WO2022270434A1

WO2022270434A1 - 光コネクタ用フェルール

Info

Publication number: WO2022270434A1
Application number: PCT/JP2022/024330
Authority: WO
Inventors: 孝幸安藤; 昌義塚本
Original assignee: 古河電気工業株式会社
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2022-12-29
Also published as: JP7178457B1; US20240085639A1; JP2023002409A

Abstract

光コネクタ用フェルール１は、本体部３の内部に光ファイバが固定される部材であり、先端側が光ファイバの接続端面７となる。本体部３の内部には、光ファイバが収容される内部空間１３が形成される。内部空間１３は、本体部３の後端から先端まで貫通する。本体部３の上面には、外部に開口する接着剤注入窓５が形成される。接着剤注入窓５と内部空間１３とは、縮径部１５を介して本体部３の内部で連通する。平面視において、縮径部１５の面積（最小部面積）は、接着剤注入窓５の開口面積に対して小さい。

Description

光コネクタ用フェルール

　本発明は、内部に光ファイバが固定される光コネクタ用フェルールに関するものである。

　光ファイバ同士を接続するために、各種の光コネクタ及びコネクタ用のフェルールが提案されている。フェルールの内部には、光ファイバが接着剤によって固定される。このため、フェルールの一部には、接着剤を内部に注入するための窓が形成され、内部に光ファイバを配置した状態で、注入窓から接着剤を注入することで、光ファイバがフェルールに固定される（例えば特許文献１、２）

特開平２－１４６５０８号公報特開２００２－３２８２６４号公報

　フェルールの内部には、接着剤が充填されるためのある程度の大きさの空間が形成される。また、接着剤の注入窓は、接着剤をフェルール内の空間へ注入するために、ある程度の大きさが必要である。しかし、このような大きな空間や開口部は、フェルールの強度低下の要因となる。特に、コネクタを小型化すると、内部の空間の体積率が相対的に大きくなるため、強度低下の影響が大きい。

　また、フェルール内部の空間は、前述した接着剤注入窓や、ブーツ／テープファイバ芯線挿入部によって外部に開放されており、フェルール内部空間に充填された接着剤は、温度変化や吸湿・乾燥によって膨張・収縮などの変形や体積変動が発生する。このため、内部空間に固定された光ファイバへ、接着剤の変形や体積変動による応力や歪がかかり、最終的には光ファイバの断線や接続端面における光ファイバの位置変動（光損失）の要因になる。

　これに対し、接着剤注入窓をなくして、接着剤の注入量を少なくする方法も考えられるが、空気巻き込みや接着剤漏れなどを抑制しつつフェルール内への接着剤を正確に充填するのが困難である。

　また、光ファイバへ引っ張り力が加わった際に、接着剤注入窓があれば、注入窓に充填された接着剤によるアンカー効果が期待できる。一方、接着剤注入窓がなく、光ファイバの挿入部と先端部のみ（すなわち、光ファイバの軸方向のみ）が開口した形状では、このようなアンカー効果が期待できず、光ファイバの引き抜き強度が低下するという問題がある。

　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、接着剤の充填性に優れ、接着剤の変形や体積変動の影響を受けにくい光コネクタ用フェルールを提供することを目的とする。

　前述した目的を達成するため、本発明は、本体部の内部に光ファイバが固定され、先端側が接続端面となる光コネクタ用フェルールであって、前記光ファイバが収容される内部空間と、外部に開口する接着剤注入窓と、を有し、前記内部空間と前記接着剤注入窓とは、縮径部を介して連通しており、前記縮径部の面積は、前記接着剤注入窓の開口面積に対して小さいことを特徴とする光コネクタ用フェルールである。

　前記接着剤注入窓の開口部から前記縮径部の間に、前記本体部の後端側に向けて斜面が形成されてもよい。この場合、前記本体部の先端側の、前記本体部の後端側に向けて形成された前記斜面の、前記本体部の先後端方向に対する斜面角度は、４５°未満であることが望ましい。また、前記接着剤注入窓において、前記本体部の後端側の前記本体部の先後端方向に対する斜面角度よりも、前記本体部の先端側の前記本体部の先後端方向に対する斜面角度の方が小さく、前記縮径部の幅が、前記接着剤注入窓の幅よりも狭くてもよい。また、前記縮径部の最小面積は、前記接着剤注入窓の開口面積の１／２以下であることが望ましい。

　前記本体部の前記接着剤注入窓が形成されるのとは逆側の外面に、凹部が形成されてもよい。この場合、前記凹部の肉抜き体積は、前記接着剤注入窓から前記縮径部までの空間の体積と略一致することが望ましい。

　前記接続端面が、接続方向に対して略垂直な平面、接続方向に対して傾斜した平面、又は接続方向に向けた曲面のいずれかで形成されてもよい。

　前記本体部が、充填材を含有するＰＰＳ樹脂で形成されてもよい。

　接続方向に対する前記本体部の長さが、５ｍｍ以下であってもよい。また、前記本体部への前記光ファイバの挿入部にブーツが配置され、前記内部空間は、前記ブーツが収容されるブーツ収容部と、前記ブーツの端面が当接する縮径段部を有し、前記ブーツが前記本体部に挿入された際に、前記ブーツと前記縮径段部が接触することによって前記内部空間の後方が概ね塞がれてもよい。

　本発明によれば、接着剤注入窓と内部空間との間に縮径部を形成することで、接着剤注入窓から縮径部までの空間の接着剤の変形や体積変動の影響が、内部空間へ伝達されることを抑制することができる。また、接着剤注入窓を用いれば、内部空間への接着剤の注入も容易である。また、縮径部がフェルールの補強構造としても機能する。

　また、接着剤注入窓の開口部から縮径部の間に、本体部の後端側に向けて斜面を形成することで、接着剤注入窓から注入した接着剤を本体部の後方側に向けて流すことができる。このため、接着剤が内部空間の後端側から順次充填されるため、内部空間において空気溜りなどの発生を抑制することができる。

　また、本体部の接着剤注入窓が形成されるのとは逆側の外面に、凹部を形成することで、射出成型時の上下の樹脂量のアンバランスを抑制し、射出成型時の樹脂の流れを均一化することができる。この結果、高い寸法精度で、本体部を成形することができる。

　また、接続端面を、接続方向に対して略垂直な平面、接続方向に対して傾斜した平面、又は接続方向に向けた曲面のいずれかで形成することで、コネクタ接続時において、確実に光ファイバの先端同士を接触させることができる。

　また、本体部が、無機繊維やフィラーなどの充填材を含有するＰＰＳ樹脂で形成することで、高い強度と寸法精度を得ることができる。

　また、接続方向に対する本体部の長さを５ｍｍ以下とすることで、従来のコネクタ用フェルールと比較して小型化することができる。

　本発明によれば、接着剤の充填性に優れ、接着剤の変形や体積変動の影響を受けにくい光コネクタ用フェルールを提供することができる。

光コネクタ用フェルール１を示す斜視図。光コネクタ用フェルール１の軸方向の断面図。光コネクタ用フェルール１に光ファイバ１９を固定した状態を示す断面図。光コネクタ用フェルール１ａの軸方向の断面図。光コネクタ用フェルール１ｂの軸方向の断面図。光コネクタ用フェルール１ｃの軸方向の断面図。

　以下、本発明の実施の形態にかかる光コネクタ用フェルールについて説明する。図１Ａは光コネクタ用フェルール１を示す斜視図、図１Ｂは断面図である。光コネクタ用フェルール１は、本体部３の内部に光ファイバが固定される部材であり、先端側が光ファイバの接続端面７となる。光コネクタ用フェルール１は、例えばガイド機構を有するいわゆるＭＴコネクタ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ　Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）用として使用可能である。

　本体部３の内部には、光ファイバが収容される内部空間１３が形成される。内部空間１３は、本体部３の後端から先端まで貫通する。なお、本体部３の光ファイバの挿入側（図１Ｂの右側）を後端側として、光ファイバの端面が露出する側（図１Ｂの左側）を先端側とする。すなわち、図１Ｂの左右方向を本体部３の先後端方向（又は場合によって接続方向）とする。

　なお、本体部３の接続方向の長さ（図１ＢのＢ）は、一般的なＭＴコネクタ用フェルール（約８ｍｍ長）に対して短く、５ｍｍ以下であってもよい。このように、本実施形態では、より小型の本体部３に対して特に有効である。なお、本体部３は、例えば射出成形にて成形され、充填材（例えば無機繊維やフィラー）を含有するＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂で形成される。

　内部空間１３は、本体部３の先端側に連通して、光ファイバが挿通される孔９となる。なお、本実施形態では、複数の光ファイバが併設して固定可能な多心コネクタ用フェルールである。すなわち、接続端面７には、複数の孔９が併設される。

　また、接続端面７は、接続方向に対して傾斜した平面である。すなわち、複数の孔９は傾斜面に配置される。また、孔９の両側には、一対のガイド孔１１が設けられる。ガイド孔１１には、ガイドピン等が挿入される。

　本体部３の上面には、外部に開口する接着剤注入窓５が形成される。図１Ｂに示すように、接着剤注入窓５と内部空間１３とは、縮径部１５を介して本体部３の内部で連通する。平面視において、縮径部１５の面積（最小面積）は、接着剤注入窓５の開口面積に対して小さい。

　図示した例では、本体部３の先後端方向（図中左右方向）に対する縮径部１５の長さが、接着剤注入窓５の長さよりも短くなるように設定される。なお、本体部３の幅方向（図１Ｂの紙面に垂直な方向）に対する縮径部１５の幅と接着剤注入窓５の幅は略同じであってもよく、又は、縮径部１５の幅も接着剤注入窓５の開口幅よりも斜面を形成して狭くしてもよい。

　接着剤注入窓５の開口部から縮径部１５の間には、本体部３の後端側に向けて斜面１７が形成される。一方、接着剤注入窓５の開口部から縮径部１５までの後端側の内側面（図中Ｃ）は、本体部３の先後端方向に対して略垂直であってもよく、先端側に向けてわずかに斜面としてもよい。但し、本体部３の後端側の側面Ｃの本体部３の先後端方向に対する斜面角度（本体部３の先後端方向に対する角度）よりも、本体部３の先端側の斜面１７の本体部３の先後端方向に対する斜面角度（図中Ａ）の方が小さいことが望ましい。

　なお、本体部３の先端側の斜面１７の上記斜面角度としては、４５°未満であることが望ましい。４５°以上であると、接着剤注入窓５の開口面積と、縮径部１５の面積との差が小さくなり、本発明の効果が小さくなる。また、平面視における縮径部１５の面積（最小面積）は、接着剤注入窓５の開口面積（最大面積）の１／２以下であることが望ましい。

　次に、光コネクタ用フェルール１に光ファイバが固定された固定構造について説明する。図２は、光コネクタ用フェルール１に接着剤２３によって、光ファイバ１９が固定された構造を示す断面図である。光ファイバ１９は、本体部３の後端側から挿入される。

　光ファイバ１９は、内部のガラス製の光ファイバ裸芯と、その周囲に形成される樹脂層を有する。また、光コネクタ用フェルール１（本体部３）への光ファイバ１９の挿入部には、例えばゴム製のブーツ２１が配置される。光ファイバ１９はブーツ２１に挿通される。光ファイバ１９の先端部近傍の樹脂層が剥離されて、内部の光ファイバ裸芯が露出され、孔９に挿通される。孔９は、樹脂層の外径よりも小さいため、樹脂層の端面は、孔９の後端側のテーパ部に当接して、光ファイバ１９が位置決めされる。

　なお、内部空間１３は、本体部３の後端側から順に、光ファイバ１９等を挿入する際のガイドとして機能し、先端側に向けて縮径するテーパ部と、ブーツ２１が収容されるブーツ収容部１４と、ブーツ２１の端面が当接して位置決めされる縮径段部１６と、前述した樹脂層が当接し、光ファイバ裸芯の挿入ガイドとして機能し、先端側に向けて縮径するするテーパ部１２と、先端まで略同一径で形成される孔９とで構成される。すなわち、孔９は、光ファイバ１９の挿通方向に対して略一定の内径であり、内部空間１３は、孔９までの間に内径が徐々に小さくなるようにテーパ形状を有する。より詳細には、内部空間１３は、縮径段部１６で縮径された径（高さ）に対して、本体部３の先端側に向けて所定に長さで、一定の径（高さ）で形成された定径部１８を有し、この定径部１８の先端側が、孔９に向かってなだらかに接続するようにテーパ部１２によって徐々に径（高さ）が小さくなる。なお、縮径部１５は、内部空間１３の定径部１８に接続される。すなわち、テーパ部１２は、縮径部１５よりも前端側から縮径が開始され、縮径段部１６は、縮径部１５よりも後方に位置する。この際、内部空間１３の縮径部１５との連通部から、孔９までの間に、径が急激に変化する段差が形成されない。また、ブーツ収容部１４はブーツ２１のサイズ（高さ）よりも大きく、縮径段部１６において、ブーツ２１のサイズ（高さ）よりも小さくなる。したがって、光ファイバ１９及びブーツ２１を本体部３に挿入すると、内部空間１３（縮径部１５）の後方では、ブーツ２１がブーツ収容部１４に配置され、ブーツ２１の先端と縮径段部１６との接触によって内部空間１３の後端が概ね塞がれる。

　この状態で、接着剤注入窓５から接着剤２３を注入すると、接着剤２３は、縮径部１５を介して内部空間１３に注入される。この際、接着剤注入窓５は、十分な開口面積を有するため、接着剤の注入が容易である。また、接着剤注入窓５の開口部から縮径部１５までの空間に接着剤２３を貯留することができるため、貯留した接着剤２３による下方への圧力によって、接着剤２３は内部空間１３へ確実に注入される。

　なお、前述したように、接着剤注入窓５から縮径部１５までの間には、後方に向けて斜面１７が形成される。このため、接着剤２３は、縮径部１５を介して、内部空間１３の後方に向けて優先的に流れる。このため、接着剤２３は、内部空間１３の後方から順に充填され、内部空間１３の注入された接着剤２３は、後方から前方に向けて流れる。また、縮径部１５から内部空間１３に流入した接着剤２３が前方に流れる際に、内部空間１３が前方に向かって徐々に縮径して段差などがないため、接着剤２３はスムーズに前方に流れることができる。このため、空気溜りなどができにくい。

　なお、前述したようにブーツ２１の端面が、内部空間１３の後方の縮径段部１６に当接して塞がれるため、多くの接着剤２３が本体部３の後方から流出することはないが、ブーツ２１の外周面と本体部３の隙間に、多少の接着剤２３が漏れ出してもよい。同様に、光ファイバ１９の樹脂層と本体部３との隙間から、孔９内へ、接着剤２３が漏れ出してもよい。

　この状態で接着剤２３を硬化させることで、光ファイバ１９を本体部３に固定することができる。なお、光ファイバ１９を固定した後に、接続端面７は光ファイバ１９と共に研磨される。すなわち、接続端面７と光ファイバ１９の端面位置は略一致する。なお、接着剤２３としては、例えば熱硬化樹脂が適用可能であるが、紫外線硬化樹脂など、特に種類は限定されない。

　ここで、接着剤２３は、内部空間１３内と共に、縮径部１５の上方でも硬化する。このため、接着剤２３のアンカー効果によって、確実に光ファイバ１９の引き抜き力を確保することができる。

　また、縮径部１５によって、本体部３の強度が向上する。例えば、特に小型のコネクタ用フェルールの場合には、内部空間１３等の接着剤２３の充填される体積の比率が相対的に大きくなり、強度低下の恐れがある。これに対し、縮径部１５は、本体部３の変形を抑制する補強部として機能する。

　また、接着剤２３は、硬化時や、硬化後の温度変化や吸湿・乾燥によって変形や膨張・収縮（体積変動）が生じる。このような、変形や体積変動が生じると、光ファイバ１９へ応力が加わり、伝送損失の増大の恐れがある。例えば、従来のコネクタ用フェルールのように、縮径部を設けずに、接着剤注入窓から内部空間へ接着剤を充填して硬化させると、接着剤に変形や体積変動が生じた際に、光ファイバへ影響を与える恐れがある。

　これに対し、縮径部１５を設けることで、例えば縮径部１５よりも上方に充填された接着剤２３の変形や体積変動の影響が、縮径部１５によって遮断される。このため、少なくとも縮径部１５より上の部分における接着剤２３からの、光ファイバ１９への影響を抑制することができる。このため、光ファイバ１９にかかる応力や、接続端面７における光ファイバ１９の端面の位置変化を抑制することができる。この際、縮径部１５は、上面側に斜面１７が形成されるが、下面側は、内部空間１３の定径部１８に対応するため、断面において、縮径部１５が後方に向けて過剰に鋭利にならずに所定の厚みを確保することができるため、縮径部１５の先端部の強度を確保することができる。

　以上、本実施の形態によれば、接着剤注入窓５を有する光コネクタ用フェルール１において、内部空間１３との間に縮径部１５を形成することで、接着剤２３の変形や体積変動による光ファイバ１９が受ける影響を抑制することができる。このため、光ファイバ１９が受ける応力による伝送損失の増大や、光ファイバ１９の先端の位置ずれによる接続損失の増大を抑制することができる。

　また、接着剤注入窓５から縮径部１５に向けて、先端側から後端側へ向かう斜面１７を設けることで、接着剤２３を内部空間１３の後端側に向けて流すことができる。このため、内部空間１３内においては、後方から前方に向けて接着剤２３を流すことができる。このため、エア溜りが生じにくく、確実に光ファイバ１９と本体部３とを接着して固定することができる。

　また、接着剤注入窓５から縮径部１５に向けて、本体部３の先端側から後端側へ向かう斜面１７を設けることで、金型からの抜けを良くすることができる。このため、金型からの抜き抵抗が低減され、特に本体部３の先端側における変形を抑制することができるとともに、金型の摩耗を抑制することができる。この際、接着剤注入窓５から縮径部１５に向けて、本体部３の後端側から先端側へ向かう斜面を形成することで、金型からの抜き抵抗をより低減することができる。この場合でも、本体部３の後端側の斜面角度を本体部３の先端側の斜面角度より大きくすることで、接着剤２３を内部空間１３の後端側に向けて流すことができる。また、縮径部１５の幅を、接着剤注入窓５の開口幅よりも狭くなるように斜面を形成することで、接着剤２３を内部空間１３の幅方向中心側に向けて流すことができ、内部空間１３内においては、幅方向の中心から外側に向けて接着剤２３を流すことができる。

　また、縮径部１５を有しない場合と比較して、内部空間１３による本体部３の強度低下を抑制することができる。すなわち、縮径部１５を設けることで、本体部３の変形を抑制することができる。

　以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　例えば、本体部３の形態は、図１Ｂに示した形態には限られない。例えば、図３Ａに示すように、接続端面７は、接続方向に対して略垂直な平面としてもよい。また、図３Ｂに示すように、接続端面の一部が接続方向に向けた曲面であってもよい。このように、接続端面７は、接続方向に対して略垂直な平面、接続方向に対して傾斜した平面、又は接続方向に向けた曲面のいずれかで形成されてもよい。

　また、図４に示すように、本体部３の接着剤注入窓５が形成されるのとは逆側の外面（すなわち下面）に、凹部２５が形成されてもよい。凹部２５は、外面に対して所定の深さで形成され、内部空間１３とはつながらない。凹部２５の肉抜き体積は、例えば、接着剤注入窓５から縮径部１５までの空間の体積と略一致するように形成される。

　前述したように、本体部３は、射出成型によって形成される。すなわち、樹脂を金型のキャビティ内に所定の位置から射出して、キャビティの形状に対応した形状が成形される。この際、溶融した樹脂は、射出位置から金型内部を流れてキャビティに充填される。

　例えば、本体部３の後端側から樹脂が射出される場合には、孔９及び内部空間１３が、本体部３の上下方向の略中央に配置されるため、樹脂は内部空間１３の上下に分かれて先端側に流れる。この際、内部空間１３の上方側には、接着剤注入窓５等が形成されるため、樹脂の流れが阻害される。一方、孔９の下側には、接着剤注入窓５が存在しないため、孔９の上側と比較して、樹脂の流体抵抗が小さくなる。このように、孔９の上下で樹脂の流れのアンバランスが生じると、本体部３の寸法精度の悪化の要因となる。

　これに対し、接着剤注入窓５の逆側の外面に凹部２５を設けることで、内部空間１３の上下で、樹脂の流れの抵抗や体積差を小さくすることができるため、樹脂の上下のバランスが良好となり、本体部３の寸法精度を高めることができる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ………光コネクタ用フェルール
３………本体部
５………接着剤注入窓
７………接続端面
９………孔
１１………ガイド孔
１２………テーパ部
１３………内部空間
１４………ブーツ収容部
１５………縮径部
１６………縮径段部
１７………斜面
１８………定径部
１９………光ファイバ
２１………ブーツ
２３………接着剤
２５………凹部

Claims

　本体部の内部に光ファイバが固定され、先端側が接続端面となる光コネクタ用フェルールであって、
　前記光ファイバが収容される内部空間と、外部に開口する接着剤注入窓と、を有し、
　前記内部空間と前記接着剤注入窓とは、縮径部を介して連通しており、
　前記縮径部の面積は、前記接着剤注入窓の開口面積に対して小さいことを特徴とする光コネクタ用フェルール。
　前記接着剤注入窓の開口部から前記縮径部の間に、前記本体部の後端側に向けて斜面が形成されることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ用フェルール。
　前記本体部の先端側の、前記本体部の後端側に向けて形成された前記斜面の、前記本体部の先後端方向に対する斜面角度は、４５°未満であることを特徴とする請求項２記載の光コネクタ用フェルール。
　前記接着剤注入窓において、前記本体部の後端側の前記本体部の先後端方向に対する斜面角度よりも、前記本体部の先端側の前記本体部の先後端方向に対する斜面角度の方が小さく、
　前記縮径部の幅が、前記接着剤注入窓の幅よりも狭いことを特徴とする請求項２記載の光コネクタ用フェルール。
　前記縮径部の最小面積は、前記接着剤注入窓の開口面積の１／２以下であることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ用フェルール。
　前記本体部の前記接着剤注入窓が形成されるのとは逆側の外面に、凹部が形成されることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ用フェルール。
　前記凹部の肉抜き体積は、前記接着剤注入窓から前記縮径部までの空間の体積と略一致することを特徴とする請求項６記載の光コネクタ用フェルール。
　前記接続端面が、接続方向に対して略垂直な平面、接続方向に対して傾斜した平面、又は接続方向に向けた曲面のいずれかで形成されることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ用フェルール。
　前記本体部が、充填材を含有するＰＰＳ樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ用フェルール。
　接続方向に対する前記本体部の長さが、５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ用フェルール。
　前記本体部への前記光ファイバの挿入部にブーツが配置され、
　前記内部空間は、前記ブーツが収容されるブーツ収容部と、前記ブーツの端面が当接する縮径段部を有し、前記ブーツが前記本体部に挿入された際に、前記ブーツと前記縮径段部が接触することによって前記内部空間の後方が概ね塞がれることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ用フェルール。