JP2010271385A - 光ファイバ切断用カッター及び光ファイバの切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価にして確実な切断を行うことができる信頼性の高い光ファイバ切断用カッター及び光ファイバの切断方法を提供する。
【解決手段】光ファイバ切断用カッター１は、ガラスファイバまたは被覆部内にガラスファイバを内装した光ファイバ７０を切断する光ファイバ切断機１０に装着される簡易刃である。そして、初期傷を付与する際にガラスファイバ表面に刃先を面接触させるための面状部２０を有する刃部４を備えている。また、面状部２０は、その幅寸法が５〜２０μｍであり、その表面がＤＬＣコートで表面処理されている。また、刃部４は、ガラスファイバの表面に５Ｎ〜８Ｎの荷重により初期傷を付与する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば光コネクタに収納する光ファイバを切断する光ファイバ切断用カッター及び光ファイバの切断方法に関する。

従来の光ファイバの切断方法の一例として、上下のクランプ間に光ファイバを把持させ、スライダを移動させることで、刃部材の外周縁が光ファイバに接触して光ファイバの被覆部に切り込んでいく。そして、被覆部が切り込まれてから、刃部材が光ファイバのガラスファイバに接触することで、ガラスファイバ表面に傷を付けて破断させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

通常、被覆付き光ファイバを切断するためには、被覆を切断するとともにガラスファイバ表面へ加傷する必要があり、刃先角が６０度等の比較的大きな角度で高価な超硬刃を有する光ファイバ切断用カッターを用いている。
すなわち、上記光ファイバ切断用カッターでは、ガラスファイバヘの加傷は十分できるものの、刃先が被覆を切り裂きにくく被覆を切断することが難しかった。

特開２００６−２８４８３９号公報

そのため、被覆付き光ファイバを切断するためには、被覆を切裂くために刃先が鋭利な刃が使用されていた。
また、上記光ファイバ切断用カッターにおいて、刃先が鋭利でかつ安価なＮＴ刃が用いられている。その場合、被覆切断には適切であるが、ガラス加傷においては十分な強度がないため、特殊な切断条件が必要であった。
例えば、加傷時にガラスファイバは砕けずに、刃先が倒れこむ刃圧で加傷するとき、ガラスファイバの把持力（張力）を通常のガラスファイバの２倍以上とする。
また、曲げ破断を安定させるために曲げ破断スピードを遅くする等の特殊な調整が必要になる。これらの特殊条件は、ガラスヘの加傷が小さいことに起因する。加傷が十分でないため、曲げ過程の条件（ファイバ把持力、曲げ速度等）が限定される。

そこで本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価にして確実な切断を行うことができる信頼性の高い光ファイバ切断用カッター及び光ファイバの切断方法を提供することにある。

上記課題を解決することができる本発明に係る光ファイバ切断用カッターは、ガラスファイバまたは被覆部内にガラスファイバを内装した光ファイバを切断する光ファイバ切断用カッターであって、
初期傷を付与する際に前記ガラスファイバ表面に刃先を面接触させるための面状部を有する刃部を備えたことを特徴としている。

上記記載の光ファイバ切断用カッターによれば、ガラスファイバ表面に面接触させるための面状部を刃先に設けることで、光ファイバに初期傷を付与する際の光ファイバへの接触面積が大きくなる。これにより、高価な超硬刃を用いる必要がなくなり、安価な簡易刃を適用して初期傷を付与することができ、光ファイバの切断を確実に行うことができる。

本発明に係る光ファイバ切断用カッターは、前記面状部の幅寸法が５〜２０μｍであることが好ましい。

上記記載の光ファイバ切断用カッターによれば、面状部の刃先幅を５〜２０μｍに設定することにより、光ファイバへの加傷力を増大させて有効な初期傷を付与することができる。

本発明に係る光ファイバ切断用カッターは、前記面状部の表面が表面処理されていることが好ましい。

上記記載の光ファイバ切断用カッターによれば、面状部の表面に、例えば、ＤＬＣコート等の表面処理がされることにより、光ファイバへの加傷力をさらに増大させて有効な初期傷を付与することができる。

本発明に係る光ファイバ切断用カッターは、前記刃部が前記ガラスファイバの表面に、５〜８Ｎの荷重により初期傷を付与することが好ましい。

上記記載の光ファイバ切断用カッターによれば、刃部を５〜８Ｎの荷重により光ファイバ表面に接触させることにより、光ファイバへの加傷力をさらに増大させて有効な初期傷を付与することができる。

本発明に係る光ファイバ切断用カッターは、前記光ファイバが被覆付き光ファイバであることが好ましい。

上記記載の光ファイバ切断用カッターによれば、刃先に面状部を有する刃部を備えているので、特に被覆付き光ファイバにおける被覆切断を確実に行うことができるとともに、十分な初期傷の付与を行うことができる。

本発明に係る光ファイバの切断方法は、上記記載の光ファイバ切断用カッターを用いて光ファイバに初期傷を付与することが好ましい。

上記記載の光ファイバの切断方法によれば、刃先に面状部を有する刃部を光ファイバに接触させることにより、十分な接触面積を確保して光ファイバに初期傷を付与することができる。これにより、高価な超硬刃を用いる必要がなくなり、安価な簡易刃を適用して光ファイバへの初期傷の付与を確実に行えるとともに、光ファイバの切断を確実に行うことができる。

本発明に係る光ファイバ切断用カッター及び光ファイバの切断方法によれば、安価にして確実な切断を行うことができる信頼性の高い光ファイバ切断機を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る光ファイバ切断用カッター及び光ファイバの切断方法を適用した光ファイバ切断機の外観斜視図である。 図１の光ファイバ切断用カッターの部分拡大図である。 図１の光ファイバ切断用カッターの正面図である。 図１の光ファイバ切断用カッターの刃部の拡大断面図である。 図１の光ファイバ切断機による光ファイバの切断方法の説明図である。

以下、図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１〜図５は本発明に係る光ファイバ切断用カッター及び光ファイバの切断方法の一実施形態を示すもので、図１は本発明の一実施形態に係る光ファイバ切断用カッター及び光ファイバの切断方法を適用した光ファイバ切断機の外観斜視図、図２は図１の光ファイバ切断機の部分拡大図、図３は図１の光ファイバ切断用カッターの正面図、図４は図１の光ファイバ切断用カッターの刃部の拡大断面図、図５は図１の光ファイバ切断機による光ファイバの切断方法の説明図である。

図１に示すように、光ファイバ切断機１０は、光ファイバ切断用カッター１、上部ボディ１１、下部ボディ１２、ファイバホルダ１３、一対のクランプ１４，１５、一対の枕部材１６，１７、刃圧設定部１８等を備えている。この光ファイバ切断機１０は、被覆付き光ファイバ７０に初期傷を付与するスクラッチベント式（垂直押付け式）の切断機である。

光ファイバ切断用カッター１は、ＳＫ鋼（ＳＫ４２０系）、ハイス鋼、ＳＵＳ（マルテンサイト系（ＳＵＳ４２０系等））等のステンレス鋼製の、所謂、簡易刃であって、上部ボディ１１の下面に長手方向に組み付けられている。その基端部に有する固定用孔２が、上部ボディ１１の上面に配置されているスライド送り出し操作部１９に有する固定軸２０に固定される。

上部ボディ１１は、その基端部が下部ボディ１２の基端部に枢軸２１を介して回動自在に連結されており、不図示の戻しばねによって、先端部が下部ボディ１２の先端部から離れる方向に常時付勢されている。この上部ボディ１１は、光ファイバ切断用カッター１の上側に、クランプ１４，１５に対向配置される押圧部材２２が刃圧ばね２３を介して組み付けられている。刃圧ばね２３は、光ファイバ切断用カッター１の被覆付き光ファイバ７０に対する押圧力を、例えば、５Ｎ〜８Ｎに設定する。

ファイバホルダ１３は、下部ボディ１２の側部に突出形成されており、ファイバ押え部２４を開閉自在に備えている。ファイバホルダ１３は、ファイバ押え部２４を開成して、切断する被覆付き光ファイバ７０を上面に載置してから、ファイバ押え部２４を閉成する。これにより、被覆付き光ファイバ７０は、下部ボディ１２の先端部に形成された切断処理部２５に配置される。

クランプ１４，１５は、下部ボディ１２の切断処理部２５の両側部にそれぞれ組み付けられている。このクランプ１４，１５は、ファイバホルダ１３に支持されている被覆付き光ファイバ７０の所定の切断部７１をそれぞれの中央位置に配置し、上部ボディ１１の押圧部材２２が上方から押圧される。これにより、クランプ１４，１５は、刃圧ばね２３を介して曲げ張力を付与して被覆付き光ファイバ７０の切断部７１を支持する。

枕部材１６，１７は、それぞれがＶ字の光ファイバ保持用溝２８，２９を有するＶブロック形状に形成されており、両者の間にカッター逃し用溝３０を有している。光ファイバ保持用溝２８，２９は、例えば、６０〜９０度の開成角度を有している。この枕部材１６，１７は、クランプ１４，１５の間に並べて配置されている。このため、クランプ１４，１５によって支持されている被覆付き光ファイバ７０の切断部７１は、光ファイバ保持用溝２８，２９内に保持される。
また、枕部材１６，１７は、光ファイバ切断用カッター１が上方から押圧進行されてきた際の抗力を保持するとともに、ファイバ切断時の曲げ張力を付与する。

刃圧設定部１８は、不図示の付勢ばねを利用した付勢手段であって、枕部材１６，１７の下部に組付けられている。刃圧設定部１８は、付勢ばねを介して枕部材１６，１７を押圧するために、光ファイバ切断用カッター１による初期傷量を任意に設定する。刃圧設定部１８は、押圧部材２２の刃圧ばね２３と協働して刃圧を設定する。

図２に示すように、光ファイバ切断用カッター１は、その刃先に平坦状の面状部２０を形成している。なお、面状部２０は平坦状に代えて湾曲面状に形成されても良い。また、光ファイバ切断用カッター１の刃部４の表面粗さは、Ｒａ０．５μｍ〜１．０μｍに設定されている。

被覆付き光ファイバ７０は、ガラスファイバ７２を芯材として、その外周に樹脂製のプライマリ被覆部７３が被覆され、プライマリ被覆部７３の外周に同じく樹脂製のセカンダリ被覆部７４が被覆されている。ガラスファイバ７２は、例えばφ１２５μｍであり、プライマリ被覆部７３は、例えばφ１８０〜２００μｍであり、セカンダリ被覆部７４は、例えばφ２５０μｍである。

枕部材１６，１７の間に配置されているカッター逃し用溝３０は、光ファイバ切断用カッター１の刃圧を被覆付き光ファイバ７０に適切に加えるため、および光ファイバ切断用カッター１が被覆付き光ファイバ７０以外の部材に接触しないようにする機能を備えている。

カッター逃し用溝３０は、浅すぎると加傷を十分できないためファイバ切断に至らず、逆に深すぎるとファイバ断面に曲げ力が加わって、端面不良（リップ／欠け）が発生する。そのため、カッター逃し用溝３０は、枕部材１６，１７の幅寸法を、例えば、４ｍｍとした場合に、溝幅を１ｍｍ、溝深さを０．３ｍｍ〜０．７ｍｍに設定している。

図３及び図４に示すように、光ファイバ切断用カッター１は、例えば、長さＬ３０〜５０ｍｍ、厚みＴ０．１〜０．５ｍｍを有している。そして、平板形状をなす本体部３の一端部に固定用孔２が形成されており、刃先の刃部４の先端部に平坦状の面状部２０が形成されている。この面状部２０を含む刃先に表面処理層３１が施されている。面状部２０は、その刃先幅が５〜２０μｍ、好ましくは、７〜１８μｍに設定されている。なお、面状部２０の両側を刃先方向に延長した場合の刃先角度は、０°以上３０°以下で、刃先が薄い方が被覆を切り裂き易く好ましい。

表面処理層３１は、例えば、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）コート、チタンコート（窒化チタン、炭化窒化チタン、チタン・アルミ・ナイトライド等）等の表面処理であって、例えば、０．１μｍ〜１．０μｍの膜厚に設定されている。

次に、図１〜図５を参照して、光ファイバ切断用カッター１を用いた光ファイバの切断方法について説明する。

先ず、ファイバホルダ１３によって下部ボディ１２の切断処理部２５のクランプ１４，１５上に被覆付き光ファイバ７０が載置され、枕部材１６，１７の光ファイバ保持用溝２８，２９内に被覆付き光ファイバ７０が保持される。

次に、上部ボディ１１が戻しばねに抗して下方に向けて押下されることで、枕部材１６，１７の間のカッター逃し用溝３０に挿入しながら光ファイバ切断用カッター１が下方に向けて押圧進行される。このときのファイバクランプ力は、押圧部材２２の刃圧ばね２３によって、例えば、１〜４Ｎに設定される。

光ファイバ切断用カッター１が進行することにより、光ファイバ切断用カッター１の面状部２０によって被覆付き光ファイバ１が下方に向けて押圧されて光ファイバ保持用溝２８，２９の頂部に向けて押圧移動される。これにより、光ファイバ切断用カッター１の面状部２０が被覆付き光ファイバ７０のセカンダリ被覆部７４に食い込んでいく。
そして、セカンダリ被覆部７４からプライマリ被覆部７３までに径方向に切り込み７５を入れ、光ファイバ切断用カッター１がさらに押圧進行される。これにより、ガラスファイバ７２の外周部の一部に、例えば１μｍ程度の深さを有する初期傷（切断部）７１を付与する。

次に、刃圧設定部１８により枕部材１６，１７が上昇されることにより、初期傷７１がガラスファイバ７２に付与された被覆付き光ファイバ７０に曲げ応力が与えられる。これによって、セカンダリ被覆部７４とプライマリ被覆部７３とともにガラスファイバ７２が切断部７１において切断される。

このように切断された被覆付き光ファイバ７０は、不図示のハウジングに収容されてから、同じく不図示の短尺ファイバが収容されている不図示のフェルールにハウジングが結合されることで短尺ファイバに光学的に接続されて光コネクタを構成する。

以上説明したように、本実施形態の光ファイバ切断用カッター１によれば、刃先に面状部２０を有することにより、被覆付き光ファイバ７０に初期傷７１を付与する際の被覆付き光ファイバ７０への接触面積が大きくなる。したがって、大きな接触面積を被覆付き光ファイバ７０に接触させることにより、高額の超硬刃を用いる必要がなく、安価な簡易刃を適用して初期傷を付与することで、確実な切断を行うことができる。

また、面状部２０の刃先幅を５〜２０μｍに設定することにより、被覆付き光ファイバ７０への加傷力を増大させて有効な初期傷７１を付与することができる。
また、面状部２０の表面に、ＤＬＣコートの表面処理層３１が施された光ファイバ切断用カッター１を用いることにより、被覆付き光ファイバ７０への加傷力を増大させて有効な初期傷を付与することができる。

また、刃圧ばね２３による５〜８Ｎの荷重により光ファイバ切断用カッター１を被覆付き光ファイバ７０へ接触させることにより、被覆付き光ファイバ７０への加傷力を増大させて有効な初期傷を付与することができる。

（実施例）
次に、本発明の光ファイバ切断用カッター及び光ファイバの切断方法の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。

[切断張力の圧力依存性測定１]
実施例として、ＤＬＣコートを処理して刃先に面状部を設けた光ファイバ切断用カッターを用意した。比較例１として、ＤＬＣコートを処理していない光ファイバ切断用カッター、比較例２として、ＤＬＣコートを処理して刃先に面状部を設けていない光ファイバ切断用カッターを用意して、切断張力の圧力依存性測定について調べた。

その結果、実施例では、ある一定の条件にて目標破断張力０．２ｋｇｆ〜０．３ｋｇｆを刃圧４．５Ｎ〜５．３Ｎの範囲で得ることができた。これに対して、比較例１及び比較例２では、刃圧０．４Ｎより下げることができず、目標破断張力０．２ｋｇｆ〜０．３ｋｇｆを達成できなかった。

[切断張力の圧力依存性測定２]
実施例として、上記同様にＤＬＣコートを処理して刃先に面状部を設けた光ファイバ切断用カッターを用意した。比較例として、ＤＬＣコートを処理して刃先に面状部を設けていない光ファイバ切断用カッターを用意して、切断張力の圧力依存性測定について調べた。

その結果、比較例及び実施例共に、ある刃圧以上になるとファイバ破断張力が一定になる。実施例では、刃圧５〜８Ｎで目標破断張力（０．２ｋｇｆ〜０．３ｋｇｆ）を得ることができた。これに対して、比較例では、刃圧５Ｎ〜８Ｎでは、破断張力は０．４ｋｇｆ〜０．５ｋｇｆと大きく、目標破断張力０．２ｋｇｆ〜０．３ｋｇｆまで下げることができなかった。

[刃先幅とファイバ破断張力との相関関係測定]
実施例として、０．５μｍの膜厚のＤＬＣコートを処理した光ファイバ切断用カッターを用意した。比較例として、０．１μｍの膜厚のＤＬＣコートを処理した光ファイバ切断用カッターを用意し、刃先幅とファイバ破断張力の相関関係について調べた。

その結果、目標破断張力（０．２ｋｇｆ〜０．３ｋｇｆ）を得るための刃先幅は、ＤＬＣコートの膜厚が０．１μｍの比較例の場合、７μｍ〜１８μｍであることがわかった。このとき、刃先幅が２０μｍ以上であると、被覆付き光ファイバを切断できないことがあった。

また、ＤＬＣコートの膜厚が比較例の０．１μｍに比べて、実施例の０．５μｍでは、加傷力が大きくなる傾向があり、許容刃先幅は２２μｍ程度と考えられる。また、ＤＬＣコートの膜厚が１μｍであると、ＤＬＣコートの内部応力の作用により、クラックや剥離が発生してコーティングができなかった。したがって、ＤＬＣコートの膜厚は、０．５μｍ〜１．０μｍが良好である。

以上の結果から、光ファイバ切断用カッター１としては、光ファイバ切断用カッター１の面状部２０の刃先幅が５μｍ〜２０μｍ、好ましくは７μｍ〜１８μｍに設定する。また、ＤＬＣコートである表面処理層３１の膜厚が０．５μｍ〜１．０μｍ、表面粗さがＲａ０．５μｍ〜１．０μｍに設定する。
また、光ファイバ切断機１０による光ファイバの切断方法としては、光ファイバ切断用カッター１の被覆付き光ファイバ７０に対する押圧力が５Ｎ〜８Ｎ、ファイバクランプ力が１Ｎ〜４Ｎに設定することが最良であることが判明した。これにより、高価な超硬刃を用いることなく、安価な簡易刃を使用して確実な切断を行うことができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１ 光ファイバ切断用カッター
３ 本体部
４ 刃部
１０ 光ファイバ切断機
２０ 面状部
２２ 押圧部材
２３ 刃圧ばね
３１ 表面処理層（表面処理）
７０ 被覆付き光ファイバ（光ファイバ）
７１ 初期傷（切断部）
７２ ガラスファイバ

Claims (6)

1. ガラスファイバまたは被覆部内にガラスファイバを内装した光ファイバを切断する光ファイバ切断用カッターであって、
   初期傷を付与する際に前記ガラスファイバ表面に刃先を面接触させるための面状部を有する刃部を備えたことを特徴とする光ファイバ切断用カッター。
2. 前記面状部は、その幅寸法が５〜２０μｍであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ切断用カッター。
3. 前記面状部は、その表面が表面処理されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ切断用カッター。
4. 前記刃部は、前記ガラスファイバの表面に、５〜８Ｎの荷重により初期傷を付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光ファイバ切断用カッター。
5. 前記光ファイバは、被覆付き光ファイバであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の光ファイバ切断用カッター。
6. 請求項１〜５記載の光ファイバ切断用カッターを用いて光ファイバに初期傷を付与することを特徴とする光ファイバの切断方法。
   
   

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