(57)【要約】  【課題】光ファイバの切断において、切り離し部の長さを微小なものにすることができない。  【解決手段】先端部の被覆を除去した光ファイバの芯線部の先端３を切断する光ファイバカッタであって、上記芯線部の根元２を常温にて保持するための根元保持部４、芯線部の先端３を保持する先端保持部５、芯線部の先端３を高速加熱する加熱部７、および上記先端保持部５に保持された芯線部の先端３に曲げ応力を付与する曲げ付与部８とを有し、芯線部の根元２と先端３との境界に生じた熱応力により容易に切断する。【選択図】図１
2005338406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部の被覆を除去した光ファイバの芯線部の先端を切断する光ファイバカッタであって、上記芯線部の根元を常温にて保持するための根元保持部、芯線部の先端を保持する先端保持部、芯線部の先端を高速加熱する加熱部、および上記先端保持部に保持された芯線部の先端に曲げ応力を付与する曲げ付与部とを有することを特徴とする光ファイバカッタ。
【請求項２】
上記加熱部は芯線部の先端を温度２８０〜３２０℃、加熱速度を毎秒１００℃以上にて加熱することを特徴とする請求項１記載の光ファイバカッタ。
【請求項３】
上記先端保持部は芯線部の先端の全周面と接触し、芯線部の先端との間に熱伝導材を介して電力を印加することで発熱することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバカッタ。
【請求項４】
上記根元保持部は芯線部の根元の全周面と接触し、先端保持部と断熱的に保持することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光ファイバカッタ。
【請求項５】
上記請求項１〜４の何れかに記載の光ファイバカッタを用いた光ファイバの切断方法であって、上記根元保持部、先端保持部によって芯線部を保持するとともに、芯線部における先端の切断部を根元とは断熱的に高速加熱をした後、曲げ付与部によって曲げ応力を付与して切断部を切断することを特徴とする光ファイバの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信システムに用いられる光ファイバの先端加工に適用され、光ファイバを精度よく切断し、特に光ファイバの切り離し長さのごく短い切断が可能な光ファイバの加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の高度化やマルチメディア化に伴う公衆通信網やＬＡＮ等における情報伝送容量の肥大化が深刻な問題となっている。これを解決する手段として、光伝送技術を応用した各種光通信システムが注目されており、ネットワークの光化は急速に広まっている。
【０００３】
この光通信システムに用いられる光ファイバは、石英ガラスからなる芯線部をＵＶアクリル樹脂等からなる被覆部で覆ってなり、光ファイバを切断するには、先端部の被覆を除去した芯線部に創傷し、曲げ応力を付与して切断する光ファイバカッタが多用されている。
【０００４】
図６及び図７は、この光ファイバカッタを示す概略図であり、切断方法はまず光ファイバの先端部の被覆２１を機械的あるいは化学的に除去し、芯線部２２を露出させる。次に、芯線部２２の先端と根元をそれぞれ先端クランプ１３と根元クランプ１４で保持する。なお、先端クランプ１３と根元クランプ１４の間隔は１２ｍｍ程度とし、ショアＤ硬度は５０〜６０程度の１対のゴム片からなり、光ファイバを上下方向から保持し、芯線部２２との接触面は、幅が約４ｍｍ程度である。
【０００５】
そして、先端クランプ１３と根元クランプ１４の中央下部には芯線部２２の軸方向に対して垂直な方向に移動可能な創傷刃１６が設けられており、創傷刃１６が芯線部２２側に移動することで芯線部２２と接触し、芯線部２２の下方の一部に創傷する。一方、先端クランプ１３と根元クランプ１４の中央上部には芯線部２２に曲げを付与するための曲げ付与部１５が設けられており、芯線部２２に創傷する後に、この曲げ付与部１５を矢印の方向、即ち傷と反対側から曲げを付与することによって傷を劈開し、光ファイバを切断するものである。
【０００６】
しかしながら、図６及び図７に示す光ファイバカッタでは、切り離し長が短い切断が行えないという問題があった。ここで言う切り離し長とは光ファイバの先端部において切断して得られた芯線部２２の長さである。図６および図７に示す光ファイバカッタでは先端クランプ１３及び根元クランプ１４における芯線部２２の保持幅がそれぞれ約４ｍｍ、創傷後に曲げ付与部１５を押し込み、曲げを付与するために、先端クランプ１３と根元クランプ１４との間隔は約１２ｍｍ確保する必要がある。これは、先端クランプ１３と根元クランプ１４の間に創傷刃１６と曲げ付与部１５を配置する必要があること、曲げ付与部１５が芯線部２に曲げを付与した際に芯線部２２のたわみが必要であることからである。そのため、切り離し長は１０ｍｍ以上を見込まなくてはならず、被覆を除去する長さが限られた光ファイバや極力切り離し長の短い切断を行いたい時に使用が困難であった。
【０００７】
この課題を解決するため、図８に示すように、保持する芯線部２２の短尺化の試みもなされてきている。
【０００８】
この方法として、根元クランプ１４と芯線部２２との接触面の幅を従来の４ｍｍから２〜３ｍｍ程度に短縮し、根元クランプ１４の幅を短縮しても芯線部２２の保持力を従来法と同等に保つために、また根元クランプ１４の過度な変形を抑制し、精度良く切断できるように、根元クランプ１４を創傷刃１６の移動方向から見た断面形状は上底２〜３ｍｍ、下底は約４ｍｍの台形とした。この台形形状により芯線部２２の保持幅を短尺化でき、より根元に近い部位を切断する構造となっている。また、根元クランプ１４に適した材質としてはショアＤ硬度７０〜８５程度の硬質ゴムを採用している。この方法によって図６、７に比べて被覆部１がより前進した分、芯線部２２の長さを１〜２ｍｍ短縮することができ、しかも高精度な切断ができるというものである。
【０００９】
さらにこの台形クランプ形状を先端クランプ１３に採用すると芯線部２２の切り離し長も同様に１〜２ｍｍ短尺化が期待できることが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１３３６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図８に示すような根元クランプ１４や先端クランプ１３を有する光ファイバカッタを用いた場合でも、芯線部２２の創傷後に曲げ付与部１５を押し込み、芯線部２２に曲げを付与するために、先端クランプ１３と根元クランプ１４の間隔を十分にとる必要があるため、光ファイバの芯線部２２の切り離し長の短尺化は１〜２ｍｍが限度であった。そのため、光ファイバの被覆２１の除去部分が短く限られた芯線部２の切断を行いたいとき、あるいは芯線部２２の先端のごく短い部分の加工を行いたいときには、上述のようなファイバカッタを使用することが困難であるという問題があった。
【００１１】
また、図８に示すように、先端クランプ１３、根元クランプ１４を台形形状することによって芯線部２２の保持幅を短尺化しても、曲げ付与部１５を光ファイバに押し込み芯線部２２に曲げを付与する際に、先端クランプ１３から芯線部２が抜け出す恐れも生じやすくなるため、芯線部２２が抜き出た際には創傷刃により創傷した部位に曲げ応力が印可されず切断が困難となるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題に鑑み、本発明の光ファイバカッタは、先端部の被覆を除去した光ファイバの芯線部の先端を切断する光ファイバカッタであって、上記芯線部の根元を常温にて保持するための根元保持部、芯線部の先端を保持する先端保持部、芯線部の先端を高速加熱する加熱部、および上記先端保持部に保持された芯線部の先端に曲げ応力を付与する曲げ付与部とを有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光ファイバカッタは、上記加熱部は芯線部の先端を温度２８０〜３２０℃、加熱速度を毎秒１００℃以上にて加熱することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の光ファイバカッタは、上記先端保持部は芯線部の先端の全周面と接触し、芯線部の先端との間に熱伝導材を介して電力を印加することで発熱することを特徴とする。
【００１５】
またさらに、本発明の光ファイバカッタは、上記根元保持部は芯線部の根元の全周面と接触し、先端保持部とは断熱的に保持することを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、本発明の光ファイバカッタを用いた光ファイバの切断方法は、上記根元保持部、先端保持部によって芯線部を保持するとともに、芯線部における先端の切断部を根元と断熱的に高速加熱をした後、曲げ付与部によって曲げ応力を付与して切断部を切断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光ファイバカッタによれば、光ファイバの芯線部の根元を常温にて保持するための根元保持部、芯線部の先端を保持する先端保持部、芯線部の先端を高速加熱する加熱部、および上記先端保持部に保持された芯線部の先端に曲げ応力を付与する曲げ付与部を有することから、芯線部の先端と根元の境界に熱応力を発生させることができ、この熱応力により曲げ付与部によるわずかな曲げ応力を加えることによって、芯線部の切断を容易に高精度に行うことができる。
【００１８】
また、本発明の光ファイバカッタによれば、上記加熱部は芯線部の先端を温度２８０〜３２０℃、加熱速度を毎秒１００℃以上にて加熱することから、光ファイバの芯線部の根元には熱応力が加わることなく、芯線部の先端と根元の境界にのみ大きな熱応力を発生させることができ根元と先端との境界線で精度よく切断可能となる。
【００１９】
さらに、本発明の光ファイバカッタによれば、上記先端保持部は芯線部の根元全周面と接触し、芯線部の先端との間に熱伝導材を介して電力を印可することで発熱することから、芯線部の先端は全周にわたって一様に加熱されるので芯線部の先端側にて熱応力が発生することなく、先端と根元の境界のみに熱応力が発生し、高精度な切断が可能となる。
【００２０】
またさらに、本発明の光ファイバカッタによれば、上記根元保持部は芯線部の根元の全周面と接触し、先端保持部とは断熱的に保持することから、芯線部の根元は全周にわたって常温保持されるので先端の加熱による熱が根元に伝達することなく、芯線部の根元の強度劣化が起こる恐れもない。
【００２１】
さらに、本発明の光ファイバカッタを用いた光ファイバの切断方法によれば、上記根元保持部、先端保持部によって芯線部を保持するとともに、芯線部における先端の切断部を根元と断熱的に高速加熱した後、曲げ付与部によって曲げ応力を付与して切断することから、光ファイバの芯線部に予め創傷する必要がなく、超硬材質からなり、鋭利に加工され、かつ精密に位置調整された光ファイバの創傷用の刃も必要なく、刃の劣化による切断精度の低下の心配も全くない。また、芯線部の根元には曲げ応力が全く加わらないので曲げによる光ファイバの強度劣化がなく、曲げを付与するために芯線部を十分に確保する必要がない。したがって、芯線部の長さに左右されることなく、特に芯線部の長さを２ｍｍ以下のごく短い長さにおいても高精度に切断することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は本発明の光ファイバカッタを示す概略断面図であり、先端部の被覆を除去した光ファイバの芯線部の先端３を切断する光ファイバカッタであって、上記芯線部の根元２を常温にて保持するための根元保持部４、芯線部の先端３を保持する先端保持部５、芯線部の先端３を高速加熱する加熱部７、および上記先端保持部５に保持された芯線部の先端３に曲げ応力を付与する曲げ付与部８とを有する。
【００２４】
光ファイバの芯線部の根元２は根元保持部４により保持され、この根元保持部４は、ショアＤ硬度５０〜６０程度のバイトンゴム等の樹脂からなり、芯線の根元２に根元保持部４による創傷を防ぎ、強度を保つことができる。また、根元保持部４は、開閉自在で芯線部の根元２を挟持する構造となっており、上記根元保持部４は芯線部の根元２の全周面と接触することが好ましく、芯線部の根元２と根元保持部４とを密着させるためには根元保持部４に芯線部を設置するための溝を設けたり、芯線部を挿通する貫通穴を設けて保持するものでもよい。これにより、芯線部の先端３の加熱した際の熱が芯線部の根元２に伝達することなく、芯線部の根元２の内部に熱応力が生じることがないため、芯線部の根元２の強度が保持でき根元２と先端３との境界にのみ熱応力を発生させることができる。
【００２５】
また、根元保持部４は、芯線部の先端３を保持する先端保持部５とは断熱的に２５℃程度の常温に保持するため、先端保持部５と根元保持部４の間にアルミナ薄板、ムライト薄板のような熱伝導係数が４０（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下の材質からなる断熱シートを設けることが好ましい。
【００２６】
また、光ファイバの芯線部の先端３は、先端保持部５によって保持され、芯線部の先端３の全周面と接触するように保持することが好ましい。芯線部の先端３を全周にわたって保持することで、先端保持部５を介して一様に芯線部の先端３を加熱することができ、芯線部の先端３の内部で熱応力が発生することなく、根元保持部４で保持された芯線部の根元２と先端保持部５で保持された芯線部の先端３の境界のみで熱応力がかかり、後述するように、この境界に曲げ応力を付与するだけで容易に切断することが可能となる。
【００２７】
また、芯線部の先端３を加熱部７によって高速加熱するため、芯線部の先端３との間に、高温に耐え、熱伝達係数が３００（Ｗ／ｍ・Ｋ）以上の金属、例えば金や銀のペースト等からなる熱伝導材６を介して電力を印加することで発熱する機能を備えていることが好ましい。これによって加熱部７とともに先端保持部５によって保持された芯線部の先端３を高速加熱する仕組みである。そのため、先端保持部５は、銅タングステン材、コバール材等の電気抵抗率が３．５×１０−８Ω・ｍ以上にて抵抗発熱する材質によって形成することが好ましく、根元保持部４と同様に芯線部の先端３の全周面と密着し、熱が速く、十分に伝導するように図２（ａ）に示すように、芯線部の先端３を設置する溝１０を設けた一対の部材に挟み込む方法、あるいは図２（ｂ）に示すように貫通穴１１に挿通させる方法を用いることが好ましい。
【００２８】
さらに、図３に示すように先端保持部５の内部にニクロム線、タングステンヒータ、あるいはカンタルヒータ等からなる電熱線９を埋め込み、通電加熱する方法も可能である。
【００２９】
また、先端保持部５は、加熱部７によって、芯線部の先端３を温度２８０〜３２０℃、加熱速度を毎秒１００℃以上にて加熱することが好ましい。
【００３０】
毎秒１００℃以上にて２８０〜３２０℃の加熱を行うことにより、数秒の
間に芯線部の根元２と先端３との間に約３００℃の温度差を生じさせることができ、芯線部内で先端３から根元２へ熱が伝導する時間もないため、生じた熱応力が緩和される恐れもなく、芯線部の先端３と根元２の境界にのみ熱応力を発生させることができ、熱精密な切断が可能となる。一方、上記加熱温度が３２０℃を超えると先端保持部５が酸化する恐れがあるため、３２０℃以下とすることが好ましい。さらには、芯線部の先端３を温度２９５〜３１０℃、加熱速度を毎秒１５０℃以上にて加熱することがより好ましい。
【００３１】
また、加熱部７は、周波数２ＭＨｚ程度の高周波誘導電流を発生し、先端保持部５を加熱する。
【００３２】
このようにして先端保持部５に保持された芯線部の先端３は、芯線部の根元２を常温保持し、芯線部の先端３を局所的に高速加熱し、直後に常温に急冷却することで、芯線部の先端３と芯線部の根元２の境界にはこの温度差により大きな熱応力が生じる。
【００３３】
そして、先端保持部５、加熱部７によって高速加熱された芯線部の先端３を図４に示すような曲げ付与部８で芯線部の先端３に曲げを加えることで容易に先端を切断する。切断の際には先端保持部５を芯線部の軸方向と垂直にスライドさせ、先端保持部５と根元保持部４の境界にせん断応力を印可して切断することも可能であるが、図４のように、先端保持部５を芯線部の先端３から外した後、先端にクリップ機構を有した曲げ付与部８を用いて、先端保持部５と根元保持部４の境界をへき開するために、曲げ応力を印可することで切断面にクラックが生じにくい。
【００３４】
また、上記曲げ付与部８は、ショアＤ硬度が５０〜６０程度の硬質ゴム等の樹脂からなり、これを芯線部の先端３に０．２ｍｍ程度押し込むことにより、芯線部の先端３と根元２との境界を切断する。また、先端のごく微小な切断を行う場合は細かな先端の飛散を防ぐために、先端を保持して曲げ付与を行うのがよい。
【００３５】
さらに、図５に示すように根元保持部４、先端保持部５を光ファイバの軸方向に対して根元保持部４と先端部持部５との境界線がたとえば８°など、所定の角度をなすように設けられている。このような光ファイバカッタを用いた場合、切断された芯線は角度のついた端面となり、光モジュールに実装されるなど多くの用途がある。この場合において、曲げ付与部８は、芯線部の軸方向に垂直な曲げ応力を印可することによって先端３を切断することができる。
【００３６】
このような光ファイバカッタによって光ファイバを切断するには、先ず、光ファイバの被覆を機械的あるいは化学的に除去した光ファイバの芯線部の根元２を常温に恒温制御された根元保持部４内に保持する。このとき根元保持部４に芯線部の根元２の全周面が密着するように保持し、芯線部の先端３を保持する先端保持部５が高速加熱されても芯線部の根元２に熱が極力伝導しないようにすべきである。
【００３７】
また、芯線部の先端３を先端保持部５によって保持し、加熱部７によって上述のように高速加熱する。
【００３８】
次いで、加熱部７によって高速加熱された先端保持部５を取り外す。この状態では芯線部の先端３は根元２と繋がっており、芯線部の先端３を図４に示すような曲げ付与部８で曲げを加えることで芯線部の根元２と先端３との境界線にて容易に芯線部の先端を切断することができる。
【００３９】
本発明によれば切断によって切り離された光ファイバの芯線部の先端の長さは１ｍｍ以下とすることができ、長さの限られた光ファイバの切断を行いたいとき、あるいは光ファイバの芯線部の先端３のごく短い部分を加工する際に有効に用いることができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４１】
先ず、光ファイバの被覆１を先端から２０ｍｍ除去し芯線部を露出させた光ファイバ試料を２０本準備した。
【００４２】
次に、図１、図６に示すような光ファイバカッタを用いて、光ファイバの切断試験をそれぞれ１０本ずつ行った。
【００４３】
本発明の光ファイバカッタは、バイトンゴムからなり、芯線部を設置する溝を設け、芯線部を挟持する１対の根元保持部４、根元保持部４と同様に芯線部を設置する溝を設けた１対のコバール材からなる先端保持部５、高周波電流を流れる銅製の加熱部７、硬質ゴムからなり、先端クリップ機構により切り離された芯線部の先端３を把持できる曲げ付与部８からなる。
【００４４】
光ファイバの切断方法の実験においては、芯線部の先端３と先端保持部５の間には熱伝導材６として金を用い、さらに芯線部の先端３と先端保持部５との密着を向上させるために蒸着によるクロム被膜を形成した。加熱は高周波誘導加熱によって、周波数２ＭＨｚ、２００ｍＡの電流を印可し、コバールからなる先端保持部５に誘導電流を発生させ、毎秒１００℃の抵抗加熱を行い先端３の到達温度を３２０℃とした。
【００４５】
また、比較例である図６に示す光ファイバカッタは、芯線部２２の先端と根元をそれぞれ１対のゴム片からなる先端クランプ１３と根元クランプ１４で保持した。なお、先端クランプ１３と根元クランプ１４の間隔は１２ｍｍであり、光ファイバを上下方向から保持し、芯線部２２との接触面は、幅が約４ｍｍとした。
【００４６】
そして、先端クランプ１３と根元クランプ１４の中央下部に設けられた創傷刃１６が芯線部２２側に芯線部２２の軸方向に垂直に移動することで芯線部２２の下方の一部に創傷した。一方、先端クランプ１３と根元クランプ１４の中央上部には芯線部２２に曲げを付与するために設けられた曲げ付与部が、芯線部２２に創傷した後に、この曲げ付与部１５を矢印の方向、即ち傷と反対側から曲げを付与することによって傷を劈開し、光ファイバを切断した。
【００４７】
そして、各光ファイバカッタで切断した切断面を４０倍の双眼顕微鏡による外観検査と切断後の先端３の長さを工場顕微鏡によって測定し、比較を行った。
【００４８】
結果を表１に示す。
【表１】
2005338406.tif 000003
【００４９】
表１に示すように、従来の光ファイバカッタは、切断後の光ファイバの先端は９〜１２ｍｍであった。また、切断面においては創傷部に微小の欠けが生じていた。
【００５０】
これに対し、本発明の光ファイバカッタは、切断後の光ファイバの先端は０．５〜１ｍｍと非常に短いものであった。また、切断面においては創傷部はなく、高精度な切断ができることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の光ファイバカッタの一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明の光ファイバカッタにおける先端保持部を示す斜視図である。
【図３】本発明の光ファイバカッタにおける先端保持部の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の光ファイバカッタにおける曲げ付与部を示す斜視図である。
【図５】本発明の光ファイバカッタの他の実施形態を示す概略断面図である。
【図６】従来の光ファイバカッタを示す斜視図である。
【図７】従来の光ファイバカッタを用いた切断方法を示す断面図である。
【図８】従来の他の光ファイバカッタを用いた切断方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：光ファイバの被覆部
２：芯線部の根元
３：芯線部の先端
４：根元保持部
５：先端保持部
６：熱伝導材
７：加熱部
８：曲げ付与部
９：電熱線
１０：溝
１１：貫通穴
１２：熱伝導材
１３：先端クランプ
１４：根元クランプ
１５：曲げ付与部
１６：創傷刃
１７：ベース
２１：被覆
２２：芯線部
【図１】
2005338406.tif 000004
【図２】
2005338406.tif 000005
【図３】
2005338406.tif 000006
【図４】
2005338406.tif 000007
【図５】
2005338406.tif 000008
【図６】
2005338406.tif 000009
【図７】
2005338406.tif 000010
【図８】
2005338406.tif 000011