JP2004086204A - 光ファイバコネクタ用フェルール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　フェルールの端面側における接着剤の過剰流動による接着形状不良を効果的に防止する。
【解決手段】　フェルール１１は、結晶化ガラスで形成され、石英ガラス製の光ファイバ４（コア）が挿入される内孔１２ａと、先端面１２ｂと、外周面１２ｄとを備えている。先端面１２ｂは、内孔１２ａの先端開口部を含む中心側のフラット面１２ｂ１と、フラット面１２ｂ１の外周側に設けられた面取り部１２ｂ２とで構成される。面取り部１２ｂ２には、接着剤５に対する濡れ性がフラット面１２ｂ１よりも小さくなるように表面処理が施されている。
【選択図】図１

Description

　本発明は、光ファイバの接続に使用される光ファイバコネクタ用フェルールとその製造方法に関する。

　光通信技術の進歩によって、光通信分野で利用される各種デバイスは、高精度かつ安価で、しかも簡単に利用することができる製品が使用者から求められてきた。光通信の伝送路として利用される光ファイバを接続するために光コネクタが利用されているが、この光コネクタを構成する部材として、光ファイバを固定するフェルールが使用されている。この光ファイバコネクタ用フェルールについても、他の製品同様に、信頼性のある高性能を維持しつつ、経済的に安価で使いやすい製品の供給が渇望されている。

　このため光ファイバコネクタ用フェルールについて、これまでに種々の改善が行われてきている。例えば、特許文献１では、フェルールの端面の外周側領域に１５°〜４５°のテーパ角を有するテーパ状の面取り部を設けると共に、面取り部と外周面との境界に、両者を滑らかに連続させる円弧状面を設けている。また、特許文献２では、フェルールの端面の外周側領域に凸曲面状の面取り部を設けている。また、特許文献３では、機械的強度等の特性に優れたフェルールを安価に製造する観点から、フェルールを所定の組成と特性を有する結晶化ガラスで形成している。

　図２は、一般的な光ファイバコネクタ用フェルール１の構成例を示している。フェルール１は、毛細管部２と、毛細管部２の後端部に接続されたフランジ部３とで構成される。毛細管部２は、石英ガラス製の光ファイバ４が挿入される内孔２ａと、先端面２ｂと、精密な直径及び円筒度を有する外周面２ｄとを備えている。先端面２ｂは、内孔２ａの先端開口部を含む中心側のフラット面２ｂ１と、フラット面２ｂ１の外周側に設けられた面取り部２ｂ２とで構成される。

フェルール１は図３に示す態様で光ファイバコネクタプラグ１０として組み立てられる。まず、フェルール１の内孔２ａに光ファイバ４（被覆層を除去した部分：コア）をフランジ部３の側から挿入し、接着剤５により固着する。そして、フェルール１の先端面２ｂから突出する光ファイバ４の所要部分をカットした後、フェルール１の先端面２ｂを光ファイバ４の先端面と共に研磨加工して球面状に鏡面仕上げする。フェルール１の先端面２ｂの球面研磨加工は、光コネクタとして接続を行う際に、光ファイバ４のコアを物理的に接合（ＰＣ接合）することが可能となる表面を形成するために必要である。このような光ファイバコネクタプラグ１０は、図４に示すように、アダプタ２０を介して、フェルール１の先端面２ｂ同士を物理的に接合（ＰＣ接合）させるために使用される。

　光ファイバ４をフェルール１の内孔２ａに挿入して接着剤５で固着するにあたり、予め内孔２ａ内に接着剤５を充填すると共に、光ファイバ４にも接着剤５を塗布し、その後、光ファイバ４を内孔２ａにフランジ３の側から挿入する。接着剤５としては、一般的にエポキシ系接着剤が使用されるが、シリコーン系、アクリル系の接着剤等が使用される場合もある。

　ここで、接着剤５を適用後の光ファイバ４が、図５に示すように、フェルール１の内孔２ａを貫通し、先端面２ｂから突出した状態となったとき、フェルール１の先端面２ｂの側において、光ファイバ４の突出基部を被覆している接着剤５の接着形状が、光ファイバ４を中心とした略円錐状となるのが好ましい。その理由は、光ファイバ４の突出部分（突出基部より先端側の部分）をカットした後、フェルール１の先端面２ｂを光ファイバ４の先端面と共に研磨加工する際に、光ファイバ４の突出基部に局所的に過剰な応力が加わって光ファイバ４が折損しないように接着剤５で保護するためである。光ファイバ４の突出基部を接着剤５で被覆保護しつつ研磨加工を行うことによって、光ファイバ４の折損を防止しつつ、フェルール１の先端面２ｂと光ファイバ４の先端面とを所望の球面形状に研磨加工することができる。

　図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、図５と比較して、接着剤５の好ましい接着形状が得られていない状態を示している。図６（Ａ）に示すように、接着剤５が光ファイバ４の突出基部を被覆していても、フェルール１の先端面２ｂとの接着が不充分であると、研磨時に接着が不充分な個所で光ファイバ４の突出基部に過剰な応力集中が生じ、光ファイバ４に折損が発生する場合がある。図６（Ｂ）は、接着剤５がフェルール１の先端面２ｂと全く接着していない状態を示しており、この状態では接着剤５による光ファイバ４の保護効果は得られず、図６（Ａ）に示す状態よりさらに研磨時における光ファイバ４の折損の発生率が高くなる。一方、図６（Ｃ）に示すように、接着剤５がフェルール１の先端面２ｂとは接着しているが、光ファイバ４との接着が不充分な場合もある。接着剤５の適用量が少ない場合に、このような接着形状となる場合が多い。この場合も、接着剤５による光ファイバ４の保護効果は期待できず、研磨時における光ファイバ４の折損の発生率が高くなる。

　図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すような接着形状の不良は、主に接着剤５の適用量が過小であることに起因しているが、逆に接着剤５の適用量が過量であると、図６（Ｄ）に示すように、接着剤５がフェルール１の先端面２ｂの所要領域（フラット面２ｂ１）から外周側に流動して面取り部２ｂ２に付着する現象が発生する。このような接着剤５の過剰流動による接着不良が発生すると、フェルール２の先端面２ｂを研磨加工する際に、面取り部２ｂ２に付着した接着剤５が邪魔になって、先端面２ｂを所望の球面形状に研磨加工することができなくなる。その結果、先端面２ｂの球面中心と光ファイバ４のコア中心とが著しくずれてしまい、光ファイバコネクタプラグ１０同士を突き合わせて接続する際に、光ファイバ４のコア同士が物理接触することができず、接続不良となる。

登録実用新案第２５７８７９７号公報（第１−４頁、第１−３図） 特開平１０−２４６８３５号公報（第１−４頁、第１−３図） ＷＯ９８／４５７３９号公報（第１−１４頁、第１図）

　図５に示すような好ましい接着形状を実現するためには、接着剤５の適用量等の微妙な制御と管理が必要であると共に、光ファイバ４の挿入作業にも熟練した技術と技能が必要となる。このため、接着剤５の適用量の制御や温度、湿度等の管理を中心とした種々の改善がこれまで行われてきたが、それにも係わらず、図６（Ｄ）に示すように、接着剤５がフェルール１の先端面２ｂの所要領域（フラット面２ｂ１）から外周側に流動して面取り部２ｂ２に付着する現象が頻繁に発生し、結果として不良発生率を高くする原因となっていた。

　光ファイバコネクタとして組み立てた状態での接続不良を回避するため、接着剤の過剰流動による接着形状不良が発生した場合には、これを不良品として破棄するか、あるいは、再生加工を施す必要に迫られる。この再生加工は、例えば、フェルールの先端面を一旦フラット研削した後、球面研磨をする前に、鋭利な刃物等を使用してはみ出した接着剤を剥ぎ取るというものである。しかし、このような処置は手間と時間を要するばかりでなく、加工途中の精度的な補償が一時的に不充分になる等の品質管理上の新たな問題を生みだす。このように、光ファイバを挿着する際にフェルールの先端面の側で接着剤の過剰流動による接着形状不良が発生すると、製品歩留まりが低下し、あるいは、再生加工のための煩わしい操作と品質管理等が必要となり、製造費用を高価なものにする一因となっていた。

　本発明の課題は、フェルールの端面側における接着剤の過剰流動による接着形状不良を効果的に防止することができる光ファイバコネクタ用フェルールを提供することである。

本発明者らは、光ファイバを挿着する際のフェルールの端面側における接着剤の過剰流動による接着形状不良に関し、種々研究を重ねた結果、次のような解決手段を見出し、本発明に至った。

　すなわち、本発明は、光ファイバが挿入される内孔と、内孔内に光ファイバを挿入し、接着剤で固着した状態で研磨される端面とを備えた光ファイバコネクタ用フェルールにおいて、端面は、内孔の開口部を含む中心側領域と、中心側領域よりも外周側の外周側領域とを有し、外周側領域は、接着剤に対する濡れ性が、中心側領域よりも小さい構成を提供する。

　ここで、「濡れ(wetting)」とは、一般に、固体の表面が液体に接するとき、固体の表面の一部が液体／固体の界面で置き換えられる現象である。固体の表面に液滴を置くと、固体と液体の性質によって液体は一定の形状になる。この場合、液体、固体、気体の３相が交わる点から液滴表面に沿って引いた接線と、液体／固体の界面とのなす角度θを接触角といい、濡れの程度（濡れ性）の尺度とされる。

　フェルールの端面は、内孔の開口部を含む中心側領域と、中心側領域よりも外周側の外周側領域とに区分され、外周側領域は接着剤に対する濡れ性が中心側領域よりも小さくなっている。端面の中心側領域は、フェルールの内孔に光ファイバ（コア）を挿入し、接着剤で固着する際に、接着剤がフェルールの端面側で好ましい接着形状（例えば、図５や図１に示す接着形状）を形成するために、付着することが必要となる領域である。これに対し、端面の外周側領域は、接着剤がフェルールの端面側で好ましい接着形状を形成するために、付着することが必要とならない領域である。図１に示す例では、中心側領域は端面１２ｂの研磨加工前のフラットな面１２ｂ１であり、外周側領域はフラット面１２ｂ１の外周側の面取り部１２ｂ２である。ただし、フラット面１２ｂ１の性状や寸法等によっては、中心側領域がフラット面１２ｂ１の外周縁よりも内径側に設定される場合もある。この場合、フラット面１２ｂ１の外周側部分と面取り部１２ｂ２とが外周側領域になる。

　フェルールの端面は、接着剤に対する濡れ性が外周側領域で中心側領域よりも小さくなっているため、フェルールの内孔に光ファイバ（コア）を挿入し、接着剤で固着する際、端面側において、中心側領域から外周側に向かう接着剤の流動が濡れ性の相対的に小さな外周側領域によって阻止され、端面側における接着剤の付着が中心側領域の範囲内に規制される。したがって、端面側における接着剤の好ましい接着形状が得られると同時に、接着剤の適用量が多少過量であった場合でも、接着剤の過剰流動による外周側領域への付着（接着形状不良）が防止される。また、仮に接着剤が外周側領域に付着した場合でも、外周側領域の濡れ性が小さいため、該領域に対する接着剤の付着力は相対的に弱くなる。そのため、該領域に付着した接着剤を剥ぎ取るといった再生加工を行う場合でも、従来よりも容易に加工を行うことが可能となる。尚、端面の外周側領域に加え、フェルールの外周面の接着剤に対する濡れ性を外周側領域と同様に小さくするようにしても良い。

　端面の外周側領域の濡れ性は、接着剤との接触角θが３０°以上となるものであることが好ましい。この接触角θの値は、図７に示す態様で測定される値である。すなわち、フェルールと同じ材質で、かつ、フェルールの端面の外周側領域と同じ表面性状を有する試験片２’を水平に保持し、温度２５℃（±５℃）、湿度６０％（±５％）の環境条件下で、試験片２’の表面２ａ’に接着剤５を所定量滴下し、そのままの状態で５分間静置した後に、接着剤５の液滴、試験片２’の表面２ａ’、及び空気の３相が交わる点Ｐから液滴の表面に沿って引いた接線Ｌと試験片２’の表面２ａ’とがなす角度のうち、液滴側の角度θを測定して得られる値が上記の接触角θの値である。尚、組立の際に、フェルールの軸線を鉛直線に対して傾斜させた状態で保持する場合、あるいは、フェルールの軸線を水平線と平行に保持する場合は、重力の影響により接着剤の外周側への流動が起こり易くなるので、端面の外周側領域の濡れ性は、接着剤との接触角θが４０°以上、より好ましくは５０°以上となるものであることが好ましい。

　端面の外周側領域の濡れ性を中心側領域よりも小さくする手段として、外周側領域に表面処理を施しても良い。この表面処理は、物理的な手段であっても、化学的な手段であっても良い。

　例えば、物理的な表面処理として、外周側領域の表面粗さを大きくする手段を挙げることができる。表面粗さが増加することにより、接着剤に対する濡れ性は低下する。具体的には、外周側領域に、微細粒子によるサンドブラスト処理を施して表面粗さを大きくする手段、エッチング液によるエッチング処理を施して表面粗さを大きくする手段、特定元素の表面への打ち込み処理を行って表面粗さを大きくする手段等を挙げることができる。また、化学的な表面処理として、表面の化学組成を変更して、接着剤に対する濡れ性を調整する手段を挙げることができる。具体的には、外周側領域に、接着剤に対する濡れ性が小さい材料からなる被覆層を形成する手段、イオン交換処理により特定イオン種を表面に拡散させて濡れ性を小さくする手段、結晶性ガラスや分相性ガラスからなるフェルールに対して、外周側領域に局所的な加熱処理を行って表面に異種相を生成させて濡れ性を小さくする手段等を挙げることができる。

　上記の表面処理は、外周側領域に対して複数種の処理を重畳的に行っても良いし、あるいは、外周側領域を複数のエリアに区分し、エリアごとに処理の種類を代えて行っても良い。また、外周側領域を複数のエリアに区分し、内周側のエリアから外周側のエリアに向かって濡れ性が段階的に小さくなるように処理を行っても良い。尚、外周側領域に対する表面処理は、外周側領域の全周に亘って行っても良いし、あるいは、周方向の特定個所にのみ行い、または、周方向の複数箇所に分散的に行っても良い。また、外周側領域に対する表面処理は、外周側領域を越えて、フェルールの外周面の一部又は全部の領域に及んでいても良い。さらに、外周側領域への表面処理に加えて、中心側領域に、接着剤に対する濡れ性を大きくする表面処理を施しても良い。これにより、外周側領域と中心側領域とで接着剤に対する濡れ性の異なりの度合いが相対的に大きくなるので、より一層顕著な効果が得られる。

　接着剤は、光ファイバをフェルールに対して強固に接着することができるものであればその種類は特に問わないが、例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤の他、フェノール樹脂系接着剤、アミノ樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤等が使用可能である。また、これらの接着剤を２種以上併用しても良い。

　端面の外周側領域は、例えば、端面に設けられる面取り部であるが、この面取り部の表面形状は特に限定されず、テーパ面、Ｒ面、球面、これらの複合曲面、その他の任意の表面形状を採用することができる。面取り部と中心側領域との境界、面取り部と外周面との境界は、目視では明瞭に識別できない場合もあるが、例えば、中心側領域と外周面との境界部分に幅０．０１ｍｍ以上のリング状の表面領域が認められれば良い。濡れ性を小さくする表面処理は、このリング状の表面領域に対して行えば良い。例えば、このリング状の表面領域に表面処理剤を塗布したローラー等を押し当てて、表面処理を施すことができる。この表面処理は、リング状の表面領域の全周に亘って行うことは必ずしも必要ではなく、周方向の特定個所にのみ行い、または、周方向の複数箇所に分散的に行っても良い。すなわち、組立時のフェルールの保持角度によっては、接着剤の流動し易い個所が特定されるため、その特定個所にのみ表面処理を施せば良い。また、リング状の表面領域に全周に亘って表面処理を施す場合でも、必ずしも均一幅で処理する必要はなく、必要に応じて処理幅を周方向で異ならせても良い。

　端面の外周側領域の濡れ性を小さくする化学的な表面処理として、外周側領域の表面上に有機化合物の付着による被覆層を形成し、または、外周側領域の表面上に有機化合物の化学結合による表面層を形成する手段を採用することができる。

　上記の被膜層又は表面層の厚さは、特に限定されるものではなく、例えば単分子層レベルの極めて薄い膜であっても、接着剤に対する濡れ性を調整する機能を有していれば支障はない。また、被覆層又は表面層は、接着剤に対する濡れ性を調整するためのものであり、その後の研磨加工によってその一部又は全部が除去されることになるため、外周側領域の表面に対する結合力は強くても弱くても特に問題はない。被覆層又は表面層は、製品の段階で残る場合もあれば残らない場合もある。

　上記の被膜層又は表面層を形成する手段として、例えば、有機化合物を分散又は溶解させた有機溶媒（処理液）中への浸漬、処理液の塗布又はスプレー、ディスペンサー等の使用、シール状に加工した有機化合物材料の貼り付け、有機化合物材料の印刷、転写等による手段を採用することができる。

　上記の有機化合物は、例えば、シラン系、シロキサン系、シラザン系、チタネート系及びアルミネート系の化合物から選択される１つ以上の化合物である。

　ここで、シラン系、シロキサン系、シラザン系、チタネート系、アルミネート系の化合物とは、シラン系、シロキサン系、シラザン系、チタネート系、アルミネート系の官能基が構造の一部に含まれている化合物を意味する。

　上記のシラン系化合物としては、下記一般化学式（１）で表わされる有機珪素化合物が好適である。

　ここで、Ｒ¹は、Ｆを含んでも良い炭素数１〜１０の炭化水素基であり、Ｘは、メチル基、エチル基を含む１価炭化水素基である。

　シロキサン系化合物としては、下記一般化学式（２）で表わされる有機珪素化合物が好適である。

　ここで、Ｒ²は同一、あるいは、異なっていても良い炭素数３〜２０、好ましくは４〜１０の１価炭化水素基で、具体的には、直鎖状又は分岐状の、プロピル基、ブチル基、へキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基、フェニル基等である。Ｙは、同一、あるいは、異なっていても良い炭素数１〜１０、好ましくは１〜５の１価炭化水素基で、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基である。また、ａは０〜２の数、ｂは０〜２の数であり、ａ＋ｂ＝（ｍ＋２）／ｍを満足する。ｍは構造単位の繰り返し数を意味し、化学式（２）のシロキサン化合物は、２量体以上のオリゴマーであることを示している。ただし、シロキサン化合物は、全て同じ構造単位の繰り返し数を有するものではなく、複数の構造単位の繰り返し数を有するオリゴマーの混合物であるため、ｍは、それらの構造単位における繰り返し数の平均値を指している。

　また、化学式（２）のシロキサン化合物は、アルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合により製造することができる。

　さらに、他のシロキサン化合物としては、下記一般化学式（３）で表わされる有機珪素化合物が好適である。

　ここで、Ｒ³は、メチル基で、Ｒ⁴は同一、あるいは、異なっていても良い炭素数３〜２０の１価炭化水素基であり、具体的には、プロピル基、オクチル基、オクタデシル基、フェニル基等である。また、Ｚ¹、Ｚ²及びＺ³は、Ｒ³、Ｒ⁴又は下記の化学式（４）で表される基である。ｐは０〜５の数、ｑは０〜５０の数、ｒは０〜５０の数である。化学式（３）のシロキサン化合物は、１分子中に、少なくとも一つの化学式（４）の基を含む。

　ここで、Ａは、酸素原子、あるいは、炭素数２〜１０の２価炭化水素基で、例えば、エチレン基、プロピレン基、フェニレン基が例示されるが、特に、酸素原子又はエチレン基が好ましい。Ｒ⁵は、炭素数１〜１０の１価炭化水素基であり、メチル基、エチル基、プロピル基が例示される。

　さらに、シラザン化合物としては、下記の一般化学式（５）で表わされる有機珪素化合物が好適である。

　ここで、Ｒ⁶は、同一、あるいは、異なっていても良い炭素数３〜２０の１価炭化水素基で、具体的には、直鎖状又は分岐状の、プロピル基、ブチル基、へキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基、フェニル基等が例示できる。

　化学式（５）のシラザン化合物は、対応するハロシラン（好適にはクロロシラン）とアンモニアの反応で得られるシラザンオリゴマーで、有機溶剤に溶解させて使用するのが望ましい。

　また、チタネート系化合物としては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネートが、また、アルミネート系化合物としては、オクタデシルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレートが使用可能である。

　表面処理に使用する有機化合物（表面処理剤）の構造として重要なことは、接着剤として使用する材料と表面処理剤との濡れ性を決める互いの官能基が、互いに相反する性質を有するものであることが必要になるということである。例えば、接着剤として、ＯＨ基やＣＯＯＨ基等の親水性の官能基を有する化合物を使用する場合は、表面処理剤として、疎水性の官能基を有する化合物を使用する。逆に、接着剤として、疎水性の官能基を有する化合物を使用する場合は、表面処理剤として、親水性の官能基を有する化合物を使用する。

　表面処理剤は、上記のように、使用する接着剤との濡れ性に関する相性を考慮し、また、使い易さや経済性なども考慮して、最適な有機化合物を選択して使用すれば良い。

端面の外周側領域に表面粗さを大きくする表面処理を施す場合、この表面処理はフェルールの強度特性を劣化させない程度のものとする必要がある。表面処理前の表面粗さと表面処理後の表面粗さとの差は、Ｒａ値で０．５μｍ以上、好ましくは１．０μｍ以上であることが好ましい。ここで、Ｒａ値はＪＩＳ　Ｂ０６０１−１９９４に定義さられている表面粗さの尺度の一つであり、触針式の表面粗さ計やレーザー式の表面粗さ計によって測定される。

　フェルールの材質は特に限定されないが、フェルールは結晶化ガラス（ガラスセラミック）又はガラスで形成することが好ましい。尚、フェルールは、少なくとも光ファイバのコアが接着固定される部分（例えば図面に示す毛細管部２）を結晶化ガラス又はガラスで形成すれば良く、その他の部分（例えば図面に示すフランジ部３）は他の材料、例えば、金属や有機材料あるいはセラミックで形成しても良い。また、光ファイバのコアが接着固定される部分は、結晶化ガラスとガラスとが共存していても良い。また、フェルールを形成する結晶化ガラスやガラスには、必要に応じて、遷移元素等を添加したり、コロイド着色元素等の利用による着色を施したりしても良い。

　また、フェルールを形成する結晶化ガラスやガラスの組成は、使用する光ファイバに応じて最適な組成を選択することができる。さらに、複数の材質を組み合わせたり、積層構造を採用することによって、フェルールの透光性、強度等の特性を調節することも可能である。

　例えば、フェルールを形成する結晶化ガラス又はガラスとして、Ｓｉ、Ａｌ又はＴｉを酸化物換算で１０質量％以上含有するものを用いることができる。この結晶化ガラス又はガラスは、ＳｉをＳｉＯ₂として１０質量％以上含有し、及び／又は、ＡｌをＡｌ₂Ｏ₃として１０質量％以上含有し、及び／又は、ＴｉをＴｉＯ₂として１０質量％以上含有するものであり、特に上述したような表面処理剤を用いて表面処理を施す場合に、表面処理剤と充分に化学結合することが可能であるので好ましい。

本発明は以下に示す効果を有する。

（１）フェルールの端面側における接着剤の過剰流動による接着形状不良を効果的に防止することができる。これにより、光ファイバの挿着工程における不良発生率を低減することができる。また、フェルールの端面側において、光ファイバの突出基部を接着剤で充分に被覆保護することができるので、研磨工程における光ファイバの折損による不良発生率も低減することができる。

　（２）接着剤量の管理等、光ファイバの挿着工程における種々の微妙な管理を行う必要がないので、光ファイバの挿着工程に要する費用を大きく削減することが可能である。

　（３）使用する接着剤に応じた表面処理剤を選択することによって、種々の光ファイバコネクタ用フェルールに対して最適な表面処理を行うことが可能である。

　（４）高い信頼性を有し、かつ、安価な光ファイバコネクタ用フェルールを提供することができる。

　以下、本発明の実施の形態について説明する。

　図１は、この実施形態のフェルール１１に光ファイバ４を接着剤で固定する際の状態を示している。この実施形態のフェルール１１は、ＭＵ型の光ファイバコネクタを構成するものである。

　フェルール１１は、結晶化ガラスで形成され、毛細管部１２と、毛細管部１２の後端部に接続されたフランジ部１３とで構成される。毛細管部１２は、石英ガラス製の光ファイバ４（コア）が挿入される内孔１２ａと、先端面１２ｂと、外周面１２ｄとを備えている。先端面１２ｂは、内孔１２ａの先端開口部を含む中心側のフラット面１２ｂ１と、フラット面１２ｂ１の外周側に設けられた面取り部１２ｂ２とで構成される。この実施形態において、面取り部１２ｂ２はテーパ面に形成されている。

　この実施形態では、先端面１２ｂのフラット面１２ｂ１が中心側領域、面取り部１２ｂ２が外周側領域となり、面取り部１２ｂ２には、接着剤５に対する濡れ性がフラット面１２ｂ１よりも小さくなるように表面処理が施されている。

　組立に際しては、予めフェルール１１の内孔１２ａ内に接着剤５を充填すると共に、光ファイバ４にも接着剤５を塗布する。そして、光ファイバ４をフランジ部１３の側から内孔１２ａに挿入して、その先端部をフェルール１１の先端面１２ｂから所定量だけ突出させる。内孔１２ａ内に充填され、また光ファイバ４に塗布された接着剤５は、光ファイバ４の挿入に伴い、内孔１２ａの先端開口部から押し出されて、先端面１２ｂのフラット面１２ｂ１上で盛り上がった状態になる。この盛り上がり状になった接着剤５は、フラット面１２ｂ１からその外周側の面取り部１２ｂ２の方向に流動しようとするが、面取り部１２ｂ２の濡れ性が小さくなっているため、その流動が阻止され、接着剤５の付着はフラット面１２ｂ１の範囲内に規制される。これにより、面取り部１２ｂ２への接着剤５の付着が防止される。

　上記の状態で接着剤５が硬化すると、接着剤５はフェルール１の先端面２ｂのフラット面１２ｂ１と光ファイバ４の突出基部の双方に付着して、光ファイバ４の突出基部を被覆保護する形状となる。その後、光ファイバ４の突出基部より先端部分をカットし、フェルール１の先端面２ｂを光ファイバ４の先端面と共に研磨加工して球面状に鏡面仕上げする。研磨加工時、光ファイバ４の突出基部は接着剤５により保護され、折損を生じることなく良好に研磨される。尚、フェルール１の先端面２ｂのフラット面１２ｂ１は凸面状に形成しても良い。

　同じ履歴で製造された１００個のフェルール１１を準備し、各フェルール１１の先端面１２ｂの面取り部１２ｂ２に、表面処理剤としてフッ素系のシランカップリング剤を用いて表面処理を行った（実施例１）。準備したフェルール１１の材質は、質量百分率でＳｉＯ₂５５％以上、Ａｌ₂Ｏ₃　１４％以上、ＴiＯ₂　１％以上を含有し、析出結晶としてβ−石英固溶体又はβ−スポジュメン固溶体を析出した結晶化ガラスである。表面処理は次のようにして行った。まず、上記の表面処理剤をフッ素系不活性液体で１０倍に希釈し、フェルール１１の先端面１２ｂの面取り部１２ｂ２に塗布した。そして、フッ素系不活性液体が揮発するまで約数分間室温で放置し、その後、ボックス型乾燥炉中において１００℃の大気雰囲気中で１０分間加熱処理を行った。

　上記の表面処理を施した１００個のフェルール１１（実施例１）について、光ファイバ４を接着剤５で固定する作業を行い、接着剤の加熱硬化後、先端面１２ｂの側における接着剤５の接着形状を観察した。

　観察の結果、実施例１のフェルール１１では、先端面１２ｂの側における接着剤５の接着形状が図１に示すような形状を呈し、先端面１２ｂの面取り部１２ｂ２への接着剤５の付着は認められなかった。

　また、実施例１のフェルール１１と同じ材質で、かつ、フェルール１１の面取り部１２ｂ２と同じ表面処理を施した試験片を作製し、図７に示す態様で、試験片２’の表面２ａ’に０．５ｃｍ³の接着剤５を滴下し、接触角計（協和界面科学製）を用いて室温で接触角θを測定したところ、接触角θの値は３８°であった。

　一方、比較例として、実施例１と同じ条件で製造された１００個のフェルールを準備し、上記の表面処理を行わずに、実施例１と同じ条件で光ファイバを接着剤で固定する作業を行い、接着剤の加熱硬化後、先端面の側における接着剤の接着形状を観察した。

　観察の結果、比較例のフェルールでは、１００個のうち１２個について、接着剤が先端面のフラット面からはみ出して面取り部に付着した状態になっていることが認められた。また、そのうち５個については、面取り部への流動量が多く、面取り部に強く付着していたために、再生加工も困難な状態であった。

　また、実施例１のフェルール２０個について、図６（Ｄ）に示す接着形状となるように、過量の接着剤を適用して、意図的に接着剤を先端面の面取り部にも付着させた。そして、接着剤を加熱硬化させた後、面取り部に付着した接着剤の剥離性について調査した。

　その結果、実施例１のフェルールでは、面取り部に流動して固化した接着剤は、面取り部の表面と強く付着しておらず、鋭利な針を使うことによって、弱い力で容易に剥離させて除去できることが判明した。

　一方、比較例のフェルール２０個について、実施例１と同じ条件で、面取り部に付着した接着剤の剥離性を調査したところ、いずれのフェルールについても、接着剤が面取り部の表面に強く付着しており、鋭利な刃物等によって削り落とそうとしても容易に除去できなかった。

　質量百分率でＳｉＯ₂　７３％、Ａｌ₂Ｏ₃　７％　Ｂ₂Ｏ₃　１０％　ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属元素）　３％　Ｍ₂Ｏ（Ｍはアルカリ金属元素）　７％のホウ珪酸ガラスからなるガラス製のフェール１１を作製し、各フェルール１１の先端面１２ｂの面取り部１２ｂ２に実施例１と同様の表面処理を施した（実施例２）。尚、実施例２では、面取り部１２ｂ２に加え、フェール１１の外周面１２ｄにも同様の表面処理を施した。

　実施例１と同様にして、各フェルール１１の先端面１２ｂの側における接着剤５の接着形状を観察したところ、９０％以上のフェルール１１について、先端面１２ｂの側における接着剤５の接着形状が図１に示すような形状を呈し、先端面１２ｂの面取り部１２ｂ２への接着剤５の付着は認められなかった。また、接着剤５が先端面１２ｂのフラット面１２ｂ１からはみ出して面取り部１２ｂ２や外周面１２ｄに付着したフェルール１１について、再生のための剥離加工を行ったところ、従来よりも半分以下の時間で加工を完了することができた。

　同じ履歴で製造された１００個のフェルール１１を準備し、各フェルール１１の先端面１２ｂの面取り部１２ｂ２に、表面処理として、シランカップリング処理を施したアルミナファインパウダーを使用してサンドブラスト処理を行った（実施例３）。この実施例３で使用したフェルール１１の材質は実施例１と同じである。また、サンドブラスト処理は、処理不要な表面にマスキングを施して行った。サンドブラスト処理を行った結果、先端面１２ｂの面取り部１２ｂ２の表面粗さは処理前（Ｒａ値で０．０１〜１．０μｍ）に比べてＲａ値で０．７μｍ増大し、フラット面１２ｂ１の表面粗さよりも大きくなった。

　上記の表面処理を施した１００個のフェルール１１（実施例３）について、光ファイバ４を接着剤５で固定する作業を行い、接着剤の加熱硬化後、先端面１２ｂの側における接着剤５の接着形状を観察した。

　観察の結果、実施例３のフェルール１１では、先端面１２ｂの側における接着剤５の接着形状が図１に示すような形状を呈し、先端面１２ｂの面取り部１２ｂ２への接着剤５の付着は認められなかった。

　また、実施例３のフェルール１１と同じ材質で、かつ、フェルール１１の面取り部１２ｂ２と同じ表面処理を施した試験片を作製し、図７に示す態様で、試験片２’の表面２ａ’に０．５ｃｍ³の接着剤５を滴下し、接触角計（協和界面科学製）を用いて室温で接触角θを測定したところ、接触角θの値は３４°であった。

実施形態に係る光ファイバコネクタ用フェルールに光ファイバを接着剤で固定する際の状態を模式的に示す図である。 一般的な光ファイバコネクタ用フェルールの構成例を示す断面図である。 光ファイバコネクタ用プラグの構成例を示す断面図である。 光ファイバコネクタプラグの接続例を示す断面図である。 光ファイバの挿着工程におけるフェルールの先端部分を模式的に示す拡大図である。 光ファイバの挿着工程におけるフェルールの先端部分を模式的に示す拡大図である。 接着剤との接触角θを測定する態様を模式的に示す図である。

符号の説明

　１１　フェルール
　１２ａ　内孔
　１２ｂ　先端面
　１２ｂ１　フラット面（中心側領域）
　１２ｂ２　面取り部（外周側領域）
　４　光ファイバ
　５　接着剤
　θ　接触角

Claims (9)

1. 光ファイバが挿入される内孔と、該内孔内に光ファイバを挿入し、接着剤で固着した状態で研磨される端面とを備えた光ファイバコネクタ用フェルールにおいて、
   　前記端面は、前記内孔の開口部を含む中心側領域と、該中心側領域よりも外周側の外周側領域とを有し、該外周側領域は、前記接着剤に対する濡れ性が、前記中心側領域よりも小さいことを特徴とする光ファイバコネクタ用フェルール。
2. 前記外周側領域が、前記端面に設けられる面取り部であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコネクタ用フェルール。
3. 前記外周側領域は、前記接着剤との接触角が３０°以上となる表面であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコネクタ用フェルール。
4. 前記外周側領域に、その表面上への有機化合物の付着又は化学結合による表面処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコネクタ用フェルール。
5. 前記有機化合物が、シラン系、シロキサン系、シラザン系、チタネート系及びアルミネート系の化合物から選択される１つ以上の化合物であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバコネクタ用フェルール。
6. 前記外周側領域に、該外周側領域の表面粗さが前記中心側領域の表面粗さよりも大きくなるように表面処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコネクタ用フェルール。
7. 結晶化ガラス又はガラスで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコネクタ用フェルール。
8. 前記結晶化ガラス又はガラスが、Ｓｉ、Ａｌ又はＴｉを酸化物換算で１０質量％以上含有することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバコネクタ用フェルール。
9. フェルールの内孔に光ファイバを挿入し、接着剤で固着した後、前記フェルールの端面を前記光ファイバと共に研磨する光ファイバコネクタ用フェルールの製造方法において、
   　前記端面を、前記内孔の開口部を含む中心側領域と、該中心側領域よりも外周側の外周側領域とに区分し、前記外周側領域に、前記接着剤に対する濡れ性が前記中心側領域よりも小さくなるように表面処理を施すことを特徴とする光ファイバコネクタ用フェルールの製造方法。