JP4804825B2 - 光ファイバフェルール製造用金型、及びそれによって製造された光ファイバフェルール - Google Patents

Description

本発明は、光通信における光ファイバ相互の接続や光半導体等の光モジュールの接続に使用される光コネクタ用フェルールを製造するための光ファイバフェルール製造用金型、及びそれによって製造された光ファイバフェルールに関する。

この種の光ファイバフェルールの一例は、図４に示すように、前部１１に一列に配置された複数の光ファイバ挿入用の微細孔１２と、これらの微細孔１２の両脇にガイドピン挿入用のガイド孔１３とが形成され、後部１４に光ファイバテープ心線挿入用の開口１５を有し、前記各微細孔１２が前記開口１５に連通され、また、上部１６に前記開口１５に連通した接着材挿入用の樹脂注入窓１７が形成された構造になっている。

このような光ファイバフェルールは、一般に成形金型によって製造される。図３はその成形金型２０の一例を図示したもので、下金型２１、上金型２２、複数の光ファイバ挿入孔形成用コアピン２３を保持したピンホルダ２４、ガイド孔形成用ピン２５等によって構成される。下金型２１は上面に被製造光ファイバフェルールの上半分の外形形状に一致する窪み２１'を有し、また上金型２２は下面に被製造光ファイバフェルールの下半分の外形形状に一致する窪み２２'を有している。更に、下金型２１の前部及び（又は）上金型の前部には、光ファイバ挿入孔形成用コアピン保持用Ｖ溝２６及びガイド孔形成用ピン保持用Ｖ溝２７が形成され、これらによって前記成形ピン支持部２８が構成される。

この金型を用いて光ファイバフェルールを製造するには、下金型２１の窪み２１'にピンホルダ２４を光ファイバ挿入孔形成用コアピン２３が前記光ファイバ挿入孔形成用コアピン保持用Ｖ溝２６に載置するように配置し、更にガイド孔形成用ピン２５をガイド孔形成用ピン保持用Ｖ溝２７に載置させて配置し、その後、これらの上に上金型２２を被せる。図２はこのようにして上金型２２を被せて配置された金型全体の断面図を示したものであり、上金型２２の窪み２２'及び下金型２１の窪み２１'によって形成される金型内壁と、光ファイバ挿入孔形成用コアピン２３やピンホルダ２４等の周りには樹脂注入空間２９が形成される。この樹脂注入空間２９内に図示しない樹脂注入口から樹脂を注入して固まらせることにより、光ファイバフェルールが形成される。

図１は成形金型２０の他の例を示したものであり、別途用意された成形ピン支持部材３０に貫通孔を形成することにより光ファイバ挿入孔形成用コアピン保持用孔３１及びガイド孔形成用ピン保持用孔３２が形成された成形ピン支持部２８が示されている。この構造の成形金型２０は一般に、成形ピン支持部２８の寸法精度が劣るものであるため、一般には前記Ｖ溝２６・２７によって成形ピン支持部２８を形成する方法が多く採用されている。

上記光ファイバフェルールは、成形金型２０内の空間に樹脂を注入して製造されるものであり、又上部に樹脂注入窓１７を備えたものである。
また、近年、光ファイバフェルールの微細孔１２として、従来の１２５μｍφよりも更に小径のものが要求されるようになり、これに伴い、光ファイバフェルールの微細孔１２等の製作精度がより高く要求されるようになってきた。このため、成型ピン支持部や光ファイバ挿入孔形成用コアピンを超硬合金で構成することが提案されている。（例えば特許文献１〜２、及び非特許文献１）

特開２０００−１８７１３３号公報 特開２００５−０４１１３４号公報 精密部材成型用材料創製・加工プロセス技術プロジェクト成果報告書（平成１５年）独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構発行（平成１６年３月発行）

上記従来技術では成型ピン支持部や光ファイバ挿入孔形成用コアピンを超硬合金で構成することにより、光ファイバフェルール製造用金型を高精度で且つ高耐久性に優れたものに構成することができる。しかしながら、成型ピン支持部と光ファイバ挿入孔形成用コアピンとを同一材料の超硬合金で構成すると、樹脂注入空間内に樹脂注入口から樹脂を注入するときに、光ファイバ挿入孔形成用コアピンが受ける樹脂流による応力が成型ピン支持部に作用して、成型ピン支持部が変形し、射出回数を少なくして光ファイバフェルールが精度の悪いものとなる課題があった。

本願は、上記課題を解決するためになされたものであり、本願発明の第１の態様は、内壁が被製造光ファイバフェルールの外形形状に成形された中空部の前部に微細孔を有する成形ピン支持部が配置され、且つ前記中空部内に光ファイバ挿入孔形成用コアピンを保持したピンホルダが、前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンの端部を前記微細孔に挿入した状態で配置され、更に、前記内壁とピンホルダとで形成される空間内に樹脂が充填されて微細孔の形成された光ファイバフェルールを形成する光ファイバフェルール製造用金型において、成型ピン支持部と光ファイバ挿入孔形成用コアピンとが超硬合金で構成され、且つ成型ピン支持部が光ファイバ挿入孔形成用コアピンよりも硬度が高く構成されていることを特徴とする。

第１の発明は、成型ピン支持部と光ファイバ挿入孔形成用コアピンとが超硬合金で構成されることによって、製造精度を長期間に渡り安定して製造することができ、更に成型ピン支持部の硬度を光ファイバ挿入孔形成用コアピンのそれよりも大きく構成することによって、成型ピン支持部をより長期に渡り安定して使用することができる。
また、第２発明は、光ファイバ挿入孔形成用コアピンの熱伝導率を４０Ｗ／ｍＫ以下にすることにより、ピン近傍が急冷されることなく、成形品を均一に収縮させることができ、孔の平均軸ずれ量を小さくすることができる。
また、本願の第３発明は、光ファイバ挿入孔形成用コアピンの圧縮強度を５０００Ｎ／ｍｍ以上にすることにより、光ファイバ挿入孔形成用コアピンが受ける樹脂流による応力が成型ピン支持部に作用して、成型ピン支持部が変形することを小さくすることができる。

本発明は、以下に示す各種の実施形態を種々採用することができる。
即ち、成型ピン支持部と光ファイバ挿入孔形成用コアピンとは、それぞれ最大表面粗さＲｙが０．０７μｍ以下であることを特徴とする。これにより、高精度の微細孔の形成された光ファイバフェルールを提供することができる。

成型ピン支持部と光ファイバ挿入孔形成用コアピンとは、それぞれそれを構成する主成分材料が平均粒子径０．３μｍ以下であることを特徴とする。これにより、高精度の微細孔の形成された光ファイバフェルールを提供することができる。

成型ピン支持部と光ファイバ挿入孔形成用コアピンとは、それぞれ主成分材料とその主成分材料をバインドするバインダーとで構成されていることを特徴とする。そして、成型ピン支持部のバインダーの含有量が光ファイバ挿入孔形成用コアピンの含有量よりも少ないことを特徴とする。これにより、成型ピン支持部の硬度を光ファイバ挿入孔形成用コアピンのそれよりも大きく構成することができる。

成型ピン支持部と光ファイバ挿入孔形成用コアピンとは、それぞれ主成分材料がタングステンカーバイド(ＷＣ)であり、それをパインドするバインダーがコバルトであることを特徴とする。これにより、耐久性及び成型精度に富んだ光ファイバフェルール製造用金型を提供することができる。

光ファイバ挿入孔形成用コアピンのコバルト含有量が３〜１０％であるとことを特徴とする。これにより、成型ピン支持部の硬度を大きなものにすることができる。

以下本発明を実施例により説明する。
本実施例に用いられた成型ピン支持部と光ファイバ挿入孔形成用コアピンの材料はそれぞれ以下に規定されたものを用いて成形金型を構成した。
成形ピン支持部：
材質：ＷＣ−Ｃｏ系合金（Ｃｏ＝２％）
硬度：２６００Ｈｖ
表面粗さＲｙ：０．０６７μｍ
ＷＣの平均粒子径：０．３μｍ
光ファイバ挿入孔形成用コアピン：
材質：ＷＣ−Ｃｏ系合金（Ｃｏ＝４％）
硬度：２４００Ｈｖ
表面粗さＲｙ：０．０６７μｍ
ＷＣの平均粒子径：０．３μｍ

次にエポキシ樹脂を前記成形金型内に注入・転写成形して、一列１２心の微細孔を２段に形成した２４心の光ファイバフェルールを製造した。
この結果、得られた各微細孔の平均軸ずれ量は０．２７μｍであり、注入・転写成形を４万回繰り返した後の各微細孔の平均軸ずれ量が０．２８μｍであった。これにより、注入・転写成形を繰り返しても軸ずれ量が殆んど変化しなかった。これらの結果を表１の実施例１の欄に示した。

比較のために、成型ピン支持部と光ファイバ挿入孔形成用コアピンとの硬度等をそれぞれ変えた成形金型を形成して同様の注入・転写成形を行った。この結果を表１の比較例１と比較例２とに示した。これから明らかなように、成形ぴん支持部の硬度を光ファイバ挿入孔形成用コアピンのそれと同等（比較例２）にしたもの、光ファイバ挿入孔形成用コアピンのそれよりも低くしたもの（比較例１）のそれぞれは各微細孔の成形精度が実施例１に比較して落ちるものであった。これにより、本発明の効果を確認することができた。

上記実施例は本発明の一例を述べたものであり、成型ピン支持部が光ファイバ挿入孔形成用コアピンよりも硬度を大きくする範囲において、これ以外にバインダーの量を種々変えて適用することができる。また、本発明は、ＷＣ・Ｃｏ合金以外の他の組成、例えば、鉄、コバルト、カーボン合金等に適用することができる。

従来の一例を示す要部分解斜視図である。 図３に示す金型の断面図説明図である。 従来の他の例を示す要部分解斜視図である。 一般的な光ファイバフェルールを示す斜視図である。

符号の説明

１１ 前部
１２ 微細孔
１３ ガイド孔
１４ 後部
１５ 開口
１６ 上部
１７ 樹脂注入窓
２０ 成形金型
２１ 下金型
２２ 上金型
２３ 光ファイバ挿入孔形成用コアピン
２４ ピンホルダ
２５ ガイド孔形成用ピン
２６ 溝
２７ 溝
２８ 成形ピン支持部
２９ 樹脂注入空間
３０ 成形ピン支持部材
３１ 光ファイバ挿入孔形成用コアピン保持用孔
３２ ガイド孔形成用ピン保持用孔

Claims (7)

1. 内壁が被製造光ファイバフェルールの外形形状に成形された中空部の前部に微細孔を有する成形ピン支持部が配置され、且つ前記中空部内に光ファイバ挿入孔形成用コアピンを保持したピンホルダが、前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンの端部を前記微細孔に挿入した状態で配置され、更に、前記内壁と前記ピンホルダとで形成される空間内に樹脂が充填・固化されて微細孔の形成された光ファイバフェルールを形成する光ファイバフェルール製造用金型において、前記成型ピン支持部と前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンとが超硬合金で構成され、且つ前記成型ピン支持部が前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンよりも硬度が高く構成されていることを特徴とする光ファイバフェルール製造用金型。
2. 前記成型ピン支持部と前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンとは、それぞれ最大表面粗さＲｙが０．０７μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバフェルール製造用金型。
3. 前記成型ピン支持部と前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンとは、それぞれそれを構成する主成分材料が平均粒子径０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバフェルール製造用金型。
4. 前記成型ピン支持部と前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンとは、それぞれ主成分材料とその主成分材料をバインドするバインダーとで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の光ファイバフェルール製造用金型。
5. 前記成型ピン支持部の前記バインダーの含有量が前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンの含有量よりも少ないことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバフェルール製造用金型。
6. 前記成型ピン支持部と前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンとは、それぞれ主成分材料がタングステンカーバイド(ＷＣ)であり、それをバインドする前記バインダーがコバルト（Ｃｏ）であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光ファイバフェルール製造用金型。
7. 前記光ファイバ挿入孔形成用コアピンのコバルト含有量が２〜１０％であるとことを特徴とする請求項６に記載の光ファイバフェルール製造用金型。

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