JP3782346B2

JP3782346B2 - 端面研磨方法

Info

Publication number: JP3782346B2
Application number: JP2001401265A
Authority: JP
Inventors: 浩二皆見; 淳司平
Original assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Current assignee: Seikoh Giken Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003205445A; US7001080B2; US20030147599A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用ファイバや光通信用ファイバを保持したフェルール等の棒状部材の端面を研磨する端面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用ファイバは、コネクタの主要部材であるフェルールの中心孔内にファイバを接着固定した後、フェルール端面とファイバ端面とを同時に平滑に研磨し鏡面に仕上げて使用される。この研磨仕上げしたフェルール及びファイバの研磨面が、フェルールの中心軸と垂直な面でなかったり、あるいは、研磨面に傷があったりすると、フェルール同士が対向接続される光コネクタにおいて、対向位置精度が劣化し損失が大きくなってしまう。そのため、光ファイバを含むフェルールの研磨面は高精度に研磨仕上げする必要がある。
【０００３】
この光ファイバを含むフェルールの端面を研磨する際に用いる従来の光ファイバ端面研磨装置としては、例えば、特開平３−２６４５６号公報に開示されたものがある。この公報に開示された光ファイバ端面研磨装置は、自転円盤の同心円上で回転する偏心盤を持ち、この偏心盤に公転用のモータの回転を伝達する遊星歯車を持ち、これらを研磨盤に結合させて研磨盤を自転および公転させる一方、この研磨盤に固定した研磨部材に対して、装置本体に設けられた支持部によって治具盤に保持された多数のフェルールの端面を研磨部材に押し付けて研磨するものである。
【０００４】
このような光ファイバ端面研磨装置を用いてフェルールの端面を研磨する場合、一般的には、所定硬度の研磨部材を用いて研磨する粗研磨工程を行った後に、粗研磨工程で用いた研磨部材より高硬度の研磨部材を用いて研磨する中研磨工程を行い、続いて、中研磨工程で用いた研磨部材よりも更に高硬度の研磨部材を用いて研磨する仕上げ研磨工程を順次行う光ファイバ端面研磨方法が用いられている。
【０００５】
このような光ファイバ端面研磨方法では、自転又は公転させる研磨盤に固定された研磨部材でフェルールの端面を研磨するため、例えば、フェルールの端面を粗研磨工程で粗研磨することにより、フェルールの端面の半径方向外側の周縁部が徐々に粗研磨されてフェルールの端面が凸球面になる。
【０００６】
この粗研磨工程に続いて中研磨工程及び仕上げ研磨工程を順次行うが、この場合、その直前の研磨工程で使用した研磨部材より高硬度の研磨部材に交換して研磨している。すなわち、粗研磨工程で使用した研磨部材より高硬度の研磨部材で中研磨工程を行い、続いて、中研磨工程より高硬度の研磨部材で仕上げ研磨工程を行うことでフェルールの端面を研磨している。これにより、フェルールの端面が凸球面となった状態から、フェルールの端面の光ファイバ端面近傍を除々に平滑に研磨することで鏡面仕上げを行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光ファイバ端面研磨方法では、各研磨工程毎に低硬度から高硬度の研磨部材に順次交換しながらフェルールの端面を研磨部材に所定荷重で押し付けて研磨するため、最初の粗研磨工程でフェルールの端面の略中央部を凸面とした後の中研磨工程及び仕上げ研磨工程では、フェルールの端面に対する研磨圧力が径方向外側に向かって除々に小さくなってしまう。すなわち、中研磨工程及び仕上げ研磨工程では、粗研磨工程に比べてフェルールの端面を押し付けて研磨する際に研磨部材が弾性変形する変化量が小さくなり、フェルールの端面の研磨部材に当接する面積が除々に光ファイバ端面に向かって小さくなっていく。このため、フェルールの端面の光ファイバの端面近傍に加わる研磨圧力が大きくなり、フェルールの端面の径方向外側の周縁部が中研磨工程及び仕上げ研磨工程で研磨されず、結果的に粗研磨工程での研磨残りが発生してしまうという問題がある。
【０００８】
この研磨残りが発生したフェルールを、例えば、光コネクタアダプタの対向接続させる際に、フェルールの端面の周縁部がスリーブの内面に接触してしまい、スリーブの内面に傷が発生するという問題がある。
【０００９】
また、粗研磨工程から次の研磨工程に進むにつれて、フェルールの端面の略中央部に加わる研磨圧力が大きくなるために、フェルールの端面の光ファイバ端面近傍を研磨しすぎてその部分が凹んだり、あるいは、フェルールの端面と研磨部材の研磨面との間に、異物が入り込むとフェルールの端面にスクラッチが発生し易いという問題がある。
【００１０】
さらに、研磨部材の研磨面には、フェルールの端面を研磨する研磨粒子を介在させているが、フェルールの端面の光ファイバ端面近傍に加わる研磨圧力が大きいと、この研磨粒子の影響により、フェルールの端面に加工変質層が発生してしまう。これにより、フェルール同士を対向接続させた際に、反射減衰量が小さくなってしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、フェルールの端面の研磨精度を向上すると共に対向接続時の反射減衰量を大きくすることができる端面研磨方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【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、装置本体に支持されて回転及び揺動する研磨盤上の研磨部材に、治具盤に装着された棒状部材を押圧することにより当該棒状部材の端面を研磨する端面研磨方法において、硬度の異なる複数の研磨部材を用いて、高硬度から低硬度に順次交換された研磨部材で前記棒状部材の端面を研磨することを特徴とする端面研磨方法にある。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記棒状部材は、前記研磨部材に対して所定位置に支持されると共に定荷重で押し付けられていることを特徴とする端面研磨方法にある。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記複数の研磨部材が、所定硬度の粗研磨部材と、該粗研磨部材より低硬度の中研磨部材と、該中研磨部材より低硬度の仕上げ研磨部材とからなることを特徴とする端面研磨方法にある。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記研磨部材が、研磨盤上に固定される弾性部材と、当該弾性部材の上面に載置される研磨シートとを有することを特徴とする端面研磨方法にある。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記棒状部材が、光ファイバを保持したフェルール又は該フェルールを保持する光コネクタであることを特徴とする端面研磨方法にある。
【００１７】
かかる本発明では、高硬度から低硬度の研磨部材に順次交換しながらフェルールの端面を研磨することで、フェルールの端面に加わる研磨圧力を除々に均一に分散させてフェルールの端面を平滑に研磨することができるため、フェルール同士を対向接続させた際に反射減衰量を大きくすることができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る端面研磨装置の一部断面図である。
【００２０】
図１に示すように、端面研磨装置１０は、光ファイバ１１を保持するフェルール１２が複数箇所で固定される治具盤１３と、治具盤１３が固定される装置本体１４と、治具盤１３の下方に設けられ回転及び揺動するように装置本体１４に設けられた研磨盤１５とを具備する。
【００２１】
治具盤１３は、フェルール１２を挿入可能な貫通孔１６を複数有し、治具固定ねじ１７を用いて装置本体１４に固定されている。
【００２２】
また、研磨盤１５の上面部には、フェルール１２の端面を研磨する研磨部材１８が脱着可能に取付けられている。この研磨部材１８は、研磨盤１５上に固定される弾性部材１９と、この弾性部材１９の上面に載置される研磨シート２０とから構成されている。
【００２３】
また、研磨部材１８は、詳しくは後述するが、所定硬度の粗研磨用弾性部材上に所定の研磨粗さの粗研磨シートを有する粗研磨部材と、粗研磨用弾性部材より低硬度の中研磨用弾性部材上に粗研磨シートより研磨粗さの大きい中研磨シートを有する中研磨部材と、中研磨用弾性部材より低硬度の仕上げ研磨用弾性部材上に中研磨シートより研磨粗さの大きい仕上げ研磨シートを有する仕上げ研磨部材とからなる。
【００２４】
さらに、弾性部材１９に用いる材料としては、所定硬度に適宜調整できれば特に限定されず、例えば、ゴム、エラストマ、樹脂等を挙げることができる。
【００２５】
この研磨シート２０は、例えば、ダイヤモンド、酸化シリコン、酸化セリウム、炭化ケイ素等からなる砥粒（図示なし）を具備し、弾性部材１９の上面に貼着されている。
【００２６】
一方、治具盤１３は、フェルール１２の先端部を貫通孔１６内に挿入してフェルール１２の端面が研磨部材１８の上面に当接した状態で、フェルール１２の端面を定荷重で研磨部材１８の研磨面に押し付ける保持部材２１を具備する。
【００２７】
保持部材２１は、フェルール１２を保持する保持孔２２と、この保持孔２２に連通してフェルール１２に保持された光ファイバ１１を挿通させる挿通孔２３とが設けられている。
【００２８】
また、保持孔２２内には、フェルール１２の端面を定荷重で研磨部材１８の研磨面に押し付けるための調整バネ２４と、荷重を調整するための調整ねじ２５とが取付けられている。
【００２９】
このように研磨部材１８の上面に定荷重で押し付けられたフェルール１２の端面は、研磨盤１５を自転又は公転させて研磨するが、このとき、後述する粗研磨工程、中研磨工程及び仕上げ研磨工程毎に高硬度から低硬度の研磨部材に順次交換して研磨することになる。
【００３０】
ここで、本実施形態の端面研磨方法について図２〜４を参照しながら詳細に説明する。なお、図２〜図４は、本発明の実施形態１に係る端面研磨方法の各研磨工程を説明する概略断面図である。
【００３１】
まず、図２（ａ）に示すように、粗研磨工程では、研磨盤１５上に固定された所定硬度の粗研磨用弾性部材１９ａ上の粗研磨シート２０ａの表面に、光ファイバを含むフェルール１２の端面を定荷重で押し付けて粗研磨する。このとき、フェルール１２の端面を定荷重で押し付けることにより、粗研磨部材１８Ａが厚さ方向に弾性変形してフェルール１２の端面を押し付けた部分が所定量減り込むことになる。
【００３２】
続いて、フェルール１２の端面を粗研磨部材１８Ａの上面に押し付けた状態で、研磨盤１５を自転又は公転させてフェルール１２の端面を粗研磨する。この場合、図２（ｂ）に示すように、フェルール１２の端面に加わる研磨圧力が、フェルール１２の端面の略中央部から径方向外側に向かって除々に大きくなる。これにより、図２（ｃ）に示すように、フェルール１２の端面の径方向外側の周縁部が粗研磨され、フェルール１２の端面が凸球面となる。
【００３３】
次に、図３（ａ）に示すように、中研磨工程では、まず、粗研磨工程で使用した粗研磨用弾性部材１９ａより低硬度の中研磨用弾性部材１９ｂに交換し、その後、粗研磨工程と同様に、中研磨用弾性部材１９ｂ上に貼着された中研磨シート２０ｂの表面に粗研磨して凸球面としたフェルール１２の端面を定荷重で押し付けて研磨する。このとき、中研磨工程では、粗研磨用弾性部材１９ａより低硬度の中研磨用弾性部材１９ｂに交換して定荷重で研磨するので、粗研磨に比べて中研磨部材１８Ｂが弾性変形する変形量が大きくなる。
【００３４】
これにより、図３（ｂ）に示すように、フェルール１２の端面に加わる研磨圧力の圧力分布を光ファイバ１１の端面近傍に集中させず、フェルール１２の端面の全面に同心円状に略均一に分散させることができる。従って、図３（ｃ）に示すように、フェルール１２の端面の光ファイバ１１端面近傍を研磨すると共にフェルール１２の端面の径方向外側の周縁部も研磨することができる。
【００３５】
次いで、図４（ａ）に示すように、仕上げ研磨工程では、まず、中研磨工程で使用した中研磨用弾性部材１９ｂより低硬度の仕上げ研磨用弾性部材１９ｃに交換し、その後、粗研磨工程及び中研磨工程と同様に、仕上げ研磨用弾性部材１９ｃ上に貼着された仕上げ研磨シート２０ｃの表面にフェルール１２の端面を定荷重で押し付けて仕上げ研磨する。
【００３６】
このとき、仕上げ研磨工程では、中研磨用弾性部材１９ｂより低硬度の仕上げ研磨用弾性部材１９ｃに交換して定荷重で仕上げ研磨するので、フェルール１２の端面が仕上げ研磨部材１８Ｃの表面に接触する面積が中研磨工程に比べて大きくなる。これにより、図４（ｂ）に示すように、中研磨工程よりも更にフェルール１２の端面に加わる研磨圧力を略均一に分散させることができる。従って、図４（ｃ）に示すように、光ファイバ１１を含むフェルール１２の端面を平滑に仕上げ研磨することができる。
【００３７】
このように、本実施形態の端面研磨方法によれば、高硬度から低硬度の各研磨部材１８Ａ〜１８Ｃに順次交換しながらフェルール１２の端面を研磨することにより、フェルール１２の端面に加わる研磨圧力を除々に均一に分散させてフェルール１２の端面を平滑に研磨することができる。
【００３８】
粗研磨工程で使用する粗研磨部材の粗研磨用弾性部材の硬度は９５Ｈｓ〜６５Ｈｓ程度が適当であり、中研磨工程で使用する中研磨部材の中研磨用弾性部材の硬度は粗研磨用弾性部材より低硬度であればよく、例えば５５±１０Ｈｓ程度が適当であり、仕上げ研磨工程で使用する仕上げ研磨部材の仕上げ研磨用弾性部材の硬度は中研磨用弾性部材より低硬度であることが好ましく、例えば４５±１０Ｈｓ程度がよい。
【００３９】
また、本実施形態では粗研磨工程、中研磨工程及び仕上げ研磨工程毎に高硬度から低硬度の研磨部材に順次交換して研磨する工程について記載しているが、
粗研磨工程後の中研磨工程で使用する中研磨部材は粗研磨部材よりも低硬度の研磨部材に交換し、その後の仕上げ研磨工程で使用する仕上げ研磨部材は中研磨部材と同等か±１０Ｈｓ程度、あるいは中研磨部材より高硬度であってもよい。詳しくは、粗研磨工程後の中研磨工程で使用する中研磨部材の中研磨用弾性部材を粗研磨用弾性部材よりも低硬度の弾性部材に交換し、その後の仕上げ研磨工程で使用する仕上げ研磨部材の仕上げ研磨用弾性部材は中研磨用弾性部材と同等か±１０Ｈｓ程度の差異の硬度の研磨用弾性部材、又は中研磨用弾性部材よりも高硬度の研磨用弾性部材を用いる。このようにしたとしても、フェルールの端面に加わる研磨圧力を均一に分散させフェルール端面の全面を研磨することができ、上述の本実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、フェルール１２の端面に加わる研磨圧力を均一に分散させることにより、各研磨シート２０ａ〜２０ｃ表面の砥粒の影響で光ファイバ１１の端面に加工変質層が発生することを防ぐことができる。従って、フェルール１２同士を対向接続させた際に、反射減衰量を大きくすることができる。
【００４１】
ここで、上述した本発明の端面研磨方法の実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
（実施例）
実施例では、粗研磨工程で使用する粗研磨部材の粗研磨用弾性部材の硬度を６５Ｈｓとし、中研磨工程で使用する中研磨部材の中研磨用弾性部材の硬度を５５Ｈｓとし、仕上げ研磨工程で使用する仕上げ研磨部材の仕上げ研磨用弾性部材の硬度を４５Ｈｓとして、光ファイバを含むフェルールの端面を研磨した。また、各研磨工程で使用する研磨部材上の研磨シートに対してフェルールの端面を押し付ける荷重（Ｎ）は、２．０Ｎとした。なお、研磨シートとして、酸化シリコン（Ｓｉ０₂）を用いた。
【００４３】
（比較例）
また、比較のため、実施例と逆の工程で光ファイバを含むフェルールの端面を研磨した。なお、各研磨工程での研磨条件は実施例と同一とした。
【００４４】
（試験例１）
実施例及び比較例で研磨した複数のフェルールを用意し、これら実施例及び比較例のフェルールについて光ファイバの端面が軸方向に凹んだ凹み量（μｍ）を測定した。その結果を図５に示す。なお、図５は、凹み量ごとの頻度を表す分布図であって、図５（ａ）が実施例であり、図５（ｂ）が比較例である。なお、凹み量は、光ファイバの軸方向に凹んだものをマイナス（−）の数値で表した。
【００４５】
図５（ａ）及び（ｂ）を比較すると、実施例の方が、比較例に比べて光ファイバの端面に凹みが発生する頻度が少ないため、光ファイバの端面を平滑に研磨できていることが分かる。
【００４６】
（試験例２）
試験例１と同様に、実施例及び比較例で研磨した複数のフェルールを用意し、実施例で研磨したフェルール同士を対向接続させた場合の反射減衰量（ｄＢ）と、比較例で研磨したフェルール同士を対向接続させた場合の反射減衰量（ｄＢ）とをそれぞれ測定した。その結果を図６に示す。図６は、反射減衰量ごとの頻度を表す分布図であって、図６（ａ）が実施例であり、図６（ｂ）が比較例である。
【００４７】
図６（ａ）及び（ｂ）を比較すると、実施例の方が、比較例に比べて反射減衰量を大きくできることが分かった。特に、実施例で研磨したフェルール同士では、６０ｄＢ以上の反射減衰量で対向接続を頻度良く行うことができる。
【００４８】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１を説明したが、端面研磨方法の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【００４９】
上述した実施形態１では、研磨シートを弾性部材の上面に貼着するようにしたが、これに限定されず、弾性部材と研磨シートを一体的に成形してもよい。
【００５０】
また、光ファイバを含むフェルールの端面を研磨シートで研磨するようにしたが、これに限定されず、研磨シート上に、例えば、フェルール及び光ファイバの端面を研磨する研磨粒子を均一分散させた研磨液を塗布して、この研磨液中の研磨粒子で研磨するようにしてもよい。
【００５１】
この場合、上述したように、フェルールの端面に加わる研磨圧力を均一に分散させることができるので、研磨液中の研磨粒子の影響で、フェルールの端面の光ファイバ端面近傍に加工変質層が形成されることがない。従って、フェルールの端面と研磨シート表面との間に研磨液を介在させても、フェルールの端面を研磨粒子によって平滑に研磨することができ、また、フェルール同士の対向接続時に反射減衰量を大きくすることができる。
【００５２】
さらに、上述した実施形態１では、光ファイバを含むフェルールの端面を研磨するよう説明したが、これに限定されず、例えば、フェルールを保持する光コネクタ等の棒状部材の端面を研磨するようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の端面研磨方法によれば、高硬度から低硬度の研磨部材に順次交換しながらフェルールの端面を研磨することで、フェルールの端面に加わる研磨圧力を除々に均一に分散させてフェルールの端面を平滑に研磨することができると共に対向接続時の反射減衰量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る端面研磨装置の一部断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る端面研磨方法の粗研磨工程を説明する概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る端面研磨方法の中研磨工程を説明する概略断面図である
【図４】本発明の実施形態１に係る端面研磨方法の仕上げ研磨工程を説明する概略断面図である
【図５】本発明の試験例１に係る凹み量ごとの頻度を表す分布図であって、図５（ａ）が実施例であり、図５（ｂ）が比較例である。
【図６】本発明の試験例２に係る反射減衰量ごとの頻度を表す分布図であって、図６（ａ）が実施例であり、図６（ｂ）が比較例である。
【符号の説明】
１０端面研磨装置
１１光ファイバ
１２フェルール
１３治具盤
１４装置本体
１５研磨盤
１６貫通孔
１７治具固定ねじ
１８研磨部材
１９弾性部材
２０研磨シート
２１保持部材
２２保持孔
２３挿通孔
２４調整バネ
２５調整ねじ

Claims

装置本体に支持されて回転及び揺動する研磨盤上の研磨部材に、治具盤に装着された棒状部材を押圧することにより当該棒状部材の端面を研磨する端面研磨方法において、
硬度の異なる複数の弾性部材を有する研磨部材を用いて、高硬度から低硬度に順次交換された弾性部材を有する研磨部材で前記棒状部材の端面を研磨することを特徴とする端面研磨方法。
請求項１記載の端面研磨方法において、前記棒状部材は、前記研磨部材に対して所定位置に支持されると共に定荷重で押し付けられていることを特徴とする端面研磨方法。
請求項１又は２に記載の端面研磨方法において、前記複数の弾性部材を有する研磨部材が、所定硬度の弾性部材を有する粗研磨部材と、該粗研磨部材より低硬度の弾性部材を有する中研磨部材と、該中研磨部材より低硬度の弾性部材を有する仕上げ研磨部材とからなることを特徴とする端面研磨方法。
請求項１〜３の何れかに記載の端面研磨方法において、前記研磨部材が、研磨盤上に固定される弾性部材と、当該弾性部材の上面に載置される研磨シートとを有することを特徴とする端面研磨方法。
請求項１〜４の何れかに記載の端面研磨方法において、前記棒状部材が、光ファイバを保持したフェルール又は該フェルールを保持する光コネクタであることを特徴とする端面研磨方法。