JPH0815566A - 光コネクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像伝送や、高速の光信号を伝送するシステ
ム等で用いられる高い反射減衰量が必要とされる通信用
光コネクタを簡便かつ安価に製造する。 【構成】 フェルール１０の軸部分がガラス材で構成さ
れており、先ず、該フェルール先端をあらかじめ凸球面
形状に研磨する工程と、次いで、先端被覆を除去した光
ファイバ１４を、光硬化型の接着剤を用いて該フェルー
ル内に挿入・固定する工程と、当該ファイバ固定済みの
フェルールに対し、アルミナの固定されたラッピングフ
ィルム１７で粗研磨を行う第１の研磨工程と、酸化セリ
ウムの固定されたラッピングフィルム１９で仕上げ研磨
を行う第２の工程とから研磨工程を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ伝送路の中
間に配置し、伝送経路の切替または切断等に用いられる
光コネクタの製造方法に関するものであって、特に画像
伝送や、高速の光信号を伝送するシステム等で用いられ
る高い反射減衰量が必要とされる通信用光コネクタを簡
便かつ安価に製造するためのものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、通信用に高い反射減衰量が得られ
る光コネクタとしては、内径と外径とを高精度に加工し
た「フェルール」と称される部材に、ファイバを挿入・
固定した後、その接続部端面を凸球面状に研磨し、ファ
イバ同士を物理的に接触させて接続するＰＣ（Physical
Contact）型光コネクタが用いられている。

【０００３】このようなＰＣ型の光コネクタを製造する
例を次に説明する。まず、アルミナ，ジルコニアのよう
なセラミック製のフェルールに２液性の熱硬化型エポキ
シ接着剤を充填した上で被覆を長めに除去したファイバ
を挿入し加熱固定した後、余分に突き出たファイバを切
断する。第１の研磨工程として、接着剤除去用に炭化シ
リコンのラッピングフィルムで乾式研磨を行う。第２の
研磨工程として、弾性フィルムにダイヤモンド砥粒を含
む溶液をたらして、凸球面研磨を行う。第３の研磨工程
として、弾性フィルムに粒径０．１μｍ以下という超微
粒子の酸化シリコン砥粒を含む溶液をたらして、仕上げ
研磨を行う。最後に、バネやプラグといったハウジング
部品を組み合わせるという手順で行っていた。

【０００４】ここでもっともコストが高いのはフェルー
ル部材とその研磨工程であり、コネクタ全体の半分以上
を占める。

【０００５】そこで最近、部材コストを低減するために
ガラスフェルールの適用が検討され始めた。これはフェ
ルールをセラミックよりも低廉なガラス材で製造し、フ
ァイバ固定を光硬化接着剤で行うという方法である。

【０００６】しかしこれでも研磨工程が従来通りでは大
きな経済化を図ることは困難であった。また、フェルー
ルをあらかじめ凸球面加工したフェルール（プリドーム
フェルール）というものもあったが、高反射減衰量を得
るためには基本的に砥粒を使った同様の研磨工程で製造
されていたので、経済化に結びついていなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の研磨工程では、
第２および第３の研磨工程で砥粒を含んだ溶液を用いる
ので、研磨後にフェルールに付着した砥粒を除去するた
めにフェルールを十分に洗浄する工程が必要であった。
これは砥粒が残っていると次の研磨工程やコネクタとし
て使用している時にファイバに傷をつける原因となるた
めである。

【０００８】さらに砥粒自身も研磨したフェルールのか
す等で汚れるので、毎回使い捨てると同時に弾性フィル
ムの洗浄も必要であった。ここで使用されるダイヤモン
ドや超微粒子酸化シリコンの砥粒はかなり高価なもので
あり、１本当たりの使用量は少ないとはいえ毎回使い捨
てるので、経済化の防げとなっていた。

【０００９】また、従来のセラミックフェルールでは石
英ガラスであるファイバと材料自身との性質が大きく異
なるために、研磨に対する削れ方に差が出やすかった。
従って下手に研磨するとフェルールに対してファイバの
端面が出っ張ったり引っ込んだりしやすいが、そうなる
とコネクタを接続した際の安定性に問題が生じる。その
ため、従来の製法では、先ず精密研磨段階でダイヤモン
ドを用いて主に機械的性質で研磨してフェルールとファ
イバとを同一の凸球面状に研磨している。しかし、ファ
イバをダイヤモンドのような硬い材料で研磨するとファ
イバ端面に加工によって変質した層ができ、反射減衰量
を劣化させるため、この加工変質層を除去するために酸
化シリコンで僅かに研削する仕上げ研磨を施していた。
なお、光学ガラス用の研磨材としては酸化セリウムが優
れることは従来良く知られていたが、光コネクタの場
合、先述のフェルールとの性質差によってファイバが選
択的に削れてしまうため未だ適用できなかった。

【００１０】本発明は、上記研磨工程の代わりに研磨材
の固定されたラッピングフィルムを用いることで面倒な
洗浄工程を簡略化するとともに研磨時間を短縮し、か
つ、研磨砥粒の使い捨てを無くして、低コストな光コネ
クタ製造方法を提供とすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明方法は、光ファイバをフェルールに挿入し、該フェル
ール同士を軸合せすることによって光軸合せを行う光コ
ネクタの製造方法において、上記フェルールの軸部分が
ガラス材で構成されており、先ず、該フェルール先端を
あらかじめ凸球面形状に研磨する工程と、次いで、先端
被覆を除去した光ファイバを、光硬化型の接着剤で該フ
ェルール内に挿入・固定する工程と、当該ファイバ固定
済みのフェルールに対し、アルミナの固定されたラッピ
ングフィルムで粗研磨を行う第１の研磨工程と、酸化セ
リウムの固定されたラッピングフィルムで仕上げ研磨を
行う第２の工程と、を含むことを特徴とする。

【００１２】上記光コネクタの製造方法において、第１
の研磨工程と第２の研磨工程とを乾式または水のみを用
いて行うことを特徴とする。また、上記フェルールの軸
部分のガラス材が多成分ガラス又び石英ガラスであるこ
とを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明は、フェルールを低廉なガラス製にする
ことで、フェルール自身を経済化すると共に、フェルー
ルとファイバとを、その性質が近い材質にすることで研
磨工程において、安価な酸化セリウムのラッピングフィ
ルムを使うことを可能とし、コネクタとしての特性を劣
化させずに経済化を実現する。セラミックフェルールで
も酸化シリコンをフィルムにすれば同じような工程が可
能と考えられるが、超微粒子の酸化シリコンはアルミナ
や酸化セリウムに比べ非常に高価であるためラッピング
フィルム化には不適であった。またプリドームフェルー
ルを採用することで凸球面加工を一括して行えば高価な
ダイヤモンド砥粒の無駄を減少させられる。さらに研磨
材の固定されたラッピングフィルムを使うことで現場組
立時の研磨および洗浄にかかる作業時間を節約できる。
なお、従来の２液性エポキシ接着剤に比べ、本発明で用
いる光硬化型の接着剤は非常に高価であるが、２液性エ
ポキシでは混合時に発生する気泡を除く脱泡処理の手間
や熱硬化に要する時間さらにはポットライフ等の種々の
問題があり、使用に手間がかかる割に半日位しか使用で
きないのに対し、本発明で用いる光硬化型の接着剤は即
時に作業に使えしかも硬化も速く、使用後は冷蔵庫で保
存すれば半年位は使えるのでコネクタ１本当たりのコス
トはそれ程高くならない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施する好適な実施例につい
て説明する。

【００１５】〔実施例１〕図１〜図３は、本発明に係る
第１の実施例によるフェルール研磨工程を説明するため
の研磨工程図である。図１〜図３中、符号１０はフェル
ール、１１はフェルールの軸部分、１２はフェルールの
つば部分、１３はプラスチック製の研磨フィルム、１４
はファイバ素線、１５はファイバ心線、１６はファイバ
位置合せ用基準面、１７はアルミナのラッピングフィル
ム、１８はレンズクリーニング用の紙または布、１９は
酸化セリウムのラッピングフィルム及び２０は砥粒を各
々図示する。

【００１６】なお、本実施例においては、フェルールと
して軸が石英ガラスでできた石英ガラスフェルールで、
かつ通信用のＳＣ形光コネクタ（日本工業規格：JIS C
5973F04形単心光コネクタ）を構成するためのものを用
いている。

【００１７】以下本実施例にかかる組立工程を順に説明
する。 工程：石英ガラスフェルール１０を従来の製造工程と
同じ方法である弾力性のあるプラスチック研磨フィルム
上に押し付け、ダイヤモンド砥粒２０を使って凸球面状
に研磨する（図１参照）。 工程：水またはアルコール等の洗浄液２１で付着して
いる砥粒２０を洗浄する（図１参照）。 工程：光硬化接着剤をフェルール１０内の穴に充填し
た上で、被覆を除去して所定の素線長で劈開したファイ
バ１４を挿入し、光を照射して固める。なおこの時には
ファイバ１４があまりフェルール１０の先端から突出し
ないよう基準面１６に押し当てながら光を照射するとよ
い（図１参照）。 工程：フェルールのつば部分１２で力（Ｆ）を加えフ
ァイバの心線１５をかしめて保持する（図２参照）。 工程：アルミナラッピングフィルム１７を用い乾式研
磨でファイバ１４がフェルールの凸球面と一致するよう
に粗研磨する（図２参照）。 工程：レンズクリーニング用の乾いた紙または布１８
で先端を拭いて清掃する（図２参照）。 工程：酸化セリウムラッピングフィルム１９に水を付
けて湿式研磨で仕上げ研磨する（図３参照）。 工程：レンズクリーニング用の乾いた紙または布１８
で先端を拭いて清掃する（図３参照）。 この後のフェルールをハウジングに組立てる手順は従来
通りである。

【００１８】上記工程において、工程及び工程のフ
ェルール１０の凸球面研磨は、工場でフェルール製造時
に一括して行うことが可能であり、現在既に製造もされ
ており、プリドームフェルールと称されている。なお、
通常のフラット端面のフェルールでも実際には端面研磨
は行われているので凸球面化してもそれほどコストアッ
プとはならない。

【００１９】この凸球面研磨を作業現場で行う場合で
も、複数本研磨する際に従来の製法では使い捨てにして
いたダイヤモンド砥粒を繰り返し使用できるので、より
経済的である。これは多少かすが混入してもファイバが
ないので、問題がないからである。なお現場で、工程
の凸球面加工を行う場合にはフェルール１０の中に砥粒
２０が入り込まないようにダミーのファイバを差してお
くと、工程の洗浄が容易になる。

【００２０】工程の光硬化接着剤としては、製造後の
安定性を高めるため、極力ガラス転移温度が高く線膨張
係数の小さいものを選ぶことが肝要である。本実施例に
おいては、ガラス転移温度＝２５０℃、線膨張係数＝１
×１０^-4、粘度＝15,000ｃｐｓの可視光硬化型のものを
用いた。なお、粘度はあまり高いとファイバを挿入する
作業が困難になるので、粘度は上記値以下のものが好ま
しいが、作業治具等の工夫次第では必ずしも上記範囲を
超えるものが使用できないものではない。接着剤は紫外
線硬化型でもガラスフェルールの透光性が高いため問題
はない。

【００２１】ファイバの素線長としては軸長より0.1 〜
1.5mm 程度長めであれば良く、この程度の精度は融着接
続用のファイバカッターで十分可能である。工場量産す
る場合は複数本まとめてダイシングソー等で切断しても
良い。

【００２２】工程のファイバ位置合せ用の基準面１６
は接着剤がつきにくく、かつ光は透過する例えばテフロ
ンやポリエチレンといった材料が好ましく、フェルール
１０を押しつけたときにファイバが僅かに（0.01〜0.2
mm程度）突き出るように作れば良い。

【００２３】工程のアルミナのラッピングフィルム１
７としては粒径０．３μｍのものを用い、研磨機で１分
程度乾式研磨した。ここでアルミナの粒径としては３μ
ｍ以下のものが好ましい。これは、粒径の大きいものや
炭化シリコンのフィルムを使うとフェルールに傷が付く
可能性があり、好ましくないからである。

【００２４】なお、本実施例では乾式で研磨することを
示しているが、フィルムに水をたらして湿式研磨しても
良い。例えば、粒径０．３μｍのアルミナフィルムで湿
式研磨した場合には、約３１〜３７dBの反射減衰量が得
られている。従って高い反射減衰量を要求されない用途
であればこのままでも使用することが可能になる。

【００２５】工程の酸化セリウムのラッピングフィル
ムとしては粒径１μｍのものを用い、研磨機で数１０秒
程度湿式研磨した。水は一般の水道水を用い、研磨時間
も短いので最初にたらすだけで十分であった。ここで酸
化セリウムの粒径としては約0.5 〜１μｍ程度のものが
広く用いられていて入手が容易である。また、粒径が上
記範囲以外のものでは製造コストがかかり好ましくな
い。

【００２６】なお研磨時間については使用する研磨機に
よって条件が変わるので、必ずしも本実施例の通りでな
くとも良い。

【００２７】以上の工程で反射減衰量が４２dB以上で且
つ、ファイバのフェルールに対する引込および突出のほ
とんどない（±５０ｎｍ未満) コネクタが安定して製造
できた。ちなみに同じ工程で従来のジルコニア製フェル
ールを研磨したところ、反射減衰量は同じレベル確保で
きたもののファイバの引込量が２００ｎｍのものも生
じ、現在のＰＣコネクタの規格である−５０〜＋１００
ｎｍの基準をクリアすることが出来なかった。

【００２８】また、通信用光コネクタとしてはＦＣ形光
コネクタ（日本工業規格：JIS C 5970 F01形単心光コネ
クタ）も広く使われているが、フェルール形状は同一で
あり、本実施例がそのまま使える。その他の光コネクタ
においても、フェルールを内蔵する構成のものであれば
基本的に本実施例が適用可能である。

【００２９】〔実施例２〕図４は、第２の実施例を説明
する図であって、符号１０〜２１は図１と同じであり、
符号２２は炭化シリコンのラッピングフィルムを図示す
る。本実施例ではより経済化を狙い、フェルールとし
て、ＳＣ形光コネクタ用で軸を多成分ガラス製とした
「プリドームフェルール」を用いている。

【００３０】また本実施例では高精度なファイバカッタ
ーがない現場で作業することも想定している。以下、組
立工程を順に説明する。 工程：光硬化接着剤をフェルール１０内の穴に充填し
た上で、被覆を長めに除去したファイバ１４を挿入し、
光を照射して固める。さらにフェルールのつば１２と心
線１５の間にも接着剤をやや多めにたらし、上方から光
を照射して接着剤２３を硬化させてファイバ１４を固定
する。 工程：ルビーや超硬製の刃で傷を付けて折る方法では
みだしたファイバ１４の先端部分を切断する。 工程：炭化シリコンのラッピングフィルム２２で突き
出した部分のファイバ１４を研磨して落とす。 以後の工程から工程の工程は実施例１と同様に操作
すればよく、その説明は省略する。

【００３１】本実施例では、工程においてファイバ１
４がフェルール１０と一致するまで研磨する必要はな
く、むしろフェルール１４より僅かに突出した状態の方
がフェルールが傷つかないのできれいに仕上がる。ここ
では炭化シリコンのラッピングフィルム２２以外にも粒
径の大きなアルミナや酸化シリコンのラッピングフィル
ムを使っても同様な研磨が可能である。なお、フェルー
ルの材質としては、多成分ガラスフェルールは多少ファ
イバとの物性に差があるがセラミックよりは近いので大
きな問題はない。また、特別に厳しい温度条件で使う場
合などでは石英ガラス製フェルールの方が優れている
が、多成分ガラスの方が製造時の温度が低くて済むので
より経済化が期待できる。さらに石英ガラス以外には結
晶化ガラスも例示することができる。なお、一例として
多成分ガラスの線膨張係数は３〜５×１０^-6／℃、石英
ガラスの線膨張係数は0.5 ×１０^-6／℃であり、対する
ジルコニアの線膨張係数は約１０×１０^-6／℃である。

【００３２】〔実施例３〕図５及び図６は、第３の実施
例を説明する図であって、図中の符号は前述した実施例
１及び２の図面と共通である。また、図５は工程〜
を、図６は工程〜を各々図示し、前述した実施例１
と同様に操作すればよく、本実施例では先端を斜めにし
た斜めＰＣ研磨コネクタに適用した例である。ここでも
あらかじめ斜めに凸球面研磨した「プリドームフェルー
ル」を用いている。

【００３３】基本工程はフェルールをラッピングフィル
ムに対して傾けて（通常、フェルール軸が垂直より約８
°〜１０°傾くようにして）研磨する点以外は、実施例
１、２と同様であるので、その説明は省略する。フェル
ールをラッピングフィルムに対して傾ける時の方向はフ
ェルールのつば部分１２に方向合せ用のキー溝があるの
でそれを基準にして合わせれば良い。ファイバ保持はか
しめで行っているが、むろん接着剤でも可能である。

【００３４】斜めＰＣ研磨コネクタは、コネクタを開放
したときでも高い反射減衰量が保たれているという特徴
を持っているが、斜め研磨した凸球面造の中心がファイ
バと正確に一致していないと接続時のロスや温度安定性
の劣化として現れやすいため製造が難しい。従来はファ
イバを固定してから斜め研磨した後、コアと凸球面の偏
心を測って選別していたが、現状では斜め研磨の歩留り
は低いためファイバの固定・研磨に要するコストが多重
にかかって価格が非常に高くついていた。

【００３５】本実施例では斜め研磨を工場で一括して行
い、その段階で凸球面と軸穴との偏心を計測し選別する
ことで歩留りで無駄になるコストを減少させられる。こ
れは、本実施例では粗研磨においてもほとんどファイバ
部分だけの研磨であり、フェルールの形状が保たれるた
めに可能となるものである。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、研磨にかかる時間およびコス
トを大幅に低減できる。とくに、コネクタ研磨の自動化
を考えた際には、砥粒を使う従来の製法では目詰まり等
で故障の原因となりやすいが、本発明では砥粒を使う凸
球面研磨工程は工場で集中的に行い、ファイバを付けて
研磨する工程では水だけしか使わないので自動化に適
し、量産化しやすいので一層の低価格化が期待できる。

【００３７】ファイバ固定には光硬化接着剤を使用し
て、エポキシ接着剤の混合やそれに伴う脱泡処理時間の
省略、ポットライフの制限といった問題を解決する。研
磨材の固定されたラッピングフィルムを用いることで高
価な研磨砥粒を使わず、かつ、研磨加工時間および洗浄
に要する時間を大幅に短縮することで経済化を実現す
る。

【００３８】また、プリドームフェルールを使えば、ま
わりを汚しやすい砥粒を用いないで反射の少ない光コネ
クタを手軽に製造できるため、実験室で測定用にその場
で光ファイバをコネクタ化する用途にも適する。

【００３９】同様に、プリドームフェルールを使うこと
で砥粒の液管理が不要になるので現場での補修作業等、
定常的に使われない場合にも有利である。透明なガラス
フェルールは接着剤の注入状況が目視で確認できるので
接着剤のむらや塗り忘れといった問題も避けられる。

【００４０】基本的に従来の光コネクタプラグの構造を
そまま活かしているので、光学特性や互換性の面でも問
題はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明する工程〜の
研磨工程図である。

【図２】本発明の第１の実施例を説明する工程〜の
研磨工程図である。

【図３】本発明の第１の実施例を説明する工程〜の
研磨工程図である。

【図４】本発明の第２の実施例を説明する工程〜の
研磨工程図である。

【図５】本発明の第３の実施例を説明する工程〜の
研磨工程図である。

【図６】本発明の第３の実施例を説明する工程〜の
研磨工程図である。

【符号の説明】

１０ フェルール １１ フェルールの軸部分 １２ フェルールのつば部分 １３ プラスチック製の研磨フィルム １４ ファイバ素線 １５ ファイバ心線 １６ ファイバ位置合せ用基準面 １７ アルミナラッピングフィルム １８ レンズクリーナ用の紙または布 １９ 酸化セリウムラッピングフィルム ２０ 砥粒 ２１ 洗浄液 ２２ 炭化シリコンラッピングフィルム ２３ 接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバをフェルールに挿入し、該フ
   ェルール同士を軸合せすることによって光軸合せを行う
   光コネクタの製造方法において、 上記フェルールの軸部分がガラス材で構成されており、 先ず、該フェルール先端をあらかじめ凸球面形状に研磨
   する工程と、 次いで、先端被覆を除去した光ファイバを、光硬化型の
   接着剤で該フェルール内に挿入・固定する工程と、 当該ファイバ固定済みのフェルールに対し、 アルミナの固定されたラッピングフィルムで粗研磨を行
   う第１の研磨工程と、 酸化セリウムの固定されたラッピングフィルムで仕上げ
   研磨を行う第２の工程と、 を含むことを特徴とする光コネクタの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光コネクタの製造方法に
   おいて、 第１の研磨工程と第２の研磨工程とを乾式または水のみ
   を用いて行うことを特徴とする光コネクタの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光コネクタの製造方法に
   おいて、 上記フェルールの軸部分のガラス材が多成分ガラス又は
   石英ガラスであることを特徴とする光コネクタの製造方
   法。