JP4386390B2 - 光ファイバの切断装置及び光ファイバの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバの切断装置及び光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの切断装置としては、実公平７ー５４４２号公報において、筒状部材を備えた光ファイバを切断する装置であって、対向する壁間に切断刃の昇降通路を備え、各壁には昇降通路を横切る方向に光ファイバを挿通する挿通孔が対向して設けられており、その挿通孔が、光ファイバの径に対応する第一の孔部と筒状部材の径に対応する第二の孔部とを備えている切断装置が開示されている。
【０００３】
しかし、この装置を用いて細径の光ファイバ束やマルチコア光ファイバを切断した場合、切断の途中から光ファイバの端面の形状が著しく変形することがあり、この装置で切断された光ファイバに光を通すと端面において端面の変形に起因する光の乱反射等が生じ、例えばこの光ファイバを発受光素子と結合して使用すると端面における光の損失が問題となる。このため、所望の状態の端面が得られるまで切断を繰り返すか、または切断された光ファイバの端面に光学研磨や鏡面熱転写加工等を施すことにより平滑な端面を得る方法が考えられるが、この方法には作業性が著しく低下するという問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、特に径が１ｍｍ以下の光ファイバの複数本が束ねられてなる光ファイバ束、またはマルチコア光ファイバなどの光ファイバを切断する際に、平滑な端面を容易に得られる光ファイバの切断装置、及び平滑な端面を容易に得られる光ファイバの切断工程を有する光ファイバの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、切断刃と、平滑面を有するガイド部と、平滑面を含む平面上に光ファイバの切断位置がくるように光ファイバを固定する光ファイバ保持部と、切断刃の刃先が平滑面に対して上下方向に揺動可能なように、かつ切断刃を平滑面に向かって押圧しながら切断刃を保持する切断刃保持部と、切断刃が平滑面と平行に移動するように切断刃保持部を移動させる移動機構とを有する光ファイバ切断装置にある。
【０００６】
また、本発明の要旨は、前記切断装置を用いて光ファイバを切断する工程を有する光ファイバの製造方法にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態に基づき、本発明を説明する。
図１に本実施形態の切断装置の概略図を示す。本実施形態において、ガイド部１は、平滑面７を有しており、平滑面７に対して垂直方向に延びる光ファイバ挿入孔８を有している。光ファイバ１０は、光ファイバ１０の切断位置が平滑面７を含む平面上にくるように、光ファイバ保持部としての光ファイバ挿入孔８に挿入されて保持されている。光ファイバ挿入孔８は複数設けることも可能である。又、本実施形態においては、光ファイバ挿入孔８がガイド部１と一体に形成されているが、ガイド部１と別に設けることも可能である。一方切断刃２は、弾性体保持部９により保持された第１の弾性体５と切断刃保持台３とにより挟持されている。切断刃２は第１の弾性体５を介して保持されているので、その刃先は、平滑面７に対して上下方向（図中略ｚ’方向）に揺動可能である。又、切断刃２の刃先は、第１の弾性体５により平滑面７に向かって押圧されており、平滑面７に実質的に密着した状態を保持できる構成となっている。このように、切断刃２は第１の弾性体５により平滑面７に押圧されており、かつ平滑面７に対して上下方向に揺動可能であるので、切断刃２は、平滑面７上の微小な凹凸を吸収し、刃先が平滑面７に密着した状態を保ちながら移動することができる。このため、光ファイバ１０の切断時に切断刃２の刃先の位置が光ファイバ１０の軸方向（ｚ方向）にずれることがなく、切断された光ファイバ１０の端面を非常に平滑にすることができる。尚、本発明において平滑面に対して上下方向とは、平滑面を挟む二つの点を結ぶ直線または曲線方向をいう。
【０００８】
切断刃保持台３は第２の弾性体６を介して移動機構４と連結されており、移動機構４は切断刃保持台３と切断刃２を図中ｙ方向に（平滑面７と平行に）移動させる。第２の弾性体６を設けることにより、切断時に切断刃２が光ファイバ１０から受ける反力の変動を吸収し、光ファイバ１０の端面の劈開等を防止するとともに、切断刃２に過大な力が掛かった場合の切断刃２の破損を防止することができる。切断刃２の刃先が光ファイバ１０を横断する位置まで、切断刃２を移動させることにより光ファイバ１０の切断が完了する。
【０００９】
以下、各部についてより詳細に説明する。
ガイド部１に形成される平滑面７は、切断刃２が押圧されながら移動可能な程度に平滑な平面であり、凹凸により切断刃２を損傷しないようにバリ、キズ等ができるだけ無いようにすることが好ましい。また、平滑面７を有するガイド部１は、平滑面７上の切断刃２の移動によって、平滑面７上にキズやバリなどが生じないように金属やセラミック等の硬い材質から構成することが好ましい。
【００１０】
平滑面７に対して垂直方向に延びるようにガイド部１に形成された光ファイバー挿入孔８は、光ファイバ１０が挿入可能な径を有し、かつ光ファイバ１０を挿入し切断する際にガタが生じない程度に小さい径を有している。例えば、直径１ｍｍの光ファイバ１０を切断する場合、光ファイバ挿入孔８の径を、１．０５ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲に設定することが好ましい。切断の際に光ファイバ１０が光ファイバ挿入孔８内で確実に動かないようにするためには、例えば、光ファイバ挿入孔の入口及び出口に隣接して、ゴム等の弾性体からなるリング状物を、その中空部に光ファイバ１０が挿通された状態で配置し、プランジャー等の締め付け具によってそのリング状物をその中心に向かって押圧し、リング状物を扁平させること等により、光ファイバ１０を光ファイバ挿入孔８の両端でクランプし、固定することが好ましい。また、光ファイバ挿入孔８に、光ファイバ１０の切断位置側において径が小さく、切断位置から遠ざかるにつれて径が大きくなるようなテーパーを形成すると、光ファイバ１０の切断時のガタが少なく、かつ光ファイバ１０の挿入が容易となり作業性が向上するため好ましい。なお、本実施形態においては、光ファイバ挿入孔８が平滑面７に対して垂直方向に設けられているが、光ファイバ切断後に形成される光ファイバ端面と光ファイバの軸とがなす角度に応じて、光ファイバ挿入孔８と平滑面７とがなす角度を適宜変更することも可能である。
【００１１】
切断刃２を構成する材料としては、光ファイバ１０を切断するために充分な強度をもつ材料が使用され、例えば鋼やセラミックなどが好ましく使用される。これらの材料は、切断時の摩擦熱やその他外部からの熱により切断刃２の温度が光ファイバ１０のガラス転移温度程度まで上昇しても、容易に変形したり強度が大きく劣化しないので好ましい。
【００１２】
本実施形態においては、切断刃保持部として弾性体保持部９、第１の弾性体５、及び切断刃保持台３が組合せて用いられている。第１の弾性体５としては、切断刃２を平滑面７に実質的に密着した状態で、かつ平滑面７に対して上下方向に揺動可能に保持できるものであれば特に限定されず、公知のものが使用され、例えばバネなどが使用される。弾性体保持部９及び切断刃保持台３としては、切断刃２を介して第１の弾性体５からの圧力がかかった場合も変形しない程度の強度を有するものが使用される。本実施形態においては、切断刃保持部が切断刃保持台３を備えているので、切断刃２にたわみなどの変形を生じることなく切断刃２を保持することができる。第１の弾性体５により切断刃２にかけられている荷重は、装置の構成や装置を構成する各部の強度等により適宜設定されるが、本実施形態においては、荷重は、５〜２０Ｎ程度が好ましい。この荷重が小さすぎると、光ファイバ１０を切断する際に切断刃２の刃先が光ファイバ１０の軸方向（ｚ方向）にずれるおそれがあり、逆に大きすぎると切断刃２が滑らかに移動しなくなったり、切断刃２が破損したりするおそれがある。
【００１３】
なお、本発明において、切断刃保持部の構造はこれに限定されず、例えば本実施形態の切断刃保持部において切断刃保持台３を省略し、弾性体保持部９により第１の弾性体５を介して切断刃２を保持する構造とすることも可能である。この場合、移動機構４が弾性体保持部９を直接移動させるようにすれば、本実施形態と同様に切断刃２を平滑面７に押圧しながら移動させることができる。
【００１４】
切断刃２が光ファイバ１０を切断する際に受ける抵抗力は、主として切断刃２の側面と平滑面７間の摩擦力、及び切断時に光ファイバ１０から受ける反力に依存して変化し、この抵抗力が小さいほど光ファイバ１０の端面を平滑に切断することができ、また切断刃２への負担を減少させ切断刃２の寿命を長くすることができる。このため、切断刃２の平滑面７側の側面と平滑面７とがなす角度（以下「逃げ角」という）を大きくすることが好ましい。逃げ角を大きくすると、切断刃２の側面と平滑面７との接触面積が減少し摩擦力を減少させ、切断刃２が光ファイバ１０切断の際に受ける抵抗力を減少させることができるので好ましい。そのため、本実施形態においては逃げ角を２度以上とすることが好ましい。一方、逃げ角が大きすぎると、切断時に光ファイバ１０から受ける反力が増加し、この反力によって切断刃２が破損するおそれがあるため、本実施形態においては逃げ角を１５度以下とすることが好ましい。なお、本発明においては、切断刃２が平滑面７に対して上下方向（略ｚ’方向）に揺動するため、逃げ角も切断中に若干変化する。そのため、この逃げ角の変化量を考慮して、好ましい逃げ角の範囲内で切断を行うことができるように切断刃２を配置することが好ましい。
【００１５】
移動機構４としては、切断刃保持台３を切断方向に平行な方向に滑らかに移動させることが可能なものであり、例えばリニアガイド等と、人力、モーターなどの駆動手段との組合せにより構成することが好ましい。
【００１６】
切断後の光ファイバ１０の端面がより平滑になるように切断を行うためには、切断時の切断刃２の移動速度はできるだけ一定になるように制御されることが好ましい。また、光ファイバ１０を構成する樹脂の組成に応じて、光ファイバ１０が溶融したり焦げ付いたりしない程度に、光ファイバ１０の切断位置及び切断刃２の少なくとも一方を加熱しながら切断を行うことが好ましい。切断時に切断刃２が光ファイバ１０から受ける反力を低減して、切断刃２の寿命を延ばし、切断を高速化するためには、切断刃２や光ファイバ１０の加熱温度を高く設定することが好ましい。また、光ファイバ１０の溶融や焦げ付きを防ぐためには、切断刃２や光ファイバ１０の加熱温度を低く設定することが好ましい。このように切断時の光ファイバ１０や切断刃２の温度を所定範囲内に制御することにより、切断時の環境温度に依存せず、さらに安定して切断を行うことができる。
【００１７】
また、第２の弾性体６としても公知のものが使用され、例えば流体ダンパ構造体、より具体的にはばね等が使用される。
【００１８】
本発明により切断される光ファイバは、プラスチック製のものが最適であり、プラスチック製の光ファイバであれば特に限定されない。切断対象となるプラスチック製光ファイバは例えば複合紡糸法など公知の方法で製造される。本発明の切断装置及び製造方法は、細径の光ファイバを多数本束ねた光ファイバ束や、多数本のコアが共通のクラッドにより束ねられてなるマルチコア光ファイバなどの、光ファイバの断面方向に素材の違いに基づく強度分布が存在し、切断刃２の刃先が光ファイバ軸方向にずれやすい光ファイバの切断に使用すると、特に優れた効果を得ることができる。
【００１９】
【実施例】
以下実施例によって本発明を具体的に説明する。
図１に示す装置を用いて光ファイバを切断した。切断した光ファイバ１０は、１５１個の芯が鞘により互いに隔てられた状態で集束されてなり、その外周部に保護層が被覆された構造を有し、外形が９７０μｍのプラスチック製マルチコア光ファイバであった。芯材はＰＭＭＡを主成分とする樹脂から構成され、鞘材及び保護層材はフッ素系樹脂から構成されていた。又、切断中において逃げ角が５度±２度となるように切断刃２を配置し、切断刃２に対して平滑面７方向にかかる荷重は１０Ｎ程度とした。
【００２０】
切断刃２を加熱し、切断速度を２００ｍｍ／分として光ファイバ１０の切断を行ったところ、光ファイバ１０の軸方向（ｚ方向）への切断刃２のずれもなく容易に切断することができた。
【００２１】
切断された光ファイバの端面は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１による表面粗さで定義されている最大粗さＲｙが８．６μｍの鏡面を有し、極めて平滑性が高いものであった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の切断装置及び光ファイバの製造方法によれば、容易に平滑性の高い切断面を有する光ファイバを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の切断装置の一実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１ ガイド部
２ 切断刃
３ 切断刃保持台
４ 移動機構
５ 第１の弾性体
６ 第２の弾性体
７ 平滑面
８ 光ファイバ挿入孔
９ 弾性体保持部
１０ 光ファイバ

Claims (2)

1. 切断刃と、平滑面を有するガイド部と、平滑面を含む平面上に光ファイバの切断位置がくるように複数本が束ねられてなる光ファイバ束又はマルチコア光ファイバを固定する光ファイバ保持部と、切断刃の刃先が平滑面に対して上下方向に揺動可能なように、かつ切断刃を平滑面に向かって押圧しながら切断刃を保持する切断刃保持部と、切断刃が平滑面と平行に移動するように切断刃保持部を移動させる移動機構とを有し、前記移動機構が弾性体を介して切断刃保持部と連結している、光ファイバ切断装置。
2. 請求項１に記載の切断装置を用いて光ファイバ束又はマルチコア光ファイバを切断する工程を有する光ファイバの製造方法。

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