光ファイバ先端加工装置、同方法及び研磨部材
【課題】単心光ファイバの前端面の損傷を抑制することができる新規な手段を提供する。
【解決手段】研磨部材２５が、研磨作用を行う研磨部２５ａと、研磨作用を行わない保護部２５ｂとを備える。駆動機構により、光ファイバＦの先端が研磨部材の保護部２５ｂに当接した状態で、光ファイバＦが弾性的に変形させられ、その後、光ファイバＦの先端の軸心が研磨部２５ａの表面と垂直でない状態で、光ファイバＦの先端が研磨部２５ａに当接させられる。したがって、光ファイバＦの前端面と研磨部２５ａとの当接が抑制され、前端面の損傷のおそれを抑制できる。
【解決手段】研磨部材２５が、研磨作用を行う研磨部２５ａと、研磨作用を行わない保護部２５ｂとを備える。駆動機構により、光ファイバＦの先端が研磨部材の保護部２５ｂに当接した状態で、光ファイバＦが弾性的に変形させられ、その後、光ファイバＦの先端の軸心が研磨部２５ａの表面と垂直でない状態で、光ファイバＦの先端が研磨部２５ａに当接させられる。したがって、光ファイバＦの前端面と研磨部２５ａとの当接が抑制され、前端面の損傷のおそれを抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの先端の外周部を研磨部材で研磨して円錐状に面取りする装置及び方法、ならびに当該装置及び方法に好適に用いられる研磨部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信のブロードバンド化に対応して、光ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）など光通信網の構築が急速にすすめられている。このような光通信網の実現には小型、高密度で高信頼度な光コネクタが不可欠である。このような要求を満たす光コネクタとしてＦＰＣ（Ｆｉｂｅｒ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）形光ファイバコネクタが発明されている。このＦＰＣ形光ファイバコネクタでは、接続する２本の光ファイバの先端を対向させ、光ファイバ外径よりごくわずかに大きい内径を持った接続孔の両端から挿入し、その２本の光ファイバの先端を突き当てる。この突き当て力には光ファイバを撓ませて得られる座屈力を利用する。すると両者の光ファイバの光軸は一致し、突き当て力によって光ファイバ同士はＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）接続する。
【０００３】
光ファイバ外径よりごくわずかに大きい内径を持った接続孔への挿入を容易にし、また突き当て面積を小さくして接触圧を大きくしＰＣ接続をより確実にできるように、光ファイバの先端の外周部を円錐状に面取りする装置（テーパ加工装置）が提案されている（特許文献１）。この特許文献１の装置は、図１２に示されるように、砥石からなるカップ状の研磨部材１１０を、自転軸ａｓに関して自転させながら、公転軸ａｒの周りを公転させるように構成されている。公転軸ａｒに対して傾斜した研磨面１２４に、中間部を保持した単心光ファイバを公転軸ａｒ上で接近させると、単心光ファイバの先端が研磨面１２４に沿って弾性変形させられながら、前端面の周囲がテーパ状に研磨される。この装置では、単心光ファイバの前端面の損傷を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１０８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の装置では、カップ状の砥石を用いるため、低コストでの加工が難しくなる。他方、上記特許文献１は別の態様として、平板状の砥石を用い、公転軸に対して傾斜した自転軸を中心に砥石を自転させながら公転させる装置を開示しているが、傘歯歯車などの複雑な機構が必要になり、やはり低コストでの加工が難しくなる。
【０００６】
そこで本発明の目的は、単心光ファイバの前端面の損傷を抑制することができる新規な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、
単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、前記単心光ファイバの中間部を保持する保持部材と前記研磨部材とを相対的に移動させる駆動機構と、を備え、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工装置であって、
前記研磨部材は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、
前記駆動機構により、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部材の前記保護部に当接した状態で、前記単心光ファイバが弾性的に変形させられ、その後、前記単心光ファイバの先端の軸心が前記研磨部の表面と垂直でない状態で、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部に当接させられることを特徴とする光ファイバ先端加工装置である。
【０００８】
この態様では、研磨部材が、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、駆動機構により、単心光ファイバの先端が研磨部材の保護部に当接した状態で、単心光ファイバが弾性的に変形させられ、その後、単心光ファイバの先端の軸心が研磨部の表面と垂直でない状態で、単心光ファイバの先端が研磨部に当接させられる。したがって、単心光ファイバの前端面と研磨部との当接が抑制され、損傷のおそれを抑制できる。
【０００９】
好適には、研磨部材の前記保護部は、前記研磨部との境界において、前記研磨部よりも前記単心光ファイバの中間部に近接している。この態様では、単心光ファイバの先端が保護部から研磨部に円滑に移動することができる。好適には、前記保護部と前記研磨部との段差は５０μｍ以下である。
【００１０】
好適には、前記保護部の表面の少なくとも一部は、前記研磨部の表面と平行である。この態様では、保護部が研磨部の少なくとも一部と平行であるため、研磨部材の製造コストを抑制することができる。好適には、前記保護部の表面の全体が、前記研磨部の表面と平行である。
【００１１】
好適には、前記保護部の表面の少なくとも一部は、前記単心光ファイバの中間部から先端部に向かう方向において前記研磨部に近づくように傾斜している。この態様では、単心光ファイバの先端を保護部から研磨部へと円滑に誘導することができる。
【００１２】
好適には、前記研磨部の表面が平板状であって、且つ前記単心光ファイバの中間部の軸線と直交している。この態様では、研磨部の表面が平板状であるため、研磨部材の製造コストを抑制することができる。
【００１３】
好適には、前記研磨部材は、その自転軸の内周側に前記研磨部が配置され、外周側に前記保護部が配置されている。この態様では、簡易な構成で本発明に所期の効果を得ることができる。
【００１４】
好適には、前記駆動機構は前記研磨部材を所定の軌道で移動させ、当該所定の軌道は、前記単心光ファイバの保持部分である中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含む。
【００１５】
この態様では、研磨部の研磨作用点の軌道が、光ファイバの中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含むので、光ファイバの先端の位置が公転軸の近傍であっても、自転成分によって、光ファイバの先端に対する研磨部の移動速度を大きくすることができ、加工を高速化できる。また、研磨部の摩耗を抑制して研磨部材の使用寿命を長くすることができる。
【００１６】
本発明の別の一態様は、単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、前記単心光ファイバの中間部を保持する保持部材と前記研磨部材とを相対的に移動させる駆動機構と、を用いて、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工方法であって、前記研磨部材は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、前記駆動機構により、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部材の前記保護部に当接した状態で、前記単心光ファイバを弾性的に変形させ、その後、前記単心光ファイバの先端の軸心が前記研磨部の表面と垂直でない状態で、前記単心光ファイバの先端を前記研磨部に当接させることを特徴とする光ファイバ先端加工方法である。この態様によれば、上記第１の態様と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
本発明の別の一態様は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部と、を備えた研磨部材であって、前記研磨部及び前記保護部が、互いに同軸かつ径方向に互いに異なる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする光ファイバ先端加工用研磨部材である。この態様によれば、上記第１の態様に好適な研磨部材を提供することができる。
【００１８】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態の加工装置を示す正面図である。
【図２】第１実施形態の加工装置を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の加工装置を示す右側面図である。
【図４】駆動部の構造の詳細を示す断面図である。
【図５】摺動ホルダを示す左側面図である。
【図６】固定ホルダを示す左側面図である。
【図７】第１実施形態による加工原理を示す正面図である。
【図８】第１実施形態による加工原理を示す右側面図である。
【図９】第２実施形態の加工装置の要部を示す正面図である。
【図１０】第３実施形態の加工装置の要部を示す正面図である。
【図１１】面取り加工後の光ファイバの先端を示す斜視図である。
【図１２】本発明による改良前の加工装置による加工原理を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
本発明の第１の実施形態について以下に説明する。図１ないし図３において、本発明の第１実施形態の加工装置１は、概ね直方体の基台２と、基台２の上面に固定された駆動部３及び摺動レール４と、基台２の下面に固定された電池ボックス５とを備えている。摺動レール４は、摺動ホルダ６を摺動可能に保持する。摺動レール４には固定ホルダ７及びストッパ８が固定されている。
【００２１】
駆動部３は、研磨台１０を公転及び自転させる。図４に示されるように、駆動部３は、モータ１１、太陽歯車１２及び遊星歯車１３を有する。モータ１１は直流モータである。モータ１１の出力軸１４は、ブッシュ１５によって駆動円盤１６の駆動軸１７に固定されており、駆動軸１７は、軸受１８，１９を介して、固定支持円盤２０及び太陽歯車１２に回転可能に支持されている。固定支持円盤２０はケース３ａに固定され、太陽歯車１２は固定支持円盤２０に固定されている。遊星歯車１３及び研磨台１０は遊星歯車軸２１に固定されており、遊星歯車軸２１は、駆動円盤１６に固定された軸受２２、及び回転支持円盤２３によって回転可能に支持されている。駆動円盤１６には更にカウンタウェイト２４が固定されている。遊星歯車軸２１の軸心である自転軸ａｓは、駆動軸１７の軸心である公転軸ａｒと平行であり、且つ公転軸ａｒからオフセットしている。遊星歯車１３は太陽歯車１２に常時噛み合っている。
【００２２】
したがって、モータ１１の出力軸１４が回転すると、駆動円盤１６が回転し、遊星歯車１３が、ケース３ａに対して相対的に固定である太陽歯車１２の周囲を、転がるように回転させられる。これによって研磨台１０が、自転軸ａｓの周りを自転しながら、公転軸ａｒの周りを公転することになる。公転軸ａｒと自転軸ａｓは、常に互いに平行である。
【００２３】
研磨台１０は、平坦且つ軸方向から見て円形の前端面を有し、この前端面には、シート状の研磨部材２５が固定されている。研磨部材２５は、基材２６と、その表面に形成された研磨層２７および保護層２８とからなり、研磨層２７の表面が研磨部２５ａとなり、保護層２８の表面が保護部２５ｂとなる。基材２６は円盤型の樹脂フィルムであり、研磨台１０の前端面と同径である。研磨層２７は、砥粒及びバインダからなる砥粒層によって構成されており、砥粒は＃４００から＃２０００程度の各種の材料、例えばダイヤモンド砥粒、アルミナ砥粒、シリコンカーバイド砥粒から任意に選択することができる。
【００２４】
保護層２８は、基材２６の表面の外周縁に沿って、基材２６と同心の環状に形成されており、その外径は、研磨台１０の前端面の外径と等しい。保護層２８の材料は、砥粒を含有せず、実質的に研磨能力を有しない。しかしながら、後述するように、光ファイバＦの前端は保護部２５ｂとの摩擦力によって研磨部２５ａ内のテーパ加工点まで運ばれるため、保護層２８の材料および表面粗さは、その摩擦係数が研磨層２７の表面である研磨部２５ａと同等程度であるか、少なくとも光ファイバＦとの間の摩擦力によって光ファイバＦの先端を誘導することが可能であるように選択されることが望ましい。保護層２８の材料は樹脂材料を用いることができ、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が特に好適である。保護部２５ｂに適切な摩擦係数を付与するために、保護層２８の表面に研磨・食刻などの粗面化加工を施してもよい。
【００２５】
研磨層２７及び保護層２８は、いずれも溶融材料の塗布によって形成することができる。あるいは、基材の表面全体に砥粒層を均一の厚さで形成し、その外周縁のみに砥粒層を含まない材料を重ねて塗布（あるいはシート状の材料を接着）することによって保護部を形成してもよい。
【００２６】
このようにして、研磨部材２５の表面には、自転軸ａｓに関して内周側に、研磨作用を行う研磨部２５ａが配置され、また外周側に、研磨作用を行わない保護部２５ｂが配置される。保護部２５ｂは、研磨部２５ａとの境界において、研磨部２５ａよりも光ファイバＦの中間部に近接している。好適には、保護部２５ｂと研磨部２５ａとの段差は５０μｍ以下である（各図ではこの段差を誇張して表示している）。保護部２５ｂは、その全体が、研磨部２５ｂと平行である。
【００２７】
研磨部２５aは、研磨台１０に装着された場合にその表面が平板状である。研磨部２５aの研磨点及び外周の半径は、遊星歯車１３の半径よりも大きく、これによって大きな摺動速度が得られるため、大きな研磨量を得ることができ、また研磨部２５ａの耐用時間を長くすることができる。保護部２５ｂは、研磨台１０がどの位置にあっても、公転軸ａｒと直交しており、したがって光ファイバＦの中間部の軸線と直交している。
【００２８】
図２において、摺動ホルダ６は、樹脂製の本体部３１と、この本体部３１に片持ち状に軸止された２個の蓋体３２，３３とを有する。図５に示されるように、蓋体３２，３３は軸３４を中心に上向きに旋回可能であり、概ね水平の閉位置（実線）と、１００°程度開いた開位置（二点鎖線）とをとりうる。本体部３１の上面には、その長手方向の全長に延在するＶ溝３５が形成されている。摺動ホルダ６の蓋体３２，３３を閉じると、蓋体３２,３３は本体部３１に固定された永久磁石３６によって吸着され、光ファイバＦは蓋体３２，３３とＶ溝３５との間で保持される。なお、光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）を劈開する作業を好適に行うため、蓋体３３とＶ溝３５との間では光ファイバＦは軸方向に相対的に移動しないように拘束される一方、蓋体３２とＶ溝３５との間では、摺動ホルダ６に対する軸方向の移動が許容されている。
【００２９】
図２において、固定ホルダ７は、金属製の本体部４１と、この本体部４１に片持ち状に軸止された蓋体４２とを有する。図６に示されるように、蓋体４２は軸４４を中心に上向きに旋回可能であり、概ね水平の閉位置（実線）と、１００°程度開いた開位置（二点鎖線）とをとりうる。本体部４１の上面には、２個のＶブロック４５が配置されている。固定ホルダ７の蓋体４２を閉じると、蓋体４２は本体部４１に固定された永久磁石４６によって吸着され、光ファイバＦは蓋体４２とＶブロック４５との間で、軸方向に相対的に移動できるように保持される。このようにして光ファイバＦが挟持されたとき、光ファイバＦの中間部（固定ホルダ７に保持された部分）の軸線は、公転軸ａｒと一致する。
【００３０】
図２において、ストッパ８は可動部８ａ，基部８ｂを有する。可動部８ａは、軸８ｃ（図３参照）を中心として上向きに旋回可能であり、これによって、摺動ホルダ６による光ファイバＦの保持長さ（つまり、摺動ホルダ６の前端から突出した光ファイバＦの長さ）を、光ファイバＦが固定されるコネクタその他の光部品の種類に応じて変更することができる。
【００３１】
図１及び図２に示されるように、摺動レール４にはスイッチ５０のノブ５１が設けられ、摺動ホルダ６の前端が予め定められた停止位置の近傍に来ると、ノブ５１が押されてスリット５２（図２参照）中を移動し、スイッチ５０がオンされる。
【００３２】
スイッチ５０は、基台２内又は電池ボックス５内に収容された不図示の制御回路に接続されている。制御回路はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスを含んで構成された周知のワンチップマイクロコンピュータである。制御回路は２本の単三乾電池５５によって給電され、モータ１１にパルス信号を出力して回転させる。また制御回路はモータ１１からの逆起電力に基づいて、モータ１１に対するパルス幅すなわちデューティ比を変更し、回転速度を例えば１５００ｒｐｍ以上かつ２０００ｒｐｍ以下の定速度に制御する（ＰＷＭ制御）。なお制御回路には更に、不図示の主電源スイッチが接続されており、且つ制御回路には、主電源スイッチがオンされるとモータ１１が回転を開始し、スイッチ５０がオンされてから所定の時間（例えば５秒間）が経過するとモータ１１が停止するようなタイマプログラムが格納されている。なお、光ファイバＦの少なくとも先端部の近傍は、被覆が除去されている。光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）は、光ファイバＦの長手方向中心軸に対してほぼ直交する面に加工されている。
【００３３】
以上のとおり構成された第１実施形態の加工装置１を用いた面取り加工の手順について説明する。先ずユーザは、摺動ホルダ６に、光ファイバＦをその先端が所定の長さ突出するようにセットする。次に、ユーザは光ファイバＦを保持させた摺動ホルダ６を、摺動レール４にセットすると共に、光ファイバＦの先端側の部分を固定ホルダ７にセットする。そして、ユーザが主電源スイッチをオンしてモータ１１を始動させると、モータ１１の回転が開始され、これによって研磨台１０が自転及び公転させられる。
【００３４】
次に、ユーザは摺動ホルダ６を摺動レール４上で前進方向に摺動させ、これによって光ファイバＦの先端を、固定ホルダ７から、研磨台１０に向けて軸方向に進出させる。摺動ホルダ６の前端面がスイッチ５０をオンすることによって、上記タイマプログラムが起動される。
【００３５】
続いて摺動ホルダ６を、その前端面がストッパ８又は固定ホルダ７に当接するまで移動させる。この過程において、まず、光ファイバＦは、図７に実線で示されるように、研磨部材２５の保護部２５ｂに前端面５７（図１１参照）で当接する。ここで、図８に示されるように、保護部２５ｂに当接する瞬間の光ファイバＦの先端は、公転軸ａｒと同軸の位置Ａにある。光ファイバＦが保護部２５ｂに当接すると、研磨部材２５の自転Ｓに伴う摩擦力ｆ１により、光ファイバＦが研磨部材２５の接線方向にたわませられる。
【００３６】
次に、光ファイバＦがさらに前進すると、光ファイバＦの先端は位置Ｂに移動しようとする。この移動と同時に、光ファイバＦの先端が研磨部材２５の保護部２５ｂに当接した状態で、光ファイバＦが弾性的に変形（湾曲）させられる。この当接から湾曲の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）が研磨部２５ａに触れることはない。
【００３７】
この弾性的な変形によって、光ファイバＦの先端が位置Ｂに移動すると、光ファイバＦの先端には、接線方向の摩擦力ｆ２と、光ファイバＦの中間部の延長線でもある公転軸ａｒに向かう復帰力ｆ３との合力ｆ４が作用する。この合力ｆ４が、研磨部材２５の自転軸ａｓに向かう成分を含むため、光ファイバＦの先端は、自転軸ａｓに向けて移動させられる。この移動により、光ファイバＦの先端は、光ファイバＦの先端の軸心が研磨部２５ａの表面と垂直でない状態で、保護部２５ｂから研磨部２５ａへと移動し、研磨部２５ａに当接させられる。
【００３８】
慣性力や外乱により、光ファイバＦの先端が自転軸ａｓの近傍（例えば、位置Ｃ）にくると、摩擦力ｆ５と復帰力ｆ６との合力ｆ７が、自転軸ａｓから遠ざかる方向の成分を含むため、光ファイバＦの先端は、自転軸ａｓから遠ざかる方向に移動させられる。他方、光ファイバＦの先端は、公転軸ａｒを中心とする円周上を移動可能である。このため、光ファイバＦの先端は、自転軸ａｓの方向からみた場合の光ファイバＦの先端部の軸線と、自転軸ａｓから接点に向けて延びる腕とが直交する点（位置Ｄ）において、湾曲した状態で安定して研磨されることになる。
【００３９】
図７に示されるように、研磨台１０の自転軸ａｓは、研磨台１０の公転によって、一点鎖線ａｓ１の位置から一点鎖線ａｓ２の位置までにわたって円軌道で移動する。光ファイバＦの先端と研磨部２５ａとの接点は、研磨台１０の公転によって公転軸ａｒを中心とする円軌道を描く。これに伴って、光ファイバＦの先端は、図７における二点鎖線ａの姿勢と二点鎖線ｂの姿勢との間で、ほぼ円錐形の軌跡を描きながら、研磨台１０の公転と同じ角速度で繰返し変位させられる。その間、研磨台１０は自転軸ａｓを中心に継続して自転する。研磨台１０のこのような公転と自転とによって、光ファイバＦの先端は、図１１に示されるようにクラッド外周が面取りされ、概ね円錐面である斜面５６が形成されることになる。
【００４０】
スイッチ５０がオンされてから所定の時間（例えば５秒間）が経過すると、制御回路の制御によってモータ１１が停止する。ユーザは摺動ホルダ６を摺動レール４上で後退方向に摺動させる。これによって光ファイバＦの先端は、図７における二点鎖線ａ，ｂのような湾曲した姿勢から、実線のような直線状の姿勢に復帰した後、研磨台１０を離れて軸方向に後退することになる。光ファイバＦが直線状の姿勢に復帰するのは、保護部２５ｂにおいてであるから、この後退の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）が研磨部２５ａに触れることはない。
【００４１】
以上のとおり、第１実施形態では、研磨部材２５が、研磨作用を行う研磨部２５ａと、研磨作用を行わない保護部２５ｂとを備え、駆動機構により、光ファイバＦの先端が研磨部材の保護部２５ｂに当接した状態で、光ファイバＦが弾性的に変形させられ、その後、光ファイバＦの先端の軸心が研磨部２５ａの表面と垂直でない状態で、光ファイバＦの先端が研磨部２５ａに当接させられる。したがって、光ファイバＦの前端面５７と研磨部２５ａとの当接が抑制され、損傷のおそれを抑制できる。
【００４２】
また本実施形態では、保護部２５ｂは、研磨部２５ａとの境界において、研磨部２５ａよりも光ファイバＦの中間部に近接しているので、光ファイバＦの先端が保護部２５ｂから研磨部２５ａに円滑に移動することができる。
【００４３】
また本実施形態では、保護部２５ｂの表面の全体が、研磨部２５ｂの表面と平行であるため、研磨部材の製造コストを抑制することができる。なお、保護部２５ｂは、その表面の少なくとも一部が研磨部２５ａの表面と平行であれば、その限りにおいて研磨部材の製造コストを抑制することができる。
【００４４】
また本実施形態では、研磨部２５ａの表面が平板状であって、且つ光ファイバＦの中間部の軸線と直交しているため、研磨部材２５の製造コストを抑制することができる。
【００４５】
また本実施形態では、研磨部材の自転軸ａｓの内周側に研磨部２５ａが配置され、外周側に保護部２５ｂが配置されているので、接線方向の摩擦力ｆ２と公転軸ａｒに向かう復帰力ｆ３との合力ｆ４によって、光ファイバＦを適切な研磨位置に導くことができる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、研磨部２５ａの研磨作用点の軌道が、光ファイバＦの中間部の軸線と同軸の公転軸ａｒを持つ公転成分Ｒと、中間部の軸線からオフセットした自転軸ａｓを持つ自転成分Ｓとを含むので、光ファイバＦの先端の位置が公転軸ａｒの近傍であっても、自転成分Ｓによって、光ファイバＦの先端に対する研磨部２５ａの移動速度を大きくすることができ、加工を高速化できる。また、研磨部２５ａの摩耗を抑制して研磨部材２５の使用寿命を長くすることができる。
【００４７】
また、本実施形態における研磨部材２５は、研磨作用を行う研磨部２５ａと、研磨作用を行わない保護部２５ｂと、を備え、これら研磨部２５ａ及び保護部２５ｂが、互いに同軸かつ径方向に互いに異なる位置にそれぞれ形成されているので、本発明の実施に好適な研磨部材を提供することができる。このような研磨部材２５は、装置の他の部分から独立して製造販売することも可能である。
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９に示される第２実施形態は、研磨部材の形状及び構造についての変形例である。図９において、研磨部材１２５は、基材１２６、その表面に形成された研磨層１２７および保護枠１２８とから構成されている。基材１２６、研磨層１２７および保護枠１２８の材料は、それぞれ上記第１実施形態における基材２６、研磨層２７および保護層２８と同様である。保護枠１２８は、概ね環状であり、基材１２６の表面に形成または接着されている。保護枠１２８に囲まれた内側に、研磨層１２７が形成されている。研磨層１２７の表面は研磨部１２５ａである。
【００４９】
保護枠１２８の前端面には、内側ほど低くなる誘導斜面１２５ｂが形成されている。誘導斜面１２５ｂは、固定ホルダ７に保持された状態の光ファイバＦの中間部から先端部に向かう方向において、研磨部１２５ａに近づくように傾斜している。この誘導斜面１２５ｂは、本発明における保護部を構成する。第２実施形態の残余の構成は上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付してその詳細の説明を省略する。
【００５０】
以上の構成において、いま、研磨台１０が自転及び回転している状態で、ユーザが光ファイバＦを上記第１実施形態と同様に研磨台１０に向けて前進させると、まず、光ファイバＦは、図９に実線で示されるように、保護部である誘導斜面１２５ｂに前端面で当接する。ここで、光ファイバＦは、上述の第１実施形態につき図８に従って説明したのと同様に、光ファイバＦの先端部と誘導斜面１２５ｂとの摩擦力により、研磨部材２５の接線方向にたわませられ弾性的に変形（湾曲）させられる。この当接から湾曲の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）が研磨部１２５ａに触れることはない。そして光ファイバＦの先端は、誘導斜面１２５ｂとの摩擦力の作用、及び誘導斜面１２５ｂの傾斜による誘導により、研磨部１２５ａ内の研磨位置へと移動し、研磨される。
【００５１】
以上のとおり、第２実施形態では、保護部の表面である誘導斜面１２５ｂが光ファイバＦの中間部から先端部に向かう方向において研磨部１２５に近づくように傾斜している。したがって、上記第１実施形態による効果に加え、光ファイバＦの先端を誘導斜面１２５ｂから研磨部１２５ａへと円滑に誘導することができる。
【００５２】
なお、この第２実施形態では保護部の前面の全体を誘導斜面としたが、誘導斜面は保護部の少なくとも一部に形成されていれば、その限りにおいて所期の効果を得ることができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０に示される第３実施形態は、保護枠を磁性材によって構成すると共にこれを磁気によって保持具に固定可能とし、且つ、保護枠と基材とを位置決めする位置決め枠を研磨台に設けたものである。
【００５４】
図１０において、研磨台２１０は、その前端面の周縁部に円筒状の位置決め枠２１０ａを有し、また、前端面に永久磁石２１０ｂを有するが、これらの点を除いて上記第１実施形態における研磨台１０と同様である。研磨部材２２５は、基材２２６、研磨層２２７及び保護枠２２８から構成されている。保護枠２２８は、基材２２６および研磨層２２７とは別体に構成されている。基材２２６および研磨層２２７の材料は、それぞれ上記第１実施形態における基材２６および研磨層２７と同様であるが、研磨層２２７は、基材２２６の前面の全体に形成されている。保護枠２２８は、概ね環状であり、その前端面の内周部に、内側ほど低くなる誘導斜面２２５ｂが形成されている。この誘導斜面２２５ｂは、本発明における保護部を構成する。保護枠２２８は、鋼材などの磁性材からなる。誘導斜面２２５ｂに適度の摩擦係数を付与しつつこれを保護するため、保護枠２２８の表面の全体、あるいは少なくとも誘導斜面２２５ｂを、樹脂層でコーティングするのが好適である。そのような樹脂層の材料としては、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が特に好適である。
【００５５】
研磨台２１０の前端面の周縁の近傍には、複数個の永久磁石２１０ｂが等角度間隔に、かつ保護枠２２８に対向する位置に配置されており、これによって、保護枠２２８が磁力によって研磨台２１０に吸着可能となっている。永久磁石２１０ｂは環状であってもよい。基材２２６及び保護枠２２８の外径は、位置決め枠２１０ａの内径とほぼ等しくされている。図１０に示されるように、研磨層２２７が形成された基材２２６を挟んで、保護枠２２８を研磨台２１０に吸着させることで、基材２２６と保護枠２２８とを研磨台２１０に仮止めすることができる。この状態において、保護枠２２８の内端部に、基材２２６における露出した研磨部２２５ａが区画形成される。
【００５６】
以上の構成によれば、上記第１実施形態および第２実施形態と同様の効果に加え、研磨部材２２５の着脱及び交換を容易にすることができる。なお、保護枠を永久磁石としてもよく、この場合には研磨台に永久磁石を設ける必要がなくなる。
【００５７】
本発明の実施態様は上述の各態様のみに限らず、本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例を含む。したがって本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【００５８】
例えば、研磨板と光ファイバとは研磨作用の際に相対的な移動（回転方向および軸方向）があれば足り、上記各実施形態とは逆に、回転方向および軸方向の少なくともいずれかについて、研磨板を固定とする一方で光ファイバを可動としてもよく、また研磨板と光ファイバの両者が移動してもよい。
【００５９】
また本実施形態では、研磨部材の自転軸ａｓの内周側に研磨部を配置し、外周側に保護部を配置したが、研磨部と保護部の配置は内外逆でもよい。また、研磨部材を研磨台に固定する方法および位置決めする方法についても、他の任意の形式を選択することができる。例えば、図７・図９・図１０における遊星歯車軸２１を研磨台１０，１１０，２１０の前端面から前方に突出させると共に、基材および研磨層に遊星歯車軸２１に対応する位置決め孔を設けて、遊星歯車軸２１と位置決め孔との係合により基材の位置決めを容易にすることができる。
【００６０】
また、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。例えば、第３実施形態のような磁性材からなる保護枠の前面の全体が、研磨部２２５ａの表面と平行であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 加工装置
３ 駆動部
１０，２１０ 研磨台
２５，１２５，２２５ 研磨部材
２５ａ，１２５ａ，２２５ａ 研磨部
２５ｂ，１２５ｂ，２２５ｂ 保護部
５７ 前端面
Ｆ 光ファイバ
ａｒ 公転軸
ａｓ，ａｓ１，ａｓ２ 自転軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの先端の外周部を研磨部材で研磨して円錐状に面取りする装置及び方法、ならびに当該装置及び方法に好適に用いられる研磨部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信のブロードバンド化に対応して、光ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）など光通信網の構築が急速にすすめられている。このような光通信網の実現には小型、高密度で高信頼度な光コネクタが不可欠である。このような要求を満たす光コネクタとしてＦＰＣ（Ｆｉｂｅｒ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）形光ファイバコネクタが発明されている。このＦＰＣ形光ファイバコネクタでは、接続する２本の光ファイバの先端を対向させ、光ファイバ外径よりごくわずかに大きい内径を持った接続孔の両端から挿入し、その２本の光ファイバの先端を突き当てる。この突き当て力には光ファイバを撓ませて得られる座屈力を利用する。すると両者の光ファイバの光軸は一致し、突き当て力によって光ファイバ同士はＰＣ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）接続する。
【０００３】
光ファイバ外径よりごくわずかに大きい内径を持った接続孔への挿入を容易にし、また突き当て面積を小さくして接触圧を大きくしＰＣ接続をより確実にできるように、光ファイバの先端の外周部を円錐状に面取りする装置（テーパ加工装置）が提案されている（特許文献１）。この特許文献１の装置は、図１２に示されるように、砥石からなるカップ状の研磨部材１１０を、自転軸ａｓに関して自転させながら、公転軸ａｒの周りを公転させるように構成されている。公転軸ａｒに対して傾斜した研磨面１２４に、中間部を保持した単心光ファイバを公転軸ａｒ上で接近させると、単心光ファイバの先端が研磨面１２４に沿って弾性変形させられながら、前端面の周囲がテーパ状に研磨される。この装置では、単心光ファイバの前端面の損傷を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１０８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の装置では、カップ状の砥石を用いるため、低コストでの加工が難しくなる。他方、上記特許文献１は別の態様として、平板状の砥石を用い、公転軸に対して傾斜した自転軸を中心に砥石を自転させながら公転させる装置を開示しているが、傘歯歯車などの複雑な機構が必要になり、やはり低コストでの加工が難しくなる。
【０００６】
そこで本発明の目的は、単心光ファイバの前端面の損傷を抑制することができる新規な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、
単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、前記単心光ファイバの中間部を保持する保持部材と前記研磨部材とを相対的に移動させる駆動機構と、を備え、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工装置であって、
前記研磨部材は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、
前記駆動機構により、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部材の前記保護部に当接した状態で、前記単心光ファイバが弾性的に変形させられ、その後、前記単心光ファイバの先端の軸心が前記研磨部の表面と垂直でない状態で、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部に当接させられることを特徴とする光ファイバ先端加工装置である。
【０００８】
この態様では、研磨部材が、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、駆動機構により、単心光ファイバの先端が研磨部材の保護部に当接した状態で、単心光ファイバが弾性的に変形させられ、その後、単心光ファイバの先端の軸心が研磨部の表面と垂直でない状態で、単心光ファイバの先端が研磨部に当接させられる。したがって、単心光ファイバの前端面と研磨部との当接が抑制され、損傷のおそれを抑制できる。
【０００９】
好適には、研磨部材の前記保護部は、前記研磨部との境界において、前記研磨部よりも前記単心光ファイバの中間部に近接している。この態様では、単心光ファイバの先端が保護部から研磨部に円滑に移動することができる。好適には、前記保護部と前記研磨部との段差は５０μｍ以下である。
【００１０】
好適には、前記保護部の表面の少なくとも一部は、前記研磨部の表面と平行である。この態様では、保護部が研磨部の少なくとも一部と平行であるため、研磨部材の製造コストを抑制することができる。好適には、前記保護部の表面の全体が、前記研磨部の表面と平行である。
【００１１】
好適には、前記保護部の表面の少なくとも一部は、前記単心光ファイバの中間部から先端部に向かう方向において前記研磨部に近づくように傾斜している。この態様では、単心光ファイバの先端を保護部から研磨部へと円滑に誘導することができる。
【００１２】
好適には、前記研磨部の表面が平板状であって、且つ前記単心光ファイバの中間部の軸線と直交している。この態様では、研磨部の表面が平板状であるため、研磨部材の製造コストを抑制することができる。
【００１３】
好適には、前記研磨部材は、その自転軸の内周側に前記研磨部が配置され、外周側に前記保護部が配置されている。この態様では、簡易な構成で本発明に所期の効果を得ることができる。
【００１４】
好適には、前記駆動機構は前記研磨部材を所定の軌道で移動させ、当該所定の軌道は、前記単心光ファイバの保持部分である中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含む。
【００１５】
この態様では、研磨部の研磨作用点の軌道が、光ファイバの中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含むので、光ファイバの先端の位置が公転軸の近傍であっても、自転成分によって、光ファイバの先端に対する研磨部の移動速度を大きくすることができ、加工を高速化できる。また、研磨部の摩耗を抑制して研磨部材の使用寿命を長くすることができる。
【００１６】
本発明の別の一態様は、単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、前記単心光ファイバの中間部を保持する保持部材と前記研磨部材とを相対的に移動させる駆動機構と、を用いて、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工方法であって、前記研磨部材は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、前記駆動機構により、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部材の前記保護部に当接した状態で、前記単心光ファイバを弾性的に変形させ、その後、前記単心光ファイバの先端の軸心が前記研磨部の表面と垂直でない状態で、前記単心光ファイバの先端を前記研磨部に当接させることを特徴とする光ファイバ先端加工方法である。この態様によれば、上記第１の態様と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
本発明の別の一態様は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部と、を備えた研磨部材であって、前記研磨部及び前記保護部が、互いに同軸かつ径方向に互いに異なる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする光ファイバ先端加工用研磨部材である。この態様によれば、上記第１の態様に好適な研磨部材を提供することができる。
【００１８】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態の加工装置を示す正面図である。
【図２】第１実施形態の加工装置を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の加工装置を示す右側面図である。
【図４】駆動部の構造の詳細を示す断面図である。
【図５】摺動ホルダを示す左側面図である。
【図６】固定ホルダを示す左側面図である。
【図７】第１実施形態による加工原理を示す正面図である。
【図８】第１実施形態による加工原理を示す右側面図である。
【図９】第２実施形態の加工装置の要部を示す正面図である。
【図１０】第３実施形態の加工装置の要部を示す正面図である。
【図１１】面取り加工後の光ファイバの先端を示す斜視図である。
【図１２】本発明による改良前の加工装置による加工原理を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
本発明の第１の実施形態について以下に説明する。図１ないし図３において、本発明の第１実施形態の加工装置１は、概ね直方体の基台２と、基台２の上面に固定された駆動部３及び摺動レール４と、基台２の下面に固定された電池ボックス５とを備えている。摺動レール４は、摺動ホルダ６を摺動可能に保持する。摺動レール４には固定ホルダ７及びストッパ８が固定されている。
【００２１】
駆動部３は、研磨台１０を公転及び自転させる。図４に示されるように、駆動部３は、モータ１１、太陽歯車１２及び遊星歯車１３を有する。モータ１１は直流モータである。モータ１１の出力軸１４は、ブッシュ１５によって駆動円盤１６の駆動軸１７に固定されており、駆動軸１７は、軸受１８，１９を介して、固定支持円盤２０及び太陽歯車１２に回転可能に支持されている。固定支持円盤２０はケース３ａに固定され、太陽歯車１２は固定支持円盤２０に固定されている。遊星歯車１３及び研磨台１０は遊星歯車軸２１に固定されており、遊星歯車軸２１は、駆動円盤１６に固定された軸受２２、及び回転支持円盤２３によって回転可能に支持されている。駆動円盤１６には更にカウンタウェイト２４が固定されている。遊星歯車軸２１の軸心である自転軸ａｓは、駆動軸１７の軸心である公転軸ａｒと平行であり、且つ公転軸ａｒからオフセットしている。遊星歯車１３は太陽歯車１２に常時噛み合っている。
【００２２】
したがって、モータ１１の出力軸１４が回転すると、駆動円盤１６が回転し、遊星歯車１３が、ケース３ａに対して相対的に固定である太陽歯車１２の周囲を、転がるように回転させられる。これによって研磨台１０が、自転軸ａｓの周りを自転しながら、公転軸ａｒの周りを公転することになる。公転軸ａｒと自転軸ａｓは、常に互いに平行である。
【００２３】
研磨台１０は、平坦且つ軸方向から見て円形の前端面を有し、この前端面には、シート状の研磨部材２５が固定されている。研磨部材２５は、基材２６と、その表面に形成された研磨層２７および保護層２８とからなり、研磨層２７の表面が研磨部２５ａとなり、保護層２８の表面が保護部２５ｂとなる。基材２６は円盤型の樹脂フィルムであり、研磨台１０の前端面と同径である。研磨層２７は、砥粒及びバインダからなる砥粒層によって構成されており、砥粒は＃４００から＃２０００程度の各種の材料、例えばダイヤモンド砥粒、アルミナ砥粒、シリコンカーバイド砥粒から任意に選択することができる。
【００２４】
保護層２８は、基材２６の表面の外周縁に沿って、基材２６と同心の環状に形成されており、その外径は、研磨台１０の前端面の外径と等しい。保護層２８の材料は、砥粒を含有せず、実質的に研磨能力を有しない。しかしながら、後述するように、光ファイバＦの前端は保護部２５ｂとの摩擦力によって研磨部２５ａ内のテーパ加工点まで運ばれるため、保護層２８の材料および表面粗さは、その摩擦係数が研磨層２７の表面である研磨部２５ａと同等程度であるか、少なくとも光ファイバＦとの間の摩擦力によって光ファイバＦの先端を誘導することが可能であるように選択されることが望ましい。保護層２８の材料は樹脂材料を用いることができ、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が特に好適である。保護部２５ｂに適切な摩擦係数を付与するために、保護層２８の表面に研磨・食刻などの粗面化加工を施してもよい。
【００２５】
研磨層２７及び保護層２８は、いずれも溶融材料の塗布によって形成することができる。あるいは、基材の表面全体に砥粒層を均一の厚さで形成し、その外周縁のみに砥粒層を含まない材料を重ねて塗布（あるいはシート状の材料を接着）することによって保護部を形成してもよい。
【００２６】
このようにして、研磨部材２５の表面には、自転軸ａｓに関して内周側に、研磨作用を行う研磨部２５ａが配置され、また外周側に、研磨作用を行わない保護部２５ｂが配置される。保護部２５ｂは、研磨部２５ａとの境界において、研磨部２５ａよりも光ファイバＦの中間部に近接している。好適には、保護部２５ｂと研磨部２５ａとの段差は５０μｍ以下である（各図ではこの段差を誇張して表示している）。保護部２５ｂは、その全体が、研磨部２５ｂと平行である。
【００２７】
研磨部２５aは、研磨台１０に装着された場合にその表面が平板状である。研磨部２５aの研磨点及び外周の半径は、遊星歯車１３の半径よりも大きく、これによって大きな摺動速度が得られるため、大きな研磨量を得ることができ、また研磨部２５ａの耐用時間を長くすることができる。保護部２５ｂは、研磨台１０がどの位置にあっても、公転軸ａｒと直交しており、したがって光ファイバＦの中間部の軸線と直交している。
【００２８】
図２において、摺動ホルダ６は、樹脂製の本体部３１と、この本体部３１に片持ち状に軸止された２個の蓋体３２，３３とを有する。図５に示されるように、蓋体３２，３３は軸３４を中心に上向きに旋回可能であり、概ね水平の閉位置（実線）と、１００°程度開いた開位置（二点鎖線）とをとりうる。本体部３１の上面には、その長手方向の全長に延在するＶ溝３５が形成されている。摺動ホルダ６の蓋体３２，３３を閉じると、蓋体３２,３３は本体部３１に固定された永久磁石３６によって吸着され、光ファイバＦは蓋体３２，３３とＶ溝３５との間で保持される。なお、光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）を劈開する作業を好適に行うため、蓋体３３とＶ溝３５との間では光ファイバＦは軸方向に相対的に移動しないように拘束される一方、蓋体３２とＶ溝３５との間では、摺動ホルダ６に対する軸方向の移動が許容されている。
【００２９】
図２において、固定ホルダ７は、金属製の本体部４１と、この本体部４１に片持ち状に軸止された蓋体４２とを有する。図６に示されるように、蓋体４２は軸４４を中心に上向きに旋回可能であり、概ね水平の閉位置（実線）と、１００°程度開いた開位置（二点鎖線）とをとりうる。本体部４１の上面には、２個のＶブロック４５が配置されている。固定ホルダ７の蓋体４２を閉じると、蓋体４２は本体部４１に固定された永久磁石４６によって吸着され、光ファイバＦは蓋体４２とＶブロック４５との間で、軸方向に相対的に移動できるように保持される。このようにして光ファイバＦが挟持されたとき、光ファイバＦの中間部（固定ホルダ７に保持された部分）の軸線は、公転軸ａｒと一致する。
【００３０】
図２において、ストッパ８は可動部８ａ，基部８ｂを有する。可動部８ａは、軸８ｃ（図３参照）を中心として上向きに旋回可能であり、これによって、摺動ホルダ６による光ファイバＦの保持長さ（つまり、摺動ホルダ６の前端から突出した光ファイバＦの長さ）を、光ファイバＦが固定されるコネクタその他の光部品の種類に応じて変更することができる。
【００３１】
図１及び図２に示されるように、摺動レール４にはスイッチ５０のノブ５１が設けられ、摺動ホルダ６の前端が予め定められた停止位置の近傍に来ると、ノブ５１が押されてスリット５２（図２参照）中を移動し、スイッチ５０がオンされる。
【００３２】
スイッチ５０は、基台２内又は電池ボックス５内に収容された不図示の制御回路に接続されている。制御回路はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスを含んで構成された周知のワンチップマイクロコンピュータである。制御回路は２本の単三乾電池５５によって給電され、モータ１１にパルス信号を出力して回転させる。また制御回路はモータ１１からの逆起電力に基づいて、モータ１１に対するパルス幅すなわちデューティ比を変更し、回転速度を例えば１５００ｒｐｍ以上かつ２０００ｒｐｍ以下の定速度に制御する（ＰＷＭ制御）。なお制御回路には更に、不図示の主電源スイッチが接続されており、且つ制御回路には、主電源スイッチがオンされるとモータ１１が回転を開始し、スイッチ５０がオンされてから所定の時間（例えば５秒間）が経過するとモータ１１が停止するようなタイマプログラムが格納されている。なお、光ファイバＦの少なくとも先端部の近傍は、被覆が除去されている。光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）は、光ファイバＦの長手方向中心軸に対してほぼ直交する面に加工されている。
【００３３】
以上のとおり構成された第１実施形態の加工装置１を用いた面取り加工の手順について説明する。先ずユーザは、摺動ホルダ６に、光ファイバＦをその先端が所定の長さ突出するようにセットする。次に、ユーザは光ファイバＦを保持させた摺動ホルダ６を、摺動レール４にセットすると共に、光ファイバＦの先端側の部分を固定ホルダ７にセットする。そして、ユーザが主電源スイッチをオンしてモータ１１を始動させると、モータ１１の回転が開始され、これによって研磨台１０が自転及び公転させられる。
【００３４】
次に、ユーザは摺動ホルダ６を摺動レール４上で前進方向に摺動させ、これによって光ファイバＦの先端を、固定ホルダ７から、研磨台１０に向けて軸方向に進出させる。摺動ホルダ６の前端面がスイッチ５０をオンすることによって、上記タイマプログラムが起動される。
【００３５】
続いて摺動ホルダ６を、その前端面がストッパ８又は固定ホルダ７に当接するまで移動させる。この過程において、まず、光ファイバＦは、図７に実線で示されるように、研磨部材２５の保護部２５ｂに前端面５７（図１１参照）で当接する。ここで、図８に示されるように、保護部２５ｂに当接する瞬間の光ファイバＦの先端は、公転軸ａｒと同軸の位置Ａにある。光ファイバＦが保護部２５ｂに当接すると、研磨部材２５の自転Ｓに伴う摩擦力ｆ１により、光ファイバＦが研磨部材２５の接線方向にたわませられる。
【００３６】
次に、光ファイバＦがさらに前進すると、光ファイバＦの先端は位置Ｂに移動しようとする。この移動と同時に、光ファイバＦの先端が研磨部材２５の保護部２５ｂに当接した状態で、光ファイバＦが弾性的に変形（湾曲）させられる。この当接から湾曲の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）が研磨部２５ａに触れることはない。
【００３７】
この弾性的な変形によって、光ファイバＦの先端が位置Ｂに移動すると、光ファイバＦの先端には、接線方向の摩擦力ｆ２と、光ファイバＦの中間部の延長線でもある公転軸ａｒに向かう復帰力ｆ３との合力ｆ４が作用する。この合力ｆ４が、研磨部材２５の自転軸ａｓに向かう成分を含むため、光ファイバＦの先端は、自転軸ａｓに向けて移動させられる。この移動により、光ファイバＦの先端は、光ファイバＦの先端の軸心が研磨部２５ａの表面と垂直でない状態で、保護部２５ｂから研磨部２５ａへと移動し、研磨部２５ａに当接させられる。
【００３８】
慣性力や外乱により、光ファイバＦの先端が自転軸ａｓの近傍（例えば、位置Ｃ）にくると、摩擦力ｆ５と復帰力ｆ６との合力ｆ７が、自転軸ａｓから遠ざかる方向の成分を含むため、光ファイバＦの先端は、自転軸ａｓから遠ざかる方向に移動させられる。他方、光ファイバＦの先端は、公転軸ａｒを中心とする円周上を移動可能である。このため、光ファイバＦの先端は、自転軸ａｓの方向からみた場合の光ファイバＦの先端部の軸線と、自転軸ａｓから接点に向けて延びる腕とが直交する点（位置Ｄ）において、湾曲した状態で安定して研磨されることになる。
【００３９】
図７に示されるように、研磨台１０の自転軸ａｓは、研磨台１０の公転によって、一点鎖線ａｓ１の位置から一点鎖線ａｓ２の位置までにわたって円軌道で移動する。光ファイバＦの先端と研磨部２５ａとの接点は、研磨台１０の公転によって公転軸ａｒを中心とする円軌道を描く。これに伴って、光ファイバＦの先端は、図７における二点鎖線ａの姿勢と二点鎖線ｂの姿勢との間で、ほぼ円錐形の軌跡を描きながら、研磨台１０の公転と同じ角速度で繰返し変位させられる。その間、研磨台１０は自転軸ａｓを中心に継続して自転する。研磨台１０のこのような公転と自転とによって、光ファイバＦの先端は、図１１に示されるようにクラッド外周が面取りされ、概ね円錐面である斜面５６が形成されることになる。
【００４０】
スイッチ５０がオンされてから所定の時間（例えば５秒間）が経過すると、制御回路の制御によってモータ１１が停止する。ユーザは摺動ホルダ６を摺動レール４上で後退方向に摺動させる。これによって光ファイバＦの先端は、図７における二点鎖線ａ，ｂのような湾曲した姿勢から、実線のような直線状の姿勢に復帰した後、研磨台１０を離れて軸方向に後退することになる。光ファイバＦが直線状の姿勢に復帰するのは、保護部２５ｂにおいてであるから、この後退の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）が研磨部２５ａに触れることはない。
【００４１】
以上のとおり、第１実施形態では、研磨部材２５が、研磨作用を行う研磨部２５ａと、研磨作用を行わない保護部２５ｂとを備え、駆動機構により、光ファイバＦの先端が研磨部材の保護部２５ｂに当接した状態で、光ファイバＦが弾性的に変形させられ、その後、光ファイバＦの先端の軸心が研磨部２５ａの表面と垂直でない状態で、光ファイバＦの先端が研磨部２５ａに当接させられる。したがって、光ファイバＦの前端面５７と研磨部２５ａとの当接が抑制され、損傷のおそれを抑制できる。
【００４２】
また本実施形態では、保護部２５ｂは、研磨部２５ａとの境界において、研磨部２５ａよりも光ファイバＦの中間部に近接しているので、光ファイバＦの先端が保護部２５ｂから研磨部２５ａに円滑に移動することができる。
【００４３】
また本実施形態では、保護部２５ｂの表面の全体が、研磨部２５ｂの表面と平行であるため、研磨部材の製造コストを抑制することができる。なお、保護部２５ｂは、その表面の少なくとも一部が研磨部２５ａの表面と平行であれば、その限りにおいて研磨部材の製造コストを抑制することができる。
【００４４】
また本実施形態では、研磨部２５ａの表面が平板状であって、且つ光ファイバＦの中間部の軸線と直交しているため、研磨部材２５の製造コストを抑制することができる。
【００４５】
また本実施形態では、研磨部材の自転軸ａｓの内周側に研磨部２５ａが配置され、外周側に保護部２５ｂが配置されているので、接線方向の摩擦力ｆ２と公転軸ａｒに向かう復帰力ｆ３との合力ｆ４によって、光ファイバＦを適切な研磨位置に導くことができる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、研磨部２５ａの研磨作用点の軌道が、光ファイバＦの中間部の軸線と同軸の公転軸ａｒを持つ公転成分Ｒと、中間部の軸線からオフセットした自転軸ａｓを持つ自転成分Ｓとを含むので、光ファイバＦの先端の位置が公転軸ａｒの近傍であっても、自転成分Ｓによって、光ファイバＦの先端に対する研磨部２５ａの移動速度を大きくすることができ、加工を高速化できる。また、研磨部２５ａの摩耗を抑制して研磨部材２５の使用寿命を長くすることができる。
【００４７】
また、本実施形態における研磨部材２５は、研磨作用を行う研磨部２５ａと、研磨作用を行わない保護部２５ｂと、を備え、これら研磨部２５ａ及び保護部２５ｂが、互いに同軸かつ径方向に互いに異なる位置にそれぞれ形成されているので、本発明の実施に好適な研磨部材を提供することができる。このような研磨部材２５は、装置の他の部分から独立して製造販売することも可能である。
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９に示される第２実施形態は、研磨部材の形状及び構造についての変形例である。図９において、研磨部材１２５は、基材１２６、その表面に形成された研磨層１２７および保護枠１２８とから構成されている。基材１２６、研磨層１２７および保護枠１２８の材料は、それぞれ上記第１実施形態における基材２６、研磨層２７および保護層２８と同様である。保護枠１２８は、概ね環状であり、基材１２６の表面に形成または接着されている。保護枠１２８に囲まれた内側に、研磨層１２７が形成されている。研磨層１２７の表面は研磨部１２５ａである。
【００４９】
保護枠１２８の前端面には、内側ほど低くなる誘導斜面１２５ｂが形成されている。誘導斜面１２５ｂは、固定ホルダ７に保持された状態の光ファイバＦの中間部から先端部に向かう方向において、研磨部１２５ａに近づくように傾斜している。この誘導斜面１２５ｂは、本発明における保護部を構成する。第２実施形態の残余の構成は上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付してその詳細の説明を省略する。
【００５０】
以上の構成において、いま、研磨台１０が自転及び回転している状態で、ユーザが光ファイバＦを上記第１実施形態と同様に研磨台１０に向けて前進させると、まず、光ファイバＦは、図９に実線で示されるように、保護部である誘導斜面１２５ｂに前端面で当接する。ここで、光ファイバＦは、上述の第１実施形態につき図８に従って説明したのと同様に、光ファイバＦの先端部と誘導斜面１２５ｂとの摩擦力により、研磨部材２５の接線方向にたわませられ弾性的に変形（湾曲）させられる。この当接から湾曲の過程において、光ファイバＦの前端面５７（図１１参照）が研磨部１２５ａに触れることはない。そして光ファイバＦの先端は、誘導斜面１２５ｂとの摩擦力の作用、及び誘導斜面１２５ｂの傾斜による誘導により、研磨部１２５ａ内の研磨位置へと移動し、研磨される。
【００５１】
以上のとおり、第２実施形態では、保護部の表面である誘導斜面１２５ｂが光ファイバＦの中間部から先端部に向かう方向において研磨部１２５に近づくように傾斜している。したがって、上記第１実施形態による効果に加え、光ファイバＦの先端を誘導斜面１２５ｂから研磨部１２５ａへと円滑に誘導することができる。
【００５２】
なお、この第２実施形態では保護部の前面の全体を誘導斜面としたが、誘導斜面は保護部の少なくとも一部に形成されていれば、その限りにおいて所期の効果を得ることができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０に示される第３実施形態は、保護枠を磁性材によって構成すると共にこれを磁気によって保持具に固定可能とし、且つ、保護枠と基材とを位置決めする位置決め枠を研磨台に設けたものである。
【００５４】
図１０において、研磨台２１０は、その前端面の周縁部に円筒状の位置決め枠２１０ａを有し、また、前端面に永久磁石２１０ｂを有するが、これらの点を除いて上記第１実施形態における研磨台１０と同様である。研磨部材２２５は、基材２２６、研磨層２２７及び保護枠２２８から構成されている。保護枠２２８は、基材２２６および研磨層２２７とは別体に構成されている。基材２２６および研磨層２２７の材料は、それぞれ上記第１実施形態における基材２６および研磨層２７と同様であるが、研磨層２２７は、基材２２６の前面の全体に形成されている。保護枠２２８は、概ね環状であり、その前端面の内周部に、内側ほど低くなる誘導斜面２２５ｂが形成されている。この誘導斜面２２５ｂは、本発明における保護部を構成する。保護枠２２８は、鋼材などの磁性材からなる。誘導斜面２２５ｂに適度の摩擦係数を付与しつつこれを保護するため、保護枠２２８の表面の全体、あるいは少なくとも誘導斜面２２５ｂを、樹脂層でコーティングするのが好適である。そのような樹脂層の材料としては、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が特に好適である。
【００５５】
研磨台２１０の前端面の周縁の近傍には、複数個の永久磁石２１０ｂが等角度間隔に、かつ保護枠２２８に対向する位置に配置されており、これによって、保護枠２２８が磁力によって研磨台２１０に吸着可能となっている。永久磁石２１０ｂは環状であってもよい。基材２２６及び保護枠２２８の外径は、位置決め枠２１０ａの内径とほぼ等しくされている。図１０に示されるように、研磨層２２７が形成された基材２２６を挟んで、保護枠２２８を研磨台２１０に吸着させることで、基材２２６と保護枠２２８とを研磨台２１０に仮止めすることができる。この状態において、保護枠２２８の内端部に、基材２２６における露出した研磨部２２５ａが区画形成される。
【００５６】
以上の構成によれば、上記第１実施形態および第２実施形態と同様の効果に加え、研磨部材２２５の着脱及び交換を容易にすることができる。なお、保護枠を永久磁石としてもよく、この場合には研磨台に永久磁石を設ける必要がなくなる。
【００５７】
本発明の実施態様は上述の各態様のみに限らず、本発明は、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例を含む。したがって本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【００５８】
例えば、研磨板と光ファイバとは研磨作用の際に相対的な移動（回転方向および軸方向）があれば足り、上記各実施形態とは逆に、回転方向および軸方向の少なくともいずれかについて、研磨板を固定とする一方で光ファイバを可動としてもよく、また研磨板と光ファイバの両者が移動してもよい。
【００５９】
また本実施形態では、研磨部材の自転軸ａｓの内周側に研磨部を配置し、外周側に保護部を配置したが、研磨部と保護部の配置は内外逆でもよい。また、研磨部材を研磨台に固定する方法および位置決めする方法についても、他の任意の形式を選択することができる。例えば、図７・図９・図１０における遊星歯車軸２１を研磨台１０，１１０，２１０の前端面から前方に突出させると共に、基材および研磨層に遊星歯車軸２１に対応する位置決め孔を設けて、遊星歯車軸２１と位置決め孔との係合により基材の位置決めを容易にすることができる。
【００６０】
また、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。例えば、第３実施形態のような磁性材からなる保護枠の前面の全体が、研磨部２２５ａの表面と平行であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 加工装置
３ 駆動部
１０，２１０ 研磨台
２５，１２５，２２５ 研磨部材
２５ａ，１２５ａ，２２５ａ 研磨部
２５ｂ，１２５ｂ，２２５ｂ 保護部
５７ 前端面
Ｆ 光ファイバ
ａｒ 公転軸
ａｓ，ａｓ１，ａｓ２ 自転軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、前記単心光ファイバの中間部を保持する保持部材と前記研磨部材とを相対的に移動させる駆動機構と、を備え、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工装置であって、
前記研磨部材は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、
前記駆動機構により、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部材の前記保護部に当接した状態で、前記単心光ファイバが弾性的に変形させられ、その後、前記単心光ファイバの先端の軸心が前記研磨部の表面と垂直でない状態で、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部に当接させられることを特徴とする光ファイバ先端加工装置。
【請求項２】
前記保護部は、前記研磨部との境界において、前記研磨部よりも前記単心光ファイバの中間部に近接していることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項３】
前記保護部と前記研磨部との段差が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項４】
前記保護部の表面の少なくとも一部は、前記研磨部の表面と平行であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項５】
前記保護部の表面の全体が、前記研磨部の表面と平行であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項６】
前記保護部の表面の少なくとも一部は、前記単心光ファイバの中間部から先端部に向かう方向において前記研磨部に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項７】
前記研磨部の表面が平板状であって、且つ前記単心光ファイバの中間部の軸線と直交していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項８】
前記研磨部材は、その自転軸の内周側に前記研磨部が配置され、外周側に前記保護部が配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項９】
前記駆動機構は前記研磨部材を所定の軌道で移動させ、
当該所定の軌道は、前記単心光ファイバの保持部分である中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項１０】
単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、前記単心光ファイバの中間部を保持する保持部材と前記研磨部材とを相対的に移動させる駆動機構と、を用いて、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工方法であって、
前記研磨部材は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、
前記駆動機構により、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部材の前記保護部に当接した状態で、前記単心光ファイバを弾性的に変形させ、その後、前記単心光ファイバの先端の軸心が前記研磨部の表面と垂直でない状態で、前記単心光ファイバの先端を前記研磨部に当接させることを特徴とする光ファイバ先端加工方法。
【請求項１１】
研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部と、を備えた研磨部材であって、
前記研磨部及び前記保護部が、互いに同軸かつ径方向に互いに異なる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする光ファイバ先端加工用研磨部材。
【請求項１】
単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、前記単心光ファイバの中間部を保持する保持部材と前記研磨部材とを相対的に移動させる駆動機構と、を備え、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工装置であって、
前記研磨部材は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、
前記駆動機構により、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部材の前記保護部に当接した状態で、前記単心光ファイバが弾性的に変形させられ、その後、前記単心光ファイバの先端の軸心が前記研磨部の表面と垂直でない状態で、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部に当接させられることを特徴とする光ファイバ先端加工装置。
【請求項２】
前記保護部は、前記研磨部との境界において、前記研磨部よりも前記単心光ファイバの中間部に近接していることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項３】
前記保護部と前記研磨部との段差が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項４】
前記保護部の表面の少なくとも一部は、前記研磨部の表面と平行であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項５】
前記保護部の表面の全体が、前記研磨部の表面と平行であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項６】
前記保護部の表面の少なくとも一部は、前記単心光ファイバの中間部から先端部に向かう方向において前記研磨部に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項７】
前記研磨部の表面が平板状であって、且つ前記単心光ファイバの中間部の軸線と直交していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項８】
前記研磨部材は、その自転軸の内周側に前記研磨部が配置され、外周側に前記保護部が配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項９】
前記駆動機構は前記研磨部材を所定の軌道で移動させ、
当該所定の軌道は、前記単心光ファイバの保持部分である中間部の軸線と同軸の公転軸を持つ公転成分と、前記中間部の軸線からオフセットした自転軸を持つ自転成分とを含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の光ファイバ先端加工装置。
【請求項１０】
単心光ファイバの先端を研磨する研磨部材と、前記単心光ファイバの中間部を保持する保持部材と前記研磨部材とを相対的に移動させる駆動機構と、を用いて、前記単心光ファイバの先端のクラッド外周を円錐面状に加工する光ファイバ先端加工方法であって、
前記研磨部材は、研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部とを備え、
前記駆動機構により、前記単心光ファイバの先端が前記研磨部材の前記保護部に当接した状態で、前記単心光ファイバを弾性的に変形させ、その後、前記単心光ファイバの先端の軸心が前記研磨部の表面と垂直でない状態で、前記単心光ファイバの先端を前記研磨部に当接させることを特徴とする光ファイバ先端加工方法。
【請求項１１】
研磨作用を行う研磨部と、研磨作用を行わない保護部と、を備えた研磨部材であって、
前記研磨部及び前記保護部が、互いに同軸かつ径方向に互いに異なる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする光ファイバ先端加工用研磨部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１７３１８６（Ｐ２０１１−１７３１８６Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３７４４１（Ｐ２０１０−３７４４１）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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