(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向にスリットを有し、かつジルコニアセラミックスからなる円筒体と、
該円筒体の両端部の外周面に、前記円筒体の両端面から１．０ｍｍ以上の長さの範囲で外周全面に形成された金属層と、を備えることを特徴とする光通信用割スリーブ。
【請求項２】
上記金属層の厚さを０．１０〜０．５０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の光通信用割スリーブ。
【請求項３】
上記金属層は、りん青銅、ベリリウム銅、ステンレス鋼を含んでなり、前記円筒体の外周面に圧入または接着により固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光通信用割スリーブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光通信等で光ファイバの接続に用いる光通信用割スリーブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より一般的な光ファイバ同士を接続する光コネクタの構造は、図３に示すように光ファイバ３０を挿通したフェルール３１同士を割スリーブ１０の両端から挿入して突き合わせるようになっている。
【０００３】
この割スリーブ１０は、ジルコニア等のセラミックス、りん青銅等の金属等からなり、図４に示すように円筒体で長手方向にスリット１１が設けられ、その内周面１２はフェルール３１の外径よりわずかに小さく精密研磨されている。この割スリーブ１０にフェルール３１を挿入すると、割スリーブ１０が弾性変形して若干広がることにより、割スリーブ１０の内周面１２でフェルール３１を強固に保持することが出来るようになっている（特開平２−２３１５４５号公報参照）。
【０００４】
また図５のように、りん青銅等の金属の内周面１２にめっき層等の硬化層４０を施し、耐摩耗性を良くしたものがある（特開２０００−２０６３７１号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記図４に示す従来の割スリーブ１０は、コストの点からりん青銅等の金属を用いていたが、摩耗による光接続損失の増大という問題がある。すなわちフェルール３１を繰り返し着脱することにより発生する摩耗粉がフェルール３１先端や外周面に付着して、フェルール３１の突き合わせ面の密着不良や軸ずれを起こし、光伝送における接続損失を増大させてしまう。
【０００６】
一方ジルコニアセラミックス製の割スリーブ１０は、耐摩耗性に優れており、上述の摩耗粉による問題は起こらない。しかし金属に比べて脆いため、繰り返し着脱等により、フェルール３１が斜めに挿入された場合に、必要以上に押し拡げられ、割れ等の破壊を生じるという問題がある。
【０００７】
また図５に示す従来の割スリーブ１０では、内周面１２に施しためっき層等の硬化層４０は、フェルール３１を繰り返し着脱することにより剥離しやすく、微小な剥離片がフェルール３１先端や外周面に付着して、上述のような光接続損失の増大を生じるという問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑みて本発明は、長手方向にスリットを有し、かつジルコニアセラミックスからなる円筒体と、該円筒体の両端部の外周面に、前記円筒体の両端面から１．０ｍｍ以上の長さの範囲で外周全面に形成された金属層と、を備えることを特徴とする。また上記金属層の厚さを０．１０〜０．５０ｍｍとしたことを特徴とする。さらに上記金属層は、りん青銅、ベリリウム銅、ステンレス鋼を含んでなり、前記円筒体の外周面に圧入または接着により固定されていることを特徴とする。
【０００９】
すなわち光通信用割スリーブにおいて、ジルコニアセラミックス製円筒体の外周面に金属層を備えることにより、フェルールが斜めに挿入された場合でも必要以上に押し拡げられるのを抑制し、割れ等の破壊を生じないことを見いだしたのである。またこの金属層の厚さを０．１０〜０．５０ｍｍとすることで、フェルールが斜めに挿入された場合でも必要以上に押し拡げられるのを抑制して割れ等の破壊を防止するのに最大の効果があることを見いだしたのである。
【００１０】
またこの金属層は、ジルコニアセラミックス製円筒体の外周面に圧入または接着等の方法で固定されるため、内周面はジルコニアであり、耐摩耗性に優れ、フェルールを繰り返し着脱することにより生じる摩耗や剥離という問題がない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【００１２】
図１（ａ）は本発明の実施形態による割スリーブ１０を示す斜視図であり、図１（ｂ）は同断面図である。また図１（ｃ）は端面側付近のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
割スリーブ１０は、ジルコニアセラミックスからなる円筒体１４の長手方向にスリット１１が設けられ、その内周面１２は挿入するフェルール３１の外径よりも僅かに小さな内径となるような円形に精密研磨されている。また割スリーブ１０の内周面の面粗さは、Ｒａ０．２μｍ以下に加工され、両端面の内周側にＣ０．２ｍｍ以下またはＲ０．２ｍｍ以下の面取り部１４ａを形成して、フェルール３１を挿入し易くしている。スリット１１は割スリーブ１０が弾性変形してフェルール３１を強固に保持するよう０．５〜１．０ｍｍの寸法に加工される。さらに内周面１２の長手方向に３カ所以上の突起を備え、この突起によりフェルール３１を保持しても良い。
【００１４】
また本発明の割スリーブ１０は、ジルコニアセラミックス製の円筒体１４の外周面１３に金属層２０を備えている。この金属層２０はジルコニアと同じように弾性変形して、フェルール３１を強固に保持できるりん青銅、ベリリウム銅、ステンレス鋼等のばね性金属等からなる円筒体である。この金属層２０は、ジルコニアセラミックス製円筒体１４の外周面１３に圧入または接着等の方法で固定される。
【００１５】
ここで光通信用割スリーブ１０としての外径寸法はφ３．２ｍｍと規定されているので、金属層２０を施す場合、金属層２０の厚み分だけジルコニアセラミックス製円筒体１４の厚みを薄くしなければならない。この金属層２０の厚みは、０．１０〜０．５０ｍｍとするのが良い。したがってジルコニアセラミックス製の円筒体１４の厚みは、２．７０〜３．１０ｍｍとするのが良い。これは金属層２０が０．１０ｍｍより薄いとフェルール３１が斜めに挿入された場合でも必要以上に押し拡げられるのを抑制する力が小さくなって、割れ等の破壊を生じるためであり、また金属層２０が０．５０ｍｍより厚いと逆にジルコニアセラミックス製の円筒体１４が薄くなりすぎて、それ自体の強度が低くなり、割れ等の破壊を生じるためである。
【００１６】
この金属層は、図２のように、割スリーブ１０の両端面から１．０ｍｍ以上の長さの範囲に備えれば、割れ等の破壊を防ぐのに効果的である。これは、フェルール３１が斜めに挿入された場合、割れ等の破壊が端面側から発生するためであり、破壊せずに１．０ｍｍ以上フェルール３１が挿入されれば、その後は真っ直ぐに挿入でき、斜めになって割スリーブ１０が必要以上に押し拡げられることはないからである。
【００１７】
次に本発明の割スリーブ１０について製造方法をもとにさらに詳細に説明する。
【００１８】
ジルコニアを主成分とし、イットリア、アルミナ等を含有する原料を押出成形、プレス成形、もしくは射出成形により予め円筒状に形成しておき、焼成工程で焼き固める。次に外周面１３を円筒研削盤を用いてダイヤモンド砥石で研削し、内周面１２をダイヤモンド砥石を用いたホーニングおよびダイヤモンド砥粒を用いたピン研磨等で所定の内径寸法になるように研磨加工を行う。最後にスリット１１を平面研削盤を用いてダイヤモンド砥石で研削する。
【００１９】
この円筒体１４の外周面１３に施す金属層２０は、圧入によって固定する場合、まず平板を精密プレス加工、引き抜き加工もしくはパイプ状のものから切削して円筒体１４と同様のスリット１１を持ち、円筒体１４の外径よりやや小さい内径形状に加工する。そして円筒体１４の端面側から加工された円筒体状の金属層２０をスリット１１の方向が合うように圧入、固定する。この場合、金属層２０の内径は、過大とならない範囲で十分な引き抜き力とするため、ジルコニアセラミックス製円筒体１４の外径に対して、０．００３〜０．０１０ｍｍ程度小さくするのが良い。
【００２０】
さらに圧入性を良くするため、金属層２０の内周面の面粗さをＲａ０．８μｍ以下とし、また図１（ｃ）に示すように、両端面側にＣ面またはＲ面の面取り２０ａを形成するのが良い。ただし割れ等の破壊は端面側から起こるため、面取り寸法は０．１ｍｍ以下とする。
【００２１】
また金属層２０を接着によって固定する場合、上述のように加工された円筒体状の金属をスリット１１の方向が合うように挿入し、接着、固定する。ただしこの場合、円筒体状の金属層２０の内径は圧入の場合よりも大きくし、ジルコニアセラミックス製の円筒体１４の外径とほぼ同じにする。接着剤としては、酢酸ビニル系、アクリル系等の熱可塑性接着剤やフェノール系、エポキシ系等の熱硬化性接着剤、並びにシアノアクリレート系接着剤が使えるが、硬化時間を短くでき、接着強度が高く、耐熱性及び耐湿性に優れているシアノアクリレート系接着剤が好ましい。この場合、接着強度を最大にするために円筒体１４と金属層２０のクリアランスすなわち接着剤層を薄くする必要があり、上述のように金属層２０の内径は円筒体１４の外径とほぼ同じにするのが良い。またクリアランスが小さいため、接着剤の粘度は低くする必要があり、５〜２０００ｃｐとするのが良い。
【００２２】
その他にも金属層２０を形成するのに、はんだ付け、ろう付け、溶射、めっき、蒸着等の接合並びに被覆方法を用いても良い。
【００２３】
例えば金属層２０を溶射によって形成する場合、ジルコニアセラミックス製の円筒体１４が所定の内径寸法になる前まで研磨加工を行い、外周面１３に溶射後、再度内径の仕上げ研磨加工を行う。溶射は銅やステンレス等の金属を溶融し、霧状に吹き付ける。さらに金属層２０をめっきによって形成する場合、円筒体１４が所定の内径寸法になる前まで研磨加工を行い、外周面１３のめっき後、再度内径の仕上げ研磨加工を行う。めっきは無電解ニッケルめっき等で、めっき後２００℃程度で熱処理する。
【００２４】
【実施例】
ここで、以下に示す方法で実験を行った。
【００２５】
まず厚さ０．２０ｍｍのりん青銅の平板を精密プレス加工して、ジルコニアセラミックス製の円筒体１４と同様のスリット１１を持ち、内径が円筒体１４の外径と同じもの及び円筒体１４の外径より０．００５ｍｍ小さい円筒体状の金属層２０を作製した。次にこの２種類の金属層２０のうち、内径が円筒体１４の外径より０．００５ｍｍ小さい方を予め作製した円筒体１４にハンドプレス機で圧入、固定し、割スリーブサンプル１を作製した。また内径が円筒体１４の外径と同じ方をシアノアクリレート系接着剤を塗布した円筒体１４に挿入、固定し、割スリーブサンプル２を作製した。
【００２６】
この時サンプル１については、金属層２０の厚さを変えたサンプルも作製した。具体的には金属層２０の厚さを０．０５から１．００ｍｍの範囲で変え、あわせて円筒体１４は、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ１０より厚みを金属層２０の厚み分薄くし、金属層２０を備えた状態で従来のジルコニア製割スリーブ１０と同じ外径及び肉厚となるようにした。
【００２７】
上述の異なる方法で作製した金属層２０を有する２種類のサンプル１、２と比較として図４に示す従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ１０を用いて次の２つの試験を行い、サンプルの破壊に対する耐久性を調査した。１番目の試験はサンプルの一端にフェルール３１をサンプルのＬ寸の半分まで挿入固定し、他端から別のフェルール３１を手で挿入後また引き抜く動作を繰り返す、繰り返し着脱試験である。２番目の試験はサンプルを垂直に固定し、その上端からテーパーピンゲージを挿入し、破壊に至る荷重をロードセルで測定する荷重試験である。これらの試験結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
0003981266.tif 000002
【００２９】
従来品との比較試験において、繰り返し着脱試験では、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ１０が５００回で１／５０個、１０００回で３／５０個破壊しているのに対し、金属層２０を圧入して作製した本発明実施例であるサンプル１及び金属層２０を接着して作製したサンプル２は１０００回でも破壊は見られなかった。また荷重試験では、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ１０の破壊荷重が平均で１２．３５ｋｇｆであるのに対してサンプル１の平均破壊荷重２５．８０ｋｇｆ、サンプル２の平均破壊荷重２７．７２ｋｇｆで約２倍の破壊荷重を持つことが認められた。
【００３０】
一方サンプル１で金属層２０の厚さを変えた試験では、金属層２０を備えた全てのサンプルで従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ１０より繰り返し着脱試験による破壊が少なく、破壊荷重も高く、耐久性に優れていることがわかった。中でも金属層２０が０．１０ｍｍから０．５０ｍｍの範囲では、繰り返し着脱試験で破壊は見られず、平均破壊荷重も２３．４５から２７．０８ｋｇｆであり、特に優れた効果が認められた（サンプル１ｃ〜１ｇ）。
【００３１】
これに対して０．０８ｍｍ以下では、繰り返し着脱試験１０００回で１〜２／５０個破壊し、平均破壊荷重は１６．４３〜１７．８５ｋｇｆであり、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ１０より優れているが、効果が小さいことがわかった（サンプル１ａ〜１ｂ）。これは金属層２０が薄いためにフェルール３１が斜めに挿入されて必要以上に押し拡げられた時に抑制する力が小さいためと考えられる。また０．６０ｍｍ以上では、繰り返し着脱試験１０００回で１〜２／５０個破壊し、平均破壊荷重も１７．１４〜１８．２２ｋｇｆであり、従来のジルコニアセラミックス製割スリーブ１０より優れているが、効果が小さいことがわかった（サンプル１ｈ〜１ｉ）。これは逆にジルコニアセラミックス製円筒体１４が薄くなりすぎて、それ自体の強度が低くなったためと考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
このように本発明によれば、光通信用割スリーブにおいて、ジルコニアセラミックスからなる円筒体の長手方向にスリットを設け、その外周面に金属層を備えた構造とすることで、フェルールが斜めに挿入された場合でも必要以上に押し拡げられるのを抑制し、割れ等の破壊を生じないようにできる。またこの金属層は、ジルコニアセラミックス製円筒体の外周面に圧入または接着等の方法で固定されるため、内周面はジルコニアであり、耐摩耗性に優れ、フェルールを繰り返し着脱することにより生じる摩耗や剥離という問題がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の光通信用割スリーブを示す斜視図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は端面側付近のＡ−Ａ断面図である。
【図２】  （ａ）は本発明の光通信用割スリーブを示す斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図３】  光ファイバ同士を接続する一般的な光コネクタの構造を示す断面図である。
【図４】  従来の光通信用割スリーブを示す斜視図である。
【図５】  （ａ）は内周面にめっき層等の硬化層を施した従来の金属製割スリーブを示す斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
１０：割スリーブ
１１：スリット
１２：内周面
１３：外周面
１４：円筒体
２０：金属層
３０：光ファイバ
３１：フェルール
４０：めっき層等の硬化層
【図１】
0003981266.tif 000003
【図２】
0003981266.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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