JP2005049650A - 光コネクタフェルール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガイドピン挿入時に生じるガイド穴の損傷を確実に防止することができる光コネクタフェルール及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 光コネクタフェルール４はフェルール本体７を有し、このフェルール本体７には、前端面７ａから内部に向かって延びる１対のガイド穴８及び複数のファイバ穴９が設けられている。フェルール本体７の前端面７ａ側の端部には、ガイド穴８の開口を前端面７ａ側に広くするテーパ部１０が形成されている。フェルール本体７は、エポキシ樹脂に充填剤（フィラー）である溶融石英を添加することによって形成されている。テーパ部１０は、単結晶ダイヤドリル１３を用いて形成されたものである。なお、単結晶ダイヤドリル１３の代わりに、ダイヤモンド砥石を使用してもよい。
【選択図】 図６

Description

本発明は、光ファイバを保持する光コネクタフェルール及びその製造方法に関するものである。

従来の光コネクタフェルールとしては、例えば特許文献１に記載されているように、ガイドピンが挿入されるガイドピン穴のエッジにテーパを設けることにより、ガイドピンを容易にガイドピン穴に挿入できるようにしたものが知られている。
特開平９−６８６２７号公報

ところで、光コネクタフェルールの強度や寸法安定性を高くするには、充填剤を含んだ樹脂でフェルールを形成することがある。しかし、充填剤の含有量が多い場合には、フェルールのガイドピン穴にガイドピンを差し込むときに、ガイドピンがテーパに当たって、テーパが損傷するおそれがある。この場合には、ガイドピンを介して光コネクタ同士を接続したときに、損傷した部分から出る樹脂カスがガイドピン穴内部に入り込むことにより、光接続損失が増大し、光学特性が悪化してしまう可能性がある。

本発明の目的は、ガイドピン挿入時に生じるガイド穴の損傷を確実に防止することができる光コネクタフェルール及びその製造方法を提供することである。

本発明は、フェルール本体の接続端面から内部に向かって延びる１対のガイド穴及び少なくとも１つのファイバ穴を有する光コネクタフェルールにおいて、フェルール本体は充填剤を含んでおり、フェルール本体における接続端面側の端部には、単結晶ダイヤドリルによって形成され、ガイド穴の開口を接続端面側に広くするテーパ部が設けられていることを特徴とするものである。

単結晶ダイヤドリルは、通常の超硬ドリルや多結晶ダイヤドリルに比べて、非常に硬く鋭利な刃先を有している。従って、そのような単結晶ダイヤドリルを用いて、フェルール本体における接続端面側の端部に、ガイド穴の開口を接続端面側に広くするテーパ部を形成することにより、フェルール本体に含まれている充填剤の含有量が多い場合でも、充填剤は単結晶ダイヤドリルによって確実に切削され、テーパ部の表面に充填剤が残ることは殆どなくなる。このため、ガイド穴にガイドピンを差し込んだときに、ガイドピンがテーパ部に当たってテーパ部が損傷することを確実に防止できる。また、単結晶ダイヤドリルの刃先は破損しにくいため、ドリルの耐久性が向上する。さらに、充填剤の粒径が大きくても、充填剤は単結晶ダイヤドリルにより切削されるので、充填剤のフィルタリングを実施しなくて済む。

また、本発明は、フェルール本体の接続端面から内部に向かって延びる１対のガイド穴及び少なくとも１つのファイバ穴を有する光コネクタフェルールにおいて、フェルール本体は充填剤を含んでおり、フェルール本体における接続端面側の端部には、集中度が２００〜４００％、粒径が１〜２０μｍ、ボンドがセラミック系であるダイヤモンド砥石によって形成され、ガイド穴の開口を接続端面側に広くするテーパ部が設けられていることを特徴とするものである。

集中度が２００〜４００％、粒径が１〜２０μｍ、ボンドがセラミック系であるダイヤモンド砥石は、通常の超硬ドリルや多結晶ダイヤドリルの刃先に比べて、非常に硬く鋭いものである。従って、そのようなダイヤモンド砥石を用いて、フェルール本体における接続端面側の端部に、ガイド穴の開口を接続端面側に広くするテーパ部を形成することにより、フェルール本体に含まれている充填剤の含有量が多い場合でも、充填剤はダイヤモンド砥石によって確実に研削され、テーパ部の表面に充填剤が残ることは殆どなくなる。このため、ガイド穴にガイドピンを差し込んだときに、ガイドピンがテーパ部に当たってテーパ部が損傷することを確実に防止できる。また、充填剤の粒径が大きくても、充填剤はダイヤモンド砥石により研削されるので、充填剤のフィルタリングを実施しなくて済む。

好ましくは、フェルール本体は、エポキシ樹脂に充填剤を充填させて形成したものであり、充填剤の質量含有比は７５％以上であり、充填剤の平均粒径は５〜２０μｍであり、充填剤の最大粒径は４０〜１５０μｍである。充填剤の質量含有比を７５％以上とすることにより、フェルール本体をエポキシ樹脂で形成した場合に、高強度のフェルール本体を得ることができる。また、充填剤の平均粒径を５〜２０μｍ、充填剤の最大粒径を４０〜１５０μｍとすることにより、フェルール本体をエポキシ樹脂で形成した場合でも、テーパ部の表面粗さを小さくすることができると共に、フェルール本体の樹脂成形時にエポキシ樹脂の良好な流れ性が確保されるため、成形品（フェルール本体）の寸法安定性が向上する。

また、好ましくは、テーパ部の表面粗さは０．０１〜２μｍである。上述した単結晶ダイヤドリルや、集中度が２００〜４００％、粒径が１〜２０μｍ、ボンドがセラミック系であるダイヤモンド砥石を用いて、フェルール本体にテーパ部を形成すると、そのような表面粗さを実現することが可能となる。この場合には、ガイドピンをガイド穴に差し込んだ時に生じるテーパ部の損傷をより確実に防止することができる。

さらに、好ましくは、テーパ部のテーパ面角度は９０〜１５０度である。本発明に係わる光コネクタフェルールをＭＰＯコネクタに適用した場合、ガイドピン付きのＭＰＯコネクタでは、ガイドピンがフェルール本体の接続端面から２ｍｍ程度突き出ている。この場合でも、テーパ部のテーパ面角度を上記のように構成することにより、相手方の光コネクタに設けられたガイドピンをガイド穴に挿入したときに、ガイドピンが安定して且つ位置決め精度よくフェルール本体に保持されるようになる。

本発明に係わる光コネクタフェルールの製造方法は、充填剤を含み、接続端面から内部に向かって延びる１対のガイド穴及び少なくとも１つのファイバ穴を有するフェルール本体を形成する工程と、フェルール本体における接続端面側の端部に、単結晶ダイヤドリルを用いて、ガイド穴の開口を接続端面側に広くするテーパ部を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。

これにより、上述したように、フェルール本体に含まれている充填剤の含有量が多い場合でも、充填剤は単結晶ダイヤドリルによって確実に切削されるため、ガイド穴にガイドピンを差し込んだ時に生じるテーパ部の損傷を確実に防止することができる。

また、本発明に係わる光コネクタフェルールの製造方法は、充填剤を含み、接続端面から内部に向かって延びる１対のガイド穴及び少なくとも１つのファイバ穴を有するフェルール本体を形成する工程と、フェルール本体における接続端面側の端部に、集中度が２００〜４００％、粒径が１〜２０μｍ、ボンドがセラミック系であるダイヤモンド砥石を用いて、ガイド穴の開口を接続端面側に広くするテーパ部を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。

これにより、上述したように、フェルール本体に含まれている充填剤の含有量が多い場合でも、充填剤はダイヤモンド砥石によって確実に研削されるため、ガイド穴にガイドピンを差し込んだ時に生じるテーパ部の損傷を確実に防止することができる。

本発明によれば、テーパ部を形成することでガイド穴にガイドピンを挿入しやすくなるだけでなく、ガイドピン挿入時に生じるテーパ部の損傷を確実に防止することができる。これにより、テーパ部の損傷によって発生する樹脂カスがガイド穴に入ることがなく、光コネクタ接続時の接続損失が低減し、安定した光学特性を確保することが可能となる。

以下、本発明に係わる光コネクタフェルール及びその製造方法の好適な実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係わる光コネクタフェルールの一実施形態を備えた光コネクタの外観を示す斜視図である。図１（ａ）は、光コネクタ同士を接続する前の状態を示すものであり、図１（ｂ）は、光コネクタ同士を接続した状態を示すものである。

同図において、光コネクタ１Ａ，１ＢはＭＰＯ光コネクタであり、光コネクタ１Ａは、ガイドピンの無いコネクタとして構成され、光コネクタ１Ｂは、１対のガイドピン２を有するコネクタとして構成されている。光コネクタ１Ａ，１Ｂ同士は、アダプタ３を介して着脱自在に接続される。光コネクタ１Ａ，１ＢはＭＴ型の光コネクタフェルール４を有し、この光コネクタフェルール４には、多心（ここでは４心）の光ファイバテープ心線５が組み付けられている。光コネクタフェルール５は、ハウジング６に収容されている。

図２は、光コネクタフェルール４を示す斜視図であり、図３は、図２のIII−III線断面図であり、図４は、図２のIV−IV線断面図である。

各図において、光コネクタフェルール３は、プラスチック製のフェルール本体７を有している。このフェルール本体７には、前端面（接続端面）７ａから内部に向かって延びる１対のガイド穴８と、前端面７ａから内部に向かってガイド穴８に対して平行に延びる複数のファイバ穴９とが設けられている。各ガイド穴８には、光コネクタ１Ｂに設けられたガイドピン２が挿入され、各ファイバ穴９には、光ファイバテープ心線５の光ファイバが挿入される。

フェルール本体７の前端面７ａ側の端部には、ガイド穴８の開口を前端面７ａ側に広くするテーパ部１０が形成されている。これにより、光コネクタ１Ａ，１Ｂ同士の接続時に、光コネクタ１Ｂのガイドピン２を光コネクタ１Ａのガイド穴８に挿入しやすくなる。

このとき、テーパ部１０のテーパ面角度θは、好ましくは９０〜１５０度である。これにより、光コネクタ１Ｂのガイドピン２をガイド穴８に受け入れやすくなり、ガイドピン２が正確に且つ安定して位置決めされる。また、ガイド穴８の開口径が所望の寸法に確保されるため、光コネクタ１Ｂのガイドピン２を光コネクタ１Ａのガイド穴８に挿入する際に、ハウジング５のガタ等によりガイドピン２の中心軸がガイド穴８の中心軸に対してずれている場合でも、ガイドピン８を確実に差し込むことができる。

また、ガイド穴８は、フェルール本体７の前端面側７ａに設けられ、ガイドピン２とほぼ同等の径（０．７ｍｍ程度）をもった小径穴部８ａと、この小径穴部８ａに対してフェルール本体７の後端面側に設けられ、小径穴部８ａよりも径の大きい大径穴部８ｂとを有している。

光コネクタ１Ｂでは、図５に示すように、フェルール本体７の各ガイド８穴にガイドピン２が挿入され固定されている。なお、ガイドピン２の先端側部分は、フェルール本体７の前端面７ａから２ｍｍ程度突き出ている。このとき、ガイド穴８には大径穴部８ｂが形成されているので、フェルール本体７の成形時にガイド穴８が収縮して僅かに湾曲した場合であっても、ガイドピン２を前端面７ａ側からガイド穴８に挿入したときに、ガイド穴８を形成するフェルール本体７の内壁面にガイドピン２が干渉することを防止できる。従って、ガイドピン２をフェルール本体７の小径穴部８ａの部分で安定して保持しつつ、ガイドピン２を正確に位置決めすることが可能となる。

フェルール本体７における各ファイバ穴９の後方には、ファイバ位置決め溝１１がファイバ穴９とつながるように形成されている。このファイバ位置決め溝１１は、テープ心線５の先端から露出させた各光ファイバをフェルール本体７の後側からファイバ穴９に挿入する際にガイドとなるものである。また、フェルール本体７の上面部には接着剤注入窓部１２が設けられており、この接着剤注入窓部１２よりフェルール本体７内に接着剤を充填して、各ファイバ穴９に挿入された光ファイバをフェルール本体７に固定する。

また、フェルール本体７は、強度や耐久性を向上させるべく、エポキシ樹脂に充填剤（フィラー）である溶融石英を添加することによって形成されている。溶融石英は、非結晶脂質で、等方性のあるＳｉＯ₂を石英化したものである。この充填剤の質量含有比は、７５％ｗｔ以上である。

エポキシ樹脂は、ガイドピン２がガイド穴８に挿入されたときに、ガイド穴８（テーパ部１０の表面）が容易に破壊されないように、１７ＧＰａ以上の曲げ弾性率、１４０ＭＰａ以上の曲げ強度を有しているのが好ましい。

また、充填剤は、平均粒径が５〜２０μｍ、最大粒径が４０〜１５０μｍであるのが好ましい。これにより、充填剤によってテーパ部１０の表面が粗くなるのを防止できる。また、樹脂の粘度が最適値に保たれるため、樹脂成形によりフェルール本体７を形成する際に、樹脂が流れやすくなり、結果的に成形物の寸法安定性を良好にすることができる。

次に、上述した光コネクタフェルール４を製造する方法について説明する。まず光コネクタフェルール成形用金型を使用して樹脂成形を行うことにより、１対のガイド穴８及び複数のファイバ穴９を有するフェルール本体７を形成する。

続いて、図６に示すように、単結晶ダイヤドリル１３を用いて、フェルール本体７の前端部に、ガイド穴８の開口を前端面７ａ側に広くするテーパ部１０を形成する。単結晶ダイヤドリル１３は、回転可能なドリル本体１４と、このドリル本体１４の先端部に設けられ、単結晶ダイヤモンドからなる刃部１５とを有している。

このような単結晶ダイヤドリル１３を高速回転させながら、刃部１５によりフェルール本体７の前端面７ａの各ガイド穴８部分を切削加工して、テーパ部１０を形成する。なお、この時の単結晶ダイヤドリル１３の回転数は、例えば3000〜20000rpmであり、単結晶ダイヤドリル１３の送り速度は、例えば20〜400mm/minである。

ところで、フェルール本体７には、上述したように充填剤が７５％ｗｔ以上含まれているが、テーパ部１０を形成する際に充填剤が十分に削られずに、テーパ部１０の表面に充填剤が残ってしまうと、ガイド穴８にガイドピン２が挿入されたときに、ガイドピン２がテーパ部１０の表面に当たってテーパ部１０の表面が欠けたり、テーパ部１０の表面に盛り上がりが生じることがある。この場合には、ガイドピン２をガイド穴８に対して正確に位置決めすることが困難になる。また、光コネクタ１Ａ，１Ｂ同士を接続する際に、光ファイバのＰＣ（Physical Contact）接続が外れるおそれがある。その結果、接続損失が増大し、光学特性が悪化する可能性がある。さらに、光コネクタ１Ａ，１Ｂの着脱耐久性や信頼性の低下につながることもある。

これに対し、単結晶ダイヤドリル１３の刃部１５は極めて硬く、優れた鋭利性を有しているので、単結晶ダイヤドリル１３によりテーパ部１０を形成するときには、溶融石英（充填剤）が確実に破砕されるようになる。このため、テーパ部１０の表面には充填剤が殆ど残らず、テーパ部１０の表面が十分に滑らかになる。このとき、テーパ部１０の表面粗さは、０．０１〜２μｍであることが好ましい。ここでいう表面粗さとは、ＪＩＳ等で規定されている中心線平均粗さ（Ｒａ）のことであり、具体的には、粗さ曲線を求めてこれを中心線から折り返し、中心線より上部の部分の面積を測定長さで除した値を示すものである。

これにより、ガイドピン２をガイド穴８に差し込んだときに、ガイドピン２がテーパ部１０に当たることで生じるテーパ部１０の表面の欠けや盛り上がり等といった損傷が抑えられるので、樹脂カスがガイド穴８内部に入り込むことが防止される。このため、ガイドピン２をガイド穴８に対して正確に位置決めできると共に、各光コネクタ１Ａ，１Ｂの光ファイバのＰＣ接続を阻害することが防止される。従って、光コネクタ１Ａ，１Ｂ同士を接続した時の接続損失が低減し、安定した光学特性を維持することができる。また、光コネクタ１Ａ，１Ｂの着脱耐久性や信頼性が向上する。

また、単結晶ダイヤドリル１３の刃部１５は、優れた耐摩耗性を有しているので、切削加工時に刃部１５が容易に破損することはない。さらに、充填剤の粒径が多少大きくても、充填剤は単結晶ダイヤドリル１３により切削されるので、充填剤のフィルタリングを実施しなくても、面精度の良好なテーパ部１０を形成することが可能となる。

上記の単結晶ダイヤドリル１３の代わりに、図７に示すようなダイヤモンド砥石１６を用いて、フェルール本体７の前端部にテーパ部１０を形成してもよい。

ダイヤモンド砥石１６は、スピンドル１７の先端部に設けられている。ダイヤモンド砥石１６は、多数のダイヤモンド砥粒間に、セラミック系（例えばアルミナ）のボンド（結合剤）を埋め込ましたものである。ダイヤモンド砥粒の集中度は２００〜４００％であり、ダイヤモンド砥粒の粒径は１〜２０μｍである。ここでいう集中度とは、ボンド中のダイヤモンド砥粒の含有率のことであり、１ｃｍ³中に４．４ｃｔｓ（０．８８ｇ）含むものが１００％である。

このようなダイヤモンド砥石１６を用いてテーパ部１０を形成するときは、スピンドル１７によりダイヤモンド砥石１６を高速回転させながら、フェルール本体７の前端面７ａの各ガイド穴８部分を研削加工する。なお、この時のダイヤモンド砥石１６の回転数は、例えば50000〜200000rpmであり、ダイヤモンド砥石１６の送り速度は、例えば100mm/min以下である。

ダイヤモンド砥石１６の砥粒は、極めて硬く鋭いものであるので、ダイヤモンド砥石１６によりテーパ部１０を形成するときには、溶融石英（充填剤）が確実に削られる。このため、テーパ部１０の表面には充填剤は殆ど残らず、テーパ部１０の表面が十分に滑らかになる。従って、単結晶ダイヤドリル１３を使用した場合と同様に、ガイドピン２をガイド穴８に差し込んだときに発生するテーパ部１０の表面の欠けや盛り上がり等が抑えられる。このため、樹脂カスがガイド穴８内部に入り込むことがなく、光コネクタ１Ａ，１Ｂ同士を接続したときの接続損失が低減し、良好な光学特性が得られる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の光コネクタはＭＰＯコネクタであるが、本発明は、ＭＴコネクタやＭＰＸコネクタ等にも適用可能である。また、上記実施形態の光コネクタは、１段構造の多心コネクタであるが、本発明は、単心コネクタにも適用でき、多段構造の多心コネクタにも適用できる。

また、上記実施形態では、光コネクタフェルールの材料をエポキシ樹脂としたが、本発明は、光コネクタフェルールの材料として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエステル等といった熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いたものにも適用可能である。

本発明に係る光コネクタフェルールの一実施形態を備えた光コネクタの外観を示す斜視図である。 図１に示す光コネクタフェルールの斜視図である。 図２のIII−III断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 図３に示すガイド穴にガイドピンが挿入された状態を示す断面図である。 図２に示すテーパ部を形成する方法を示す図である。 図２に示すテーパ部を形成する他の方法を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ…光コネクタ、４…光コネクタフェルール、７…フェルール本体、７ａ…前端面（接続端面）、８…ガイド穴、９…ファイバ穴、１０…テーパ部、１３…単結晶ダイヤドリル、１６…ダイヤモンド砥石。

Claims (7)

1. フェルール本体の接続端面から内部に向かって延びる１対のガイド穴及び少なくとも１つのファイバ穴を有する光コネクタフェルールにおいて、
   前記フェルール本体は充填剤を含んでおり、
   前記フェルール本体における前記接続端面側の端部には、単結晶ダイヤドリルによって形成され、前記ガイド穴の開口を前記接続端面側に広くするテーパ部が設けられていることを特徴とする光コネクタフェルール。
2. フェルール本体の接続端面から内部に向かって延びる１対のガイド穴及び少なくとも１つのファイバ穴を有する光コネクタフェルールにおいて、
   前記フェルール本体は充填剤を含んでおり、
   前記フェルール本体における前記接続端面側の端部には、集中度が２００〜４００％、粒径が１〜２０μｍ、ボンドがセラミック系であるダイヤモンド砥石によって形成され、前記ガイド穴の開口を前記接続端面側に広くするテーパ部が設けられていることを特徴とする光コネクタフェルール。
3. 前記フェルール本体は、エポキシ樹脂に前記充填剤を充填させて形成したものであり、
   前記充填剤の質量含有比は７５％以上であり、
   前記充填剤の平均粒径は５〜２０μｍであり、前記充填剤の最大粒径は４０〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の光コネクタフェルール。
4. 前記テーパ部の表面粗さは０．０１〜２μｍであ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コネクタフェルール。
5. 前記テーパ部のテーパ面角度は９０〜１５０度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コネクタフェルール。
6. 充填剤を含み、接続端面から内部に向かって延びる１対のガイド穴及び少なくとも１つのファイバ穴を有するフェルール本体を形成する工程と、
   前記フェルール本体における前記接続端面側の端部に、単結晶ダイヤドリルを用いて、前記ガイド穴の開口を前記接続端面側に広くするテーパ部を形成する工程とを含むことを特徴とする光コネクタフェルールの製造方法。
7. 充填剤を含み、接続端面から内部に向かって延びる１対のガイド穴及び少なくとも１つのファイバ穴を有するフェルール本体を形成する工程と、
   前記フェルール本体における前記接続端面側の端部に、集中度が２００〜４００％、粒径が１〜２０μｍ、ボンドがセラミック系であるダイヤモンド砥石を用いて、前記ガイド穴の開口を前記接続端面側に広くするテーパ部を形成する工程とを含むことを特徴とする光コネクタフェルールの製造方法。
   
   
   

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