(57)【要約】【課題】硬質粒子ホーニング加工により光ファイバ用フェルールＸの内周面ａ（ファイバ挿入部２、境界部３、貫通孔１）を加工した面を形成することで光ファイバを挿入した際のキズ等を防止する。【解決手段】軸方向に光ファイバを収納するために形成した貫通孔１と、貫通孔の後端部６に形成した円錐形状の光ファイバ挿入部２とから成り、貫通孔１と光ファイバ挿入部２との境界を曲面に形成することで連続した滑らかな内周面ａを形成して成る光ファイバ用フェルールＸにおいて、その内周面ａは、硬質粒子ホーニング加工により算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜０．０５μｍの研磨面と焼成面が混在して成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に光ファイバを収納するために形成した貫通孔と、該貫通孔の後端部に形成した円錐形状の光ファイバ挿入部とから成り、前記貫通孔と光ファイバ挿入部との境界を曲面に形成することで連続した滑らかな内周面を形成して成る光ファイバ用フェルールにおいて、前記内周面は、硬質粒子ホーニング加工により算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜０．０５μｍの研磨面と焼成面が混在して成ることを特徴とする光ファイバ用フェルール。
【請求項２】
軸方向に光ファイバを収納するために形成した貫通孔と、該貫通孔の後端部に形成した円錐形状の光ファイバ挿入部とから成り、前記貫通孔と光ファイバ挿入部との境界を曲面に形成することで連続した滑らかな内周面を形成して成る光ファイバ用フェルールにおいて、平均粒径が１μｍ未満の硬質粒子を含有した研磨剤を前記光ファイバ挿入部に注入するとともに、押圧力を９８ＭＰａ〜４９０ＭＰａで付与して前記研磨剤を貫通孔の他端部から押し出す硬質粒子ホーニング加工により前記内周面を研磨することを特徴とする光部品用フェルールの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等に使用される、光ファイバを固定するための光ファイバ用フェルール及びその加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光通信などの光信号処理に用いられる光ファイバーを固定するための光ファイバ用フェルールは、光ファイバ同士を接続するために用いられる光コネクタもしくは、半導体レーザと光ファイバ等から構成される半導体レーザモジュール等に用いられている。
【０００３】
従来の光ファイバ用フェルールＹは図３に示す様に、軸方向に光ファイバを収納するための貫通孔１００を有し、かつ貫通孔１００の後端の後端部６０に形成した円錐形状の光ファイバ挿入部２０を有し、かつ光ファイバ挿入部２０と貫通孔１００との境界部３０の境界を曲面に形成することで連続した滑らかな内周面を形成しており、さらに、先端部５０とスリーブ挿入案内部４０をそなえた形状であった（特許文献１参照）。
【０００４】
かかる従来技術によれば、焼成直後の円筒状焼結体に光ファイバ挿入部２０及び貫通孔１００となる箇所を形成した後、硬質粒子噴射加工により光ファイバ挿入部２０と貫通孔１００との境界部３０にエッジない滑らかな曲面を形成している。具体的には、硬質粒子噴射加工は、平均粒径が１〜５０μｍの範囲の硬質粒子が含有された液体を光ファイバ挿入部２０から注入して９８〜３９２ＭＰａの噴射圧で境界部３０のエッジを研磨している（段落００２９〜００３１参照）。これにより、光ファイバの境界部で破断することがない高い信頼線のある光ファイバ用フェルールＹが得られるものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９６１８３参照
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の硬質粒子噴射加工によれば、境界部３０のエッジが滑らかな面となるものであるが、本発明者は鋭意検討の結果、図３、図４（ａ）の光ファイバ用フェルールＹの断面図に示すように、境界部３０のエッジ以外でも他の内周面は硬質粒子の１μｍ以上で研磨されているので、特許文献１には明確に記載されていないものの、その貫通孔１００の内周面の算術平均粗さは０．０７〜０．１μｍと粗くばらついており、しかも、形状が台形２００のような角があるものであった。
【０００６】
従って、この状態では、確かに光ファイバが境界部３０で破断するのは防げるものの、光ファイバを挿入するのに、光ファイバ外周が傷付き、光コネクタを組み上げた後の熱衝撃試験等の信頼性試験において、光ファイバがマイクロクラックの為に断線するという問題があった。
【０００７】
また、貫通孔１００の内面は研磨面で構成されており、貫通孔１００に光ファイバを接着固定した後、温度サイクル試験を行うと算術平均粗さ（Ｒａ）が大きいために研磨面の接着剤が膨張収縮して貫通孔１と接着剤との界面で剥離が生じ、光学特性に悪影響を与えてしまうという問題も生じていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑みて本発明は、軸方向に光ファイバを収納するために形成した貫通孔と、該貫通孔の後端部に形成した円錐形状の光ファイバ挿入部とから成り、前記貫通孔と光ファイバ挿入部との境界を曲面に形成することで連続した滑らかな内周面を形成して成る光ファイバ用フェルールにおいて、前記内周面は、硬質粒子ホーニング加工により算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜０．０５μｍの研磨面と焼成面が混在して成ることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の光ファイバ用フェルールの加工方法は、平均粒径が１μｍ未満の硬質粒子を含有した研磨剤を前記光ファイバ挿入部に注入するとともに、押圧力を９８ＭＰａ〜４９０ＭＰａで付与して前記研磨剤を貫通孔の他端部から押し出す硬質粒子ホーニング加工により前記内周面を研磨することを特徴とする。
【００１０】
即ち、本発明によれば、硬質粒子ホーニング加工により算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜０．０５μｍの研磨面と焼成面が混在してなる内周面は、山の先端が極めて丸く形成された表面となっているので光ファイバを極めて滑らかに挿入することが出来るとともに、光ファイバ挿入時に光ファイバ外周に傷を付けることがなく、長期信頼性に優れた光ファイバ用フェルールを得ることが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は本発明の光ファイバ用フェルールＸの断面図である。光ファイバ用フェルールＸは、軸方向に光ファイバを収納するための貫通孔１と、貫通孔１の後端部６に形成した円錐形状の光ファイバ挿入部２とを有し、さらに、光ファイバ挿入部２と貫通孔１との境界部３を曲面とすることで、連続した滑らかな内周面ａを形成して成る。また、その外周には先端部５とスリーブ挿入案内部４を備えた形状である。
【００１２】
本発明の光ファイバ用フェルールＸを形成する材料としては、ジルコニアセラミックスの他、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウム、コージュライト、ムライト等を主成分とする結晶粒子を有するセラミックス、あるいは結晶化ガラスなどであればどれでも用いることが出来る。
【００１３】
本発明の光ファイバ用フェルールＸの加工方法については、硬質粒子を含有した研磨剤を光ファイバ挿入部２に注入するとともに、所定の押圧力を付与して研磨剤を貫通孔１の他端部６１から押し出す硬質粒子ホーニング加工により内周面ａを研磨する方法が用いられる。
【００１４】
図１、図４に示すように、硬質粒子ホーニング加工にて形成された境界部３の表面は、貫通孔１に向けて延びる滑らかな曲面が形成されるだけでなく、図４（ｂ）の光ファイバ用フェルールＸの断面図に示すように内周面ａにおいても、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜０．０５μｍの研磨面ｂと焼成面ｃが混在して形状になっており、本発明者は一定の条件下で硬質粒子ホーニング加工を行うと、内周面ａの山の先端が極めて丸く形成されるのを見いだしたものである。ここで、一定の条件下とは、硬質粒子の粒径が従来に比べて小さいものを用い、ジェット噴射だけで研磨剤を貫通孔１の他端部６１から吹き出させるだけでなく、上述のように光ファイバ挿入部２に注入するとともに、所定の押圧力を付与して研磨剤を貫通孔１の他端部６１から押し出すようにするというものである。
【００１５】
この際、フェルールを回転させながら研磨剤を貫通孔１の他端部６１から押し出すようにするのが好ましい。これにより、内周面ａの算術平均粗さ（Ｒａ）のバラツキが抑えて均一な研磨が可能となるものである。
【００１６】
このとき、研磨剤に用いる硬質粒子としては、ガーネット、シリカサンド、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、立方晶系窒化硼素等を用いることもできるが、高価ではあるがダイヤモンドを使用すると加工時間を早くすることができる。また、硬質粒子のヌ−プ硬度は４５００Ｈｖ〜７０００Ｈｖのものを使用し、潤滑剤と混合させて、スラリ−状にする。ここで、潤滑剤には、オイル系であるオリーブオイル、ラード、水溶性系では、グリコール等があるが、粘性がある程度保持でき、簡単に内径の洗浄ができる水溶性系のグリコールが好ましい。
【００１７】
硬質粒子の粒径の大きさによって、内周面ａの算術平均粗さ（Ｒａ）が決まるが、本発明では、平均粒径が１μｍ未満、好ましくは０．５〜０．９μｍの硬質粒子が用いられる。１μｍを越えると光ファイバを貫通孔１に挿入するのに、光ファイバ外周が傷付き、光コネクタを組み上げた後の熱衝撃試験等の信頼性試験において、光ファイバがマイクロクラックの為に断線するばかりか、光ファイバを貫通孔１に接着固定した後、温度サイクル試験を行うと算術平均粗さ（Ｒａ）が大きいために研磨面の接着剤が膨張収縮して貫通孔１と接着剤との界面で剥離が生じ、光学特性に悪影響を与えてしまう。また、０．５μｍ未満の粒子径では硬質粒子ホーニング加工の際に注入する粒子液体の量が増えて押し出される時間がかかりすぎるだけでなく、現在の硬質粒子ホーニング加工においては算術平均粗さ（Ｒａ）を０．０２μｍ以下とするのは困難である。
【００１８】
このように研磨剤の硬質粒子が平均粒径で１μｍ未満と細かいので、挿入部２、境界部３、貫通孔１の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜０．０５μｍで図４（ｂ）にしめすような山の先端が極めて丸くなる形状に仕上げることができる。
【００１９】
従って、本発明によれば、内周面ａ全体が滑らかであるために、光ファイバをスムーズに挿入することができる。しかも、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜Ｒａ０．０５であるため、後加工する際に貫通孔１及び挿入部２の表面加工仕上げをしなくても良い。また、後加工の必要がなく、あえて後加工する際には、ひと舐め程度の加工だけで済むので加工費及び時間が大幅に削減できる。
【００２０】
本発明の光ファイバ用フェルールＸはシングルモ−ド、マルチモード共に適用できる。
【００２１】
次に、硬質粒子コーニング加工の加工方法について図２を用いて説明する。図２は本発明の光ファイバ用フェルールの内周面ａを加工する加工装置Ｚを説明する一部中央断面図である。
上述したように、光ファイバ用フェルールは様々なセラミックスを用いることが出来るが、一例として、最も一般的に使用されているジルコニアセラミックスを用いて詳細に説明する。
【００２２】
まず、予め射出成形、プレス成形、押出成形等で貫通孔１を有する形状に成形しておき、これを焼成後、得られた円筒状焼結体１３を後端部６側から光ファイバ用フェルールの内周面ａを加工する加工装置Ｚに装着する。
【００２３】
ここで、加工装置Ｚは、光ファイバ用フェルールＸを回転により固定する回転式固定治具７、研磨剤１５を光ファイバ挿入部２に供給する皿８及び光ファイバ用フェルールＸを支持する外周部１４と、外周部１４と回転式固定治具７とを固定する固定支持部１０とから成る。
【００２４】
そして、回転式固定治具７に固定された光ファイバ用フェルールＸに、受け皿８を円筒状焼結体１３の後端部６側から装着させて固定支持部１０にて固定する。このとき、回転式固定治具７が所定の回転数で円筒状焼結体１３ごと回転する。本発明の固定支持部１０は、２点固定式であるが、円筒状焼結体１３が固定されればどのような方法でも良い。
【００２５】
次に、受け皿８の中に所定の研磨剤１５注入し、押し出し治具１２にて、所定圧力をかける。このとき、研磨剤１５は円筒状焼結体１３の光ファイバ挿入部２になる開口をとおり、境界部３、貫通孔１を所定の時間をかけて、回転しながら挿入部２、境界部３、貫通孔１内を研磨していき、研磨剤１５が逃げ出し部１１までにげる。
【００２６】
このときの貫通孔１の内周部、外周部１４の真円度及び円筒度は、射出、プレス、押し出しにて、粗仕上げできているが、さらに本発明は寸法精度を含め、完成体領域形状まで仕上げることができる。
【００２７】
また、回転式であるため、挿入部２、境界部３、貫通孔１の内周面ａが均等に研磨することができ、さらに、内径及び外径の真円度、円筒度が従来の方法であるワイヤ内径研磨式やコアピン内径研磨式では２〜５μｍあったが、本発明においては１μｍまで精度が上げられることができる。
【００２８】
本発明の回転スピードは、１０００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍであるがその中でも３０００ｒｐｍが好ましい。なぜなら、本発明は研磨剤１５を回転の遠心力で均等に削ることが目的であり低速回転だと、遠心力が弱くて研磨能力にバラツキが生じ、また、あまりにも高速回転だと、内径の部分的なところにたまりこみ、部分研磨しか施すことができないからである。そのため、研磨の精度は押し出し治具１２の圧力と回転式固定治具７の回転スピードに非常に起因しており、回転させた場合の圧力は９８〜４９０ＭＰａの超高圧が必要である。
【００２９】
なお、本発明では回転式固定用治具７にて回転させることの説明をしたが、当然、回転せずに押圧力で押し出すようにしても同様の効果が得られる。
【００３０】
回転式固定治具７、粒子液体受け皿８、固定支持部１０、押し出し治具１２の材質は、超硬、ＳＵＳ、ＳＫＨ等があるがその中でも超硬が好ましい。
【００３１】
本発明は、研磨剤１５に平均粒径が１μｍ未満の硬質粒子を使用することで算術平均粗さ（Ｒａ）がＲａ０．０２〜Ｒａ０．０５まで仕上げることができ、さらに、押し出し治具１２を高圧して、回転スピードを１０００〜５０００ｒｐｍにすることで、研磨のバラツキ、真円度、円筒度、寸法精度が向上させることが可能となるばかりか、圧力にて研磨剤１５を押すことにより、加工時間が大幅に短縮させることができるものである。
【００３２】
このように、本発明は、加工精度及び加工時間が大幅に削減でき、従来懸念されていた、境界部３と貫通孔１とが滑らかになり、光ファイバ挿入時に光ファイバ外周に傷を付けることなく挿入でき、さらに光コネクタを組み上げた後の、熱衝撃試験等の信頼性試験においても、光ファイバのマイクロクラック発生がなくなり断線するという問題も回避され、信頼性の高い製品が提供できる。
【００３３】
【実施例】
ここで、以下に示す方法で実験を行った。
【００３４】
図１に示すジルコニアセラミックス製のシングルモード光ファイバ用フェルールＸを外径Ｄ＝φ２．５ｍｍ、長さＬ＝１０．５ｍｍ、貫通孔ｄ＝φ０．１２６ｍｍとし、本発明の硬質粒子液体コーニング加工にて内径部を切削し境界部３を滑らかに加工したサンプルを２０個作成した。
【００３５】
加工条件は、硬質粒子に使用されるものは平均粒子径０．０９μｍ、ヌ−プ硬度７０００Ｈｖのダイヤモンドパウダとグリコールを混合したスラリ−を用いて、押し出し圧力を９８ＭＰａ、回転式固定治具７の回転スピードは３０００ｒｐｍとした。
【００３６】
これに対し比較例として、従来の押し出し成形で素材を成形し、貫通孔１００を研磨加工したサンプルを２０個作成した。
【００３７】
さらに、各サンプルの内周面ａの表面粗さを測定した。
【００３８】
このとき、内周の表面粗さは、接触式表面粗さ測定器を用いて、算術平均粗さ（Ｒａ）を測定した。
【００３９】
それぞれの光ファイバ用フェルールＸ、Ｙに光ファイバを挿入して固定し、光コネクタとして初期段階の接続損失を測定し、−４０〜＋８５℃、３０分−５分−３０分−５分の１サイクル７０分で５００サイクルの条件にて熱衝撃試験を行い、接続損失値を求めた。
【００４０】
試験結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2004233419.tif 000003
【００４２】
以上の結果より、従来の光ファイバ用フェルールＹの内周面ａにおける算術平均粗さ（Ｒａ）が、平均値０．０７μｍ、最大値０．１μｍ、最小値０．０７μｍとなり接続損失の平均が０．１３ｄＢ、最大値０．７ｄＢ、最小値０．０１ｄＢとなったのに対して、本発明においては、算術平均粗さ（Ｒａ）が、平均値０．０４μｍ、最大値０．０５μｍ、最小値０．０２μｍとなり、接続損失の平均値が０．０１５ｄＢ、最大値０．０２ｄＢ、最小値０．０１ｄＢと本発明の光ファイバ用フェルールＸは熱衝撃試験においての変動がなく、さらに表面粗さ及び形状によることの光ファイバに傷をつけることなく安定した特性を得ることが出来た。
【００４３】
なお、本発明においては、回転式固定治具７で回転させずに上記の実験をおこなったところ、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０７μｍ以下と若干悪くなる程度となるが接続損失も平均で０．０３ｄＢと充分な値が得られた。
【００４４】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、軸方向に光ファイバを収納するための貫通孔を有し、該貫通孔の後端部に形成した円錐形状の光ファイバ挿入部を有し、かつ該光ファイバ挿入部と貫通孔との境界部をＣ面形状である光ファイバ用フェルールにおいて、上記光ファイバ挿入部と貫通孔の境界部が滑らかな形状を形成することにより、光ファイバ挿入時に光ファイバ外周に傷を付けることなく挿入でき、さらに光コネクタを組み上げた後の、熱衝撃試験等の信頼性試験においても、光ファイバのマイクロクラック発生がなくなり断線するという問題も回避され、信頼性の高い製品が提供でき、硬質粒子液体コーニングにて加工することにより加工精度及び加工時間が大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ用フェルールを示す断面図である。
【図２】本発明の光ファイバ用フェルールの内周面を研磨する加工装置の一部断面図である。
【図３】従来の光ファイバ用フェルールを示す断面図である。
【図４】（ａ）は従来の光ファイバ用フェルールを輪切りにしたときの断面図であり、
（ｂ）は、本発明の光ファイバ用フェルールを輪切りにしたときの断面図である。
【符号の説明】
１      貫通孔
２      光ファイバ挿入部
３      境界部
４      スリーブ挿入案内部
５      先端部
６      後端部
７      回転式固定治具
８      受け皿
１０    固定支持部
１１    逃げ出し部
１２    押し出し治具
１３    円筒部
１４    外周部
１５    研磨剤
６１    他端部
２０    光ファイバ挿入部
３０    境界部
４０    挿入案内部
５０    先端部
６０    後端部
１００    貫通孔
２００    台形
【図１】
2004233419.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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