(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールの光ファイバ収容孔の三次元形状をＸ線吸収膜とＸ線透過膜とで形成したＸ線マスクに、光ファイバ収容孔の形成方向からＸ線を照射して基板上に塗布されたフォトレジストを露光することで、Ｘ線照射方向の形状を拡大させたＸ線マスクの三次元形状をフォトレジストへ転写し、これを現像し、非露光部を除去してフェルールの雄型または雌型を形成し、この雄型または雌型を用いてフェルールの成型用金型を作成し、この金型でフェルールを成型するフェルールの製造方法であって、
前記フェルールの光ファイバ収容孔の一方端がテーパ状に広がるように、Ｘ線吸収膜とＸ線透過膜とで形成する三次元形状を設定したＸ線マスクを用いることを特徴とするフェルールの製造方法。
【請求項２】
フェルールの光ファイバ収容孔を二分するように分割された外観形状を呈する第１保持体と第２保持体に応じた三次元形状をＸ線吸収膜とＸ線透過膜とで形成したＸ線マスクを各々用いて、第１保持体および第２保持体の雄型または雌型を形成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のフェルールの製造方法。
【請求項３】
第１保持体に形成される光ファイバ収容溝には光ファイバの周面が線接触で当接するファイバ支持部が２箇所以上現れ、第２保持体に形成される光ファイバ収容溝には光ファイバの周面が線接触で当接するファイバ支持部が１箇所以上現れるような形状となるように、夫々のＸ線マスクを作成するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のフェルールの製造方法。
【請求項４】
前記請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のフェルールの製造方法により製造したことを特徴とするフェルール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等に使用する光ファイバの接続を容易にするために利用される光コネクタにおいて、光ファイバを固定する固定具として用いられるフェルールと、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムの構築時における光ファイバの接続に用いられる光コネクタでは、光ファイバを固定するためにフェルールが用いられており、このフェルールを種々の係脱手段が設けられた外装部材（フレームやハウジングなど）に収納することで、光ファイバ同士の接続や切り離しを容易にする光コネクタが形成されるのである。光コネクタとしては、ＪＩＳ規格で種々のタイプが決められており、昨今は、高密度化・小型化の要請から、矩形のフェルールによって１２心までのリボン状ファイバを一括接続するＭＴタイプの光コネクタの需要が増している。ＭＴ型のフェルールは、セラミックスあるいはプラスチックスで成形加工されており、この成形には金型を用いている。そして、ＭＴ型のフェルール成形用金型を製作する手段として、金属の切削加工、放電加工、研磨加工等の機械加工やエッチング加工が用いられている。
【０００３】
また、光ファイバを接続する作業においては、光ファイバの先端に光コネクタを取り付けるため、接続する夫々の光ファイバ先端の被覆を除去して接合用治具に固定し、夫々の端面を研磨してファイバの中心とフェルールの孔の中心を揃えてフェルールに接着若しくは溶着し、このフェルールを外装部材に装着してコネクタとして接続した場合に、両光ファイバのコア部分が面合わせされるようにする。
【０００４】
なお、光ファイバの固定に用いるフェルールの光ファイバ収容孔は、光ファイバの断面形状に合わせた円形であるが、光ファイバの挿入を容易にするため、光ファイバの径よりも若干大きく形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金型製作における現在の機械加工では１００〜２００μｍに近接した領域で１００〜２００μｍの形状を連続して２μｍ以下の精度を確保して加工することは不可能である。これは、機械加工の過程で生じる金属歪みが加工周辺に残留するためである。また、エッチング加工においては、その原理上、金属素材の結晶粒界等に加工精度が依存することとなり、高精度の加工が得られないのが現状ある。
【０００６】
すなわち、通信設備の高密度化・小型化を進める目的で採用されているＭＴタイプのフェルールでは、フェルール成形用金型の作製に限界があり、フェルール製造に最も要求される小型化に限界が生じている。
【０００７】
更に、光ファイバを収容するためにフェルールに設ける光ファイバ収容孔の空間寸法と光ファイバの実径との差によって、フェルールに固定された光ファイバの中心位置が偏る為、フェルールに光ファイバを挿入後、接着等により光ファイバを固定する時に、フェルールの芯と光ファイバの芯とを整合する必要があり、この作業は、光コネクター製作工程で最も重要であり且つ大きなコストを占める工程となっている。
【０００８】
すなわち、光ファイバの接続およびフェルールへの光ファイバ装着および光コネクター組立てに際しては、調芯機や特殊な治具や測定具等の装置を用いて個々に芯合わせをし、その状態を維持しつつフェルールの内径と光ファイバの外形の間隙を埋める為に接着剤、補助部品などを用いて固定しており、これらの接合組立て技術は、光ファイバの導入初期に用いられてきた接合組立て技術であり、光ファイバ接続作業の低廉・簡易化が進まない要因となっている。
【０００９】
そこで、本発明は、光ファイバの心合わせを簡易かつ高精度に行える構造のフェルールを提供すると共に、そのようなフェルールを高い加工精度で作成できるフェルールの製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  フェルールの光ファイバ収容孔の三次元形状をＸ線吸収膜とＸ線透過膜とで形成したＸ線マスクに、光ファイバ収容孔の形成方向からＸ線を照射して基板上に塗布されたフォトレジストを露光することで、Ｘ線照射方向の形状を拡大させたＸ線マスクの三次元形状をフォトレジストへ転写し、これを現像し、非露光部を除去してフェルールの雄型または雌型を形成し、この雄型または雌型を用いてフェルールの成型用金型を作成し、この金型でフェルールを成型するフェルールの製造方法であって、前記フェルールの光ファイバ収容孔の一方端がテーパ状に広がるように、Ｘ線吸収膜とＸ線透過膜とで形成する三次元形状を設定したＸ線マスクを用いることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のフェルールの製造方法において、フェルールの光ファイバ収容孔を二分するように分割された外観形状を呈する第１保持体と第２保持体に応じた三次元形状をＸ線吸収膜とＸ線透過膜とで形成したＸ線マスクを各々用いて、第１保持体および第２保持体の雄型または雌型を形成するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のフェルールの製造方法において、第１保持体に形成される光ファイバ収容溝には光ファイバの周面が線接触で当接するファイバ支持部が２箇所以上現れ、第２保持体に形成される光ファイバ収容溝には光ファイバの周面が線接触で当接するファイバ支持部が１箇所以上現れるような形状となるように、夫々のＸ線マスクを作成するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に係る発明は、前記請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のフェルールの製造方法により製造したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るフェルールの一実施形態を図１および図２に基づき説明する。
【００１５】
図１に示すように、フェルール１は第１保持体２ａと第２保持体２ｂとからなるもので、光ファイバを収容する光ファイバ収容孔３を二分するように分割された外観形状を呈する。すなわち、第１保持体２ａに形成された光ファイバ収容溝３ａと、第２保持体２ｂに形成された光ファイバ収容溝３ｂとによって光ファイバ収容孔３が形成されるのである。なお、本実施形態に示すフェルール１は、２つの光ファイバ収容溝３，３を備えるものとしたが、光ファイバ収容溝は一つでも良いし、３以上のものでも構わない。
【００１６】
そして、上記第１保持体２ａの光ファイバ収容溝３ａは、光ファイバＯＦの周面が線接触で当接するファイバ支持部４が左右２箇所に現れる形状としてあり、上記第２保持体２ｂの光ファイバ収容溝３ｂは、光ファイバＯＦの周面が線接触で当接するファイバ支持部４か上面１箇所に現れる形状としてある。すなわち、第１保持体２ａの光ファイバ収容溝３ａにおける２箇所のファイバ支持部４，４に線接触することで光ファイバＯＦが安定的に保持された状態となり、この状態で第２保持体２ｂを第１保持体２ａに被せることにより、光ファイバ収容孔３内に光ファイバＯＦを収容すれば、３つの接触点によって光ファイバＯＦの収容位置を一定にすることが出来る。よって、本発明に係るフェルール１を用いれば、旧来のフェルールのように、光ファイバの芯調整に熟練を要する必要が無く、簡易且つ迅速に光ファイバの収容作業を行うことが可能となり、このフェルールを外装部材に装着して光コネクタとするまでの作業効率を大幅に向上できる。
【００１７】
加えて、本実施形態に示すフェルール１の光ファイバ収容溝３の一方端（光ファイバが挿入される側）は、テーパ状に広がる拡径部５を形成してある。この拡径部５は、光ファイバを挿入する時のガイドとして有用である。
【００１８】
なお、本実施形態のフェルール１では、平面と曲面から光ファイバ収容孔３を構成する物としたが、光ファイバ収容溝３の形状は特に限定されるものではなく、光ファイバＯＦが収容孔内でガタつくことなく安定に保持できるようなファイバ支持部が形成されていればよい。例えば、断面形状が三角形や四角形といった平面のみから構成される多角形としても良いし、楕円形状とすることで、ファイバ支持部が現れるようにしても良い。
【００１９】
また、理想的な光ファイバ収容溝３の形状は、光ファイバＯＦと同径の光ファイバ収容溝３とすることによって、光ファイバの周面と面接触になる場合（無限の線接触の連なりよりなる場合）であるが、このような光ファイバ収容孔の形成は、従来の加工技術では実現不可能であった。これは、フェルールの光ファイバ収容孔の形状に限らず、分割形状とした複数の光ファイバ保持体からなるフェルールを作成することも、従来技術では到底不可能であった。そこで、以下に、本発明に係るフェルールの製造方法を詳述する。
【００２０】
図３（ａ），（ｂ）で示すのは、円柱状の光ファイバ収容孔を持ったフェルールを形成するためのＸ線マスク１０であり、Ｘ線吸収膜１１とＸ線透過膜１２とからなる。このＸ線マスク１０を用いて図４の工程のごとく、基板１３上のレジストをＸ線で露光すると、Ｘ線透過膜１２に対応する部位のみがＸ線により露光されてレジスト露光部１４が生ずる。すなわち、レジスト露光部１４はフェルールの形状となり、Ｘ線吸収膜１１に対応する非露光部はフェルールの金型形状となる。なお、Ｘ線の場合、レジストとしてＰＭＭＡやＰＴＦＥを用いる。
【００２１】
この時、Ｘマスク１０には、Ｘ線吸収膜１１の厚さを変えることにより露光形態を異ならしめ、光ファイバ収容孔となる部位の一部が拡径するようにしてある。これは、Ｘ線吸収膜におけるＸ線吸収値の差によるもので、感光性レジスト上に形成される形状は、Ｘ線マスクの３次元方向形状が感光性レジストに拡大して転写されることとなる。このように、Ｘ線吸収膜とＸ線透過膜とから構成したマスクを用いれば、サブミクロンの形状を容易に作成する事が出来ると同時に、吸収体と保持体とのコントラストは非常によくなり、露光されたレジスト表面は容易に表面粗さ０．１μｍ以下の鏡面と精度を作り出す事が出来る。
【００２２】
具体的には、サブミクロンの精度を保持したＸ線マスク、たとえば真円度０．１μｍ、ピッチ精度０．１μｍを有するＸ線マスクを用いる事で、極めて微細で高精度なレジスト構造体を作り出す事が出来る。例えば、Ｘ線マスクとして、Ｘ線透過膜としてのポリイミド膜７５μｍにＸ線吸収体としてのＡｕを５０〜６０μｍの厚さでパターンニングしたものを使用し、レジストであるＰＭＭＡの厚さを１２ｍｍとしてＸ線による感光を行い、形成されたレジストの全体をＮｉ−Ｆｅ合金で高さ１２ｍｍまで電着し、レジストを除去すれば、ファイバ収容孔の長さが１２ｍｍであるフェルールの母型を作製できる。この母型を用いて成型用金型を電鋳により作製すれば、この金型からフェルールを樹脂成形で高精度に作成できる。つまり、Ｘ線によるフォトリソグラフィーと電鋳による成型方法を組合せる事により、精密なフェルールを形成することが可能となる。
【００２３】
また、Ｘ線吸収値の差によるマスク形状として、図３のＸ線マスクにおけるＸ線吸収膜とＸ線透過膜とを逆にしたものを用いれば、図５のような立体形状のレジスト２１を得る事が出来る。そして、導電性基板２２上にレジスト２１を形成しておけば、導電性基板２２から電着を行うことで、そのレジスト形状に沿った金型２３が得られる。
【００２４】
ここで、一方端がテーパ状に拡径する光ファイバ収容孔を形成するためのＸ線マスクの作製例を図７に基づき説明する。
【００２５】
先ず、基板３１上に所要厚さの感光性レジスト３２を塗布し、この感光性レジスト３２表面へ第１フォトマスク３３を密着させ、Ｘ線マスクとして作成するテーパ部の角θだけ中心軸を傾けて、基板３１を回転させる（図７（ａ）参照）と、第１フォトマスク３３の開口３３ａから入射したＵＶ光によって、感光性レジスト３２は擂り鉢状に感光することとなり、台錐形の感光部３４ａが生ずる（図７（ｂ）参照）。なお、第１フォトマスク３３は、基板３１との相対位置を保持して回転できれば、オフコンタクトであっても良い。
【００２６】
上記のようにして形成した感光部３４ａに対して、更に円柱状の感光領域を生ぜしめるため、円柱の径に対応する開口３５ａを有する第２フォトマスク３５を配置した状態で再び露光する（図７（ｃ）参照）。かくして、円錐と円柱を組み合わせた形状の感光部３４ｂが得られ（図７（ｄ）参照）、感光していないレジスト部分を除去すれば、テーパ付きの光ファイバ収容孔を転写するための形状となったレジスト創製物が基板３１上にできるのである（図７（ｅ）参照）。なお、同様の方法でテーパ付き円柱を複数箇所に形成すれば、複数のテーパ付き円柱を持つフォトマスクを作成できる。更に、テーパ付き円柱の片側を全面露光すれば、露光しなかった側にのみテーパ付きの半円柱が形成されるので、分割フェルールにおける光ファイバ収容溝のような形状も実現できる。
【００２７】
上述したようなＸ線によるフォトリソグラフィーと電鋳による成型方法を組合せて分割フェルールを作成する場合、図８に示すようなＸ線マスク４０を用いれば良い。すなわち、フェルールの光ファイバ収容孔を二分割するように２つの保持体を想定し、それに応じた形態の創製物が転写されるような形状のＸ線吸収膜４１ａと、この周囲を囲む枠状のＸ線吸収膜４１ｂと、その間を埋めるようなＸ線透過膜４２とを形成するのである。
【００２８】
そして、導体基板５１上に十分な厚さで塗布した感光性レジストへ上記Ｘ線マスク４０を介在させた状態でＸ線を照射し、現像すれば、分割フェルールである一方の保持体と同形状のレジスト創製物５２ａ、およびレジスト創製物５２ａを囲むような枠状の創製物５２ｂが現れる。かくして、レジスト創製物５２ａ，５２ｂの間に生ずる空部５３は、分割フェルール形成用の金型として用いることができ、この空部５３へ電鋳により金属を形成すれば、そのまま分割フェルール用金型が得られるのである。このようにして得られた金型を用いれば、寸法安定性に優れた分割フェルール（第１保持体６０ａ、第２保持体６０ｂ）を容易に量産することが出来る。
【００２９】
次に、第１保持体６０ａおよび第２保持体６０ｂを用いて光ファイバを収容したフェルールに組み立てる場合の具体例を図１１に基づき説明する。
【００３０】
図１１（ａ）のように、第１保持体６０ａと第２保持体６０ｂとが完全に分離している時には、フェルール組立治具６１に第１保持体６０ａをセットし、被覆６２ａを除去して剥き出しにした光ファイバ６２ｂを第１保持体６０ａの光ファイバ収容溝内に置き、光ファイバ６２ｂの先端面と第１保持体６０ａの先端とをフェルール組立治具６１のストッパ面６１ａに突き当てて位置合わせし、この状態で第２保持体６０ｂを被せ、締結バンド６３を使って第１保持体６０ａと第２保持体６０ｂとを一体化する。すなわち、光ファイバの外周とほぼ一致する溝形状の第１保持体、もしくは、２箇所以上の線接触により光ファイバを定位置で安定的に保持し得る溝形状の第１保持体を使用することにより、接着剤等の介在物を介する事無く組立てることができ、その結果、調芯等の作業も不要となり、迅速かつ効率的な光ファイバ接続作業を実現できる。
【００３１】
図１１（ｂ）のように、第１保持体６０ａと第２保持体６０ｂとが締結バンドで仮組されている時には、第１，第２保持体６０ａ，６０ｂの各光ファイバ収容溝の後側（光ファイバの挿入側）にテーパ状の拡径部を有するものとし、且つ第１，第２保持体６０ａ，６０ｂ後端に適宜な蝶番構造を与えることで、第１保持体６０ａと第２保持体６０ｂとを分離させることなく、第１保持体６０ａの光ファイバ収容溝で光ファイバ６２ｂの位置合わせを容易に行えるようにしてある。よって、フェルール組立治具６１に第１保持体６０ａをセットした状態で拡径部のある側を軸として第２保持体６０ｂを持ち上げ、光ファイバ６２ｂを挿入し、光ファイバ６２ｂの先端面と第１保持体６０ａの先端とをフェルール組立治具６１のストッパ面６１ａに突き当てて位置合わせし、この状態で第２保持体６０ｂを閉じ、この状態で締結バンド６３により第１保持体６０ａと第２保持体６０ｂとを強固に締め付けて一体化すれば良いのである。
【００３２】
なお、上述したような方法で高精度の光ファイバ挿通孔を形成したフェルールは、そのまま外装部材に装着できるような形状としておくことで、旧来と同様な方法により光コネクタとして組み立てることができるものの、電鋳メッキ法でメッキを厚くすると金属の析出に時間が掛かり過ぎるため、コストアップになるので、光ファイバ収容孔などの主要部を含む必要最低限の部分をフェルール用パーツとして、電鋳メッキ法により形成し、この金属製のフェルール用パーツを金型にインサート成型することで、外装部材に組み付け可能なフェルール形状を持たせるようにしても良い。
【００３３】
また、高精度の立体形状を実現できる本発明方法の利点を活かして、フェルールにガイドピン挿入孔を設けておくようにしても良い。すなわち、上述したような高精度の型を作成する際に、光ファイバ収容孔と併せてガイドピン挿入孔を設けておけば、その型から電鋳メッキ法により金属製のフェルールを析出させると、光ファイバ収容孔とガイドピン挿入孔の位置寸法が高精度に再現されるので、コネクタとしての係脱手段を有する外装部材に装着することなく、フェルール同士を直に接続することが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るフェルールの製造方法によれば、フェルールの光ファイバ収容孔の三次元形状をＸ線吸収膜とＸ線透過膜とで形成したＸ線マスクに、光ファイバ収容孔の形成方向からＸ線を照射して基板上に塗布されたフォトレジストを露光することで、Ｘ線照射方向の形状を拡大させたＸ線マスクの三次元形状をフォトレジストへ転写し、これを現像し、非露光部を除去してフェルールの雄型または雌型を形成し、この雄型または雌型を用いてフェルールの成型用金型を作成し、この金型でフェルールを成型するので、Ｘ線露光を用いてＸ線マスクの形状を転写すると同時にマスクの形状および寸法を、サブミクロンオーダーで管理する事が出来、その結果として、高密度に隣接した立体形状が、従来のどの加工方法よりも優れた寸法安定性を完璧に確保できる。よって、光ファイバの芯調整を別途行う必要がないほど高精度のファイバ収容孔の実現が可能となり、従来の如く、接着剤等の介在物を介する事無くフェルールを組立てることができ、光ファイバ接続工程の大幅な技術革新が可能となる。この結果、光ファイバ関連の施工技術が容易化し、施工費用の大幅なコストダウンが可能となり、各種機器の末端まで光ファイバの敷設を容易かつ安価に行うことができ、高密度、高速の情報社会の社会基盤確立に大いに寄与できる。しかも、フェルールの光ファイバ収容孔の一方端がテーパ状に広がるように、Ｘ線吸収膜とＸ線透過膜とで形成する三次元形状を設定したＸ線マスクを用いることで、光ファイバを挿入する時のガイド機能を有するファイバ収容孔を高精度に形成できる。
【００３５】
また、請求項２に係るフェルールの製造方法によれば、フェルールの光ファイバ収容孔を二分するように分割された外観形状を呈する第１保持体と第２保持体に応じた三次元形状をＸ線吸収膜とＸ線透過膜とで形成したＸ線マスクを各々用いて、第１保持体および第２保持体の雄型または雌型を形成するようにしたので、光ファイバの収容作業を一層簡易化できるフェルールを製造できる。
【００３６】
また、請求項３に係るフェルールの製造方法によれば、第１保持体に形成される光ファイバ収容溝には光ファイバの周面が線接触で当接するファイバ支持部が２箇所以上現れ、第２保持体に形成される光ファイバ収容溝には光ファイバの周面が線接触で当接するファイバ支持部が１箇所以上現れるような形状となるように、夫々のＸ線マスクを作成するようにしたので、第１保持体と第２保持体を閉じて形成される光ファイバ収容孔内で光ファイバを安定に保持できる。
【００３７】
また、請求項４に係るフェルールは、前記請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のフェルールの製造方法により製造することで、光ファイバの芯調整を別途行う必要がないほど高精度のファイバ収容孔を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１保持体および第２保持体よりなるフェルールの外観斜視図である。
【図２】  （ａ）フェルールの正面図である。
（ｂ）フェルールの上面もしくは下面図である。
（ｃ）フェルールの背面図である。
（ｄ）フェルールの側面図である。
【図３】  （ａ）フェルール製造用Ｘ線マスクの上面図である。
（ｂ）図３（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図４】  Ｘ線マスクを用いたレジスト創製工程の説明図である。
【図５】  レジスト創製物の外観斜視図である。
【図６】  レジスト創製体とフェルール用金型の概略断面図である。
【図７】  フェルール製造用Ｘ線マスクの製造工程説明図である。
【図８】  （ａ）分割フェルール製造用Ｘ線マスクの上面図である。
（ｂ）図８（ａ）のｂ−ｂ断面図である。
【図９】  分割フェルールのレジスト創製物の外観斜視図である。
【図１０】  分割フェルールの外観斜視図である。
【図１１】  分割フェルールへの光ファイバ装着工程を示す説明図である。
【符号の説明】
ＯＦ  光ファイバ
１    フェルール
２ａ  第１保持体
２ｂ  第２保持体
３    光ファイバ収容孔
３ａ  光ファイバ収容溝
３ｂ  光ファイバ収容溝
４    光ファイバ支持部
５    拡径部
１０    Ｘ線マスク
１１    Ｘ線吸収膜
１２    Ｘ線透過膜
１３    基板
１４    レジスト露光部
【図１】
0003955204.tif 000002
【図２】
0003955204.tif 000003
【図３】
0003955204.tif 000004
【図４】
0003955204.tif 000005
【図５】
0003955204.tif 000006
【図６】
0003955204.tif 000007
【図７】
0003955204.tif 000008
【図８】
0003955204.tif 000009
【図９】
0003955204.tif 000010
【図１０】
0003955204.tif 000011
【図１１】
0003955204.tif 000012