(57)【要約】  本発明は、光接続システムのためのプラスチック製のフェルール（１）に関する。本発明によれば、光ファイバー（６）の光導波管（３）は支持部材本体（２）を通じて案内される。光導波管（３）は、表面の所定の領域（４）で調整処理され、前記領域（４）に摩擦係合によって、硬化したシール用化合物（５）を接着させる。
2007531020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光接続システムのためのプラスチック製フェルール（１）であって、該フェルール（１）の中に光導波管（３）が接着剤を使用せずに固定されているフェルールにおいて、
前記光導波管（３）は少なくとも所定の部分領域（４）を、表面調整処理（すなわち固着材を塗布）されることによって、少なくとも前記部分領域（４）で、前記光導波管（３）が硬化された成形材料（５）に加圧的に接着していることを特徴とするプラスチック製フェルール（１）。
【請求項２】
前記表面調整処理された部分領域（４）における前記結合剤は、１μｍ以下、好ましくは１００ｎｍ、通常は１０ｎｍの層厚みを有することを特徴とする、請求項１に記載のプラスチック製フェルール（１）。
【請求項３】
前記表面調整処理された部分領域（４）は、シラン化されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラスチック製フェルール（１）。
【請求項４】
前記成形材料（５）で成形される支持要素（２）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラスチック製フェルール（１）。
【請求項５】
前記成形材料（５）は、冷間硬化型成形材料（５）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラスチック製フェルール（１）。
【請求項６】
前記成形材料（５）は、光の作用によって重合する成形材料（５）であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラスチック製フェルール（１）。
【請求項７】
前記成形材料（５）は、アクリレートベースの、特にメタクリレートベースのプラスチックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラスチック製フェルール（１）。
【請求項８】
前記成形材料（５）は、メチルメタクリレートベースのプラスチックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラスチック製フェルール（１）。
【請求項９】
前記成形材料（５）は、硬化性の成形樹脂、特にエポキシ樹脂ベースの材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラスチック製フェルール（１）。
【請求項１０】
前記成形材料（５）は、コンポーマーベースの化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラスチック製フェルール（１）。
【請求項１１】
光導波管（３）をフェルール（１）の中に固定するためのシラン化法の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文による光接続システムのためのプラスチック製フェルールに関する。
【０００２】
近年の近代的なデータ通信システムは、光ファイバーを有する光システムをますます使用するようになっている。これらのシステム内で、接続ポイントは高度の形状的な精度と熱的な安定性とを有する必要があり、この目的のためにいわゆるフェルールが使用されている。これらのフェルールは、光接続システムに設けられ／統合され、特に半径方向の中心出し及び軸方向の位置決めを行いつつ、光ファイバーの取り付けを行うために機能している。情報伝達のための光ファイバーの光接続に関する構成（例えば、表面の形状及び滑らかさ）及び、物理的パラメータ（例えば、弾性変形の範囲内の接触圧）は、ＩＥＣ６１７５４−ｘまたはＩＥＣ６１７５５−ｘのような標準に標準化されている。
【０００３】
従来、例えば、特許文献１に記載されているように、硬質金属または好適な金属合金がこの種のフェルールの製造に使用されている。このような材料の処理は一連の複雑な機械的な及び高価な手作業による生産工程を必要としている。
【０００４】
ところで、セラミック材料のこのようなフェルールの製造も知られている。例えば、特許文献２は、非常に硬く、摩擦抵抗の高いジルコニウムを含む、セラミック材料の使用について開示している。この材料の低い摩擦力は、光ファイバーのフェルールへの挿入を簡単にするが、また、フェルールに光ファイバーを固定するための接着工程をも必要とする。
【０００５】
特許文献３には、セラミックの先端とプラスチック製フェルールの本体とを有し、光ファイバーがまた好適な接着剤を使用して固定されるフェルールが記載されている。また、セラミック材料は処理を望ましくないことに困難で高価なものにしてしまう。
【０００６】
例えば、フェルールと光ファイバーとを互いに簡単で確実な方法で接続するために、特許文献４は、プラスチック製の光ファイバーの、光学的に透明なフェルールへのレーザー溶接を使用した固定について提案している。残念ながら、この方法は、特に長期間の拡散の出現が光ファイバーの伝達特性に悪影響を与えるという理由によって、効果を証明されていない。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０００２８１７号明細書
【特許文献２】米国特許第６３５８８７４号明細書
【特許文献３】米国特許第６５３３４６９号明細書
【特許文献４】欧州特許第１１８０２４８号明細書
【非特許文献１】Ｔｈｅ  ｍａｎｕａｌ  “Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ｆｉｌｌｅｒｓ  ａｎｄ  ｆａｃｉｎｇ  ｐｌａｓｔｉｃｓ”
【非特許文献２】Ｔｈｅ  ｃｈａｐｔｅｒ  ｂｙ  Ｂｊｏｒｎ  Ｒｉｃｈｔｅｒ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｄｅｎｔｉｓｔｒｙ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｇｒｏｕｐ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍａｒｂｕｒｇ
【非特許文献３】“Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ  ｓｈｅａｒ  ｓｔｒｅｎｇｔｈｓ  ｏｆ  ｄｅｎｔａｌ  ｒｅｓｉｎ−ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｒｅｓ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｍｉｃｒｏｂｏｎｄ  ｔｅｓｔ”，  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，  Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，  ＭＤ２０８９９，  ＵＳＡ，  ｂｙ  Ｗａｌｔｅｒ  Ｇ．  ＭｃＤｏｎｏｕｇｈ  ｅｔ  ａｌ．
【非特許文献４】“Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  ａｎｄ  ｋｉｎｅｔｉｃ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ”  ｂｙ  Ｊａｃｏｂ  Ｐｉｅｈｌｅｒ，  １９９７，  ｔｈｅ  Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆａｃｕｌｔｙ  ｆｏｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈａｒｍａｃｙ  ｏｆ  Ｅｂｅｒｈａｒｄ−Ｋａｒｉｓ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，  Ｔｕｂｉｎｇｅｎ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、フェルールと呼ばれるものの短所を待たないフェルールを、特に、製造が簡単で、長期間にわたって機能が制約を受けないことを保証できるフェルールを生産することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、この目的は請求項１の特徴を有するプラスチック製のフェルールと、特に、表面調整処理された光ファイバーの少なくとも部分領域に固着する、成形できる成形用化合物の使用とによって達成される。
【０００９】
加圧接着（ｆｏｒｃｅ−ａｃｔｕａｔｅｄ  ａｄｈｅｒｅｎｃｅ）を生じるための表面の調整処理は、当業者には良く知られており、例えば、非特許文献１、特に、接着とシラン化（ｓｉｌａｎｉｚａｔｉｏｎ）に関する非特許文献２に記載されている。この点では、また、２００１年９月１９日からオンラインで入手可能な非特許文献３を参照することができる。表面の調整処理に対する一般的な導入書として、非特許文献４がある。これらの結合剤は、通常、０．１μｍ以下の極めて薄い原子層の塗膜を形成する。
【００１０】
好ましくは冷間成形することのできる材料が、本発明によるフェルールのための成形用化合物として使用される。熱と圧力を使用して注入されなければならない、例えば、自己強化性の部分結晶ポリマー、特にＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ）のような材料は使用してはならない。その目的は、入れ歯、歯用の詰め物、または修復具（ｒｅｓｔｏｒａｔｉｖｅ  ｆｉｘｔｕｒｅｓ）を製造するための歯科用技術に使用されている種類の材料を使用することである。特に好適な材料は、プラスチック製形用樹脂、すなわちアクリレート、好ましくはメタクリレート又はメチルメタクリレートをベースとする成形可能な材料である（好適なモノマー、安定剤、抑制剤、及び充填剤は、当業者に十分に知られており、本発明の目的ではない）。光を使って硬化することのできる重合性の材料が、本発明のために好ましく使用される。超音波又は別の形態のエネルギーによって、特に熱を供給することなく、活性化して硬化するまたはゲル化する（ｓｅｔ）、成形できる材料もまた使用され得ることが理解できる。成形することのできる光重合型プラスチック及びプラスチックは、工業用プラスチックの領域では既知であり、それらは塗布ざれた後広い範囲の硬化開始剤（ｉｎｉｔｉａｔｏｒｓ）を使用して硬化され得る。要求される物理特性を最適化するための添加剤はこの領域の当業者には十分に知られており、必要に応じて添加することができる。また、耐磨耗性のコンポーマー（ｃｏｍｐｏｍｅｒ）を使用することもできる。この種のコンポーマーは、近代的合成材料に加えて、実際の歯科業務において頻繁に使用されており、当業者には十分に知られている。これらのコンポーマーは、対応するモノマー及び重合に加えて生じる充填剤の成分の酸塩基反応による従来の合成物から区別されている。燐酸ビニールをベースとするコンポーマーは、特に耐摩耗性の材料として効果が証明されている。
【００１１】
特に、硬化剤は成形材料（ｃａｓｔｉｎｇ  ｍａｓｓ）に添加することができ、成形材料は、成形材料がファイバーのコア、即ち光導波管の屈折率を長期間に亘って変化させることがないように選択される。この場合、表面調整処理、すなわち結合剤及び特にシラン化剤の塗布によって、成形材料と光導波管との間の拡散の出現に対する大きな保護を提供する。
【００１２】
本発明によるフェルールの実施形態の製造のために、使用される成形材料は歯科科学において既知の充填剤または修復材と同種のものとされている。ポリマーベースのこれらの材料は、簡単な方法で成形することができ、圧力下で硬化させる必要がない。これらの材料は国際標準ＩＳＯ４０４９に適合している。本発明によるフェルールに好適であるこの種類から選ばれた成形材料は次に示す特性値を有している。
【００１３】
ポアソン比：    ν＝０．３  −  ０．０３５
弾性係数：      η＝７０  −  ２００  ＧＰａ、好ましくはη＞１５０ＧＰａ
硬度  ：        ＨＶ＝３５０−４５０  Ｎ／ｍｍ２、  好ましくは６．５Ｍｏｈｓ
圧縮強度  ：    σ＝２００−３００Ｎ／ｍｍ２
水溶度  ：      Ｌ＜１μｇ／ｍｍ３
吸水率  ：      Ａ＜２５μｇ／ｍｍ３
【００１４】
そして、特に、
比熱  ：        ＣＰ＝５００Ｊ／ＫｇＫ
熱伝導率  ：    λ＞３Ｗ／ｍＫ
線膨張率  ：    α＜８ｘ１０−６／Ｋ
粒度  ：        κ＜０．１μｍ
【００１５】
樹脂ベースの好適な成形材料は次に示す特性値を有する。
曲げ強度  ：        σ＝１２０Ｎ／ｍｍ２
曲げ弾性係数  ：    Ｂ＝６０００Ｎ／ｍｍ２
吸水率  ：          Ａ＝２２．０μｇ／ｍｍ３
水溶度  ：          Ｌ＜１．０μｇ／ｍｍ３
Ｘ−線非透過率  ：  Ｏ＝１６０％ＡＩ
焼き入れ深さ  ：    ｈ＜６ｍｍ
圧縮強度  ：        σ＝２７０Ｎ／ｍｍ２
透明度  ：          Ｔ＝１５−２３％（非透明度による）  
【００１６】
上述の材料は、１００ｋＮまでの圧縮力及びせん断力を吸収することができ、耐酸性及び高温耐性を有する。寸法安定性及び耐久性はその吸水耐性によって保証されている。
【００１７】
比熱、熱伝導率、及び線膨張係数に対して得られた値は、光導波管によって伝達される数１００ｋＷ／ｃｍ２の高電力密度に大きく関係することを示している。粒度、弾性係数、及びポアソン比に対して得られた値は、特定の接触圧の下における光ファイバーの表面の接触が機械的に安定で不変であることを保証している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
後述に、本発明が図の手段を用いて説明される。
図１は、本発明によるフェルールの縦断面図である。
図２は、支持要素の縦断面図である。
【００１９】
本発明によるフェルール１の好適な実施形態の構造が、図１に示されている。この場合、支持要素２は光導波管３の最初の位置決めを可能とし、光導波管３は、例えば結合剤を塗布されるなどして、少なくとも一部分の領域を表面調整処理されている。この調整処理によって、光導波管３は、この光導波管３及び支持要素２を囲む成形材料５に加圧接着されるようにされている。表面調整処理された部分領域４において、結合剤の塗布厚みは１μｍ以下であり、特に単層の塗布層を形成している。好適な実施形態においては、光導波管の表面調整処理された部分領域４はシラン化されている。
【００２０】
図２は、本発明によるプラスチック製のフェルール１の好適な実施形態のための支持要素２の形状的な設計を示している。この場合、この支持要素２の外形は別々の領域に分割することができ、ファイバー６が固定される第１の領域７は静止される。第２の領域８は、コーティングされていないファイバー６を支持するのに適しており、また、第３の領域９では、クラッドされていない光導波管３が案内されている。この支持要素２は、表面調整処理された光導波管３とともに成形型の内部で張力を付与され、これにより、光導波管３が中心出しされ、成形素材５を、中心出しされた光導波管３と正確に位置決めされた支持要素２の周りに成形することができる。この場合、成形材料５は光導波管３の表面調整処理された部分的領域で安定した接着結合を形成する。
【００２１】
本発明の利点は当業者にはすぐに明白に理解できるであろう。特に、フェルールの製造に伴う多くの作業は、この種のフェルールの構造を使用することによって大幅に削減される。さらに、フェルールをμｍオーダー、もしくはそれ以下の製造誤差範囲内で製造することができ、光導波管をこの製造誤差範囲内で中心出しすることができる。原材料は、例えば、冷間成形のような簡単な方法で処理することができる。硬化した材料は化学的に安定であり、例えば、何らの物質（昇華物、ガス放出）を放出することも、大気（水蒸気）から異物を吸収することも無い。既存の方法で製造されたフェルールは、通常、複雑な手直し工程を必要とするが、本発明による成形材料が使用される場合には、この手直し作業を省略することができる。光導波管の表面処理は本発明にとって重要であり、上記の成形材料が使用される場合には、この処理はフェルールの中の光導波管を固定するための追加的な接着剤を必要としない。
【００２２】
固定材の使用を伴う光導波管を有して提供される本発明によるフェルールの製造の単純化は、当業者にとって自明である。この場合、結合剤が、特にフェルールの樹脂の光導波管内への拡散からのいかなる保護も結合剤が効果的に妨げることによって、本発明によって固定された光導波管は、長期間に亘って機能が制約を受けないことを保証できる。使用される成形材料はまた、フェルールの１つの部分敵領域のみに使用され得ることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるフェルールの縦断面図である。
【図２】支持要素の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・フェルール
２・・・支持要素（支持部材本体）
３・・・光導波管
４・・・部分領域
５・・・成形材料（シール用化合物）
６・・・光ファイバー
７・・・第１の領域
８・・・第２の領域
９・・・第３の領域
【図１】
2007531020.tif 000003
【図２】
2007531020.tif 000004
【国際調査報告】
2007531020.tif 000005
2007531020.tif 000006
2007531020.tif 000007
2007531020.tif 000008