JP2004004893A

JP2004004893A - セラミックスフェルールブランクおよびセラミックスフェルール

Info

Publication number: JP2004004893A
Application number: JP2003171186A
Authority: JP
Inventors: Takashi Akiyama; 秋山　隆; Yuji Matsuura; 松浦　雄二
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】ワイヤーラッピングなどによる内径穴加工やワイヤーセンターレス加工による同心加工を省略して、セラミックスフェルールを安価に大量に製造することを可能とする。
【解決手段】射出成形法を用いて成形した成形体を焼結して、細孔の長さと内径の比が４５以下であり、かつ、外径の中心と内径の中心との距離が１５μｍ以下、内径の寸法精度の公差が±２μｍ、出射角が０．５度以下のセラミックスフェルールブランクを得る。さらに、該セラミックスフェルールブランクを、センターレス研削盤にて外径研削加工して、外径の寸法精度の公差が±５μｍ、真円度が４μｍ以下、円筒度が４μｍ以下のセラミックスフェルールを得る。
【選択図】　　選択図なし

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバーを接続するために使用される光コネクタの主要部品であるフェルールに関するものであり、特にセラミックスフェルールブランクを射出成形法にて高精度に射出成形することで、同心加工と内径加工を省略し、その後セラミックスフェルールブランクの外径を高精度、すなわち外径寸法精度、真円度、円筒度、面粗度を所定の値に精密加工することを特徴とするセラミックスフェルールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミックスフェルールの製造方法としては、一般的に、押し出し成形もしくは射出成形にてパイプ状に作製されたセラミックスフェルールブランクの内径をワイヤーラッピング法にて精密に内径加工し、その精密に内径加工された内径にワイヤーを通して数十個の集団を数珠つなぎに通した後、その集団をセンターレス研削盤に通して同心加工を行い、その後、センターレス加工やラッピング加工を行なって外径寸法精度、真円度、円筒度、面粗度を所定の寸法に精密加工し、長さ方向の寸法だしを行って、セラミックスフェルールを得るものや、上記の同心加工工程を両センター方式の円筒研削盤を用いて同心加工を行うなどの方法が一般的である。
【０００３】
ところが、これらの方法のセラミックスフェルールの製造方法は、内径加工や同心加工といった労働集約型で自動化の実施が困難な工程を含んでいるため、安価にセラミックスフェルールを製造するための障害になっていた。
【０００４】
この自動化の一つの方法として、セラミックスフェルールブランクを射出成形することで省略化すろ方法が考えられる。しかしながら、従来型のセラミックスフェルールは図１に示すように、フェルールの細孔がほぼ全長にわたって形成される構造であるために、射出成形法によってセラミックスフェルールブランクを得る場合には、射出成形金型に設置される外径１２０〜１８０μｍほどの極細線の中子ピンが射出成形時に１０〜５０μｍ曲がってしまい、高精度のセラミックスフェルールブランクが作成しにくいといった問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はセラミックスフェルールを製造する際に、従来の製造工程にあるような内径加工や同心加工といった労働集約型の工程を、セラミックスフェルールブランクを高精度に射出成形することで省略化して、安価なセラミックスフェルールの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミックスフェルールの製造方法に要求されるセラミックスフェルールブランクには、高い外径と内径の同心精度と内径の寸法精度が要求され、しかも射出成形後のセンターレス加工工程でセラミックスフェルールブランクの同心精度が維持される必要がある。そこで本発明によるセラミックスフェルールの製造方法は、上記課題の解決のために図２に示すような細孔部の短いフェルールを考案し、射出成形金型内の中子ピンの曲がりを最小にすることでセラミックスフェルールブランクの成形精度、すなわち外径と内径の同心精度や内径の寸法精度を向上させ、その後、非常に生産性に優れたセンターレス研削加工を行うことを手段としている。
【０００７】
上述したように、本発明は大別すると射出成形工程とセンターレス加工工程からなる。
【０００８】
射出成形工程において成形されるセラミックスフェルールブランクの細孔部の細孔の長さと内径の比（以下、Ｌ／Ｄとする。）は４５以下、好ましくは４０以下、更に好ましくは３０以下であれば射出成形の際に生じる１２０〜１８０μｍの極細線の中子ピンの曲がりを最小限に抑えることができ、フェルールブランクの出射角を０．５度以内、好ましくは０．３度以内、更に好ましくは０．２度以内に抑えることができる。
【０００９】
更にセラミックスフェルールブランクの外径と内径の同心精度も改善することができ、外径の中心と内径の中心との距離を１５μｍ以下、好ましくは５μｍ、更に好ましくは２μｍ以下とすることができる。
【００１０】
また、合わせて射出成形材料、射出成形条件などを適正化することで、セラミックスフェルールブランクの内径寸法精度を公差±２μｍで成形することができる。
【００１１】
以上の様に、本発明により、高精度なセラミックスフェルールブランクを製造することができる。
【００１２】
また、射出成形によって成形されるセラミックスフェルールブランクの外周部の円筒度をより向上させた方が、後工程であるセンターレス研削加工工程後にも、射出成形で達成されたセラミックスフェルールブランクの外径と内径との同心精度を維持することができ、好ましい。
【００１３】
次に本発明の製造工程を示す。
【００１４】
第一の工程は、射出成形法にてセラミックスフェルールブランクの成形体を得る工程である。この工程で使用されるセラミックス粉末としては、アルミナ粉末やジルコニア粉末といった酸化物系のセラミックス粉末が用いられる。有機バインダーとしてはアクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ワックス類、可塑剤など公知のものが使用される。セラミックス粉末と有機バインダー成分は加熱混練によって混合するか、メチルエチルケトンなどの溶剤とボールミルなどを用いて混合後溶剤を除去した後、造粒して射出成形用コンパウンドとする。
【００１５】
セラミックス粉末の射出成形用コンパウンド中の添加率は、使用するセラミックス粉末の種類やグレードにより異なるが、３５〜７５容積％、好ましくは４０〜６５容積％が望ましい。
【００１６】
このようにして得られた射出成形用コンパウンドを射出成形機にて射出成形し、セラミックスフェルールブランクの成形体を得る。
【００１７】
次にこうして得られた成形体を４００℃〜６００℃で脱バインダーし、その後、焼結してセラミックスフェルールブランクを製造する。その焼結温度は、ジルコニアセラミックスの場合、一般的に１３００〜１５００℃であり、アルミナセラミックスの場合、一般的に１２００〜１７００℃である。
【００１８】
このようにして得られたセラミックスフェルールブランクをセンターレス研削盤にて外径加工し所定の寸法精度、すなわち外径の寸法公差で±５μｍ、好ましくは±１μｍ、更に好ましくは±０．５μｍに加工し、真円度を４μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、更に好ましくは０．５μｍ以下、円筒度を４μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、更に好ましくは１μｍ以下、および面精度をＲａで０．３以下、好ましくは０．２以下、更に好ましくは０．１以下の値になる様に精密加工を施す。その後研削加工やラッピング加工によって長さ方向の端面加工を行って最終製品であるセラミックスフェルールが製造される。
【００１９】
以下、実施例に基づいて本発明について詳細に説明するが、この実施例により本発明は何等限定されるものではない。
【００２０】
【実施例】
実施例１
イットリアで部分安定化したジルコニア粉末（東ソー製、グレード：ＴＺ−３Ｙ）１５００ｇにアクリル系樹脂バインダー（第一セラモ製、グレード：ＩＢ−２７Ｆ）３００ｇ、パラフィンワックス（融点１３５°Ｆ）３０ｇを加えバンバリータイプの混練機にて１５０℃で加熱混練した後、造粒し射出成形用材料とした。
【００２１】
これを型締力２０トンのインナースクリュウタイプの横型射出成形機を用いて、射出成形した。なお使用する金型には、焼結後のセラミックスフェルールブランクの細孔部のＬ／Ｄが３５となるように設計された中子ピンを装填して成形試験を行った。
【００２２】
このようにして得られた成形体を窒素中にて５℃／ｈにて、室温から５００℃まで昇温して脱バインダーした後、大気中で１００℃／ｈにて１５００℃まで昇温して焼結しセラミックスフェルールブランクを得た。
【００２３】
得られたセラミックスフェルールブランクの内径寸法精度をワイヤーゲージにて測定したところ３００個のセラミックスフェルールブランクの内径が１２７μｍ±２μｍの範囲内に収まっており、外径と内径の同心度も３μｍ以下と非常に高精度のものであった。
【００２４】
この様にして得られたセラミックスフェルールブランクをセンターレス研削盤にて連続的に外径研削加工後、端面加工をおこなってセラミックスフェルールを得た。
【００２５】
このようにして得られたセラミックスフェルールの外径と内径の同心度を測定したところ同心度４μｍ以下で、フェルールブランク時の同心度をほぼ維持していた。また、その他の円筒度、真円度、外径寸法などの寸法精度は、それぞれマルチモード用フェルールに要求される所定の寸法を満たしており、近距離伝送用の光コネクターフェルールとして十分なものであった。
【００２６】
実施例２
実施例１で使用したものと同じ成形材料と射出成形機を用いて、フェルール金型に装填する中子ピンの細線部の長さと外径の比を変えて成形実験を行った。中子ピンの長さと外径比は、焼成後にセラミックスフェルールブランクのＬ／Ｄが２０、３０、４０、４５、５０になるように収縮率を考慮したものを選択し、焼成後のフェルールブランクの内径寸法が１２７μｍになるように設定し、製作した。
【００２７】
こうして得られた成形体を窒素中で、５℃／ｈにて、室温から５００℃まで昇温して脱バインダーした後、大気中で１００℃／ｈにて１５００℃まで昇温して焼結しセラミックスフェルールブランクを得た。
【００２８】
こうして得られたＬ／Ｄの異なるセラミックスフェルールブランクの外径と内径の同心度を測定した結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】

表１からわかるように、フェルールブランクのＬ／Ｄが４５以下、好ましくは４０以下、更に好ましくは３０以下であれば、近距離伝送用の光コネクタフェルールとして十分な性能を有することがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のセラミックスフェルールおよびその製造法によれば、セラミックスフェルールブランクのＬ／Ｄを適切なものにすることで、高精度なセラミックスフェルールブランクを作成し、従来行われていたワイヤーラッピングなどによるセラミックスフェルールブランクの内径穴加工やワイヤーセンターレス加工による同心加工を省略することができる。
【００３１】
更に、セラミックスフェルールブランクの外径加工をセンターレス研削方式にすることで、大量にセラミックスフェルールを安価に加工することができるため、コスト低減が期待され、工業的に有用な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来型のセラミックスフェルールを示した図である。
【図２】本発明のセラミックスフェルールを示した図である

Claims

射出成形法を用いて成形した成形体を焼結して得られるセラミックスフェルールブランクであって、該セラミックスフェルールブランクの細孔の長さと内径の比が４５以下であり、かつ、外径の中心と内径の中心との距離が１５μｍ以下、内径の寸法精度の公差が±２μｍ、出射角が０．５度以下であることを特徴とするセラミックスフェルールブランク。
請求項１記載のセラミックスフェルールブランクをセンターレス研削盤にて外径研削加工して得られた、外径の寸法精度の公差が±５μｍ、真円度が４μｍ以下、円筒度が４μｍ以下のセラミックスフェルール。