JP4113209B2 - 光接続部品の組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、光接続部品の固定孔に光ファイバを固定するための光接続部品の組立方法に関する。

光ファイバコネクタのフェルールは、互いに接着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させられる。
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、光接続部品の固定孔に接着剤および硬化剤を用いて光ファイバを固定する光接続部品の組立方法であって、前記硬化剤を前記固定孔の内壁面に付着させる第１のステップと、前記第１のステップの後に、前記固定孔に前記接着剤を供給して前記接着剤の硬化を開始させる第２のステップと、前記第２のステップの後に前記固定孔に光ファイバを挿入して固定する第３のステップと、を含み、前記第１のステップは、前記硬化剤を揮発性溶剤に溶解させた溶液を前記固定孔内に供給するステップと、前記供給された溶液から前記溶剤を蒸発させるステップと、を含むことを特徴とする光接続部品の組立方法である。

本発明では、硬化剤を固定孔の内壁面に付着させるので（第１のステップ）、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。また、前記第１のステップの後に、前記固定孔に前記接着剤を供給して前記接着剤の硬化を開始させる第２のステップと、前記第２のステップの後に前記固定孔に光ファイバを挿入して固定する第３のステップとを実行するので、十分な接着強度を得ることができる。

また、硬化剤を固定孔の内壁面に付着させる第１のステップは、気化させた前記硬化剤を前記固定孔内に供給するステップを含むことができる。

前記第１のステップの実行後に、前記光接続部品をプラグフレームにセットして半組立状態の光ファイバコネクタとし、その後前記第２のステップを実行してもよい。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単純化し能率を促進することが可能になる。

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１は、互いに接着されたキャピラリ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、放射方向に伸びるフランジ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の前端部に嵌合され接着されている。

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、繊維質の高張力層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および高張力層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の高張力層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、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を操作する。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１および光ファイバコード５の結合に係る部分の組立方法について説明する。まず、図３に示されるように、フェルール１のフランジ部材３の固定孔３ａ内に、硬化剤溶液５０を充填する。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の固定孔３ａへの充填は、キャピラリ２が上を向くようにしてフェルール１を保持し硬化剤溶液５０内にフランジ部材３を浸漬させる方法によって行う。なお、硬化剤溶液５０の固定孔３ａへの充填は、フランジ部材３が上に向くようにしてフェルール１を保持し、ピペット等で固定孔３ａ内に硬化剤溶液５０を注入する方法によって行ってもよい。

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３の内壁面には硬化剤が付着され、図４に示されるように硬化剤層５１が形成される。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、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、接着剤５５を供給する（図５）。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。

最後に、図６に示されるように光ファイバコード５から外被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が固定孔３ａ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、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、内壁面に硬化剤を塗布する本実施形態の方法では、従来に比べ多くの硬化剤を塗布できる。したがって、接着剤の塗布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。

接着剤の塗布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１５５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１５５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。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９および図１０に示される第２実施形態は、気化させた硬化剤を固定孔３ａ内に供給することを特徴とするものである。なお、第２実施形態は、この点を除く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。

第２実施形態におけるフェルール１および光ファイバコード５の結合に係る部分の組立方法について説明する。まず、図９に示されるように、フェルール１のフランジ部材３の固定孔３ａ内に、気相の硬化剤１５０を充填する。硬化剤１５０としては、上記実施形態と同様にアミン系硬化剤を使用し、これを加熱によって気化させる。気相の硬化剤１５０の固定孔３ａへの充填は、ノズル１６０によって行う。

次に、所定時間の放置、冷却またはこれらの組合せによって、固定孔３ａ内に充填された気相の硬化剤１５０を凝結させる。この凝結工程の間、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。凝結工程の結果、フランジ部材３の固定孔３の内壁面には凝結によって硬化剤が付着され、図１０に示されるように硬化剤層１５１が形成される。なお、以下の各工程は上述の第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、気化させた硬化剤を固定孔内に供給することとしたので、上記第１実施形態と同様に、固定孔３ａの内壁面のうちの多くの領域に硬化剤を存在させることが可能になり、十分な接着強度を得ることができる。

なお、第２実施形態では気相の硬化剤１５０を用いたが、これに代えて霧状にされた硬化剤を用いてもよい。

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、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光接続部品は、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、そのような光接続部品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ェルール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）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。 第１実施形態においてフェルールのフランジ部材の固定孔に硬化剤溶液を供給した状態を示す断面図である。 硬化剤溶液を乾燥させた状態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。 本発明の第２実施形態においてフェルールのフランジ部材の固定孔に気相の硬化剤を供給した状態を示す断面図である。 気相の硬化剤を凝結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 高張力層
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
５５，１５５ 接着剤
１５０ 気相の硬化剤

Claims (3)

1. 光接続部品の固定孔に接着剤および硬化剤を用いて光ファイバを固定する光接続部品の組立方法であって、
   前記硬化剤を前記固定孔の内壁面に付着させる第１のステップと、
   前記第１のステップの後に、前記固定孔に前記接着剤を供給して前記接着剤の硬化を開始させる第２のステップと、
   前記第２のステップの後に前記固定孔に光ファイバを挿入して固定する第３のステップと、
   を含み、前記第１のステップは、
   前記硬化剤を揮発性溶剤に溶解させた溶液を前記固定孔内に供給するステップと、
   前記供給された溶液から前記溶剤を蒸発させるステップと、を含むことを特徴とする光接続部品の組立方法。
2. 光接続部品の固定孔に接着剤および硬化剤を用いて光ファイバを固定する光接続部品の組立方法であって、
   前記硬化剤を前記固定孔の内壁面に付着させる第１のステップと、
   前記第１のステップの後に、前記固定孔に前記接着剤を供給して前記接着剤の硬化を開始させる第２のステップと、
   前記第２のステップの後に前記固定孔に光ファイバを挿入して固定する第３のステップと、
   を含み、
   前記第１のステップは、気化させた前記硬化剤を前記固定孔内に供給するステップを含むことを特徴とする光接続部品の組立方法。
3. 請求項１または２に記載の光接続部品の組立方法であって、
   前記第１のステップの実行後に、前記光接続部品をプラグフレームにセットして半組立状態の光ファイバコネクタとし、その後前記第２のステップを実行することを特徴とする光接続部品の組立方法。

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