(57)【要約】【課題】プラスティック製の光ファイバの特徴である加工の簡便さを活用することができ、簡便に接合できる光ファイバの接続装置を提供する。【解決手段】筐体１に並べて内蔵される複数のスリーブ２と、各スリーブ２の開口した両端部にそれぞれ挿入されて対向するプラスティック製の一対の光ファイバ３と、各光ファイバ３の対向端部に嵌合されて中心部に保持し、各スリーブ２に挿入されるフェルール４とを備える。そして、各スリーブ２の内部中央に、対向する一対の光ファイバ３間に介在する透明樹脂薄膜５を接着して一体化し、一対の光ファイバ３同士を接合する透明樹脂薄膜５のせん断弾性率を５×１０４〜１×１０７Ｐａの範囲とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブと、このスリーブに挿入されて対向するプラスティック製の複数の光ファイバと、各光ファイバの対向部に嵌め合わされてスリーブに挿入されるフェルールとを含んでなる光ファイバの接続装置であって、
スリーブの内部に、対向する複数の光ファイバの間に位置する透明樹脂薄膜を設け、この透明樹脂薄膜のせん断弾性率を５×１０４〜１×１０７Ｐａの範囲としたことを特徴とする光ファイバの接続装置。
【請求項２】
フェルールと透明樹脂薄膜の少なくともいずれか一方に、複数の光ファイバに挟まれて変形した透明樹脂薄膜用の余剰部逃がし空隙を形成した請求項１記載の光ファイバの接続装置。
【請求項３】
透明樹脂薄膜を略円板形に形成してその外周部の接着領域の厚みを略中央部の厚みよりも厚くした請求項１又は２記載の光ファイバの接続装置。
【請求項４】
透明樹脂薄膜の略中央部を０．０５〜０．５ｍｍの厚みとした請求項３記載の光ファイバの接続装置。
【請求項５】
透明樹脂薄膜をオルガノポリシロキサンとした請求項１ないし４いずれかに記載の光ファイバの接続装置。
【請求項６】
透明樹脂薄膜に帯電防止処理を施した請求項１ないし５いずれかに記載の光ファイバの接続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報家電、通信系ネットワーク、コンピュータやその周辺機器等の分野で使用されるプラスティック製の光ファイバを接続する光ファイバの接続装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバには、石英ガラスタイプや多成分ガラスタイプ等、様々なタイプがあるが、その一つとして、プラスティックタイプの光ファイバがあげられる。このプラスティック製の光ファイバ（以下、適宜光ファイバという）は、一般的にコア材料にポリメチルメタクリレートやその誘導体が、クラッド材料にはフッ素系樹脂が使用されている。このような光ファイバは、ファイバ径が１０００μｍ、コア径が９８０μｍ等と大口径であり、接続端面の汚れや傷、光軸のずれにかかわらず、伝送が可能であり、しかも、安価であるという特徴を有しており、短い伝送距離での通信系に多用されている。
【０００３】
係る光ファイバの接続に際しては、図示しないが、一般的に光ファイバを中心に保持するフェルールをスリーブに挿入して光軸を合わせ、フェルールとスリーブとを接続装置の係止部材により固定する。また、光ファイバの接続端面は伝送損失を減少させるため、不整面が整面に加工されるが、この加工は光ファイバの材料がプラスティックであることに鑑み、カットされた不整の接続端面を熱してある鏡面に押し付けその面を転写することにより行われる。こうして光ファイバは、接続端面が不整面から整面に加工された後、加工された接続端面が接触することにより接続される。
【０００４】
ところで、近年の家庭内や自動車内部の配線は、伝送距離が短いものの、複雑化して接続箇所あるいは分岐箇所が増加してきているので、従来の光ファイバの接続では、伝送損失が大きくなり、末端まで信号が十分に届かないという問題が生じてきている。
そこで、係る問題を解消するため、様々な提案がなされている。例えば、ガラス製の光ファイバをＶ字状の溝をガイドとして光軸を合わせ、シリカゲルを凝固させ、ガラスファイバ同士を接合する提案がなされている（特許文献１参照）。また、光ファイバの接続に際し、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等のゲル状パッドを介在させる提案もなされている（特許文献２、３参照）。０．５〜２ｍｍ厚のゲル状パッドは、分割可能なスリーブの間に機械的に挟んで設けられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２６４８４７号公報
【特許文献２】
特開平１１−２５８４７６号公報
【特許文献３】
特開平１０−１１１１２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の技術では、ガラス製の光ファイバの接合にゲルを用いて、光学特性、経時変化特性、温度特性等高い整合性能を有しているものの、これでは、ガラス製の光ファイバと異なり、大口径を有するプラスティック製の光ファイバの特徴を生かしきれず、シリカゲル等の接合部材を凝固することが非常に煩わしいという問題がある。また、溝に対しカバーをかけなければならず、簡便とは程遠いといわざるを得ない。
【０００７】
また、特許文献２、３の技術では、ゲル状パッドを交換可能にするため、分割されたスリーブによって挟持され、機械的に固定されているため、光軸のずれが発生しやすく、部品点数の増加を招くという問題がある。また、何箇所も接合箇所がある場合には、総量的に伝送損失が大きくなるという不利がある。さらに、ゲル状パッドの厚みが厚く、伝送損失が増すため、ゲル状パッドの厚みは薄くなって来ており、このように薄くなったゲル状パッドは粘着性があり、数ｍｍ径で０．５〜２ｍｍ厚のパッドを分割されたスリーブ間に設けることは、取り扱いが難しく困難であるばかりか、生産性に乏しく、実用化が難しいという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、プラスティック製の光ファイバの特徴である加工の簡便さを活用することができ、簡便に接合することのできる光ファイバの接続装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を達成するため、スリーブと、このスリーブに挿入されて対向するプラスティック製の複数の光ファイバと、各光ファイバの対向部に嵌め合わされてスリーブに挿入されるフェルールとを含んでなるものであって、
スリーブの内部に、対向する複数の光ファイバの間に位置する透明樹脂薄膜を設け、この透明樹脂薄膜のせん断弾性率を５×１０４〜１×１０７Ｐａの範囲としたことを特徴としている。
なお、フェルールと透明樹脂薄膜の少なくともいずれか一方に、複数の光ファイバに挟まれて変形した透明樹脂薄膜用の余剰部逃がし空隙を形成することができる。
【００１０】
また、透明樹脂薄膜を略円板形に形成してその外周部の接着領域の厚みを略中央部の厚みよりも厚くすることができる。
また、透明樹脂薄膜の略中央部を０．０５〜０．５ｍｍの厚みとすることができる。
さらに、透明樹脂薄膜をオルガノポリシロキサンとすることもできる。
さらにまた、透明樹脂薄膜に帯電防止処理を施すと良い。
【００１１】
ここで特許請求の範囲におけるスリーブは、単数複数いずれでも良い。余剰部逃がし空隙は、フェルールに形成しても良いし、透明樹脂薄膜に形成しても良く、さらには両者それぞれに形成することもできる。また、本発明に係る光ファイバの接続装置は、例えばカムコーダやビデオ、テレビ等のディジタル情報家電や通信系ネットワークにおける光ファイバの接続に使用することができる。また、プリンタやパソコン周辺機器とパソコン本体等の間で、簡単かつ低コストで大容量のリアルタイムデータを伝送するホームネットワークに用いることもできる。さらに、自動車での運転者や同乗者とのユーザインターフェース、映像、音声等のマルチメディアを扱う情報系、その他、車体系、シャーシ系、パワー制御系等のカーネットワークに用いられる光ファイバの接続に使用することも可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における光ファイバの接続装置は、図１ないし図５に示すように、筐体１に並べて内蔵される複数のスリーブ２と、各スリーブ２の開口した両端部にそれぞれ挿入されて相対向するプラスティック製の一対の光ファイバ３と、各光ファイバ３の対向端部に嵌合されて中心部に保持し、各スリーブ２に挿入されるフェルール４とを備え、各スリーブ２に、対向する一対の光ファイバ３間に介在する透明樹脂薄膜５を接着して一体化し、この一対の光ファイバ３同士を接合する透明樹脂薄膜５のせん断弾性率を５×１０４〜１×１０７Ｐａの範囲とするようにしている。
【００１３】
筐体１は、図１ないし図３に示すように、断面略Ｈ字形の箱形に形成され、その内部中央にスリーブ２が横一列に貫通支持される。また、スリーブ２は、図１ないし図３に示すように、所定の材料を使用して内径１〜４ｍｍ程度、長さ１０〜３０ｍｍ程度の直管形に形成され、内部に透明樹脂薄膜５が接着固定される。このスリーブ２の材料としては、接合精度が高く、廉価となるように、流動性が高く、低熱膨張性、低発塵性の液晶ポリマーやポリエステル系エンジニアリングプラスティック、エポキシ樹脂等があげられ、射出成形法等により１０μｍ以下のミクロンレベルの精度で成形される。
【００１４】
各光ファイバ３は、その先端部である接続端面の接合面積が小さく形成され、接合の安定化を図るよう機能する。この光ファイバ３の接続端面は、フェルール４の先端面と面一に揃えられるか、あるいはフェルール４の先端面から僅かに突出して支持（図４参照）され、光軸のずれを最小限に抑制し、低応力で接合が行える構造に形成される。
【００１５】
フェルール４は、外径１〜４ｍｍ程度の略円筒形に形成される。このフェルール４は、スリーブ２と同様の材料からなり、射出成形法等により１０μｍ以下のミクロンレベルの精度で成形される。
このような光ファイバの接続装置は、ＰＮ規格（ＪＩＳ  Ｃ５９７６）、Ｆ０７規格（ＪＩＳ  Ｃ５９７６）、ＳＭＩ規格、ＳＭＡ規格等により形状が統一化されつつある。
【００１６】
透明樹脂薄膜５は、基本的にはフェルール４の内径と同一の径を有する略円板形に形成され、スリーブ２の内部中央に接着固定されて対向する一対の光ファイバ３の接続端面同士を接合する。この透明樹脂薄膜５は、スリーブ２に、単なる保持のために接着されるばかりでなく、光ファイバ３を抜き差しした場合に、光ファイバ３あるいはフェルール４との密着力よりも大きな接着力で接着していないと、剥離して破壊されることになるので、十分な接着力を得るため、接着面積が大きい必要がある。
【００１７】
そこで、透明樹脂薄膜５は、図５に示すように、略Ｉ字形に形成され、スリーブ２と接着する外周部６の接着領域の厚みが、光ファイバ３又はフェルール４の先端部が接する中央部７の厚みよりも厚く形成される。この透明樹脂薄膜５の外周部６の接着強度は、光ファイバ３又はフェルール４と透明樹脂薄膜５との密着力あるいは接着面積により異なるが、おおよそ５０〜３００ｇとされる。これは、透明樹脂薄膜５自体の強度はこれ以上なければならず、仮に低いと母材破壊が生じてしまうからである。
【００１８】
但し、透明樹脂薄膜５の中央部７は、低い応力で光ファイバ３の接続端面に密着するよう、光ファイバ３の接触部分が十分な厚さであるのが好ましく、厚く形成される。この透明樹脂薄膜５の中央部７の厚みは、光ファイバ３同士が接合した状態、すなわち加圧された状態で０．０３〜０．４ｍｍ、加圧されていない自由厚みでは０．０５〜０．５ｍｍである。これは、この範囲値より厚い場合には伝送損失が大きくなり、伝送回路系中で接合箇所に制約が生じ、自由な回路の引き回しができなくなるからである。逆に、係る範囲値よりも薄い場合には、透明樹脂薄膜５の耐久性に問題が生じるからである。
【００１９】
透明樹脂薄膜５は、その自由厚みが厚い方が係止部等の成形精度の許容範囲が拡大して好ましいが、光ファイバ３により変形する量が増加して内部応力が大きくなり、接続装置精度のクリープによる低下をもたらすので、変形した体積を吸収する余剰部逃がし空隙８が必要となる。そこで、図４や図５に示すように、透明樹脂薄膜５とフェルール４の先端部の少なくともいずれか一方に、変形した体積を逃がす余剰部逃がし空隙８が形成される。
【００２０】
透明樹脂薄膜５は伝送損失を落とすことがないよう透明性が高く、光ファイッバの接合時に光ファイバ３の表面に濡れ、その不整面による乱反射を抑制し、接続装置の係止部等の遊び等を弾性変形して吸収する材料からなるのが好ましく、そのせん断弾性率は５×１０４〜１×１０７Ｐａの範囲、好ましくはバランスの観点から１×１０５〜２×１０６Ｐａの範囲が良い。これは、せん断弾性率がこれよりも低い場合には、形状の保持あるいはスリーブ２との接着に支障を来たすからである。逆に、係る範囲値よりも高い場合には、弾性変形する際に大きな力を必要とし、接続装置に無用の応力をかけ、しかも、歪等が発生し、時間の経過に伴い接合がルーズになるという理由に基づく。
【００２１】
透明樹脂薄膜５の材料としては、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂等の熱硬化性樹脂や、エチレン−酢酸ビニル共重合体やスチレン系、オレフィン系等の熱可塑性エラストマー等の熱可塑性樹脂があげられる。熱硬化樹脂は液状材料を選択することができ、後述する微少量の賦形加工に都合が良く、接着性も高いので好適である。また、架橋密度を調整することにより、比較的容易にせん断弾性率を調整することができ、軟質化のために多量の可塑剤を必要としないことから、接着性に悪影響を及ぼさないため好ましい。賦形加工においては、低粘度のものが良く、１００〜３００００ｃｓが最適である。
【００２２】
この他、透明樹脂薄膜５の強度向上のため、添加剤として、シリカ微粒子や透明性樹脂フィラー等の補強フィラー、シランカップリング等の接着促進剤、可塑剤、透明化剤や透明な弾性微粒子、屈折率調整剤、光ファイバ３の固着を防ぐためのフッ素系やシリコーン系の離型剤等を適宜混合することができる。特に、塵埃等の吸着を防ぎ、伝送損失をもたらさないようにイオン系等の帯電防止剤を添加し、透明樹脂薄膜５の表面抵抗を１０５〜１０８Ωｃｍとするのが好ましい。
これら添加剤の混合に際しては、混合により透明性が低下し、伝送特性に悪影響が生じないようにすることが肝要である。
【００２３】
これらのうち、シリコーン樹脂は、透明性、環境安定性、作業性、硬度調整の広さから特に好ましい。シリコーン樹脂は、アルケニル基等の不飽和基を含むジオルガノポリシロキサンを主成分とし、オルガノハイドロジェンポリシロキサンを硬化剤として白金触媒を用いて硬化させる付加反応型、あるいはシラノール基含有オルガノポリシロキサンとアルコキシ基あるいはケトオキシム基等の加水分解性基を有するオルガノポリシロキサンとをジブチルチンジラウレート等を触媒とする縮合反応型のいずれでも良いが、接着性の点では付加反応型が良い。また、スリーブ２に熱による歪を与えない点では、硬化に熱を必要としない縮合反応型が良い。
【００２４】
これらに、補強フィラーとして、シラン処理されたシリカ微粒子や三次元網状のレジン構造を有するオルガノポリシロキサンを必要とする。一般に、せん断弾性率の低い領域では、透明性に優れたレジン構造のものを用いるのが良く、高い領域で強度を必要とする場合には、シリカ微粒子を用いることができる。フィラーの分散は、高いほど、透明性や屈折率に悪影響を及ぼすことはなく、又強度を向上させることもできる。
【００２５】
接着を向上させるためには、付加反応型において、オルガノハイドロジェンポリシロキサンのＳｉ原子に結合している水素原子のモル数を、アルケニル基のモル数より２〜５倍ほど大きくしたり、Ｓｉ原子に結合した水素原子またはアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンにグリシドキシ基等のエポキシ基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、メチルジメトキシシリル基等のアルコキシシリル基、アクリル基、メタクリル基、無水カルボキシ基、アミノ基、アミド基を持たせたものとアクリル酸系エステル類又は不飽和１価アルコールから誘導されるアリルエステル類を混合したものが良い。また、促進剤として、ビニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤を混合することも可能である。
【００２６】
硬度の調整等に可塑剤成分として、オイル状のオルガノポリシロキサンやそれらの変性物を混合しても構わないが、可塑剤としての機能以外に、それらが経時でブリードし、特に光ファイバ３やフェルール４で加圧されている場合にブリードし、光ファイバ３との境界面に薄膜を形成することにより、離型効果をもたらし、光ファイバ３等との密着防止となり、さらに光ファイバ３の接続端面に濡れて乱反射抑制することができるので好ましい。さらに、離型性を向上させるため、３，３，３−トリフルオロプロピル基等のフッ素含有基を含有させることも可能である。
【００２７】
帯電防止性の付与は、アミン塩やスルホン酸塩等のイオン性基を含む部分を有するうちオルガノポリシロキサンがあげられ、シリコーンとの相溶性のある帯電防止剤であって好ましい。これらの変性基は、カチオン基として、第１級アミン塩、第２級アミン塩、第３級アミン塩、第４級アンモニウム塩、第４級ホスホニウム塩、アニオン性基として、スルホン酸（塩）、カルボン酸（塩）、硫酸エステル（塩）、リン酸エステル（塩）等が挙げられる。この他、ポリオキシアルキレン基、アミノ基、フェルール基、ポリオキシアルキルエーテル脂肪酸アミド基、シアノアルキル基、トリフルオロアルキル基、エポキシ基、カルボキシル基等があげられる。
【００２８】
透明樹脂薄膜５の屈折率は、１．３〜１．６で、光ファイバ３に近いものを選定するのが良い。この調整は、メチルフェニルシロキサン、ジフェニルシロキサン、フッ化アルキルシロキサン、スタノシロキサン等を共重合することにより行うことができる。
【００２９】
次に、光ファイバの接続装置の製造方法について説明する。先ず、スリーブ２の開口端部の一方から所望の形状となる離型処理の施された第１の型を挿入し、透明樹脂薄膜５の液状材料が流出しないようスリーブ２の一方を閉塞する。型は、スリーブ２の内壁が損傷しないよう、その硬度よりも低い材料が良い。具体的には、オレフィン樹脂、ナイロン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等があげられる。密封性を高めるため、つば状のシール部を設けたり、弾性材料等を任意に採用することができる。
【００３０】
次いで、計量された液状材料を精密ディスペンサー等で注入する。この際の注入量は、おおよそ０．０３〜７ｎｌと微少であり、滴下することができないので、精密ディスペンサーのニードル先端を第１の型の近傍に接近させ、液状材料の液滴を型に接触させてから、ニードルを離し、液滴を転写して設けることができる。勿論、必要ならば、溶媒を加え、注入量を増加させて注入精度を向上させることができる。この際、十分乾燥させることが必要で、スリーブ２の内壁との濡れの状態によって異なるが、初期液面高さが前述した透明樹脂薄膜５の外周部６の厚みとなり、中央部７が溶媒の揮発と共に薄くなる。
【００３１】
勿論、必要であれば、液状材料を注入後、第２の型を挿入して液状材料を賦形することができる。液状材料の硬化あるいは固化後に、脱型すれば、スリーブ２の中央部７に透明樹脂薄膜５を賦形した接続装置が完成する。液状材料の硬化、乾燥、溶融等に加熱が必要な場合は、スリーブ２等の寸法安定性が維持される温度範囲で行うのが良い。また、必要であれば、スリーブ２の接着部分に接着促進用のプライマーを浸漬塗布等で設けることも可能である。
【００３２】
次に、光ファイバ３の接続方法であるが、先ず、光ファイバ３の端部の被覆を剥離してフェルール４に挿入し、このフェルール４の先端部から突出している光ファイバ３の余剰部を切断し、必要ならば、光ファイバ３の接続端面をホットプレートに押し当てて鏡面加工し、フェルール４付きの光ファイバ３を得る。こうしてフェルール４付きの光ファイバ３を得たら、光ファイバ３を接続装置に差し込み、その後、係止すれば接続を完了することができる。
【００３３】
上記構成によれば、直管状のスリーブ２に透明樹脂薄膜５が接着一体化されるので、光ファイバ３を容易に挿抜することができ、光軸のずれを最小限に抑制することができる。また、低応力で行えるので、経時的に安定した状態を維持することができる。また、塵埃等の付着を防止することができるので、伝送損失の少ない光ファイバ３の接合を行うことができ、生活上で光通信を簡便、かつ容易に利用することが可能になる。さらに、透明樹脂薄膜５の賦形が容易であるので、生産性が著しく向上し、産業上きわめて有効である。
【００３４】
なお、上記実施形態では図４に示す光ファイバ３やフェルール４を示したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、光ファイバ３やフェルール４の先端部を図６ないし図８に示す形状に適宜変更することも可能である。具体的には、フェルール４の先端部外周を切り欠いて段差を形成したり、光ファイバ３の接続端面を斜めに切断してフェルール４の先端部を略中空円錐台形に形成することができる。また、透明樹脂薄膜５を図９ないし図１１に示す形状に適宜変更することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プラスティック製の光ファイバの特徴である加工の簡便さを活用することができ、プラスティック製の光ファイバ同士を簡便に接合することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバの接続装置の実施形態を示す斜視説明図である。
【図２】本発明に係る光ファイバの接続装置の実施形態を示す模式断面説明図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】本発明に係る光ファイバの接続装置の実施形態における光ファイバとフェルールの先端部を示す模式断面説明図である。
【図５】本発明に係る光ファイバの接続装置の実施形態における透明樹脂薄膜を示す模式説明図である。
【図６】本発明に係る光ファイバの接続装置の第２の実施形態における光ファイバとフェルールの先端部を示す模式断面説明図である。
【図７】本発明に係る光ファイバの接続装置の第３の実施形態における光ファイバとフェルールの先端部を示す模式断面説明図である。
【図８】本発明に係る光ファイバの接続装置の第４の実施形態における光ファイバとフェルールの先端部を示す模式断面説明図である。
【図９】本発明に係る光ファイバの接続装置の第５の実施形態における透明樹脂薄膜を示す模式説明図である。
【図１０】本発明に係る光ファイバの接続装置の第６の実施形態における透明樹脂薄膜を示す模式説明図である。
【図１１】本発明に係る光ファイバの接続装置の第７の実施形態における透明樹脂薄膜を示す模式説明図である。
【符号の説明】
１          筐体
２          スリーブ
３          光ファイバ
４          フェルール
５          透明樹脂薄膜
６          外周部
７          中央部（略中央部）
８          余剰部逃がし空隙
【図１】
2004212718.tif 000003
【図２】
2004212718.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004212718.tif 000007
【図６】
2004212718.tif 000008
【図７】
2004212718.tif 000009
【図８】
2004212718.tif 000010
【図９】
2004212718.tif 000011
【図１０】
2004212718.tif 000012
【図１１】
2004212718.tif 000013