JP5506322B2 - 光伝送媒体成形装置、光伝送媒体成形方法、および光伝送媒体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を上方から非接触で加熱しながらその光伝送媒体を曲げる光伝送媒体成形装置、その光伝送媒体成形装置で実施される光伝送媒体成形方法、および光伝送媒体製造方法に関する。

光ファイバ等の光伝送媒体を成形する技術に関しては、例えば、特許文献１および非特許文献１に記載された技術が知られている。

特許文献１には、光ファイバを曲げ加工する技術において、アーク放電を利用して、光ファイバの一部分を加熱し、光ファイバを所定の半径で曲げる技術が記載されている。

また、非特許文献１には、円筒状のセラミックヒータに光ファイバをあてがうことで光ファイバを曲げる技術が示されている。

特開２００５−２９２７１８号公報

森本政仁、"Ｒ＝１ｍｍ ９０度曲げマルチモードファイバ２ 〜ＢＰＭシュミレーションによる曲げ損失の検討"、電子情報通信学会技術研究報告、社団法人電子情報通信学会、２００８年８月、信学技報Ｖｏｌ．１０８ Ｎｏ．１９３、ｐ１１５〜１１９

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、光ファイバの曲げ加工を高い生産性で行う点について考慮されていないばかりか、光ファイバを曲げ加工するにあたり、光ファイバを所望の曲率半径に曲げるための精度向上についての対策も何ら考慮されていない。

また、非特許文献１の技術は、高温のセラミックヒータが光ファイバと接触するので、光ファイバの、セラミックヒータが接触した部分に細かなクラックなどが生じやすく光ファイバが折れ易くなるおそれがある。

本発明は上記事情に鑑み、光伝送媒体にクラックが生じにくく、かつ、所望の曲率半径に曲げるための精度を向上させた光伝送媒体成形装置、光伝送媒体成形方法、および光伝送媒体製造方法を提供することを目的とする。

（１）上記目的を解決する本発明の光伝送媒体成形装置は、所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触で加熱する非接触加熱手段と、
上記光伝送媒体に力を加えて曲げる屈曲治具とを備え、
上記屈曲治具によって曲げられる光伝送媒体を該光伝送媒体の長手方向に移動可能に保持する光伝送媒体成形装置であって、
上記屈曲治具は、上記非接触加熱手段近傍を中心として回転するものであり、
上記光伝送媒体の、上記非接触加熱手段によって加熱される部分に下方から接する下支え部材と、
先端側に移動する光伝送媒体に後端側に向けて引っ張る張力を付与するテンション付与手段とを備えることを特徴とする。

（２）本発明の光伝送媒体成形装置において、上記下支え部材は、上記光伝送媒体の長手方向に直交する回転軸を有する円筒状の周面を有するものであってもよい。

（３）本発明の光伝送媒体成形装置において、上記下支え部材は、上記屈曲治具によって曲げられている光伝送媒体が上記長手方向に移動することに追従して回転するものであることが好ましい。

（４）上記目的を解決する本発明の光伝送媒体成形装置は、所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触で加熱する非接触加熱手段と、
上記光伝送媒体に力を加えて曲げる屈曲治具と、
上記光伝送媒体の、上記非接触加熱手段によって加熱される部分に下方から接する下支え部材とを備え、
上記下支え部材は、上記光伝送媒体の長手方向に直交する回転軸を有する円筒状の周面を有するものであることを特徴とする。

（５）上記目的を解決する本発明の光伝送媒体成形装置は、所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触で加熱する非接触加熱手段と、
上記光伝送媒体に力を加えて曲げる屈曲治具と、
上記光伝送媒体の、上記非接触加熱手段によって加熱される部分に下方から接する下支え部材とを備えた光伝送媒体成形装置であって、
この光伝送媒体成形装置が、上記屈曲治具によって曲げられる光伝送媒体を該光伝送媒体の長手方向に移動可能に保持するものであって、
上記下支え部材は、上記屈曲治具によって曲げられている光伝送媒体が上記長手方向に移動することに追従して回転するものであることを特徴とする。

（６）本発明の光伝送媒体成形装置において、前上記下支え部材は、絶縁体であってもよい。

（７）本発明の光伝送媒体成形装置において、上記非接触加熱手段はアーク放電電極であることが好ましい。

（８）上記目的を解決する本発明の光伝送媒体成形方法は、非接触加熱手段を用いて光伝送媒体を屈曲させる光伝送媒体成形方法であって、
所定空間に光伝送媒体を架け渡すセット工程と、
所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触加熱手段によって加熱しながら、該光伝送媒体に力を加えて曲げ加工を施す曲げ加工工程とを有し、
上記曲げ加工工程が、上記光伝送媒体を該光伝送媒体の長手方向に移動可能に保持し、該光伝送媒体の、上記非接触加熱手段によって加熱されている一部を下方から支えた状態で、先端側に移動する該光伝送媒体に、後端側に向けて引っ張る張力を付与しながら該光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であることを特徴とする。

（９）本発明の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、角速度を調節できる屈曲治具を用いて光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であってもよい。

（１０）本発明の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記光伝送媒体の長手方向に直交する回転軸を有する円筒状の周面を有する下支え部材を用いて該光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であることが好ましい。

（１１）本発明の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記下支え部材として、上記光伝送媒体が長手方向に移動することに追従して回転するものを用いて該光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であってもよい。

（１２）本発明の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記下支え部材として絶縁体を用いる工程であってもよい。

（１３）本発明の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記非接触加熱手段近傍を中心として回転する屈曲治具を用いて光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であってもよい。

（１４）本発明の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、光伝送媒体を９０度曲げる曲げ加工を施す工程であってもよい。

（１５）本発明の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記非接触加熱手段としてアーク放電電極を用いる工程であってもよい。

（１６）本発明の光伝送媒体成形方法において、上記光伝送媒体の複数箇所を順に屈曲させる方法であってもよい。

（１７）上記目的を解決する本発明の光伝送媒体製造方法は、上記（８）から上記（１６）のいずれか記載の光伝送媒体成形方法を用いて、屈曲した光伝送媒体を製造することを特徴とする。

本発明によれば、光伝送媒体にクラックが生じにくく、かつ、所望の曲率半径に曲げるための精度を向上させた光伝送媒体成形装置、光伝送媒体成形方法、および光伝送媒体製造方法を提供することができる。

本発明の光伝送媒体成形装置の一実施形態である光伝送媒体曲げ加工装置の側面図である。 図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置を上から見た平面図である。 図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置の、高さ調整ステージ１５よりも先端側を後端側から見たときの図である。 一対のアーク放電電極１６によって加熱されている光ファイバを模式的に示す図である。 水平状態の光ファイバ固定アーム１４を下方へ向けて３０度回転させた様子を示す図である。 水平状態の光ファイバ固定アーム１４を下方へ向けて６０度回転させた様子を示す図である。 水平状態の光ファイバ固定アーム１４を下方へ向けて９０度回転させた様子を示す図である。 図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置１０の変形例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の光伝送媒体成形装置の一実施形態である光伝送媒体曲げ加工装置を説明するとともに、その光伝送媒体曲げ加工装置を用いた光伝送媒体曲げ加工方法について説明する。ここで説明する光伝送媒体曲げ加工方法は、本発明の光伝送媒体成形方法の一実施形態に相当し、セット工程と曲げ加工工程を有する。

図１は本発明の光伝送媒体成形装置の一実施形態である光伝送媒体曲げ加工装置の側面図であり、図２は図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置を上から見た平面図である。

図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置１０は、数ｍ程度に延在したテープ心線Ｆを９０度折り曲げる装置である。テープ心線Ｆは、延在方向（図１では左右方向）に直交する幅方向（図１では紙面に対して垂直な方向）に等間隔に並べられた複数本のガラス製の光ファイバｆを一つにまとめた光ファイバ構造体であって、本発明にいう光伝送媒体の一例に相当する。この光伝送媒体曲げ加工装置１０は、複数本の光ファイバｆを一度に曲げ加工することができる装置である。なお、曲げ加工を施す光ファイバは、ガラス、プラスチック等のいずれの材料からなるものであってもよく、用途に応じて適宜選択することができる。ただし、屈曲を正確に保つには、ガラス製の光ファイバが好ましい。また、一度に加工される光ファイバの本数に制限はなく、単心の光ファイバであってもよい。

図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置１０は、Ｌ字型ブラケット１１、回転ステージ１２、コ字状ブラケット１３、光ファイバ固定アーム１４、および高さ調整ステージ１５を有する。Ｌ字型ブラケット１１は、台座部１１１と立設部１１２を有する。立設部１１２には、回転ステージ１２が回転自在に取り付けられている。回転ステージ１２は、不図示のモータによって回転し、角速度を調節することができるものである。光ファイバ固定アーム１４は、この回転ステージ１２とともに回転するものである。この光ファイバ固定アーム１４には、光ファイバ先端側載置部１４０が設けられている。図１に示すファイバ固定アーム１４は水平状態にある。なお、回転ステージ１２と光ファイバ固定アーム１４を一体にして設けてもよい。また、Ｌ字型ブラケット１１の台座部１１１には、高さ調整ステージ１５が固定されている。高さ調整ステージ１５には、光ファイバ保持治具１５１が水平に設けられている。

テープ心線Ｆは、先端から所定長（例えば、後述する実施例参照）にわたって被覆Ｆ１を除去した状態で、この光伝送媒体曲げ加工装置１０にセットされる。なお、先端部分Ｆｔには被覆Ｆ１を残し、その先端部分Ｆｔよりも後端側を所定長にわたって被覆Ｆ１を除去した状態で、この光伝送媒体曲げ加工装置１０にセットしてもよい。テープ心線Ｆの、被覆Ｆ１を除去された部分は、クラッドＦ２が露出しているが、後端側は被覆されていることから、この部分でも、光ファイバｆは幅方向に等間隔に並んでいる。

図１に示すように、光ファイバ固定アーム１４の光ファイバ先端側載置部１４０と光ファイバ保持治具１５１とは、間隔をあけて配置されており、テープ心線Ｆは、光ファイバ先端側載置部１４０と光ファイバ保持治具１５１との間の所定空間に架け渡される。すなわち、テープ心線Ｆの先端側が光ファイバ固定アーム１４の光ファイバ先端側載置部１４０に載置され、テープ心線Ｆの後端側が光ファイバ保持治具１５１によって保持される。テープ心線Ｆの先端部分Ｆｔは、光ファイバ先端側載置部１４０によって下から支えられ、テープ心線Ｆの直線性が維持されている。

図１および図２では、図の左側がテープ心線Ｆの先端側になり、図の右側がテープ心線Ｆの後端側になる。なお、図示省略されているが、テープ心線Ｆは後端側にさらに続くものである。光伝送媒体曲げ加工装置１０においても、この光伝送媒体曲げ加工装置１０にセットされたテープ心線Ｆの先端側を装置の先端側と称し、そのテープ心線Ｆの後端側を装置の後端側と称することがある。また、図の左右方向を長手方向と称することがある。

光ファイバ固定アーム１４の光ファイバ先端側載置部１４０には、先端側に固定版１４１が設けられており、光ファイバ固定アーム１４と光ファイバ保持治具１５１との間に架け渡されたテープ心線Ｆの先端側は、この固定板１４１によって光ファイバ先端側載置部１４０に押さえ付けられ、テープ心線Ｆは長手方向に移動不能に固定される。なお、テープ心線Ｆの先端は、固定板１４１よりも突出している。以上説明したように、テープ心線Ｆは、上記所定空間に架け渡され、そのテープ心線Ｆが長手方向に移動不能にテープ心線Ｆの先端側を固定板１４１によって光ファイバ先端側載置部１４０に固定するとともに、光ファイバ保持治具１５１にテープ心線Ｆの後端側を載置する（セット工程）。

また、Ｌ字型ブラケット１１の立設部１１２には、上端部分にコ字状ブラケット１３が取り付けられている。

さらに、光伝送媒体曲げ加工装置１０は、一対のアーク放電電極１６およびセラミックシャフト１７を有する。

ここで、図１及び図２とともに図３も参照して説明を続ける。

図３は、図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置の、高さ調整ステージ１５よりも先端側を後端側から見たときの図である。この図３では、図の左右方向がテープ心線Ｆの幅方向になる。

一対のアーク放電電極１６は、上記幅方向に間隔をあけて対向するよう、それぞれコ字状ブラケット１３の垂直部１３１に設けられたものである。この一対のアーク電極１６は、光ファイバ先端側載置部１４０と光ファイバ保持治具１５１との間に架け渡されるテープ心線Ｆから上方に離間した位置に配置されている。一対のアーク放電電極１６の間では、アーク放電が発生し、テープ心線Ｆの、光ファイバ先端側載置部１４０と光ファイバ保持治具１５１との間における一部分、すなわちクラッドＦ２が露出した状態で上記幅方向に並んだ各光ファイバｆを非接触で加熱する。非接触で加熱することで、光ファイバに傷をつけるおそれがない。この一対のアーク放電電極１６は、本発明にいう非接触加熱手段の一例に相当する。

図４は、一対のアーク放電電極１６によって加熱されている光ファイバを模式的に示す図である。この図４では、図の左右方向がテープ心線Ｆの幅方向になる。

セラミックシャフト１７は、回転ステージ１２の回転中心に一致した回転軸を有する絶縁性の円柱体であって、耐熱性に優れたものである。なお、セラミックシャフト１７は円筒体であってもよい。セラミックシャフト１７の回転軸は、長手方向に直交するものであり、図２および図３に示すように、光ファイバ固定アーム１４における光ファイバ先端側載置部１４０の後端部において回転自在に軸支されている。また、図３および図４に示すように、セラミックシャフト１７の周面１７１は、上記幅方向に並んだ各光ファイバｆの、一対のアーク放電電極１６によって加熱される部分に下方から接し、その部分を下方から支える。一対のアーク放電電極１６の間で発生したアーク放電の温度分布は、一対のアーク放電電極１６の間の中心が高温域、その高温域の周囲が中温域、その中温域の周囲が低温域になる。すなわち、アーク放電の温度分布は同心円状になる。光ファイバｆの屈曲に適切な温度域は中温域であり、高温域では温度が高すぎて光ファイバが損傷してしまい、低温域では温度が低すぎて光ファイバｆを曲げることが困難になる。上記幅方向に並んだ複数本の光ファイバｆを一括して加熱しようとすると、幅方向中央の何本かの光ファイバｆは中温域に入るものの、幅方向両側の光ファイバｆは低温域に入ってしまい、幅方向両側の光ファイバｆを曲げることが困難になる。また、上記幅方向に並んだ複数本の光ファイバｆを一対のアーク放電電極１６の間の中心を横切るように並べることも考えられるが、これでは、高温域に入ってしまう光ファイバｆがでてきてしまい、その光ファイバｆが損傷してしまう。そこで、本実施形態では、一対のアーク放電電極１６の間の下に絶縁体（セラミックシャフト１７）を設けている。図４に示すように、絶縁体（セラミックシャフト１７）は一対のアーク放電電極１６の間の近傍に位置し、一対のアーク放電電極１６の間で発生したアーク放電Ａが絶縁体（セラミックシャフト１７）から離れるように迂回してゆがみ、アーク放電の温度分布は同心円状にならない。このゆがみにより、中温域の下部が略水平になり、上記幅方向に並んだ複数本の光ファイバｆの総てを中温域内に入れることが可能になる。なお、上記幅方向一端の光ファイバからその幅方向他端の光ファイバまでの長さａ／一対のアーク放電電極１６の間隔ｂは０．５以上０．９５以下が好ましく、より好ましくは０．５以上０．９以下である。

なお、絶縁体ではなく導体を、一対のアーク放電電極１６の間の下に設けてもよい。導体を設けることで、一対のアーク放電電極１６の間で発生したアーク放電が導体に引き寄せられてゆがみ、アーク放電の温度分布は同心円状にならない。このゆがみによっても、中温域の下部が略水平になり、上記幅方向に並んだ複数本の光ファイバの総てを中温域内に入れることが可能になる。また、一対のアーク放電電極１６の間の上に、下に設けた電気的特性体と同じ電気的特性のものを設けてもよい。例えば、電極間の下に絶縁体を設けた場合は、電極間の上にも絶縁体を設けてもよい。この場合には、電極間と、上下に設けた絶縁体との距離を調整し、電流不足に陥らないように注意することが必要である。

続いて、光伝送媒体曲げ加工方法における曲げ加工工程について説明する。

曲げ加工工程では、一対のアーク放電電極１６の間で発生したアーク放電によって各光ファイバｆを非接触で加熱しながら、各光ファイバｆに曲げ加工を施す。テープ心線Ｆの、一対のアーク放電電極１６によって加熱されている一部分（以下、各光ファイバｆの加熱部分と称する）には、セラミックシャフト１７の周面１７１が下方から接し、各光ファイバｆの加熱部分は、そのセラミックシャフト１７によって下方から支えられている。この状態で、回転ステージ１２を回転させることで、テープ心線Ｆの先端側が固定された光ファイバ固定アーム１４を反時計回りに回転させる。すなわち、固定板１４１が、一対のアーク放電電極１６の近傍を回転中心にして下方へ回転し、テープ心線Ｆの先端側を下方に向けて回転させる。言い換えれば、セラミックシャフト１７の周面１７１の、テープ心線Ｆに接した部分の近傍（回転ステージ１２の回転中心）を回転中心にして下方へ回転し、テープ心線Ｆの先端側を下方に向けて回転させる。したがって、回転手段である回転ステージ１２と光ファイバ固定アーム１４が、本発明にいう屈曲治具の一例に相当し、セラミックシャフト１７が本発明にいう下支え部材の一例に相当する。光ファイバｆは一定の範囲を連続的に加熱され、微小な曲げ加工が連続して屈曲部分が形成される。

図５は水平状態の光ファイバ固定アーム１４を下方へ向けて３０度回転させた様子を示す図であり、図６は水平状態の光ファイバ固定アーム１４を下方へ向けて６０度回転させた様子を示す図であり、図７は水平状態の光ファイバ固定アーム１４を下方へ向けて９０度回転させた様子を示す図である。

図５〜図７に示すように、各光ファイバｆの加熱部分は、セラミックシャフト１７の周面１７１に沿って曲げられ、上記幅方向に並んだ総ての光ファイバｆが同じ曲率半径で曲げられる。したがって、セラミックシャフト１７を、光ファイバｆの径を考慮して所望の曲率半径を得るための曲率半径を有する周面のものにしておくことで、上記幅方向に並んだ総ての光ファイバｆを、所望の曲率半径に曲げるための精度が向上する。

また、テープ心線Ｆに曲げ加工を施すと、テープ心線Ｆは先端側に引っ張られる。高さ調整ステージ１５に設けられた光ファイバ保持治具１５１は、テープ心線Ｆが先端側に移動可能にそのテープ心線Ｆの後端側を保持するものであり、曲げ加工が施されているテープ心線Ｆの先端側への移動は許容される。光ファイバ保持治具１５１は、高さ調整ステージ１５上で、テープ心線Ｆの先端側に移動可能なものであり、図５〜図７には、光ファイバ保持治具１５１が高さ調整ステージ１５上で徐々に先端側に移動していく様子が示されている。こうしてテープ心線Ｆが先端側へ移動することに追従してセラミックシャフト１７が回転する。このように本実施形態では、回転ステージ１２の回転に同期させて、テープ心線Ｆの先端側への送り出し速度や、セラミックシャフト１７の回転速度を制御することが不要になり、装置全体のコストアップを抑えることができる。なお、回転ステージ１２の回転とセラミックシャフト１７の回転とを別々に制御してもよく、この場合には、回転ステージ１２の回転速度にセラミックシャフト１７の回転速度を一致させることが好ましい。また、テープ心線Ｆの先端側への送り出しをボールネジ機構等を用いて制御してもよい。

さらに、セラミックシャフト１７がテープ心線Ｆの移動に追従して回転することにより、各光ファイバｆとセラミックシャフト１７の周面１７１とがズレることなく、各光ファイバｆとセラミックシャフト１７の周面１７１との摩擦がなくなり、各光ファイバｆにクラックがより生じにくくなる。また、セラミックシャフト１７の周面１７１も加熱されることになるが、回転することによってその周面１７１の一部だけが連続的に加熱されることがなくなり、局所的な著しい温度上昇が抑えられる。セラミックシャフト１７の周面１７１が局所的に著しく温度上昇すると、その著しい温度上昇部分に接している光ファイバｆに細かなクラックが生じやすくなるが、本実施形態ではこの点からも光ファイバｆにクラックが生じにくくしている。

さらに、光伝送媒体曲げ加工装置１０はテンション付与手段１８を有する。本実施形態では、このテンション付与手段１８として、高さ調整ステージ１５上でテープ心線Ｆの先端側に移動する光ファイバ保持治具１５１が相当する。上述のごとく、光ファイバ保持治具１５１は、テープ心線Ｆの長手方向に移動可能なものであるが、曲げ加工が施されてテープ心線Ｆが先端側に移動し始めると、所定の摩擦力に抗して移動することができるものである。したがって、本実施形態の光ファイバ保持治具１５１は、曲げ加工が施されて先端側に移動するテープ心線Ｆに、後端側に向けて引っ張る張力を所定の摩擦力によって付与する。ここでの張力は、光ファイバ１本当り数ｇｆから数十ｇｆ程度である。このわずかな張力を付与することで、各光ファイバｆをピンと張った状態で曲げることができ、所望の曲率半径に曲げるための精度がより向上する。

曲げ加工工程の実施が終了すると、自然冷却を行い、その後、テープ心線Ｆを光伝送媒体曲げ加工装置１０から取り外すことで、テープ心線Ｆの成形が終了する。以上説明した光伝送媒体成形方法を用いて、屈曲したテープ心線Ｆを製造することができる。

なお、本発明の光伝送媒体成形方法を繰り返すことで、屈曲を２箇所以上に持つ光伝送媒体を製造することも可能である。具体的には光伝送媒体の複数箇所を順に屈曲させることで蛇行形状の光ファイバなどを形成することができる。

このように光路を自在に変更した光伝送媒体を用いれば、省スペースの光回路を作製することが可能になる。

以上説明したように、本実施形態の光伝送媒体曲げ加工装置１０によれば、光伝送媒体にクラックが生じにくく、かつ、所望の曲率半径に曲げるための精度が向上する。

次に、本実施形態の光伝送媒体曲げ加工装置１０の各種の調整について説明する。まず、一対のアーク放電電極１６の間と各光ファイバｆの加熱部分との距離を調整することで、光ファイバｆの加熱温度を調整することができる。光ファイバｆの加熱温度は、光ファイバｆを構成する材料のひずみ点以上軟化点未満の温度が好ましい。さらに好ましくは、徐冷点以上軟化点未満である。なお、光ファイバｆが複数の材料により構成されており、その温度が同一でない場合には、最も高い温度を採用する。ここにいう軟化点は、ＪＩＳ−Ｒ３１０３−１に準拠して測定した値であり、ひずみ点、徐冷点は、ＪＩＳ−Ｒ３１０３−２に準拠して測定した値である。本実施形態では、回転ステージ１２の高さ位置およびセラミックシャフト１７の高さ位置はともに固定であり、コ字状ブラケット１３の垂直部１３１に設けられた一対のアーク放電電極１６の高さ位置は変更可能である。一対のアーク放電電極１６の間と各光ファイバｆの加熱部分との距離の調整は、一対のアーク放電電極１６の高さ位置を変更することによって調整する。一対のアーク放電電極１６の高さ位置を変更する手段が、本発明にいう高さ調整手段の一例に相当する。

また、高さ調整ステージ１５は昇降自在であり、光ファイバ固定アーム１４は回転ステージ１２に交換自在に取り付けられている。光ファイバ固定アーム１４としては、光ファイバ先端側載置部１４０の厚みＷ（図１参照）が異なるものが複数用意されている。セラミックシャフト１７を異なる曲率半径を有する周面のものに変更する場合には、高さ調整ステージ１５を昇降させるとともに、光ファイバ固定アーム１４を昇降させた高さ調整ステージ１５の高さに応じた厚みＷのものに取り替える。すなわち、光ファイバ先端側載置部１４０と光ファイバ保持治具１５１との間に架け渡されたテープ心線Ｆが一直線状になるように調整する。ここにいう一直線とは水平に限らず、後述するように斜めであってもよい。

なお、本実施形態では、回転ステージ１２の高さ位置およびセラミックシャフト１７の高さ位置はともに固定であるが、これらの高さ位置を変更できるようにしてもよい。回転ステージ１２の高さ位置を変更すると、その回転ステージ１２に取り付けられた光ファイバ固定アーム１４における光ファイバ先端側載置部１４０の高さ位置も変わり、高さ調整ステージ１５を昇降させることによって、光ファイバ先端側載置部１４０と光ファイバ保持治具１５１との間に架け渡されたテープ心線Ｆが一直線状になるように調整することができる。

図８は、図１に示す光伝送媒体曲げ加工装置１０の変形例を示す図である。以下の説明では、これまで説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

図８に示す光伝送媒体曲げ加工装置２０では、光ファイバ固定アーム１４における光ファイバ先端側載置部１４０は、先端側が高く後端側が低くなるように斜めに配置されており、テープ心線Ｆの先端側が載置される載置面１４０ａも同様に傾斜している。また、光ファイバ保持治具１５１が設けられる高さ調整ステージ１５の上面１５ａも、載置面１４０ａと同様に先端側が高く後端側が低くなるように傾斜し、光ファイバ保持治具１５１も同様に斜めに配置されている。光ファイバ先端側載置部１４０の載置面１４０ａの傾斜角度と光ファイバ保持治具１５１の傾斜角度は等しい。この結果、テープ心線Ｆは、先端側が高く後端側が低くなるように傾斜した状態で光ファイバ先端側載置部１４０と光ファイバ保持治具１５１との間に一直線状に架け渡される。図８に示す光伝送媒体曲げ加工装置２０では、傾斜した光ファイバ保持治具１５１がテンション付与手段１８に相当する。すなわち、曲げ加工が施されて先端側に移動するテープ心線Ｆに、後端側に向けて引っ張る張力を重力を利用して付与する。高さ調整ステージ１５の上面１５ａの傾斜角度は調節可能であり、張力を高める場合には傾斜角度を大きくし、張力を弱める場合には傾斜角度を小さくすればよい。また、回転ステージ１２を回転させ、光ファイバ先端側載置部１４０の傾斜角度が光ファイバ保持治具１５１の傾斜角度と同じになるように光ファイバ固定アーム１４を回転させる。

なお、これまでの説明では、一対のアーク放電電極１６を用いているが、一対のアーク放電電極１６に代えて、各光ファイバｆを非接触で加熱する他の加熱手段（例えば、バーナー等）を用いてもよい。ただし、高温で効率よく光ファイバを加熱する観点からみれば、アーク放電電極が好ましい。

また、セラミックシャフト１７は円柱体のものを用いたが、回転軸方向中央に向かうほど径が漸次大きくなるまゆ型のものを用いてもよい。このまゆ型のものは、幅方向に曲率半径が異なり、異なった曲率半径のものを一度の曲げ加工によって得たい場合に用いればよい。また、まゆ型のものであれば、アーク放電Ａの中温域とセラミックシャフト周面との距離を幅方向（回転軸方向）により均一にすることができる場合がある。

以下、実施例を用いてさらに説明する。

図１に示すＬ字型ブラケット１１としてアルミニウム製のＬ字型ブラケットを用意し、光ファイバを保持する光ファイバ保持冶具を載置するための高さ調整ステージを台座部に取り付けた。また、図１に示す回転ステージ１２として、ステッピングモータで駆動する自動θ軸回転ステージを用意し、その自動θ軸回転ステージをアルミ製Ｌ字型ブラケット壁面（図１に示す立設部１１２）に固定した。

さらに、一対のアーク放電電極と、図１に示すコ字状ブラケット１３としてガラスエポキシ製のコ字状ブラケットを用意した。一対のアーク放電電極は、それぞれアーク放電用電源（古河電工社製光ファイバ融着装置を転用）に接続され、陰極、陽極両方の電極棒をコ字状ブラケットに向かい合わせで固定し、そのコ字状ブラケットをＬ字型ブラケットの壁面（図１に示す立設部１１２）に固定した。

自動θ軸ステージには、光ファイバ先端側載置部を有する光ファイバ固定アームを組み付け、光ファイバ固定アームにおける光ファイバ先端側載置部１４０の後端には、図１に示すセラミックシャフト１７として、半径１．３ｍｍ、長さ２．２ｍｍの円柱状のジルコニア製光ファイバ支持体を取り付けた。

光ファイバは石英光ファイバ（ＧＩ５０マルチモード、クラッド径０．１２５ｍｍ、被覆外径０．２５ｍｍ、古河電工社製）を用い、先端から３０ｍｍのところまで、被覆を除去した。そして、被覆を除去した部分の先端側を固定板により光ファイバ固定アームに固定した。一方、その光ファイバの後端側を光ファイバ保持冶具に保持させる。光ファイバ保持冶具には、先端側に移動する際に、その移動を妨げる所定の抵抗力が作用する。光ファイバ保持冶具は、１０ｇｆ程度の張力を付与できるものとした。

また、光ファイバと一対のアーク放電電極間の中心との上下方向の距離を約１ｍｍに調節し、アーク放電炎により光ファイバが非接触で赤熱するようにした。

自動θ軸ステージ、アーク放電用電源はコントローラに接続され、アーク放電をさせながら、自動θ軸ステージを角速度π／８（ｒａｄ／ｓ）で９０度回転させるように制御し、セラミックシャフトである光ファイバ支持体の円弧に添って光ファイバを９０度屈曲させた。

この実験を４回繰り返し、光ファイバの曲率半径を実測した。実測結果を表１に示す。

なお、９０度屈曲された光ファイバの屈曲部分における曲率半径の理論値は、セラミックシャフトである光ファイバ支持体の半径１．３ｍｍにクラッド径の半分である０．６２５ｍｍを加えた１．３６２５ｍｍとなる。

表１に示すように、実測値は、理論値よりも若干大きくなるがほぼ理論値と一致していた。

実施例１の光ファイバを４心テープ心線とした。それ以外は実施例１と同様に光ファイバを屈曲させ、光ファイバの曲率半径を実測した。実測結果を表２に示す。

なお、理論値は１．３６２５ｍｍとなる。

表２に示すように、実測値は、理論値よりも若干大きくなるがほぼ理論値と一致していた。

図８に示す光伝送媒体曲げ加工装置２０と同じ構成の光伝送媒体曲げ加工装置を用いた。具体的には光ファイバ保持冶具（高さ調整ステージの上面）を１０度傾斜させ、回転ステージをそれに合わせて回転させ光ファイバ先端側載置部も１０度傾斜させた。それ以外は実施例１と同様に光ファイバを屈曲させ、光ファイバの曲率半径を実測した。実測結果を表３に示す。

なお、理論値は１．３６２５ｍｍとなる。

表３に示すように、ここでも実測値は、理論値よりも若干大きくなるがほぼ理論値と一致していた。

セラミックシャフトである光ファイバ支持体を、半径５．０ｍｍ、長さ２．２ｍｍのものにした。それ以外は実施例３と同様に光ファイバを屈曲させ、光ファイバの曲率半径を実測した。実測結果を表４に示す。

なお、曲率半径の理論値は、光ファイバ支持体の半径５．０ｍｍにクラッド径の半分である０．６２５ｍｍを加えた５．０６２５ｍｍとなる。

表４に示すように、実測値は、ここでも理論値よりも若干大きくなるがほぼ理論値と一致していた。
＜評価＞
（曲率半径のバラツキ）
実施例１から４について、曲率半径実測値の最大値と最小値の差を求めて「曲率半径のバラツキ」とした。
（傷の有無）
実施例１から４の光ファイバについて、市販のデジタルマイクロスコープで表面の傷の有無を確認した。評価結果を表５に示す。

表５に示すように、実施例１から４のいずれの実施例においても、セラミックシャフトである光ファイバ支持体に沿わせて光ファイバを曲げることにより、曲率半径のバラツキを小さくでき、さらに、光ファイバの移動に追従して光ファイバ支持体が回転することにより、光ファイバの表面に傷をつけないで屈曲させることができた。

特に実施例３では、傾斜を設けることで重力により安定した張力を光ファイバに印加することができ、曲率半径のバラツキを有効数字に現れないほど極めて小さくできた。

また、実施例４では、径の異なる光ファイバ支持体を使用することで、光ファイバを、実施例１から３の曲率半径とは異なる所望の曲率半径で屈曲させることができた。
以下、これまで説明したことを含めて付記する。
（付記１）所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触で加熱する非接触加熱手段と、
上記光伝送媒体に力を加えて曲げる屈曲治具と、
上記光伝送媒体の、上記非接触加熱手段によって加熱される部分に下方から接する下支え部材とを備えることを特徴とする光伝送媒体成形装置。
付記１記載の光伝送媒体成形装置によれば、上記非接触加熱手段によって光伝送媒体を非接触で加熱するため光伝送媒体にクラックが生じにくい。また、上記光伝送媒体の、上記非接触加熱手段によって加熱される部分が上記下支え部材によって下支えされるため、例えば、その部分が光伝送媒体の自重によって下方へ曲がってしまうことが防止でき、所望の曲率半径に曲げるための精度が向上する。
ここで、上記屈曲治具によって曲げられる光伝送媒体をその光伝送媒体の長手方向に送り出す送り出し手段を備えたものであってもよい。
この送り出し手段による光伝送媒体の送り出し速度は、上記屈曲治具の回転速度に応じた速度である。
（付記２）付記１記載の光伝送媒体成形装置において、上記回転冶具は、上記非接触加熱手段近傍を中心として回転するものであってもよい。
（付記３）付記１記載の光伝送媒体成形装置において、さらに、上記屈曲治具によって曲げられている光伝送媒体に張力を付与するテンション付与手段を備えることが好ましい。
光伝送媒体に張力を付与することによって、光伝送媒体をピンと張った状態で曲げることができ、所望の曲率半径に曲げるための精度がより向上する。
（付記４）付記１記載の光伝送媒体成形装置において、上記下支え部材は、上記光伝送媒体の長手方向に直交する回転軸を有する円筒状の周面を有するものである態様も好ましい。
この態様によれば、光伝送媒体が、上記周面に沿って曲げられ、所望の曲率半径に曲げるための精度がより向上する。また、回転することによってその周面の一部だけが連続的に加熱されることがなくなり、局所的に温度が上昇することが抑えられて、光伝送媒体の、その周面に接した部分に細かなクラックなどが生じにくくなる。
なお、上記円筒状の周面を有するものは、円筒体であっても円柱体であってもよい（以下、同じ）。また、上記円筒状の周面を有するものは、自らが回転駆動するものであってもよく、自らが回転駆動する場合には、その回転速度は、上記屈曲治具の回転速度に一致した速度であることが好ましい。
ここで、上記下支え部材は、上記回転軸が上記屈曲治具の回転中心に一致したものであってもよい。
（付記５）付記１記載の光伝送媒体成形装置において、この光伝送媒体成形装置が、上記屈曲治具によって曲げられる光伝送媒体をその光伝送媒体の長手方向に移動可能に保持するものであって、
上記下支え部材は、上記屈曲治具によって曲げられている光伝送媒体が上記長手方向に移動することに追従して上記回転軸を中心に回転する円筒状の周面を有するものであってもよい。
こうすることで、上記屈曲治具の回転に同期させて、光伝送媒体の長手方向への送り出し速度や上記円筒状の周面の回転速度を制御することが不要になり、装置全体のコストアップを抑えることができる。また、光伝送媒体に接する上記下支え部材が、光伝送媒体の移動に追従して回転することで、光伝送媒体と下支え部材との摩擦がなくなり、光伝送媒体にクラックがより生じにくくなる。
（付記６）付記１記載の光伝送媒体成形装置において、上記下支え部材は絶縁体であってもよい。
上記下支え部材が絶縁体であることにより、光伝送媒体を、上記長手方向に直交する幅方向に均一に加熱することができるようになる。ただし、上記下支え部材は絶縁体に限らず、導体であってもよい。
（付記７）付記１記載の光伝送媒体成形装置において、上記非接触加熱手段はアーク放電電極であってもよい。
（付記８）付記１記載の光伝送媒体成形装置において、さらに、光伝送媒体と上記非接触加熱手段との高さを調節する高さ調節手段を備えた態様であってもよい。
（付記９）非接触加熱手段を用いて光伝送媒体を屈曲させる光伝送媒体成形方法であって、
所定空間に光伝送媒体を架け渡すセット工程と、
所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触加熱手段によって加熱しながら、その光伝送媒体に力を加えて曲げ加工を施す曲げ加工工程とを有し、
上記曲げ加工工程が、上記光伝送媒体の、上記非接触加熱手段によって加熱されている一部を下方から支えた状態で行われる工程であることを特徴とする光伝送媒体成形方法。
付記９記載の光伝送媒体成形方法によれば、付記１記載の光伝送媒体成形装置において実施され、光伝送媒体にクラックが生じにくく、かつ、所望の曲率半径に曲げるための精度が向上する。
（付記１０）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、角速度を調節できる屈曲治具を用いて光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であってもよい。
（付記１１）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記光伝送媒体に張力を付与しながら行う工程であることが好ましい。
（付記１２）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記下支え部材として上記光伝送媒体の長手方向に直交する回転軸を有する円筒状の周面を有するものを用いる工程であることも好ましい。
（付記１３）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記伝送媒体をその光伝送媒体の長手方向に移動可能に保持した状態で、上記下支え部材として、該光伝送媒体がその長手方向に移動することに追従して上記回転軸を中心に回転する円筒状の周面を有するものを用いて曲げ加工を施す工程であってもよい。
（付記１４）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記下支え部材として絶縁体を用いる工程であってもよい。
（付記１５）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記非接触加熱手段近傍を中心として回転する屈曲治具を用いて光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であってもよい。
（付記１６）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、光伝送媒体を９０度曲げる曲げ加工を施す工程であってもよい。
（付記１７）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記曲げ加工工程が、上記非接触加熱手段としてアーク放電電極を用いる工程であってもよい。
（付記１８）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記セット工程が、上記光伝送媒体としてガラス製光ファイバを所定空間に架け渡す工程であってもよい。
（付記１９）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記セット工程が、上記光伝送媒体として複数本の光ファイバで構成される光ファイバ構造体を所定空間に架け渡す工程であってもよい。
（付記２０）付記９記載の光伝送媒体成形方法において、上記光伝送媒体の複数箇所を順に屈曲させる方法であってもよい。
（付記２１）付記９から付記２０のいずれか記載の光伝送媒体成形方法を用いて、屈曲した光伝送媒体を製造することを特徴とする光伝送媒体製造方法。

１０，２０ 光伝送媒体曲げ加工装置
１１ Ｌ字型ブラケット
１２ 回転ステージ
１３ コ字状ブラケット
１４ 光ファイバ固定アーム
１４０ 光ファイバ先端側載置部
１４１ 固定版
１５ 高さ調整ステージ
１５１ 光ファイバ保持治具
１６ アーク放電電極
１７ セラミックシャフト
１７１ 周面
１８ テンション付与手段
Ｆ テープ心線
ｆ 光ファイバ

Claims (17)

1. 所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触で加熱する非接触加熱手段と、
   前記光伝送媒体に力を加えて曲げる屈曲治具とを備え、
   前記屈曲治具によって曲げられる光伝送媒体を該光伝送媒体の長手方向に移動可能に保持する光伝送媒体成形装置であって、
   前記屈曲治具は、前記非接触加熱手段近傍を中心として回転するものであり、
   前記光伝送媒体の、前記非接触加熱手段によって加熱される部分に下方から接する下支え部材と、
   先端側に移動する光伝送媒体に後端側に向けて引っ張る張力を付与するテンション付与手段とを備えたことを特徴とする光伝送媒体成形装置。
2. 前記下支え部材は、前記光伝送媒体の長手方向に直交する回転軸を有する円筒状の周面を有するものであることを特徴とする請求項１記載の光伝送媒体成形装置。
3. 前記下支え部材は、前記屈曲治具によって曲げられている光伝送媒体が前記長手方向に移動することに追従して回転するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送媒体成形装置。
4. 所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触で加熱する非接触加熱手段と、
   前記光伝送媒体に力を加えて曲げる屈曲治具と、
   前記光伝送媒体の、前記非接触加熱手段によって加熱される部分に下方から接する下支え部材とを備え、
   前記下支え部材は、前記光伝送媒体の長手方向に直交する回転軸を有する円筒状の周面を有するものであることを特徴とする光伝送媒体成形装置。
5. 所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触で加熱する非接触加熱手段と、
   前記光伝送媒体に力を加えて曲げる屈曲治具と、
   前記光伝送媒体の、前記非接触加熱手段によって加熱される部分に下方から接する下支え部材とを備えた光伝送媒体成形装置であって、
   この光伝送媒体成形装置が、前記屈曲治具によって曲げられる光伝送媒体を該光伝送媒体の長手方向に移動可能に保持するものであって、
   前記下支え部材は、前記屈曲治具によって曲げられている光伝送媒体が前記長手方向に移動することに追従して回転するものであることを特徴とする光伝送媒体成形装置。
6. 前記下支え部材は、絶縁体であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載の光伝送媒体成形装置。
7. 前記非接触加熱手段はアーク放電電極であることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項記載の光伝送媒体成形装置。
8. 非接触加熱手段を用いて光伝送媒体を屈曲させる光伝送媒体成形方法であって、
   所定空間に光伝送媒体を架け渡すセット工程と、
   所定空間に架け渡された光伝送媒体の一部を非接触加熱手段によって加熱しながら、該光伝送媒体に力を加えて曲げ加工を施す曲げ加工工程とを有し、
   前記曲げ加工工程が、前記光伝送媒体を該光伝送媒体の長手方向に移動可能に保持し、該光伝送媒体の、前記非接触加熱手段によって加熱されている一部を下方から支えた状態で、先端側に移動する該光伝送媒体に、後端側に向けて引っ張る張力を付与しながら該光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であることを特徴とする光伝送媒体成形方法。
9. 前記曲げ加工工程が、角速度を調節できる屈曲治具を用いて光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であることを特徴とする請求項８記載の光伝送媒体成形方法。
10. 前記曲げ加工工程が、前記光伝送媒体の長手方向に直交する回転軸を有する円筒状の周面を有する下支え部材を用いて該光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であることを特徴とする請求項８又は９項記載の光伝送媒体成形方法。
11. 前記曲げ加工工程が、前記下支え部材として、前記光伝送媒体が長手方向に移動することに追従して回転するものを用いて該光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であることを特徴とする請求項１０記載の光伝送媒体成形方法。
12. 前記曲げ加工工程が、前記下支え部材として絶縁体を用いる工程であることを特徴とする請求項１０又は１１記載の光伝送媒体成形方法。
13. 前記曲げ加工工程が、前記非接触加熱手段近傍を中心として回転する屈曲治具を用いて光伝送媒体に曲げ加工を施す工程であることを特徴とする請求項８から１２のうちいずれか１項記載の光伝送媒体成形方法。
14. 前記曲げ加工工程が、光伝送媒体を９０度曲げる曲げ加工を施す工程であることを特徴とする請求項８から１３のうちいずれか１項記載の光伝送媒体成形方法。
15. 前記曲げ加工工程が、前記非接触加熱手段としてアーク放電電極を用いる工程であることを特徴とする請求項８から１４のうちいずれか１項記載の光伝送媒体成形方法。
16. 前記光伝送媒体の複数箇所を順に屈曲させることを特徴とする請求項８から１５のうちいずれか１項記載の光伝送媒体成形方法。
17. 請求項８から１６のいずれか記載の光伝送媒体成形方法を用いて、屈曲した光伝送媒体を製造することを特徴とする光伝送媒体製造方法。