JP3207345B2

JP3207345B2 - 光コネクタ用フェルール

Info

Publication number: JP3207345B2
Application number: JP33079595A
Authority: JP
Inventors: 尚樹社本; 孝司妻沼; 和夫真田; 善明竹内; 亮長瀬; 成幸三田地
Original assignee: Fujikura Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Fujikura Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 2001-09-10
Anticipated expiration: 2015-12-19
Also published as: JPH09171124A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバ心線
や光ファイバコードなどのコネクタ接続に用いられる光
コネクタのフェルールに関する。

【０００２】

【従来の技術】光コネクタのフェルールは、接続される
べき光ファイバ心線や光ファイバコードなどの光ファイ
バ裸線部分を強固かつ正確に保持、固定するための部品
であり、通常外径２．５ｍｍ、長さ５〜１５ｍｍの円柱
状のものであって、その先端部側の中心には内径１２５
μｍの細径の挿入孔が穿設されており、この挿入孔に光
ファイバ裸線部分が挿入され、接着剤で固定されるよう
になっている。

【０００３】この光コネクタのフェルールは、アダプタ
を介して他のフェルールとその先端部において当接し、
両者間で光接続が行われる構造となっており、接続損失
が小さいこと、着脱を繰り返しても接続損失の変動がな
いことなどが要求され、その寸法精度に極めて高いレベ
ルが求められている。例えば、フェルールの外径は、正
確に２４９９μｍ±０．５μｍの精度が必要とされ、挿
入孔の中心軸とフェルールの中心軸とが正確に一致し、
かつ挿入孔の内径は正確に１２５〜１２６μｍであるこ
とが必要となっている。

【０００４】このような高度の寸法精度、寸法安定性を
満たすため、現在のフェルールはジルコニア（酸化ジル
コニウム）を原料として製造されている。このジルコニ
ア製フェルールは強靱で、寸法精度、寸法安定性に優
れ、信頼性が高く、特性が優秀であるが、セラミック製
であるため、焼成、研削、穿孔などの手間を必要とし、
製造が難しく、高価である欠点がある。また、ジルコニ
アフェルールは光ファイバの材料である石英ガラスと比
較し、研磨特性が大幅に異なるため、光接続のためのコ
ネクタ端面研磨にはダイヤモンド等の高価な研磨材と長
い研磨時間を必要とし、研磨コストが高価となる欠点が
ある。さらに、ジルコニアの線膨張率８．３×１０^-6／
℃は光ファイバの材料である石英ガラスの線膨張率５．
４×１０^-7／℃より大幅に大きいため、コネクタの使用
環境温度の変化により、光ファイバの突き出しや引き込
みが生じ易いと言う欠点もある。

【０００５】このため、安価なフェルールとして多成分
系ガラスからなるものが提案されているが、このフェル
ールは強度および信頼性が不十分であると言う問題点が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】よって、この発明にお
ける課題は、寸法精度、寸法安定性に優れ、高強度であ
り、しかも製造が容易で安価に供給できる光コネクタ用
フェルールを得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、フェルー
ルを、ガラス製の中芯管と、この中芯管を被覆する樹脂
被覆層と、この樹脂被覆層上に設けられた繊維強化プラ
スチック製の補強パイプとから構成することによって解
決できる。また、上記補強パイプの外表層に補強繊維が
存在しないようにすると、フェルールの外径の寸法精度
を高めることができて好ましい。また、上記補強パイプ
上にエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂などの易加工性樹
脂からなる加工層を設けると、同様にフェルールの外径
の寸法精度を向上できる。さらに、上記加工層に粒径１
０〜１００ｎｍのシリカ微粉末を充填すると、寸法精
度、寸法安定性を一層高めることができて好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、請求項１記載の光コネク
タ用フェルールの一例を示すもので、図中符号１はガラ
ス製の中芯管である。この中芯管１には、光ファイバ裸
線を挿通するための内径１２５〜１２６μｍの貫通孔２
が形成されている。この貫通孔２の中心軸と中芯管１の
中心軸とは正確に一致している。また、中芯管１の肉厚
はその周方向および長手方向において均一となってい
る。中芯管１の外径は、特に限定されないが、通常２５
０〜５００μｍとなっている。中芯管１をなすガラスと
しては、特に限定されないが、石英ガラス、高ケイ酸ガ
ラスあるいは線膨張率が前記ジルコニアの線膨張率以下
の多成分ガラスを用いることが望ましい。

【０００９】この中芯管１の外周には、中芯管１を保護
するための樹脂被覆層３が一体に設けられている。この
樹脂被覆層３は、その外径が６００μｍ以下の範囲のも
のであって、硬化性樹脂液を中芯管１の外周に塗布し、
硬化させることにより形成されている。ここでの硬化性
樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコー
ン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂の
他に、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートな
どの紫外線硬化性樹脂を用いることもできる。

【００１０】樹脂被覆層３の上には繊維強化プラスチッ
ク（ＦＲＰ）製の補強パイプ４が一体に設けられてい
る。この補強パイプ４は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂などの熱硬化性樹
脂をマトリックスとし、これにガラス繊維、カーボン繊
維、ウィスカーなどの補強用繊維を分散させたもので、
好ましくは補強繊維として連続長繊維（ストランド，ロ
ービング）を用い、その配向方向を補強パイプの長手方
向に揃えたものが望ましい。補強パイプ４中の補強繊維
の割合（Ｖｆ）は３０〜８０体積％の範囲とされる。こ
の補強パイプ４の外径は正確に２４９９μｍ±０．５μ
ｍとされ、これは補強パイプ４の外周を成形後に精密研
削することで可能となる。このようなフェルールは、そ
の外径が２４９９μｍ±０．５μｍとされ、貫通孔２の
径が１２５〜１２６μｍとなっており、その長さは使用
用途、プラグの形状等により約５〜１５ｍｍとなってい
る。

【００１１】次に、この例のフェルールの製造方法につ
いて説明する。まず、石英ガラス管を用意し、この石英
ガラス管を溶融紡糸し、内径１２５μｍで外径が２５０
〜５００μｍの中芯管１となる長尺の石英ガラス細管を
製造する。この石英ガラス細管の内径と外径との比は、
出発母材である石英ガラス管の内径と外径との比に対応
するので、例えば内径１２．５ｍｍ、外径２５〜５０ｍ
ｍの石英ガラス管を用いればよい。石英ガラス管として
は、市販の合成石英ガラス製のものをそのまま用いるこ
とができる。

【００１２】溶融紡糸により得られた石英ガラス細管を
連続して硬化性樹脂液塗布装置に導き、ここで紫外線硬
化性樹脂などの硬化性樹脂液を石英ガラス細管上に塗布
し、紫外線照射装置などの硬化装置に送り込んで、これ
を硬化して長尺の石英ガラス細管上に樹脂被覆層となる
外径６００μｍ以下の樹脂被膜を形成する。石英ガラス
細管の溶融紡糸と樹脂被膜の形成とは、連続してタンデ
ムにて行うのが好ましく、これによって通常の光ファイ
バ素線の製造設備をそのまま転用でき、製造技術もほぼ
そのまま適用できることになる。樹脂被覆が形成された
長尺の石英ガラス細管は、必要に応じてこれを大径のボ
ビンやリールに巻きとっておくこともできる。

【００１３】次いで、この樹脂被膜が形成された石英ガ
ラス細管の樹脂被膜上に引抜成形法によってＦＲＰ製の
補強パイプ４となるＦＲＰパイプを一体に形成する。こ
れには、図２に示すような成形装置が用いられる。複数
の送出ボビン１１，１１…から複数本の補強繊維のロー
ビング１２，１２…を送り出し、未硬化のエポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂液が満たされた
樹脂槽１３に送り込み、ここでロービング１２，１２…
に樹脂液を含浸せしめ、これを送出リール１４から送り
出された樹脂被膜が形成された石英ガラス細管１５とと
もに成型金型１６の入口から成型金型１６内に送り込
む。この際、石英ガラス細管１５を中心とし、これの周
囲に樹脂液含浸ロービング１２，１２…を均一に配置し
て成型金型１６内に送り込む。

【００１４】成型金型１６内では、ロービング１２，１
２…に含浸された樹脂液が加熱されて硬化しつつ、ダイ
スによって中心の石英ガラス細管１５の周囲に均一に樹
脂および補強繊維が配置され、外形が円筒状に賦形され
てＦＲＰパイプとなって、成型金型１６の出口から連続
的に送り出される。かくして、フェルールとなる長尺の
ＦＲＰ被覆物１７が得られる。また、ロービングに予め
樹脂液を含浸し、半硬化させたプリプレグロービングを
用い、これを直接成型金型１６に石英ガラス細管１５と
ともに送り込んでもよい。

【００１５】ついで、このものを所定の長さに切断し、
この切断片の中心の石英ガラス細管１５の貫通孔を中心
としてＦＲＰパイプの外周を精密研削し、外径を正確に
２４９９μｍ±０．５μｍに仕上げ、ついで、このもの
を所定のフェルールの寸法に再切断し、先端部を面取り
加工することによって、目的とする光コネクタ用フェル
ールを得ることができる。

【００１６】このように、この例のフェルールにあって
は、樹脂被覆が形成された石英ガラス細管１５の製造に
は、製造技術が既に確立されている通常の光ファイバ素
線の製造とほぼ同様の方法および装置が用いられるた
め、効率よく、簡単に、高速で長尺のものが製造可能で
ある。また、補強パイプ４となるＦＲＰパイプの被覆形
成も、ＦＲＰロッドなどの成形方法として技術的に確立
されている引抜成形法によって行うことができるので、
この製造工程においても安定して効率よく長尺のものを
製造できる。このように、このフェルールは生産性が極
めて高く、このため従来のジルコニア製フェルールに比
べて大幅に安価とすることができる。

【００１７】また、ＦＲＰ製の補強パイプ４を用い、こ
れを樹脂被覆層３を介して石英ガラス製の中芯管１と一
体化し、複合化しているので、機械的強度も高いものと
なり、例えば曲げ強度では１３００ＭＰａ程度の値を示
し、従来のジルコニア製フェルールの１２００ＭＰａよ
りも高強度となる。さらに、中芯管１は、ガラス製であ
るので、コネクタ端面研磨が格段に容易になり、研磨コ
ストが大幅に低下する。中芯管１が石英ガラスなどの低
線膨張ガラスの場合は、さらに環境温度変化による光フ
ァイバの突き出し、引き込みがほとんどなくなり、光接
続の安定性、信頼性が大幅に向上する。また、補強パイ
プ４がＦＲＰ製であるので、非補強樹脂に比べて熱膨張
が小さく、寸法安定性が高いものとなる。

【００１８】このように、このフェルールは、生産が容
易で安価に供給でき、しかも高強度であり、寸法安定性
も高く、信頼性に富むものとなる。

【００１９】図３は、本発明の請求項２に記載のフェル
ールの例を示すもので、この例のフェルールにおいて
は、先の例のフェルールの補強パイプ４の外表面から１
０〜１００μｍの深さの範囲で補強繊維が存在しない無
繊維部４ａが形成されているところに特徴がある。この
無繊維部４ａは、したがってＦＲＰのマトリックス樹脂
のみからなり、内側の補強繊維が存在する部分とは連続
した層となっている。

【００２０】この例のフェルールにあっては、無繊維部
４ａの存在により、精密研削時の寸法精度が容易に達成
することができる。すなわち、先の例のものでは精密研
削の際に補強パイプ４中にガラス繊維などの補強繊維が
あるために、研削時に微小な繊維の欠けが生じ、目的と
する寸法精度を得るために手間を要するが、このもので
は補強パイプ４の外表面には補強繊維が存在しないの
で、容易に目的とする寸法精度を得ることができる。

【００２１】補強パイプ４の表面層の無繊維部４ａの形
成には、図２に示した成型金型１６内のダイスの径を若
干絞ることにより、補強繊維（ロービング）を内側に移
動させる方法によって容易に行うことができる。このた
め、この例のフェルールの製造においても、特別の製造
設備を用いることがなく、コストが嵩むこともない。

【００２２】図４は、請求項３に記載のフェルールの例
を示すもので、この例のフェルールと第１の例のフェル
ールとが異なるところは、ＦＲＰ製の補強パイプ４の外
側に加工性の良好な易加工性樹脂からなる加工層５が設
けられ、この加工層５の仕上がり外径が２４９９μｍ±
０．５μｍとなっている点である。この加工層５の厚み
は通常５０〜１００μｍの範囲とされ、これを構成する
易加工性樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、
フッ素樹脂などが用いられる。

【００２３】加工層５の形成は、補強パイプ４となるＦ
ＲＰパイプが被覆された長尺品に通常の押出被覆法によ
って行い、ついでこの樹脂被覆を精密研削する方法など
によって行われる。この例のフェルールにあっても、加
工層５には補強繊維が存在しないので、第２の例と同様
に目的とする寸法精度を容易に得ることができる。

【００２４】また、本発明にあっては、先の例における
加工層５中に平均粒径が１０〜１００ｎｍのシリカ微粉
末を分散してもよい。シリカ微粉末の分散量は１０〜８
０重量％の範囲とされ、８０重量％を越えると成形性が
低下し、加工層５となる樹脂被覆を押出被覆しえなくな
る。１０重量％未満では熱膨張係数、吸水率がさほど低
下せず、シリカ微粉末を分散した効果が半減する。シリ
カ微粉末の平均粒径が１００ｎｍを越えると、目的とす
る±０．５μｍの寸法精度を得ることができなくなる。

【００２５】上記シリカ微粉末の具体的なものとして
は、「アエロジル」（商品名，日本アエロジル社製）な
どがある。このような粒径１０〜１００ｎｍのシリカ微
粉末を１０〜８０重量％分散した加工層５では、その煮
沸吸水率（煮沸時間２００時間）が１％以下、線膨張係
数が５×１０^-5／℃以下となり、フェルールの寸法安定
性が一層向上し、寸法精度も高くなり、信頼性の高いも
のとなる。

【００２６】また、本発明では、このシリカ微粉末を図
３に示した第２の例のフェルールの無繊維部４ａに１０
〜８０重量％となるように分散しておくこともできる。
このためには、補強繊維（ロービング）に含浸する樹脂
液にこのシリカ微粉末を添加したものを使用すればよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光コネク
タ用フェルールにあっては、その製造が効率よく容易に
行うことができ、従来のジルコニア製フェルールに比べ
て大幅に安価に供給できる。また、その機械的強度も従
来のものと同等以上となる。さらに、寸法精度が高く、
寸法安定性も良好であり、信頼性にも優れている。ま
た、コネクタの研磨コストがジルコニアフェルールを用
いた場合に比べて大幅に低下する。さらに、低線膨張率
ガラスを用いた場合には、温度変化に対する光接続の安
定性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフェルールの一例を示す概略断面図
である。

【図２】本発明のフェルールを製造するための装置の
一例を示す概略構成図である。

【図３】本発明のフェルールの他の例を示す概略断面
図である。

【図４】本発明のフェルールの他の例を示す概略断面
図である。

【符号の説明】

１…中芯管、３…樹脂被覆層、４…補強パイプ、４ａ…
無繊維層、５…加工層

フロントページの続き (72)発明者真田和夫東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者竹内善明東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者長瀬亮東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者三田地成幸東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (56)参考文献特開昭58−72112（ＪＰ，Ａ) 特開平４−326309（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバが挿通されるガラス製の中芯
管と、この中芯管を被覆する樹脂被覆層と、この樹脂被
覆層上に設けられた繊維強化プラスチック製の補強パイ
プからなる光コネクタ用フェルール。
【請求項２】上記補強パイプの外表層に補強繊維が存
在しない部分が形成された請求項１記載の光コネクタ用
フェルール。
【請求項３】上記補強パイプ上に昜加工性樹脂からな
る加工層が設けられた請求項１記載の光コネクタ用フェ
ルール。
【請求項４】上記加工層に粒径１０〜１００ｎｍのシ
リカ微粉末が充填されている請求項３記載の光コネクタ
用フェルール。