JP3745979B2 - 光ファイバの被覆形成方法および被覆形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ心線を接続するために一度除去した被覆を心線接続部に新たに再生する光ファイバの被覆形成方法および被覆形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバ心線を接続する場合、光ファイバの外周を覆う被覆を光ファイバ心線端末において除去して、その後光ファイバ相互を接続し、光ファイバ接続部を補強材で挟み込み、あるいはこの接続部を熱収縮チューブで被覆して、接続部を保護していた。
近年、光ファイバアンプや光ルータなどの光機器では、高実装密度がますます要求されるようになっている。それにともない、使用される光ファイバ心線の接続点が多くなり、また、光ファイバ心線の接続部の外形の小型化が望まれるようになった。そこで、光ファイバ心線の接続部の外形を小さくするために、被覆が除去された光ファイバの接続部に改めて被覆を再生し、接続部を保護する構造が注目されている。
【０００３】
光ファイバの接続部に改めて被覆を再生するには、例えば紫外光硬化樹脂（ＵＶ樹脂）で光ファイバ心線の被覆除去部を覆い、紫外光源より紫外光を照射してＵＶ樹脂を硬化させる方法がある。
この方法を実施する従来の装置（リコータ）は、例えば図４に示すように、光ファイバ心線３の被覆除去部４を覆うＵＶ樹脂７に紫外光を照射する光源２と、該光源２からの紫外光を受光してその強度を検出する受光器５（例えばフォトダイオード）と、光出力制御装置１を備えている。光出力制御装置１は、受光器５により検出された紫外光強度に基づいて光源２の光出力を制御する。このリコータは、光源２により被覆除去部４を覆うＵＶ樹脂７に紫外光を照射して、ＵＶ樹脂７を硬化させるが、その際、受光器５により検出された紫外光強度に基づいて、光出力制御装置１により光源２の光出力を制御し、ＵＶ樹脂７の硬化条件に合った光出力により安定した硬化特性を得るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、光ファイバの融着接続作業の速度が向上し、それに伴い、光ファイバ接続部のリコートについても、リコートの作業の高速化が要求されでいる。
そのために、接続部をＵＶ樹脂で覆う際に、ＵＶ樹脂の温度を常温より若干高めにして流動性をよくしている。また、本発明者は、リコータの光源２と受光器５が設けられている領域に、温度、湿度、気圧、結露などの環境情報を検出する環境センサを設け、前記環境センサにより検出された環境情報により光源２の光出力をより的確に制御して、ＵＶ樹脂のより安定した硬化特性を得ることができるリコータを提案している（特願２０００−１０４７５８）。
しかしながら、照射条件をいかに最適なものとしても、ＵＶ樹脂の硬化速度はその照射条件におけるＵＶ樹脂の特性により決まり、ＵＶ樹脂の温度を常温より若干高めにする程度ではＵＶ樹脂の硬化速度を十分に速くすることができないことがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、光ファイバのリコートの作業速度を向上させることができる光ファイバの被覆形成方法および同方法に用いる被覆形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、光ファイバの被覆形成部位に光硬化樹脂を設け、前記光硬化樹脂を該樹脂のガラス転移温度まで加熱した状態で硬化用の光を照射することを特徴とする光ファイバの被覆形成方法である。
【０００７】
また、請求項２の発明は、光ファイバの被覆形成部位を光硬化樹脂で被覆する型と、前記型内の光硬化樹脂をガラス転移温度まで加熱し、その後冷却するための加熱・冷却装置と、前記光硬化樹脂の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの出力により前記光硬化樹脂の温度を制御する温度制御装置と、前記光硬化樹脂に硬化用の光を照射する光源とを有することを特徴とする光ファイバの被覆形成装置である。
【０００８】
さらに、請求項３の発明は、請求項２記載の光ファイバの被覆装置において、加熱・冷却装置としてペルチェ素子を用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１記載の発明は、光硬化樹脂の上述の特性を利用し、鋭意実験的に検討した結果によるものである。即ち、光硬化樹脂をガラス転移温度まで加熱した状態で硬化用の光を照射すると、光硬化樹脂の硬化速度を、硬化用の光を常温の光硬化樹脂に照射する場合に比して速くすることができる。したがって、本発明により、光ファイバの被覆形成部位をリコートする作業速度を従来よりも向上させることができる。
【００１０】
また、請求項２記載の光ファイバの被覆形成装置によれば、型内の光硬化樹脂をガラス転移温度まで加熱し、その後冷却するための加熱・冷却装置と、前記光硬化樹脂の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの出力により前記光硬化樹脂の温度を制御する温度制御装置とを有するため、請求項１記載の光ファイバの被覆形成方法を実現することができる。特に、請求項３に記載のように、前記加熱・冷却装置としてペルチェ素子を用いると、ペルチェ素子は電流の向きにより迅速に発熱と吸熱の機能を切り換えることができるので、型内の光硬化樹脂をガラス転移温度まで加熱するに要する時間、およびガラス転移温度から冷却するに要する時間を短くし、光ファイバの被覆形成部位をリコートする作業速度をより一層向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる光ファイバの被覆形成装置の一実施形態の説明図である。
図１は、図４に関して説明した部分と同部分は同符号で指示してある。図１において、１０は型であり、１１は型１０中に挿入され、光硬化樹脂が注入される溝部１０ａの温度を検出する温度センサ、１２は型１０に取り付けられたペルチェ素子、１３はヒーター、１４は小型のフィン付き冷却用ファンである。
温度センサ１１で検出された型１０の温度情報は、温度制御装置１５に入力される。温度制御装置１５は、温度センサ１１からの情報に基づいてペルチェ素子１２、ヒーター１３、ファン１４を制御し、型１０の温度を制御する。
【００１２】
また、６は温度センサ、湿度センサ、気圧センサ、結露センサなどからなる環境センサであって、環境センサ６は光源２や受光器５が設置されている領域の環境情報を検出し、その環境情報は光出力制御装置１に入力される。光出力制御装置１は、前記環境情報と光源２からの光強度を検出する受光器５からの情報に基づいて、光硬化用光源２の光出力を制御する。
【００１３】
本実施形態が従来例と異なる特徴的なことは、型１０にペルチェ素子１２、ヒーター１３、ファン１４からなる加熱・冷却装置を設け、型１０の温度を光硬化樹脂のガラス転移温度近傍に加熱、保持し、またその温度から冷却可能に温度制御ができるようにしたことである。
また、加熱・冷却装置としてペルチェ素子１２を用いることにより、加熱と冷却の切替えを迅速に行い、型１０の温度のガラス転移温度への温度上昇に要する加熱時間、およびガラス転移温度からの温度下降に要する冷却時間を短かくしていることである。
【００１４】
本実施形態の被覆形成装置を用いて、金型温度を変化させながら光ファイバの被覆形成部位である接続部をリコートした。用いたＵＶ樹脂７は、ガラス転移温度が約８０℃、紫外光の照射エネルギーが３０００ｍＪ／ｃｍ2 でもっとも効率的に硬化するものである。
上記リコートのプロセスを、金型温度の時間変化を示す図２を用いて説明する。そのプロセスは以下の通りである。即ち、
１）先ず、ＵＶ樹脂７の流動性をよくするめに、ペルチェ素子１２とヒーター１３により、型１０の温度を室温（この場合、２０℃）から約２５℃まで上昇させる。
時間ｔ1 は室温からの金型１０の加熱開始時間、時間ｔ2 は型温度が約２５℃に到達した時間である。
２）時間ｔ2 からｔ3 まで、型温度を約２５℃に保持し、この間に、ＵＶ樹脂７を型１０に充填する。この温度では、ＵＶ樹脂７は流動性がよくなり、型１０に充填しやすくなっている。
３）次いで、型１０を約２５℃からガラス転移温度（この場合、約８０℃）まで加熱し、一定時間その温度に保持する。
時間ｔ4 は型温度がガラス転移温度に到達した時間であり、時間ｔ5 はガラス転移温度に保持される時間である。
この間（時間ｔ3 から時間ｔ5 まで）、紫外光をＵＶ樹脂７に照射し、ＵＶ樹脂７を硬化させる。
４）次いで、ペルチェ素子１２とファン１４で冷却し、型１０をガラス転移温度から約２５℃まで冷却する。その後、光ファイバ接続部を型１０から取り出し、次工程に移す。
時間ｔ6 は型温度が約２５℃に到達した時間である。このリコートのプロセスでは、リコートに要する時間はｔ6 −ｔ1 となる。
【００１５】
上記リコートプロセスでは、ＵＶ樹脂７をガラス転移温度に保持しながら、紫外光をＵＶ樹脂７に照射し、熱硬化と光硬化を併用するため、ＵＶ樹脂７を硬化させるに要する時間（ｔ5 −ｔ3 ）を、常温で紫外光を照射して硬化させる時間に比して短くすることができる。
また、加熱・冷却装置としてペルチェ素子１２を用いることにより、型１０（言い換えるとＵＶ樹脂７）の温度上昇に要する加熱時間（ｔ4 −ｔ3 ）、温度下降に要する冷却時間（ｔ6 −ｔ5 ）を短かくし、リコート時間を短縮することができる。
本実施形態での光ファイバの被覆形成プロセスに要する時間（ｔ6 −ｔ2 ）を従来の方法の被覆形成プロセスに要する時間（例えば図２の点線で示すように、型の温度を２５℃に保持して紫外光をＵＶ樹脂７に照射）と比較すると、本実施形態では被覆形成時間を約４０％短縮することができた。
【００１６】
なお、型１０の加熱・冷却装置は上記実施形態に限定されることはなく、例えば図３に示すように、冷却装置としてフィン１７を取り付けたヒートパイプ１６を用いてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光ファイバの被覆形成部位をリコートする作業速度を向上させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る光ファイバの被覆形成装置の一実施形態の説明図である。
【図２】 本発明に係る光ファイバの被覆形成方法の一実施形態における型温度の時間変化を示す図である。
【図３】 本発明に係る光ファイバの被覆形成装置における加熱・冷却装置の他の実施形態の斜視図である。
【図４】 従来の光ファイバの被覆形成装置の説明図である。
【符号の説明】
１ 光出力制御装置
２ 光源
３ 光ファイバ心線
４ 被覆除去部
５ 受光器
６ 環境センサ
７ ＵＶ樹脂
１０ 型
１０ａ 溝部
１１ 温度センサ
１２ ペルチェ素子
１３ ヒーター
１４ ファン
１５ 温度制御装置
１６ ヒートパイプ
１７ フィン
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ心線を接続するために一度除去した被覆を心線接続部に新たに再生する光ファイバの被覆形成方法および被覆形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバ心線を接続する場合、光ファイバの外周を覆う被覆を光ファイバ心線端末において除去して、その後光ファイバ相互を接続し、光ファイバ接続部を補強材で挟み込み、あるいはこの接続部を熱収縮チューブで被覆して、接続部を保護していた。
近年、光ファイバアンプや光ルータなどの光機器では、高実装密度がますます要求されるようになっている。それにともない、使用される光ファイバ心線の接続点が多くなり、また、光ファイバ心線の接続部の外形の小型化が望まれるようになった。そこで、光ファイバ心線の接続部の外形を小さくするために、被覆が除去された光ファイバの接続部に改めて被覆を再生し、接続部を保護する構造が注目されている。
【０００３】
光ファイバの接続部に改めて被覆を再生するには、例えば紫外光硬化樹脂（ＵＶ樹脂）で光ファイバ心線の被覆除去部を覆い、紫外光源より紫外光を照射してＵＶ樹脂を硬化させる方法がある。
この方法を実施する従来の装置（リコータ）は、例えば図４に示すように、光ファイバ心線３の被覆除去部４を覆うＵＶ樹脂７に紫外光を照射する光源２と、該光源２からの紫外光を受光してその強度を検出する受光器５（例えばフォトダイオード）と、光出力制御装置１を備えている。光出力制御装置１は、受光器５により検出された紫外光強度に基づいて光源２の光出力を制御する。このリコータは、光源２により被覆除去部４を覆うＵＶ樹脂７に紫外光を照射して、ＵＶ樹脂７を硬化させるが、その際、受光器５により検出された紫外光強度に基づいて、光出力制御装置１により光源２の光出力を制御し、ＵＶ樹脂７の硬化条件に合った光出力により安定した硬化特性を得るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、光ファイバの融着接続作業の速度が向上し、それに伴い、光ファイバ接続部のリコートについても、リコートの作業の高速化が要求されでいる。
そのために、接続部をＵＶ樹脂で覆う際に、ＵＶ樹脂の温度を常温より若干高めにして流動性をよくしている。また、本発明者は、リコータの光源２と受光器５が設けられている領域に、温度、湿度、気圧、結露などの環境情報を検出する環境センサを設け、前記環境センサにより検出された環境情報により光源２の光出力をより的確に制御して、ＵＶ樹脂のより安定した硬化特性を得ることができるリコータを提案している（特願２０００−１０４７５８）。
しかしながら、照射条件をいかに最適なものとしても、ＵＶ樹脂の硬化速度はその照射条件におけるＵＶ樹脂の特性により決まり、ＵＶ樹脂の温度を常温より若干高めにする程度ではＵＶ樹脂の硬化速度を十分に速くすることができないことがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、光ファイバのリコートの作業速度を向上させることができる光ファイバの被覆形成方法および同方法に用いる被覆形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、光ファイバの被覆形成部位に光硬化樹脂を設け、前記光硬化樹脂を該樹脂のガラス転移温度まで加熱した状態で硬化用の光を照射することを特徴とする光ファイバの被覆形成方法である。
【０００７】
また、請求項２の発明は、光ファイバの被覆形成部位を光硬化樹脂で被覆する型と、前記型内の光硬化樹脂をガラス転移温度まで加熱し、その後冷却するための加熱・冷却装置と、前記光硬化樹脂の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの出力により前記光硬化樹脂の温度を制御する温度制御装置と、前記光硬化樹脂に硬化用の光を照射する光源とを有することを特徴とする光ファイバの被覆形成装置である。
【０００８】
さらに、請求項３の発明は、請求項２記載の光ファイバの被覆装置において、加熱・冷却装置としてペルチェ素子を用いたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１記載の発明は、光硬化樹脂の上述の特性を利用し、鋭意実験的に検討した結果によるものである。即ち、光硬化樹脂をガラス転移温度まで加熱した状態で硬化用の光を照射すると、光硬化樹脂の硬化速度を、硬化用の光を常温の光硬化樹脂に照射する場合に比して速くすることができる。したがって、本発明により、光ファイバの被覆形成部位をリコートする作業速度を従来よりも向上させることができる。
【００１０】
また、請求項２記載の光ファイバの被覆形成装置によれば、型内の光硬化樹脂をガラス転移温度まで加熱し、その後冷却するための加熱・冷却装置と、前記光硬化樹脂の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの出力により前記光硬化樹脂の温度を制御する温度制御装置とを有するため、請求項１記載の光ファイバの被覆形成方法を実現することができる。特に、請求項３に記載のように、前記加熱・冷却装置としてペルチェ素子を用いると、ペルチェ素子は電流の向きにより迅速に発熱と吸熱の機能を切り換えることができるので、型内の光硬化樹脂をガラス転移温度まで加熱するに要する時間、およびガラス転移温度から冷却するに要する時間を短くし、光ファイバの被覆形成部位をリコートする作業速度をより一層向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる光ファイバの被覆形成装置の一実施形態の説明図である。
図１は、図４に関して説明した部分と同部分は同符号で指示してある。図１において、１０は型であり、１１は型１０中に挿入され、光硬化樹脂が注入される溝部１０ａの温度を検出する温度センサ、１２は型１０に取り付けられたペルチェ素子、１３はヒーター、１４は小型のフィン付き冷却用ファンである。
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【００１２】
また、６は温度センサ、湿度センサ、気圧センサ、結露センサなどからなる環境センサであって、環境センサ６は光源２や受光器５が設置されている領域の環境情報を検出し、その環境情報は光出力制御装置１に入力される。光出力制御装置１は、前記環境情報と光源２からの光強度を検出する受光器５からの情報に基づいて、光硬化用光源２の光出力を制御する。
【００１３】
本実施形態が従来例と異なる特徴的なことは、型１０にペルチェ素子１２、ヒーター１３、ファン１４からなる加熱・冷却装置を設け、型１０の温度を光硬化樹脂のガラス転移温度近傍に加熱、保持し、またその温度から冷却可能に温度制御ができるようにしたことである。
また、加熱・冷却装置としてペルチェ素子１２を用いることにより、加熱と冷却の切替えを迅速に行い、型１０の温度のガラス転移温度への温度上昇に要する加熱時間、およびガラス転移温度からの温度下降に要する冷却時間を短かくしていることである。
【００１４】
本実施形態の被覆形成装置を用いて、金型温度を変化させながら光ファイバの被覆形成部位である接続部をリコートした。用いたＵＶ樹脂７は、ガラス転移温度が約８０℃、紫外光の照射エネルギーが３０００ｍＪ／ｃｍ2 でもっとも効率的に硬化するものである。
上記リコートのプロセスを、金型温度の時間変化を示す図２を用いて説明する。そのプロセスは以下の通りである。即ち、
１）先ず、ＵＶ樹脂７の流動性をよくするめに、ペルチェ素子１２とヒーター１３により、型１０の温度を室温（この場合、２０℃）から約２５℃まで上昇させる。
時間ｔ1 は室温からの金型１０の加熱開始時間、時間ｔ2 は型温度が約２５℃に到達した時間である。
２）時間ｔ2 からｔ3 まで、型温度を約２５℃に保持し、この間に、ＵＶ樹脂７を型１０に充填する。この温度では、ＵＶ樹脂７は流動性がよくなり、型１０に充填しやすくなっている。
３）次いで、型１０を約２５℃からガラス転移温度（この場合、約８０℃）まで加熱し、一定時間その温度に保持する。
時間ｔ4 は型温度がガラス転移温度に到達した時間であり、時間ｔ5 はガラス転移温度に保持される時間である。
この間（時間ｔ3 から時間ｔ5 まで）、紫外光をＵＶ樹脂７に照射し、ＵＶ樹脂７を硬化させる。
４）次いで、ペルチェ素子１２とファン１４で冷却し、型１０をガラス転移温度から約２５℃まで冷却する。その後、光ファイバ接続部を型１０から取り出し、次工程に移す。
時間ｔ6 は型温度が約２５℃に到達した時間である。このリコートのプロセスでは、リコートに要する時間はｔ6 −ｔ1 となる。
【００１５】
上記リコートプロセスでは、ＵＶ樹脂７をガラス転移温度に保持しながら、紫外光をＵＶ樹脂７に照射し、熱硬化と光硬化を併用するため、ＵＶ樹脂７を硬化させるに要する時間（ｔ5 −ｔ3 ）を、常温で紫外光を照射して硬化させる時間に比して短くすることができる。
また、加熱・冷却装置としてペルチェ素子１２を用いることにより、型１０（言い換えるとＵＶ樹脂７）の温度上昇に要する加熱時間（ｔ4 −ｔ3 ）、温度下降に要する冷却時間（ｔ6 −ｔ5 ）を短かくし、リコート時間を短縮することができる。
本実施形態での光ファイバの被覆形成プロセスに要する時間（ｔ6 −ｔ2 ）を従来の方法の被覆形成プロセスに要する時間（例えば図２の点線で示すように、型の温度を２５℃に保持して紫外光をＵＶ樹脂７に照射）と比較すると、本実施形態では被覆形成時間を約４０％短縮することができた。
【００１６】
なお、型１０の加熱・冷却装置は上記実施形態に限定されることはなく、例えば図３に示すように、冷却装置としてフィン１７を取り付けたヒートパイプ１６を用いてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光ファイバの被覆形成部位をリコートする作業速度を向上させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る光ファイバの被覆形成装置の一実施形態の説明図である。
【図２】 本発明に係る光ファイバの被覆形成方法の一実施形態における型温度の時間変化を示す図である。
【図３】 本発明に係る光ファイバの被覆形成装置における加熱・冷却装置の他の実施形態の斜視図である。
【図４】 従来の光ファイバの被覆形成装置の説明図である。
【符号の説明】
１ 光出力制御装置
２ 光源
３ 光ファイバ心線
４ 被覆除去部
５ 受光器
６ 環境センサ
７ ＵＶ樹脂
１０ 型
１０ａ 溝部
１１ 温度センサ
１２ ペルチェ素子
１３ ヒーター
１４ ファン
１５ 温度制御装置
１６ ヒートパイプ
１７ フィン
Claims (3)
- 光ファイバの被覆形成部位に光硬化樹脂を設け、前記光硬化樹脂を該樹脂のガラス転移温度まで加熱した状態で硬化用の光を照射することを特徴とする光ファイバの被覆形成方法。
- 光ファイバの被覆形成部位を光硬化樹脂で被覆する型と、
前記型内の光硬化樹脂をガラス転移温度まで加熱し、その後冷却するための加熱・冷却装置と、
前記光硬化樹脂の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの出力により前記光硬化樹脂の温度を制御する温度制御装置と、
前記光硬化樹脂に硬化用の光を照射する光源とを有することを特徴とする光ファイバの被覆形成装置。 - 加熱・冷却装置としてペルチェ素子を用いたことを特徴とする請求項２記載の光ファイバの被覆形成装置。
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