专利名称：光连接器用零件及其金属模构造与制造方法
技术领域：
本申请的发明涉及光连接器用零件及其金属模构造与制造方法。更详细一点说，本申请的发明即是关于可廉价精确而容易制造的、由形状的经时变化或磨损引起的脱离力减小得到改善的套筒、套圈(フエル一ル)、变换套筒与光连接器用复合零件的光连接器用零件。另外，还提供用于由注射模塑成形制造其光连接器用零件的金属模构造与制造方法。
光连接器是用于可自由装拆地将光纤维相互连接起来的零件，使保持固定光纤维的套圈在圆筒状的套筒内相对，以同轴度容许误差在1μm以内的高精度连接起来。这种光连接器用的套筒，一般以氧化锆陶瓷制品、不锈钢、磷青铜等的弹簧材料制造，光连接器用的套圈一般用氧化锆陶瓷制品、玻璃或宝石为材料制造。这些材料本身即价贵，再加上还要进行上述的精密加工，制造成本就更高了。因此，现在试着以廉价的塑料材料来制造光连接器用套筒与光连接器用套圈。
但是，塑料制光连接器用套筒与光连接器用套圈，随着装拆次数与使用年数的增加，有着产生尺寸变化或磨损等、和脱离力降低的问题。
这里，本申请的发明，为解决上述问题，提供了如下的发明。
即，首先在第一项发明中，本申请的发明所提供的光连接器用零件是由热塑性树脂构成、具有用于安装光纤维等光学零件的贯穿孔的光连接器用零件，其特征在于，在其光连接器用零件的外表面或外表面，在以贯穿孔中心为轴的n转旋转对称位置，与贯穿孔平行配设着n(n是2以上的整数)条槽。
本申请的发明，对于上述第一项发明，在第二项发明中提供了其特征在于光连接器用零件是用于保持固定光零件的套圈的光连接器用零件；在第三项发明中提供了其特征在于光连接器用零件是用于接合保持套圈的套筒的光连接器用零件；在第四项发明中提供了其特征在于光连接器用零件是用于接合保持异径套圈、在同轴上具有两个异径贯穿孔的变换套筒的光连接器用零件；在第五项发明中提供了其特征在于光连接器用零件是同轴上接合保持套圈的套圈·套筒复合体的光连接器用零件。
本申请的发明，对于上述的发明，在第六项发明中提供了其特征在于槽宽为0.1～0.8mm、槽深为套圈槽部的壁厚成0.1～0.5mm的光连接器用零件；在第七项发明中提供了其特征在于槽宽为0.1～0.8mm、槽深为套筒槽部的壁厚成0.01～0.5mm的光连接器用零件；在第八项发明中提供了其特征在于在相当于所接合保持的光学零件或套圈的接合位置的管壁上，配设排气贯穿孔；在第九项发明中提供了其特征在于配置一个或在相对的位置配置两个上述排气贯穿孔的光连接器用零件；在第十项发明中提供了其特征在于排气贯穿孔径在0.8mm以下的光连接器用零件。
另外，在本申请的发明的第十一项发明中提供了具有如下特征的光连接器用零件的金属模构造它是一种以注射模塑成形制造上述任何一项发明中记述的光连接器用零件的金属模构造，具有一组以上的光连接器用零件的外形成形用的模腔和作为芯子的贯穿孔形成用销；在模腔的内面或贯穿孔形成用销的外面，在被制造的光连接器用零件的中心为轴的n转旋转对称位置，与轴平行具有n个(n为2以上的整数)槽形成用凸部；在第十二项发明中提供了具有如下特征的光连接器用零件的金属模构造它具有一组以上光连接器用零件的外形成形用的模腔和贯穿孔形成用销与排气贯穿孔用销，符合排气贯穿孔用销的销孔从金属模外部通入模腔形成，排气贯穿孔用销，在销孔中在其前端突出于模腔内部空间的状态下由螺旋弹簧与固定件固定于金属模，以螺旋弹簧产生的一定的压力接触于配设在模腔内部的贯穿孔形成用销；在第十三项发明中提供了具有如下特征的光连接器用零件的金属模构造设于金属模的浇口的断面形状为环状，其中心与模腔和贯穿孔形成用销的中心相一致，其内径比贯穿孔形成用销的直径要大，外径比模腔或模腔的内面上所具备的槽形成用凸部的顶部要小。
再有，在第十四项发明中，本申请的发明提供了其特征在于使用具有上述的构造的金属模进行注射模塑成形的光连接器用零件的制造方法。
图2是例示在实施例中制作的本申请的发明的变换套筒的图。
图3是例示在实施例中制作的本申请的发明的变换套筒的图。
图4是例示本申请的发明的套圈之概况的图。
图5是例示本申请的发明的光连接器用零件的金属模构造的一例的要部纵剖面概略图。
图6是例示本申请的发明的光连接器用零件的金属模构造的一例的要部横剖面概略图。
图7是例示在实施例中制作的本申请的发明之套圈的图。
图8是例示在实施例中用有限元法解析本申请的发明的套圈的形状变化的结果的图。
图9是例示在实施例中用有限元法解析本申请的发明的套筒的形状变化的结果的图。
图10是例示在实施例中使用本申请的发明的套圈与套筒时的光轴错位的测定结果的图。
首先，本申请的发明所提供的光连接器用零件，是由热塑性树脂构成、并具有用于安装光学零件的贯穿孔的光连接器用零件，其特征在于，在该光连接器用零件的外表面与内表面，在以贯穿孔的中心为轴的n转旋转对称位置，平行于贯穿孔配设n个(n是2以上的整数)槽。是这样的通过光的光连接器用零件，其特征在于，在该光连接器用零件的外表面或内表面，于以贯穿孔的中心为轴的n转旋转对称位置，平行于贯穿孔配设n个(n是2以上的整数)槽。作为这样的光连接器用零件，例如可以考虑套圈、套筒、变换套筒与套圈·套筒复合体等的具有用于安装光学零件的贯穿孔的各种零件。
具体而言，套圈是用于对光纤维进行保持固定的零件，比如，在其中心部具有符合光纤维的直径的贯穿孔，在该贯穿孔中插入光纤维并以粘结剂等固定之后，对其前端部进行研磨后用。作为这种贯穿孔，可考虑孔径一定，或者也可以为容易安装光纤维，而将插入部孔径做大些。
另外，套筒是借将保持光纤维的套圈保持于同轴上、而实现光纤维相互光结合的零件，在其中心部具有与套圈相符合的孔径的贯穿孔，从该贯穿孔两端分别插入两个套圈并相接合，为使套圈不移动而将其固定。
在这些套圈与套筒中，必须能很容易地进行相互间的装拆、且确保高精度接合。因此，有SC(Single Coupling单一联结)、MU(MiniatureUnit coupling小型单元联结)等各种型式。
变换套筒，是分别保持光纤维的两个不同以上的套圈、套筒与变换套筒，是在现有技术中作为光连接器用零件广泛地普遍使用的零件，而套圈·套筒复合体则是本申请的发明中首次实现的零件。
在图1中示出了本申请之发明的套圈·套筒复合体的概念图。即，本申请之发明所提供的套圈·套筒复合体，乃是具有在套圈的一端同轴接合套筒的形态的零件，在存在于该套圈·套筒复合体的轴部的贯穿孔中，从套圈侧插入光纤维保持固定着，从另一端的套筒侧，安装预先保持固定了光纤维的套圈，借此来实现光纤维的光接合。
对于本申请之发明的以上的光连接器用零件，在其外表面或内表面上设置n个(n是2以上的整数)槽。这里，所谓内表面是指贯穿孔的表面。
槽，从光连接器用零件的一端到另一端，或者在其一部分上，与贯穿孔平行地配置于以贯穿孔中心为轴的n转旋转对称位置。这里所谓n转旋转对称，是比如使某一图形以轴为中心每转360/n°都可与原图形相一致的对称性。而所谓n转旋转对称位置，则是具有以某点为中心成n转旋转对称的对称性的点群，具体而言，即是与正n角形的顶点相一致。
作为槽的形状，可考虑大致成コ字型、U字型等的槽，其宽度可设定在0.1～0.8mm的范围。关于其深度，在光连接器用零件是套圈、或套圈·套筒复合体的套圈部的情况下，可以槽部的壁厚为0.1～0.5mm的方式设定槽的深度；在光连接器用零件是套筒、变换套筒或套圈套筒复合体的套筒部的情况下，可以槽部的壁厚为0.01～0.5mm的方式设定槽的深度。
而且这里所说的槽部的壁厚，比如以图2所例示的内表面有槽(D)的变换套筒为例，设置了槽的部分的厚度为t。
这种槽，比如在金属制套筒上的切槽，可对光连接器用零件赋予弹性，在光连接器用零件装固或固定其他光学零件时，可以起到缓和由所加过度的应力引起的弯曲损失(变位损失)的作用。对于由热塑性树脂构成的光连接器用零件，具有这种缓和弯曲损失功能一事，至今尚不知晓，是由本申请的发明初次实现。槽的形成，特别是在套筒部是很重要的，如上所述，设定成0.01～0.5mm范围的极薄的壁厚。
由于设置这样的槽，本申请之发明的光连接器用零件，即使加上局部的力也能很好平衡，可柔软变形，相互间装拆也变得容易。另外，本申请之发明的光连接器用零件，由于具有这样的槽，可以防止作为热塑性树脂制光学零件的问题点的尺寸变化与磨损等，在装拆次数与使用年数增加时，也几乎没有脱离力的降低。
另外，本申请的发明的光连接器用零件，可考虑在相当于接合保持的光学零件或套圈的接合位置的管壁上，垂直于贯穿孔轴配设排气贯穿孔。比如，如光连接器用零件是外表面上有槽的套筒，套筒的内表面与套圈的外表面可极其紧密贴合保持着。从而，从套筒两端插入套圈、空气被封入套筒内，由于在套圈的接合部形成的压缩空气层而会产生连接损失。因此，由在相当于套圈的接合部的光连接器用零件的管壁上设了排气贯穿孔，不会形成空气层，故可实现套圈的高精度的接合。
这种排气贯穿孔，在光连接器零件的管壁上，可在相当于光学零件或套圈的接合位置的圆周上的一点设置一个，也可以在其圆周上的相对位置设置两个。这种排气贯穿孔有两个就足够了，如设三个以上，在保持强度与精度方面考虑就并不好。根据同样的理由，排气贯穿孔的直径最好设定在0.8mm以下。
在以上的光连接器用零件中，套圈的外径、和套筒、变换套筒或套圈·套筒复合体的内径，可进行-1/100～0mm程度的反间隙设计，可由预先设定的脱离力分离。因此，套筒、变换套筒或套圈·套筒复合体和套圈相互可容易地进行装拆，且可确保较高的接合精度。
光连接器用零件本身的形状，特别是套圈、变换套筒与套圈·套筒复合体的形状，大多在表面有突起等的凹凸等而成复杂形状的情况。在这种情况下，不须要一条槽连续起来，也可以分割成若干条。比如图3例示了在外表面上设置4条槽(D)的变换套筒的俯视图、侧视图与A-A剖视图。该例中的变换套筒是用于接合φ2.5mm与φ1.25mm的套圈的变换套筒，是壁厚0.65mm、内径为2.499mm与内径为1.249mm的两个圆筒以45°的倾斜面(顶角为90°的圆锥状的斜面)平滑接合起来的形状。在其外表面上，比如相对中心轴在每360/4＝90°设置宽0.6mm、深0.2mm的槽。如该图所示，未必是一条槽连续起来，比如也可以在斜面部等上设槽。
在图4中例示了外表面上设置三条槽(D)的套圈的侧视图与纵剖面图。该例中的套圈的贯穿孔的直径不是一定的直径，它是由用于保持固定光纤维的贯穿孔的微细部分与为容易安装光纤维而使贯穿孔加大部分所构成。这种情况下，为有效赋予套圈以弹性，比如可在贯穿孔为微细部分的外表面设槽。另外，可控制槽的宽度与深度等，也可以像图示的那样。仅在相当于贯穿孔成微细部分的一部分的外表面上设槽、即可缩短槽的长度。当然也可以从套圈的一端到另一端设槽。
本申请的发明的光连接器零件，作为材料可使用热塑性树脂，以图材料费用的低成本化。作为热塑性树脂，最好是使成形时不产生气体、由于配向特性良好可精确加工的各种液晶聚合物。作为液晶聚合物，可大体分为在溶液状态下显示液晶特性的溶液型液晶(易溶的(リオトロピツワ)液晶)和在熔化状态显示液晶特性的熔化型液晶(正温的(サ一モトロピツワ)液晶)；在本申请的发明中，最好是使用正温性液晶聚合物的液晶性聚酯、液晶性聚酰亚胺酯等，具体而言，可举出(全)芳香族聚酯、聚酰胺酯、聚碳酸酯等。最好是液晶性聚酯，聚酯中含有的分子内只要含多个酯结合。优选地，聚酯是芳香族聚酯。
作为上述这样的本申请之发明的光连接器用零件的制造方法，可利用注射模塑成形法、压缩法或流入法等，其中，为精密而高效地制造具有长的微细贯穿孔与本申请之发明的特征的槽、并具复杂形状的光连接器用零件，最好还是利用注射模塑成形法。
作为用于由注射模塑成形制造这种光连接器用零件的金属模构造，可以考虑具有一组以上光连接器用零件的外形成形用的模腔与作为芯子的贯穿孔形成用销，在模腔的内面或贯穿孔形成用销的外面，在以所制造的光连接器用零件的中心为轴的n转旋转对称位置，与轴平行地具备有n条(n是2以上的整数)的槽形成用凸部。作为在该金属模上的特征性的槽形成用凸部的断面形状，为形成大致成コ字形、U字形等的槽，可以考虑四角形、拱形等的凸部，其宽度最好在0.1～0.8mm范围。另外，关于其高度，最好设计为，槽形成用凸部的顶部与作为芯子的贯穿孔形成用销的距离、即所制造的光连接器用零件的后部的壁厚为0.01～0.5mm。这样的本申请之发明的金属模构造，比如也可以是一段直浇口金属模；也可以是适合于一次制造多个光连接器的二段直浇口金属模。另外，也可利用现有的金属模设计技术，依光连接器用零件的形状与槽的数量与位置等以若干个模块组成的金属模的分型模，并利用沉割(アンダ一カツト)技术。
另外，在光连接器用零件上设置排气贯穿孔的情况下，示出了利用本申请之发明的金属模构造的最佳实例。比如在图5上，示出了本申请之发明的金属模构造的要部剖面图的一例。该金属模1，具有一组以上的上述光连接器用零件的外形成形用的模腔2与贯穿孔形成用销3以及排气贯穿孔用销4，符合于排气贯穿孔用销4的销孔5从金属模外部通入模腔2形成，排气贯穿孔用销4，由螺旋弹簧6与螺纹等的固定件7在销孔5中于前端突出到模腔2内部空间的状态下固定于金属模1，借助螺旋弹簧6所产生的一定的压力接触到配设于模腔2内部的贯穿孔形成用销3。螺旋弹簧6的压缩力定为2～3kgf的程度为宜。这样，容易调整排气贯穿孔用销4作用到贯穿孔形成用销3上的抵接强度，可以防止由强力抵接对贯穿孔形成用销3或排气贯穿孔用销4的损伤。
另外，在金属模中设置了作为树脂流入通路的直浇口、横浇口、浇口，图6中示例出本申请之发明所提供的金属模构造的浇口部的横断面形状之一例。
在本申请之发明中，设于金属模1的浇口8的断面形状做成环状，其中心与模腔2和贯穿孔形成用销3的中心相一致，最好是其内径比贯穿孔形成用销3的直径要大，其外径比模腔2或模腔2的内面上所具有的槽形成用凸部10的顶部要小。即，如图6所示，比如在所制造的光连接器用零件9的外周部设槽11的情况下，浇口8，设置成在断面上收于光连接器用零件9的壁厚内。这样，借将浇口8的形状做成管状，可防止产生成为引起强度降低的致命缺陷的焊接条痕(ウエルドライン)，可得到作为高质量成形品的光连接器用零件9。
借使用上述本申请之发明的金属模构造的注射模塑成形，可廉价、精确而简便地制造出经时变化与磨损引起的脱离力的减小得到改善的套筒、套圈、变换套筒与光连接器用复合零件的光连接器用零件。
下边所示出的实施例，对本发明的实施形态作进一步详细说明。
实施例(实施例一)使用液晶聚合物，以注射模塑成形法制造出作为本申请之发明的光连接器用零件的变换套筒。在图3中示出了所得变换套筒的概略图。该变换套筒，同轴上设置了内径为2.499mm的微细孔和内径为1.249mm的微细孔，两微细孔的结合部具有倾斜平滑连接的形状。在变换套筒的外表面平行地配设四条宽0.6mm、深0.2mm的槽(D)。
由该变换套筒试着接合φ2.5mm与φ1.25mm的两个光纤维时，连接损失在0.5dB以内。
(实施例二)使用液晶聚合物、由注射模塑成形法，制作作为本申请之发明的光连接器用零件的变换套筒。图2示出了所得到的变换套筒的概略图。该变换套筒在同轴上设置了内径为2.499mm的微细孔和内径为1.249mm的微细孔，两微细孔的接合部具有倾斜平滑连接的形状。在该变换套筒的内表面上与轴平行配设四条宽0.6mm、深0.2mm的槽(D)。
由该变换套筒试着接合φ2.5mm与φ1.25mm的两个套圈时，连接损失在0.5dB以内。
(实施例三)使用液晶聚合物、由注射模塑成形法，制作作为本申请之发明的光连接器用零件的套圈。图7示出了所得套圈的概略图。该套圈具有内径为2.499mm的贯穿孔，在其外表面上，与轴平行配设四条宽0.8mm、深0.5mm的槽(D)。
由有限元法进行理论解析，求出施加插入力与脱离力时该套圈的形状变化。其结果示于图8上。从图8示出本申请之发明的套圈由设槽赋予了弹性，在施加插入力与脱离力时，套圈平滑变形。
(实施例四)以与实施例三同样的方法，制作作为本申请之发明的光连接器用零件的套筒。该套筒具有内径为2.499mm的贯穿孔，在其外表面上，与轴平行配设四条宽0.8mm、深0.5mm的槽。
以有限元法进行理论解析，求出施加插入力与脱离力的该套筒的形状变化。将其结果示于图9上。由图9示出本申请之发明的套筒由设槽赋予了弹性，在施加插入力与脱离力时，套筒平滑变形。
(实施例五)使用液晶聚合物、以注射模塑成形法，制造作为本申请之发明的光连接器用零件的套圈。在该套圈的外表面上、以轴为中心每隔360/5＝72°、与轴平行地配设五条宽0.8mm、深0.5mm的槽。
用两个这种套圈与实施例四制造的套筒、接合两个光纤维，测定光轴的偏差。其结果示于图10上。如依这种套圈与套筒，可得到约7/10000mm的高精度的接合。
当然，本发明不限于以上实施例，关于细部可以有各种形式。
如以上详细说明，依本发明可提供廉价精确而容易制造的、因经时变化与磨损脱离力的减小可得以改善的套筒、套圈、变换套筒与光连接器用复合零件的光连接器用零件。
权利要求
1.一种光连接器用零件，所述光连器用零件由热塑性树脂构成、并具有用于安装光学零件的贯穿孔；其特征在于，在该光连接器用零件的外表面或内表面，在以贯穿孔的中心为轴的n转旋转对称位置，与贯穿孔平行地配设n条(n为2以上的整数)槽。
2.按权利要求1所记述的光连接器用零件，其特征在于，光连接器用零件是用于对光零件进行保持固定的套圈。
3.按权利要求1所记述的光连接器用零件，其特征在于，光连接器用零件是用于对套圈进行接合保持的套筒。
4.按权利要求1所记述的光连接器用零件，其特征在于，光连接器用零件是用于接合保持异径套圈、并在同轴上具有两个异径贯穿孔的变换套筒。
5.按权利要求1所记述的光连接器用零件，其特征在于，光连接器用零件是将套圈与套筒接合保持于同轴上的套圈·套筒复合体。
6.按权利要求1～5中任一项所记述的光连接器用零件，其特征在于，槽宽为0.1～0.8mm、槽深为套圈槽部的壁厚成0.1～0.5mm。
7.按权利要求1～5中任一项所记述的光连接器用零件，其特征在于，槽宽为0.1～0.8mm、槽深为套筒槽部的壁厚成0.01～0.5mm。
8.按权利要求3～8中任一项所记述的光连接器用零件，其特征在于，在相当于接合保持的光学零件或套圈的接合位置的管壁上，配设排气贯穿孔。
9.按权利要求8所记述的光连接器用零件，其特征在于，排气贯穿孔配置一个或在相对位置配置两个。
10.按权利要求8或9所记述的光连接器用零件，其特征在于，排气贯穿孔小于0.8mm。
11.一种光连接器用零件的金属模构造，用于通过注射模塑成形法制造权利要求1～10中任一项所记述的光连接器用零件；其特征在于，具有一组以上的光连接器用零件的外形成形用的模腔和作为芯子的贯穿孔形成用销；在模腔的内面或贯穿孔形成用销的外面，在以所制造的光连接器用零件的中心为轴的n转旋转对称位置，与轴平行地具有n条(n为2以上的整数)的槽形成用凸部。
12.按权利要求11所记述的光连接器用零件的金属模构造，其特征在于，它具有一组以上的光连接器用零件的外形成形用的模腔和贯穿孔形成用销与排气贯穿孔用销；从金属模外部通入模腔形成符合排气贯穿孔用销的销孔，排气贯穿孔用销在销孔内于前端突出于模腔内部空间的状态下由螺旋弹簧与固定件固定在金属模上，借助螺旋弹簧产生的一定的压力与配设在模腔内部的贯穿孔形成用销接触。
13.按权利要求11或12所记述的光连接器用零件的金属模构造，其特征在于，设于金属模的浇口的断面形状为环形，其中心和模腔与贯穿孔形成用销的中心相一致，其内径比贯穿孔形成用销的直径要大，外径比模腔或模腔的内面上所具有的槽形成用凸部的顶部要小。
14.一种光连接器用零件的制造方法，其特征在于，以具有权利要求11～13中任一项所记述的构造的金属模进行注射模塑成形。
全文摘要
本发明的光连接器用零件是可廉价、精确而容易制造的、经时变化与磨损引起的脱离力的减小可得以改善的套筒、套圈、变换套筒与光连接器用复合零件的光连接器用零件。是由热塑性树脂制成的具有用于安装光学零件的贯穿孔的光连接器用零件。这种光连接器用零件，在其外表面或内表面，在以贯穿孔的中心为轴的n转旋转对称位置，与贯穿孔平行地配设n条(n为2以上的整数)槽。
文档编号G02B6/38GK1470003SQ01817259
公开日2004年1月21日 申请日期2001年10月12日 优先权日2000年10月13日
发明者比留间义昌, 加藤彰 申请人:共生系统株式会社