JP2005122085A - 精密スリーブの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡単な方法を用いて、精密スリーブの内周面および同心度の精度を向上させるとともに、精密スリーブの製造にかかる費用や時間を大幅に短縮化する。
【解決手段】高精度の内径を有する略円筒状の精密スリーブの製造方法であって、円筒状成形体の内周部に円柱体７００を長手方向に挿入し、前記円筒状成形体を、その内周面の少なくとも一部が前記円柱体７００の外周面に当接するように収縮させ、円筒状硬化体１０００の外周を研削した後、円筒状成形体と円柱体７００の平均線膨張係数の差により、前記円柱体７００を抜脱する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光コネクタや光モジュールなどにおいて、光ファイバを保持したフェルール同士を接続するために用いる精密スリーブの製造方法に関するものである。

光ファイバ同士を接続する一般的な光コネクタの断面構造は、図６（ａ）に示すように光ファイバ２を挿通したフェルール３同士を精密スリーブ１の両端から挿入して突き合わせるようになっている。フェルール３、精密スリーブ１の材質としてアルミナやジルコニアなどのセラミックスまたは金属、プラスチックスなどが用いられている。

図６（ｂ）に、に開示される一般的な三点精密スリーブの斜視図を示す。精密スリーブ１の内周面４はフェルール３の外径よりわずかに大きく精密研磨されている。この精密スリーブ１にフェルール３を挿入することで精密スリーブ１の内周面４でフェルール３に挿通された光ファイバ２を光学的に当接させることが出来る。なお、内周面４に突起４ａを設けてフェルール３を支持するようにしても良く、内周面に三箇所の突起４ａが設けられている。

また、この精密スリーブ１を形成する材料としては、耐摩耗性に優れ、適度な弾性を有するジルコニアなどのセラミックスが好適に用いられる。その製造方法としては、セラミック原料粉末を押出成形もしくは射出成形などの方法によって円筒状に成形し、高純度のムライトからなる平板上に円筒状成形体を長手方向に載置して焼成することで円筒状焼結体を得る。その後、内周面４および外周面５、全長を所定の寸法に加工する。（特許文献1参照）
なお、このような製造方法により得られる精密スリーブ１は、光ファイバ２を挿通した一対のフェルール３同士を精密スリーブ１の両端から挿入して当接させたときに、精密スリーブ１の内周面４の精度がばらつくため、フェルール３同士の光学結合にずれが生じ、接続損失がばらつくという問題があった。

この問題を解決するため、精密スリーブ１の内周面４を高精度に加工することが工夫されている。例えば、出願人は、ホーニング加工で荒研磨をした後、精密ホーニング加工またはピン研磨で最終仕上げ加工する方法について開示した。これによって、光通信用精密スリーブ１の内周面４の真円度を１μｍ以下および内周面４の長手方向の真直度を１μｍ以下に仕上げることを可能としている。（特許文献２参照）
なお、ホーニング加工とは、図７（ａ）に示すように、先端部がテーパ形状となったホーン８のテーパ部にダイヤモンド砥石９を貼り付け、該ホーン８を回転させながら、固定治具１０に固定された精密スリーブ１の内径に該ホーン８のダイヤモンド砥石９を接触させ、荷重を精密スリーブ１の内径に印加して、荒削りする加工方法である。また、ピン研磨とは、図７（ｂ）に示すように、先端部をテーパ形状に形成したピン１１に油性スラリ−に混合したダイヤモンドパウダ１２を塗付し、該ピン１１を回転させながら、固定治具１０に固定された精密スリーブ１の内周面４に該ピン１１のテーパ面から荷重を印加して、研磨する方法である。

図８は、従来の製造方法によりジルコニアセラミックス製の精密スリーブ１を形成する手順を説明したフロー図である。このように、焼成によって円筒状硬化体を得た後に、二種類の内周加工と外周加工、全長加工を経て精密スリーブ１を形成していた。

更に、上記に示した製造方法ではスリーブ内周部の加工工数が非常に多く、低価格なスリーブを供給することが困難であったため、スリーブ内周面を高精度に成形する方法が工夫されている。

例えば、出願人はプレス成形もしくは押出成形により得た円筒状成形体にピンを挿入し、焼結時の収縮をピンにより規制した後、スリーブにスリットをいれピンを引き抜くことで内径精度の高い磁器を成形する方法を提案している（特許文献３参照）。
特開平６−２７３４８号公報 特開平２００１−９１７８３号公報 特開平１−１７６２７７号公報

特許文献１、２のような図８のフローチャートに示す製造方法では、特に、スリーブ内周部を任意の寸法に仕上げるために荒加工と仕上げ加工の２回の加工を行う必要があり、大幅な加工時間を必要とするという問題があった。

また、特許文献３の成形方法ではピンを抜く際にスリーブにスリットを形成する必要があり、スリットが無い精密スリーブには用いることができないため、精密スリーブでは製造から出荷までのリードタイムが大幅にかかり、短納期で顧客の要求に応えることが難しかった。

また、スリーブを光レセプタクルに組み込んだ場合、コネクタを挿入した際にスリーブの同心度が悪いとフェルールが斜めに挿入され横加重がかかるため接続損失が悪くなっていた。

上記に鑑みて本発明の精密スリーブ製造方法は、精密スリーブの円筒状成形体の内周部に円柱体を挿入後、前記円筒状成形体の内周面を加熱収縮により前記円柱体の外周面の少なくとも一部と当接した状態で硬化し、硬化後に円筒状硬化体の外周を研削してから前記円柱体を除去する精密スリーブの製造方法において、室温から前記円筒状成形体の硬化温度までの範囲における平均線膨張係数は、加熱収縮後の前記円筒状成形体よりも前記円柱体のほうが大きく、且つ、前記円柱体の軟化温度が前記円筒状成形体の硬化温度以上であることを特徴とするものである。

また、前記円柱体は、ムライト、アルミナ、チタン酸ジルコニウム、スピネル、チタニア、ジルコン酸カルシウム、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムのいずれか１種以上を主成分とするセラミックス焼結体またはステンレス、パラジウム、白金、ジュラルミンのいずれか１種以上の金属よりなり、前記円筒状成形体は、ムライト、アルミナ、チタン酸ジルコニウム、スピネル、チタニア、ジルコン酸カルシウム、ジルコニアの少なくとも一種以上を主成分とする成形体またはポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂のいずれか一種以上であることを特徴とする。

また、前記円柱体の断面の真円度が１μｍ以下であり、かつ前記円柱体外周面の長手方向の真直度が１μｍ以下であることを特徴とする。

また、前記円筒状成形体に円柱体を挿入した後、円柱体の両端をそれぞれ底板に立設された支持体で支持し、円筒状成形体を底板から離隔した状態で円柱体の外周面に円筒状成形体が当接するように収縮させることを特徴とする。

また、前記円筒状成形体に円柱体を挿入した後、円柱体を長手方向に立設した状態でその外周面に円筒状成形体が当接するように収縮させることを特徴とする。

前記円柱体の一端を平板に開口した穴溝に挿入して支持することを特徴とする。

前記円柱体を挿入した状態で前記円筒状成形体を硬化した円筒状硬化体において、上記円柱体の両端部を回転可能な保持手段で保持し、回転させて円筒状硬化体の外周面を研磨することを特徴とする。

また、前記円柱体と円筒状硬化体を加熱して両者をかしめた状態で円筒状硬化体の両端にワックスを塗布し、これを冷却固定後に円筒状硬化体の外周を研磨してからワックスを加熱溶融して円柱体と円筒状硬化体を分離することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、高精度の内径を有する略円筒状の精密スリーブの製造方法について、円筒状成形体の内部に円柱体を長手方向に挿入しその後、円筒状成形体を、その内周面の少なくとも一部が円柱体の外周面に当接するように加熱収縮させた後、円筒状硬化体の外周、全長を研削加工する。（以降加熱収縮後の円筒状成形体を円筒状硬化体と言う。）そして、最後に、該円柱体を抜脱することによって、本発明の精密スリーブを形成する。このとき、円筒状成形体を円柱体の外周面に当接するように収縮させるため、円柱体の寸法および表面状態が円筒状成形体の内周面にそのまま転写される。したがって、あらかじめ所定の寸法精度ならびに表面状態を有する円柱体を用いることによって、収縮後の円筒状硬化体の内周面は、後加工を行うことなく、必要な寸法精度、表面状態にすることが可能となり、手間をかけずに信頼性の高い製品が提供できる。

また、円筒状成形体を円柱体の外周面に当接するように収縮させる方法として、円柱体を長手方向に立設した状態でその外周面に円筒状成形体を当接するように収縮させることで、寸法精度が１．０μｍ以下となり、かつ加工をほとんどしないで信頼性の高い製品が提供できる。

更に、円筒状成形体を収縮させて得た円筒状硬化体と円柱体を固定し、円柱体を両側より保持しながら回転させることで外周を研削する際に円柱体より等距離で外周を研削できるので外周と内周の同心度の優れたスリーブを得ることができる。

以下本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるジルコニア製の精密スリーブの製造方法の手順を説明したフロー図である。

まず、ジルコニアを主成分とする出発原料の不純物を除去し、安定化剤や焼結助剤などを混合して、成型用のバインダーを添加し、成形前原料を調合する。この成形前原料を、セラミックス焼結体の特定個所が所望の寸法になるように平均的な収縮率に基づき成形金型を選定して、押出成形、射出成形などの成型方法によって成形を行い、ジルコニア原料粉末からなるジルコニアの円筒状成形体８００を得る。

図２（ａ）に、上記の方法により作製したジルコニアの円筒状成形体８００の断面図を示す。

また、図２（ｂ）は、ジルコニアの円筒状成形体８００の内周面４００に三箇所の突起４００ａを設けた場合の断面図である。

以降の説明は、この三箇所の突起４００ａを設けた三点精密スリーブについて行うことにする。

図３の（ａ）〜（ｄ）は、本発明のジルコニアの三点精密スリーブ１００の製造方法を示す図である。

まず、図３（ａ）に示すように、ジルコニア原料粉末からなる円筒状成形体８００の内周面４００の長手方向にジルコニアセラミックス焼結体の円柱体７００を挿入する。

次に、図３（ｂ）に示すように、上記円柱体７００が挿入された状態で、ジルコニアの円筒状成形体８００を所定の条件で焼成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、円筒状硬化体１０００の外周加工を行う。外周加工の方法としては、周知のセンタレス加工やラップ加工などを用いることができるが、円筒状硬化体１０００と円柱体７００を加熱することで円筒状硬化体１０００と円柱体７００をかしめ固定しながら長手方向両側より円筒状硬化体１０００と円柱体７００をワックス１１００にて固定する。

加熱しながら固定することで円筒状硬化体１０００の内径と円柱体７００の外径のクリアランスが小さくなり、より円筒状硬化体１０００の内径中心で円柱体７００を保持することができるため、円柱体７００を両端より保持し円柱体７００を軸に回転させることで外周面６００を研削した場合に同心度の優れた精密スリーブ１００を得ることが出来る。

円柱体７００の保持方法は、回転機構を備えたチャック１２００により円柱体７００の片端を保持し、もう一端にダイヤルゲージを当てながら偏心が２μｍ以下になるようにチャック１２００を位置調整する。チャック１２００の位置調整後、ダイヤルゲージを外し、もう一端側も回転可能なチャック１２００で保持する。

その後、円柱体７００を回転させながら、回転したダイヤモンド砥石１３００に円筒状硬化体１０００を押当て外周を研削する。

この時、ダイヤモンド砥石１３００の幅は、円筒状硬化体１０００よりも厚くする必要があるが、ダイヤモンド砥石１３００を円筒状硬化体１０００の長手方向に揺動可能にすることでダイヤモンド砥石の幅を薄くすることができ、ダイヤモンド砥石が摩耗しても円筒状硬化体の外周を長手方向に高精度に加工することができる。

このように、通常のセンタレス加工では、円筒状硬化体１０００の外周６００から均一に研削するため、円筒状硬化体１０００の内周と外周の同心度は押出成形後の磁器同心度そのままであるため２０〜５０μｍである。

しかし前述の円柱体７００と円筒状硬化体１０００を固定した後、円柱体７００を軸に外周面を研削することで、内径から均一な距離で外周が研削される為、同心度が２０μｍ以下のスリーブを容易に製造することができる。

最後に、ワックスを８０〜３００℃で加熱し軟化させた後、図３（ｄ）に示すように、円柱体７００を抜き取って、ジルコニア製の精密スリーブ１００を得る。

ワックス１１００を軟化させる温度はジルコニア製精密スリーブ１００の焼結温度に比べ十分に低いため、ジルコニアの相変化による強度劣化が起こらない。

また、円柱体７００のジルコニアの方が平均線膨張係数が高く、また、軟化温度が円筒状成形体８００の硬化温度よりも高いため、円筒状成形体８００の硬化時に変形が無く、円筒状成形体８００の硬化温度では円筒状成形体８００の内周面４００と円柱体７００の外周面６００が密接している。

ここで、硬化温度とは例えばジルコニアでは円筒状成形体が焼結する温度であり、軟化温度とは例えば円柱体が溶融する前にその硬度を失って変形するときの温度をいう。

常温ではその平均線膨張係数の差から、円筒状硬化体１０００の内周面４００と円柱体７００の外周面６００の間に５μｍ前後のクリアランスができるため、円柱体７００を精密スリーブ１００から極めて容易に抜脱ことができ、しかも円柱体７００にはダメージを与えないので、円柱体７００を何度も繰り返して使用することができるという作用を有している。

ここで円筒状成形体８００の硬化温度よりも円柱体７００の軟化温度が低いと、ジルコニア同士が反応してしまい円筒状硬化体１０００と円柱体７００がくっついてしまうため容易に円柱体７００を抜脱することが出来ないので、円柱体７００の軟化温度が円筒状成形体８００の硬化温度以上である必要がある。。

また平均線膨張係数が円筒状成形体８００の方が高いと焼成が終わり収縮した際に、常温で円柱体７００の外径より円筒状硬化体１０００内径の方が小さくなってしまい、円柱体７００が抜脱ができないばかりか、場合によっては収縮応力で円筒状硬化体１０００が割れてしまうことがある。

通常、ジルコニアセラミックスの焼成温度は、１３００〜１４５０℃である。このとき、円柱体７００として軟化温度が高い材料を選定することで、円筒状成形体８００が焼結する温度近傍において、全く変形や反応を生じず、その形状がそのまま保たれる。

そして、円柱体７００の外周面６００に当接するように、ジルコニアの円筒状成形体８００は焼成収縮し、所定の内周面寸法精度を有する円筒状硬化体１０００を得ることができる。なお、必要に応じてバインダー除去のため、大気中で仮焼成を行っても良い。

また、安定化剤の量を多く含むジルコニアは、熱膨張が大きく、円筒状成形体８００と円柱体７００の平均線膨張係数の差により、前記円柱体７００を抜脱することがより容易となる。

また上述の例では精密スリーブ１００を形成するための円筒状成形体８００及び円柱体７００の材料として、ジルコニアセラミックス原料粉末を用いて説明したが、これに限るものではなく、円筒状成形体８００の材料として、チタン酸バリウム原料粉末よりなる成形体を用い、円柱体７００として、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムを用いても良く、円筒状成形体８００の材料として、ムライトよりなる成形体を用い、円柱体７００として、ムライト、アルミナなどの焼結体材料を用いても良い。

さらに、円筒状成形体８００の材料として、ポリスチレン等のプラスチックよりなる成形体を用い、円柱体７００として、ムライト、アルミナ、チタン酸ジルコニウム、スピネル、チタニア、ジルコン酸カルシウム、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムいずれか少なくとも一種以上より選ばれたセラミックス焼結体またはステンレス、パラジウム、白金、ジュラルミンの金属を用いても、全く同様の効果を得ることができる。

また、上記円筒状成形体８００にポリスチレン樹脂原料を用い、上記円柱体７００には、ステンレス材料を用いても本発明と全く同様な効果が得られる。

すなわち、上記円柱体７００の材料として、上記円筒状成形体８００の硬化温度において、変形したり反応したりすることがない材料から選択すれば、本発明の効果を得ることができることは言うまでもない。

また、円柱体７００の外周面６００はあらかじめ、真円度を１μｍ以下とし、長手方向の真直度を１μｍ以下の精度に仕上げておくことによって、作製する精密スリーブ１００の内周面４００にその精度を転写し、高精度に仕上げることが可能となる。円柱体７００の外周面６００の真円度が１μｍ以上、長手方向の進直度が１μｍ以上であると、円筒状硬化体１０００の内周面４００に転写されても精度が悪く、再加工が必要となる。

特に、円筒状硬化体１０００の外周加工を行う際に、真円度に優れた円柱体７００の外周面６００を加工の基準とできるので、精密スリーブ１００の外周加工精度が格段に向上するという優れた効果を奏する。

なお、上述の焼成方法として、図４（ａ）に示すように、円筒状成形体８００に円柱体７００を挿入した後、円柱体７００の両端をそれぞれアルミナ系のセラミックス等からなる底板１６に立設された支持体１６ａで支持し、円筒状成形体８００を底板１６から離隔した状態で円柱体７００の外周面６００に円筒状成形体８００が当接するように焼成することが好ましい。この場合、円筒状成形体８００の外周面６００が焼成時に変形することがなく寸法精度の高い円筒状硬化体１０００を得ることができる。

さらに、他の焼成方法として図４（ｂ）に示すように、円筒状成形体８００に円柱体７００を挿入した後、円柱体７００を長手方向に立設した状態でその外周面６００に円筒状成形体８００が当接するように配設して焼成することが好ましい。

この場合、図４（ａ）に示すように、支持体１６ａにのせる手間や底板１６のコストがかかることはなく、また、円筒状成形体８００の自重負荷を全く受けずに焼成することができる。

また、円柱体７００の一端は、平板１４に開口した穴溝１５に挿入して長手方向に立設した状態で焼成することがより好ましく、円筒状成形体８００が焼結する際に、円柱体７００の外周面６００に習って、均一に収縮し、円筒状成形体８００の内周面４００に直接的なの自重負荷が無い為、焼成時に円筒状成形体８００の内周面４００は中心へと均一に収縮して、寸法精度の高い円筒状焼結体１０００ことができる。

なお、前記平板１４の反りは１μｍ以下、穴溝１５の寸法は円柱体７００の外径より１〜５μｍ大きく、深さは３〜５ｍｍ程度とすることが好ましく、多少の振動においても円柱体７００を挿入してある円筒状成形体８００が倒れないように設ける。

また、平板１４の材質は、アルミナ系、ムライト系、ジルコニア系等のセラミックスからなることが好ましいが、特に高純度のムライト系の材質で形成することがより好ましく、安価でかつ熱に対し曲げ応力が優れた材料であるため、焼成を数回繰返しても反りの発生が少ない。

図５（ａ）（ｂ）に本発明の製造方法による精密スリーブ１００の斜視図および側面図を示す。上記精密スリーブ１００の内周面４００は嵌装するフェルール３００の外径よりわずかに大きく、内周面４００の長手方向に３箇所の突起４００ａが設けられている。

また、図５（ｃ）に、上記精密スリーブ１００に光ファイバ２００を挿通したフェルール３００同士を精密スリーブ１００の両端から挿入して突き合わせた断面図を示す。この精密スリーブ１００にフェルール３００を挿入すると、図５（ａ）、（ｂ）の精密スリーブ１００の内周面４００に備えられた３箇所の突起４００ａでフェルール３００を保持することができるようになっている。

本発明の製造方法による精密スリーブ１００は、円柱体７００を所定の寸法精度に設定しておけば、時間をかけずに、内周面４００を必要な精度にすることができる。そのため製造にかかる時間や費用を少なく抑えて、さらに従来問題となっていた精密スリーブの長手方向の反りやうねりも改善され、信頼性の高い製品を提供することが可能となる。

また、従来の加工方法を用いると、円筒状硬化体１０００の内周加工する際にホーニング加工、ピン研磨をするため、内周面４００に研磨カスが残り、さらにピン研磨においては、油性のスラリ−を使用しているので、油性スラリ−も残る。そのため、アルカリ洗浄液などを用いた大がかりな洗浄工程を設けて、研磨カスや油性スラリ−を除去する必要があるが、本発明においては、内周加工をしないので、洗浄する必要がないという利点もある。

また、突起４００ａが３箇所の三点精密スリーブの例で説明を行ったが、突起４００ａの箇所は３箇所以上でも良く、さらに、突起４００ａがないノーマル精密スリーブでも良く、本発明と全く同様な効果を得ることができる。なお、突起４００ａの高さは５μｍ〜７０μｍとすることが好ましく、この範囲を超えると精密スリーブ１００の肉厚が薄くなり、強度が低下するという問題があり、この範囲より小さいと成形用の金型を精度良く加工することが困難で形状バラツキが生じるという問題がある。

さらに、上記突起４００ａの上面の角部にＲ形状を設けてもよく、これにより、角部のカケを防止することが可能となる。

さらに、円柱体７００の外径については、ジルコニアの円筒状成形体８００が焼成収縮したときに、その内周面４００が円柱体７００の外周面６００と当接して隙間なく嵌め合うように、上記円筒状成形体８００の内径は、円柱体７００の外径よりも焼結時の温度領域で１〜５μｍの範囲で小さくなるように成形されている。この範囲を外れると、円筒状成形体８００が焼成収縮したときに、円柱体７００と収縮後の円筒状硬化体１０００との間に隙間ができてしまったり、円筒状成形体８００の焼成収縮が円柱体７００によって阻害され、円筒状硬化体１０００や円柱体７００にクラックが生じたりする恐れがあるからである。

さらに、この円柱体７００の外周面６００の表面粗さは、算術平均粗さＲａを０．５μｍ以下とすることが望ましく、この場合、円柱体７００の外周面６００に当接するように収縮成形された精密スリーブ１００の内周面４００および突起４００ａの表面粗さについても、算術平均粗さＲａが０．５μｍ以下になるので接続損失を低減することができる。

なお、本発明の製造方法によれば、精密スリーブ１００の内周面４００を加工することなく、高い寸法精度に仕上げることができるため、基本的には後から加工する必要はない。

しかしながら、必要に応じて、内周面４００を精密ホーニング加工やピン研磨などの方法によって研磨加工しても良い。特に本発明の製造方法では、必要な寸法精度に対して、従来よりも内径を高精度に形成することが可能であるため必要最低限の研磨しろを残して精密スリーブ１００を形成することが可能であるため、さらに高精度に仕上げる際にも、ほとんど手間をかけずに加工ができるという優れた特徴を有する。

なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。

以下本発明の実施例を説明する。

本発明の図１と図３に示す製造方法によって、安定化ジルコニア原料を使用して三点精密スリーブの作製を行った。該ジルコニア原料の組成は、ＺｒＯ_２の出発原料のオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ_２・８Ｈ_２Ｏ）と安定化剤として塩化イットリウムをＹ_２Ｏ_３換算でＺｒＯ_２に対して３〜５モル％添加混合し、加水分解により反応・固溶させ作製したＺｒＯ_２粉末に、バインダーを混合させて、外径φ３．２ｍｍ、内径φ２．５ｍｍ、長さ１１．４ｍｍの外形寸法を有する本発明の製造方法にかかるジルコニアの三点精密スリーブ１００を１００個作製した。硬化温度は１３５０℃、線膨張係数は１１．０×１０^−６／℃である。（原料には不純物としてＡｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｎａ_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３が含まれている。）
なお、図３に示すジルコニアの円筒状成形体８００の各寸法は、外径φ５．０ｍｍ、内径φ３．３３ｍｍとなるように、あらかじめ押出成形で円筒状成形体８００を成形した。

また、円柱体７００は、円筒状成形体８００に用いたジルコニアより安定化剤としてＹ_２Ｏ_３を多く添加混合することで平均線膨張係数を１１．８×１０^−６／℃とあげ、比表面積の小さいジルコニア原料粉末を用いることで焼結温度を１４５０℃と高くしたジルコニア粉末を成形、焼成した。上記円柱体７００を使用して、その外径がφ２．５ｍｍで、真円度０．９μｍ、真直度０．９μｍのものをジルコニアの円筒状成形体８００の内周面４００に挿入して、長手方向にV溝を有する焼成板に円筒状成形体８００を長手方向にして並べて焼成させることによって、上記ジルコニア焼結体からなる円柱体７００の外周面６００に当接した円筒状硬化体１０００を得た。

なお、ジルコニアの円柱体７００の外形寸法は、円筒状成形体８００の焼結が終わる前、すなわち完全変態前の状態に於いて円筒状成形体８００の内径よりも１〜５μｍ大きくすることによって、焼成収縮後、円筒状成形体８００が円柱体７００の外周面６００に隙間なく当接し、強く噛み込んだ円筒状硬化体１０００が形成されているが、冷却することで、その平均線膨張係数の差から常温では円柱体７００の外周面６００と円筒状成形体８００の内周部４００には１０μｍ前後のクリアランスができ、円柱体７００を無理なく抜脱することが可能である。

なお、従来例として、図８に示す製造方法によって、外径φ３．２ｍｍ、内径φ２．５ｍｍ、長さ１１．４ｍｍのジルコニアの三点精密スリーブ１を１００個作製した。円筒状成形体は、図６に示す方法によって、あらかじめ押出成形を行い、焼成、外周加工、内周加工を施してジルコニアの三点精密スリーブ１００を作製した。外周加工は、ラップ加工を用いて、内周加工においては、図７（ａ）（ｂ）に示す方法でホーニング加工、ピン研磨を行って精度を出した。

これらの三点精密スリーブの内周面の真円度、真直度、表面粗さ、接続損失を測定し、本発明と従来例とを焼成後から製品化までの加工時間の比較を行った。また、接続損失の測定は、図５（ｃ）に示す方法にて三点精密スリーブに光ファイバ２００を挿通したフェルール３００同士を両端から挿入して突き合わせて光学損失を測定した。

なお、真円度と真直度、表面粗さは三点精密スリーブの内周について測定した。

本発明および従来例の真円度、真直度、表面粗さ、接続損失は各１００個のサンプルの平均値で、加工時間については、各１００個のサンプルを作製したときの円柱体抜脱工程後から加工工程を終了するまでのタクトである。また比較例として、外径を２．５ｍｍ、真円度を１.１μｍ、真直度を１．１μｍに加工した上記円柱体７００を挿入し焼成した３点精密スリーブ１００を１００個、また、外径を２．５ｍｍ、真円度を０．９μｍ、進直度を０．９μｍに加工したアルミナ円柱体７００（軟化温度２０４０℃、平均線膨張係数８．２×１０^−６／℃）を挿入し焼成した３点精密スリーブ１００を１００個用意し、スリーブ内周の真円度、真直度、表面粗さ及び接続損失を測定した。

表１に示すように、従来の製造方法により作製した比較例１の精密スリーブでは、平均真円度０．８μｍ、平均真直度０．９μｍ、算術平均粗さＲａ０．４μｍ、平均接続損失０．２ｄＢとなり、その製造時間が４５分であるのに対し、本発明の製造方法により作製した実施例１の精密スリーブの最良のものは、平均真円度０．７μｍ、平均真直度０．８μｍ、算術平均粗さＲａ０．３μｍ、接続損失０．２ｄＢとなり、製造時間は１０〜１５分であった。

また、実施例２として作製した精密スリーブでは、平均真円度１．１μｍ、平均真直度１．１μｍとなっており、ひとなめ程度の内周加工が必要であるため製造時間が３０分とかかり大きな時間短縮までには至らなかった。

さらに、比較例２の円筒状成形体８００より円柱体７００の平均膨張係数が低い場合には、円筒状成形体８００の硬化温度で円柱体７００の外周面６００と円筒状成形体８００の内周面４００が密接するように焼成した場合、常温時に噛み込みが大きく円筒状成形体１０００にクラックが発生してしまった。

また、比較例３の円筒状成形体８００硬化温度より円柱体７００の軟化温度が低い場合には、円柱体７００の変形により円筒状成形体８００が変形してしまった。

このように、本発明は従来と比較して、寸法値及び接続損失を同等以上に保ちながら、精密スリーブの内周面の加工をする手間を省くことができたため、製造時間を、約１／４とすることができた。

さらに、円筒状成形体８００にポリスチレン樹脂原料（軟化温度２００℃、平均線膨張係数３０．２×１０^−６／℃）を用い、円柱体としてジュラルミン（軟化温度１１３０℃、平均線膨張係数３２．６×１０^−６／℃）を用いて、樹脂を収縮成形させた場合においても、上記と同様の結果となり、従来と比較して、寸法値及び接続損失を同等以上に保ちながら、加工時間を短縮する効果を得ることができた。

また、円柱体７００の真円度を１μｍ以下、真直度を１μｍ以下に加工することで、接続損失の良いスリーブを加工することが出来る。

円柱体７００の真円度、真直度が１μｍより大きいと、そのままの精度が円筒状成形体８００に転写されてしまい好ましくない。

また、円筒状成形体８００の硬化方法の違いによる寸法精度を比較するため、表1における本発明の実施例である円筒状成形体８００をジルコニアで、円柱体７００をアルミナで形成した場合の試料を実施例1と同様な方法で作製した。なお、焼成方法として、図４（ａ）に示す方法にて底板１６の支持体１６ａに円柱体７００を固定したもの、また図４（ｂ）に示す方法にて円柱体７００を平板１４の穴溝１５に立てたもの、また、比較例として長手方向にV溝を有する焼成板上に円筒状成形体８００を長手方向にして並べて焼成したものとする。

そして、各焼成方法で焼成した後、寸法精度の比較を行った。

なお、底板１６、支持体１６ａは、アルミナを使用し、平板１４はムライトを使用した。このときの寸法精度の比較は、平均真円度、平均進直度であり、各データは、サンプル１００個の平均値である。

表２から明らかなように、本発明の実施例３である底板１６に支持体１６ａを設けた治具を用いて焼成した場合には、平均真円度０．６μｍ、平均真直度０．６μｍ、接続損失０．１ｄＢとなり、また平板１４に設けた穴溝１５に立てて焼成した場合には、平均真円度０．５μｍ、平均真直度０．６μｍ、接続損失０．１ｄＢと寸法精度の高いものとなった。

これに対し、比較例４である溝を有する焼成板によって焼成した場合には、平均真円度１．０μｍ、平均真直度２．０μｍ、接続損失０．３ｄＢと大きいものであった。このように、支持体１６ａを用いた場合、さらに立てて焼成した場合においては、平均真円度、平均真直度が改善され、接続損失においても更なる改善することができた。

さらに、実施例４として円筒状硬化体１０００の外周加工の違いによる寸法精度を比較するため、円柱体７００と円筒状硬化体１０００をワックスにより固定し、円柱体１０００を両側より保持し回転させ外周６００を加工したサンプル１００個と比較例５として従来のようにセンタレス加工により加工したサンプル１００個について、その同心度とレセプタクルに組み込んだときの接続損失を測定した。

表３から明らかなように、本発明の実施例４である円柱体７００を軸に回転させ外周６００を加工した場合には、平均同心度が６μｍ、平均接続損失が０．１５ｄＢとなり寸法精度の優れたスリーブを作成することができた。

これに対し比較例５である外周面をセンタレス加工により加工した場合には、平均同心度が２５μｍ、平均接続損失が０．２２ｄＢと損失が悪くなっていた。

このように外周加工において円柱体７００を軸に回転させ外周面６００を加工した場合、平均同心度を改善することができ、接続損失においても改善することができた。

本発明の精密スリーブの製造方法のフロー図である。 （ａ）は本発明の精密スリーブの製造方法を説明するためのジルコニアノーマル精密スリーブの断面図であり、（ｂ）はジルコニアの三点精密スリーブの断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ本発明の精密スリーブの製造方法を説明するための斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の精密スリーブの製造方法における焼成工程の一実施形態を示す模式図である。 （ａ）は本発明の精密スリーブの製造方法により作製された精密スリーブの斜視図であり、（ｂ）は側面図である。また、（ｃ）は、本発明の精密スリーブを用いて光ファイバ同士を接続する一般的な光コネクタの構造断面図である。 （ａ）光ファイバ同士を接続する一般的な光コネクタの構造断面図であり、（ｂ）精密スリーブの斜視図である。 （ａ）は、従来の精密スリーブ内周加工に用いるホーニング加工の断面模式図であり、（ｂ）ピン研磨加工の断面模式図である。 従来の精密スリーブの製造方法のフロー図である。

符号の説明

１：精密スリーブ
２：光ファイバ
３：フェルール
４：内周面
４ａ：突起
５：外周面（円筒体）
６：外周面（円柱体）
７：円筒状成形体
８：ホーン
９：ダイヤモンド砥石
１０：固定治具
１１：ピン
１２：ダイヤモンドパウダ
１４：平板
１５：穴溝
１６：底板
１６ａ：支持体
１００：精密スリーブ
２００：光ファイバ
３００：フェルール
４００：内周面
４００ａ：突起
５００：外周面（円筒体）
６００：外周面（円柱体）
７００：円柱体
８００：円筒状成形体
１０００：円筒状硬化体
１１００：ワックス
１２００：チャック
１３００：ダイヤモンド砥石

Claims (8)

1. 精密スリーブの円筒状成形体の内周部に円柱体を挿入後、前記円筒状成形体の内周面を加熱収縮により前記円柱体の外周面の少なくとも一部と当接した状態で硬化し、硬化後に円筒状硬化体の外周を研削してから前記円柱体を除去する精密スリーブの製造方法において、室温から前記円筒状成形体の硬化温度までの範囲における平均線膨張係数は、加熱収縮後の前記円筒状成形体よりも前記円柱体のほうが大きく、且つ、前記円柱体の軟化温度が前記円筒状成形体の硬化温度以上であることを特徴とする精密スリーブの製造方法。
2. 前記円柱体は、ムライト、アルミナ、チタン酸ジルコニウム、スピネル、チタニア、ジルコン酸カルシウム、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムのいずれか１種以上を主成分とするセラミックス焼結体またはステンレス、パラジウム、白金、ジュラルミンのいずれか１種以上の金属よりなり、前記円筒状成形体は、ムライト、アルミナ、チタン酸ジルコニウム、スピネル、チタニア、ジルコン酸カルシウム、ジルコニアの少なくとも一種以上を主成分とする成形体またはポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂のいずれか一種以上であることを特徴とする請求項１に記載の精密スリーブの製造方法。
3. 前記円柱体の断面の真円度が１μｍ以下であり、かつ前記円柱体外周面の長手方向の真直度が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の精密スリーブの製造方法。
4. 前記円筒状成形体に円柱体を挿入した後、円柱体の両端をそれぞれ底板に立設された支持体で支持し、円筒状成形体を底板から離隔した状態で円柱体の外周面に円筒状成形体が当接するように収縮させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の精密スリーブの製造方法。
5. 前記円筒状成形体に円柱体を挿入した後、円柱体を長手方向に立設した状態でその外周面に円筒状成形体が当接するように収縮させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の精密スリーブの製造方法。
6. 前記円柱体の一端を平板に開口した穴溝に挿入して支持することを特徴とする請求項１〜５記載の精密スリーブの製造方法。
7. 前記円柱体を挿入した状態で前記円筒状成形体を硬化した円筒状硬化体において、上記円柱体の両端部を回転可能な保持手段で保持し、回転させて円筒状硬化体の外周面を研磨することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の精密スリーブの製造方法。
8. 前記円柱体と円筒状硬化体を加熱して両者をかしめた状態で円筒状硬化体の両端にワックスを塗布し、これを冷却固定後に円筒状硬化体の外周を研磨してからワックスを加熱溶融して円柱体と円筒状硬化体を分離することを特徴とする請求項７記載の精密スリーブの製造方法。

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