JP2003019651A

JP2003019651A - マスタ治具及び端面研磨装置

Info

Publication number: JP2003019651A
Application number: JP2001204754A
Authority: JP
Inventors: Koji Minami; 浩二皆見
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2003-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバの研磨精度を向上すると共に歩留
まりを向上して研磨時間及び研磨作業を短縮することが
できるマスタ治具及び端面研磨装置を提供する。【解決手段】少なくとも先端部が光ファイバを研磨す
る研磨部材よりも高硬度の部材で形成された四角錐形状
を有し且つ当該四角錐を形成する面が前記研磨部材に摺
接される当接面となる当接部と、軸方向に貫通して前記
当接部の先端に開口し且つ光ファイバを挿入保持する光
ファイバ挿入孔２１とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの端面
を所定形状に研磨する際にガイドとなるマスタ治具及び
これを具備する端面研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光ファイバ同士を対向接続さ
せる場合には、一方の光ファイバの先端側に設けられて
光ファイバからの光を照射する半導体レーザと、半導体
レーザからの光を平行ビームとすると共に他方の光ファ
イバに収束させる一対の光学系とを具備する装置によっ
て一対の光ファイバの光接続を行っている。

【０００３】このような装置では、一対の光ファイバに
対して半導体レーザ及び光学系を高精度で配置しなくて
はならず、配置する位置精度が悪いと損入損失等が大き
くなってしまうという問題がある。

【０００４】このため、一方の光ファイバの先端に半導
体レーザを配置せずに光ファイバの先端をくさび形状に
研磨し、その先端面から半導体レーザによる光と同様の
光の照射を行うようにする方法が提案されている。

【０００５】この端面を研磨した光ファイバを用いた場
合には、半導体レーザを配置する位置合わせを行う必要
がなく組立工程を簡略化することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光ファイバでは、コアの偏心を０．５μｍ以下とし
なくてはならないため、光ファイバの端面を砥石及び研
磨シートで研磨するには研磨位置決めが困難であり、研
磨精度が悪化してしまうという問題がある。

【０００７】また、光ファイバを剥き出しの状態で研磨
すると光ファイバ自体が割れてしまい歩留まりが悪いと
いう問題がある。

【０００８】さらに、このような光ファイバの研磨方法
では、機械精度を屈指して一本ずつ研磨し、測定しては
再研磨を行わなければならず、研磨時間がかかると共に
研磨作業が繁雑であるという問題がある。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、光ファ
イバの研磨精度を向上すると共に歩留まりを向上して研
磨時間及び研磨作業を短縮することができるマスタ治具
及び端面研磨装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、少なくとも先端部が光ファイバを研
磨する研磨部材よりも高硬度の部材で形成された四角錐
形状を有し且つ当該四角錐を形成する面が前記研磨部材
に摺接される当接面となる当接部と、軸方向に貫通して
前記当接部の先端に開口し且つ光ファイバを挿入保持す
る光ファイバ挿入孔とを具備することを特徴とするマス
タ治具にある。

【００１１】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記光ファイバ挿入孔の基端部側には、光ファイバ
心線を保持する保持部材が設けられていることを特徴と
するマスタ治具にある。

【００１２】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記保持部材が光ファイバ心線を挿入保持する光フ
ァイバ心線挿入孔と、該光ファイバ心線挿入孔の内径を
絞る絞り部とからなり、前記絞り部によって前記光ファ
イバ心線を挟持することを特徴とするマスタ治具にあ
る。

【００１３】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様のマスタ治具を具備することを特徴とする端面研
磨装置にある。

【００１４】本発明の第５の態様は、先端に光ファイバ
より高硬度の部材で形成され前記研磨部材に摺接される
当接面となる当接部と、軸方向に貫通して前記当接部の
先端に開口し且つ光ファイバを挿入保持する光ファイバ
挿入孔とを具備することを特徴とするマスタ治具にあ
る。すなわち、少なくとも先端部が光ファイバより硬度
の高い材料を用いることにより、先端の形状を維持する
ことができる。

【００１５】本発明の第６の態様は、第５の態様にさら
に先端がセラミックであるマスタ治具にある。ここで
は、本体をステンレスなど加工の容易な材料を使用し、
内径など複雑な部分を容易に加工できるようにし、耐磨
耗性の要求される先端部のみ、硬度の高い材料を使用
し、さらに、これらを蝋付けすることにより、容易に一
体化さ先端部の交換をすることができる。

【００１６】本発明の第７の態様は、第５の態様にさら
に、先端にセラミックの皮膜を有するマスタ治具にあ
る。このようにコーティング材料を使用することによ
り、先端部の母材は、ステンレスなどで容易に複雑形状
を形成することができる。

【００１７】本発明の第８の態様は、先端に光ファイバ
より高硬度の部材で形成され前記研磨部材に摺接される
当接面となる当接部と、軸方向に貫通して前記当接部の
先端に開口し且つ光ファイバを挿入保持する光ファイバ
挿入孔を有するマスタ治具の後端部から光ファイバを挿
入し保持し、前記光ファイバの先端を研磨する光ファイ
バの研磨方法にある。

【００１８】本発明の第９の態様は、第８の態様に、光
ファイバの先端をくさび形状に仕上げる光ファイバの研
磨方法にある。

【００１９】本発明の第１０の態様は、第８態様に、光
ファイバを前記マスタ治具の後端部の絞り部により保持
する光ファイバの研磨方法にある。

【００２０】本発明の第１１の態様は、第８の態様に、
光ファイバの先端に前記当接面を延長した面を形成する
光ファイバの研磨方法にある。

【００２１】かかる本発明では、少なくとも先端部に光
ファイバの研磨部材よりも高硬度の部材で形成された四
角錐形状を有する当接部の四角錐を形成する当接面に光
ファイバの研磨部材を摺接させることによって、当接部
を研磨することなく光ファイバのみを当接面と面一とな
るように研磨することができる。これにより、研磨位置
位置決めを簡略化して研磨位置精度を向上することがで
きる。また、複数の光ファイバの先端を容易に同様の研
磨仕上げとすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明の一実施形態に係るマスタ
治具の斜視図及び一部を切り欠いた分解斜視図である。

【００２４】図示するように、本実施形態のマスタ治具
１０は、四角柱状の治具本体２０と、治具本体２０の後
端部に設けられて光ファイバ心線を挿入保持する保持部
材３０と、保持部材３０の外周に設けられた締結部材４
０とを具備する。

【００２５】治具本体２０は、四角柱形状を有し、且つ
長手方向の亘って略中心に光ファイバを挿入保持する光
ファイバ挿入孔２１が設けられている。

【００２６】また、治具本体２０の先端部には、光ファ
イバ挿入孔２１が先端で開口する四角錐形状を有し、こ
の四角錐を形成する面が光ファイバを研磨する研磨部材
に摺接される当接面２２となる当接部２３が設けられて
いる。すなわち、当接部２３には、当接面２２が４つ設
けられている。

【００２７】この治具本体２０の研磨部材に摺接される
当接部２３は、光ファイバを研磨する研磨部材、例え
ば、研磨砥石、弾性砥石又は研磨シート及び研磨液に摺
接させた際に、研磨部材に研磨されないように研磨部材
よりも高硬度の材料で形成されている。このため、当接
部２３の当接面２２の光ファイバ挿入孔２１の軸方向に
対する傾斜角度は、光ファイバの先端の仕上げたい角度
によって適宜決定すればよい。

【００２８】ここで、光ファイバは、例えば、ガラス又
はプラスチック等からなり、研磨砥石、弾性砥石又は研
磨シート及び研磨液等からなる研磨部材は、例えば、酸
化セリウム、シリカ、ジルコニア等からなる。このた
め、少なくとも当接部２３は、例えば、ジルコニア又は
アルミナ等の材料で形成している。本実施形態では、治
具本体２０の全てをアルミナで形成した。

【００２９】また、治具本体２０の基端部側には、光フ
ァイバの外周に被覆を施した光ファイバ心線を挿入保持
する保持部材３０が設けられている。

【００３０】保持部材３０は、軸方向に亘って光ファイ
バ心線を挿通可能な光ファイバ心線挿入孔３１を有する
円筒形状を有し、基端部側の外周には締結部材４０が螺
合している。

【００３１】この保持部材３０の先端部が、治具本体２
０の基端部側に設けられて光ファイバ挿入孔２１の内径
よりも大きな内径を有する嵌合孔２４に嵌合すること
で、光ファイバ挿入孔２１と光ファイバ心線挿入孔３１
とを連通した状態で固定されている。

【００３２】また、保持部材３０の基端部側は、外径が
端部に向かって漸小するテーパ状の絞り部３２となって
おり、この絞り部３２には、軸方向に向かって複数の切
り欠き部３３が設けられている。

【００３３】このような保持部材３０は、切り欠き部３
３の設けられた絞り部３２が光ファイバ心線挿入孔３１
側に弾性変形することにより光ファイバ心線を挟持する
ようになっている。この保持部材３０は、絞り部３２が
弾性変形して光ファイバ心線を挟持できる部材であれ
ば、特に限定されず、例えば、ポリアセタール（ＰＯ
Ｍ）、ナイロン（ＰＡ）、ポリエステル系樹脂（ＰＢ
Ｔ，ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカ
ーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（Ｐ
ＰＳ）、液晶ポリマー（ＰＥＳ）、変性ＰＰＯ、塩化ビ
ニル等の樹脂を挙げることができる。

【００３４】また、保持部材３０の基端部側の外周に
は、締結部材４０が螺合するため、締結部材４０と螺合
する雄ねじ３４が切られている。

【００３５】ここで、締結部材４０は、保持部材３０の
外周と略同等の内径を有し、内面に保持部材３０の雄ね
じ３４と螺合する雌ねじ４１の切られた挿通孔４２を有
する円筒形状からなり、挿通孔４２の一端には、挿通孔
４２の内径よりも小さな内径を有する押しつけ部４３が
設けられている。

【００３６】この締結部材４０を保持部材３０の外周に
螺合させることによって、押しつけ部４３は保持部材３
０の絞り部３２の外面に摺接して、絞り部３２を光ファ
イバ心線挿入孔３１側に弾性変形させて光ファイバ心線
を保持するようになっている。

【００３７】このようなマスタ治具１０では、治具本体
２０の当接部２３の斜面を研磨部材に摺接させることに
よって、当接部２３を研磨することなく、光ファイバの
みを当接面２２と同じ角度で研磨することができる。

【００３８】このため、光ファイバ研磨時に光ファイバ
が割れるのを防止して歩留まりを向上することができ
る。

【００３９】また、高精度な研磨装置を用いなくても、
マスタ治具１０により研磨時間を短縮して研磨精度を向
上することができる。

【００４０】さらに、マスタ治具１０を用いて研磨する
ことによって複数の光ファイバの端面を同様の形状に容
易に且つ確実に研磨仕上げすることができる。

【００４１】ここで、このようなマスタ治具１０を用い
た光ファイバの研磨工程について詳細に説明する。な
お、図２は、研磨工程を示すマスタ治具の要部断面図で
ある。

【００４２】まず、図２（ａ）に示すように、マスタ治
具１０の光ファイバ挿入孔２１に光ファイバ１を先端か
ら所定量突出するように挿入固定する。

【００４３】この光ファイバ１の固定は、マスタ治具１
０の保持部材３０及び締結部材４０によって光ファイバ
心線を固定することで固定している。

【００４４】次に、図２（ｂ）に示すように、マスタ治
具１０の当接部２３の一方の当接面２２ａに研磨部材５
０を摺接することによって光ファイバ１の端部を研磨す
る。

【００４５】本実施形態では、治具本体２０は、研磨部
材５０よりも高硬度の材料で形成されているため、研磨
部材５０は当接部２３を研磨することなく、光ファイバ
１のみを研磨することができる。

【００４６】また、この研磨工程では、研磨部材５０を
当接部２３の一方の当接面２２ａに摺接して光ファイバ
１の研磨を行うため、光ファイバ１の先端には当接面２
２ａと面一となる研磨面が容易に形成される。

【００４７】次に、図２（ｃ）に示すように、マスタ治
具１０の当接部２３の他方の当接面２２ｂに研磨部材５
０を摺接することによって光ファイバ１を研磨する。

【００４８】この研磨でも、図２（ｂ）で説明した研磨
工程と同様に、当接部２３の当接面２２ｂを研磨するこ
となく光ファイバ１の先端を研磨することができるた
め、光ファイバ１の先端に当接面２２ｂと面一となる研
磨面が形成される。

【００４９】このように光ファイバ１の先端を研磨する
ことによって、図２（ｄ）に示すように光ファイバ１の
先端をコアの偏心を０．５μｍ以下に押さえたくさび形
状に容易に形成することができる。

【００５０】このように、光ファイバ１の先端をマスタ
治具１０を用いて研磨することによって、高精度の研磨
装置を用いる必要なく、低コストで高精度に研磨するこ
とができる。

【００５１】また、マスタ治具１０を用いることによ
り、研磨中に端面を度々検査する必要がなくなるため、
研磨時間を短縮することができる。

【００５２】さらに、マスタ治具１０を用いることによ
り、複数の光ファイバの先端を容易に同一形状に研磨す
ることができる。

【００５３】また、このようなマスタ治具１０は、例え
ば、研磨盤が回転揺動自在に設けられた端面研磨装置に
研磨盤に所定の圧力で押圧するように設けられて使用す
ることができる。

【００５４】ここで、このような端面研磨装置の一例を
図３に示す。なお、図３は、端面研磨装置の駆動系を示
す概略断面図である。

【００５５】図３に示すように、自転用モータ６１の回
転軸には第１自転伝達盤６２の中心部が固結され、この
第１自転伝達盤６２には回転中心を支点とする同心円上
に複数の第１連結ピン６３が固定されている。そして、
この各第１連結ピン６３は対応する各回転伝達盤６４の
偏心部に回転自在に連結され、この各回転伝達盤６４に
は偏心部に第２連結ピン６５が固定されている。各第２
連結ピン６５は第２自転伝達盤６６に回転自在に連結さ
れている。

【００５６】一方、公転用モータ６７の回転軸には駆動
歯車６８の中心部が固結され、この駆動歯車６８には従
動歯車６９がかみ合っている。この従動歯車６９は公転
伝達軸７０の下部外周に固結され、この公転伝達軸７０
の上部外周には装置本体７１の軸受筒部７２が嵌合して
いる。そして、この公転伝達軸７０には回転中心より所
定量偏心した位置に自転用回転軸７３が回転自在に嵌入
し、この自転用回転軸７３の下端部は第２自転伝達盤６
６の中心部に固結されている。

【００５７】また、自転用回転軸７３の上端部は、結合
部材７４を介して研磨盤７５に結合されており、さらに
研磨盤７５の上面部には研磨シート等の研磨部材７５ａ
が取り付けられている。

【００５８】一方、装置本体７１には、支持機構８０に
よって光ファイバ１が固定されたマスタ治具１０が支持
されている。

【００５９】支持機構８０は、装置本体７１に研磨盤７
５と略平行に設けられた支持部８１が下方に向かって所
定の押圧力で付勢されるように保持されている。

【００６０】詳しくは、支持部８１の両端が、装置本体
７１に設けられたスライドピン７６に挿通され、スライ
ドピン７６の外周に設けられた付勢ばね７８によって支
持部８１は、研磨盤７５とは反対側に付勢されている。

【００６１】また、支持部８１の上部には、装置本体７
１のスライドピン７６の先端側に固定されたベースブロ
ック７９が設けられている。このベースブロック７９に
は、支持部８１を研磨盤７５側に移動させる調整手段９
０が設けられている。この調整手段９０は、例えば、例
えば、回転量により先端が軸方向に移動するマイクロメ
ータヘッド等からなり、調整手段９０によって支持部８
１は付勢ばね７８に抗して下方に移動してマスタ治具１
０の当接部２３を研磨盤７５に摺接させて光ファイバ１
を研磨することができる。

【００６２】ここで、端面研磨装置の動作について説明
する。

【００６３】図３に示すように、まず、公転運動につい
ては、公転用モータ６７を駆動することによって歯車６
８，６９を介して公転伝達軸７０を回転させ、研磨盤７
５は、所定偏心量だけ公転運動する。この場合、公転伝
達軸７０の中に自転用回転軸７３があるが、第１自転伝
達盤６２との間に複数の回転伝達盤６４を配しているの
で、回転伝達盤６４は公転伝達軸７０の回転と同じ位相
で第１連結ピン６３回りでそれぞれ回転する。従って、
第１自転伝達盤６２が止まっていても、または回転して
いても公転伝達軸７０の回転が規制されることはない。

【００６４】一方、自転運動については、自転用モータ
６１を駆動することによって第１自転伝達盤６２を回転
させるが、第１連結ピン６３は第１自転伝達盤６２の同
心円上にあるので、前述と同じ軌跡を通り、自転用回転
軸７３は所定量偏心しているが、回転伝達盤６４を介し
て連結しているので、第１自転伝達盤６２と同じ回転数
の回転が自転用回転軸７３に伝達される。

【００６５】このようにして公転伝達軸７０及び自転用
回転軸７３の回転運動によって研磨盤７５が回転しなが
ら公転する。

【００６６】一方、この研磨盤７５に対して本実施形態
の多心光ファイバ１を固定したマスタ治具１０は、支持
部８１によって研磨盤７５方向に移動されて、光ファイ
バ１の端面を研磨盤７５に押しつける。これにより光フ
ァイバ１の先端を高精度に研磨することができる。

【００６７】図４は、本発明の他の実施形態を示す斜視
図である。治具本体２０はステンレスからなり、研磨部
材に摺接される当接部２３、すなわち先端部はアルミナ
のチップを埋め込んだものである。このように先端部と
治具本体を別々に形成し、接合することにより、各部の
加工が容易となり、セラミック部材の使用量が減少する
ので、全体として安価な治具を得ることができる。さら
に、先端部のセラミックが損傷した場合、先端部のみ蝋
付けして交換することができる。この他、先端部には、
ジルコニアセラミック、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ホワイ
トランダムなどを使用することできる。さらに、セラミ
ック例えばＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ、ＣｒＣ、Ｃｒ
Ｎ、ＣｒＣＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ、ダイヤモン
ド、アルミナなどの皮膜をステンレスや、ＷＣなど超硬
材料の治具本体の先端部または、先端部にコーティング
したマスタ治具を使用することもできる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマスタ治
具及び端面研磨装置によれば、光ファイバを保持すると
共に先端に研磨部材よりも高硬度の部材で形成されて四
角錐形状を有し且つ研磨部材に摺接される当接面を有す
るマスタ治具としたため、高精度の研磨装置を用いる必
要なく、低コストで高精度に研磨することができる。ま
た、マスタ治具を用いることにより、研磨中に端面を度
々検査する必要がなくなるため、研磨時間を短縮するこ
とができる。さらに、マスタ治具を用いることにより、
複数の光ファイバの先端を容易に同一形状に研磨するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るマスタ治具の斜視図
及び一部を切り欠いた分解斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るマスタ治具による研
磨工程を示す要部断面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る端面研磨装置の概略
断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態に係るマスタ治具の斜視
図である。

【符号の説明】

１光ファイバ１０マスタ治具２０治具本体２１光ファイバ挿入孔２２当接面２３当接部３０保持部材３１光ファイバ心線挿入孔３２絞り部３３切り欠き部３４雄ねじ４０締結部材４１雌ねじ４２挿通孔４３押しつけ部５０研磨部材６１自転用モータ６２第１自転伝達盤６４回転伝達盤６６第２自転伝達盤６７公転用モータ６８駆動歯車６９従動歯車７０公転伝達軸７１装置本体７３自転用回転軸７５研磨盤７５ａ研磨部材７６スライドピン７８付勢ばね７９ベースブロック８０支持機構８１支持部９０調整手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも先端部が光ファイバを研磨す
る研磨部材よりも高硬度の部材で形成された四角錐形状
を有し且つ当該四角錐を形成する面が前記研磨部材に摺
接される当接面となる当接部と、軸方向に貫通して前記
当接部の先端に開口し且つ光ファイバを挿入保持する光
ファイバ挿入孔とを具備することを特徴とするマスタ治
具。
【請求項２】請求項１記載のマスタ治具において、前
記光ファイバ挿入孔の基端部側には、光ファイバ心線を
保持する保持部材が設けられていることを特徴とするマ
スタ治具。
【請求項３】請求項２記載のマスタ治具において、前
記保持部材が光ファイバ心線を挿入保持する光ファイバ
心線挿入孔と、該光ファイバ心線挿入孔の内径を絞る絞
り部とからなり、前記絞り部によって前記光ファイバ心
線を挟持することを特徴とするマスタ治具。
【請求項４】請求項１〜３の何れか記載のマスタ治具
を具備することを特徴とする端面研磨装置。
【請求項５】先端に光ファイバより高硬度の部材で形
成され前記研磨部材に摺接される当接面となる当接部
と、軸方向に貫通して前記当接部の先端に開口し且つ光
ファイバを挿入保持する光ファイバ挿入孔とを具備する
ことを特徴とするマスタ治具。
【請求項６】前記先端がセラミックである請求項５記
載のマスタ治具。
【請求項７】前記先端にセラミックの皮膜を有する請
求項５記載のマスタ治具。
【請求項８】先端に光ファイバより高硬度の部材で形
成され前記研磨部材に摺接される当接面となる当接部
と、軸方向に貫通して前記当接部の先端に開口し且つ光
ファイバを挿入保持する光ファイバ挿入孔を有するマス
タ治具の後端部から光ファイバを挿入し保持し、前記光
ファイバの先端を研磨する光ファイバの研磨方法。
【請求項９】前記光ファイバの先端がくさび形状であ
る請求項８記載の光ファイバの研磨方法。
【請求項１０】前記光ファイバを前記マスタ治具の後
端部の絞り部により保持する請求項８記載の光ファイバ
の研磨方法。
【請求項１１】前記光ファイバの先端に前記当接面を
延長した面を形成する請求項８記載の光ファイバの研磨
方法。