(57)【要約】【課題】面状発熱体を用いた光ファイアバ補強部材の加熱処理で、面状発熱体の発熱部分における温度差が小さく均一な温度で加熱することができる加熱処理装置及び加熱処理方法を提供する。【解決手段】光ファイバ１１の融着接続部を保護する光ファイバ補強部材１２を加熱収縮する加熱処理装置又は加熱処理方法であって、加熱部がＵ字状に湾曲された面状発熱体１３で形成され、面状発熱体の発熱部分１３ｂに金属板からなる均熱板２５が接合されているようにしたものである。均熱板２５はＵ字状に湾曲された面状発熱体１３の内側表面側に接合され、また、均熱板表面にフッ素樹脂をコーティングしている。さらに、均熱板２５は、補強部材１２の軸方向に対して熱的に分離された複数の均熱板で形成することもできる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの融着接続部を保護する光ファイバ補強部材を加熱収縮する加熱処理装置であって、加熱部がＵ字状に湾曲された面状発熱体で形成され、前記面状発熱体の発熱部分に金属板からなる均熱板が接合されていることを特徴とする光ファイバ補強部材の加熱処理装置。
【請求項２】
前記均熱板は、前記Ｕ字状に湾曲された面状発熱体の内側表面側に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ補強部材の加熱処理装置。
【請求項３】
前記均熱板の表面にフッ素樹脂がコーティングされていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ補強部材の加熱処理装置。
【請求項４】
前記均熱板は、補強部材の軸方向に対して熱的に分離された複数の均熱板で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ補強部材の加熱処理装置。
【請求項５】
光ファイバの融着接続部を保護する光ファイバ補強部材を加熱収縮する加熱処理方法であって、前記光ファイバ補強部材は、Ｕ字状に湾曲され、且つ、発熱部分に金属板からなる均熱板を接合した面状発熱体に収納載置されて加熱収縮されることを特徴とする光ファイバ補強部材の加熱処理方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ補強部材の加熱処理装置を搭載したことを特徴とする光ファイバ融着接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの融着接続部をスリーブ状の保護部材で覆い、加熱収縮させることにより補強する光ファイバ補強部材の加熱処理装置及び加熱処理方法並びに光ファイバ融着接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバの融着接続は、接続端のファイバ被覆を除去して、露出されたガラスの裸ファイバ部の突合せ端部を加熱溶融して行なわれる。ファイバ被覆が除去され、融着接続された裸ファイバ部は、機械的な強度が弱いため補強部材により保護される。この補強部材は、通常、加熱により径方向に収縮する熱収縮性チューブ内に抗張力体（補強棒ともいう）を添えて、熱溶融性の接着樹脂からなる熱溶融性チューブを収納して構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、上記特許文献１に開示された従来の融着接続部の加熱処理方法を示す図で、図７（Ａ）は一般的な補強部材の一例を説明する図、図７（Ｂ）はＶ溝のヒータ台で加熱処理する例を示す図、図７（Ｃ）はＵ溝のヒータ台で加熱処理する例を示す図である。図中、１は単心の光ファイバ心線、１’はテープ状の光ファイバ心線、２は融着接続部、３は熱収縮性チューブ、４は熱溶融性チューブ、５，５’は抗張力体、６，６’は補強部材、７はＶ溝加熱面、８はＵ溝加熱面、９、９’はヒータ台を示す。
【０００４】
図７（Ａ）に示す単心光ファイバの例において、互いに融着接続される双方の光ファイバ心線１は、接続端のファイバ被覆を除去して裸ファイバ部を露出し、その先端を突き合わせてアーク放電等により融着接続される。補強部材６は、裸ファイバ部の両側のファイバ被覆を所定範囲覆う長さを有し、熱収縮性チューブ３内に、熱溶融性の接着剤からなる熱溶融性チューブ４と半月状の抗張力体５を収納して構成される。融着接続された光ファイバ心線１は、熱溶融性チューブ４内に、融着接続部２が中央に位置するように挿入され、平坦なヒータ台９で加熱処理される。
【０００５】
図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）では、多心テープ状の光ファイバ心線１’の融着接続部を補強する例である。この場合も、その補強部材６’は、図７（Ａ）と同様に熱収縮性チューブ３内に、熱溶融性接着剤からなる熱溶融性チューブ４と抗張力体５’を収納して構成される。また、抗張力体５’の両側に光ファイバ心線１’を配して、複数の融着接続部を一括補強している。ヒータ台９’は、補強部材６’を収納載置する面が、図７（Ｂ）のようにＶ字形の断面を有するＶ溝７、或いは、図７（Ｃ）のようにＵ字形の断面を有するＵ溝８で形成されている。なお、図７（Ａ）の単心光ファイバ心線１においても、Ｖ溝７又はＵ溝８のヒータ台９’を用いることもできる。
【０００６】
補強部材６’は、Ｖ溝７又はＵ溝８からなる凹状の壁面からの熱によって加熱され、熱収縮性チューブ３が熱収縮してチューブ内の空隙容積を減少する。同時に熱溶融性チューブ４が溶融して熱収縮性チューブ３内の空隙を埋め、露出されている融着接続部とその周辺部を包囲する。この後、溶融した熱溶融性チューブ４が固化し、熱収縮性チューブ３、抗張力体５’、融着接続部を含む光ファイバ心線１’が一体化され補強が完了する。補強部材６’の加熱に際して、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すようにヒータ台９’の加熱面をＶ溝７又はＵ溝８からなる凹状の壁面とすることにより、図７（Ａ）に示すような平坦な加熱面を有するヒータ台９で加熱するものと比べて、均一で効率のよい加熱ができるとされている。
【特許文献１】特開平９−２９７２４３号公報（図４及び図６とその説明参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光ファイバ心線の融着接続の補強は、単心の光ファイバ心線から多心のテープ状光ファイバ心線まで多岐にわたる。これに伴って補強部材の太さも異なり、例えば、単心の光ファイバ心線用では収縮前の補強部材の断面直径は４ｍｍ程度であるとすると、多心の１６〜２４心用の補強部材では断面直径が８ｍｍ程度となる。このため、一般に金属、セラミック等で形成されるヒータも、種々の大きさの加熱凹部を有するものを製作して準備しておく必要があり、コスト、管理面での問題がある。
【０００８】
これに対し、可撓性のある面状発熱体をＵ字状に湾曲してヒータとし、補強部材の加熱処理に使用する例も知られている。この可撓性のある面状発熱体を用いることにより、太さの異なる補強部材にも対応が可能となり、また、ヒータの構成としても比較的シンプルで有用性がある。しかし、この面状発熱体は、通常、有機樹脂フィルムの表面に発熱体を接合した形状のもので、単位面積当たりの熱容量は比較的小さい。このため、面状発熱体の発熱部分において、補強部材と接触する部分と補強部材に接触しない部分があると、補強部材と接触する部分は伝熱作用によって比較的低い温度で一定となるが、補強部材に接触しない部分では伝熱による熱放散がないため、耐熱温度以上の温度となって焼損する恐れがある。
【０００９】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、面状発熱体を用いた光ファイバ補強部材の加熱処理で、面状発熱体の発熱部分における温度差が小さく均一な温度で加熱することができる加熱処理装置及び加熱処理方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による光ファイバ補強部材の加熱処理装置又は加熱処理方法は、光ファイバの融着接続部を保護する光ファイバ補強部材を加熱収縮する加熱処理装置又は加熱処理方法であって、加熱部がＵ字状に湾曲された面状発熱体で形成され、面状発熱体の発熱部分に金属板からなる均熱板が接合されているようにしたものである。均熱板はＵ字状に湾曲された内側表面側に接合され、また、均熱板表面にフッ素樹脂をコーティングしている。さらに、均熱板は、補強部材の軸方向に対して熱的に分離された複数の均熱板で形成してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
面状発熱体の発熱部分に接合された均熱板が、光ファイバ補強部材が接触する部分と接触しない部分の温度差を小さくすると共に、光ファイバ補強部材が接触しない部分の温度上昇を抑制し、面状発熱体が焼損するのを防止することができる。また、均熱板の表面にフッ素樹脂をコーティングしておくことにより、熱溶融性チューブが溶融して発熱体上に付着しても容易に拭取ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の概略を説明するための加熱処理装置の一例を示す図、図２は図１の一部を除去して断面構造で示した図である。図中、１０は加熱処理装置、１１は光ファイバ心線、１２は補強部材、１３は面状発熱体、１３ａは非発熱部分、１３ｂは発熱部分、１４はベース部、１５は発熱体支持部、１５ａは支持フレーム、１６はクランプ台部、１６ａは溝部、１７はクランプ部片、１８は取手部、１９は把持パッド、２０は押え部材、２１はカバー、２２は回路基板を示す。
【００１３】
加熱処理装置１０は、単心又は多心テープ状の光ファイバ心線１１の融着接続部、及び、その近傍を保護するように配された補強部材１２を加熱する面状発熱体１３を収納支持して構成される。補強部材１２は、図７で示したのと同様に熱収縮性チューブ内に、ホットメルト接着樹脂からなる熱溶融性チューブと、ステンレスまたはガラス、セラミック等で形成された抗張力体（補強棒ともいう）を収納して構成されたものである。面状発熱体１３の詳細については後述するが、耐熱性のポリイミドフィルム等に発熱体（例えば、抵抗線材を貼り付け）を接合した構成のもので、湾曲可能な可撓性を有しているものが用いられる。
【００１４】
加熱処理装置１０の本体部は、ベース部１４上に面状発熱体１３を支持するための発熱体支持部１５を備え、ベース部１４の両側に光ファイバ心線１１を把持するクランプ台部１６を備えている。発熱体支持部１５は、互いに平行な１対の支持フレーム１５ａ（図２参照）から成り、この支持フレーム上にＵ字状に湾曲された面状発熱体１３の両側の非発熱部分１３ａを載せ、上から断面Ｌ字状に形成された押え部材２０で押えることにより取付られる。面状発熱体１３のＵ字状に湾曲された発熱部分１３ｂは、１対の支持フレーム１５ａ間に位置して、Ｕ字状の内側に補強部材１２が収納載置される。補強部材１２の両端から延びている光ファイバ心線１１は、クランプ台部１６の溝部１６ａから引出される。
【００１５】
クランプ台部１６には、クランプ部片１７が回動可能に設けられていて、取手部１８を掴んで操作される。光ファイバ心線１１を把持する部分には、光ファイバ心線１１を確実に把持でき、且つ、傷つけないような弾性体を用いた把持パッド１９が設けられている。また、クランプ部片１７は、マグネットを用いた吸着で固定する構成とすることができる。クランプ部片１７を閉じたときに、光ファイバ心線１１が、融着接続部を含めてほぼ直線状に成るように把持されることが好ましい。この場合、補強部材１２の太さはファイバ心数によって異なるが、発熱体支持部１５での押え位置を調整することで、補強部材１２の支持高さを調整することはできる。また、クランプ部片１７を閉じて光ファイバ心線１１の支持を固定するまでは、光ファイバ心線１１に一定の張力を加える構成（図示せず）を付加するようにしてもよい。
【００１６】
ベース部１４の上面側には、開閉可能にカバー２１が設けられていて、加熱処理中に加熱部に手が触れたり、外囲気で加熱状態が影響されないようにしている。また、このカバー２１は透明樹脂で形成して、補強部材１２の熱収縮性チューブの収縮状態や熱溶融性チューブの溶融状態を監視することができる。ベース部１４の下面側にはスペースが設けられ、制御用の回路基板２２等を搭載される。
【００１７】
図３は本発明による補強部材の加熱方法の概略を説明する図である。図４は本発明による面状発熱体の具体例を示す図で、図４（Ａ）は湾曲されない状態の面状発熱体の平面図、図４（Ｂ）は面状発熱体のａ−ａ部分断面図、図４（Ｃ）は面状発熱体をＵ字状に湾曲する状態を説明する図である。図中、２３は発熱素子、２４ａ，２４ｂは絶縁フィルム、２５は均熱板、２６は補助板、２７はリード端子、２８は半田、２９は封止樹脂を示す。その他の符号は、図１及び図２で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。
【００１８】
図３に示すように、面状発熱体１３は、補強部材１２の軸方向と直交する面の断面がＵ字状になるように湾曲され、Ｕ字状態が維持されるように、図１〜２で示したように両側の非発熱部分１３ａを、発熱体支持部と押さえ部材で固定する。Ｕ字状にされた中央の発熱部分１３ｂには、融着接続された光ファイバ心線１１と共に補強部材１２が収納載置される。このとき、Ｕ字状の湾曲底部には補強部材１２が接触した状態となるが、側面は非接触の状態となる。なお、補強部材１２が未だ加熱収縮されていない初期状態においては、非接触部分の接触面積は比較的大きいが、加熱が進んで補強部材１２の外径が縮小してくると、接触部分の面積が少なくなり、非接触部分の面積が増大してくる。
【００１９】
本発明においては、発熱部分１３ｂのほぼ全域を覆うように、アルミニウム又は銅などの熱伝導性がよく可撓性のある金属板からなる均熱板２５を接着等により接合させている。均熱板２５は、Ｕ字状に湾曲される内側に設けるのが好ましく、補強部材１２は均熱板２５に直接接するように収納載置される。補強部材１２は、均熱板２５を介してＵ字状の底部からは熱伝導により加熱され、側方からは熱輻射により加熱される。この加熱により、熱収縮性チューブを熱収縮させてチューブ内の空隙容積を縮小すると共に、熱溶融性チューブを溶融させて縮小された空隙容積を満たすことができる。
【００２０】
ここで、均熱板２５を有しない構成においては、補強部材１２との接触部分では熱伝導により発熱部分１３ｂからの熱が補強部材１２に放熱されるが、非接触部分では輻射による放熱のみで熱伝導による放熱と比べるとかなり少ない。このため、補強部材１２の非接触部分と接触部分とでは温度差が生じ、非接触部分では面状発熱体１３の温度を耐熱温度以上に押し上げる可能性があり、場合によっては焼損する恐れがある。
しかしながら、本発明のように均熱板２５を備えることにより、補強部材１２の非接触部分と接触部分との温度差を小さくすることができ、この結果、発熱部分１３ｂ全体の温度を均一にして、面状発熱体１３の損傷を防止することができる。
【００２１】
また、補強部材１２の加熱によって、ホットメルト接着樹脂からなる熱溶融性チューブが溶融して外部に垂れ落ちることがある。この場合、面状発熱体１３の表面に付着した接着剤を除去するのに苦労することがある。このため、本発明においては、均熱板２５の表面にフッ素樹脂のコーティングを施した構成とすることができる。フッ素樹脂の皮膜を設けておくことにより、例え、溶融した接着剤が付着しても容易に除去することができ、作業性をよくすることができる。
【００２２】
図４により面状発熱体１３の具体例を説明すると、図４（Ａ）に示すように、湾曲されていない平坦状態での面状発熱体１３は、中央の主たる領域に発熱素子２３による発熱部分１３ｂを有し、その両側に発熱素子を有しない非発熱部分１３ａを有する。面状発熱体１３は、例えば、平坦状態で横幅が３６ｍｍ程度、軸方向幅が７０ｍｍ程度の長方形状で、発熱部分１３ｂの横幅は２０ｍｍ程度で形成される。発熱素子２３は、例えば、厚み３２μｍ程度のステンレス薄板をジグザグ状にカットして形成される。これを、例えば、厚み２５μｍ程度の耐熱性のポリイミドフィルムからなる絶縁フィルム２４ａ，２４ｂでサンドイッチ状に挟んで、可撓性のある面状の発熱体とされる。また、図４（Ｂ）に示すように、発熱素子２３の両端にはリード端子２７が、半田２８により接続される。この接続部は耐熱性の封止樹脂２９により保護される。
【００２３】
発熱素子２３が存在する発熱部分１３ｂの全域を覆うように、例えば、厚さ０.２ｍｍ程度のアルミニウム板を均熱板２５として接着等により接合する。なお、均熱板２５は、絶縁フィルム２４ａ，２４ｂの両面側に接合してもよいが、一方のみであってもよい。しかし、一方のみに設ける場合は、Ｕ字状に湾曲された内側表面側に接合されているのが好ましい。また、面状発熱体１３の両側の非発熱部分１３ａには、発熱体支持部への設置や取扱いを容易にするために、補助板２６を接合してもよい。この補助板２６は、均熱板２５とは独立したもので、絶縁フィルム２４ａ，２４ｂの両面側に接合してもよいが、一方のみであってもよく、また、均熱板２５と同じ金属板で形成してもよいが、異なっていてもよい。
【００２４】
面状発熱体１３は、図４（Ｃ）に示すように平板状からＵ字状に湾曲され、図３で説明したように、両側の非発熱部分１３ａを発熱体支持部で保持して、中央のＵ字状の発熱部分１３ｂ内に補強部材を包むように収納載置できる形状とされる。発熱素子２３に加熱電力を供給するための端子２７は、図２で示した回路基板２２に接続され加熱制御される。また、発熱素子２３に近接して、サーミスタ等の温度検出素子（図示せず）を設けることにより、加熱温度の自動制御を行なうこともできる。
【００２５】
図５は面状発熱体の他の具体例を示す図である。この面状発熱体１３’は、図４の例では発熱部分１３ｂの全体をカバーする１枚の均熱板２５を用いるのに対し、軸方向に対して複数に分割され、軸方向には熱的には分離された均熱板２５’を用いる例である。図３で説明したように、発熱部分１３ｂにおける補強部材１２の接触部分と非接触部分は、補強部材１２の軸方向と直行する側面方向で生じる。したがって、面状発熱体１３’の側面方向となる横幅方向で温度が均熱化されればよく、補強部材の軸方向の中央部と両端部では、温度差をつけることが有利な場合がある。
【００２６】
図５（Ｂ）は、補強部材１２の中央部側の加熱温度を高く、両端部側に行くにしたがって加熱温度を低くして使用する例である。図示のような温度パターンは、中央部側の発熱素子２３の形成密度を大きくすることにより容易に実現するこができる。しかし、通常、両端部側の放熱が大きいことから、発熱素子２３の密度が均一に形成されている場合であっても、多少は中央部側の加熱温度が高くなっている。中央部側の加熱温度を高くすることにより、補強部材１２は中央部側から加熱収縮が始まり、熱収縮性チューブは順次両端部側に向かって収縮が進行する。また、内部の熱溶融性チューブも中央部側から溶融が始まり、順次両端側に向けて接着剤を押出していくため、補強部材内に気泡が残りにくくなる。このため、気泡による光ファイバに対する側圧発生等が軽減される。
【００２７】
図５（Ａ）に示したように、補強部材１２の軸方向に対して熱的に分離され、複数に分割された均熱板２５’を接合する構成とすることにより、面状発熱体１３’は、補強部材１２の接触部分と非接触部分が生じる側面方向に対しては均熱化されるが、軸方向に対しては温度差をつけることができる。したがって、均熱板を用いて面状発熱体の焼損を防止すると同時に、図５（Ｂ）のような温度パターンでの加熱処理を行なうこともできる。
【００２８】
図６は、本発明による加熱処理装置を融着接続装置に搭載した構成例を示す図である。図中、３０は融着接続装置、３１はモニタ装置、３２は融着機構部、３３はクランプ部を示す。その他の符号は、図１及び図２に用いた符号を用いることにより説明を省略する。融着機構部３２（詳細構成は省略）は、アーク放電を用いた単心の融着接続、或いは、多心一括融着接続等が行なえる各種構成のものを用いることができる。本発明では、この融着接続装置３０の融着機構部３２に対して、上述した加熱処理装置１０を平行に設置することで、作業性のよいものとすることができる。
【００２９】
単心又は多心の光ファイバ心線１１を融着機構部３２に設置するに際しては、いずれか一方の光ファイバ心線１１に予め補強部材１２を通しておく。クランプ部３３により光ファイバ心線１１を保持整列させ、また、図示しない調心手段により光ファイバ接続端の調心を行なって融着接続が実施される。融着接続の各処理状態はモニタ装置３１により、逐次表示される。この後、光ファイバ心線１１をクランプ部３３から外し、補強部材１２を融着接続部分に移動させる。次いで、その状態を維持して隣接設置されている加熱処理装置１０のＵ字状の面状発熱体１３内に補強部材１２を収納載置し、両側のクランプ台部１６で光ファイバ心線１１を把持固定し、所定の制御によって加熱処理を実施する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による光ファイバ補強部材の加熱処理装置の概略を説明する図である。
【図２】図１の一部を除去した加熱処理装置の断面構造を示す図である。
【図３】本発明による補強部材の加熱方法の概略を説明する図である。
【図４】本発明による面状発熱体の具体例を示す図である。
【図５】本発明による面状発熱体の他の具体例を示す図である。
【図６】本発明による加熱処理装置を融着接続装置に搭載した構成例を示す図である。
【図７】従来の光ファイバ補強部材の加熱処理方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…加熱処理装置、１１…光ファイバ心線、１２…補強部材、１３，１３’…面状発熱体、１３ａ…非発熱部分、１３ｂ…発熱部分、１４…ベース部、１５…発熱体支持部、１５ａ…支持フレーム、１６…クランプ台部、１６ａ…溝部、１７…クランプ部片、１８…取手部、１９…把持パッド、２０…押え部材、２１…カバー、２２…回路基板、２３…発熱素子、２４ａ，２４ｂ…絶縁フィルム、２５，２５’…均熱板、２６…補助板、２７…リード端子、２８…半田、２９…封止樹脂、３０…融着接続装置、３１…モニタ装置、３２…融着機構部、３３…クランプ部。
【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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