JP2009053270A - プラスチック光ファイバの端面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全長を実質的に変化させることなく、プラスチック光ファイバの端面を伝送損失の少ない鏡面に仕上げることが可能なプラスチック光ファイバの端面処理技術を提供する。
【解決手段】プラスチック光ファイバ１を、端面部位１ａが突き出し量Ｌだけ突出するようにチャック２に片持ち梁で把持して回転させ、切削工具３のダイヤモンドチップ４の先端部４ａを所定の切り込み量ΔＬで端面部位１ａに押し当てて切削除去することで、プラスチック光ファイバ１の端面部位１ａの全体を平滑に鏡面加工する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラスチック光ファイバの端面処理技術に関する。

光ファイバは、金属線に代わる情報伝送媒体として広く用いられつつあり、接続端面における結合損失の低減は、伝送効率を大きく左右する重要な技術的課題である。
ところで、光ファイバには、石英ガラスからなるグラス光ファイバと、合成樹脂からなるプラスチック光ファイバがある。

そして、グラス光ファイバの場合には、切断位置に微小な切り込みを入れて劈開させる方法が採られ、全体が平坦な切断面が比較的容易に得られる。
一方、プラスチック光ファイバの場合には、剃刀形状をした切断刃物によって切断することが行われる。

しかし、この切断刃物によってプラスチック光ファイバを切断する場合には、刃物による切断の途中でファイバの自重等により残部断面にて劈開が発生した場合、当該劈開部は平坦にならず、切断端面において、刃物による平滑な切断面と、劈開による平滑でない切断面とが存在した状態となる場合があった。そして、この平滑でない切断面は、光ファイバの端面結合時における伝送損失の増大の一因となり、好ましくない。

そこで、特許文献１では、プラスチック光ファイバの切断位置を挟む二ケ所を、二つの固定装置にて支持し、回転する切断刃を切断位置に押し当てることで、切断途中で劈開を発生させることなく、全断面を切断刃にて完全に切断することによって、上述のような劈開による平滑でない切断面が発生することを防止しようとする光ファイバ切断装置を開示している。

この特許文献１における切断の様子を詳しく考察すると、プラスチック光ファイバは切断刃の刃面によって切断される一方、切断刃の切削面によって、プラスチック光ファイバの切断面が切削されながら切断される。このようにプラスチック光ファイバが切削されながら切断されることにより、切断刃の厚さと略同じ厚さのプラスチック光ファイバを削り取りながら切断刃を下降させるため、プラスチック光ファイバの切断面に発生する引っ張り応力やせん断応力が減少してプラスチック光ファイバの劈開を抑制して切断することが可能となるものと考えられる。

しかしながら、この特許文献１の技術では、円盤状の切断刃の外周部にテーパ状に設けられた刃面と、例えば固定砥粒であるダイヤモンド砥粒などが塗布され、切断面に平行な切削面によって切断が行われるが、実際に切断を行うと、切削面に存在するダイヤモンド砥粒等によって、切断面にキズあるいは打痕が発生し、鏡面仕上げが困難になることが懸念される。

このようにプラスチック光ファイバの端面にキズあるいは打痕が存在することは、プラスチック光ファイバ間あるいはプラスチック光ファイバと光源との間の結合部における光の伝送効率を低下させ、プラスチック光ファイバの製品性能の低下を生じるという技術的課題がある。

また、プラスチック光ファイバは２つの固定装置を用いて両持ち梁として固定され、この２つの固定装置の間において切断を行うため、長尺の光ファイバの経路途中での切断となり、たとえば、全長の変化が好ましくない既存のプラスチック光ファイバの端面のみを鏡面仕上げにすることができない、という技術的課題もある。
特開２００３−５７４５１号公報

本発明の目的は、全長を実質的に変化させることなく、プラスチック光ファイバの端面を伝送損失の少ない鏡面に仕上げることが可能なプラスチック光ファイバの端面処理技術を提供することにある。

本発明は、プラスチック光ファイバの端面処理方法であって、
前記プラスチック光ファイバの外周部を片持ち梁として把持する第１工程と、
切削加工の加工条件を設定する第２工程と、
切削工具を用いて前記プラスチック光ファイバの端面部位を除去加工する第３工程と、
を含むプラスチック光ファイバの端面処理方法を提供する。

本発明によれば、全長を実質的に変化させることなく、プラスチック光ファイバの端面を伝送損失の少ない鏡面に仕上げることが可能なプラスチック光ファイバの端面処理技術を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であるプラスチック光ファイバの端面処理方法を実施する加工装置の構成の一例を示す概念図であり、図２は、その外観を示す斜視図である。
（実施の形態１）
図１および図２に示すように、本実施の形態の加工装置Ｍは、テーブル１０の上に、ワーク台１１および刃物台１３を配置した構成となっている。

ワーク台１１には、回転するスピンドル１２が設けられ、このスピンドル１２には、プラスチック光ファイバ１を把持するチャック２が設けられている。
本実施の形態の場合、たとえば、外径寸法ｄが数ミリメートル程度のプラスチック光ファイバ１をチャック２に片持ち梁にて把持する構成となっている。チャック２はスクロールチャックまたはコレットチャック等、プラスチック光ファイバ１の外周部を変形させないで把持できるものを用いる。

チャック２からのプラスチック光ファイバ１の突き出し量Ｌは、極力短い方が好ましく、長くても数ミリメートル程度に設定する。
スピンドル１２を介してチャック２が支持されるワーク台１１はテーブル１０に設けられた案内溝１０Ｘに沿って矢印Ｘ方向への水平移動が可能になっている。

これにより、プラスチック光ファイバ１を把持するチャック２は、矢印Ｘの方向への水平移動とスピンドル１２の軸の回りの回転が制御可能となっている。
一方、チャック２に対向する位置には切削工具３を配設されている。この切削工具３の先端部にはダイヤモンドチップ４が取り付けられており、ダイヤモンドチップ４の先端部４ａは研磨仕上げされた鋭利な切れ刃になっている。

切削工具３は、刃物台１３を介してテーブル１０に載置されている。刃物台１３は、テーブル１０に設けられた案内溝１０Ｙに沿って水平移動が可能になっており、これにより、切削工具３は、矢印Ｘの方向に直交する矢印Ｙの方向への水平移動が制御可能となっている。

以上のような構成の本実施の形態の加工装置Ｍにおける作用を説明する。
加工装置Ｍのチャック２に片持ち梁にてプラスチック光ファイバ１を、突き出し量Ｌで把持させる（第１工程）。

次に、このプラスチック光ファイバ１の端面部位１ａからの切り込み量ΔＬを設定する（第２工程）。
切り込み量ΔＬは、たとえば、１μｍから１０μｍの範囲が好適な加工条件であり、チャック２（ワーク台１１）を矢印Ｘの方向に水平移動させて設定を行う。

切り込み量ΔＬの設定方法としては、ワーク台１１を矢印Ｘの方向に変位させることで、プラスチック光ファイバ１の端面部位１ａとダイヤモンドチップ４の先端部４ａを目視あるいは拡大鏡等を用いて接触させて、その座標位置から切り込み量ΔＬが１μｍから１０μｍの範囲内となるように、矢印Ｘの方向に所定の位置に高精度に送り込むことで、切り込み量ΔＬの設定を行うことができる。

あるいは、別の設定方法として、スピンドル１２によってチャック２を回転させてプラスチック光ファイバ１の端面部位１ａから任意の切り込み量ΔＬの位置で予備切削加工を行った後に、当該予備切削加工が完了した端面部位１ａの座標位置から切り込み量ΔＬが、たとえば１μｍから１０μｍの範囲内となるように矢印Ｘの方向に所定の位置に高精度に送り込むことで、切り込み量ΔＬの設定を行ってもよい。

切り込み量ΔＬの設定が完了した後は、チャック２を所定の回転数で回転させて、切削工具３を矢印Ｙの方向に水平移動をさせながら、プラスチック光ファイバ１の端面部位１ａを、ダイヤモンドチップ４の先端部４ａによって、外周部から中心に向かって切削加工する。切削工具３（ダイヤモンドチップ４の先端部４ａ）がプラスチック光ファイバ１の中心位置に達したところで切削加工を完了する（第３工程）。

実際の実験では、チャック２の回転数は、１０００ｒｐｍで、切削工具３の移動速度は、１ｍｍ／分で行った。
本実施の形態によれば、プラスチック光ファイバ１の外周部を片持ち梁にてチャック２に把持して、切り込み量ΔＬ等を所定の加工条件に設定することで、切削工具３を用いてプラスチック光ファイバ１の端面部位１ａを除去加工して鏡面仕上げをすることができる。

これにより、プラスチック光ファイバ１の間の接続や、光源との接続において、端面部位１ａにおける光の伝送損失を低減させ、プラスチック光ファイバ１の性能を向上させることができる。

また、片持ち梁にてプラスチック光ファイバ１をチャック２に把持して端面部位１ａの鏡面仕上げができるため、本実施の形態の加工の前後におけるプラスチック光ファイバ１の全長の変化は、高々、切り込み量ΔＬの程度であり、プラスチック光ファイバ１の全長は実質的に変化しない。

従って、長さが既定の既存のプラスチック光ファイバ１の端面部位１ａの部位のみの修正加工にも適用することが可能となり、端面部位１ａが平滑でない等の不適切な状態のために不良品と判定されたプラスチック光ファイバ１の再生にも適用でき、新品のプラスチック光ファイバ１や既存のプラスチック光ファイバ１の両方の端面処理に適用範囲が拡大する。
（実施の形態２）
次に、比較的口径の小さいプラスチック光ファイバに適用する場合について説明する。たとえば、外径寸法が約１ミリメートル未満のような極細径のプラスチック光ファイバ１の端面処理に関して、図３および図４を用いて説明する。

剛性の低い極細径のプラスチック光ファイバ１の場合、チャック２にて把持をして切削加工を行うと切削工具３の押圧力によって、極細径のプラスチック光ファイバ１が折れ曲がって（倒れて）しまい切削加工を行うことが困難になることが予想される。

従って、本実施の形態２の場合には、図３に示すように極細径のプラスチック光ファイバ１の外周部を水溶性接着剤の樹脂５で覆って硬化させ、極細径のプラスチック光ファイバ１の剛性を高めて、端面部位１ａの加工時における切削工具３の押圧力でも倒れないようにする。端面部位１ａの加工の完了後は、硬化した水溶性接着剤の樹脂５を水に浸漬して溶かし、プラスチック光ファイバ１を取り出す。

また、図４に示すように極細径のプラスチック光ファイバ１の外周部に金属あるいは樹脂等で構成された中空の筒状の保持部材６を配設して極細径のプラスチック光ファイバ１の剛性を高めて切削工具３の押圧力でも倒れないようにしてもよい。

この極細径のプラスチック光ファイバ１の場合も上述の実施の形態１と同様の方法にて切削加工を行うことができる。
このように、本実施の形態２によれば、剛性の低い極細径のプラスチック光ファイバ１の場合にも、その端面部位１ａを鏡面に加工して、光の伝送効率を向上させることができる。
（実施の形態３）
次に、図５を参照して本発明のプラスチック光ファイバの端面処理方法の実施の形態３について説明する。

図５に示すように、本実施の形態３では、たとえば、極細径であるプラスチック光ファイバ１を２本以上で束ねてチャック２にて把持して剛性を高める。
さらに、剛性を高める手段として、上述の実施の形態２で説明したように、２つ以上を束ねたプラスチック光ファイバ１の外周部を水溶性接着剤の樹脂５で硬化させたり、金属あるいは樹脂等で構成された中空の保持部材６を用いてチャック２に把持させてもよい。

このように、複数本を束ねたプラスチック光ファイバ１を切削加工する方法は、実施の形態１と同様の手順にて行うことができる。
本実施の形態３によれば、１回の段取りで複数のプラスチック光ファイバ１を切削加工することが可能となるため、プラスチック光ファイバの端面処理工程の生産性を大きく向上させることができる。

以上詳細に説明したように、本発明の各実施の形態に係るプラスチック光ファイバの端面処理方法によれば、設定した所定の加工条件で、切削工具３を用いてプラスチック光ファイバ１の端面部位１ａを除去加工することによって、全長を実質的に変化させることなく、プラスチック光ファイバ１の端面部位１ａを鏡面仕上げすることができ、プラスチック光ファイバ１同士を、端面部位１ａを介して接続する場合、あるいはプラスチック光ファイバ１を端面部位１ａを介して光源との間を接続する場合において、接続部の伝送効率を低下させないという効果を実現できる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
プラスチック光ファイバに限らず、必要に応じて、グラス光ファイバにも適用することができる。

本発明の一実施の形態であるプラスチック光ファイバの端面処理方法を実施する加工装置の構成の一例を示す概念図である。 その外観を示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態であるプラスチック光ファイバの端面処理方法を示す概念図である。 本発明の他の実施の形態であるプラスチック光ファイバの端面処理方法を示す概念図である。 本発明のさらに他の実施の形態であるプラスチック光ファイバの端面処理方法を示す概念図である。

符号の説明

１ プラスチック光ファイバ
１ａ 端面部位
２ チャック
３ 切削工具
４ ダイヤモンドチップ
４ａ 先端部
５ 樹脂
６ 保持部材
１０ テーブル
１０Ｘ 案内溝
１０Ｙ 案内溝
１１ ワーク台
１２ スピンドル
１３ 刃物台
ｄ 外径寸法
Ｌ 突き出し量
ΔＬ 切り込み量
Ｍ 加工装置

Claims (7)

1. プラスチック光ファイバの端面処理方法であって、
   前記プラスチック光ファイバの外周部を片持ち梁として把持する第１工程と、
   切削加工の加工条件を設定する第２工程と、
   切削工具を用いて前記プラスチック光ファイバの端面部位を除去加工する第３工程と、
   を含むことを特徴とするプラスチック光ファイバの端面処理方法。
2. 請求項１記載のプラスチック光ファイバの端面処理方法において、
   前記第２工程では、前記加工条件として、前記プラスチック光ファイバの前記端面部位からの切り込み量を１μｍから１０μｍの範囲に設定することを特徴とするプラスチック光ファイバの端面処理方法。
3. 請求項２記載のプラスチック光ファイバの端面処理方法において、
   前記第２工程では、前記プラスチック光ファイバの前記端面部位に前記切削工具を当接させた位置から前記切り込み量を設定することを特徴とするプラスチック光ファイバの端面処理方法。
4. 請求項２記載のプラスチック光ファイバの端面処理方法において、
   前記第２工程では、前記プラスチック光ファイバの前記端面部位に対して予備的に切削除去加工を実行した後、前記切削除去加工の位置から前記切り込み量を設定することを特徴とするプラスチック光ファイバの端面処理方法。
5. 請求項１記載のプラスチック光ファイバの端面処理方法において、
   前記第１工程では、片持ち梁として把持される前記プラスチック光ファイバの前記端面部位の外周を水溶性接着剤にて補強することを特徴とするプラスチック光ファイバの端面処理方法。
6. 請求項１記載のプラスチック光ファイバの端面処理方法において、
   前記第１工程では、片持ち梁として把持される前記プラスチック光ファイバの前記端面部位を筒状の保持部材に挿通して補強することを特徴とするプラスチック光ファイバの端面処理方法。
7. 請求項１記載のプラスチック光ファイバの端面処理方法において、
   前記第１工程では、複数の前記プラスチック光ファイバを同時に片持ち梁として把持して、個々の前記プラスチック光ファイバの前記端面部位の前記切削加工を行うことを特徴とするプラスチック光ファイバの端面処理方法。

Images