JP2010066358A - 光ファイバ接続素子の製造方法、成型装置および光ファイバ接続素子 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い光ファイバ接続素子を容易に製造すること。
【解決手段】一対の光ファイバ接続素子の本体の光の出射口が互いに対向する形状に対応した形状のキャビティを有する金型を用意する。次に、光ファイバ挿入孔を成型するピンとガイドピン挿入孔を成型するピンとを有するピンホルダを用意する。次に、金型の所定の位置にピンホルダを配置した状態で光ファイバ接続素子の材料を供給してキャビティを満たす。次に、金型を型開きする。次に、成型された成型体を、互いに等しい形状となるように切断して一対の光ファイバ接続素子を作成する。
【選択図】図４

Description

本発明は光ファイバ接続素子の製造方法、成型装置および光ファイバ接続素子に関し、特に、光ファイバを内部に挿入する光ファイバ挿入孔とガイドピンを内部に挿入するガイドピン挿入孔とを有する本体を備える光ファイバ接続素子の製造方法、光ファイバ接続素子を製造するための成型装置および光ファイバを内部に挿入する光ファイバ挿入孔とガイドピンを内部に挿入するガイドピン挿入孔とを有する本体を備える光ファイバ接続素子に関する。

近年、光ファイバの端部同士を接続する方法の１つとして光ファイバの端部をコネクタ化する方法が知られている。
光ファイバ端部のコネクタ化に際して、光ファイバの端部を位置決めして固定し、互いの端部の位置決めを容易にしたり、接続状態を維持したりするための部材としてフェルールが知られている。

図９は、一般的なフェルールの製造方法を示す図である。
図９に示すように、下金型９０の一端部には、複数（例えば４本）の光ファイバ挿入孔成型用ピン９１が配置されるための複数（４つ）のＶ字溝９２、および複数（例えば２本）のガイドピン挿入孔成型用ピン９３が配置されるための複数（２つ）のＶ字溝９４がそれぞれ刻設されている。

この下金型９０を用いたフェルールの製造方法によれば、各光ファイバ挿入孔成型用ピン９１を下金型９０の対応するＶ字溝９２に配置し、各ガイドピン挿入孔成型用ピン９３を下金型９０の対応するＶ字溝９４に配置した状態で、図示しない上金型および下金型９０を閉める。次いで、閉じた上金型・下金型の内部に熱硬化性あるいは熱可塑性等の樹脂を流し込んで硬化あるいは可塑化させることにより、光コネクタ用フェルールを成型している。
特開２００３−２９４９８３号公報

光ファイバ同士を突き合わせ、接続する場合、双方の光ファイバのコアの部分を正確に対向させ、完全に接続する必要がある。これが完全でない場合、一方の光ファイバコアから出射された光の一部が他方の光ファイバコアに入射できず、クラッド内に放射され、これが接続損失となる。

このように、フェルールの光ファイバ挿入孔の精度は、そのまま光の損失に繋がるため、フェルールを成型する金型は、高精度であることが要求される。例えば、図９に示す金型では、Ｖ字溝９２の精度がそのままフェルールの光損失につながるため、この溝の精度を高める必要がある。

しかしながら、光ファイバ挿入孔は、例えばμｍ単位での調整が必要であるため、この調整を実現する金型を製造すれば費用がかかるという問題があった。
また、高精度の金型を製造しても、光ファイバ挿入孔成型用ピン９１がＶ字溝９２に正確に配置されなければ成型されるフェルールの精度が落ち、ひいては光の損失が大きくなるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、精度の高い光ファイバ接続素子を容易に製造することができる光ファイバ接続素子の製造方法を提供することを目的とする。

また、他の目的として、精度の高い光ファイバ接続素子が得られる成型装置および光ファイバ接続素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、光ファイバを内部に挿入する光ファイバ挿入孔とガイドピンを内部に挿入するガイドピン挿入孔とを有する本体を備える光ファイバ接続素子の製造方法が提供される。この製造方法は、以下の工程の実行により実現される。

（１）一対の光ファイバ接続素子の本体の光の出射口が互いに対向する形状に対応した形状のキャビティを有する金型の所定の位置に、光ファイバ挿入孔を成型するピンとガイドピン挿入孔を成型するピンとを有するピンホルダを配置した状態で光ファイバ接続素子の材料を供給してキャビティを満たし、その後、金型を型開きすることにより成型を行う成型工程。

（２）成型工程により成型された成型体を切断して、一対の光ファイバ接続素子を製造する工程。
また、上記目的を達成するために、光ファイバを内部に挿入する光ファイバ挿入孔とガイドピンを内部に挿入するガイドピン挿入孔とを有する本体を備える光ファイバ接続素子を製造する成型装置が提供される。この成型装置は、金型とピンホルダと成型手段とを有する。

金型は、一対の光ファイバ接続素子の本体の光の出射口が互いに対向する形状に対応した形状のキャビティを有する。
ピンホルダは、一対の光ファイバ接続素子の光ファイバ挿入孔を成型するピンとガイドピン挿入孔を成型するピンとを有するピンホルダとを有する。

成型手段は、金型の所定の位置に、ピンホルダを配置した状態で光ファイバ接続素子の材料を供給してキャビティを満たし、その後、金型を型開きすることにより成型を行う。
また、上記目的を達成するために、光ファイバを内部に挿入する光ファイバ挿入孔とガイドピンを内部に挿入するガイドピン挿入孔とを有する本体を備える光ファイバ接続素子において、一対の前記光ファイバ接続素子の前記本体の光の出射口が互いに対向する形状に対応した形状のキャビティを有する金型を用意する工程と、前記光ファイバ挿入孔を成型するピンと前記ガイドピン挿入孔を成型するピンとを有するピンホルダを用意する工程と、前記金型の所定の位置に前記ピンホルダを配置した状態で前記光ファイバ接続素子の材料を供給して前記キャビティを満たす工程と、前記金型を型開きする工程と、によって形成された光ファイバ接続素子が提供される。

開示の光ファイバ接続素子の製造方法および成型体によれば、精度の高い光ファイバ接続素子を製造することができる。
また、開示の成型装置によれば、精度の高い光ファイバ接続素子の成型体を製造することができる。

以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
＜光コネクタ＞
図１は、実施の形態の光コネクタを示す図である。

光コネクタ１Ａ、１Ｂは、それぞれ互いに形状の等しい多心のコネクタである。
光コネクタ１Ａは、先端部に設けられたフェルール（光ファイバ接続素子）１０Ａと、このフェルール１０Ａを固定するハウジング２０Ａとを有している。また、光コネクタ１Ｂは、先端部に設けられたフェルール１０Ｂと、このフェルール１０Ｂを固定するハウジング２０Ｂとを有している。

ハウジング２０Ａ、２０Ｂには、それぞれ複数本の光ファイバを束ねたテープ光ファイバ４Ａ、４Ｂが挿入されている。
フェルール１０Ｂの後述するガイドピン挿入孔には、ガイドピン３が挿入されている。

光コネクタ１Ａ、１Ｂは、アダプタ２に挿入されると、それぞれアダプタ２に固定される。このときガイドピン３がフェルール１０Ａのガイドピン挿入孔に挿入されることで、フェルール１０Ａ、１０Ｂそれぞれの後述する各光ファイバ挿入孔同士が互いに対向するように支持される。

これにより、テープ光ファイバ４Ａ（４Ｂ）に入射した光は、テープ光ファイバ４Ｂ（４Ａ）から出射する。
＜フェルール＞
次に、フェルールの構造について説明する。なお、フェルール１０Ａ、１０Ｂの構造は互いに等しいため、代表的にフェルール１０Ａの構造について説明する。

図２は、実施の形態のフェルールを示す図である。
フェルール１０Ａは、矩形状の本体１１Ａと、支持部１５Ａとを有している。
フェルール１０Ａの構成材料は特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、熱可塑性ポリイミド、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。

本体１１Ａは、光ファイバ（図示せず）が挿入され、挿入された光ファイバの光の出射口を備える複数（図２では４つ）の光ファイバ挿入孔１２Ａと、ガイドピン３が挿入される一対のガイドピン挿入孔１３Ａとを有している。

各光ファイバ挿入孔１２Ａは、端面１１１Ａから本体１１Ａの内部に向かって延びている。
各光ファイバ挿入孔１２Ａの半径は特に限定されないが、例えば、０．１２５ｍｍ程度である。また、各光ファイバ挿入孔１２Ａ間のピッチは特に限定されないが、例えば０．２５ｍｍ程度である。

ガイドピン挿入孔１３Ａ、１３Ａは、端面１１１Ａから本体１１Ａの内部に向かって、各光ファイバ挿入孔１２Ａと平行に延びている。
これらガイドピン挿入孔１３Ａ、１３Ａは、それぞれ各光ファイバ挿入孔の中心を結ぶ直線の延長線上に、孔の中心がくるように設けられている。

また、ガイドピン挿入孔１３Ａの半径は特に限定されないが、例えば、０．７ｍｍ程度である。
図３は、コネクタ未装着状態のフェルールを示す図である。

フェルール１０Ａ、１０Ｂには、それぞれ背面側からテープ光ファイバ４Ａ、４Ｂを挿入するための開口を備え、所定の深さを備える凹部１４Ａ、１４Ｂが設けられている。
フェルール１０Ｂを例にとって説明すると、テープ光ファイバ４Ｂの先端には、４本の光ファイバが露出している。テープ光ファイバ４Ｂが凹部１４Ｂに挿入されると、テープ光ファイバ４Ｂから露出した光ファイバは、本体１１Ｂの各光ファイバ挿入孔１２Ｂに挿入される。テープ光ファイバ４Ｂに入射した光は、前述した出射口から出射する。

フェルール１０Ａ、１０Ｂの内部には、接着剤が充填されている。この接着剤により、各光ファイバ挿入孔１２Ｂに挿入された光ファイバは、フェルール１０Ａ、１０Ｂに固着されている。

次に、実施の形態のフェルール１０Ａ、１０Ｂを製造する方法を説明する。
＜金型＞
図４は、実施の形態の金型を示す図である。

金型１００は、フェルール１０Ａ、１０Ｂを一度に製造するものであり、下金型１００ａと、上金型１００ｂとを有している。
下金型１００ａの長手方向の端部１０１ａおよび端部１０２ａには、それぞれピンホルダ２００およびピンホルダ３００（の所定の位置）を支持するための凹部が設けられている。

また、上金型１００ｂの長手方向の端部１０１ｂおよび端部１０２ｂにも、それぞれピンホルダ２００およびピンホルダ３００（の所定の位置）を支持するための凹部が設けられている。

下金型１００ａおよび上金型１００ｂには、フェルール１０Ａ、１０Ｂの外部形状に対応するように型が形成されている。具体的には、本体１１Ａ、１１Ｂに対応する凹部１０３ａと、支持部１５Ａ、１５Ｂに対応する凹部１０３ａより深い凹部１０４ａが形成されている。

＜ピンホルダ＞
ピンホルダ２００は、４本の光ファイバ孔成型用ピン２１０と、ガイド孔成型用ピン２２０と、光ファイバ孔成型用ピン２１０を支持する支持部２３０と、把持部２４０とを有している。

光ファイバ孔成型用ピン２１０は、所定のピッチで並列に配置されている。この光ファイバ孔成型用ピン２１０の構成材料としては、例えば、各種金属が挙げられる。
各光ファイバ孔成型用ピン２１０は、その先端側から棒状の光ファイバ穴成型部２１１と、支持部２３０に接続された基端部２１２とを有している。

光ファイバ穴成型部２１１の外径は、特に限定されないが、例えば、０．１２５ｍｍ程度である。
光ファイバ孔成型用ピン２１０は、ピンホルダ２００が端部１０２ａ側にスライドして把持部２４０が下金型１００ａの端部１０１ａに当接したときに、光ファイバ穴成型部２１１の先端部が、後述する光ファイバ孔成型用ピン３１０の先端部に当接する長さに設定されている。

基端部２１２は、その径が基端側に向かって漸増したテーパ部２１２ａと、外径が一定の部分で構成された部分２１２ｂとを有している。基端部２１２は、テーパ部２１２ａによって、光ファイバ穴成型部２１１と接続されている。

ガイド孔成型用ピン２２０は、光ファイバ孔成型用ピン２１０に平行に設けられている。
ガイド孔成型用ピン２２０は、ピンホルダ２００が端部１０２ａ側にスライドして把持部２４０が下金型の一端側に当接したときに、ガイド孔成型用ピン２２０の先端部が下金型１００ａの端部１０２ａに位置する長さに設定されている。

なお、ガイド孔成型用ピン２２０の先端部が下金型１００ａの端部１０２ａを通過して突出するようになっていてもよい。
把持部２４０は、ピンホルダ２００をスライドさせるときに把持される部分である。

ピンホルダ３００は、光ファイバ孔成型用ピン３１０と、支持部３２０と、把持部３３０とを有している。
光ファイバ孔成型用ピン３１０の長さは、光ファイバ孔成型用ピン２１０の基端部２１２の長さと等しい。

支持部３２０および把持部３３０の構造（形状）は、それぞれ支持部２３０および把持部２４０の構造と等しい。
＜製造方法＞
次に、金型１００、ピンホルダ２００およびピンホルダ３００を使用して実施の形態のフェルールを製造する方法について説明する。

［１］まず、ピンホルダ３００の把持部３３０を把持して支持部３２０を下金型１００ａの端部１０２ａに設けられた凹部に設置する。
［２］次に、ピンホルダ２００の把持部２４０を把持して下金型１００ａの端部１０１ａ側から挿入し、下金型１００ａの長手方向にスライドさせる。これにより、光ファイバ穴成型部２１１が、ピンホルダ３００の光ファイバ孔成型用ピン３１０に当接し、支持部２３０が端部１０１ａに支持される。

また、ガイド孔成型用ピン２２０の先端部が下金型１００ａの端部１０２ａに位置する。
［３］この状態で、上金型１００ｂを被せて金型１００の内部にキャビティを形成する。

なお、下金型１００ａに上金型１００ｂを被せた状態で、ピンホルダ２００を挿入するようにしてもよい。
図５は、キャビティが形成された状態を示す断面図である。

キャビティ４００内の、光ファイバ挿入孔１２Ａ、１２Ｂとなる部位に光ファイバ孔成型用ピン２１０および光ファイバ孔成型用ピン３１０が位置し、凹部１４Ａ、１４Ｂとなる部位に支持部２３０、３２０がそれぞれ位置する。

この状態で、光ファイバ孔成型用ピン２１０は、細かい位置決めは不要であるため、製造を容易化することができる。
［４］この状態で、図示しない挿入口から溶融状態の前述した熱硬化性または熱可塑性の樹脂材料を注入してキャビティ４００を満たし、樹脂材料を硬化または可塑化させる。

これにより、金型１００の内部に形成されたキャビティ４００に対応する成型体が成型される。
［５］その後、ピンホルダ２００およびピンホルダ３００を挿入方向とは逆方向に引き抜く、そして上金型１００ｂを取り外して成型体を取り出す。

図６は、成型された成型体を示す図である。
成型体５００は、一対のフェルール１０Ａ、１０Ｂを向かい合わせた形状と同じ形状をなしている。

成型体５００の内部には、光ファイバ挿入孔１２Ａ、１２Ｂとなる孔およびガイドピン挿入孔１３Ａ、１３Ｂとなる孔が形成されている。
［６］次に、この成型体５００を互いに対象な形状になるように（フェルールの本体の形状が等しくなるように）切断する。

これにより、１組のフェルール１０Ａ、１０Ｂが得られる。
以上述べたように、本実施の形態の製造方法によれば、成型体５００を製造し、この成型体５００を切断して一対のフェルール１０Ａ、１０Ｂを製造するようにしたので、精度の高い（光の損失が小さい）フェルールを製造することができる。

なお、別個の成型体５００から得られたフェルール同士を用いて得られた光コネクタ同士をアダプタ２で接続するようにしてもよいが、特に、１つの成型体５００から得られた２つのフェルールをそれぞれ備える一対の光コネクタを組み合わせてアダプタ２で接続した場合、光の損失は小さくなる。

また、製造の際、光ファイバ孔成型用ピン２１０の位置精度を気にすることなく、製造することができるため、製造を容易化することができる。
また、従来は、位置精度を出すために、光ファイバ挿入孔とガイドピン挿入孔とが一列になるように配置していたが、本製造方法によれば、その必要はなく光ファイバ挿入孔を従来に比べ比較的高い自由度で配置することができる。また、光ファイバ挿入孔の個数も容易に増加させることができる。以下、具体例を示す。

図７および図８は、フェルールの具体例を示す図である。
図７（ａ）に示すフェルール１０Ｃは、光ファイバ挿入孔１２Ｃが行列状に配置されている。このようなフェルールは、ピンホルダ２００（送り側）のガイドピンの光ファイバ孔成型用ピンと、ピンホルダ３００（受け側）のガイドピンの光ファイバ孔成型用ピンとをそれぞれ行列状に配置し、製造時にこれらのピンを当接させることによって図７（ｂ）に示す成型体５００ａを得る。そして、得た成型体５００ａを切断することにより製造することができる。

図８に示すフェルール１０Ｄは、本体１１Ｄが円柱状をなしており、断面形状が円形になっている。また、複数の光ファイバ挿入孔１２Ｄおよびガイドピン挿入孔１３Ｄがランダム（不規則）な位置に配置されている。このようなフェルールは、フェルール１０Ｄの円柱の形状に対応した形状のキャビティを形成することができる金型と、光ファイバ挿入孔１２Ｄおよびガイドピン挿入孔１３Ｄの配置位置に対応する光ファイバ孔成型用ピンとを用意する。そして、前述した製造方法と同様の方法で得た成型体５００ｂを切断することにより得ることができる。

このようなフェルール１０Ｄによれば、フェルール１０Ａ等に比べて多心の光ファイバを接続できるフェルールが得られる。
以上、本発明の光ファイバ接続素子の製造方法、成型装置および光ファイバ接続素子を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。

また、本発明は、前述した実施の形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

実施の形態の光コネクタを示す図である。 実施の形態のフェルールを示す図である。 コネクタ未装着状態のフェルールを示す図である。 実施の形態の金型を示す図である。 キャビティが形成された状態を示す断面図である。 成型された成型体を示す図である。 フェルールの具体例を示す図である。 フェルールの具体例を示す図である。 一般的なフェルールの製造方法を示す図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ 光コネクタ
２ アダプタ
３ ガイドピン
４Ａ テープ光ファイバ
１０Ａ、１０Ｂ フェルール
１１Ａ 本体
１２Ａ 光ファイバ挿入孔
１３Ａ ガイドピン挿入孔
１４Ａ、１４Ｂ 凹部
２０Ａ、２０Ｂ ハウジング
１００ 金型
１００ａ 下金型
１００ｂ 上金型
１０１ａ、１０１ｂ 端部
１０２ａ、１０２ｂ 端部
１０３ａ、１０４ａ 凹部
１１１Ａ 端面
２００、３００ ピンホルダ
２１０、３１０ 光ファイバ孔成型用ピン
２１１ 光ファイバ穴成型部
２１２ 基端部
２１２ａ テーパ部
２１２ｂ 部分
２２０ ガイド孔成型用ピン
２３０、３２０ 支持部
２４０、３３０ 把持部
４００ キャビティ
５００ 成型体

Claims (6)

1. 光ファイバを内部に挿入する光ファイバ挿入孔とガイドピンを内部に挿入するガイドピン挿入孔とを有する本体を備える光ファイバ接続素子の製造方法において、
   一対の前記光ファイバ接続素子の前記本体の光の出射口が互いに対向する形状に対応した形状のキャビティを有する金型の所定の位置に、前記光ファイバ挿入孔を成型するピンと前記ガイドピン挿入孔を成型するピンとを有するピンホルダを配置した状態で前記光ファイバ接続素子の材料を供給して前記キャビティを満たし、その後、前記金型を型開きすることにより成型を行う成型工程と、
   前記成型工程により成型された成型体を切断して、一対の前記光ファイバ接続素子を製造する工程と、
   を有することを特徴とする光ファイバ接続素子の製造方法。
2. 前記金型の所定の位置に前記ピンホルダを配置した状態において、前記ピンホルダの前記光ファイバ挿入孔を成型するピンと前記ガイドピン挿入孔を成型するピンとは、一対の前記光ファイバ接続素子それぞれの前記光ファイバ挿入孔と前記ガイドピン挿入孔となる位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ接続素子の製造方法。
3. 前記ピンホルダの前記光ファイバ挿入孔を成型するピンは、不規則に複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ接続素子の製造方法。
4. 前記ピンホルダの前記光ファイバ挿入孔を成型するピンは、行列状に複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ接続素子の製造方法。
5. 光ファイバを内部に挿入する光ファイバ挿入孔とガイドピンを内部に挿入するガイドピン挿入孔とを有する本体を備える光ファイバ接続素子を製造する成型装置であって、
   一対の前記光ファイバ接続素子の前記本体の光の出射口が互いに対向する形状に対応した形状のキャビティを有する金型と、
   一対の前記光ファイバ接続素子の光ファイバ挿入孔を成型するピンと前記ガイドピン挿入孔を成型するピンとを有するピンホルダと、
   前記金型の所定の位置に、前記ピンホルダを配置した状態で前記光ファイバ接続素子の材料を供給して前記キャビティを満たし、その後、前記金型を型開きすることにより成型を行う成型手段と、
   を有することを特徴とする成型装置。
6. 光ファイバを内部に挿入する光ファイバ挿入孔とガイドピンを内部に挿入するガイドピン挿入孔とを有する本体を備える光ファイバ接続素子において、
   一対の前記光ファイバ接続素子の前記本体の光の出射口が互いに対向する形状に対応した形状のキャビティを有する金型を用意する工程と、
   前記光ファイバ挿入孔を成型するピンと前記ガイドピン挿入孔を成型するピンとを有するピンホルダを用意する工程と、
   前記金型の所定の位置に前記ピンホルダを配置した状態で前記光ファイバ接続素子の材料を供給して前記キャビティを満たす工程と、
   前記金型を型開きする工程と、
   によって形成された光ファイバ接続素子。

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