【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
本発明は光フアイバを相互に接続する光フアイ
バコネクタの改良に関するものである。
（従来の技術）
近年、光フアイバ伝送の発展に伴ない、光フア
イバを相互に接続する個所が増加しつつある。光
フアイバの光コネクタ接続においては、接続部の
伝送損失をできるだけ小さく抑えることが重要で
あり、光フアイバ同志の軸ずれをできるだけ少な
くする必要がある。このため一般に光コネクタは
高精度に加工されたフエルールの外径中心の軸上
に細孔を設け、該細孔に光フアイバを挿着するこ
とにより光フアイバの中心を一致させ固定したプ
ラグを構成し、該プラグをアダプタ内のスリーブ
に挿入し光フアイバ同志の軸を整列させている。
（発明が解決しようとする問題点）
従来、前述したフエルールの材料は金属、アル
ミナセラミツク、樹脂などが用いられている。ア
ルミナセラミツク製のフエルールは金属製や樹脂
製のフエルールと比べると、硬度が極めて大きい
ので、細孔の加工が容易であること、および長い
細孔加工が可能なのでフアイバ同志の軸ずれを少
なくできること、などの優れた点がある。しかし
アルミナセラミツクは脆性材料であるので金属に
比べて外力による割れや欠けが生じやすい。この
ためアルミナセラミツク製のフエルールを用いた
光コネクタはプラグをアダプタに結合する接続作
業、あるいはプラグを誤つて机や床に落下したと
きなどにフエルールが破損することがあり、フエ
ルールの強度が実用上必ずしも十分でないという
問題点があつた。
（発明の目的）
本発明はこれらの欠点に鑑み、接続作業などに
おいてフエルールが破損することがなく実用上十
分な強度を有する光フアイバコネクタを提供しよ
うとするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は上記問題点を解決するために、中心軸
上の細孔４に光フアイバ１を挿着した一対のフエ
ルール３同志をスリープ１１内で嵌合する構造の
光フアイバコネクタにおいて、前記フエルール３
をジルコニアセラミツクで形成した。
（作 用）
本発明によれば、ジルコニアセラミツクはアル
ミナセラミツクに比べて、曲げ強さおよびじん性
が大きいので、ジルコニアセラミツク製のフエル
ール３はプラグをアダプタに結合する接続作業、
あるいはプラグを誤つて机や床に落下した場合に
受ける衝撃によつても破損することはなく、実用
に耐える強度が得られる。さらにジルコニアセラ
ミツクは結晶粒がアルミナのそれに比べ、小さ
く、しかも易焼結性があるので、ほぼ理論密度に
近い緻密な焼結体となる。従つて、このジルコニ
ア焼結体の表面を加工することにより、表面粗さ
の少ないフエルールとすることができる。これに
より光フアイバをフエルール３の細孔４になめら
かに挿入できるので、挿入時に光フアイバに傷が
生じて光フアイバが破断しやすくなることがなく
なる。またスリープ１１の材料がジルコニアセラ
ミツクの場合にはフエルール３をスリープ１１に
なめらかに挿入できる。スリープ１１の材料が金
属の場合はフエルール３を繰返し着脱してもスリ
ープ１１の磨耗は少ないので、金属磨耗粉が光フ
アイバ端面に付着して接続損失が増大したり、光
フアイバ１同志の軸ずれが生じたりすることもほ
とんどなくなる。
（実施例）
第１図は本発明の実施例におけるプラグの断面
図を示す。図において１は光フアイバで、該光フ
アイバ１はフエルール支持体２の中心軸上に設け
た細孔２ａを貫通している。該フエルール支持体
２の先端部2bには嵌合用凹部２ｂが設けられ、
該凹部２ｂにはフエルール３の後端部が圧入固定
されている。フエルール３は全体がジルコニアセ
ラミツクから成り、中心軸上に光フアイバ１を挿
入する細孔４が形成され、該細孔４の光フアイバ
挿入口である後端面には面取り部５が作られ、ま
た反対側のフエルール３の先端部には外周に面取
り部６が作られている。光フアイバ１の保護用被
膜７は略筒状のホルダ８内に嵌挿、固定されてい
る。該ホルダ８の先端部には嵌合用凹部８ａが設
けられ、該凹部８ａをフエルール支持体２の後端
部に嵌合することによつて、ホルダ８はフエルー
ル支持体２に固定されている。フエルール支持体
２の外周には後述するアダプタ側と結合するねじ
部９を有するナツト部材１０が回転自在に取付け
られている。なお、１０ａはナツト部材１０の後
端側内周に設けた環状突起で、フエルール支持体
２の先端側外周に設けた突起２ｃと係合すること
によつて、ナツト部材１０の先端方向への抜け出
しが防止される。
第２図は第１図に示したプラグを両側からアダ
プタに挿入して結合した光フアイバコネクタの断
面図を示す。スリープ１１は外周にねじ部１２を
有するハウジング１３に挿着されている。スリー
ブ１１の内径はフエルール３の外周とほとんど同
じとされ、フエルール３が嵌合したときに隙間が
できないように図られている。スリープ１１の両
側からフエルール３が差し込まれると、フエルー
ル３の先端面同志は突き合わせられる。フエルー
ル３の中心に光フアイバ１が通り、フエルール３
がスリープ１１に隙間なく嵌合され、突き合わさ
つた端面において光フアイバ１同志も軸ずれなく
突き合わされて低損失な接続ができる。また、面
取り部５があるので、光フアイバ１は細孔４に挿
入しやすく、面取り部６があるので、フエルール
３はスリープ１１に挿入しやすい。
第３図はフエルール支持体２に圧入したジルコ
ニアセラミツク製のフエルール３について、フエ
ルール支持体２とフエルール３の嵌合長対抜け力
を測定した例である。抜け力は嵌合長にほぼ比例
して増加している。嵌合長を３mmとすれば、抜け
力は30Kg以上となり実用上十分である。
次に、フエルール３の材料はジルコニアを用い
ているので以下の効果がある。ジルコニアセラミ
ツクとアルミナセラミツクの特性を表１に示す。
ジルコニアセラミツクはアルミナセラミツクに比
べて曲げ強さは２倍以上強く、破壊じん性値も２
倍以上大きい。
(Industrial Application Field) The present invention relates to improvements in optical fiber connectors for interconnecting optical fibers. (Prior Art) In recent years, with the development of optical fiber transmission, the number of locations where optical fibers are interconnected is increasing. In connecting optical fibers to optical connectors, it is important to keep the transmission loss at the connection part as low as possible, and it is necessary to minimize the axis misalignment between the optical fibers. For this reason, optical connectors generally have a fine hole on the axis at the center of the outer diameter of a highly precisely machined ferrule, and by inserting an optical fiber into the hole, a plug is constructed in which the center of the optical fiber is aligned and fixed. The plug is then inserted into a sleeve within the adapter to align the axes of the optical fibers. (Problems to be Solved by the Invention) Conventionally, metals, alumina ceramics, resins, and the like have been used as materials for the above-mentioned ferrules. Alumina ceramic ferrules have extremely high hardness compared to metal or resin ferrules, so it is easy to process pores, and it is possible to process long pores, which reduces axis misalignment between fibers. There are excellent points such as: However, since alumina ceramic is a brittle material, it is more susceptible to cracking or chipping due to external forces than metal. For this reason, in optical connectors that use alumina ceramic ferrules, the ferrules may be damaged during the connection process where the plug is connected to the adapter, or when the plug is accidentally dropped on a desk or floor, and the strength of the ferrule is insufficient for practical use. The problem was that it was not necessarily sufficient. (Object of the Invention) In view of these drawbacks, the present invention seeks to provide an optical fiber connector that does not cause damage to the ferrule during connection work and has sufficient strength for practical use. (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention fits a pair of ferrules 3 in which the optical fiber 1 is inserted into the hole 4 on the central axis within the sleeve 11. In the optical fiber connector of the structure, the ferrule 3
was made of zirconia ceramic. (Function) According to the present invention, since zirconia ceramic has greater bending strength and toughness than alumina ceramic, the ferrule 3 made of zirconia ceramic can be used for the connection work of joining the plug to the adapter.
In addition, the plug will not be damaged by the shock it receives if it is accidentally dropped on a desk or floor, and it will have enough strength to withstand practical use. Furthermore, zirconia ceramic has smaller crystal grains than alumina and is easier to sinter, resulting in a dense sintered body that is close to the theoretical density. Therefore, by processing the surface of this zirconia sintered body, a ferrule with less surface roughness can be obtained. This allows the optical fiber to be smoothly inserted into the pore 4 of the ferrule 3, so that the optical fiber will not be damaged and easily break during insertion. Further, when the material of the sleeve 11 is zirconia ceramic, the ferrule 3 can be smoothly inserted into the sleeve 11. If the material of the sleeve 11 is metal, there is little wear on the sleeve 11 even if the ferrule 3 is repeatedly attached and detached, so metal abrasion powder may adhere to the end face of the optical fiber, increasing splice loss or causing misalignment of the optical fibers 1. This will almost no longer occur. (Embodiment) FIG. 1 shows a sectional view of a plug in an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an optical fiber, and the optical fiber 1 passes through a pore 2a provided on the central axis of the ferrule support 2. A fitting recess 2b is provided at the tip 2b of the ferrule support 2,
The rear end of the ferrule 3 is press-fitted into the recess 2b. The ferrule 3 is entirely made of zirconia ceramic, and has a pore 4 formed on its central axis into which the optical fiber 1 is inserted, and a chamfered portion 5 is formed on the rear end surface of the pore 4, which is the optical fiber insertion opening. A chamfered portion 6 is formed on the outer periphery of the tip of the ferrule 3 on the opposite side. The protective coating 7 of the optical fiber 1 is fitted into and fixed in a substantially cylindrical holder 8. A fitting recess 8a is provided at the tip of the holder 8, and the holder 8 is fixed to the ferrule support 2 by fitting the recess 8a into the rear end of the ferrule support 2. A nut member 10 having a threaded portion 9 that is coupled to an adapter side to be described later is rotatably attached to the outer periphery of the ferrule support 2. Note that reference numeral 10a denotes an annular projection provided on the inner periphery of the rear end of the nut member 10, which engages with a projection 2c provided on the outer periphery of the ferrule support 2 on the distal end side, thereby causing the nut member 10 to move in the distal direction. Breaking out is prevented. FIG. 2 shows a sectional view of an optical fiber connector in which the plug shown in FIG. 1 is inserted into an adapter from both sides and connected. The sleeve 11 is inserted into a housing 13 having a threaded portion 12 on its outer periphery. The inner diameter of the sleeve 11 is almost the same as the outer circumference of the ferrule 3, so that no gap will be left when the ferrule 3 is fitted. When the ferrules 3 are inserted from both sides of the sleeve 11, the tip surfaces of the ferrules 3 are butted against each other. Optical fiber 1 passes through the center of ferrule 3, and ferrule 3
The optical fibers 1 are fitted into the sleeve 11 without any gaps, and the optical fibers 1 are also butted against each other at their abutted end surfaces without misalignment, allowing for a low-loss connection. Further, since the chamfered portion 5 is provided, the optical fiber 1 can be easily inserted into the pore 4, and since the chamfered portion 6 is provided, the ferrule 3 can be easily inserted into the sleeve 11. FIG. 3 is an example in which the fitting length of the ferrule support 2 and the ferrule 3 versus the removal force were measured for the ferrule 3 made of zirconia ceramic that was press-fitted into the ferrule support 2. The pull-out force increases almost in proportion to the fitted length. If the mating length is 3 mm, the removal force will be 30 kg or more, which is sufficient for practical use. Next, since zirconia is used as the material for the ferrule 3, it has the following effects. Table 1 shows the properties of zirconia ceramic and alumina ceramic.
Zirconia ceramic has more than twice the bending strength and fracture toughness value of 2 times that of alumina ceramic.
More than twice as big.
【表】
また、ジルコニアセラミツク製のフエルールと
アルミナセラミツク製のフエルールについて、フ
エルールの片持ちはりとしての強度を測定し表２
に示す。[Table] In addition, the strength of the ferrule as a cantilever was measured for ferrules made of zirconia ceramic and ferrules made of alumina ceramic. Table 2
Shown below.
【表】
ジルコニアセラミツク製のフエルールはアルミ
ナセラミツク製のフエルールに比べて強度は２倍
以上大きい。このためフエルール３はプラグをア
ダプタに結合する接続作業、あるいはプラグを誤
つて机や床に落下した場合に受ける衝撃によつて
も破損することはなく、実用に耐える強度が得ら
れる。さらにジルコニアセラミツクは結晶粒がア
ルミナのそれに比べ、約４倍も小さく、しかも易
焼結性があるので、ほぼ理論密度に近い緻密な焼
結体となる。従つて、このジルコニア焼結体の表
面を加工することにより、表面粗さの少ないフエ
ルールとすることができる。これにより光フアイ
バをフエルール３の細孔４になめらかに挿入でき
るので、挿入時に光フアイバに傷が生じて光フア
イバが破断しやすくなることがなくなる。またス
リープ１１の材料がジルコニアセラミツクの場合
にはフエルール３をスリープ１１になめらかに挿
入できる。スリープ１１の材料が金属の場合はフ
エルール３を繰返し着脱してもスリープ１１の磨
耗は少ないので、金属磨耗粉が光フアイバ端面に
付着して接続損失が増大したり、光フアイバ１同
志の軸ずれが生じたりすることもほとんどなくな
る。
なお、本発明に用いるジルコニアセラミツクに
ついてさらに詳述すると、ジルコニアセラミツク
はその相構造として立方晶、正方晶、単斜晶があ
り、その三相が単層もしくは混相した状態で構成
されている。たとえば、立方晶から成る安定化ジ
ルコニア、主成分として正方晶から成る部分安定
化ジルコニア、その他任意に混相されたジルコニ
ア等が挙げられ、いずれも使用することができる
が、特に部分安定化ジルコニアが好ましい。この
ジルコニアを用いることにより、強度、耐衝撃
性、じん性等の性能が良好で、しかも緻密な焼結
体が得られるのである。この時、全ジルコニアに
対して正方晶の量は、50モル％以上が好ましい。
正方晶の量が多くなるほど、コネクタ使用時にお
ける各性能が向上する。
また、ジルコニア焼結体に焼結補助材や特性安
定材を任意量添加してもよく、たとえばイツトリ
ア、カルシア、マグニシア等が挙げられる。これ
らを添加することにより、強度、耐衝撃性、じん
性などがさらに向上するのである。この添加量と
して、たとえばイツトリアの場合、ジルコニア全
量に対して10モル％以下、特に１〜５モル％が好
ましい。また、カルシアの場合、１〜９モル％程
度が好ましい。
次に、本発明のフエルールの製造法について簡
単に説明する。原材料としてのジルコニア粉末
に、焼結補助材、有機結合材、水、可塑剤等を適
宜添加し、混練したのち成形工程において、中心
に20〜100μｍの下穴を有する貫通孔セラミツク
素材を成形する。この時、成形工程としてはプレ
ス、押出し、射出成形などいずれの方法を用いて
もよいが、特に押出し法が好ましい。例えばクロ
スヘツド法、中子ダイスを用いた押出し法等が挙
げられ、この方法を用いることにより、長さＬと
直径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）の大きな貫通孔セラミツク
素材が得られるのである。
こうして得られたセラミツク素材を酸化あるい
は無酸化雰囲気中で1300℃以上の高温で焼成し
て、ジルコニア焼結セラミツクを作成する。
次に、この焼結セラミツクに下穴にワイヤを通
し、ダイヤモンド・ペースト等によつて穴磨きを
行つて所定の微少穴径に仕上げ、さらに外径仕上
げとして、その中心孔にワイヤを通してセンタレ
ス加工を行う。この穴磨き、外径仕上げにおいて
外径精度、穴径精度、偏心など１〜2μｍで仕上
げることが可能である。次に、端面仕上げ工程で
端面の面とりを行つて、ジルコニアのフエルール
を完成する。
（発明の効果）
以上説明したように本発明の光コネクタはフエ
ルール材料にジルコニアセラミツクを使用したこ
とにより光コネクタの接続作業などで受ける外力
によつてフエルールが破損することはなく、実用
上十分な強度が得られ、さらに光フアイバを傷つ
けることなくフエルールの細孔に挿入できるとと
もに、繰返し着脱による金属磨耗粉の発生や軸ず
れも少なくなり、安定な接続特性が得られる利点
がある。
また、本発明の場合、製造上量産効果があり、
極めて安価にフエルールが製造できるという効果
も有する。
なお、フエルールとして金属円筒にアルミナセ
ラミツク製キヤピラリを挿着したいわゆるセラミ
ツクキヤピラリ型も良く知られているが、このキ
ヤピラリをジルコニアセラミツクで形成してもよ
い。この場合にもアルミナセラミツクのキヤピラ
リの場合に比べてフアイバを挿入し易い、フエル
ール端面のセラミツクスの気孔率が小さいので細
孔に欠け等が発生しにくいなどの効果が得られ
る。[Table] Ferrules made of zirconia ceramic are more than twice as strong as ferrules made of alumina ceramic. Therefore, the ferrule 3 will not be damaged by the impact received when the plug is connected to the adapter or when the plug is mistakenly dropped on a desk or floor, and has a strength that can withstand practical use. Furthermore, the crystal grains of zirconia ceramic are about four times smaller than those of alumina, and it is easy to sinter, resulting in a dense sintered body close to the theoretical density. Therefore, by processing the surface of this zirconia sintered body, a ferrule with less surface roughness can be obtained. This allows the optical fiber to be smoothly inserted into the pore 4 of the ferrule 3, so that the optical fiber will not be damaged and easily break during insertion. Further, when the material of the sleeve 11 is zirconia ceramic, the ferrule 3 can be smoothly inserted into the sleeve 11. If the material of the sleeve 11 is metal, there is little wear on the sleeve 11 even if the ferrule 3 is repeatedly attached and detached, so metal abrasion powder may adhere to the end face of the optical fiber, increasing splice loss or causing misalignment of the optical fibers 1. This will almost no longer occur. To explain in more detail about the zirconia ceramic used in the present invention, zirconia ceramic has a cubic, tetragonal, and monoclinic phase structure, and is composed of a single layer or a mixed phase of these three phases. For example, stabilized zirconia consisting of a cubic crystal, partially stabilized zirconia consisting of a tetragonal crystal as a main component, zirconia arbitrarily mixed with other phases, etc. can be used, and any of them can be used, but partially stabilized zirconia is particularly preferred. . By using this zirconia, a dense sintered body with good properties such as strength, impact resistance, and toughness can be obtained. At this time, the amount of tetragonal crystals relative to the total zirconia is preferably 50 mol% or more.
The greater the amount of tetragonal crystals, the better each performance when using the connector. Furthermore, any amount of a sintering aid or a property stabilizer may be added to the zirconia sintered body, such as itria, calcia, magnisia, and the like. By adding these, strength, impact resistance, toughness, etc. are further improved. For example, in the case of ittria, the amount added is preferably 10 mol % or less, particularly 1 to 5 mol %, based on the total amount of zirconia. Moreover, in the case of calcia, about 1 to 9 mol% is preferable. Next, the method for manufacturing the ferrule of the present invention will be briefly described. Sintering aids, organic binders, water, plasticizers, etc. are appropriately added to zirconia powder as a raw material, and after kneading, a through-hole ceramic material having a pilot hole of 20 to 100 μm in the center is formed in the forming process. . At this time, any method such as pressing, extrusion, or injection molding may be used as the molding process, but extrusion is particularly preferred. Examples include the crosshead method and the extrusion method using a core die, and by using this method, a through-hole ceramic material having a large ratio of length L to diameter D (L/D) can be obtained. The ceramic material thus obtained is fired at a high temperature of 1300°C or higher in an oxidizing or non-oxidizing atmosphere to produce zirconia sintered ceramic. Next, a wire is passed through the prepared hole in this sintered ceramic, the hole is polished with diamond paste, etc., and finished to the predetermined minute hole diameter.Furthermore, to finish the outer diameter, a wire is passed through the center hole and centerless machining is performed. conduct. In this hole polishing and outer diameter finishing, it is possible to finish the outer diameter accuracy, hole diameter accuracy, and eccentricity within 1 to 2 μm. Next, the end face is chamfered in the end face finishing process to complete the zirconia ferrule. (Effects of the Invention) As explained above, since the optical connector of the present invention uses zirconia ceramic as the ferrule material, the ferrule will not be damaged by external forces received during connection work of the optical connector, and the optical connector of the present invention will have sufficient performance for practical use. It has the advantage of providing strength, allowing the optical fiber to be inserted into the pore of the ferrule without damaging it, and reducing metal abrasion powder and axis misalignment due to repeated attachment and detachment, resulting in stable connection characteristics. In addition, in the case of the present invention, there is a mass production effect in terms of manufacturing,
It also has the effect that ferrules can be manufactured at extremely low cost. A so-called ceramic capillary type in which an alumina ceramic capillary is inserted into a metal cylinder as a ferrule is also well known, but this capillary may also be formed of zirconia ceramic. In this case as well, compared to the case of an alumina ceramic capillary, it is easier to insert the fiber, and since the porosity of the ceramic at the end face of the ferrule is small, chips in the pores are less likely to occur.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
本発明に係る光フアイバコネクタにおけるプラグ
の断面図、第２図は光フアイバコネクタの断面
図、第３図は本発明に係る光フアイバコネクタの
フエルール支持体とフエルールの嵌合長対抜け力
の測定結果を示すグラフである。
１……光フアイバ、２……フエルール支持体、
３……フエルール、４……細孔、５，６……面取
り部、７……光フアイバ保護用被膜、８……ホル
ダ、９……ねじ部、１０……ナツト部、１１……
スリープ、１２……ねじ部、１３……ハウジン
グ。
The drawings show embodiments of the present invention; FIG. 1 is a cross-sectional view of a plug in an optical fiber connector according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical fiber connector, and FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical fiber connector according to the present invention. 3 is a graph showing the measurement results of the mating length of the ferrule support and the ferrule of the connector versus the disengagement force. 1... Optical fiber, 2... Ferrule support,
3... Ferrule, 4... Pore, 5, 6... Chamfered portion, 7... Optical fiber protective coating, 8... Holder, 9... Threaded portion, 10... Nut portion, 11...
Sleep, 12...screw part, 13...housing.