(57)【要約】      （修正有）【課題】押出成形体を製造する際に、同心度が数ミクロンオーダーの寸法精度の高い筒状成形体を得る。【解決手段】混練物を流通させるシリンダと、シリンダ内の混練物を押出す押圧部１２と、シリンダの先端に取り付けられ、内部に混練物を通過させることにより外形を成形するダイス１３ａと内形を成形するコアピン１３ｂとから成る金型１３を有し、筒状成形体を得るための押出成形機であって、上記金型１３の取り付け位置を押出方向に対して垂直な基準面上で位置を調整する金型位置調整機構１５を有する。【選択図】図２
2006116933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混練物を流通させるシリンダと、シリンダ内の混練物を押出す押圧部と、シリンダの先端に取り付けられ、内部に混練物を通過させることにより外形を成形するダイスと内形を成形するコアピンとから成る金型を有し、筒状成形体を得るための押出成形機であって、上記金型の取り付け位置を押出方向に対して垂直な基準面上で位置を調整する金型位置調整機構を有することを特徴とする押出成形機。
【請求項２】
上記金型位置調整機構が、上記基準面において直交する一対の直線上を移動することにより金型の位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の押出成形機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の押出成形機を用いて、上記シリンダ内に充填された混練物を金型の内部を通過させるように押出すことにより筒状の成形体を得た後、この成形体を乾燥または焼成して得られた乾燥体または焼結体の同心度を測定する予備成形を行った後、上記金型位置調整機構によって同心度を所定値にするために金型の取り付け位置を調整した後、本成形を行うことを特徴とする押出成形方法。
補足する請求項
【請求項４】
混練物を流通させるシリンダと、シリンダ内の混練物を押出す押圧部と、シリンダの先端に取り付けられ、内部に混練物を通過させることにより外形を成形するダイスと内形を成形するコアピンとから成る金型を有し、筒状成形体を得るための押出成形機であって、上記金型より押出される筒状成形体を円周方向に回転させるための成形体回転機構を有することを特徴とする押出成形機。
【請求項５】
上記成形体回転機構が、上記金型の内壁面に軸方向に対して１０〜８０°傾斜した溝からなり、該溝に沿って成形体を回転させながら押出すことを特徴とする請求項４に記載の押出成形機。
【請求項６】
請求項４または５に記載の押出成形機を用いて、上記シリンダ内に充填された混練物を金型の内部を通過させるように押出す際に、上記成形体回転機構によって筒状成形体１本当たり１〜１０回転させることを特徴とする押出成形方法。
【請求項７】
請求項３または６に記載の押出成形方法を用いて得たことを特徴とする光通信用フェルール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密な寸法精度の柱状体を得るための押出成形機に関し、特にその同心度を高精度に調整するための機構であり、これを用いた押出成形方法およびこれによって得られた光通信用フェルールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信分野における情報量の増大に伴い、光ファイバを用いた光通信が使用されており、これら光通信に用いられる部材として光ファイバを保持する光通信用フェルールが用いられている。この光通信用フェルールは、一般的には外径が２．５ｍｍ、内径が１２５μｍ程度であり、その同心度を１μｍ以下に調整することにより、接続損失を小さくすることができる。
【０００３】
このように、非常に高精度な形状を有する筒状や柱状の製品を得るために、種々の成形方法が用いられており、一般的に、セラミックスからなる製品を成形するためには、先ず、セラミックス粉末に、バインダとして水溶性セルロース、ワックスエマルジョン等を混合した水系材料、または、バインダとして熱可塑性樹脂、ワックス等を混合した非水系材料をスクリュまたはプランジャーにて金型から押出て成形する押出成形、セラミックス粉末に、バインダとして樹脂、ワックスなどを混合した材料を溶融し金型に流し込んで成形する射出成形、セラミックス粉末とバインダを混合してスラリー状にしたものを噴霧乾燥して得た顆粒を加圧して成形するプレス成形が用いられる。これらの中で、単純な形状の成形体、特に筒状、柱状の成形体を必要とする場合は、生産性および寸法精度の面から押出成形が最も適している。
【０００４】
しかしながら、押出成形も含めどの成形方法で成形を行っても、１ｍｍを下回るような内径の小さい筒状の成形体においては、内径と外径の同心度を内径の数％のオーダーに安定的に収めることが非常に困難であった。
【０００５】
この問題を防止するために、成形体の外形部分を形成する金型の内径と、成形体の内径部分を形成するコアピンとの同心度が極力小さくなるように取り付けるが、取り付けられた金型の同心度を完全に０にすることは実質的に不可能である。
【０００６】
そこで、特許文献１には、図７に示すように、金型６のコアピン６１のテーパー部６１ａは金型６のダイス６２のテーパー流路６２ａ側に、金型６のコアピン６１の細径部６１ｂは金型６のダイス６２のテーパー流路６２ａから円柱状流路６２ｂ側にかけてそれぞれ配置してなるセラミックス用成形金型を用いることにより、押圧力によってセラミック原料の流れが乱れるのを抑え、ダイス６２内で成形中にコアピン６１の細径部６１ｂが振れ、コアピン６１の細径部６１ｂにより形成される貫通孔が円柱体の外周の中心からずれてしまうのを防ぐ方法が提案されている。
【０００７】
また、プラスチックのチューブ等を押出成形で製造する時の偏肉を防ぐために、特許文献２には、ダイスを内方へ押すためのばねと、ダイスを内方へ押すための進退動可能な油圧シリンダと、この油圧シリンダの押圧力をダイスの内面に伝えるための押圧ロッドとを備えた進退動機構を設けて、ロッド周りの間隔を調整して、流量を均等にする方法が提案されている。
【０００８】
同様に、特許文献３には、外周面に対し偏心した円形の内周面を有した円環状の流量調整部材を回転させて、コアピンとダイスの間隔を調整し、温度等により生じる成形品の偏肉を相殺して押出成形を行うことで、筒状成形体の全周に亘ってほぼ一定の肉厚とする方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２５７５３号公報
【特許文献２】特開平９−１８３１４９号公報
【特許文献３】特開２００３−２１１５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１の押出成形機では、その金型構造がダイス６２内部で発生するセラミック原料の流れが乱れる要因を抑えているものの、ダイス６２の中心軸と押出成形機の中心軸のずれ等、ダイス６２内部以外の部分で発生するセラミック原料の流れが乱れる要因は抑えられないため、同心度を制御することができず、ミクロンオーダーで高い寸法精度の成形体を得ることができないという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２、３の金型構造では、原料が金型の中に入った状態で、金型のダイス部分だけを原料と一緒に、押出す方向と垂直な方向に押さなければならない構造なので、原料自体が樹脂やゴムの溶融物に比べて非常に硬く、押出成形時の圧力を非常に高くして原料を圧縮するセラミックスの押出成形には適用できないという問題があった。
【００１１】
さらに、従来のような押出成形機を用いた方法では、光通信用フェルール等の筒状や柱状などの径に比較して長さのある長尺の成形体を押出す際に、ダイスの内面の荒れやコアピンの同心のずれ等により押出速度に偏りが存在するため、成形体が金型出口から曲がって押し出されるため、成形体自体が反ってしまうか、または軟らかい成形体の場合には反りが認められなくても乾燥または焼成段階で上記に起因して反りが生じてしまい、上記と同様に同心度を制御することができず、ミクロンオーダーで高い寸法精度の成形体を得ることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、混練物を流通させるシリンダと、シリンダ内の混練物を押出す押圧部と、シリンダの先端に取り付けられ、内部に混練物を通過させることにより外形を成形するダイスと内形を成形するコアピンとから成る金型を有し、筒状成形体を得るための押出成形機であって、上記金型の取り付け位置を押出方向に対して垂直な基準面上で位置を調整する金型位置調整機構を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、上記金型位置調整部が、上記金型位置調整機構が、上記基準面において直交する一対の直線上を移動することにより金型の位置を調整することを特徴とする。
【００１４】
また、この押出成形機を用いた押出成形方法は、上記シリンダ内に充填された混錬物を金型の内部を通過させるように押出すことにより筒状の成形体を得た後、この成形体を乾燥もしくは焼成して得られた乾燥体もしくは焼結体の同心度を測定する予備成形を行った後、上記金型位置調整機構によって同心度を所定値にするために金型の取り付け位置を調整した後、本成形を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、本発明の押出成形機は、上記金型より押出される筒状成形体を円周方向に回転させるための成形体回転機構を有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記成形体回転機構が、上記金型の内壁面に軸方向に対して１０〜８０°傾斜した溝からなり、該溝に沿って成形体を回転させながら押出すことを特徴とするものである。
【００１７】
また、この押出成形機を用いた押出成形方法は、上記シリンダ内に充填された混練物を金型の内部を通過させるように押出す際に、上記成形体回転機構によって筒状成形体１本当たり１〜１０回転させることを特徴とするものである。
【００１８】
さらに、本発明の光通信用フェルールは、上記各製造方法によって得られたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の押出成形機は、混練物を流通させるシリンダと、シリンダ内の混練物を押出す押圧部と、シリンダの先端に取り付けられ、内部に混練物を通過させることにより外形を成形するダイスと内形を成形するコアピンとから成る金型を有し、筒状成形体を得るための押出成形機であって、上記金型の取り付け位置を押出方向に対して垂直な基準面上で位置を調整する金型位置調整機構を有することにより、金型とコアピンとの同心のずれ、押出成形機本体の中心軸と金型の中心軸のずれ、金型内部における原料の流れの乱れ等に起因する成形体の同心のずれを発生させる因子を全て込みにした状態で成形体の同心度を小さくすることができる。これにより、高い寸法精度をもつ筒状体を得ることができ、所望の同心度に仕上げる研削や研磨工程における削り代が少なくなり、作業時間を削減し、製造コストを低減することができる。
【００２０】
さらに、本発明の押出成形機は、金型より押出される筒状成形体を円周方向に回転させるための成形体回転機構を有することから、押出時に成形体が曲がる方向を分散するため反りの発生を抑えることができる。
【００２１】
また、上記成形体回転機構が、上記金型の内壁面に軸方向に対して１０〜８０°傾斜した溝からなり、該溝に沿って成形体を回転させながら押出すことから、複雑な回転機構を設けなくても成形体の回転を実現することができ、成形圧力の極端な上昇も発生しない。
【００２２】
また、この押出成形機を用いた押出成形方法は、上記シリンダ内に充填された混練物を金型の内部を通過させるように押出す際に、上記成形体回転機構によって筒状成形体１本当たり１〜１０回転させることから、全周において曲がる方向を分散でき、成形体に反りが生じるのを防止するとともにクラック等の欠陥も防止することができる。
【００２３】
また、本発明の光通信用フェルールは、上記各押出成形機を用いて成形することで得られたことから、光ファイバ同士を接続するための光コネクタや、レーザダイオードやフォトダイオード等の光素子と光ファイバを接続する光モジュールに用いることができ、寸法精度が非常に高いため、同心度が小さく、光ファイバを挿通保持した際に、接続損失を小さいものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
先ず、本発明の押出成形機の第１の実施形態について説明する。
【００２５】
図１に本発明の押出成形機の第１の実施形態における一部断面図を示す。
【００２６】
本発明の押出成形機１は、筒状の成形体を得るためのものであり、混練物を流通させるシリンダ１１と、シリンダ１１内の混練物を押出す押圧部１２と、シリンダ１１の先端に取り付けられ、内部に混練物を通過させることにより外形を成形するダイス１３ａと内形を成形するコアピン１３ｂとから成る金型１３を有する。
【００２７】
上記シリンダ１１は、混練物となる原料を投入する原料投入口１１ａ、混練物中の空気を脱気するための真空室１１ｂを有しており、また、原料投入口１１ａから投入された原料を押出すための押圧部１２は、原料投入口１１ａから供給された原料を真空室１１ｂに練りながら混練物として送り込む上段スクリュ１２ａと、さらに真空室１１ｂ内の脱気済みの混練物を金型１３に送り込むための下段スクリュ１２ｂとからなり、さらに、先端部に設けられたダイス１３ａは、得られる成形体の外形を成形し、また、コアピン１３ｂは内形を成形する作用をなす。
【００２８】
なお、上記押圧部１２は、スクリュ式に限定されるものではなく、プランジャー式等でもよい。
【００２９】
ここで、本発明の押出成形機１では、上記金型１３の取り付け位置を押出方向に対して垂直な基準面上で調整する金型位置調整機構１５を有することを特徴とする。
【００３０】
図２、３に金型１３および金型位置調整機構１５を示す部分断面図および正面断面図を示す。図２、３に示すように、金型１３は、押出成形機１の本体に連結するためのアダプタの作用をなす金型ホルダ１８と、ダイスキャップ１７、及び成形前原料を圧縮するテーパバレル１６を介してシリンダ１１の先端に取り付けられるか、または、金型ホルダ１８、テーパバレル１６を介して取り付けられており、金型位置調整機構１５は、金型ホルダ１８またはダイスキャップ１７に備わっている。また、金型１３は、ダイス１３ａとコアピン１３ｂからなり、コアピン１３ｂの根元でダイス１３ａに固定している。
【００３１】
金型１３の取り付け位置を調整するには、押出方向に対して垂直な面を基準面Ａとし、基準面Ａ上を移動することにより行う構造となっている。
【００３２】
例えば、金型１３を金型ホルダ１８、ダイスキャップ１７及びテーパバレル１６を介して取り付けている場合、ダイスキャップ１７をテーパバレル１６に取り付けるネジ穴を長穴にすることにより、金型１３、金型ホルダ１８、ダイスキャップ１７ごとテーパバレル１６及び押出成形機１の本体との取り付け位置を調整する。また、ダイスキャップ１７に設けた、押出す方向と垂直方向の平面内で直交する１組の直線上の各々に対向する形で配置された金型位置調整機構１５で金型１３、金型ホルダ１８ごと取り付け位置を調整する。また、金型ホルダ１８に設けた、押出す方向と垂直方向の平面内で直交する一対の直線上の各々に対向する形で配置された金型位置調整機構１５で金型１３の取り付け位置を調整する。
【００３３】
また、金型位置調整機構１５は、金型を押出成形機１に固定する治具に設けられており、上記基準面Ａにおいて直交する１組の直線上を移動することにより金型の位置を調整することが好ましく、これにより、上記直交する一対の直線をそれぞれＸ軸、Ｙ軸とみなした場合、それぞれの軸上を前進後退して移動することができるため、より高精度に金型の位置を微調整することができ、その結果、優れた同心度を有する筒状成形体を得ることができる。
【００３４】
これは、図２、３に示すように、例えばダイスキャップ１７に一つの直線上で対向する形でマイクロメーター１９とネジ２０を取り付け、それと直交する方向の別の直線上にも対向するようにマイクロメーター１９とネジ２０を取り付けて、マイクロメーター１９とネジ２０で金型ホルダを挟み込む状態でダイスキャップ１７と金型ホルダ１８との間に設けた数ｍｍのクリアランス２１を利用して、縦、横方向に各々所望の距離だけ移動する機構等が挙げられる。また、金型ホルダ１８に一つの直線上で対向するようにマイクロメーター１９とネジ２０を取り付け、それと直交する方向の別の直線上にも対向する形でマイクロメーター１９とネジ２０を取り付けて、マイクロメーター１９とネジ２０で金型１３を挟み込む状態で金型ホルダ１８と金型１３との間に設けた数ｍｍのクリアランス２１を利用して、縦、横方向に各々所望の距離だけ移動する機構等が挙げられる。また、金型ホルダ１８、テーパバレル１６を介して押出成形機１の本体先端部に取り付けている場合も、ダイスキャップ１７の代わりに金型ホルダ１８自体にネジ穴を設けて、そのネジ穴を長穴にしたり、金型ホルダ１８自体に金型位置調整機構１５を設ける以外は上記と同様に金型の取り付け位置を調整する。
【００３５】
ここで、上述の押出成形機１を用いて筒状体を成形する方法についてセラミックス原料からなる混錬物を用いた場合について説明する。
【００３６】
図４にその工程を示すように、セラミックス粉末にバインダを添加した混練物の一部分を押出成形し、得られた筒状の成形体を乾燥もしくは焼成して、乾燥体もしくは焼結体の同心度を測定する予備成形を行った後、上記筒状の焼結体の同心度が小さくなるように、上記押出成形機１に対する上記金型１３の取り付け位置を調整した後、本成形を行う。そして、得られた筒状の成形体を乾燥した後、炉に入れて、脱脂、焼成し、更に必要部分を研削もしくは研磨等の機械仕上げ加工を行うものである。
【００３７】
ここで、金型の取り付け位置の調整方法は、上述した方法で行うが、調整量つまりは金型１３を移動する距離及び方向は、押出成形機１毎に予め定めておくことが、各金型１３で本成形を始めるまでの時間を短縮するうえで好ましい。例えば、ある押出成形機１においては、筒状の成形体の偏心が金型１３に向かって左方向で同心度が５μｍである時は、金型１３、金型ホルダ１８の取り付け位置を右方向に１３ｍｍ移動する、また、別の押出成形機１においては、筒状の成形体の偏心が金型１３に向かって左方向で同心度が５μｍである時は、金型１３、金型ホルダ１８の取り付け位置を右下方向に２ｍｍ移動すると同心度が最小になるということを事前に調べておくと良い。
【００３８】
また、本発明の押出成形機を用いる混錬物を成す原料は、セラミックス、樹脂等、押出成形できるものであれば用いることができるが、特に、ジルコニア、アルミナ、チタニア、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウム等のセラミックスにバインダとして、セルロース水溶液、ワックスエマルジョン、可塑剤等からなる水溶性バインダ及び熱可塑性樹脂、パラフィンワックス、可塑剤等からなる非水溶性バインダを添加して得られた混錬物から成形体を得る際に有効に用いることができる。
【００３９】
また、上記バインダのセラミック粉末に対する添加量は、セラミックス粉末１００重量部に対して４〜４０重量部であることが好ましい。この添加量が４重量部未満であると、結合剤としての作用が弱くなり、成形体に折れ、割れ、伸び、曲がり等が生じ精密な寸法精度の成形体が得られない。一方、４０重量部を超えると、成形体中のセラミックス粉末の充填量が少なすぎて、脱脂、焼成工程での収縮、変形等が大きくなり精密な寸法精度の成形体が得られず、得られる焼結体に気孔が残りやすく、充分な密度、強度が得られない。
【００４０】
また、この押出成形方法を用いた場合には、脱脂方法として、常圧乾燥、減圧乾燥等、焼成方法として、バッチ炉、連続炉等、様々な脱脂、焼成方法を用いても、同一の効果を得ることができる。このような押出成形機及び押出成形方法を用いることで、ミクロンオーダーの同心度のセラミックス焼結体を製造することができ、焼成後の削り代が少なく、製造コストを大幅に低減することができる。
【００４１】
次いで、本発明の押出成形機の第２の実施形態について説明する。
【００４２】
図５（ａ）は、本発明の押出成形機２１の第２の実施形態の要部断面図であり、同図（ｂ）は、金型２２部分の拡大断面図である。
【００４３】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の実施形態における押出成形機では、混練物を流通させるシリンダ（不図示）と、シリンダ内の混練物を押出すための下段スクリュ１２ｂ等からなる押圧部と、シリンダの先端に取り付けられ、内部に混練物を通過させることにより外形を成形するダイス２２ａと内形を成形するコアピン２２ｂとから成る金型２２を有するものである。
【００４４】
また、金型２２は押出成形機１の本体に連結するためのアダプタの作用をなす金型ホルダ２５、ダイスキャップ２６および成形前原料を圧縮するテーパバレル２３を介してシリンダ２７の先端に取り付けられるか、または、金型ホルダ２５およびテーパバレル２３を介して取り付けられている。
【００４５】
ここで、本発明では、上記金型２２より押出される筒状成形体を円周方向に回転させるための成形体回転機構２４を有することが重要である。
【００４６】
これにより、ダイス内面の面粗さのばらつきやコアピンの同心のずれ等で生じる成形体の断面の各位置における押出速度の偏りに起因する成形体の曲がりが、円周方向に対して分散される為、反りの発生が抑えられる。
【００４７】
なお、成形体回転機構２４は、テーパバレル２３または金型２２に形成されていることが好ましく、
成形体回転機構２４は、押出される成形体を回転させながら押出す機構であればよいが、例えば、図５（ａ）に示すように、テーパバレル２３の内壁面に軸方向に対して一定角度で傾斜した溝からなり、溝の本数、大きさは、筒状成形体を回転させ得るものであればよく、溝の形状は、らせん状、独立した筋状、軸方向に垂直な断面上で内壁面全体が周方向に対して波打状等からなり、軸方向に対して傾斜または捻れた形状となった内壁面にしても構わない。
【００４８】
また、成形体回転機構２４は、図５（ｂ）に示すように、テーパバレル２３の他に金型２２の内壁面に施されていても構わない。但し、この場合は、上記の溝、筋、波打形状が金型の先端部にまで施されていると、筒状成形体の形状自体が変化してしまうので、例えば図５（ｂ）に示すように、成形体回転機構２４をダイス２２ａのテーパ部に設けて、ダイス２２ａ先端のストレート部の手前までとするのがよい。
【００４９】
また、図５に示すように、上記成形体回転機構２４が、上記金型２２の内壁面に軸方向に対して傾斜角θが１０〜８０°傾斜した溝からなり、該溝に沿って成形体を回転させながら押出すことが好ましい。
【００５０】
これにより、他の駆動装置を使った複雑な回転機構を設けなくても、成形体に無理な力をかけることも無く成形体の回転を実現することが出来る為成形体の変形を生じさせず、また、成形圧力の極端な上昇も発生しない。
【００５１】
上記傾斜角θが１０°未満であると、筒状成形体を引き取る装置等からの外因で筒状成形体を回転させる効果が充分に現れない場合があり、反りを抑える効果が充分に得られず、筒状成形体の同心度を悪化させる。一方、傾斜角θが８０°を超えると、溝等が混練物を押し出す際の抵抗となり成形圧力が極端に上昇しやすく、最悪の場合成形が不能となるためである。
【００５２】
さらに、このような押出成形機を用いて、上記シリンダ２７内に充填された混練物を金型２２の内部を通過させるように押出す際に、上記成形体回転機構２４によって筒状成形体１本当たり１〜１０回転させることが好ましい。
【００５３】
これにより、前述の曲がる方向を分散し反りを抑える効果が全周において実現でき、また、成形体を回転させ過ぎることにより引取装置と成形体との間に生じる抵抗で成形体にクラック等の欠陥を発生させることも起こらない。
【００５４】
１回転未満であると、筒状成形体の全周において曲がる方向を分散できないので、反りを抑える効果が充分に得られず、同心度を悪化させやすい。一方、１０回転を超えると、筒状成形体の外周と内周を結ぶ方向に走るクラック等の欠陥を発生する等の問題が生じることがある。
【００５５】
なお、このように筒状成形体の回転数を調整するためには、成形圧力に問題が生じない範囲内で溝などの傾斜角を増大させれば良く、必要以上に回転するようであれば傾斜角を減少させれば良い。
【００５６】
ここで、上述の押出成形機２１を用いて筒状筒状体を成形する方法について第１の実施形態と同様にセラミックス原料からなる混錬物を用いた場合について説明する。
【００５７】
第１の実施形態と同様に、セラミックス粉末にバインダを添加した混練物を押出成形し、得られた筒状の成形体を乾燥した後、炉に入れて、脱脂、焼成し、更に必要部分を研削もしくは研磨等の機械仕上げ加工を行うものである。
【００５８】
ここで、成形体回転機構２４はテーパバレル２３に、例えば１６本の幅５ｍｍ、深さ２ｍｍの角形の溝を軸方向に３０°傾斜させて設けたものを用いた。
【００５９】
なお、上記押出成形機に用いる原料は、上述の第１の実施形態と同様に、種々の材料を用いることができ、バインダの添加量も同様である。
【００６０】
これら、第１の実施形態、第２の実施形態に示す押出成形機は、寸法精度の高い種々のセラミック部材に有効に用いることができるが、特に高い寸法精度が要求される図６に示すような光通信用フェルールを成形するのに好適に用いることができる。
【００６１】
図６（ａ）は、光コネクタ用のフェルール５を示す一部を破断した正面図であり、中央に光ファイバを挿入する貫通孔５ａを有し、その貫通孔５ａの後端側には光ファイバの挿入を容易にするために円錐部５ｂを備え、先端外周にはスリーブ挿入時にガイド面となるＣ面部５ｃを備えている。
【００６２】
このフェルール５は、光コネクタに利用する場合は、詳細を後述するジルコニア焼結体で形成するのが好ましく、図６（ｂ）に示すように、その後方を金属製の支持体６に接合し、フェルール５の貫通孔５ａに光ファイバ７を挿入して接合した後、先端面５ｄを曲率半径１０〜２５ｍｍ程度の凸球面状に研摩する。このような一対のフェルール５をスリーブ８の両端から挿入し、バネ等で押圧して先端面５ｄ同士を当接させることによって、光ファイバ７同士の接続を行うことができる。
【００６３】
また、上記フェルール５は、ジルコニア焼結体から形成され、詳細にはＺｒＯ２を主成分とし、安定化剤としてＹ２Ｏ３を含有し、正方晶の結晶相を主体とし、平均結晶粒径を０．３〜０．５μｍ、ビッカース硬度を１１６４０〜１３００としており、フェルール５の先端面５ｄの研磨性を良好にしている。
【００６４】
さらに、フェルール５は、正方晶相を主体とすることによって、応力を受けた際に、この正方晶結晶が単斜晶結晶に変態して体積膨張し、クラックの進展を防止するという応力誘起変態のメカニズムによって、焼結体の強度、靱性を向上でき、部分安定化ジルコニアと呼ばれている。
【００６５】
また、本発明の製造方法により作製されるフェルール５は、単斜晶相を含まず、主体をなす正方晶相の他に相変態に対して安定な立方晶を含むことで、前記応力誘起変態のメカニズムをほとんど損なわずに高温水中での相変態特性を大きく向上させることができるので好ましい。
【００６６】
本発明のフェルール５を作製するには、上述の製造方法と同様であるが、まず、出発原料のＺｒＯ２には不純物としてＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２、ＴｉＯ２、あるいはＣａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３等が含まれているが、この原料を酸やアルカリ等の薬品で処理したり、あるいは比重差を利用した重力選鉱等の手法にて精製したりして純度を高める。そして、ＺｒＯ２にＹ２Ｏ３を３〜５モル％添加混合し、中和共沈または加水分解等の方法により反応・固溶させる。
【００６７】
次に、得られた原料に、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ワックスエマルジョン、可塑剤等を成形用のバインダとして添加し混練して成形前原料を得る。
【００６８】
混練終了後、この混練物の一部を押出成形機に投入し、押出成形を行い、成形体を得る。
【００６９】
その後、乾燥固化して乾燥体の同心度を測定し所望の値より大きければ、金型位置調整機構で同心度が小さくなる方向に、成形機毎に予め調査して定めておいた量だけ金型を移動してから、本成形を実施する。
【００７０】
この本成形時に、上記成形体回転機構により筒状成形体を回転させながら成形することにより、筒状成形体の反りを抑えることができるので、反りに起因する見かけ上の同心度の悪化も防ぐことができる。
【００７１】
次に、成形体を乾燥固化させ、その後、脱脂工程にて残ったバインダを除去した後、焼成し、その後必要部分を研削もしくは研磨等の機械加工を行い、外径を２．５ｍｍ、内径を１２５μｍ、同心度１μｍに仕上げる。
【００７２】
このようにして得られた光通信用フェルール５は、光ファイバ同士を接続するための光コネクタや、レーザダイオードやフォトダイオード等の光素子と光ファイバを接続する光モジュールに用いることができ、同心度が非常に良いため、光ファイバを挿通保持した際に、接続損失を小さいものとすることができる。
【実施例】
【００７３】
以下本発明の実施例を説明する。
【００７４】
（実施例１）
原料粉末としてＺｒＯ２にＹ２Ｏ３を添加した部分安定化ジルコニアと水系バインダを用いて混練した混錬物を用いて焼結後の外径の寸法がφ２．５２０ｍｍ、内径の寸法がφ１２４．５μｍのフェルールとなる焼結体を図４に示す製造方法にて作製した。
【００７５】
本発明の図４に示す製造方法にて、このセラミックスにおける平均的な収縮率７７．８％をもとに、金型として、ダイスの内径をφ３．２３９１ｍｍ、コアピンの外径をφ１６０．０μｍ、金型の同心度（ダイス内形とコアピン外形の同心度）を各々０．３μｍ、０．５μｍ、１．０μｍにセットした金型とスクリュ式の押出成形機を用いて、金型毎に混練物の一部を取り出し押出成形した後、乾燥体の同心度を測定した。
【００７６】
次に、本実施例で使用した成形機において予め求めていた関係から、上記成形機においては乾燥体の同心度１μｍ当たり、金型取り付け位置の移動量が０．３ｍｍとなるので、各サンプルの乾燥体の同心度が０μｍになるように、金型取り付け位置を金型毎に偏心している方向に移動してから、本成形、乾燥、脱脂、焼成を行って３種類のサンプルを作製し、サンプルＮｏ毎にそれぞれ２０個の同心度を測定した。
【００７７】
例えば、サンプルＮｏ１の予備成形時の乾燥体の同心度が６μｍ、偏心方向が金型から押出成形機本体に向かって真上から右に３０°の場合、本成形においては、同一金型で乾燥体の同心度が０μｍになるように、ダイスキャップ上に直交する方向に設けた２組のマイクロメーターとネジを適宜前進後退させることにより、金型位置を真下から左に３０°方向に１．８ｍｍ移動してから本成形以降を行った。各サンプルにおける、金型の同心度、予備成形時の同心度の平均値と偏心方向、金型の移動量と移動方向及び本成形で得られた焼結体の同心度の平均値を表１に示す。
【００７８】
比較例として、従来の製造方法にて平均的な収縮率７７．８％をもとに金型のダイス内径がφ３．２３９１ｍｍ、金型のコアピン外径がφ１６０．０μｍ、金型の同心度を各々０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍにセットした成形金型とスクリュ式の押出成形機を用いて、本成形、乾燥、脱脂、焼成を行って３種類のサンプルを作製し、サンプルＮｏ毎にそれぞれ２０個の同心度を測定した。各サンプルの金型の同心度及び焼結体の同心度の平均値を表１に示す。
【００７９】
なお、同心度の測定には両センタ同心度測定機を用いた。具体的には、サンプルを１０ｍｍ程度にカットしてからカットサンプルの両端面の内径に測定機の回転軸を差し込み、内径を中心としてカットサンプルを回転させて、予め、カットサンプルのどちらか一方の端面付近においてカットサンプルの外周に接しておいた測定機の触針の振れ幅から同心度を測定した。
【表１】
2006116933.tif 000003
【００８０】
以上より、従来の製造方法で作製したサンプルでは、金型の同心度が小さいにも関わらず焼結体の同心度の平均値が７μｍと大きかったのに対し、本発明の押出成形機を用いて製造した場合には、予備試験後に本成形前に金型の取り付け位置を調整することで、同心度の平均値が１μｍと大幅に同心度が向上した焼結体を得ることができた。
【００８１】
（実施例２）
実施例１と同様に、原料粉末としてＺｒＯ２にＹ２Ｏ３を添加した部分安定化ジルコニアと水系バインダを用いて混練した混錬物を用いて焼結後の外径の寸法がφ２．５２０ｍｍ、内径の寸法がφ１２４．５μｍのフェルールとなる焼結体を図４に示す製造方法にて作製した。
【００８２】
この時、テーパバレルには、下段スクリュ側の内径が５５ｍｍ、金型側の内径が３０ｍｍのものを用い、その内壁面に幅３ｍｍ、深さ１．５ｍｍの溝が、軸方向に対して１５°、４５°、７５°の傾斜角で１２本設けられている。
【００８３】
本発明の図４に示す製造方法にて、このセラミックスにおける平均的な収縮率７７．８％をもとに、金型として実施例１と同じく、ダイスの内径をφ３．２３９１ｍｍ、コアピンの外径をφ１６０．０μｍ、金型の同心度（ダイス内形とコアピン外形の同心度）を各々０．３μｍ、０．５μｍ、１．０μｍにセットした金型とスクリュ式の押出成形機を用いて、金型毎に混練物を押出成形した後、乾燥、脱脂、焼成を行って３種類のサンプルを作製し、サンプルＮｏ毎にそれぞれ２０個の同心度を測定した。
【００８４】
各サンプルにおける、金型の同心度、反り及び本成形で得られた焼結体の同心度の平均値を表２に示す。
【００８５】
比較例として、従来の製造方法にて平均的な収縮率７７．８％をもとに金型のダイス内径がφ３．２３９１ｍｍ、金型のコアピン外径がφ１６０．０μｍ、金型の同心度を各々０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍにセットした成形金型とスクリュ式の押出成形機を用いて、筒状成形体を回転させることなく本成形、乾燥、脱脂、焼成を行って３種類のサンプルを作製し、サンプルＮｏ毎にそれぞれ２０個の同心度を測定した。各サンプルの金型の同心度、反り及び焼結体の同心度の平均値を表２に示す。
【００８６】
なお、同心度の測定には両センタ同心度測定機を用いた。具体的には、サンプルを１０ｍｍ程度にカットしてからカットサンプルの両端面の内径に測定機の回転軸を差し込み、内径を中心としてカットサンプルを回転させて、予め、カットサンプルの長さ方向の中心においてカットサンプルの外周に接しておいた測定機の触針の振れ幅から同心度を測定した。
【００８７】
また、反りの測定には、真円度円柱形状測定機を用い、サンプルの長さ方向の軸に対するサンプルの外周の偏心量を反りの値とした。
【表２】
2006116933.tif 000004
【００８８】
表２より、従来の押出成形機を用いた成形方法により作製した試料では、金型の同心度が小さいにも関わらず、焼結体の反り量が２．３μ以上と大きく、同心度が１０μｍ以上と非常に大きなものであった。
【００８９】
これに対し、本発明の押出成形機を用いて製造した場合には、筒状成形体を回転させながら成形することで、反り量が０．１〜０．２μｍ、同心度が１μｍと大幅に形状の精度が向上していることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の押出成形機を示す概略断面図である。
【図２】本発明の押出成形機の第１の実施形態における金型調整機構を示す部分断面図である。
【図３】本発明の押出成形機の第１の実施形態における金型調整機構を示す正面断面図である。
【図４】本発明の押出成形機の第１の実施形態を用いた押出成形方法を示す流れ図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明の押出成形機の第２の実施形態における成形体回転機構を示す部分断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の押出成形方法を用いた光通信用フェルールを示す一部を破断した正面図であり、（ｂ）は本発明の押出成形方法を用いた光通信用フェルールを用いた光コネクタを示す断面図である。
【図７】従来の押出成形機の金型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１：押出成形機
１１：シリンダ
１１ａ：投入口、１１ｂ：真空室
１２：押圧部
１２ａ：上段スクリュ、１２ｂ：下段スクリュ
１３：金型
１３ａ：ダイス、１３ｂ：コアピン
１４：コアピン
１５：金型位置調整機構
１６：テーパバレル
１７：ダイスキャップ 
１８：金型ホルダ
１９：マイクロメーター
２０：ネジ
２１：クリアランス
２２：金型
２２ａ：ダイス
２２ｂ：コアピン
２３：テーパバレル
２４：成形体回転機構
２５：金型ホルダ
２６：ダイスキャップ
２７：シリンダ
５：フェルール
５ａ：貫通孔
５ｂ：円錐部
５ｃ：Ｃ面部
５ｄ：先端面
５１：支持体
５２：光ファイバ
５３：スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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