JP4296171B2 - 光ファイバコネクタの組立方法、フランジ部材、フェルール組立体および光ファイバコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、フェルール組立体の固定孔に光ファイバを固定する光ファイバコネクタの組立方法、および該組立方法に好適に使用できるフランジ部材、フェルール組立体および光ファイバコネクタに関する。

光ファイバコネクタの光接続部品として用いられるフェルール組立体は、互いに固定されたキャピラリおよびフランジ部材により構成されている。光ファイバは、フランジ部材の軸心上に設けられた固定孔に挿入されて固定される。

従来、固定孔への光ファイバの固定は、熱硬化性接着剤によって行われている。この場合には、まず、フランジ部材の固定孔に接着剤を注入し、吸引あるいは加圧により接着剤を固定孔内に充填させる。そして、外被を数ｍｍ程度除去した光ファイバを、固定孔およびキャピラリの軸心の通孔を貫いて挿入する。最後に、接着剤を硬化させるために、フェルールをオーブンなどで３０分から１時間程度加熱する。このような熱硬化性接着剤を用いた組立方法は、硬化工程に要する時間と機材のため、光通信装置の設置場所など光ファイバコネクタが使用される場所で実施するのは不便である。

この問題を改善する目的から、固定孔への光ファイバの固定のために、接着剤および硬化剤を用いる方法が提案されている（特許文献１、非特許文献１）。この方法では、まず接着剤をフェルールの固定孔に供給し、他方で光ファイバに硬化剤を塗布し、最後に光ファイバを固定孔に挿入する。固定孔内の接着剤は、光ファイバに付着した硬化剤によって硬化が促進される。

特開２００４−１４５０３０号公報 信学技報（社団法人電子情報通信学会発行）Vol.104, No.127, pp.39-44, 2004

しかしながら、光ファイバに硬化剤を塗布する方法では、十分な接着強度が達成できない場合があった。この原因について鋭意研究した結果、本発明者らは、この不十分な接着強度の原因が、光ファイバの表面が硬化剤をはじくことにあることを発見した。光ファイバの表面は平滑に仕上げられており、また多くの場合保護用のシリコン層が形成されているため、硬化剤をはじき易い。その結果、付着させることができる硬化剤の量が少ない上、光ファイバ表面に硬化剤が液滴状に偏って付着してしまい、硬化剤が付着していない領域では、固定孔への挿入後に接着剤が硬化しないことになる。

本発明はこのような新知見に基づいてなされたものであり、その目的は、光ファイバコネクタが使用される場所で実施するのに適し、かつ十分な接着強度を得られる手段を提供することにある。

本発明は、キャピラリとフランジ部材とを結合するステップと、前記フランジ部材の固定孔に接着剤を用いて光ファイバを固定するステップと、を含む光ファイバコネクタの組立方法であって、前記結合するステップより前に、前記固定孔の内壁面に硬化剤を付着させるステップを更に含むことを特徴とする光ファイバコネクタの組立方法である。

本発明では、硬化剤を固定孔の内壁面に付着させるので、固定孔の内壁面のうちの多くの領域に硬化剤を分布させることが可能になる。したがって、十分な接着強度を得ることができる。

また本発明では、フランジ部材に硬化剤を付着させた後に、フランジ部材とキャピラリとを結合するので、キャピラリのきわめて細経な通孔への硬化剤の侵入を抑制できる。

また本発明では、フランジ部材への硬化剤の付着を、キャピラリとフランジ部材とを結合する前に実施するので、これを予め行っておくことにより、光通信装置の設置場所など光ファイバコネクタが使用される場所での作業時間を短縮することができる。

硬化剤を固定孔の内壁面に付着させるステップは、フランジ部材を硬化剤溶液に浸漬させるステップを含むことができる。この場合には、硬化剤の付着を容易に行うことができる。

また、硬化剤を固定孔の内壁面に付着させるステップは、フランジ部材の前記固定孔に硬化剤溶液を注入するステップを含んでもよい。

本発明は、前記結合するステップより前に、固定孔の内壁面に付着させられた硬化剤溶液を乾燥させるステップを更に含んでもよい。

本発明の実施形態について、以下に図面に従って説明する。本発明の第１実施形態に係る光ファイバコネクタは、周知のＳＣ形光ファイバコネクタであって、Ｆ０４形単心光ファイバコネクタに関するＪＩＳ Ｃ５９７３（１９９３）に準拠している。

図１において、本実施形態に係る光接続部品としてのフェルール組立体１は、互いに固定されたキャピラリ２およびフランジ部材３により構成されている。キャピラリ２は例えば二酸化ケイ素からなり、その軸心を貫いて通孔２ａが設けられている。フランジ部材３は例えばステンレス鋼からなり、概ね筒状であって、その軸心を貫いて固定孔３ａが設けられている。フランジ部材３の前端部には、放射方向に延びるフランジ３ｂが形成されている。キャピラリ２の後端部は、フランジ部材３の前端部に設けられた係合部３ｃに圧入されている。

本実施形態で用いられる光ファイバコード５は、コアおよびクラッド層からなる光ファイバ６の外側に、樹脂層７、繊維質の抗張力層８、およびＰＶＣなどの外被９を形成してなる。樹脂層７は例えばポリアミド等からなる。光ファイバコード５から外被９および抗張力層８を除去した状態は心線と称される。心線の外径すなわち樹脂層７の外径は、フランジ部材３の固定孔３ａの内径よりもわずかに大きくされている。後述するとおり、本実施形態の組立方法では、樹脂層７の先端から光ファイバ６を露出させた状態でフェルール組立体１への固定が行われる。

プラグフレーム２１は、筒型であり、また断面の外形が概ね矩形である。プラグフレーム２１の左右の側面には、凹部２１ａが形成されている。プラグ２０の後部には円筒形状のストップリング２１ｂが固定され、ここに軸線方向にテーパーを有する円筒形状のブーツ２５が嵌め込まれている。光ファイバコード５が固定されたフェルール２は、コイルバネ２３によって先端側に押圧される。

光ファイバコード５の抗張力層８は、プラグフレーム２１後部のストップリング２１ｂの外周面と、クリンプリング２６の内周面との間に挟まれて固定される。光ファイバコード５の外被９は、クリンプリング２６の外周面と、アウターリング２７の内周面との間に挟まれて固定される。

摺動スリーブ４０は、射出成形により形成された概ね角筒状の形状を有し、図２に示されるように、その左右の側面には開口部４１が形成されている。左右の開口部４１の周辺部には、それぞれ、凸部４３ａと凹部４３ｂとが形成されている。摺動スリーブ４０の内部寸法は、プラグフレーム２１の先端部分の外部寸法よりも僅かに大きく、図２に示されるように、摺動スリーブ４０はプラグフレーム２１の外側に摺動可能に装着される。

なお、組み立てられた光コネクタプラグ２０は、アダプタまたはレセプタクルに結合される。不図示のアダプタまたはレセプタクルに設けられた２つの互いに対向した弾性係止片の係止爪が、プラグフレーム２１の凹部２１ａに係合することで、光コネクタプラグ２０がアダプタまたはレセプタクルに結合される。光コネクタプラグ２０の抜去の際には、ユーザが光コネクタプラブ２０の摺動スリーブ４０を操作して、抜去方向すなわち後方に移動させる。摺動スリーブ４０とプラグフレーム２１との相対移動によって、アダプタまたはレセプタクルに設けられた２つの互いに対向した弾性係止片の係止爪が凹部２１ａから離れるように操作され、プラグ２０をアダプタまたはレセプタクルから小さな抜去力で抜去することができる。

以上のとおり構成されたプラグ２０の組立工程のうち、フェルール組立体１に係る部分について説明する。まず、図３に示されるように、フランジ部材３の全体を硬化剤溶液５０に約１０秒間浸漬させる。硬化剤溶液５０は、アミン系硬化剤をアルコール溶媒（例えば、エタノール）に溶解させたものが好適である。硬化剤溶液５０の濃度は、例えば１０重量％以上が好適である。硬化剤溶液５０への浸漬は、多数のフランジ部材３を収容した網籠などの液体透過性容器を浸漬することで同時に行ってもよい。

次に、所定時間（例えば１分間程度）以上の放置、加熱、減圧またはこれらの組合せによって、固定孔３ａ内に充填された硬化剤溶液５０から、アルコール溶媒を蒸発させる。その結果、フランジ部材３の固定孔３ａの内壁面を含む全表面に硬化剤が付着され、図４に示されるように硬化剤層５１が形成される。そして、このようにして硬化剤層５１が形成されたフランジ部材３の係合部３ｃに、キャピラリ１の後端部を図４中矢印Ｘの方向に圧入して、両者を結合する。以上の各工程は光通信装置の設置工事に先立って、工場などで予め行われる。

以下の工程は、光通信装置の設置場所など光コネクタが使用される場所で行われる。まず、図５に示されるように、上述のようにして硬化剤層５１が形成されたフランジ部材３の固定孔３ａに、シアノアクリル系の接着剤５５を供給する。この接着剤５５の供給は、ピペット６０によって行う。供給された接着剤５５は硬化剤層５１と反応し、硬化が開始する。

次に、図６に示されるように外被９などを除去して光ファイバ６および樹脂層７をそれぞれ所定長さ露出させた状態の光ファイバコード５を、フランジ部材３の固定孔３ａ内に挿入する。その結果、光ファイバコード５はフランジ部材３の固定孔３ａに強固に固定される。なお、キャピラリ２の先端から前方側に突き出た余分の光ファイバ６は切断され、キャピラリ２の前端面と共に研磨される。

以上のとおり、本実施形態では、光接続部品であるフェルール組立体１の固定孔３ａに接着剤５５および硬化剤５１を用いて光ファイバ６を固定する光接続部品の組立方法において、硬化剤５１を固定孔３ａの内壁面に付着させるステップを含むこととした。したがって本実施形態では、固定孔の内壁面のうちの多くの領域に硬化剤を付着させることが可能になり、たとえ光ファイバ６の表面が硬化剤をはじき易い材質であっても、十分な接着強度を得ることができる。

また、本実施形態では硬化剤５１を固定孔３ａの内壁面に付着させたので、フランジ部材３を保管・搬送する過程における外部との摩擦によって硬化剤５１が光ファイバコード５との接合面から失われるおそれが抑制される。したがって、本実施形態の方法によれば、予め工場など設置工事場所とは異なる場所で硬化剤５１を供給しておき、これを設置工事場所に搬送して設置工事に用いることが可能となる。この場合には、設置工事場所における組立工程が、フランジ部材３の固定孔への接着剤の供給、および光ファイバコード５の挿入だけで足り、設置工事場所における組立工程に要する時間を著しく短縮することができる。なお、出願人の実験では、本実施形態の方法による場合には、設置工事場所において光ファイバ６に硬化剤を付着させる従来の方法による場合の１／４程度の時間で、光ファイバコード５とフェルール組立体１との結合工程を行うことができた。

また、光ファイバ６の表面積に比べ、フランジ部材３の固定孔３ａの内壁面の表面積のほうがはるかに大きいため、内壁面に硬化剤を付着させる本実施形態の方法では、従来に比べ多くの硬化剤を付着させることができる。したがって、接着剤の供給量が多くなった場合でもこれを短時間で硬化させることが可能になる。また、従来の方法では光ファイバ６の表面への硬化剤の付着量が少ないことから、フランジ部材３の固定孔３ａへの接着剤の供給量を、専用の供給治具を用いてμｌオーダーで制御する必要があったが、本実施形態では硬化剤の供給量が十分であるため、接着剤の供給量をきわめて正確に制御する必要がなくなる。

硬化剤の付着量を増加できることは、単に接着力を促進できるだけでなく、接着後の耐湿性も向上することができる。すなわち、従来のように光ファイバ６に硬化剤を付着させる方法では、図７においてハッチングで示される接着剤５５の量を少なくする必要があるため、フランジ３の固定孔３ａの後端部側から水分が浸透した場合に、固化した接着剤５５の全体が劣化するのに要する期間が短い。これに対し、本実施形態では、図８においてハッチングで示される接着剤５５の量を比較的多くできることから、フランジ３の固定孔３ａの後端部側から水分が浸透した場合に、固化した接着剤５５の全体が劣化するのに要する期間を比較的長くすることができる。

また、本実施形態では、従来のように硬化剤を光ファイバに塗布するための供給治具や硬化剤を設置工事場所に持ち込む必要がないので、狭い作業スペースでの作業にも容易に適用可能である。

また、キャピラリ２とフランジ部材３とを結合した後に、フランジ部材３を下にした姿勢でフェルール組立体１を硬化剤溶液に浸漬する方法や、キャピラリ２を上にした姿勢でピペットで硬化剤溶液を注入する方法により、フランジ部材３の固定孔３ａに硬化剤を供給することも可能である。しかしながら、このようにキャピラリ２とフランジ部材３とを結合した後に硬化剤溶液を供給する方法では、図９に示されるように、キャピラリ２の通孔２ａに侵入した硬化剤によって塞栓５２が形成される場合がある。このような塞栓５２が形成されると、その後に供給された接着剤５５の固定孔３ａへの浸透が阻害され、心線の挿入の際に接着剤が溢れ出してキャピラリ２等の周面に付着したり、あるいは図１０に示されるように、接着剤の不足と偏在に起因する光ファイバ６の引き込みによって、挿入・研磨後の光ファイバ６の前端面とキャピラリ２の前端面との間に空隙２ｂが生じるおそれがある。このような接着剤の付着や光ファイバ６の引き込みは、組立後の光ファイバコネクタにおけるアダプタに挿入できないような不良品の発生や、光学特性の低下を招くことになる。これに対して本実施形態では、フランジ部材３に硬化剤５０を付着させた後に、フランジ部材３とキャピラリ２とを結合するので、キャピラリ２の通孔２ａへの硬化剤の侵入を抑制でき、塞栓５２の形成の抑制により接着剤５５の浸透を促進することができる。

また、本実施形態では、フランジ部材３への硬化剤溶液５０の供給後にこれを乾燥させ、その後にフランジ部材３とキャピラリ２とを結合することとしたので、未硬化の硬化剤がキャピラリ２の外周面などに付着するおそれがなく、組立後の光ファイバコネクタの対向精度を損なうおそれがない。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１１および図１２に示される第２実施形態は、フェルール２とフランジ部材３との結合前に、フランジ部材３の固定孔３ａに硬化剤溶液を注入することを特徴とするものである。なお、第２実施形態の残余の部分は上記第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

まず、図１１に示されるように、フランジ部材３の固定孔３ａ内に、硬化剤溶液５０をピペット１６０によって注入する。供給された硬化剤溶液５０は、固定孔３ａの表面に付着し、剰余の硬化剤溶液５０は落下する。なお硬化剤溶液５０の注入は、係合部３ｃを上にして行ってもよい。このフランジ部材３に供給された硬化剤溶液５０を乾燥させることにより、図１２に示されるように、フランジ部材３の固定孔３ａに硬化剤層１５１が形成される。このフランジ部材３とキャピラリ２との結合以後の工程は、上記第１実施形態と同様である。

以上のとおり、第２実施形態では、フランジ部材３の固定孔３ａへの硬化剤溶液５０の供給を、固定孔３ａへの注入によって行うこととしたので、上記第１実施形態による効果に加え、硬化剤層１５１の形成される面積を抑制することができるという効果を生ずる。

なお、上記各実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。例えば、フランジ部材３の固定孔３ａ内への硬化剤の供給は、硬化剤または硬化剤溶液を気相または霧状で充填することによって行ってもよい。この場合には、固定孔３ａの表面に硬化剤層１５１が形成されるまでの間、フランジ部材３の固定孔３ａの開口部は適宜の蓋、栓、または収納容器などによって閉塞することができる。気相または液相の硬化剤または硬化剤溶液を使用する場合には、硬化剤層の形成を充填後の放置で行うことにより、過熱、減圧のように特段の装置を用いる乾燥工程を不要にすることができる。

また、上記各実施形態では、固定孔への接着剤５５の供給をピペットによって行うこととしたが、専用の治具などを使用してもよい。また、上記各実施形態では接着剤をフランジ部材３の固定孔３ａに供給することとしたが、接着剤は光ファイバ６または心線に付着させてもよい。

また、光ファイバ６を挿入するための固定孔３ａの内壁面に予め硬化剤を付着させたフランジ部材３、またはこのようなフランジ部材３とフェルール２とを結合させてなるフェルール組立体１は、その状態で販売されることができる。このような光接続部品を用いれば、光コネクタが使用される場所での組立作業を単純化し能率を促進することが可能になる。

さらに、本発明は、そのようなフェルール組立体1を含んで構成された光ファイバコネクタとして実現してもよい。すなわち、且つ固定孔３ａに硬化剤層が形成されたフランジ部材３を含むフェルール組立体１は、コイルバネ２３およびストップリング２１ｂによってプラグフレーム２１にセットされ、且つプラグフレーム２１に摺動スリーブ４０が嵌合された状態、つまり半組立状態の光ファイバコネクタとして販売されることができる。このような半組立状態の光ファイバコネクタを用いれば、光コネクタが使用される場所での組立作業を一層単純化し能率を促進することが可能になる。

また、上記各実施形態では、ＳＣ形の光ファイバコネクタに本発明を実施した例について説明したが、本発明はＭＵ形（Ｆ１４形光ファイバコネクタに関するＪＩＳ Ｃ５９８３（２００１）によるもの）あるいは多心コネクタなどの他の種類の光ファイバコネクタや、他の種類の光接続部品についても適用することができる。

本発明の実施形態に係る光コネクタプラグを示す平面図である。 プラグフレームおよび摺動スリーブを示す斜視図である。 フランジ部材を硬化剤溶液に浸漬する工程を示す概念図である。 硬化剤溶液を乾燥させた状態のフランジ部材とキャピラリとを結合する工程を示す断面図である。 接着剤を供給する工程を示す断面図である。 光ファイバを挿入する工程を示す断面図である。 本発明による改良前の方法によって組み立てられたフェルールを示す断面図である。 本発明の実施形態の方法によって組み立てられたフェルールを示す断面図である。 本発明における改良前の方法によって組み立てられたフェルールを示す断面図である。 本発明における改良前の方法によって組み立てられたフェルールにおけるキャピラリの先端部を示す断面図である。 本発明の第２実施形態においてフランジ部材の固定孔に硬化剤を供給する工程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態において硬化剤を乾燥させた状態を示す断面図である。

符号の説明

１ フェルール
２ キャピラリ
３ フランジ部材
５ 光ファイバコード
６ 光ファイバ
７ 樹脂層
８ 抗張力層
９ 外被
２０ 光コネクタプラグ
２１ プラグフレーム
４０ 摺動スリーブ
５０ 硬化剤溶液
５１，１５１ 硬化剤層
５５ 接着剤

Claims (4)

1. フランジ部材の固定孔の内壁面に硬化剤を付着させるステップと、
   フェルール組立体を構成するように、前記内壁面に硬化剤を付着させた前記フランジ部材とキャピラリとを結合するステップと、
   前記キャピラリと結合した前記フランジ部材の前記固定孔に、前記内壁面に付着した硬化剤と反応することで硬化が促進され得る、接着剤を供給するステップと、
   接着剤を供給した前記固定孔に、前記フェルール組立体に光ファイバを固定するように、光ファイバを挿入するステップと
   を含むことを特徴とする光ファイバコネクタの組立方法。
2. 請求項１に記載の光ファイバコネクタの組立方法であって、
   前記付着させるステップは、前記フランジ部材を硬化剤溶液に浸漬させるステップを含むことを特徴とする光ファイバコネクタの組立方法。
3. 請求項１に記載の光ファイバコネクタの組立方法であって、
   前記付着させるステップは、前記フランジ部材の前記固定孔に硬化剤溶液を注入するステップを含むことを特徴とする光ファイバコネクタの組立方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバコネクタの組立方法であって、
   前記結合するステップより前に、前記固定孔の内壁面に付着させられた硬化剤溶液を乾燥させるステップを更に含むことを特徴とする光ファイバコネクタの組立方法。

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