JP6673765B2 - ファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法およびファイバー一体型光学面付フェルール - Google Patents

Description

本発明は、ファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法および当該ファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法によって得られるファイバー一体型光学面付フェルールに関する。

従来、光通信には、光ファイバーや光導波路などの光伝送体が使用されている。光伝送体は、その先端が樹脂製のフェルールによって保持された状態で、他の光学部品や、他の光伝送体と光学的に接続される。

また、近年、電子部品の高密度化や、生産性向上の観点から、複数の光伝送体を樹脂製のフェルールに固定した光コネクタ用フェルールの開発が行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、複数の光ファイバーが樹脂製のフェルールに固定された光コネクタ用フェルールが記載されている。特許文献１に記載の光コネクタ用フェルールは、成形によりフェルールを成形した後、接着剤で光ファイバーをフェルールに固定することにより製造される。

図１は、特許文献１に記載の光コネクタ用フェルールの製造方法を説明するための図である。図１に示されるように、特許文献１に記載の光コネクタ用フェルールのフェルールは、下金型１０と、上金型２０と、入れ子３０と、ガイドピン孔を成形するためのガイドピン孔成形ピン４１およびファイバー挿通孔を成形するための挿通孔成形ピン４２を保持したピンホルダー４０とを用いて製造される。下金型１０は、上面に開口した凹部１１と、凹部１１を挟む位置に配置されたガイドピン孔成形ピン４１および挿通孔成形ピン４２を保持するＶ溝１２と、凹部１１の内側面に配置された樹脂注入口１３と、を有する。上金型２０には、入れ子３０を出し入れするための入れ子挿入口２１が貫通して形成されている。入れ子３０は、入れ子挿入口２１と相補的な形状に形成されている。

特許文献１に記載の光コネクタ用フェルールの製造方法では、下金型１０のＶ溝１２に対して、ガイドピン孔成形ピン４１および挿通孔成形ピン４２を配置する。次いで、下金型１０の上に、入れ子３０を挿入した上金型２０を被せて型締めする。このとき、ガイドピン孔成形ピン４１および挿通孔成形ピン４２は、入れ子３０によって、下金型１０側に向かって付勢されている。次いで、樹脂注入口１３からキャビティー内に樹脂を流し込む。保圧後、金型から成形品（フェルール）を取り出す。

次いで、ファイバー挿通孔に光ファイバーを挿通する。最後に、成形時に入れ子３０が配置されていた位置から接着剤を流し込むことで、フェルールに対して、光ファイバーを固定して、光コネクタ用フェルールを製造する。

特開２００４−０６２１００号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光コネクタ用フェルールには、フェルールと、光ファイバーとを接着剤で固定する必要があるため、製造工程が煩雑になるという問題があった。

一方、前述の製造工程の煩雑さを解消する方法として、光ファイバーを用いたインサート成形が考えられる。しかしながら、光ファイバーを用いたインサート成形では、光ファイバーを金型で位置決めした状態で、樹脂をキャビティー内に流し込むことにより、光ファイバーを位置決めした以外の領域を成形する。次いで、光ファイバーを位置決めした金型を外し、異なる金型を配置して、光ファイバーを位置決めしていた領域を成形する。このように、光ファイバーを用いたインサート成形では、２組の金型を使用するか、上型２個および下型１個の金型を使用する必要があるため、製造コストが高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、簡単にかつ安価に製造できる、光伝送体とこの光伝送体の端部に接合されたフェルールとを有するファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法、および当該ファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法で製造されたファイバー一体型光学面付フェルールを提供することを目的とする。

本発明に係るファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法は、光伝送体と、前記光伝送体の端面に対向して配置された光学面を含み、前記光伝送体の端部に接合されたフェルールと、を有するファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法であって、前記端面が前記光学面となる位置と対向するように、前記フェルールを成形するための金型のキャビティー内に前記光伝送体を配置する工程と、前記キャビティーの内面の一部を構成する一対の摺動駒を移動させて、前記光伝送体の端面が前記キャビティー内に露出するように、前記光伝送体を前記一対の摺動駒で挟んで固定する工程と、前記一対の摺動駒で前記光伝送体を固定した状態で、前記キャビティー内に光透過性の樹脂組成物を充填し、固化させて、前記端面と対向した前記光学面を有する、前記フェルールの一部を構成するフェルール本体を得る工程と、前記フェルール本体を得る工程の後、前記一対の摺動駒を移動させて、前記摺動駒が移動して形成された空間に樹脂組成物を充填し、固化させて、前記光伝送体に接合された、前記フェルールの一部を構成する光伝送体支持部を得る工程と、前記金型から、前記光伝送体と、前記フェルール本体および前記光伝送体支持部を含み、前記光伝送体に接合された前記フェルールとを有するファイバー一体型光学面付フェルールを取り出す工程と、を含む。

本発明に係るファイバー一体型光学面付フェルールは、光伝送体と、前記光伝送体の端部に接合されたフェルールと、を有し、前記フェルールは、前記光伝送体の端面がその内部に配置され、前記端面と対向して配置された光学面を含む、光透過性を示す樹脂製のフェルール本体と、前記光伝送体の一部がその内部に配置され、少なくとも互いに対向する２つの面が外部に露出するように前記フェルール本体に接合された樹脂製の光伝送体支持部と、を有し、前記２つの面には、前記光伝送体と平行に、前記光伝送体の外形に対応する形状の凸部が形成されている。

本発明によれば、簡単にかつ安価に製造されうるファイバー一体型光学面付フェルールを提供することができる。

図１は、特許文献１に記載の光コネクタ用フェルールの製造方法を説明するための図である。 図２Ａ、Ｂは、本発明の一実施の形態に係るファイバー一体型光学面付フェルールの斜視図である。 図３Ａ〜Ｅは、ファイバー一体型光学面付フェルールの構成を示す図である。 図４は、金型を説明するための斜視図である。 図５Ａ〜Ｄは、ファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法を説明するための図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明では、インサート成形品であるファイバー一体型光学面付フェルールについて説明した後、当該ファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法について説明する。

（ファイバー一体型光学面付フェルールの構成）
図２は、本発明の一実施の形態に係るファイバー一体型光学面付フェルール１００の斜視図である。図２Ａは、ファイバー一体型光学面付フェルール１００の斜視図であり、図２Ｂは、内部構造を破線で示したファイバー一体型光学面付フェルール１００の斜視図である。図３は、ファイバー一体型光学面付フェルール１００の構成を示す図である。図３Ａは、ファイバー一体型光学面付フェルール１００の平面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、正面図であり、図３Ｄは、背面図であり、図３Ｅは、右側面図である。なお、以下の説明では、光学面１３２が配置された面を「正面」として説明する。

図２Ａ、Ｂおよび図３Ａ〜Ｅに示されるように、ファイバー一体型光学面付フェルール１００は、光伝送体１１０と、フェルール１２０とを有する。ファイバー一体型光学面付フェルール１００は、後述するように射出成形により製造されうる。

光伝送体１１０の種類は、特に限定されない。光伝送体１１０の種類には、光ファイバー、光導波路などが含まれる。本実施の形態では、光伝送体１１０は、光ファイバーである。光ファイバーは、シングルモード方式であってもよいし、マルチモード方式であってもよい。光伝送体１１０の数は、特に限定されず、本実施の形態では、４本である。４本の光ファイバー（光伝送体１１０）は、ファイバー一体型光学面付フェルール１００の正面および背面を繋ぐ方向（図２におけるＹ方向；長軸方向）に沿って配置され、かつファイバー一体型光学面付フェルール１００の左側面および右側面を繋ぐ方向（図２におけるＸ方向；短軸方向）に一定間隔で１列に配列されている。また、光伝送体１１０の一方の端部は、その端面がフェルール本体１２２の光学面１３２と対向するようにフェルール１２０内に配置されており、光伝送体１１０の残部は背面から外部に露出している。

フェルール１２０は、光伝送体１１０を保持するとともに、他の光学部品に挿入されることで、光伝送体１１０および他の光学部品を光学的に接続させる。フェルール１２０は、光伝送体１１０の端部に接合されている。フェルール１２０には、一対のガイドピンが挿通される２つの貫通孔１２１が形成されている。２つの貫通孔１２１は、Ｙ方向に沿って形成されている。また、２つの貫通孔１２１は、光伝送体１１０を挟むように、フェルール１２０のＸ方向の両端部に配置されている。フェルール１２０は、フェルール本体１２２と、光伝送体支持部１２３とを有する。

フェルール本体１２２は、光伝送体１１０の端面がその内部に配置され、端面と対向して配置された光学面１３２を含む。フェルール本体１２２は、光透過性を有する樹脂製の材料で形成されている。また、フェルール本体１２２は、フェルール１２０の中央部分に配置された光伝送体支持部１２３を取り囲むように配置されている。フェルール本体１２２は、光伝送体支持部１２３の正面と、左側面と、背面とに接している。また、フェルール本体１２２は、光伝送体支持部１２３の天面と、底面と、右側面とには接していない。すなわち、フェルール本体１２２の平面視形状は、略Ｕ字形状である。

フェルール本体１２２の正面には、他の光学部品と接続するための正面凹部１３１が形成されており、かつ２つの貫通孔１２１が開口している。正面凹部１３１の底面には、光学面１３２が配置されている。正面凹部１３１の平面視形状は、他の光学部品に接続できるとともに、光学面１３２の位置を確保できれば特に限定されない。本実施の形態では、正面凹部１３１の平面視形状は、四隅がＲ面取りされた略矩形である。

光学面１３２は、光伝送体１１０からの光を集光させるか、または、外部から入射した光を光伝送体１１０に集光させる光学面である。本実施の形態では、光学面１３２の形状は、正面凹部１３１の底面から正面凹部１３１の開口部に向かって凸状の凸レンズ面である。また、光学面１３２の平面視形状は、円形である。光学面１３２の中心軸は、光伝送体１１０の端面の光軸を一致することが好ましい。光学面１３２の数は、光伝送体１１０の数と同じである。すなわち、本実施の形態では、光学面１３２の数は、４個である。

光伝送体支持部１２３の正面に接しているフェルール本体１２２の内面と、光伝送体支持部１２３の背面に接しているフェルール本体１２２の内面とには、位置決め凸部１３３が対向して形成されている。位置決め凸部１３３は、フェルール本体１２２と、光伝送体支持部１２３との位置関係を規定する。位置決め凸部１３３の形状は、前述の機能を発揮できれば特に限定されない。本実施の形態では、位置決め凸部１３３の形状は、直方体形状である。位置決め凸部１３３の右側面は、フェルール本体１２２の右側面と同一平面となるように配置されている。また、２つの位置決め凸部１３３間において対向する面には、貫通孔１２１がそれぞれ開口している。

光伝送体支持部１２３は、光伝送体１１０の一部がその内部に配置され、少なくとも互いに対向する２つの面（天面および底面）が外部に露出するようにフェルール本体１２２に接合されている。光伝送体支持部１２３は、樹脂製の材料で形成されている。光伝送体支持部１２３は、フェルール１２０の中央部分に配置されており、フェルール本体１２２に部分的に囲まれている。光伝送体支持部１２３の正面および背面には、フェルール本体１２２の位置決め凸部１３３と対応する位置に、位置決め凹部１４１がそれぞれ形成されている。位置決め凹部１４１の形状は、位置決め凸部１３３と相補的な形状である。すなわち位置決め凹部１４１の形状は、直方体形状である。また、２つの位置決め凹部１４１間において対向する面には、貫通孔１２１がそれぞれ開口している。光伝送体支持部１２３の互いに対向する２つの面には、光伝送体１１０と平行に、光伝送体１１０の外形に対応する形状の凸部が形成されている、具体的には、光伝送体支持部１２３の天面および底面には、貫通孔１２１に対応する第１凸条１４２と、４本の光伝送体１１０に対応する４つの第２凸条１４３とがそれぞれ形成されている。第１凸条１４２および貫通孔１２１は、相互に平行に形成されている。また、第２凸条１４３および光伝送体１１０は、相互に平行に形成されている。Ｘ方向およびＺ方向に沿う平面で切断した第２凸条１４３の形状は、半円である、すなわち、第２凸条１４３の形状は、半円柱形状である。天面および底面の第２凸条１４３をそれぞれ合わせると円柱形状になる。この円柱形状は、光伝送体１１０の外形と同じである。

このように、光伝送体１１０は、端部がフェルール本体１２２に接合（固定）されており、端部より基端側の部分が光伝送体支持部１２３に接合（固定）されており、さらに基端側の部分はフェルール本体１２２に接合（固定）されている。また、貫通孔１２１は、正面側のフェルール本体１２２に形成された部分と、背面側のフェルール本体１２２に形成された部分と、これらの間に位置し、光伝送体支持部１２３に形成された部分とから構成されている。

また、フェルール本体１２２および光伝送体支持部１２３の位置関係は、位置決め凸部１３３を含むフェルール本体１２２の２つの内側面と、位置決め凹部１４１を含む光伝送体支持部１２３の２つの外側面とによって位置決めされる。

（ファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法）
次いで、ファイバー一体型光学面付フェルール１００の製造方法について説明する。本実施の形態に係るファイバー一体型光学面付フェルール１００の製造方法では、フェルール１２０（フェルール本体１２２および光伝送体支持部１２３）を射出成形により製造すると同時に、光伝送体１１０の端部をフェルール１２０に対して固定する。また、本実施の形態に係るファイバー一体型光学面付フェルール１００の製造方法は、１組の金型で行うことができる。まず、フェルール１２０を成形するための金型について説明する。

図４は、金型２００を説明するための斜視図である。なお、図４では、上型２２０および上型摺動駒２４０を省略している。図５Ａ〜Ｄは、ファイバー一体型光学面付フェルール１００の製造方法を説明するための図である。

まず、射出成形に使用する金型２００について説明する。金型２００は、１組であればよい。金型２００の駒の分割数や分割位置は、特に限定されない。図４および図５Ａ〜Ｄに示されるように、本実施の形態では、金型２００は、下型２１０と、上型２２０と、下型摺動駒２３０と、上型摺動駒２４０と、側方摺動駒２５０と、を有する。

下型２１０は、主としてフェルール本体１２２の下側半分を形成する。下型２１０は、フェルール本体１２２の下側半分に対応した形状のフェルール本体用凹部２１１と、２つの貫通孔１２１を形成するための仮想ガイドピンを支持する２つの第１凹条２１２と、光伝送体１１０に対応した４つの第２凹条２１３と、を有する。また、フェルール本体用凹部２１１の底面の中央には、下型摺動駒２３０が摺動するための摺動駒用貫通孔２１４が形成されている。さらに、フェルール本体用凹部２１１の正面側は、側方摺動駒２５０が摺動可能になっている。

下型摺動駒２３０は、主として光伝送体支持部１２３の下側半分を形成する。下型摺動駒２３０は、貫通孔１２１を形成するための仮想ガイドピンに対応した第３凹条２３１と、光伝送体１１０に対応した４つの第４凹条２３２と、フェルール本体１２２の位置決め凸部１３３および光伝送体支持部１２３に対応した２つの段部２３３とを有する。下型摺動駒２３０は、摺動駒用貫通孔２１４内を上下方向（図４におけるＺ方向）に移動する。

上型２２０は、主としてフェルール本体１２２の上側半分を形成する。上型摺動駒２４０は、主として光伝送体支持部の上側半分を形成する。本実施の形態では、上型２２０は下型２１０と同じ形状であり、上型摺動駒２４０も下型摺動駒２３０と同じ形状であるため、上型２２０および上型摺動駒２４０の形状についての説明は省略する。

側方摺動駒２５０は、主として、正面凹部１３１および光学面１３２を形成する。側方摺動駒２５０は、正面凹部１３１を形成するための側方凸部２５１と、仮想ガイドピンに対応したガイドピン用貫通孔２５２と、を有する。側方凸部２５１は、正面凹部１３１と相補的な形状である。また、側方凸部２５１の頂面には、光学面１３２に対応した光学面用凹部２５３が形成されている。側方摺動駒２５０は、下型２１０のフェルール本体用凹部２１１内を前後方向（図４におけるＹ方向）に移動する。

次いで、射出成形によるファイバー一体型光学面付フェルール１００の製造方法について説明する。ファイバー一体型光学面付フェルール１００の製造方法は、金型２００のキャビティー内に光伝送体１１０を配置する工程と、一対の摺動駒２３０、２４０で光伝送体１１０を挟んで固定する工程と、フェルール本体１２２を成形する工程と、光伝送体支持部１２３を成形する工程と、ファイバー一体型光学面付フェルール１００を取り出す工程と、を含む。

まず、フェルール１２０を成形するための金型２００のキャビティー内に光伝送体１１０を配置する。この工程では、図５Ａに示されるように、下型摺動駒２３０の天面と下型２１０の天面が略同一平面上に位置するように下型摺動駒２３０を移動させる。また、側方摺動駒２５０の凸部の頂面を正面凹部１３１の底面となる位置に移動させる。そして、光伝送体１１０を第２凹条２１３および第４凹条２３２上に配置する。このとき、光伝送体１１０の端面は、光学面１３２となる位置（光学面用凹部２５３）と対向するように配置される。また、仮想ガイドピンを第１凹条２１２および第３凹条２３１上に配置するとともに、ガイドピン用貫通孔２５２に挿通する。

次いで、一対の摺動駒２３０、２４０で光伝送体１１０を挟んで固定する。この工程では、図５Ｂに示されるように、上型２２０を下型２１０に重ねるとともに、上型摺動駒２４０を下型摺動駒２３０に接するように移動させる。このとき、光伝送体１１０は、端面がキャビティー内に露出するように、下型摺動駒２３０および上型摺動駒２４０によって固定されるとともに、下型２１０および上型２２０によっても固定される。

次いで、フェルール本体１２２を成形する。この工程では、図５Ｂに示されるように、下型摺動駒２３０および上型摺動駒２４０と、下型２１０および上型２２０とで光伝送体１１０を固定した状態で、第１ゲート２１５（図４参照）からキャビティー内に光透過性の樹脂組成物を充填し、固化させる。このとき、光伝送体１１０は、金型２００によって、２箇所固定されるため、キャビティー内に樹脂を充填させても位置ズレすることがない。この状態で保圧することで、フェルール本体１２２を得る。

次いで、光伝送体支持部１２３を成形する。この工程では、図５Ｃに示されるように、下型摺動駒２３０を下側に移動させるとともに、上型摺動駒２４０を上側に移動させる。このようにして、下型摺動駒２３０および上型摺動駒２４０を移動させることで、フェルール本体１２２と、下型摺動駒２３０と、上型摺動駒２４０とで囲まれた空間が新たに形成される。この空間は、光伝送体支持部１２３と同じ形状である。この状態で、第２ゲート２１６（図４参照）から樹脂組成物を当該空間に充填し、固化させる。この状態で保圧することで、フェルール本体１２２を得る。

最後に、ファイバー一体型光学面付フェルール１００を取り出す。この工程では、図５Ｄに示されるように、型開きした金型２００から、光伝送体１１０と、フェルール本体１２２および光伝送体支持部１２３を含み、光伝送体１１０に接合されたフェルール１２０とを有するファイバー一体型光学面付フェルール１００を取り出す。以上の工程によりファイバー一体型光学面付フェルール１００を製造できる。このようにして製造されたファイバー一体型光学面付フェルール１００は、光伝送体支持部１２３の天面および底面が、光伝送体１１０を固定した上型摺動駒２４０の天面および、下型摺動駒２３０の天面によって成形されるため、光伝送体１１０に対応する形状が形成されている。また、下型摺動駒２３０の段部２２３および上型摺動駒２４０の段部により位置決め凸部１３３および位置決め凹部１４１が形成されるため、フェルール本体１２２および光伝送体支持部１２３が固定される。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係るファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法は、光伝送体１１０の端面をキャビティー内に露出させた状態で、下型摺動駒２３０および上型摺動駒２４０で光伝送体１１０を支持してフェルール本体１２２を成形する。そして、下型摺動駒２３０および上型摺動駒２４０が移動することで形成された空間を利用して光伝送体支持部１２３を成形する。このように、本実施の形態に係るファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法は、一組の金型を用いて光伝送体１１０と、光伝送体１１０に接合されたフェルール１２０とを有するファイバー一体型光学面付フェルール１００を製造する。よって、本実施の形態に係るファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法は、簡単に、かつ安価にファイバー一体型光学面付フェルール１００を製造できる。

本発明に係るファイバー一体型光学面付フェルールは、例えば光伝送体を用いた光通信に有用である。

１０ 下金型
１１ 凹部
１２ Ｖ溝
１３ 樹脂注入口
２０ 上金型
２１ 入れ子挿入口
３０ 入れ子
４０ ピンホルダー
４１ ガイドピン孔成形ピン
４２ 挿通孔成形ピン
１００ ファイバー一体型光学面付フェルール
１１０ 光伝送体
１２０ フェルール
１２１ 貫通孔
１２２ フェルール本体
１２３ 光伝送体支持部
１３１ 正面凹部
１３２ 光学面
１３３ 位置決め凸部
１４１ 位置決め凹部
１４２ 第１凸条
１４３ 第２凸条
２００ 金型
２１０ 下型
２１１ フェルール本体用凹部
２１２ 第１凹条
２１３ 第２凹条
２１４ 摺動駒用貫通孔
２１５ 第１ゲート
２１６ 第２ゲート
２２０ 上型
２３０ 下型摺動駒
２３１ 第３凹条
２３２ 第４凹条
２３３ 段部
２４０ 上型摺動駒
２５０ 側方摺動駒
２５１ 側方凸部
２５２ ガイドピン用貫通孔
２５３ 光学面用凹部

Claims (2)

1. 光伝送体と、前記光伝送体の端面に対向して配置された光学面を含み、前記光伝送体の端部に接合されたフェルールと、を有するファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法であって、
   前記端面が前記光学面となる位置と対向するように、前記フェルールを成形するための金型のキャビティー内に前記光伝送体を配置する工程と、
   前記キャビティーの内面の一部を構成する一対の摺動駒を移動させて、前記光伝送体の端面が前記キャビティー内に露出するように、前記光伝送体を前記一対の摺動駒で挟んで固定する工程と、
   前記一対の摺動駒で前記光伝送体を固定した状態で、前記キャビティー内に光透過性の樹脂組成物を充填し、固化させて、前記端面と対向した前記光学面を有する、前記フェルールの一部を構成するフェルール本体を得る工程と、
   前記フェルール本体を得る工程の後、前記一対の摺動駒を移動させて、前記摺動駒が移動して形成された空間に樹脂組成物を充填し、固化させて、前記光伝送体に接合された、前記フェルールの一部を構成する光伝送体支持部を得る工程と、
   前記金型から、前記光伝送体と、前記フェルール本体および前記光伝送体支持部を含み、前記光伝送体に接合された前記フェルールとを有するファイバー一体型光学面付フェルールを取り出す工程と、
   を含む、ファイバー一体型光学面付フェルールの製造方法。
2. 光伝送体と、
   前記光伝送体の端部に接合されたフェルールと、を有し、
   前記フェルールは、
   前記光伝送体の端面がその内部に配置され、前記端面と対向して配置された光学面を含む、光透過性を示す樹脂製のフェルール本体と、
   前記光伝送体の一部がその内部に配置され、少なくとも互いに対向する２つの面が外部に露出するように前記フェルール本体に接合された樹脂製の光伝送体支持部と、を有し、
   前記２つの面には、前記光伝送体と平行に、前記光伝送体の外形に対応する形状の凸部が形成されている、
   ファイバー一体型光学面付フェルール。

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