JP3978253B2

JP3978253B2 - 光ファイバコネクタ用研磨フィルムおよびそれを用いた研磨方法

Info

Publication number: JP3978253B2
Application number: JP8783197A
Authority: JP
Inventors: 祐一郎米山; 直利塩川; 潔車田
Original assignee: Kimoto Co Ltd
Current assignee: Kimoto Co Ltd
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2017-04-07
Also published as: JPH10277957A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバコネクタ部を研磨加工するための研磨フィルムに関し、特に研磨剤を含有する研磨液を不要とした研磨フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバコネクタは、光ファイバどうしを接続・切り離しを行うもので、通常ジルコニア等からなるフェルールの中心にガラスファイバを固定し、その端面を鏡面状に研磨したものが用いられている。ガラスファイバはこの端面で他のガラスファイバと接続されるため、接続端面における通信ロスが最小限となるように精密に研磨されている必要がある。特にフェルールとガラスファイバとの間に段差がないこと、ガラスファイバ端面に研磨加工による加工変質層がないことが重要となる。
【０００３】
従来、光ファイバコネクタ部分の研磨方法として、ダイヤモンド等の硬質の研磨剤で１次研磨を行った後、フィルムにコネクタ部を押しつけた状態で研磨剤を含む研磨液をフィルムとコネクタ部との間に供給しながら光ファイバを回転させて研磨する方法が知られている（特開昭６２−１７３１５９号、特開平３−８１７０８号など）。
【０００４】
また最終仕上として、酸化セリウム、アルミナ、ジルコニア、酸化クロム等の研磨剤を含む研磨層を設けた研磨フィルムを用いて、石英ファイバだけを鏡面仕上する方法も一般的に行われている。このような研磨フィルムとして、基材上に樹脂中に研磨剤を含有せしめた層を設けたものが提案されている（特開平８−３３６７５８号等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した研磨剤を分散させた研磨液を用いる従来の研磨方法では、研磨液中の研磨剤濃度が研磨中に変化してしまう、また研磨剤を常に均一な濃度でコネクタ部とフィルムとの間に供給することが困難であるといった問題があり、さらに寒冷地など低温（氷点下）の環境では溶媒中の研磨粒子が結晶化して本来の性能を発揮できないという問題があった。
【０００６】
磁気ディスク等の研磨シートとして、研磨粒子と水溶性バインダー接着剤からなる研磨層を不織布上に設けたものが提案されており（特開平７−１００７６９号）、この研磨シートを用いた研磨工程では研磨剤を含有する研磨液を不要とし自動化大量研磨処理を容易にすることが可能とされている。しかしこのような研磨シートは、光ファイバの最終研磨工程に必要な高精度の研磨を行うことはできない。
【０００７】
また従来の研磨フィルムには、フェルールと石英ファイバとを同時に研磨し、鏡面を作り出すことができるものがなかったため、従来の研磨フィルムを用いた最終仕上では石英ファイバだけの研磨を行うので、フェルールと石英ファイバとの間に凹部ができてしまい、これにより接続部に空気層ができ、通信ロスを招いていた。さらに従来の研磨フィルムで最終研磨を行うと鏡面にはなるものの、石英ファイバ表面に加工変質層ができてしまい、この加工変質層において石英ファイバの屈折率が変化するという問題がある。一般に、光ファイバコネクタ部の光学特性として反射減衰量は、直角球面研磨（ＰＣ研磨）の場合５０ｄＢ以上、斜め球面研磨（ＡＰＣ研磨）の場合、６０ｄＢ以上が要求されるが、加工変質層ができた石英ファイバでは反射減衰量が４０ｄＢ程度になってしまっていた。
【０００８】
そこで本発明は、研摩剤を分散させた研摩液を不要とすることができ、しかも光ファイバの最終研摩用として高精度の研摩を行うことができる研摩フィルムを提供することを目的とする。また本発明は、フェルールとの段差がなく、反射光の極めて少ない光学特性の優れた光ファイバコネクタを得ることが可能な光ファイバコネクタ部研磨用の研摩フィルムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者らは研磨剤とバインダー樹脂との組合せについて鋭意研究した結果、研磨層を２層で構成するとともに上層となる研磨層の樹脂として水溶性樹脂を用いた場合、精製水を供給することによって上層の研磨剤が遊離し、研磨液を用いることなく均一な研磨が可能であること、更に上層の研磨剤として下層の研磨剤よりも粒径の細かい研磨剤を用いることにより、極めて高精度の研磨を行うことが可能であることを見出し本発明に至った。
【００１０】
即ち本発明の研磨フィルムは、支持体上に形成され、水不溶性樹脂および水不溶性樹脂中に分散された研磨剤を含む第１の研磨層と、第１の研磨層上に形成され、水溶性樹脂および水溶性樹脂中に分散された研磨剤を含む第２の研磨層とを備えたものであり、好適には第２の研磨層に含有される研磨剤の平均粒径が、第１の研磨層に含有される研磨剤の平均粒径より小さいものである。
【００１１】
第１の研磨層の研磨剤および第２の研磨層の研磨剤として、好適には同種類のもの、特にシリカ微粒子を用いる。シリカ微粒子は石英のみならずジルコニアセラミックに対しても若干の研磨力を有するので、これを用いることによりフェルールと石英ファイバとを同時に研磨することができ、しかも研磨加工後の表面の屈折率が石英ファイバの屈折率とほぼ同じになるため、端面における反射減衰量を低くし、光信号のノイズ、半導体光源に対する悪影響を最小にすることができる。
【００１２】
また第２の研磨層に用いられる水溶性樹脂は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性セルロース樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール、アクリル酸−アクリルアミド共重合体、メラミン樹脂、ポリエーテルポリオール、ゼラチン、カゼイン、澱粉、キチン、キトサンから選ばれる１種または２種以上が好適である。
【００１３】
第２の研磨層の研磨剤は、水溶性樹脂に対し重量比で１：５〜５：１の割合で含有される。
【００１４】
【発明の実施の態様】
図１は本発明の研磨フィルムの一実施例を示す図で、この研磨フィルムは支持体１と、その上に形成された第１の研磨層２と、さらにその上に形成された第２の研磨層３とからなる。
【００１５】
第２の研磨層は、直接、被研磨材である光ファイバの端面が接触される層で水溶性樹脂と研磨剤とからなる。この研磨層は、研磨層と光ファイバ端面との間に水（精製水）を供給して研磨したときに、水溶性樹脂から研磨剤が遊離して研磨を行うことができる。
【００１６】
水溶性樹脂としては研磨時に研磨剤が直ちに遊離できるように低粘度のものが好ましい。このような水溶性樹脂として、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性セルロース樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール、アクリル酸−アクリルアミド共重合体、メラミン樹脂、ポリエーテルポリオール等の合成樹脂や、ゼラチン、カゼイン、澱粉、キチン、キトサン等の天然樹脂が挙げられる。これらの樹脂は１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００１７】
研磨剤としては、シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化アルミニウム等公知の研磨剤を用いることができるが、被研磨材である光ファイバが石英ファイバである場合にはシリカが好適である。特に表面にシラノール基を有する結晶性或いは非結晶性のシリカが好適である。一般に光ファイバ端面を研磨剤により研磨した場合に、表面に加工変質層ができ、この加工変質層と光ファイバコアとの屈折率の差により、反射減衰量が増加し、通信ロスの原因となるが、研磨剤としてシリカを用いた場合には石英表面において加工変質層の生成が抑えられ、端面における屈折率の変化を極めて少なくすることができる。
【００１８】
尚、本発明の研磨フィルムを最終研磨目的で用いない場合或いは光ファイバとしてプラスチックファイバを用いた場合には、研磨剤はシリカに限定されない。
【００１９】
研磨剤の平均粒径は、その下層となる研磨層２の研磨剤の平均粒径よりも小さいことが必要である。比較的大きい粒径の研磨剤の層の上に微粒研磨剤の層を設けることにより良好な研磨性能を得ることができると考えられる。このように研磨層３の研磨剤の平均粒径は、研磨層２の研磨剤の平均粒径との関係で決まり、本発明の研磨フィルムを研磨のどの段階で用いるかにより変化するが、最終研磨用の研磨フィルムの場合には好適には１ｎｍ〜１μｍ、より好適には１〜１００ｎｍの範囲とする。また均一な研磨を行うために、できるだけ粒径分布の狭いものを用いることが好ましい。
【００２０】
水溶性樹脂と研磨剤の含有割合は、５：１〜１：５が好適であり、３：１〜１：３がより好適である。研磨剤の割合が５：１より少ない場合には、十分な研磨効果を得ることができない。また研磨剤の割合が１：５より多い場合には、樹脂中に保持できず層形成が困難になる。
【００２１】
第１の研磨層２は、上述した第２の研磨層３の下層となる層で、水不溶性の樹脂と研磨剤とから構成される。水不溶性の樹脂としてはアクリル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール樹脂、シリコーン樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、セルロース誘導体樹脂、架橋性ポリエステルポリオール、架橋性アクリルポリオール等を用いることができるが、特にイソシアネートで架橋されたポリエステルポリオール、アクリルポリオールが好適である。これらの架橋性樹脂は、研磨層としての硬度、可撓性に優れ、また支持体との接着性も良好である。架橋性樹脂は、単独で或いは他の水不溶性の樹脂と混合して用いることができる。
【００２２】
第１の研磨層２の研磨剤としては、第２の研磨層３に用いた研磨剤と同様のものを用いることができ、特に被研磨材である光ファイバが石英ファイバである場合にはシリカが好適である。また平均粒径が、第２の研磨層３の研磨剤の平均粒径よりも大きいものを用いる。本発明の研磨フィルムを最終研磨用として用いる場合には、具体的には１μｍ〜１０μｍが好適である。平均粒径が１μｍより小さい場合には研磨能力が低下する。また１０μｍより大きい場合には被研磨面のキズの原因となる。
【００２３】
水不溶性樹脂と研磨剤の含有割合は、５：１〜１：５が好適である。研磨剤の割合が５：１より少ない場合には、十分な研磨効果を得ることができない。また研磨剤の割合が１：５より多い場合には、樹脂中に保持できず層形成が困難になる。
【００２４】
支持体１としては、研磨時の圧力に耐え得る機械的強度と寸法安定性を備えた合成紙、プラスチックフィルム等が使用でき、特にポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ＡＢＳ、ナイロン、ポリプロピレン等のプラスチックフィルムが好適に用いられる。支持体１の上には第１の研磨層２の接着性を高めるためにアンカー層を設けてもよい。
【００２５】
本発明の研磨フィルムは、上述した支持体１の上に、第１の研磨層２を構成する水不溶性樹脂と研磨剤とを含む塗工液を塗布後、乾燥させて第１の研磨層２を形成した後、この上に第２の研磨層３を構成する水溶性樹脂と研磨剤とを含む塗工液を塗布後、乾燥させることにより製造することができる。第１および第２の研磨層には上述した材料の他、必要に応じてレベリング剤、分散剤、酸化剤、帯電防止剤、防カビ剤等を添加することができる。
【００２６】
第１の研磨層２の厚さは、１〜２０μｍ、好適には３〜１０μｍとする。研磨層２の厚さが１μｍより少ないと十分な研磨効果を得ることができない。第２の研磨層３の厚さは１〜３０μｍ、好適には３〜２０μｍとする。研磨層３の厚さが１μｍより少ないと最終研磨として良好な研磨特性を得ることができない。また厚さが３０μｍより多いと研磨フィルムの反り、即ちカーリング性が生じるので好ましくない。
【００２７】
本発明の研磨フィルムは、ダイヤモンド等の研磨剤を用いた１次研磨加工により予め球面加工された光ファイバコネクタ部の２次研磨以降の研磨用として用いられ、好適には最終仕上用として用いられる。例えば図２に示すように研磨機の研磨パッド２０上に研磨フィルム１０を固定するとともに第２の研磨層３の表面に精製水を散布しておき、研磨ホルダ（図示せず）に光ファイバコネクタ部３０を固定した後、コネクタ部３０を研磨フィルム１０に一定圧力で当接させて研磨パッド２０又は研磨ホルダを回転させることにより、コネクタ部３０を研磨する。これにより第２の研磨層３中に分散された研磨剤（シリカ微粒子）が遊離し、光ファイバコネクタ部３０の石英ファイバを鏡面研磨する。このときフェルールのジルコニアをも研磨し、石英ファイバ部分に凹部が生じるのが防止される。
【００２８】
一般に光ファイバコネクタ部において、フェルール先端の曲率が１０〜２５mmの範囲では、凹み量±０．０５μｍが良好な光学特性が得られる許容限界とされるが、本発明の研磨フィルムを用いることにより、許容値以内の凹み量とすることができる。また本発明の研磨フィルムを用いて光ファイバコネクタ部を研磨した場合、接続面における反射減衰量を５０ｄＢ以上とすることができる。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
実施例１
厚さ７５μｍのポリエステルフィルムの片面に下記処方の研磨層用塗布液を塗布し、乾燥させて厚さ６μｍの研磨層（第１の研磨層）を形成した。この研磨層の表面粗さＲａは０．７μｍであった。
【００３０】
第１の研磨層用塗布液
アクリルポリオール４４重量部
（アクリディックA804、固形分50％：大日本インキ化学工業社）
ニトロセルロース１７重量部
（Ｌ１／２：固形分７０％）
シリカ２５重量部
（サイリシア730、粒径3.0μｍ：富士シリシア化学社）
イソシアネート硬化剤１４重量部
（タケネートD110N、固形分60％：武田薬品工業社）
メチルエチルケトン２００重量部
トルエン２００重量部
【００３１】
次に第１の研磨層の上に下記処方の第２の研磨層用塗布液を塗布、乾燥させて乾燥厚さ１０μｍの第２の研磨層を形成し、研磨フィルムを作製した。
第２の研磨層用塗布液
ポリビニルアルコール５重量部
（ゴーセノールGL-03：日本合成化学社）
シリカ５重量部
（アエロジル200、粒径12nm：日本アエロジル社）
水４０重量部
【００３２】
このように作製した研磨フィルム（φ１２７mm）を用いて、光コネクタ研磨機（SFP-120A：(株)精工技研製）により石英ファイバの光コネクタフェルールを最終研磨した。研磨は前記光コネクタフェルール１２本を研磨機の研磨ホルダーに取付け、精製水を研磨フィルム上に３〜５cc供給し、最終研磨時間３０秒で行った。研磨後のコネクタ部について、鏡面性、反射減衰量、曲率およびフェルールから石英ファイバの凹み量を評価した。鏡面性は光学顕微鏡（倍率２００）で観察した。反射減衰量は光測定器（JDSFITEL:RM3750B）で評価した。また曲率および凹み量は、自動コネクトチェック干渉システム（アクシス：NTT-AT）で評価した。
【００３３】
光学顕微鏡による観察の結果、この研磨フィルムはジルコニアフェルールと石英ファイバとを同時に研磨し、鏡面を作り出しているので、従来のような凹みが視られず、自動コネクトチェック干渉システムの計測結果でも曲率１１mm〜１６mmに対し、凹み量は平均で−０．０１μｍであった。また反射減衰量も平均５６ｄＢであった。
【００３４】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように本発明の研磨フィルムは、第１の研磨層の上に、水溶性樹脂と第１の研磨層の研磨剤より粒径の細かい研磨剤を含む第２の研磨層を備えた構成を有しているので、フェルールとガラスファイバとを同時に研磨することができ、フェルールとガラスファイバとの段差を発生させることなく、優れた研磨性能を有する。とくに研磨剤としてシリカを用いることにより、加工変質層の生成を抑制して、反射減衰量を大幅に改善し、光学特性の優れた光ファイバコネクタ部を作製することができる。また本発明の研磨フィルムは、最上層となる第２の研磨層を水溶性樹脂と研磨剤とで構成することにより、研磨剤を含む研磨液を不要とし、低温の環境でも使用でき、しかも優れた研磨特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨フィルムの一実施例を示す図。
【図２】本発明の研磨フィルムの使用方法を説明する図。
【符号の説明】
１・・・・・・支持体
２・・・・・・第１の研磨層
３・・・・・・第２の研磨層

Claims

支持体上に形成され、水不溶性樹脂および前記水不溶性樹脂中に分散された研磨剤を含む第１の研磨層と、前記第１の研磨層上に形成され、水溶性樹脂および前記水溶性樹脂中に分散された研磨剤を含む第２の研磨層とを備えた研磨フィルムにおいて、
前記第１の研磨層の研磨剤と前記第２の研磨層の研磨剤がシリカ微粒子であって、前記第１の研磨層に含有される研磨剤の平均粒径が１μｍ〜１０μｍ、前記第２の研磨層に含有される研磨剤の平均粒径が１ｎｍ〜１μｍであり、前記第２の研磨層に含有される研磨剤の平均粒径が、前記第１の研磨層に含有される研磨剤の平均粒径より小さいことを特徴とするジルコニアフェルールと石英ファイバとを備えた光ファイバコネクタ用研磨フィルム。
前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性セルロース樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール、アクリル酸−アクリルアミド共重合体、メラミン樹脂、ポリエーテルポリオール、ゼラチン、カゼイン、澱粉、キチン、キトサンから選ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求項１記載のジルコニアフェルールと石英ファイバとを備えた光ファイバコネクタ用研磨フィルム。
前記第２の研磨層の研磨剤が、前記水溶性樹脂に対し重量比で１：５〜５：１の割合で含有されることを特徴とする請求項１記載のジルコニアフェルールと石英ファイバとを備えた光ファイバコネクタ用研磨フィルム。
ジルコニアフェルールと石英ファイバとを備えた光ファイバコネクタの接続端面を研磨する方法であって、
請求項１ないし３いずれか１項記載の研磨フィルムの第２の研磨層に水を散布した後、前記研磨フィルムにより、前記フェルールとファイバとを同時に研磨することを特徴とする光ファイバコネクタの接続端面の研磨方法。