JP2004029087A

JP2004029087A - テープ状光ファイバ心線の製造装置，製造方法およびテープ状光ファイバ心線

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Publication number: JP2004029087A
Application number: JP2002181121A
Authority: JP
Inventors: Takeo Tsurumi; 鶴見　岳男; Hiroshi Kato; 加藤　浩
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: JP3952169B2

Abstract

【課題】光ファイバ素線の間隔が広げられたテープ状光ファイバ心線において、その間隔を精度よく製造することができるテープ状光ファイバ心線の製造装置を提供する。
【解決手段】同一平面に集線された複数本の光ファイバ素線が１次被覆ダイス装置４に導入される。１次被覆ダイス装置４でくびれた形状に被覆された樹脂に対して、スポット光照射部１２と、フラット光照射部１３により紫外線が照射されて硬化される。スポット光照射部１２は、紫外線ランプ部１２ａ，光ファイバ１２ｂ，出射端１２ｃを有し、１次被覆ダイス装置から出たテープ状光ファイバ心線のダイスの出口においてくびれ部に向けて照射される。被覆された直後に光ファイバ素線間にパワーが集中するように照射されるから、間隔の縮小量を小さくできる。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２本以上の光ファイバ素線を紫外線硬化型樹脂等で一括被覆したテープ状光ファイバ心線、特に、光ファイバ素線間隔を広げたテープ状光ファイバ心線の製造装置，製造方法およびテープ状光ファイバ心線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テープ状光ファイバ心線は、光ファイバ素線、例えば、外径０．１２５ｍｍのガラスファイバに保護被覆を施して外径を０．２５ｍｍとした光ファイバ素線の複数本を平行に並べた状態で被覆樹脂で一括被覆を施してテープ状にした光ファイバ心線である。被覆樹脂としては、通常、紫外線硬化型樹脂が用いられ、光ファイバ素線は互いに密着配列した状態で一括被覆がされている。したがって、光ファイバ素線の外径が０．２５ｍｍであれば、テープ状光ファイバ心線における光ファイバ素線のピッチは０．２５ｍｍとなる。
【０００３】
しかし、このテープ状光ファイバ心線の端末部を光電変換するデバイスや光コネクタに直接接続するには、光ファイバ素線のピッチが小さすぎる。このため、光ファイバ素線ピッチを大きくしたテープ状光ファイバ心線が知られている。例えば、光ファイバ素線ピッチを大きくしたテープ状光ファイバ心線は、形状的には通常の４心のテープ状光ファイバ心線と同一寸法であるが、内側部分の２本の光ファイバ素線が位置するところに光ファイバ素線がなく、両外側の２本のみに光ファイバ素線が存在するようにして、光ファイバ素線のピッチを大きくしたものがある。
【０００４】
例えば、図３（Ａ）に示すような２心の光ファイバ素線２１の間隔を広げたテープ状光ファイバ心線、あるいは、図３（Ｂ）に示すような２心の光ファイバ素線２１間に抗張力体２４を介在させ、光ファイバ素線間のピッチと形状安定化を図った光ファイバ心線が公知である（特開平１１−３１６３２７号公報）。さらに、図３（Ｃ）に示すような４心の光ファイバ素線２１間の間隙を０．２〜０．８ｍｍとし、この部分での一括被覆２２の厚みを光ファイバ素線部分より薄くしたテープ状光ファイバ心線が公知である（特開平１１−２３１１８３号公報）。また、図３（Ｄ）に示すような図３（Ａ）をフラットな形状にするための２次被覆を施したテープ状光ファイバ心線も公知である（特開２００２−４８９５５号公報）。
【０００５】
図４は、一般的なテープ状光ファイバ心線の製造装置の概略を示す構成図である。図中、１は光ファイバ素線の繰り出し装置、２はガイドローラ，３は集線装置、４は被覆ダイス装置、５は紫外線照射装置、８は張力調整装置、９は巻取装置を示す。複数本の光ファイバ素線は、先ず、繰り出し装置１からガイドローラ２を介して集線装置３で同一平面に集線される。そして、この集線された複数本の光ファイバ素線は、被覆ダイス装置４内に引き込まれ、この被覆ダイス装置内で各光ファイバ素線間のピッチが揃えられるとともに、出口付近で紫外線硬化型樹脂により一括被覆される。この後、紫外線照射装置５で被覆樹脂が硬化され、張力調整装置８を経て、巻取装置９で巻き取られる。
【０００６】
光ファイバ素線の間隔が開いたテープ状光ファイバ心線は、機器でのコネクタ取り付けの関係から、そのファイバ間隔を規定の範囲内に収めるように製造しなくてはならない。上述した一般的なテープ状光ファイバ心線の製造方法では、被覆ダイス装置におけるダイスは楕円形のダイスが用いられているが、このダイスを光ファイバ素線ピッチを大きくしたテープ状光ファイバ心線の製造に用いると、光ファイバ素線間に多量の樹脂が存在するため、樹脂の硬化収縮の影響が大きく、光ファイバ素線の間隔を規定の範囲内に収めるようにすることが困難である。
【０００７】
このような観点からすれば、図３（Ｂ）に示すものは、光ファイバ素線間に抗張力体を介在させることにより、上述した問題点の解消を図ることはできる。しかし、抗張力体の付加は、大幅なコスト増をもたらすもので、得策ではない。
【０００８】
したがって、抗張力体を用いずに、単に、通常のテープ状光ファイバ心線におて、光ファイバ素線間の間隔を大きくしたものでは、上述したように、樹脂の硬化収縮の影響が大きいから、製造工程においては、間隔が広いときは粘度を向上させ、狭いときは粘度を低減させるように樹脂温度を調整して光ファイバ素線の間隔を調整する方法、あるいは、製造線速を変更することで光ファイバ素線の間隔を調整する方法が採用されていた。しかし、一度調整しても、樹脂粘度の変化等でその間隔が経時的に変化し、製造中に、モニタで監視して、光ファイバ素線の間隔が変化し始めると、設備を停止させ、再度、温度設定を調整を行なうなど、紫外線硬化型樹脂の粘度等の影響で、条件出しに多大な時間を要している。
【０００９】
これに対して、図３（Ａ），（Ｃ）に示すような光ファイバ素線間がくびれた形状のテープ状光ファイバ心線では、光ファイバ素線間に介在する樹脂が少ないから、樹脂の硬化収縮の影響が少なくなり、光ファイバ素線間の間隔が変化し難くなる。この形状を成型するためには、ひょうたん状の形状のダイスを用いて、ほぼ同一の形状のテープ状光ファイバ心線を製造する。しかし、くびれ部２３を有する形状では、テープ状光ファイバ心線を長尺で連続製造する場合の巻取装置での巻取状態に乱れが生じ、このためテープ状光ファイバ心線に歪が加えられ、時にはこれが原因で破断に至ることもある。また、巻取装置から、繰り出すときに、テープ状光ファイバ心線がもつれたり、捻じれが発生するなどで、加工性を低下させ、伝送損失増加をもたらすことにもなる。
【００１０】
そこで、図３（Ｄ）に示すように、ひょうたん型にした１層目の一括被覆である１次被覆２２の上に、２層目の被覆である２次被覆２５を施して、外形をくびれがないように全体的にフラットな形状にすることが提案されている。
【００１１】
しかし、図３（Ａ），（Ｂ）に示すようにくびれた形状でも、紫外線照射炉で硬化される前に、光ファイバ素線間の間隔が変化してしまう。また、図３（Ｄ）に示したように、１次被覆２２がくびれた形状であると、１次被覆を施した段階で、同様に光ファイバ素線間の間隔が変化してしまい、２次被覆２５を施してもその間隔の変化は残ってしまう。
【００１２】
したがって、従来技術における光ファイバ素線の間隔が広げられたテープ状光ファイバ心線においては、その間隔を精度よく製造することは困難であった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、光ファイバ素線の間隔が広げられたテープ状光ファイバ心線において、その間隔を精度よく製造することができるテープ状光ファイバ心線の製造装置，製造方法およびテープ状光ファイバ心線を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数本の光ファイバ素線を間隔を開けて、光ファイバ素線間がくびれた形状になるように紫外線硬化型樹脂で一括被覆をする第１の被覆手段と、該被覆手段で被覆された紫外線硬化型樹脂を紫外線を照射して硬化させる紫外線照射手段を有するテープ状光ファイバ心線の製造装置において、前記紫外線照射手段は、前記被覆手段の出口において紫外線のスポット光を照射するスポット光照射手段を有して、光ファイバ素線間の被覆樹脂を照射することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明は、複数本の光ファイバ素線を間隔を開けて、光ファイバ素線間がくびれた形状になるように紫外線硬化型樹脂で一括被覆をする第１の樹脂被覆工程と、被覆された紫外線硬化型樹脂を紫外線を照射して硬化させる紫外線照射工程を有するテープ状光ファイバ心線の製造方法において、前記紫外線照射工程は、前記樹脂被覆工程で紫外線硬化型樹脂が被覆された直後に、光ファイバ素線間の被覆樹脂に紫外線のスポット光を照射することを特徴とするものであり、かかる製造方法によって製造されたテープ状光ファイバ心線も特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のテープ状光ファイバ心線の製造装置の実施の形態の一例を説明するための概略構成図である。図中、１は光ファイバ素線の繰り出し装置、２はガイドローラ、３は集線装置、４は１次被覆ダイス装置、５は１次紫外線照射装置、６は２次被覆ダイス装置、７は２次紫外線照射装置、８は張力調整装置、９は巻取装置である。
【００１７】
この実施の形態では、図３（Ｄ）で説明したような、ひょうたん型にした１層目の一括被覆である１次被覆２２の上に、２層目の被覆である２次被覆２５を施して、外形をくびれがないように全体的にフラットな形状にしたテープ状光ファイバ心線を製造することができるものである。この製造装置で製造されるテープ状光ファイバ心線について説明しておく。図３（Ｄ）では、２心のテープ状光ファイバ心線が示されている。紫外線硬化型樹脂で被覆された公称外径が０．２５ｍｍの２本の光ファイバ素線２１を一括して被覆する１次被覆を施した上に、２次被覆２５を施したものである。
【００１８】
この例は２心であるが、実用的なテープ状光ファイバ心線としては、２〜１６心が通常であり、光ファイバ素線２１間の間隙は、０．１〜１．０ｍｍ位の範囲である。したがって、光ファイバ素線に外径０．２５ｍｍのものを用いると、光ファイバ素線のピッチは、０．３５〜１．２５ｍｍ位となる。被覆材料としては紫外線硬化型樹脂が用いられ、１次被覆２２にはヤング率が６３７〜１１２７ＭＰａ（温度２５℃、ＪＩＳ　Ｋ７１１３）の紫外線硬化型樹脂が用いられる。２次被覆１４には、１次被覆２２と同じ紫外線硬化型樹脂が用いてもよいが、ヤング率が１次被覆より小さい、１４７〜２８５ＭＰａ（温度２５℃、ＪＩＳ　Ｋ７１１３）のものを用いるとよい。この２次被覆１４のヤング率を小さくすることで、２次被覆１４のみの被覆除去を容易に行うことが可能となる。これにより、光ファイバテープ心線を光ファイバ素線に分離分岐して各種デバイス、光コネクタ等との接続形成の際に、２次被覆１４のみ除去し、１次被覆の薄肉状になっているくびれ部２３で分離することで端末加工を容易に行なうことができる。２次被覆１４は、くぼみ２３を埋める程度で形成すればよいが、一括被覆を形成するという点から、１次被覆２２の全体を覆うようにしてもよい。また、製造時に巻き取りをスムーズに行うことができるように、２次被覆１４の表面はできるだけ凹凸のない平坦な方がよい。その平坦度Ｓ（面の凹凸の最も低い部分と最も高い部分の差）が０．０２ｍｍ以下であれば、３０ｋｍ以上の光ファイバテープ心線を整列巻きで良好に巻き取ることが可能である。
【００１９】
複数本の光ファイバ素線は、繰り出し装置１からガイドローラ２を介して集線装置３で同一平面に集線される。そして、この集線された複数本の光ファイバ素線は、１次被覆ダイス装置４に導入され、この被覆ダイス内で各光ファイバ素線間のピッチが揃えられるとともに、紫外線硬化型樹脂で一括被覆される。ついで、１次紫外線照射装置５で被覆樹脂が硬化される。１次被覆ダイス装置４におけるダイス形状がくびれをもたせた形状であるので、１次被覆がされたテープ状光ファイバ心線は、図３（Ａ）で説明した一例のように、光ファイバ素線間の被覆が光ファイバ素線の外径よりも薄くされた形状である。この一例の具体例では、光ファイバ素線の近傍の被覆厚が５〜５０μｍであり、ひょうたんのくびれ部の厚さが５〜２００μｍの範囲である。
【００２０】
このテープ状光ファイバ心線が２次被覆ダイス装置６に導入され、２次被覆が施され、２次紫外線照射装置７で被覆樹脂が硬化される。この後、張力調整装置８を経て、巻取装置９にて巻き取られる。
【００２１】
本発明では、１次紫外線照射装置５に特徴がある。図２は、本発明に用いられる紫外線照射装置の一例を説明するための概略構成図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。１０は光ファイバ素線、１１はテープ状光ファイバ心線、１２はスポット光照射部、１２ａは紫外線ランプ部、１２ｂは光ファイバ、１２ｃは出射端、１３はフラット光照射部である。図１のテープ状光ファイバ心線の製造装置に用いた場合を例にして説明する。
【００２２】
図１の集線装置で同一平面に集線された複数本の光ファイバ素線が１次被覆ダイス装置４に導入される。１次被覆ダイス装置４でくびれた形状に被覆された樹脂に対して、紫外線が照射されて硬化される。紫外線の照射は、この実施の形態では、スポット光照射部１２と、フラット光照射部１３によって行なわれる。スポット光照射部１２は、紫外線ランプ部１２ａ，光ファイバ１２ｂ，出射端１２ｃを有し、紫外線ランプ部１２ａに設けられた紫外線ランプ等の光源からの光を光ファイバ１２ｂで伝達して、出射端１２ｃから、１次被覆ダイス装置４のダイスの出口に向けてスポット光を照射する。スポット光を照射する方向は、くびれ部に向く方向であり、主として、光ファイバ素線間にパワーが集中するように照射される。図２において、丸で囲った部分拡大図に示すように、光ファイバ１２ｂの出射端１２ｃから出射される紫外線は、開口角で拡がるとしても、スポット状に照射され、中心部の光量が最も大きい光量分布となる。部分拡大図に示す一例では、光ファイバ１２ｂの端からの距離Ｌが１０ｍｍで、スポット径Ｄは５〜６ｍｍであり、ドットを記した中心部において、５．６Ｗ／ｃｍ^２であったが、本発明がこの数値に限られるものでない。また、出射端１２ｃに集光レンズを設けて、適当なスポット径とするとともに、集光作用によって、照射効率を高めることができる。
【００２３】
スポット光照射部１２で照射されたテープ状光ファイバ心線は、フラット光照射部１３に導入されて紫外線照射を受けて、全体の樹脂被覆が硬化される。フラット光照射部１３は、完全な意味でのフラット光を照射するものではなく、スポット光照射部１２に比べて集光された状態でない程度の照射光を照射できるものであり、紫外線ランプで直接照射するものでよい。なお、スポット光照射部１２で樹脂被覆の硬化が十分であれば、フラット光照射部１３を設けなくてもよい。
【００２４】
このように、本発明では、くびれ部を有する形状に被覆された紫外線硬化型樹脂が、被覆手段の出口で光ファイバ素線間がスポット光によって照射される。すなわち、光ファイバ素線間が被覆された直後に光ファイバ素線間がスポット光によって照射される。なお、被覆手段の出口とは、被覆が完了した位置、ダイスでいえば、ダイスの出口位置から５０ｍｍまでの範囲をいうものであり、直後とは、被覆が完了した時点、ダイスでいえばダイスの出口を出た時点から５００ｍｓｅｃまでの時点の範囲をいうものであり、これらの範囲であれば、光ファイバ素線間の間隔が確保できるように、光ファイバ素線間の樹脂を硬化させることができる。
【００２５】
図５は、スポット光の照射の有無による光ファイバ素線間の間隔の変動を測定した実験結果である。図中、縦の線で示したものが、光ファイバ素線の間隔の変動の範囲を示したものである。スポット光を照射しない場合は、６５０〜７３０μｍと縮小されるばかりでなく、変化範囲も広く、不安定であるといえる。これに対して、スポット光を照射した場合は、一例では、７３０〜７６０μｍ、他の例では、７２０〜７７０μｍと縮小量は少なく、変化範囲も狭い。変化範囲が狭いことから、縮小量をあらかじめ見込んでおくことも可能である。
【００２６】
なお、紫外線硬化型樹脂の被覆は、ダイスを必ずしも用いる必要はなく、塗布装置等、適宜の被覆手段を用いることができる。塗布装置を用いる場合でも、粘度を適当にすることにより、塗布した樹脂の表面張力によって、くびれた形状に樹脂を被覆することができる。
【００２７】
上述した実施の形態では、光ファイバ素線間の紫外線硬化型樹脂が薄肉となるように被覆することから、樹脂の粘度、線速による光ファイバ素線間の間隔の変化を受けにくくでき、しかも、被覆手段の出口に照射された紫外線光でひょうたん型に硬化させるから、光ファイバ素線の剛性によって光ファイバ素線間の間隔が変動しない状態で紫外線硬化型樹脂を硬化させることができる。さらに、２層目の紫外線硬化型樹脂の被覆時においては、１層目の被覆樹脂が硬化していることから、２層目の紫外線硬化型樹脂を被覆する工程における治工具での通過抵抗を低減することができる。
【００２８】
しかし、本発明は、くびれ部を有するように１層目の紫外線硬化型樹脂を被覆した上に、くびれた部分を埋めてフラットな形状になるように樹脂で被覆する第２の樹脂被覆は必ずしも必要としない。図４で説明した製造装置において、図１，図２で説明したように、紫外線照射装置５として、紫外線光によるスポット光の照射を行なうことにより、換言すれば、図１において、２次被覆ダイス装置６，２次紫外線照射装置７を省略することにより、くびれ部を有したままのテープ状光ファイバ心線も本発明に含まれるものである。用途によっては、フラットな形状にするための２層目の樹脂被覆をしないでも、十分であり、コスト面からは有利である。
【００２９】
なお、製造の線速が変化すると、単位時間あたりの受光エネルギーが変化し、硬化速度が変化することから、製造線速を上げると、硬化速度が遅くなり、光ファイバ素線間の間隔が狭くなる。これを補うためには、線速に応じて紫外線光のパワーを制御する。線速を検出した値、あるいは、線速の設定値を用いて、線速が大きいときには、紫外線光のパワーを大きくし、線速が小さいときには、紫外線光のパワーを小さくなるようにして、線速に関係なく、硬化速度を保つことにより、光ファイバ素線間の間隔の精度を挙げることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光ファイバ素線の間隔が広げられたテープ状光ファイバ心線において、光ファイバ素線間の間隔を精度よくできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテープ状光ファイバ心線の製造装置の実施の形態の一例を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明に用いられる紫外線照射装置の一例を説明するための概略構成図である。
【図３】テープ状光ファイバ心線の説明図である。
【図４】一般的なテープ状光ファイバ心線の製造装置の概略を示す構成図である。
【図５】スポット光の照射の有無による光ファイバ素線間の間隔の変動を測定した実験結果である。
【符号の説明】
１…光ファイバ素線の繰り出し装置、２…ガイドローラ、３…集線装置、４…１次被覆ダイス装置、５…１次紫外線照射装置、６…２次被覆ダイス装置、７…２次紫外線照射装置、８…張力調整装置、９…巻取装置、１０…光ファイバ素線、１１…テープ状光ファイバ心線、１２…スポット光照射部、１２ａ…紫外線ランプ部、１２ｂ…光ファイバ、１２ｃ…出射端、１３…フラット光照射部。

Claims

複数本の光ファイバ素線を間隔を開けて、光ファイバ素線間がくびれた形状になるように紫外線硬化型樹脂で一括被覆をする第１の被覆手段と、該被覆手段で被覆された紫外線硬化型樹脂を紫外線を照射して硬化させる紫外線照射手段を有するテープ状光ファイバ心線の製造装置において、前記紫外線照射手段は、前記被覆手段の出口において紫外線のスポット光を照射するスポット光照射手段を有して、光ファイバ素線間の被覆樹脂を照射することを特徴とするテープ状光ファイバ心線の製造装置。
前記紫外線照射手段により被覆樹脂が硬化されたテープ状光ファイバ心線に対して、くびれた部分を埋めてフラットな形状になるように樹脂で被覆する第２の被覆手段を有することを特徴とする請求項１に記載のテープ状光ファイバ心線の製造装置。
前記第１の被覆手段においてダイスが用いられ、前記スポット光照射手段は、前記ダイスの出口に向けて前記スポット光を照射するものであることを特徴とする請求項１または２に記載のテープ状光ファイバ心線の製造装置。
前記光ファイバ素線の線速に応じて、前記スポット光照射手段の紫外線光のパワーを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のテープ状光ファイバ心線の製造装置。
複数本の光ファイバ素線を間隔を開けて、光ファイバ素線間がくびれた形状になるように紫外線硬化型樹脂で一括被覆をする第１の樹脂被覆工程と、被覆された紫外線硬化型樹脂を紫外線を照射して硬化させる紫外線照射工程を有するテープ状光ファイバ心線の製造方法において、前記紫外線照射工程は、前記樹脂被覆工程で紫外線硬化型樹脂が被覆された直後に、光ファイバ素線間の被覆樹脂に紫外線のスポット光を照射することを特徴とするテープ状光ファイバ心線の製造方法。
前記紫外線照射工程により被覆樹脂が硬化されたテープ状光ファイバ心線に対して、くびれた部分を埋めてフラットな形状になるように樹脂で被覆する第２の樹脂被覆工程を有することを特徴とする請求項１に記載のテープ状光ファイバ心線の製造装置。
前記第１の樹脂被覆工程において、ダイスが用いられ、前記紫外線照射工程においては、前記ダイスの出口に向けて前記スポット光を照射することを特徴とする請求項１または２に記載のテープ状光ファイバ心線の製造装置。
前記光ファイバ素線の線速に応じて、前記スポット光のパワーを制御することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のテープ状光ファイバ心線の製造装置。
請求項５ないし８のいずれか１項に記載のテープ状光ファイバ心線の製造方法で製造されたテープ状光ファイバ心線。