JPS635732B2

JPS635732B2 -

Info

Publication number: JPS635732B2
Application number: JP57078299A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Sato; Aizo Kaneda; Ataru Yokono; Tokuyoshi Oohashi; Kiichi Suzuki; Kyohide Myake; Toshiro Kodama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-05-12
Filing date: 1982-05-12
Publication date: 1988-02-04
Also published as: JPS58195814A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、光通信システムで用いられる光フア
イバを接続するための光コネクタの製造方法に関
するものである。電気的な情報伝送システムの次世代のシステム
として、光学的な情報伝送システム、すなわち、
光通信システムが開発されている。この光通信システムは、送信側で発振された光
の信号を100〜数100μｍの太さに形成された光フ
アイバによつて受信側へ送り、受信側で光の信号
を電気信号に変換して取出すものである。このような光通信システムでは、送信側の信号
をいかに効率良く安定した状態で受信側へ伝送す
るかが重要な課題となつている。光通信システムでは、信号を伝送する光フアイ
バと、光フアイバを接続する光コネクタの接続
（突合わせ）部において光の損失が発生する。そ
して、光フアイバ内における損失は0.数dB／Km
〜1dB／Km程度にまで低損失化が進められてい
る。一方、光コネクタにおいては、光コネクタに
よつて突合わされる一対の光フアイバの軸心の偏
心量によつて損失の大きさが大きく左右される。
たとえば、クラツド径125μｍコア径50μｍの光フ
アイバの場合、突合わされる光フアイバの軸心が
約4μｍ偏心すると0.5dB、約7μｍ偏心すると1dB
の接続損失が発生する。したがつて、長距離の通信を行なうには、所要
の間隔で中継器を設置し、減衰した信号をその都
度増幅して伝送することが行なわれる。このとき
光コネクタにおける接続損失が大きくなると、中
継器の設置数を多くしなければならない。そして
中継器の数を多くすることは、経済的な面で好ま
しくないだけでなく、保守、点検が繁雑になり、
しかも、通信システム全体の信頼性を低下させる
など多くの問題が発生する。また、光フアイバの長さは、その設置場所、径
路の関係で一本づつ要求される長さが異るため、
光フアイバ端末にコネクタを取付ける作業は、現
地で容易に行なえるようにすることが要求されて
いる。したがつて、光コネクタには、接続損失が小さ
く、かつ組立が容易なものが要求されている。光コネクタは、通常、外周面の中間部にフラン
ジが形成され、軸心部に光フアイバを収容する穴
を形成したプラグと、軸心にプラグの外周面に嵌
合する貫通穴が穿設され、外周面にねじが創成さ
れたスリーブと、スリーブのねじに螺合する袋ナ
ツトおよび、プラグピンと袋ナツトの間に挿着さ
れ、プラグの突合せ力を一定に保持するばねとを
備えている。そして光フアイバの位置精度は、主
にプラグとスリーブの精度によつて決められる
が、特に重要な課題は、プラグと光フアイバの軸
心の偏差を小さくすることにある。このため、従来は、プラグの外形を硬質金属で
形成し、その軸心に２重の偏心筒を組込んだもの
と、軸心に宝石やセラミツク製のガイドを埋込
み、ガイドに光フアイバより若干径の大きな穴を
形成したものが一般に用いられている。しかし、２重の偏心筒を用いたプラグにおいて
は、中心部の偏心筒に光フアイバを固定したの
ち、顕微鏡で観察しながら２個の偏心筒を動かし
て、光フアイバをプラグの軸心に位置決めするも
のであり、極めて作業性が悪い欠点がある。また、ガイドを埋込んだプラグにおいては、光
フアイバの先端がガイドによつて位置決めされる
ため、現地での作業性が大巾に改善される利点が
ある。しかし、プラグの加工、すなわち、ガイド
に0.数mmの穴を穿設するには、高度の熟練と、長
い加工時間が必要となり、極めて生産性が悪い欠
点がある。本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、光フアイバの接続を必要とする現地におい
て、容易に、かつ、高精度に組立を行なえるよう
にした光コネクタの製造方法を提供するにある。上記目的を達成するため、本発明においては、
プラグを形成する際、プラグの光フアイバの挿入
穴を、プラグの突合せ側の端面を形成するコアの
端面から突出するコアピンによつて形成するよう
にしたことを特徴とする。以下、本発明の実施例を図面にしたがつて説明
する。第１図は、本発明による光コネクタで光フアイ
バを接続した状態を示すものである。光フアイバ
１は、光を伝送するための素線２と素線２を補強
する一次コート３および二次コート４で被覆した
構成になつている。光コネクタ５のプラグ６に
は、軸心に二次コート４が除去された光フアイバ
１を挿入する穴７と、素線２を挿入する穴８が連
通するように円筒状に形成され、その外周面の中
央部にはフランジ９が形成されている。スリーブ
１０には、前記プラグピン６が挿入される貫通穴
１１が形成され、この貫通穴１１の両端には開口
部に向けて拡開するテーパ状のガイド部１２が形
成されている。また、スリーブ１０の外周面に
は、中央フランジ１３が、両端部にねじ１４がそ
れぞれ形成されている。袋ナツト１５には前記プ
ラグピン６が摺動自在に嵌合し、かつフランジ９
と対向するフランジ１６を突設した貫通穴１７が
形成された円筒状に成形され、かつ貫通穴の一端
には、前記スリーブ１０のねじ１４と螺合するね
じ１８が形成されている。スプリング１９は、前
記フランジ９とフランジ１６の間に位置するよう
に、プラグ６の外周に挿着されている。なお、プ
ラグ６と光フアイバ１の二次コート４の間は、ク
ランプリング２０とケーブルキヤツプ２１で一体
に結合され、スリーブ１０に対してプラグ６を挿
抜するとき、素線２に挿抜力が加わらないように
なつている。前記の構成において、光コネクタの組立は、次
のようにして行なわれる。前記光フアイバ１、プラグ６、スリーブ１０、
袋ナツト１５、スプリング１９および、クランプ
リング２０とケーブルキヤツプ２１は、それぞれ
工場で所要の形状に形成され、現地へ単体で移送
される。現地において、まず、接続しようとする
光フアイバ１の端末に、ケーブルキヤツプ２１、
クランプリング２０、袋ナツト１５、スプリング
１９の順で挿入し、作業のじやまにならない位置
へ移動させておく。ついで、光フアイバ１の末端
から所定の長さの所まで二次コート４を除去する
と共に末端から所定の長さの所まで一次コート３
を除去したのち、被覆を除去した部分を、有機溶
剤で洗浄する。一方、プラグピン６の穴７，８に
接着剤を適当量だけ充填させる。そして、プラグ
ピンの穴７側から光フアイバ１の末端を挿入し
て、素線２が穴８から所定量突出するまで押込
む。そして、接着剤が硬化したのち、プラグ６の
先端部を固定し、袋ナツト１５をスプリング１９
の圧縮可能な範囲でプラグ６の先端側へ移動させ
てロツクしたのち、クランプリング２０を一端が
プラグ６に、他の一端が光フアイバ１の二次コー
ト４にかかるように位置決めし、接着剤でクラン
プリング２０とプラグ６および２次コート４を接
着する。同様にして、ケーブルキヤツプ２１をク
ランプリング２０と二次コート４に接着する。つ
いで、袋ナツト１５を解放し、スプリング１９で
光フアイバ１の中央方向に復帰させる。ついで、
プラグ６の先端から突出する素線２を、プラグ６
の先端に合わせて切断する。ついで、ラツピング
用の治具にプラグ６を挿入してプラグ６の先端を
研磨する。所要の面荒さまで研磨したのち、プラ
グ６と素線の表面を洗浄する。ついで、プラグ６
をスリーブ１０に挿入し、袋ナツト１５を締付け
ると、光コネクタ５による光フアイバ１の接続が
完了する。なお、プラグ６の穴７と、素線２、二
次コート３の間の空間および穴８と素線２の間の
空間は接着剤によつて充填されている。前記光コネクタ５のスリーブ１０および袋ナツ
ト１５は、従来から行なわれている成形法によつ
て成形される。前記プラグ６は、第２図に要部のみを示す成形
型によつて成形される。なお、図示されていない
部分は公知の三枚構造の成形型と同じである。第２図において、固定側取付板３０には、ロツ
クピン３１が突設されている。固定側の型板３２
には、プラグ６の先端部の外周を形成する第１の
コア３３が埋設されている。このコア３３の一端
には、プラグ６の先端面を形成する第２のコア３
４が埋設されている。このコア３４には、フラグ
６を形成するキヤビテイ内の空気を抜くための穴
３５と、この穴３５に連通し、前記キヤビテイ内
の空気を樹脂とともに収容する穴３６が形成され
ている。そして固定側取付板３０と穴３６とによ
つて第２キヤビテイが形成される。前記コア３４
の端面の中心には、光フアイバ１の素線２より若
干太いコアピン３７が立設されている。可動側型
板３８には、プラグ６のフランジ９とその後端の
外周を形成するコア３９が埋設されている。前記
可動側型板３８とコア３９には、デイスク状の溝
４０が形成され、前記型板３２との間でデイスク
状のランナを構成し、コア３９に形成された環状
の突起４１と型板３２の間で環状のゲートを構成
している。前記コア３９には、エジエクタピン４
２が摺動自在に挿入され、プラグ６の後端面を形
成する。さらにエジエクタピン４２の軸心には、
光フアイバ１の二次コート４の外径より太い可動
側のコアピン４３が摺動自在に挿入され、型締め
を行なつたとき、コアピン４３の先端が前記コア
ピン３７に当接するようになつている。このような構成であるから、型締めを行ない図
示しない成形機からランナへ合成樹脂４４を供給
すると、合成樹脂４４は、ランナ内に充満したの
ち、ゲートを通りコア３３，３４、コアピン３
７、コア３９、エジエクタピン４２およびコアピ
ン４３によつて形成されるキヤビテイ内に流入
し、プラグピン６が形成される。このとき、型の
合せ面その他のすき間から排出されなかつたキヤ
ビテイ内の空気は、穴３５を通り第２のキヤビテ
イに押込まれる。合成樹脂が硬化したのちの型開
きでは、まず可動側型板３８が後退する。する
と、成形されたプラグ６は、可動側型板３８と共
に移動する。このとき、穴３５内につまつた合成
樹脂が破断して、プラグ６と第２のキヤビテイ内
の合成樹脂が切離される。可動側型板３８が十分
に後退すると、エジエクタピン４２が作動して、
コア３９からプラグ６を突出し、さらにコアピン
からも突出す。同時に、固定側の型板３２が可動
側型板３８と共に移動して、固定側取付板３０か
ら離間する。すると、第２のキヤビテイ内に流入
硬化した合成樹脂は、エジエクタピン３１に引掛
つて固定側取付板３０に残るので、コア３４の穴
３５，３６内で硬化した合成樹脂は取除かれる。
この状態で、エジエクタピン３１から硬化した合
成樹脂を取除く。このように、プラグ６の先端面を形成するコア
に、光フアイバ１の素線２を挿入するための穴８
を形成するコアピンを立設してプラグ６を成形す
ることにより、プラグ６に対する穴８の位置を極
めて高い精度で形成することができる。また、第
２のキヤビテイを設けることで、プラグ６の先端
部の形状精度を向上させることができる。前記プラグ６は、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑
性樹脂を用いて成形するが、合成樹脂単体では、
光フアイバ１の素線２に対し極めて硬度が低いた
め、光フアイバ組付後のプラグ６の端面の研磨時
に、プラグ６の端面から突出する素線２の突出量
が大きくなる。このため、合成樹脂に無機質のフ
イラを混合し、プラグ６の硬度を向上させること
が行なわれる。前記フイラとしては、たとえばガ
ラスビーズや中空ガラス球、火山ガラス類、アル
ミニウムや鉄など金属およびその酸化物、グラフ
アイト、炭酸カルシウム等を用いることができ
る。実施例１合成樹脂として、一般に入手し易いポリカーボ
ネート、フイラとして、ガラス繊維、カーボン繊
維、平均粒径10μｍのガラスビーズを用いて、第
２図に示す成形型によりプラグ６を形成し、第３
図および第４図に示す寸法および接続特性の測定
を行ない、その合否の判定を行なつた。測定項目は、次の通りである。 (1) プラグ６の先端部の真円度、 (2) プラグ６の先端の軸心に対する穴８の軸心の
同心度（偏位量）、 (3) プラグ６のフランジ９から先端までの長さｌ
の間におけるヒケ（プラグ６の外周の収縮）量
Ｓ、（真直度） (4) プラグ６の外周面の面荒さ、 (5) 組立、研磨後のプラグ６の先端面と、素線２
の先端までのプラグ端面段差ｈ（平均値と最大
−最小値） (6) 光コネクタ５としての接続損失。また、判定基準は、接続損失1dB以下、プラグ
端面段差最大4μｍ以下とした。その結果は、第１表に示す通りである。（なお、
表中の接続損失は、プラグピン６とスリーブ１０
の間の嵌合クリアランスを０にして測定した。第
２〜４表も同様）

【表】

【表】上記第１表から明らかなように、ポリカーボネ
ートにフイラとして、ガラスビーズを9.5〜
30.2wt％添加したものが光コネクタとして適して
いる。なお、フイラとして、ガラスビーズの他、
中空ガラス球あるいは石英ガラス等を用いてもよ
い。なお、ガラスビーズを30数％以上添加すると、
プラグピン６の機械的な性質が劣下し、あるいは
成形不能になる。また、ポリカーボネイト中にガラスビーズを均
一に分散させることが必要であり、実生産におけ
るガラスビーズの添加量は10〜30％が望ましい。一方、光コネクタ５として使用する場合、スリ
ーブ１０に対し、プラグ６をくり返し挿抜され
る。したがつて、挿抜回数の多い所では、プラグ
６とスリーブ１０との間の摩耗を小さくすること
が望まれる。そこで、各種の潤滑剤のうち、４弗
化エチレン（PTFE）と、二硫化モリブデン
（MoS₂）を添加し、潤滑効果を測定した。測定項目は、前記表１と同じものの他、200回
の挿抜を行なつたのちの接続損失を追加した。ま
た、判定基準は、初期の接続損失に対し、200回
挿抜後の接続損失が0.2dB以上大きくならないこ
ととした。なお、ポリカーボネートに30wt％のガラスビ
ーズを添加したものを用いた。その結果は第２表に示す通りである。

【表】上記第２表から明らかなように、PTFEを潤滑
剤とする場合には5wt％以上添加しなければ期待
する潤滑効果が得られない。また、添加量が
30wt％を越えると、成形時の流動性が低下する
ので好ましくない。したがつて、PTFEを添加す
る場合には、５〜30wt％とすべきである。また、MoS₂の場合には、１〜５％が最適であ
る。実施例２合成樹脂として、エポキシ樹脂、フイラとし
て、平均粒径10μｍの石英ガラス製のガラスビー
ズを用いて、実施例１と同様の検討を行なつた。その結果は第３表に示す通りである。

【表】注表中Ｄはエポキシ樹脂のみの場合を示す。
上記第３表より明らかなように、エポキシ樹脂
でプラグ６を成形する場合には、エポキシ樹脂に
フイラとしてガラスビーズを30〜80wt％添加す
ることが望ましい。ガラスビーズが81％より多く
なると、成形時の樹脂の流動性が低下し成形性が
低下する。ここで、エポキシ樹脂の場合、フイラの添加量
が多いのはポリカーボネートとエポキシ樹脂の本
来的な性状の差と、成形時の流動性（粘度）の差
によるものと考えられる。また、実施例１と同様にスリーブ１０に対する
プラグ６の挿抜に対する潤滑剤の添加量について
も確認を行なつた。なお、サンプルは、エポキシ樹脂に石英ガラス
を69wt％添加したものを用い、潤滑剤は、
PTFE、MoS₂、および黒鉛を使用した。その結果は第４表に示す通りである。

【表】

【表】上記第４表より明らかなように、潤滑剤を入れ
ると200回挿抜後の接続損失を小さくすることが
できる。なお、潤滑剤の添加量は、潤滑効果、成
形性などから、１〜5wt％が望ましい。次に、接続損失より小さくするためには、第３
図ないし第５図に示す光フアイバ１の素線２の外
径D₁とプラグ６の穴８の内径d₁、プラグ６の先
端部の外径D₂と、スリーブ１０の貫通穴１１の
内径の大きさを規制しなければならない。まず、前記素線２の軸心を、プラグ６の穴８の
軸心に対し一致させるには、穴８の内径d₁が、素
線２の外径D₁と同一であればよい。しかし、穴
８の内径d₁と素線２の外径D₁が同一であると、
素線２を穴８に通すのが困難になるだけでなく、
穴８と素線２の間に接着剤の入るすき間がなくな
る。一方、穴８の直径d₁が素線２の外径D₁より
十分大きいと、穴８の軸心と素線２の軸心の偏心
量が大きくなる。このため、穴８の内径d₁は、素
線２の外径D₁より１〜2μｍ大きくする。すると、
穴８に素線２を挿入し易く、かつ、穴８と素線２
の偏心量も0.5〜1μｍに押えることができる。ま
た、穴８と素線２の間に接着剤が流れ込み接着さ
れる。また、前記プラグ６の外径D₂と、スリーブ１
０の内径d₂は、プラグ６の挿抜力と接続損失とに
よつて決められる。たとえば、プラグ６の外径
D₂とスリーブ１０の内径d₂の差（D₂−d₂）を嵌
合クリアランスとして、プラグ６のスリーブ１０
に対する挿抜力と接続損失は第６図に示す通りで
ある。第６図はエポキシ樹脂にフイラ69％を添加
したプラグ６をスリーブ１０の組合せによる。第
６図でＡは挿抜力、Ｂは接続損失を表わす。嵌合
クリアランスが（−）の領域ではプラグ６がスリ
ーブ１０に圧入されることを示し、挿抜力が大き
くなる反面、接続損失は小さい。一方、嵌合クリ
アランスが（＋）の領域では、挿抜力が小さくな
る反面、接続損失が大きくなることがわかる。また、挿抜回数と初期の接続損失に対する接続
損失の変化量の関係を第７図に示す。第７図で、
ａは初期の嵌合クリアランスが−3μｍの場合、
ｂは初期の嵌合クリアランスが−2μｍの場合を
示す。第７図からも明らかなように、嵌合クリア
ランスが（−）領域で大きくなると、挿抜時のプ
ラグ６とスリーブの摩擦力も大きくなり、その分
だけ、摩耗が大きくなるため、接続損失の変化が
大きくなる。したがつて、プラグ６とスリーブ１０の嵌合ク
リアランスは、−３〜＋2μｍの範囲に設定すれ
ば、プラグ６の挿抜を含めた接続損失を1dB以下
に押えることが可能になる。プラグ６とスリーブ１０の材質の組合せと温度
変化が接続損失に与える影響を第８図に示す。第
８図でＡ１は、スリーブ１０がエポキシ樹脂製
で、プラグ６がポリカーボネート製である場合、
Ｂ１はプラグ６とスリーブ１０がいずれもエポキ
シ樹脂製のものを示す（なお、嵌合クリアランス
は22℃のとき０としてある。）第８図からも明ら
かなように、同材質にすれば温度に影響されるこ
とはない。したがつて、プラグ６とスリーブ１０
を同種の材料で形成することが望ましい。接着剤としては、エポキシ系の低粘度（粘度が
20ポイズ以下）の接着剤を用いる。また、接着剤
に、フイラを添加すると、プラグ６の穴８の軸心
と光フアイバ１の素線２の軸心の偏心量をより小
さくすることができる。たとえば、接着剤に添加
するフイラとしては、d₁＝D₁＋1μｍのとき、平
均粒径が0.3μｍのアルミナ粉末を接着剤に対し40
〜60wt％添加する。すると、前記穴８と素線２
の間にフイラが均一に分布するため、穴８と素線
２の軸心の偏心量は、最大でも0.2μｍ以下にする
ことができる。なお、フイラの粒径は、穴８と素
線２の間のクリアランスの大きさ50〜70％程度を
平均粒径とする。フイラの材質も適宜選択する。第９図は、本発明の他の実施例を示すもので同
図において、第１図と同じものは、同じ符号を付
けて示してある。ガラスパイプ２５は、光フアイ
バ１の素線２に挿着され、素線２と共にプラグ６
の穴７に挿入され、接着剤でプラグ６および素線
２に接続される。このような構成にすることにより、温度の変化
の大きな所、たとえば、化学プラントの配管、処
理装置の内部の監視、あるいは製鉄プラントの圧
延工程に併設されるデータ伝送等、加熱、冷却を
くり返し受ける場所に用いるのに適している。すなわち、光コネクタ５に100℃前後あるいは
それ以上の巾で加熱、冷却をくり返し受けると、
光フアイバ１の素線２とプラグ６および接着剤の
熱膨張の差によつて、接着剤がはく離し、接着剤
が熱膨張によつてプラグ６の先端から突出すると
きに、素線２を同時に押出してしまう。このため
伝送の信頼性が低下する。しかし、ガラスパイプ２５を設けることによ
り、素線２がガラスパイプ２５で拘束されるの
で、加熱、冷却を受けても、プラグ６からの素線
２の突出しを阻止することができる。本発明によれば、光フアイバの接続を必要とす
る現地において、容易に、かつ高精度の組立が可
能な光コネクタが、安価で、しかも能率良く生産
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は光コネクタを示す正面部断面図、第２
図はプラグを成形する成形型の要部を示す正面断
面図、第３図はプラグの正面断面図、第４図は第
３図の要部の拡大図、第５図はスリーブの正面断
面図、第６図はスリーブとプラグの嵌合クリアラ
ンスとプラグ挿抜力および接続損失の関係を示す
特性図、第７図はプラグの挿抜回数と接続損失の
関係を示す特性図、第８図はプラグとスリーブの
材質の選択による温度と接続損失の関係を示す特
性図、第９図は光コネクタの他の実施例を示す要
部の拡大図である。１……光フアイバ、２……素線、３……一次コ
ート、４……二次コート、５……光コネクタ、６
……プラグ、７……穴、８……穴、９……フラン
ジ、１０……スリーブ、１１……貫通穴、１２…
…ガイド部、１３……フランジ、１４……ねじ、
１５……袋ナツト、１６……フランジ、１７……
貫通穴、１８……ねじ、１９……スプリング、２
０……クランプリング、２１……ケーブルキヤツ
プ、２５……ガラスパイプ、３０……固定側取付
板、３１……ロツクピン、３２……型板、３３…
…コア、３４……コア、３５……穴、３６……
穴、３７……コアピン、３８……可動側型板、３
９……コア、４０……溝、４１……突起、４２…
…エジエクタピン、４３……コアピン、４４……
合成樹脂。

Claims

【特許請求の範囲】

１光フアイバの端末に接着剤で取付けられるプ
ラグと、外周面両端にねじが形成され、軸心部
に、両端から前記プラグを挿入するようにしたス
リーブと、内周面の一端に前記ねじと螺合するね
じが形成され、スリーブにプラグを固定する袋ナ
ツトと、前記プラグと袋ナツトの間に位置するよ
うにプラグの外周部に挿着されたスプリングとを
設けた光コネクタの製造方法において、前記プラ
グを、プラグの外周部を形成する第１のコアと中
心に光フアイバの素線の外径より１ないし数μｍ
大きい第１のコアピンを及びその周辺にエアーベ
ント用の穴を設けたプラグの先端部を形成する第
２のコアとをはめ合せ、かつ前記第１のコアピン
の先端にプラグの後端より延設された第２のコア
ピンを当接させて成る金型により成形することを
特徴とする光コネクタの製造方法。