JP2704335B2 - 光ファイバ端面研磨方法およびその研磨装置ならびにその研磨方法で得た光ファイバ付きフェルール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ通信回路にお
いて使用される光ファイバ・コネクタ等の光部品の光フ
ァイバ付きフェルール端面を研磨する方法およびその研
磨装置ならびにその研磨方法により研磨した光ファイバ
付きフェルール、さらに詳しくいえば、研磨工程におい
て、その研磨工数の短縮および研磨精度の改良を施した
研磨方法等に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信用の光ファイバを接続する手段と
して光コネクタが広く用いられている。この光コネクタ
は光ファイバをフェルール部の中心孔に挿入して接着剤
等で取り付け、その端面を光ファイバ先端部とともに研
磨することにより作製されるものである。かかる場合に
おいて、光コネクタの接続面での損失を少なくするため
には反射損失等が生じないようにしなければならず、フ
ェルール端面の形状は球状形にすることが有利である。
また、反射等を生じない研磨面にするための研磨方法も
考慮にいれなければならない。このような要請に基づ
き、本件発明者は種々の研磨方法およびその研磨装置の
提案を行ってきた。

【０００３】例えば、円盤の下面中央部に所定の曲率半
径の凸球面部を設け、その部分から光ファイバを突出さ
せ、その突出部分を軟質弾性板の上に貼付した研磨フィ
ルムに押しつけて研磨フィルム接触部分を凹ませた状態
で、光ファイバ端面を円形に回転させることにより、光
ファイバの先端を凸球面状に研磨する方法を提案した
（特願昭６２ー９１７１５，発明の名称，光ファイバの
接続方法およびこれを実施するための光ファイバ研磨装
置と光ファイバ接続装置）。また、研磨装置として光フ
ァイバの端面を高品質かつ大量に凸球面研磨するために
一度に複数の光ファイバ付きフェルールを円盤状の治工
具に円周に沿って装着し、この治工具の中心部分を圧力
調整可能な研磨フレームに取り付け、研磨フィルムを貼
付した研磨盤に押しつけ、治工具部分のフェルール端面
の移動軌跡が小さい円を描くように公転させ、かつ研磨
盤がより大きな円を描くように回転させるものを提案し
た（特願昭６２ー１３５８００，発明の名称，光ファイ
バの端面研磨装置）。これによれば、多数の光ファイバ
付きフェルールの端面を球形状に効率的かつ、高品質に
研磨できる。

【０００４】しかし、この研磨アームを揺動させる方式
はフェルール端面と研磨フィルムとの研磨方向に起因し
保持位置によって研磨品質が変わるという問題があり、
それを改良するものとして特願平１ー１５９４８９の光
ファイバ端面研磨装置を提案した。この装置は研磨フレ
ームを揺動させるのではなく、研磨盤を偏心させつつ大
きく回転するように構成したものである。この構成によ
れば、保持位置による研磨品質の問題は解決するととも
に研磨装置自体も従来のものに比較し研磨盤の動きに原
因する不備を解決でき、大量の優れた研磨品質の光ファ
イバ付きフェルールを作製することができる。

【０００５】図５は上述した研磨装置における光ファイ
バ付きフェルールの保持工具部分および研磨盤部分を一
部断面で示した正面図である。本図により光コネクタな
どの光ファイバ端面のマニュアル研磨について従来の研
磨手順を説明する。光ファイバ３２を中心孔に取り付け
たフェルール３１は、円盤状の保持工具３３の中央部に
形成された取付孔３４に挿入される。取付孔３４の周囲
には上部に延びた突出部３８を形成してあり、その周囲
にネジ部を設けてある。取付孔３４に挿入された光ファ
イバ付きフェルール３１のフランジ部分は突出部３８の
上面で規制され、フェルール部分の挿入量の基準長Ｈが
決定される。この上から係合ナット３５を突出部３８の
ネジ部に螺合させることによりフェルール３１のフラン
ジ部分を押さえ付け光ファイバ付きフェルールを保持工
具３３に固定している。

【０００６】上述の光ファイバ付きフェルールの基準長
Ｈは保持工具３３の下面よりフェルール先端部が０．１
〜０．２ｍｍ程度突出するように決められている。光フ
ァイバ付きフェルール端面を研磨する基盤３７は研磨フ
ィルム３６がその上面に貼付されており、材質としては
ガラスまたは合成ゴムが使用されている。研磨工程は一
般的に１５ミクロン程度の砥粒による粗研磨，３ミクロ
ン程度の砥粒による中研磨および０．５〜１ミクロン程
度の砥粒による仕上げ研磨の３工程により行われる。そ
して研磨は保持工具３３の下面を研磨フィルム面に押し
つけて円弧軌跡を描くようにして行われる。第１工程の
粗研磨では光ファイバ付きフェルール下面が保持工具の
下面と同一になるまで行われる。そのため、次の中研磨
では研磨代が残らず、同じ保持工具では研磨することが
できない。そこで、基準長Ｈの異なる３個の保持工具を
１セットとしたものが予め用意され、各工程での研磨代
を確保するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の研磨工程はこの
ようにして行うため次の工程に移行する際に、保持工具
を外して基準長Ｈの異なる保持工具を取り付けるともに
光ファイバ付きフェルール自体も外して新たに取り付け
た保持工具に取り付け替えする必要があり、作業工程が
煩雑になるとともに研磨工数も多くなっていた。特に１
０個以上の光ファイバ付きフェルールを同時に保持工具
に取り付けて同時研磨する場合は、付け替える毎に取り
付け誤差が生じ易く研磨品質の劣化を招く恐れがあっ
た。本発明の目的は上記問題を解決するもので、最初に
光ファイバ付きフェルールを保持工具に取り付ければ、
各研磨工程で保持工具の付け替え無しに仕上げ工程まで
研磨が行える光ファイバ端面研磨方法を提供することに
ある。本発明の他の目的は上記研磨方法を採用し、多数
の光ファイバ付きフェルールを同時に、しかも高品質に
研磨を行える光ファイバ端面研磨装置を提供することに
ある。本発明のさらに他の目的は上記研磨方法により研
磨した光ファイバ付きフェルールを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による光ファイバ端面研磨方法は、基盤上面に
貼付した研磨フィルム面に光ファイバ付きフェルール端
面を押しつけながら円弧軌跡を描くように公転させなが
ら研磨する光ファイバ端面の研磨方法において、前記研
磨フィルムを支持する、所定硬度の基盤で研磨する粗研
磨工程と、前記粗研磨工程での基盤硬度より高い硬度の
基盤を用いて研磨する中研磨工程と、前記中研磨工程で
の基盤硬度よりさらに高い硬度の基盤で研磨する仕上研
磨工程とから構成してある。また、本発明による研磨装
置は、基盤上面に貼付した研磨フィルム面に光ファイバ
付きフェルール端面を押しつけながら円弧軌跡を描くよ
うに公転させながら研磨する光ファイバ端面研磨装置に
おいて、前記光ファイバ付きフェルールを取り付ける保
持工具の下面周囲に耐磨耗製のスペーサ部材を固着し、
前記光ファイバ付きフェルールの先端部を前記スペーサ
部材の下面より所定量突出させ、粗研磨工程，中研磨工
程および仕上研磨工程が進むにしたがいターンテーブル
に搭載される前記基盤を、前記粗研磨行程では所定の硬
度の基盤に、前記中研磨工程では前記粗研磨工程での基
盤硬度より高い硬度の基盤に、前記仕上研磨工程では前
記中研磨工程での基盤硬度よりさらに高い硬度の基盤に
交換するように構成してある。

【０００９】さらに本発明による光ファイバ付きフェル
ールは上記研磨方法により研磨し作成される。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、各工程の研磨量を自動的に
一定に制御することができるので、１個の保持工具のみ
で付け替え無しに仕上げ研磨できるとともに多数の光フ
ァイバ付きフェルールを同時にしかも高品質に研磨する
ことができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。図１は本発明による研磨方法を用いた研磨装
置の基盤硬度とフェルール端面押し付け時の基盤変形量
の関係を示す特性図である。縦軸に基盤の撓み量（ｍ
ｍ）を、横軸に基盤のショア硬度（Ｈｓ）を示してい
る。試験条件としてフェルールの先端部の外径を２ｍｍ
φにし、基盤材質は塩化ビニール系熱可塑性エラストマ
ーを使用した。例えば、基盤硬度Ｈｓ６５としたときの
基盤凹み量は６０μｍとなる。

【００１２】図２は本発明による研磨装置の実施例を示
すもので、マニュアル研磨の場合である。光ファイバ付
きフェルール９は円板形状の保持工具１０の取付孔２に
差し込まれ、そのフランジ部分が突出部１１の上端で規
制される。そしてカップリングナット３を突出部１１の
外周に設けたネジ部に螺合させることにより光ファイバ
付きフェルール９のフランジ部分が押さえ付けられ保持
工具１０に取り付けられる。保持工具１０の下面外周に
は超硬合金またはアルミナセラミックなどの耐磨耗材料
製のスペーサリング１が一体に固定されている。研磨フ
ィルム５を搭載した基盤４は各工程でそれぞれの硬さと
研磨砥粒の異なるものが使用される。

【００１３】本実施例ではフェルール先端部はスペーサ
リング１の下面より０．１〜０．１５ｍｍ突出するよう
に基準寸法Ｈを定めている。研磨は保持工具１０の下面
を研磨フィルム５面に押しつけ密着させながら円弧を描
くように基盤を公転させ擦りあわせることにより行われ
る。このとき使用する基盤の硬さに反比例してフェルー
ル先端部の加圧による基盤の撓み変形量が大きくなるの
で、フェルール先端部分の研磨除去量は小さくなる。な
お、研磨除去量の絶対値はフェルール外径，先端部突出
量および基盤硬度により一定であり、研磨時間を長くし
ても研磨除去量は飽和してそれ以上進行しない特性を持
っている。

【００１４】図３は図２に示す研磨手順によるフェルー
ル端面の各研磨工程後のフェルール研磨断面線図の一例
を示す。線図Ａは研磨前のフェルールの形状を示してい
る。フェルールの先端は面取りがされた状態となってい
る。線図Ｒは粗研磨用基盤硬度Ｈｓ６５，砥粒１５ミク
ロンのグリーンカーボランダム研磨フィルムを使用して
研磨したときのフェルール先端部の研磨断面線図を示
す。当初から０．０８５ｍｍ研磨除去されてＲは高さ
０．０６ｍｍ，曲率半径約７．５ｍｍの球状に研磨され
た状態を示す。つぎに線図Ｍは中研磨用基盤硬度Ｈｓ７
０，砥粒３ミクロンのダイアモンド研磨フィルムを使用
したときの研磨断面線図を示す。Ｍは高さ０．０３３ｍ
ｍ，曲率半径約１４．３ｍｍの球状に研磨された状態を
示す。この場合，粗研磨時の高さ０．０６ｍｍと中研磨
時の高さ０．０３３ｍｍの差０．０２７ｍｍが中研磨工
程での研磨代である。

【００１５】線図Ｆは仕上げ工程用基盤硬度Ｈｓ８５，
砥粒１ミクロンのダイアモンド研磨フィルムを使用した
ときの研磨断面線図を示す。Ｆは高さ０．０２４ｍｍ，
曲率半径約２２ｍｍの球状に研磨された状態を示す。こ
の場合、中研磨と仕上げ研磨の高さの差０．００９ｍｍ
が仕上げ研磨代である。線図Ｇは仕上げ用基盤にガラス
板を使用した例を示しており、かかる場合には保持工具
の下面と同じレベルに研磨される。

【００１６】つぎに上記マニュアル研磨から明らかなよ
うに、光ファイバ付きフェルールを１０個以上取り付け
て光ファイバ付きフェルール端面研磨装置に使用する保
持工具の場合も、その下面が常に研磨フィルム面に接触
した状態であることが前提となっている。図４は本発明
による複数個の光ファイバ付きフェルールを取付け可能
な保持工具を用いる研磨装置の実施例を示す断面で示し
た部分図である。円板形の保持工具１６はその下面周囲
に耐磨耗製材料製のスペーサリング１７が一体に固定さ
れている。スペーサリング１７の内側の円周線に沿って
複数個の光ファイバ付きフェルール１８を取り付けるた
めの貫通孔１５が設けられている。これら貫通孔１５に
光ファイバ付きフェルール１８が挿入され、光ファイバ
付きフェルール１８のフランジが貫通孔１５の周囲の上
部に延長して設けた突出部１４の上端に当たってその挿
入量が規制される。この上からはカップリングナット１
３が螺合させられ、フランジを押さえ付けることにより
保持工具１６に多数の光ファイバ付きフェルール１８を
取り付けることができる。

【００１７】アダプタ１９は突出部１４およびカップリ
ングナット１３より構成されている。光ファイバ付きフ
ァイバ１８の先端部はスペーサリング１７の下面より
０．１〜０．５ｍｍ程度突出するように取り付けられて
いる。円板形の保持工具１６の中央部には円筒形取付軸
１２が設けられ、その内部には球形軸受２０を支持する
ための支持部２９が固定されている。球形軸受２０は貫
通孔２０ａを有し、上記支持部２９に対し揺動可能に取
り付けられる。アーム部材２２は省略された部分の研磨
装置に固定され、その先端部には案内孔２４が設けられ
ている。この孔２４に保持軸２３が嵌入されビス２２ａ
により固定される。そして、この先端部２３ａが球形軸
受２０の貫通孔２０ａに嵌合される。

【００１８】アーム部材２２の先端部下部には溝部２５
が設けられ、この部分には円筒形取付軸１２の外周に植
設されたピン２１が係合し、保持工具１６の回転を防止
している。ターンテーブル２６は図示しない動力源によ
り回転され、その上面に研磨フィルム２７を貼付した研
磨基盤２８が搭載されている。研磨基盤２８は各研磨工
程が終了する毎に交換される。研磨圧力は図示しない任
意の方法で矢印方向に加えられる。そして、研磨基盤２
８を交換する場合のために保持工具組立は研磨基盤の対
面位置より退避させることができるように構成されてい
る。このように構成することにより、仮に研磨フィルム
２７面が回転につれて波打ちながら回転しても、保持工
具１６は球形軸受２０により支持され、球形軸受２０の
中心Ｐ点を基準に揺動しながら追随できるので、常に研
磨フィルム２６面に密着した状態で研磨を行うことが可
能になる。

【００１９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明による研磨
方法は研磨フィルムを貼付する基盤の硬度を粗研磨用，
中研磨用，仕上げ用研磨用と段階的に大きくした基盤を
用いることにより、フェルール端面の押圧力により生じ
る撓み量の変化現象を利用して各研磨工程の研磨代を確
保できるように構成されているので、従来のように各研
磨工程毎に基準高の異なる複数の保持工具の準備と各研
磨工程移行時の付け替えを必要とせず、１個の保持工具
のみで全研磨工程共通に使用できる。したがって、工具
費用および研磨工数の低減化を実現できるとともに特に
１０個以上のフェルールを同時に取り付ける保持工具を
具備する研磨装置の場合はその経済的効果以外に、光フ
ァイバ端面の研磨品質を安定化できるという大きな効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による研磨装置の基盤の硬度とフェルー
ル端面押し付け時の基盤の変形量の関係を示す特性図で
ある。

【図２】本発明による研磨装置の実施例を示す一部断面
で示した正面図である。

【図３】本発明による研磨方法で研磨したフェルール端
面の各研磨工程後のフェルール研磨断面図である。

【図４】本発明による他の研磨装置の実施例を示す一部
断面で示した正面図である。

【図５】従来の光ファイバ付きフェルール端面の研磨方
法を説明するためのフェルール保持工具組立と研磨基盤
部分を一部断面で示した正面図である。

【符号の説明】

１，１７…スペーサリング ２…取付孔 ３，３５…カップリングナット ４…基盤 ５…研磨フィルム ９，１８…光ファイバ付きフェルール １０，１６，３３…保持工具 １９…アダプタ ２０…球形軸受 ２１…回り止めピン ２２…アーム部材 ２３…保持軸 ２４…案内孔 ２５…溝部 ２６…ターンテーブル ２７，３６…研磨フィルム ２８…研磨基盤 ３１…フェルール ３２…光ファイバ ３７…ガラスまたは合成ゴム

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基盤上面に貼付した研磨フィルム面に光
   ファイバ付きフェルール端面を押しつけながら円弧軌跡
   を描くように公転させながら研磨する光ファイバ端面の
   研磨方法において、 前記研磨フィルムを支持する、所定硬度の基盤で研磨す
   る粗研磨工程と、 前記粗研磨工程での基盤硬度より高い硬度の基盤を用い
   て研磨する中研磨工程と、 前記中研磨工程での基盤硬度よりさらに高い硬度の基盤
   で研磨する仕上研磨工程と、 から構成したことを特徴とする光ファイバ端面研磨方
   法。
2. 【請求項２】 基盤上面に貼付した研磨フィルム面に光
   ファイバ付きフェルール端面を押しつけながら円弧軌跡
   を描くように公転させながら研磨する光ファイバ端面研
   磨装置において、 前記光ファイバ付きフェルールを取り付ける保持工具の
   下面周囲に耐磨耗製のスペーサ部材を固着し、前記光フ
   ァイバ付きフェルールの先端部を前記スペーサ部材の下
   面より所定量突出させ、粗研磨工程，中研磨工程および
   仕上研磨工程が進むにしたがいターンテーブルに搭載さ
   れる前記基盤を、前記粗研磨行程では所定の硬度の基盤
   に、前記中研磨工程では前記粗研磨工程での基盤硬度よ
   り高い硬度の基盤に、前記仕上研磨工程では前記中研磨
   工程での基盤硬度よりさらに高い硬度の基盤に交換する
   ことを特徴とする光ファイバ端面研磨装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の研磨方法で、その端面を
   研磨したことを特徴とする光ファイバ付きフェルール。