JP5307484B2 - 光フェルール及びその製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、光フェルールの一体成形構造は生産性が向上する反面、金型構造が複雑になるという問題がある。
また、高精度品を高歩留りで製造することができないという問題もある。
光ファイバ穴の部分を含めて全体を一体成形する一般的な光フェルーの高精度成形が困難な理由は、フェルール全体としての樹脂量がバランスしなくなるため、樹脂が硬化収縮する際に歪みが発生することが一因である。
この精度の悪化を防止する金型構造は高価であり、製造工程も複雑となるため、成形歩留まりが大幅に低下し製造コストが大きく上昇するという問題が発生する。
そこで、特許3574620号(特許文献1)では、高精度であることが要求される光ファイバ位置決め用のブロックを予め作っておき、その回りに枠体をオーバーモールドする構成としている。
高精度が要求される光ファイバ穴の部分と、それ以外の部分とを別々に製造することにより、全体を一体成形する一般的な光フェルールと比べると高精度化が容易になる。
そして、製造工程の管理も簡単になり金型構造も簡単になるから歩留まりが向上し、光フェルールを安価に製造できる。
光ファイバ穴の配列は、図7のような横1列の光ファイバ穴(1段の光ファイバ穴列)のみからなる1次元配列の場合に限らず、複数段の光ファイバ穴列を有する2次元配列の場合がある。
しかし、特許3574620号に開示されている光フェルールの樹脂製位置決めブロック(チップ部と記載されている)には、上面および下面に突起部が形成されており、位置決めブロックの形状が複雑である。
この形状の複雑性に起因して、光ファイバ穴と嵌合ピン穴の精度に狂いがでるという問題が発生する。
特に、特許3574620号は、チップ部を樹脂成形する際に、樹脂の硬化収縮が不均一となり、光ファイバ穴と嵌合ピン穴の精度に僅かな誤差が発生し、この僅かな誤差により光接続損失を大幅に減らすことが容易にできないという問題が発生する。
本発明は上記問題を解消するためになされたもので、位置決めブロックの形状を適切な形状にすることにより、高精度の位置決めブロックの製造を容易にし、しかも、高精度化を低コストで行えることを目的とする。
そして、光ファイバ穴の配列が1次元配列の場合と2次元配列の場合で、それぞれに適した位置決めブロックの形状を提供することを目的とする。
前記光フェルールは、前記位置決めブロックを前端側に配置することにより前記位置決めブロックの前端面が接続端面となっており、かつ、前記位置決めブロックよりも後端側が中空部となっており、
前記光ファイバ穴は前記位置決めブロックを前後方向に貫通し、一方が前記接続端面に開口し、他方が前記中空部に開口するとともに、
前記位置決めブロックは、フェルール前後方向に均一な断面形状を有するとともに、前記光ファイバ穴が存在する光ファイバ穴形成部と、前記光ファイバ穴形成部の両脇から外側に向かって突出するガイドピン穴形成部を有し、
前記光ファイバ穴形成部における上下幅は、前記ガイドピン穴形成部の上下幅よりも厚くなっており、
前記ガイドピン穴形成部はガイドピン穴と同心で中心角が概ね180度の円弧状輪郭部を有しており、
前記ガイドピン穴形成部と前記光ファイバ穴形成部との連結部、及び、前記位置決めブロックの上下面の端部がいずれもラウンド形状になっていることを特徴とする。
請求項4は、請求項2の光フェルールにおいて、前記間隔m及び厚みtが0.25mm〜0.75mmであることを特徴とする。
位置決めブロック及びフェルール本体部の両者に同種の熱可塑性樹脂を用いるとともに、位置決めブロックにフェルール本体部をオーバーモールドする際に、位置決めブロックにおけるオーバーモールド樹脂との接触面を溶融させて、位置決めブロックとフェルール本体部とを一体結合させることを特徴とする。
これにより、従来の長方形断面の位置決めブロックを成形する場合と比べて、成形時に金型内での樹脂の流動性が円滑に行なわれ、かつ、冷却硬化する際に収縮歪が発生することが少ない。
したがって、位置決めブロックの高精度成形のために有効である。
この場合、突出部の光ファイバ形成部から突出する部分の輪郭が円弧をなしているので、成形時に金型内での樹脂の流動性が一層円滑に行なわれ、かつ、冷却硬化する際に全体的にバランスよく収縮するようになって収縮歪の発生が一層少なくなる。
したがって、位置決めブロックの高精度成形のために一層有効である。
少ない樹脂量の成形では、一般に冷却時の収縮ひずみが少なく、この点でも、従来の長方形断面の位置決めブロックと比べて、精度のよい成形が可能となる。
特に、位置決めブロックの最上段又は最下段の光ファイバ穴列と位置決めブロックの上面又は下面との間の厚み寸法と、前記ピン穴回りの厚みとの差が小さいから、冷却硬化する際に穴回りがバランスよく収縮し、成形精度を向上することができる。
そして、ガイドピン穴形成部と光ファイバ穴形成部との連結部、境界部をラウンド形状とすることにより、樹脂製位置決めブロック成形用の金型内での樹脂流を円滑にし、連結部での収縮歪みの発生を抑えることができる。
これに加えて、位置決めブロックの上下面の端部もラウンド形状とすることにより、上記効果をより一層向上できる。
また、位置決めブロック全体の樹脂の体積バランスが比較的均等になり、精密成形のために有利である。
以上のように高精度の樹脂成型品を製造できるから、この位置決めブロックを用いた光フェルールの光接続特性を大きく向上できる。
この光フェルール13は、JIS C 5981(F12形多心光ファイバコネクタ)の規定に準拠する光フェルールであるが、位置決めブロック11とこの位置決めブロック11に樹脂をオーバーモールドしてなるフェルール本体部12とからなる。
なお、以下の説明において、光フェルールの接続端面側を前側、反対側を後側と呼び、前側の端面を前端面、反対側の端面を後端面という。
上下方向とは図1、図2において紙面の概ね上下方向、左右方向とは図1、図2、図3において紙面の概ね左右方向を指す。
前記位置決めブロック11は樹脂成形品であり、複数の光ファイバ穴11aと、これら光ファイバ穴11aが存在する領域の両側に開けられたガイドピン穴(嵌合ピン穴という)11bを有する。
位置決めブロック11は、接続端面側から見て、上面と下面の間の真ん中をを左右に横切る線分(図2で水平横断線17fに相当)に対して上下対称である。
また、左端と下端の真ん中を上下に縦断する線分(前記左右に横切る線分に対して垂直な線分)に対して左右対称である。
このように、位置決めブロック11が、左右対称、上下対称であることは、各実施例において共通である。
接続端面には、複数の光ファイバ穴11aよりなる横一列の光ファイバ穴列が開口している。
図示例の光ファイバ穴列は9段であり、各列は平行になっている。
ここで、左右対称、上下対称とは、接続端面側から見た位置決めブロックの輪郭だけでなく、接続端面内側の光ファイバの配列形状も含めることができる。
以下、これら光ファイバ穴11aが形成されている断面が矩形の領域を光ファイバ穴形成部16、その両側のガイドピン穴11bが形成されている領域をガイドピン穴形成部17とよぶ。
前記ガイドピン穴形成部17は、円形のガイドピン穴に沿うようにして光ファイバ穴形成部16の両側に突出している。
ガイドピン穴形成部17はの輪郭部17aは円弧状になっている。
つまり、輪郭部17aは円周の一部をなしている。
別の表現では、ガイドピン穴形成部17は、光ファイバ穴形成部16の両側から外側に突出しており、耳状の外観を呈している。
この輪郭部17aの円弧の中心はガイドピン穴11bと同心である。
同心であることにより、ガイドピン穴形成部17の、ピン穴回りの肉厚t(図2参照)は概ね均一である。
肉厚tとは、図2において、位置決めブロック11の上下方向の中央を横断する水平横断線17fがガイドピン穴形成部17を横断する幅である。
位置決めブロック13の最上段又は最下段の光ファイバ穴列と位置決めブロックの上面又は下面との間の厚み寸法mと、前記ピン穴回りの厚みtとの差は小が好ましい。
さらに、光ファイバ穴列の外縁を結ぶ線分と位置決めブロック11の上下各面との間隔mと、前記ピン穴回りの厚みtが殆ど同じことが最も好ましい。
これらの厚みは、金型の中子と、中子が配設される金型本体の内側壁の間隔により設定できる。
光ファイバ穴形成部16とガイドピン穴形成部17の境目(コーナー部)はラウンド形状となっている(図1にRで示す)。
境目をラウンド形状とすることにより、樹脂硬化時に発生する応力歪みの発生を緩和できる。
さらに、位置決めブロック13の上下面の両端部の角(コーナー部)もラウンド形状にできる(図1に同じくRで示す)。
ラウンド形状とはコーナー部の湾曲した形状(コーナーアール)、若しくは、テーパ形状を指す。位置決めブロック13の輪郭を滑らかにすることにより角部を無くし、それにより成形後に発生する応力歪みを抑制できる。
その結果、光ファイバ穴やピン穴の成形精度を確保できる。
なお、光コネクタの接続端面となる位置決めブロック11の先端面は平滑面となっている。
また、一般的な光フェルールと同様に、後端側となる光ファイバ穴11aの入口は光ファイバ挿入を容易にするためにテーパ状の開口部となっている。
さらにまた、前記位置決めブロック11は、フェルール前後方向(図3では左右方向)に均一な断面形状である。
しかし、接着剤充填窓14bが無い構造の光フェルールの場合には、接着剤充填窓14bは不用である。
中空部14における接着剤充填窓14bを除く部分を形成するための金型の中子を配置する。
この金型の中子は、接着剤充填窓14bの部分となる凸部を有する。
当然のことであるが、接続剤充填窓14が無い成型品の場合には、前記凸部が無い金型を用いる。
前記中子の先端には、断面円形の2本の金属製なる棒状のピン部が突出している。
これらピン部は、フェルール本体部12にガイドピン穴を形成するための抜き型となっている。
したがって、成型品ではガイドピン穴21bがフェルール本体部の前後に貫通して形成されている。
この構造は、後述の実施例2でも同様である。
周知のように、ガイドピン穴は光ファイバ穴よりも太くなっている。
これら2本のピン部の先端を位置決めブロック11のガイドピン穴11bに挿入すると、丁度、金型ピンの先端に位置決めブロックが支持されている構造となる。
この構造を維持したままで金型を閉じ、金型の樹脂注入部からキャビティに樹脂を注入する。
これにより、位置決めブロック11にフェルール本体部12をオーバーモールドして光フェルール13を得ることができる。
しかし、同じ樹脂を用いることが最も好ましい。
例えば両者共にPPS等の熱可塑性樹脂を用い、射出成形により、位置決めブロック11にフェルール本体部12をオーバーモールドできる。
その場合、オーバーモールドに際して、位置決めブロック11におけるオーバーモールド樹脂との接触面を溶融させるようにすると、位置決めブロック11とフェルール本体部12とを堅固に一体結合できる。
位置決めブロック11におけるオーバーモールド樹脂との接触面を溶融させて一体結合させる手段としては、誘導加熱を採用できる。
これにより、金型内に注入したオーバーモールド樹脂がある程度冷却硬化した段階で、例えば金型に組み込んだ誘導加熱装置等により一旦昇温し、次いで冷却する工程を採用できる。
加熱手段としては誘導加熱装置に限らず種々の加熱手段を採用できる。
但し、必ずしも、オーバーモールド時に位置決めブロック11の面を溶融させなくてもよい。
これにより、特許3574620号のようにフェルール前後方向に極端な突起を有して均一でない形状のチップ部と比較して、樹脂成形に用いる金型の構造が単純になり、金型コストが安くなり、製造工程の管理も容易になる。そして、樹脂製の位置決めブロックの成形精度を大幅に向上することが可能になる。
したがって、位置決めブロックの高精度成形のために有効である。
特に、ガイドピン穴形成部17がガイドピン穴11bと概ね同心の略円弧状なる輪郭部17aを有しており、ピン穴回りの厚みtが概ね均一となるので、成形時に金型内での樹脂の流動が一層円滑に行なわれる。
そして、冷却硬化する際に全体的にバランスよく収縮するようになって収縮歪の発生が一層少なくなる。
また、位置決めブロック13の最上段又は最下段の光ファイバ穴列と位置決めブロック13の上面又は下面との間の厚み寸法mと、前記ピン穴回りの厚みtとの差が極めて小さく設定されていることで、冷却硬化する際に全体的にバランスよく収縮する。
これによっても収縮のアンバランスが少なくなるから成形精度を向上できる。
そして、光ファイバ穴形成部16とガイドピン穴形成部17の境目がラウンド形状のアール部分となり、エッジ部分が無いから、境目で歪みの発生することを抑えることができる。
なお、厚み寸法mと、前記ピン穴回りの厚みtは、好ましくは0.25mmから0.75mmであり、最も好ましくは0.7mmである。
樹脂体積が少ないから、長方形断面の位置決めブロックと比べて少ない樹脂量で成形でき、樹脂量が少ないために冷却時の収縮ひずみが少ないという利点がある。
したがって、この点でも、従来の長方形断面の位置決めブロックと比べて、精度のよい成形が可能となる。
ここで、位置決めブロックの断面積について説明する。
図2中、17b、17cは位置決めブロック11の上下面の延長線である。
17d、17eは、位置決めブロック11の輪郭部の頂点を通る接線であり、これら延長線17b、17cと垂直をなしている。
本発明の位置決めブロック11の断面積は、上記4本の線分の囲まれた長方形断面の面積よりも小である。
この光フェルール23は、1段の光ファイバ穴列を形成する複数の光ファイバ穴21aと、その光ファイバ穴領域の両側のガイドピン穴21bとを高精度にあけた位置決めブロック21と、この位置決めブロック21にオーバーモールドしてなるフェルール本体部22とからなる。
ただし、光ファイバ穴列は1段には限定されない。
前記位置決めブロック21は樹脂一体成形品であり、フェルール前後方向(図3で概ね左右方向)に均一な断面形状をなしている。
光ファイバ穴領域のある光ファイバ穴形成部26の両側に、ガイドピン穴21bのあるガイドピン穴形成部27を一体に有している。
この実施例の光ファイバ穴形成部26は、実施例1と比較して上下幅が薄い薄型の矩形となっている。
つまり、光ファイバ穴形成部の上下幅は均一であり、前記ガイドピン穴形成部の上下幅よりも薄くなっている。
前記ガイドピン穴形成部27は、ガイドピン穴21bと概ね同心で中心角が180度より大なる円弧状の輪郭部27aを有している。
図中上下方向において、ガイドピン穴形成部27の幅よりも光ファイバ穴形成部26の幅は薄くなっているために、位置決めブロック全体としては亜鈴状断面(ないし眼鏡形断面)をなしている。
ガイドピン穴形成部27と光ファイバ穴形成部26の境目は、実施例1と同様にラウンド形状となっている。
実施例1と同様に、この輪郭部27aの円弧の中心はガイドピン穴21bと同心であり、これによりガイドピン穴形成部27の、ピン穴回りの肉厚t(図2参照)は概ね均一である。
なお、肉厚tとは、特に図示はしないが、実施例1と同様に位置決めブロックの上下中心を横断する水平横断線が、ガイドピン穴形成部27を横断する幅である。
そして、実施例1と同様に位置決めブロック21の光ファイバ穴列と位置決めブロックの上面又は下面との間の厚み寸法m(図示しない)と、前記ピン穴回りの厚みtとの差は極めて小さくなっている。
つまり、光ファイバ穴列の縁と位置決めブロックの各面との間隔が、前記ピン穴回りの厚みtが殆ど同じとなっている。
厚み寸法mと、前記ピン穴回りの厚みtは、好ましくは0.25mmから0.75mmであり、最も好ましくは0.7mmである。
また、実施例1と同様に嵌合ピン穴(ガイドピン穴)形成用の金型を用いて嵌合ピン穴(ガイドピン穴)を形成する。
一般的な市販のMTコネクタと同様に、フェルール本体部22の中空部24の接着剤充填窓24bに面する位置に、位置決めブロック21の光ファイバ穴21aへの光ファイバ案内用のガイド溝25を形成できる。
なお、ガイド溝25は通常の市販されているMTコネクタに採用されている構造であるので説明は省略する。
接着剤充填窓24bが無い場合、その他の成形工程については、実施例1と同様なので説明は省く。
小型化により樹脂量が減り、位置決めブロック全体の体積バランスが比較的均等になり、精密成形のために有利であることは実施例1と同様である。
また、前述の光フェルール13と同様に、金型の構造が単純でコストが安くなる、金型内での樹脂の流動性が円滑で冷却硬化時の収縮歪が少なく高精度成形のために有効であるという効果が得られる。
全体の樹脂量を減少させ、肉厚の偏りを無くすことが、精密成形をするためには重要であることは実施例1において既に説明した通りである。
なお、本発明において光フェルールとは、光コネクタハウジング内部に内蔵する光フェルールの用途だけでなく、光ファイバと他の光学素子との間に設けるインターフェース用の端末部品として用いられる場合も含む。
11a、21a 光ファイバ穴
11b、21b ガイドピン穴
12、22 フェルール本体部
12a、22a 鍔部
13、23 光フェルール
14、24 中空部
14a、24a 光ファイバ導入用開口部
14b、24b 接着剤充填窓
16、26 光ファイバ穴形成部
17、27 ガイドピン穴形成部
17a、27a 円弧状輪郭部
25 ガイド溝
Claims (4)
- 複数段の光ファイバ穴列を形成する2次元配列の光ファイバ穴とガイドピン穴とが1つの部材に形成された位置決めブロックに、フェルール本体部を樹脂でオーバーモールドしてなるJIS C 5981の規定に準拠する光フェルールであり、
前記光フェルールは、前記位置決めブロックを前端側に配置することにより前記位置決めブロックの前端面が接続端面となっており、かつ、前記位置決めブロックよりも後端側が中空部となっており、
前記光ファイバ穴は前記位置決めブロックを前後方向に貫通し、一方が前記接続端面に開口し、他方が前記中空部に開口するとともに、
前記位置決めブロックは、フェルール前後方向に均一な断面形状を有するとともに、前記光ファイバ穴が存在する光ファイバ穴形成部と、前記光ファイバ穴形成部の両脇から外側に向かって突出するガイドピン穴形成部を有し、
前記光ファイバ穴形成部における上下幅は、前記ガイドピン穴形成部の上下幅よりも厚くなっており、
前記ガイドピン穴形成部はガイドピン穴と同心で中心角が概ね180度の円弧状輪郭部を有しており、
前記ガイドピン穴形成部と前記光ファイバ穴形成部との連結部、及び、前記位置決めブロックの上下面の端部がいずれもラウンド形状になっていることを特徴とする光フェルール。 - 前記光ファイバ穴形成部における光ファイバ穴列の外縁を結ぶ線分と前記位置決めブロックの上下各面との間隔mと、前記ガイドピン穴形成部におけるピン穴回りの厚みtとが略等しいことを特徴とする請求項1記載の光フェルール。
- 請求項1または2の光フェルールを製造する光フェルールの製造方法であって、
位置決めブロック及びフェルール本体部の両者に同種の熱可塑性樹脂を用いるとともに、位置決めブロックにフェルール本体部をオーバーモールドする際に、位置決めブロックにおけるオーバーモールド樹脂との接触面を溶融させて、位置決めブロックとフェルール本体部とを一体結合させることを特徴とする光フェルールの製造方法。 - 前記間隔m及び厚みtが0.25mm〜0.75mmであることを特徴とする請求項2記載の光フェルール。
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