(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ芯線端部の被覆を除去して露出させた裸光ファイバの先端側と根元側の２箇所を保持するクランプと、クランプで保持された裸光ファイバに直交する方向にスライド自在で裸光ファイバの中間に初期傷を付ける刃部と、初期傷の付いた裸光ファイバに曲げを付与して初期傷を進展させ、裸光ファイバを切断する曲げ付与部と、を具える光ファイバカッタであって、
裸光ファイバの根元側を保持する前記クランプが、固定クランプと、該固定クランプと対称に構成される可動クランプと、からなり、前記クランプが、ショア硬度がHs70〜85の硬質ゴムで形成され、該硬質ゴムの裸光ファイバとの接触面における刃部のスライド方向と直交する方向の接触幅が4mm未満であり、かつ前記クランプは、裸光ファイバとの接触面と、該接触面と対向する底面と、刃部に面して接触面と底面の一端同士をつなぐ刃部側面と、接触面と底面の他端同士をつなぐ傾斜面と、を具え、前記傾斜面の前記接触面に対する外角が45〜70°であることを特徴とする光ファイバカッタ。
【請求項２】
裸光ファイバが衝撃的にクランプで保持されることを抑制するクランプ緩衝機構を具えることを特徴とする請求項１記載の光ファイバカッタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバカッタに関するものである。特に、切断端面の精度を改善でき、カット長を短縮できる光ファイバカッタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ファイバに初期傷を付けて切断する光ファイバカッタが知られている。このカッタの切断手順は次の通りである。まず、光ファイバ芯線の端部における被覆を除去して裸光ファイバを露出させておく。次に、この裸光ファイバのうち、軸方向の２箇所をクランプで保持する。このクランプは、図９に示すように、光ファイバの先端側を保持するクランプ70と根元側を保持するクランプ71とからなる。図９ではクランプの開いた状態を示しているが、このクランプ70、71の上に裸光ファイバを架け渡すように載せ、その上から対称構造のクランプ（図示せず）で挟み込んで光ファイバを保持する。両クランプ70、71の間には裸光ファイバと直交する方向（図９の往復矢印方向）にスライド自在の刃部80が設けられ、保持した裸光ファイバの中間に刃部80を接触させて初期傷を付ける。そして、初期傷の付いた個所に曲げを付与して初期傷を進展させ、裸光ファイバを切断する。
【０００３】
ここで、裸光ファイバを保持するクランプにはショア硬度Hs50〜60程度の軟質ゴム（ニトリルブタジエンゴム）が用いられている。また、クランプ幅W、すなわちクランプが裸光ファイバと接触する長さは４mm程度に設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の光ファイバカッタには次のような問題があった。
▲１▼超高精度の切断面が得られない。
これは、上記のカッタにおけるクランプでは、その硬度が低いため、図１０に示すように保持された裸光ファイバ90がクランプ70（71）表面に沈み込んで保持の仕方が不安定になり、超高精度の切断面が得られないためと考えられる。特に、多心光ファイバの切断を行った場合、各裸光ファイバ毎の保持の仕方にばらつきが生じるため切断面が揃わず、その不揃いの程度が大きい。
【０００５】
▲２▼カット長の短い切断が行えず、フェルールの装着ができない。
カット長とは、切断後の光ファイバ芯線における被覆端部から裸光ファイバ切断面までの長さを言う。前記光ファイバカッタでは、クランプの幅Wが４mmと広いため、切断前に光ファイバ芯線の被覆端部をクランプよりも「根元側」に位置させるには、光ファイバ芯線の被覆除去長を大きく採る必要がある。これは、光ファイバ芯線の被覆個所をクランプで保持すると、被覆の厚みのばらつきにより保持が不安定になり、超高精度の切断が行えなくなるからである。その結果、カット長は10mm程度が限界で、それ以上は短くできなかった。
【０００６】
一方、精密な研磨を必要としない光コネクタの開発が行われるようになり、その際の光ファイバ端面は光ファイバカッタにより切断した鏡面を利用する。光コネクタ用のフェルールは、従来8mmであるため、10mmのカット長を有する光ファイバ芯線では取り付けることができず、より短いカット長の実現が望まれていた。具体的にはカット長5mm程度が最適であり、その長さであれば従来のフェルールに問題なく取り付けることができる。
【０００７】
従って、本発明の主目的は、超高精度の切断端面が得られ、カット長の短い切断が可能な光ファイバカッタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、クランプの硬度を高めたり、クランプの幅を狭くすることで上記の目的を達成する。
【０００９】
すなわち、本発明カッタは、裸光ファイバにおける先端側と根元側の２箇所を保持するクランプと、クランプで保持された裸光ファイバの中間に初期傷を付ける刃部と、初期傷の付いた裸光ファイバに曲げを付与して初期傷を進展させ、裸光ファイバを切断する曲げ付与部とを具える。そして、このクランプに硬質ゴムを用いたことを特徴とする。
【００１０】
この硬質ゴムのショア硬度はHs70〜85程度が好適である。この下限を下回ると裸光ファイバの沈み込みを抑制して超高精度に切断することが難しく、上限を超えると裸光ファイバが折損することがあるためである。
【００１１】
硬質ゴムにおける裸光ファイバとの接触面幅は４mm未満、特に2〜3mm程度が望ましい。接触面幅はあまり短くすると硬質ゴムの成形が困難となるため、1mm程度が限界と思われる。なお、「接触面幅」とは、裸光ファイバと硬質ゴムとの接触面において、刃部のスライド方向と直交する方向の長さを言う。
【００１２】
また、クランプには裸光ファイバの先端側を保持するものと根元側を保持するものの合計2対があるが、カット長を短縮するために接触面幅4mm未満の硬質ゴムを用いるのは裸光ファイバの根元側のクランプだけで十分である。
【００１３】
この接触面幅が短いと、切断前に光ファイバ芯線の被覆端部をクランプよりも「根元側」に位置させる際、従来カッターよりも刃部側に近接して被覆端部を配置でき、カット長の短縮化を実現できる。
【００１４】
硬質ゴムの形状は、裸光ファイバとの接触面が平面であれば特に限定されない。例えば、刃部のスライド方向から見た断面形状が四角形のものや台形のものが挙げられる。具体的には、「裸光ファイバとの接触面」、「接触面と対向する底面」、「接触面と底面とをつなぐ刃部側面」および「接触面と底面とをつなぐ傾斜面」で囲まれる台形が挙げられる。このとき、接触面と傾斜面とで構成される外角が45〜70°であることが好ましい。特に、50〜60°が好適である。この角度が小さすぎると光ファイバ芯線の被覆端部を「接触面」に隣接させることが難しい。逆に、この角度が大きすぎると硬質ゴムの形状は実質的に薄い板状となり、裸光ファイバに曲げを付与する段階などで硬質ゴムが刃部側に弾性変形して正確な保持がし難くなる。
【００１５】
また、硬質ゴムにおける「接触面」と「刃部側面」との角度は90°以下が望ましい。最適な角度は「刃部側面」が垂直面となる90°である。この形状により、裸光ファイバに曲げを付与した際、「接触面」と「刃部側面」とで構成される角部が裸光ファイバに対してエッジとして作用し、安定した曲げを付与することができる。
【００１６】
さらに、クランプが衝撃的に裸光ファイバを保持することを抑制するために、クランプの緩衝機構を設けることが望ましい。本発明カッタではクランプの硬度が高いため、衝撃的に裸光ファイバをクランプで保持すると裸光ファイバが折損することが考えられる。そこで、クランプに緩衝機構を設け、作業者がクランプを操作する仕方にばらつきがあっても、衝撃的に裸光ファイバを保持することがないように構成した。
【００１７】
通常、クランプは開閉機構により裸光ファイバを挟みこむ構成となっているため、緩衝機構は、この開閉機構の開閉間隔、特に閉じられる直前の開閉間隔を微調整できるものであれば良い。例えば、偏心カムを用い、偏心カムの長軸側で開閉機構を閉じられる直前の状態に一旦停止させ、偏心カムを回転させて、その短軸側で開閉機構が完全に閉じられる状態に保持することが挙げられる。その他、開閉機構の間に圧縮ばねを介在し、開閉機構が閉じられる直前で圧縮ばねの反発力によりクランプが衝撃的に閉じられることを抑制しても良い。
【００１８】
本発明光ファイバカッタにより高精度の切断が可能となる理由は、保持された裸光ファイバに生じるねじり力を抑制できるからであると推測される。
【００１９】
すなわち、従来のカッタでは、図１０に示したように、裸光ファイバ90がクランプ70（71）の表面に沈み込む。このとき、裸光ファイバ90が多心であると、中間部に位置する裸光ファイバ91に接触するクランプ間の隙間100の形状は裸光ファイバ91の両側でほぼ対称である。しかし、両端部の裸光ファイバ92に接触するクランプ間の隙間101の形状は裸光ファイバ92の両側で対称にはならない。この隙間形状の非対称性が、特に両端部の裸光ファイバ92にねじり力を生じさせると推定される。
【００２０】
また、通常のクランプは固定クランプと可動クランプで構成され、固定クランプ上に配置された裸光ファイバの上に円弧運動する可動クランプを閉じて裸光ファイバを挟むように構成されている。そのため、並列された各裸光ファイバは、同時にクランプ間に挟まれるのではなく、可動クランプの回転中心側から順次挟まれることになる。その際、可動クランプは裸光ファイバを垂直方向から挟み込むのではなく、斜めから挟み込むことになるため、裸光ファイバには水平方向の力が作用する。そして、軟質ゴムのクランプでは、この水平方向力によって裸光ファイバに接するクランプ表面付近のゴムが可動クランプの回転中心から離れる方向にわずかに流動され、その流動によっても裸光ファイバにねじり力を生じさせていると推定されている。
【００２１】
これらの結果、ねじり力は「初期傷が裸光ファイバの軸方向に対して直角に進展すること」を妨げ、特に両端部の裸光ファイバに切断精度の低下が起こると考えられた。
【００２２】
そこで、本発明では硬度の高いクランプを用いることで裸光ファイバの沈み込みやクランプ表面の微小流動を極力抑え、図１１に示すように、どの裸光ファイバ90でも同様にクランプ70(71)に保持されるように構成して、切断精度の向上を図っている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明カッタの蓋部と曲げ付与部を開いた状態の斜視図、図２は正面図、図３はIII-III矢視図である。このカッタは、本体10と、蓋部20と、裸光ファイバに曲げを与える曲げ付与部30と、裸光ファイバを保持するクランプ40、41、42、43と、裸光ファイバに初期傷を付ける刃部50とを具えている。本発明における主な改良はクランプ40、41、42、43に関してであるが、まずカッタの各部を順次説明する。
【００２４】
（本体）
本体10はブロック状の金属塊で、その上面には光ファイバホルダ（光ファイバ芯線を並列状態に保持する器具：図示せず）を装着するホルダガイド11と、刃部50のスライド機構が装着される凹状の収納部12とが形成されている。収納部12には直線ガイド13（図２）が固定され、このガイド13に沿ってスライドするスライダ14が装着されると共に、スライダ14に円形の刃部50が固定されている。また、収納部12を挟む本体上面にはクランプ40、41（固定クランプ）が固定されている。さらに、本体上面にはマグネット15（図１）が埋設され、側縁には曲げ付与部30の当て止め16が取り付けられている。
【００２５】
（蓋部）
蓋部20は、支軸21を介して本体上面の側縁に開閉自在に取り付けられた板状体である。蓋部20には曲げ付与部30の先端が抜き差しされる挿通孔22と、光ファイバホルダをばねの反発力で押圧するプランジャ23が設けられている。そして、前記挿通孔22を挟む両側には本体のクランプ40、41と対向するクランプ42、43（可動クランプ）が固定されている。この蓋部20を閉じることで、本体10との間に光ファイバホルダを保持すると共に、クランプ40、41とクランプ42、43との間に裸光ファイバを保持する。裸光ファイバの保持は、蓋部20に設けた鉄片24を本体のマグネット15に吸着させて、蓋部20を閉じた状態に保持することで行う。
【００２６】
（曲げ付与部）
曲げ付与部30は、支軸31を介して本体上面の側縁に開閉自在に取り付けられたレバー32と、レバー32の先端に固定された押圧部33とを具える。レバー32は棒状体の側方にL型金属片（図2）を一体化したもので、押圧部33はL型金属片の先端に設けられている。押圧部33は初期傷の付けられた裸光ファイバを押圧して曲げを付与する個所で、本例ではL型金属片の先端面に硬質ゴムをはめ込むことで構成した。この押圧部33は、刃部50が接触しないように溝34（図5参照）を具えている。また、レバーの根元付近にはプランジャ35が内蔵されている。曲げ付与部30を閉じると、プランジャ35の先端が本体表面に当たり、押圧部33が裸光ファイバの直上に位置した状態で止められる。裸光ファイバに曲げを付与する際は、プランジャ35の反発力に抗して、さらに手でレバー32を押し下げて、押圧部33を裸光ファイバに押し付ける。
【００２７】
（クランプ）
本体10に設けられたクランプ40、41付近の拡大図を図4に示す。クランプ40、41は共に金属製の台部40A、41Aに硬質ゴム40B、41Bをはめ込んで構成されている。そのうち、先端側のクランプ40は矩形板状の硬質ゴム40Bを用いており、その幅は４mm、長さは６mmである。一方、光ファイバ芯線の根元側のクランプ41は、台形の断面形状を有する硬質ゴム41Bを用いている。すなわち、硬質ゴム41Bは、裸光ファイバとの接触面、接触面と対向する底面、刃部に面して接触面と下面の一端同士をつなぐ刃部側面、接触面と底面の他端同士をつなぐ傾斜面とを具えている。ここでは、Hs80の硬質ゴムを用い、接触面の幅Wを１mm、長さLを６mmとして、12心の裸光ファイバを切断できるように構成した。また、図5に示すように、接触面110と傾斜面111とで構成される外角θが45°となるクランプ41を用意した。
【００２８】
蓋部20に設けられたクランプ42、43付近の拡大図を図６に示す。これらのクランプ42、43は、蓋部20を閉じたときにクランプ40、41に対面して裸光ファイバを挟みこむものである。クランプ42、43はクランプ40、41とは対称に構成されており、共に金属製の台部42A、43Aに硬質ゴム42B、43Bをはめ込んで構成されている。すなわち、先端側のクランプ42は矩形板状の硬質ゴム42Bを用いており、根元側のクランプ43は、台形の断面形状を有する硬質ゴム43Bを用いている。
【００２９】
（クランプ緩衝機構）
さらに、このカッタにはクランプ緩衝機構を設けた。この緩衝機構は、蓋部20を勢いよく閉めても裸光ファイバがクランプ40、41、42、43に衝撃的に保持されることがないようにすることで裸光ファイバの折損を防止する。クランプに硬質ゴムを用いた本発明カッタでは特に効果的である。
【００３０】
本例では、蓋部20に設けた鉄片24の正面にV型のレバー120を回転自在に設け、このレバー120の端部を偏心カムとして機能させることで緩衝機構としている。すなわち、図7に示すように、レバー120は一端側を回転軸121で支持し、レバー最先端は回転軸からの距離が遠く（長軸部122）、レバー最先端からレバー側面に向かって順次回転軸121からの距離が近くなる曲面形状に構成した。
【００３１】
このレバー120を鉄片24の長手方向と交差する方向に保持したまま蓋部20を閉じると、まずレバーの長軸部122が本体10に当接し、蓋部20を完全に閉じることができない。鉄片24と本体10との間にはギャップGが形成され、クランプが裸光ファイバを挟み込む直前の状態に保持される。
【００３２】
次に、図8に示すように、レバー120を回転すると、レバー120における本体10との接触位置は回転軸121からの距離が順次近くなり、徐々にギャップGが閉じられる。そして、回転軸121からの距離が近いレバーの側面部分（短軸部123）が本体10と当接したときに鉄片24が本体10に接触してクランプも完全に閉じられる。このような構成により、クランプが裸光ファイバを衝撃的に保持することを抑制できる。また、衝撃的な保持は裸光ファイバを折損させなかったとしても各裸光ファイバに対する均一な保持を阻害することがあり、結果的に切断精度の低下にもつながると考えられるため、緩衝機構は切断精度の向上にも寄与すると思われる。
【００３３】
なお、緩衝機構は、クランプが衝撃的に閉じられることを抑制できる機構であれば上記レバーを用いた構成に限定されない。
【００３４】
（切断手順と動作）
このようなカッタは次のように使用する。
▲１▼光ファイバ芯線の端部における被覆を除去して裸光ファイバを露出しておく。
【００３５】
▲２▼この光ファイバ芯線を光ファイバホルダにセットし、蓋部20と曲げ付与部30を開いて、ホルダガイド11に光ファイバホルダをはめ込む。その際、光ファイバ芯線の被覆端部を硬質ゴム41Bの接触面の直前（根元側）に位置させる。それにより、被覆端部をできるだけ刃部に近接させて、短いカット長が得られるようにする。
【００３６】
▲３▼プランジャ23の反発力に抗して蓋部20を閉じて、鉄片24をマグネット15に吸着させると共に、クランプ40、41とクランプ42、43との間に裸光ファイバを挟みこむ。蓋部20を閉じる際、緩衝機構となるレバーを操作してクランプ40、41、42、43が衝撃的に閉じられることを防止する。
【００３７】
▲４▼スライダをスライドさせて刃部50を裸光ファイバに接触させ、初期傷を付ける。
【００３８】
▲５▼曲げ付与部30を閉じて、挿通孔22に押圧部33を挿入し、プランジャ35が本体表面に当たる位置まで回転させる。さらにプランジャ35の反発力に抗して曲げ付与部30を閉じ、押圧部33を初期傷が付いた裸光ファイバに押し当てる。これにより、裸光ファイバは曲げられ、先端側と根元側がクランプ40、41、42、43で保持されているために張力が付与されることになる。その結果、初期傷が進展して裸光ファイバが切断される。
【００３９】
▲６▼切断が終わると、曲げ付与部30と蓋部20を開いて、光ファイバホルダから光ファイバ芯線を取り出す。
【００４０】
（試験例）
本発明カッタおよび従来カッタで光ファイバの切断を行って、切断面の不揃い量と端面角度を測定した。ここでは８芯の光ファイバについて、実施例、比較例毎に20組の切断を行って、平均値および標準偏差を算出した。
【００４１】
切断面の不揃い量は、切断面付近を100倍率の投影機にて拡大し、最も突出した芯線の切断面と最も短い芯線の切断面との差を計測した。
【００４２】
また、端面角度はニュートンリングを利用して計測した。端面角度とは、光ファイバの長手方向に対して90°の傾きを持つ理想切断面に対する傾きである。端面角度の計測は、光ファイバをV溝に保持し、切断面にレーザ光を当てて、ニュートンリングの縞の数を数えることで行う。もし、理想的な切断により光ファイバ長手方向に対して90°の切断面が形成されていれば、ニュートンリングの縞は観察されない。しかし、理想的な切断でなければ、ニュートンリングが観察されるため、「縞の数×0.145°」の演算により切断面の傾きを求めることができる。
【００４３】
実施例のクランプでは、「先端側」クランプの接触面幅が４mm、「根元側」クランプの接触面幅は1mm、Hs硬度は80、接触面と傾斜面との外角は45°である。また、比較例のクランプでは、「先端側」・「根元側」の両クランプにおける接触面幅は共に4mm、Hs硬度は60である。
【００４４】
試験結果は次の通りである。
不揃い量（μm）
実施例→    平均：4.400      標準偏差：1.393
比較例→    平均：9.000      標準偏差：2.846
端面角度（°）
実施例→    平均：0.316      標準偏差：0.185
比較例→    平均：0.788      標準偏差：0.231
【００４５】
このように、不揃い量、端面角度共に実施例の方が格段に小さな値を示しており、そのばらつきも小さく抑えられていることがわかる。なお、実施例におけるカット長は約5mm、比較例におけるカット長は約10mmであった。
【００４６】
さらに、接触面と傾斜面の外角θが50°、60°、70°のクランプを用いた本発明カッタでも同様の試験を行ったが、上記実施例とほぼ同様の好結果が得られた。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明光ファイバカッタによれば、硬質ゴムをクランプに用いることで超高精度の切断ができる。特に、多心光ファイバの切断を行った場合、切断面の不揃いを大幅に低減できる。
【００４８】
また、硬質ゴムにおける光ファイバとの接触面幅を小さくすることでカット長を短くでき、カット長の短い光ファイバ芯線をフェルールに直接取り付けることができるため、コネクタ形成時の作業性を大幅に改善できる。
【００４９】
さらに、クランプの緩衝機構を設けることで、裸光ファイバが衝撃的に保持されることを抑制し、裸光ファイバの折損を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明カッタの斜視図である。
【図２】本発明カッタの正面図である。
【図３】図２のIII-IIIにおける矢視図である。
【図４】本発明カッタにおける本体側のクランプ周辺を示す拡大図である。
【図５】本発明カッタのクランプにおける外角を示す説明図である。
【図６】本発明カッタにおける蓋部側のクランプ周辺を示す拡大図である。
【図７】クランプが閉じられる直前における緩衝機構の説明図である。
【図８】クランプが閉じられた状態における緩衝機構の説明図である。
【図９】従来のカッタにおける本体側のクランプ周辺を示す拡大図である。
【図１０】従来のカッタにおける裸光ファイバの保持状態を示す断面図である。
【図１１】本発明カッタにおける裸光ファイバの保持状態を示す断面図である。
【符号の説明】
10  本体  11  ホルダガイド  12  収納部  13  直線ガイド
14  スライダ  15  マグネット  16  当て止め  20  蓋部  21  支軸
22  挿通孔  23  プランジャ  24  鉄片  30  曲げ付与部  31  支軸
32  レバー  33  押圧部  34  溝  35  プランジャ  40  クランプ
40A  台部  40B  硬質ゴム  41  クランプ  41A  台部  41B  硬質ゴム
42  クランプ  42A  台部  42B  硬質ゴム  43  クランプ  43A  台部
43B  硬質ゴム  50  刃部  70  クランプ  71  クランプ  80  刃部
90  裸光ファイバ  91  裸光ファイバ  92  裸光ファイバ  100  隙間
101  隙間  110  接触面  111  傾斜面  120  レバー  121  回転軸
122  長軸部  123  短軸部
【図１】
0004150990.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004150990.tif 000009
【図９】
0004150990.tif 000010
【図１０】
0004150990.tif 000011
【図１１】
0004150990.tif 000012