JPH07115285B2

JPH07115285B2 - 光コネクタの端面研削加工法

Info

Publication number: JPH07115285B2
Application number: JP1334055A
Authority: JP
Inventors: 康野村; 泰敏竹本; 雅一柏瀬; 由一市原; 弘光山田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1995-12-13
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: JPH03196956A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光コネクタの端面の研削加工法に関するもので
ある。

（背景技術）光ファイバ同志の光接続、光ファイバと例えば光電変換
器との間の光接続には、光コネクタが用いられる。

一本、もしくは多数本の光ファイバは光コネクタ中にお
いて固定され、各光ファイバの端面は、多くの場合、光
コネクタの端面と同一平面にあり、前記端面を殆んど凹
凸のない鏡面に仕上げて、相手側コネクタと直接、ある
いはカップラーを用いて光接続する。この場合、相手側
の光コネクタとの光軸の整合と密着とが必要であるが、
一般的にこのような光コネクタは次のような構成をもっ
ている。

第５図（イ）において、１は光ファイバと嵌合ピンの位
置決め用チップを示す。チップ１は、例えば、シリカ
（SiO₂）等セラミックやステンレスもしくは焼結合金等
からなるもので、溝基板２とプレート３よりなる。溝基
板２とプレート３は接着剤にて固着されている。溝基板
２はプレート３と相対する面において、一本、もしくは
多数本の光ファイバを収めることができる溝４と一本も
しくは多数本のピンを収めることができる溝４′を備え
ている。ここに図示していないが、例えば複数の光ファ
イバを配列したテープ状光ファイバ線の端末において光
コネクタを構成するためには、テープ状の光ファイバ線
端末に機械的、化学的処理を施し、単独の光ファイバに
分離し、コア・クラッドよりなる芯線、もしくはこれに
一次的コートを施した光ファイバとなし、第５図（ロ）
に示すようにそれぞれ光ファイバ５を接着剤７を光コネ
クタの上部に設けた挿入孔10より塗布し、チップの溝基
板２の溝４内に固着する。

溝４の断面形状はＶ型であり、同一Ｖ型の溝に、同一径
の光ファイバ５が納められ、この納められた光ファイバ
５は溝４と接する状態で溝基板２と固定される。

このように光ファイバ５の先端は光ファイバを固定した
チップ１の端面６より突出、ないしは面一にし、また接
着剤７は、鏡面仕上げ時に光ファイバ５の欠けを防止す
るために、突出した光ファイバ５の根元や、面一の光フ
ァイバ５の端面にも塗布されることが多い。

第６図は前記チップを、例えば射出成型機の型に収納
し、樹脂の射出によって一体に成形された光コネクタを
示す。

このようにチップを樹脂等でモールドすることにより、
チップの欠けを防止することができる。なお８はコネク
タ接続用のピン穴を示す。

上記のように、溝基板を具えるチップを用いるもののほ
か、第７図に端面部のみで示すように、多数本の光ファ
イバ挿入孔９、ピン穴８等を具える光コネクタを樹脂に
よって成形し、すでに述べたように、例えばテープ状光
ファイバ線端末を処理して、分離した光ファイバ５を光
コネクタの端面11より突出ないし面一の状態で、接着剤
を光コネクタ上部に設けられた挿入孔（図示していな
い）に注入する。この場合、接着剤７は、鏡面時に光フ
ァイバ５の欠けを防止するために、突出した光ファイバ
の根元や面一の光ファイバ５の端面にも塗布されること
が多い。

これら種々の光コネクタに取付、接着固定された光ファ
イバは、端面が鏡面ではなく、前記のように光コネクタ
の端面より突出した状態が多く、また光コネクタもその
所定の寸法をとるため、後述のように研磨によって定尺
とするので、定寸法よりわずかに長いものとなってい
る。

すでに述べたように、相手側光コネクタをもって光接続
される光ファイバおよび光コネクタの端面は殆んど凹凸
のない数ないし数十オングストロームの鏡面をなす必要
があり、これと同時に光コネクタとして定寸法となるこ
とも必要であるから、光ファイバ取付け後の光コネクタ
の端面を研磨する必要がある。

また、射出成形された光ファイバおよび嵌合ピン用孔な
いし溝は、バリがあるために、光ファイバ取付け前に研
磨することになり、バリを除去する必要がある。

（従来の技術）例えば、特開昭62-255096号公報によると芯線を有する
光ファイバコードの外周に、樹脂製のフェルールを被
せ、その後、光ファイバと樹脂製フェルールの一部を同
時に切断することによって端面仕上げを行う方法が示さ
れている。この方法によると容易に芯線端面とフェルー
ル端面が同一面となり、またフェルールの断面抵抗によ
り、芯線に急激に力が加わらず、芯線のカケ、割れのな
い切断面が得られるとしているが、このような方法によ
った場合、フェルール、光ファイバの特性が異なること
から、余程のスキルがなければ、切断により端面を同一
平面に仕上げることは難しいものと考えられる。

これに対して、現在第８図a,b,c,dに示すような方法
で、光ファイバを取付けた光コネクタの端面を研磨する
方法が採られている。

ａ図に示すように、光コネクタ10の端面となる部分から
突出している光ファイバ５が切断や荒研磨によって欠け
るのを防止するため、光ファイバ５の根本（光コネクタ
10の端面と接する付近）に接着剤12を塗布し、その硬化
により固定する。

薄刃超硬チップ、サファイヤ刃等のカッタ13を用いて余
分な光ファイバ５を切断等により除去する。この光ファ
イバ余長切断により光ファイバを固定したコネクタは図
のａよりｂの状態に移る。次に荒研磨を行い接着剤12を
除去するとｃの状態となり、光コネクタは荒仕上げされ
る。この荒研磨においては６μｍダイヤモンド粒を分布
させた電着砥石13を回転させ、コネクタ側を揺動させて
荒研磨を行う。

接着剤12を除去した光コネクタは、顕微鏡でその研磨表
面を検査して、所定の荒研磨面が得られていれば、ｄで
示す中研磨に移す。得られていなければ再度荒研磨を行
う。この中研磨では３μｍのダイヤモンド粒を分布させ
た研磨紙14を回転させ、コネクタ側を揺動させて研磨を
行う。ここで顕微鏡でその研磨表面を検査して、所定の
中研磨面が得られていないときは、再度中研磨を行う。

ところで、前記荒研磨における電着砥石の使用限度は、
接着剤の種類にもよるが、砥石回転数173r.p.m、光コネ
クタ揺動18往復/min、研磨荷重1.2kgで光コネクタ3000
個である。

また、中研磨における研磨紙の使用限度は研磨紙回転数
173r.p.m、光コネクタ揺動18往復/min、研磨荷重1.2k
g、研磨時間30秒／個で光コネクタ５個ごとに貼り換え
が必要となる。そしてこのあと、１μｍの砥粒を分布さ
せた研磨紙を用いた仕上研磨や、バフ液と研磨布を用い
たバフ研磨を行う。

以上説明したように、従来の研磨法によると、最終仕上
げの精度は高いものとなるが、説明のように、その工程
は前工程の光ファイバ根本における接着剤の塗布による
光コネクタへの固定のあと、突出した光ファイバの切
断、荒研磨、中研磨が必要である。この研磨は何れもコ
ネクタ端面を砥石や研磨紙等に直角に押し付けて行うも
ので、この様な押圧研磨は定圧で継続して或は繰返して
行わねばならず、しかもその間には顕微鏡による検査を
要し、この工程の段取、人件費、各工程における研磨砥
石、研磨紙の損耗率は大きく、各研磨工程後の研磨面保
証のため、端面検査、砥石、研磨紙交換の必要性の判
断、再研磨の必要性の判断、研磨時間と研磨面粗さや研
磨代の関係など熟練度を必要とするので、これを１個当
りの製造コストでみると極めて高いものとなる。そして
押圧研磨するものであるから、研磨時間等による研磨面
のうねりや、研磨代のばらつきを生じ易く、光コネクタ
の定寸出しが困難であった。

一方、コネクタ端面のバリ取り時に欠けが発生しやすか
った。

（発明が解決しようとする課題）従来の方法では、上記のように１個当りの光コネクタの
製造コストが大きいほか、更に、研磨対象面が、例えば
第５図にあるような同一面にシリコン製のチップ、樹脂
の異質のものを備えるものにおいては、研磨を施した場
合、シリコンと樹脂との境界面等に研磨がわたる際、不
連続に凹凸を生じることがある。

本発明は後述のように、同一平面に加工すべきコネクタ
端面を、微小なダイヤモンド砥粒を多量に含有する回転
砥石を用いて、第４図（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）
で示すように、一定の切込みをもって一度または往復し
て通過させ平面研削を行い、この研削だけで前記従来の
押圧研磨方法によるものよりすぐれた端面加工仕上げが
できる方法を提供するもので、工程の短縮、仕上げ面の
精度の向上をはかる光コネクタの端面研削加工方法にあ
る。

第４図において20は研削加工を施す光コネクタを示し、
21はレジンボンドのダイヤモンド砥粒を用いたカップ型
砥石を示す。（イ）図は一度研削を示す。回転する砥石
21を矢印方向に送り、固定された光コネクタの端面を、
該砥石の砥面より突出した量だけ、砥石の外周側砥面に
より切込み、端面側砥面により整えつゝ一挙に突ききっ
て研削除去する所謂平面研削する方法である。（ロ）、
（ハ）図は回転する砥石21を矢印方向に送り、固定され
た光コネクタ20の周りに砥石21の凹面がきたら砥石21を
はじめの方向に送り、これによって往復コネクタ端面に
研削加工する方法である。（ニ）、（ホ）は回転する砥
石21を矢印方向に送り、固定された光コネクタ20の周り
に砥石21の凹面がきたら砥石21を矢印方向に下向させ、
砥石21を離間させる方法である。なお、砥石21を固定
し、光コネクタ20を送る方法をとることもできる。

本発明において、上述の目的に沿い、一度、又は往復の
研削加工において仕上げ精度の高い光ファイバの接合端
面を得るため、これに使用される砥石は第３図（イ）〜
（ホ）の形状のものを用いる。例えば（イ）はプレンカ
ップ型、（ロ）はフレアカップ型、（ハ）はディシュ
型、（ニ）は角度付フレアカップ型、（ホ）はコーナー
カップ型と称するものであって、その円環状の端面及び
この端面に続く外周面及び内周面、又は外周面に砥石面
を備えるもので、剛性が高い、なおストレイト型砥石は
使用可能であるが条件的に使用はむつかしい。

第２図は本発明において最好適なカップ型回転砥石を示
す。これは前掲第４図（イ）に該当する型式のものであ
る。

図において22はカップ型のボディーを示す、ボディー22
は、アルミニウム、またはアルミニウム合金より形成さ
れる。23は回転軸に取付け用の孔を示す。

24は前記ボディー22の円環状端部に形成された砥石面で
あって、砥石の回転軸と垂直をなすボディー22の円環状
端面上と内外側面に一様に連続して砥石面25,26が形成
されている。

砥石面25と26は断面でみて直角に交わるが、交わるコー
ナーには内外とも0.5mm程度のＲを付けており、チッピ
ングを生じないで円滑に研削ができるような形状にして
ある。なお、この例では、砥石面の側面の高さは3mm、
ボディーのベース面より砥石端面までの高さは40mmであ
り、ボディーの回転半径は通常50〜200mmであるが、本
例では75mmのものを用いている。

砥石面は、ボンド材としてレジン、例えばフェノール樹
脂に充填材としてタルクを添加したものが用いられ、砥
粒としては天然、又は人造ダイヤモンド砥粒が用いら
れ、その粒度が2000〜5000メッシュのものが用いられ、
3.3〜6.6カラット／mm³の割合で、前記ボンド材に配し
て前記ボディー上に形成される。本例では特に粒度3000
メッシュのものを用いている。

尚、レジンボンドを選択した理由は、メタルボンド、及
び電着ボンドではチッピングが激しく、かつ面性情もよ
ろしくない。ビトリファイドは超微粒の砥粒を用いて砥
石を作ることが困難なためである。

第１図は、本発明の研削加工方法を示している。図にお
いてＡはすでに第２図において説明した、本発明で用い
られる研削砥石を示し、Ｂは砥石Ａの回転により研削さ
れる光コネクタを示し、Ｃは研削される光コネクタ端面
を示している。

図のように砥石Ａの回転軸は光コネクタＢの軸心と平行
に設定されている。従って該砥石Ａの回転軸に略平行な
周面の砥石面26は光コネクタＢの軸心と略平行し、回転
軸に垂直な円環状端面の砥石面25は光コネクタＢの軸心
と直交して配置される。この配置により光コネクタＢの
端面Ｃの研削は、先づ光コネクタＢの軸心に垂直即ち砥
石Ａの砥石面25に平行な基準線Ｙ−Ｙを定め、このＹ−
Ｙ線と平行な砥石面25との距離Ｄを、該端面Ｃが該砥石
面25より砥石面26の側へ研削切込み量だけ突出するよう
に設定して、該光コネクタＢを矢印のように、Ｙ−Ｙ線
に沿って回転する砥石Ａの方向に送り、光コネクタＢと
砥石Ａとを交差通過させることによって行われる。

即ち砥石Ａの砥石面25より突出した光コネクタ端面Ｃの
切込み量部分はこの通過により砥石Ａの砥石面26によっ
て側面より直角に切込まれ砥石面25によって端面が整え
られつゝ一挙に研削除去されるのである。この研削は所
謂平面研削で、１回の送り即ち砥石Ａ上を１回交差通過
させるだけで研削を完了するが、必要によっては往復し
て完了するようにしてもよい。また図では光コネクタＢ
を移動させるものについて示したが、逆に砥石Ａを送
り、光コネクタＢを固定してもよい。また、研削中に、
砥石面全体でコネクタ端面を研削中に砥石を離してもよ
い。なお本発明において試験に用いた砥石の仕様はさき
に説明したとおりのものであるが、離す場合は紙面の幅
をコネクタ端面の幅より広くする必要がある。

第６図について説明した、チップ１に光ファイバ５が固
定され、チップ１が樹脂によってモールドされた光コネ
クタ端面に、研削を行って、その表面粗さを測定した。
測定器は表面粗さ計で、砥石の回転数は8000r.p.m、研
削を受ける光コネクタの送り速度は1.5mm/secであり、
研削代は500〜100μｍである。

第９図（イ）は本発明の方法で、上記条件で光コネクタ
の全端面を研削し、前記チップ１の面のみを横方向に測
定した結果を示し、同（ロ）は光コネクタの端面全体を
横方向に測定した結果を示す。

これを対比するため、前記従来の方法により、前記と同
様な光コネクタについて荒研磨、中研磨を行い、チップ
の面のみを横方向に測定した結果を第10図（イ）に示
し、同（ロ）はコネクタの端面全体のみを横方向に測定
した結果を示す。

表面粗さはÅで示し、横幅はμｍ単位で示している。

第９図（イ）と第10図（イ）を対比すると、そのスケー
ルからわかるように、本発明の方法によるものと、従来
の方法によるものとでは、表面精度は、本発明によれば
1/4以下に減じていることがわかる。

また、第10図（ロ）と第９図（ロ）を対比してみると、
第10図（ロ）においては樹脂とチップとの境界面におい
て、突然不連続の凸部（Ｎ）を生じることが認められる
が、本発明の方法によるものでは、この突部はなくなっ
ていることが認められ、全体としてみてみた場合、表面
粗さは1/3以上に減じていることがわかる。

このような効果は、本発明方法が従来のように、研磨代
総べてについて押圧力をかけて研磨する押圧研磨でな
く、研磨代を一度または往復の切込みによって、即ち一
度または二度の通過によって一挙に研削除去し、コネク
タ端面に殆んど研削力のかゝらぬ平面研削を選択したこ
とにより奏せられたものと考えられる。またこの平面研
削は、前述のように超砥粒の粒度が2,000〜5,000メッシ
ュと微細で、その含有量も3.3〜6.6ct/cm³と高くしたカ
ップ型のレジンボンド砥石を用いることにより、スムー
スに実施できたものと思われる。

なお、前記第９図（イ）の示すところからすると、シリ
カからなるチップを樹脂モールドした光コネクタのバリ
取りに研削することによっても極めて高い平面度を得る
ことができることが分る。それ故、本発明は樹脂、金
属、セラミック等の単一材料からなる光コネクタだけで
なく、これらを複合した光コネクタ、光ファイバの取付
けられた光コネクタの研磨及び定寸加工にも十分適用で
きることが分る。

前記試験において、半径75mmの砥石を用いてその回転数
を8000r.p.mで実施したのであるが、樹脂製の光コネク
タ（光ファイバを挿入していないもの）では同様50〜20
0mmの径のもので、3000r.p.m以上、光ファイバを挿入し
たコネクタでは5000r.p.m以上とすることが適当であ
り、切込み量、送り速度も平面度、表面粗さに影響を与
える。

更に、砥石のコーナーのＲについても寸法的には0.5＜
Ｒ＜2mmが適正な半径と認められる。また研削速度につ
いて上記実施例ほかより次の表１の範囲が適当である。

（発明の効果）以上の説明および図面から分るように、本発明では１回
もしくは往復の研削によって極めて精度の高い平面を得
ることができる。第10図の従来の研磨によるものでは、
コネクタ端面のシリカチップと樹脂の境界には大きな高
低差を生じていたが、本発明の方法によれば、ほとんど
平面とみなされる２〜３μｍとなった。

１個のコネクタ端面の研磨に要する従来の時間は本発明
の研削加工によると約1/6に減じた。なお従来法を用い
るときは、各研磨工程後の研磨面保証のため、端面検
査、砥石、研磨紙の交換の必要性の判断、再研磨の必要
性の判断等熱練度を必要としたが、本発明では必要とし
ない。従って作業の標準化に適し、自動研削も可能とな
る。

従来法によるときは、荒研磨で3000個、中研磨で３〜５
個で、目づまりするので交換の要があったが、本発明の
方法によるときは、砥石がなくなるまで、例えば砥石側
側面高さが3mmの時、6000個の端面研削を行うことがで
き、その都度取りはずしてドレッシングを行えば目づま
りを防止することができるなど本発明の効果は極めて大
きなものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光コネクタの研削方法の説明図であ
る。第２図は本発明で用いられるカップ型砥石を示し、第３
図（イ）〜（ホ）は同様に本発明で用いることができる
砥石を示す。第４図（イ）〜（ホ）は本発明における研削加工の説明
図である。（イ）は一回研削、（ロ）−（ハ）は往復研
削、（ニ）−（ホ）は一回研削、砥石離間を示す。第５図は光コネクタに用いられる光ファイバ固定用チッ
プの一例を示し、（イ）図はチップ説明図、（ロ）図は
チップにより光ファイバ固定説明図である。第６図は光コネクタの端面説明図である。第７図は他の光コネクタの端面説明図である。第８図は従来の光コネクタ端面研磨の工程説明図であ
る。第９図、第10図のそれぞれ（イ）は本発明の研削加工法
及び従来法によった場合のチップの表面粗さの測定図、
同（ロ）は本発明の研削加工法及び従来法によった場合
の光コネクタ端の表面粗さの測定図である。１……チップ、２……溝基板、３……プレート、４……
溝、５……光ファイバ、６……チップの端面、７……接
着剤、８……嵌合ピン穴、９……光ファイバ挿入孔、10
……挿入孔、20……光コネクタ、21……砥石、22……ボ
ディー、23……回転軸取付孔、24……砥石面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹本泰敏兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者柏瀬雅一兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者市原由一大阪府堺市鳳北町２丁80番地大阪ダイヤモンド工業株式会社内 (72)発明者山田弘光大阪府堺市鳳北町２丁80番地大阪ダイヤモンド工業株式会社内 (56)参考文献特開昭63−207552（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−34762（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−192460（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−93402（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１本もしくは多数本の光ファイバを収納し
た光コネクタの端面を、該光コネクタの軸心と平行な回
転軸により回転するレジンボンド超砥粒砥石の、回転軸
に垂直な端面砥石面より回転軸方向に突出させて、この
突出量を切込み量とし、該砥石と光コネクタとを前記両
軸と垂直な方向に相対的に移動させて１度または往復交
差通過させ、該端面を該砥石により平面研削することを
特徴とする光コネクタの端面研削加工法。
【請求項２】光コネクタの光ファイバ及び嵌合ピンのバ
リ取り、もしくは定寸仕上げに、光コネクタの端面を、
該光コネクタの軸心と平行な回転軸により回転するレジ
ンボンド超砥粒砥石の、回転軸に垂直な端面砥石面より
回転軸方向に突出させて、この突出量を切込み量とし、
該砥石と光コネクタとを前記両軸と垂直な方向に相対的
に移動させて１度または往復交差通過させ、該端面を該
砥石により平面研削することを特徴とする光コネクタ端
面の研削加工法。
【請求項３】請求項（１）、または（２）の研削加工法
において超砥粒砥石の端面砥石面と周面砥石面とのコー
ナーにアールを有するカップ型砥石を用いることを特徴
とする光コネクタの端面研削加工法。