JP2005326622A - 光ファイバケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】８心の光ファイバをケーブル外被で直接被覆して光ファイバのケーブル内での移動を抑制すると共に、全光ファイバを容易に取り出すことができるとともに伝送損失が均一で安定した光ファイバケーブルとその製造方法を提供する。
【解決手段】８心の光ファイバ１を集合させてケーブル外被４により直接被覆し、ケーブル外被４に光ファイバ取り出し用の切裂きノッチ６を設けるものである。８心の光ファイバ１は、反転角１８０°〜３６０°で撚り方向を交互に反転させて集合配列される。反転角を３６０°としたとき、１反転角あたりのケーブル長が１ｍ〜２ｍとなるようにされ、８心の光ファイバ１は、中心に１心を配し、その外周に７心が環状に配されるようにする。８心の光ファイバの両側には坑張力線３が一体的に配設され、また、８心の光ファイバ１は、坑張力線３を結ぶ中立線Ｘ上で３段以下となるように配列される。
【選択図】図１

Description

本発明は、８心の光ファイバをケーブル外被内に収納し、切裂きノッチを引裂いて光ファイバを取り出す形態の光ファイバケーブルに関する。

光ファイバを屋内等に引き落とすのに用いるようなドロップ光ケーブル、或いは、屋内の光配線に用いるインナー光ケーブルは、ケーブル内の光ファイバを単心の状態にして接続することが殆どである。このため、このような使用形態での光ファイバケーブルは、複数心の光ファイバを収容したものが多い。また、１個所の引き落とし点で使用される光ファイバの心数はあまり多くはなく、ドロップ光ファイバケーブルに収容される光ファイバは、通常、２心、４心、８心、１２心の偶数心で使用されることが多い。

光ファイバケーブルの中で、３心以上の光ファイバを収納する例として、複数本の光ファイバを一列に並べて一体化したテープ心線をケーブル外被で覆った構成（例えば、特許文献１参照）が知られている。しかし、ケーブル外被を引裂いて、内部のテープ心線を取り出した後、さらにテープ心線の被覆を除去して単心の光ファイバに分岐する作業が必要となり、光ファイバ取り出しの作業性がよくない。このため、光ファイバの取り出し性を考慮して繊維状の介在物を介して複数心の光ファイバを収納した多心の光ファイバケーブルが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

図４は、前記の非特許文献１に開示されているような自己支持型の光ファイバケーブルの一例を説明する図である。図中、１は光ファイバ、２は介在物、３は抗張力線、４はケーブル外被、５は空隙部、６は切裂きノッチ、７は支持線被覆、８は首部、９は支持線、１０は光ファイバケーブルを示す。

光ファイバケーブル１０は、ケーブル外被４の中央部に円形の空隙部５を有し、この空隙部５内に繊維状の介在物２を介して複数心の光ファイバ１を収納した形状となっている。光ファイバ１の周囲を覆う繊維状の介在物２は、ケーブル外被４に加わる側圧で光ファイバ１同士が互いに押合って微小な曲がりを生じ、伝送損失増加（マイクロベンドロス）が発生するのを抑制している。空隙部５の両側には抗張力線３が一体に埋設され、また、ケーブル外被４の両側面には、光ファイバ１を取り出すためのＶ字状の切裂きノッチ６が形成されている。この切裂きノッチ６に切込みを入れ、引裂くことによりケーブル内の光ファイバ１を容易に取り出すことができる。

なお、図４に示すような自己支持型の光ファイバケーブルとする場合、支持線９を設けている。この支持線９は、例えば、２.３ｍｍφの鋼線からなり、支持線被覆７を首部８を介してケーブル外被４と一体に成形している。通常、支持線部分は、ケーブル外被４内の抗張力線３−３間を結んだ軸線の延長上に設けられる。なお、この支持線部分の有る無しに関わらず、屋内用又はドロップ用の光ファイバケーブルとして使用することができる。

光ファイバが２心の場合は、通常、図５（Ａ）に示すように２心の光ファイバ１を平行に並べ、ケーブル外被４で直接被覆される。すなわち、光ファイバ１が２心の場合は、光ファイバ１の周りに緩衝性の介在物がなくケーブル外被４で直接被覆しても、抗張力線３が側圧を支えるのでマイクロベンドの発生は抑制される。また、切裂きノッチ６で２心を互いに分離する形で、光ファイバ１の取り出しも比較的容易に行なうことができる。しかし、図５（Ｂ）に示すように、３心以上の光ファイバ１を一列に並べると、切裂きノッチ６を引裂いて中の光ファイバ１を取り出す際に、奥まった位置の光ファイバ１ａは、ケーブル外被４内に埋まった状態となって取り出しが難しくなることがある。

このため、従来は、３心以上の光ファイバを収納する光ファイバケーブルでは、光ファイバをケーブル外被で直接被覆する構成は用いていない。そして、通常は、図４で説明示したように、３心以上の光ファイバを収納する光ファイバケーブルでは、光ファイバの周囲を緩衝性の介在物２で覆う構成が用いられている。
特開２００３−２９５０１１号公報 ２００２年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、２００２年９月１０日、Ｂ−１０−１１

しかしながら、３心以上の光ファイバを収納する光ファイバケーブルで、光ファイバを緩衝性の介在物で覆う理由は上述した通りであるが、介在物で覆うことによる問題点もあった。例えば、光ファイバは、介在物に対して比較的ルースな状態にあり、ケーブル内で移動可能な状態となっている。このため、振動等によりケーブル内で光ファイバが移動するという現象が生じ、この現象は端部のケーブル接続部に光ファイバが突き出してきて、光ファイバが急峻な曲がりを起こして伝送損失を増加させたり、光ファイバが破断したりするなどの問題がある。

ケーブル内での光ファイバの移動を抑制するには、緩衝性の介在物を一定密度以上に詰め込んで光ファイバに側圧を与え、それらの間の摩擦力で光ファイバの移動を抑制することは可能である。そうすると、今度は介在物そのものによる側圧増加でマイクロベンドロスを発生させてしまうという問題がある。また、緩衝性の介在物に、ケブラー（Ｒ）のような細い繊維の束を用いることで光ファイバに対する側圧を分散させて、マイクロベンドロスをある程度低減することは可能である。それでも、光ファイバの移動とマイクロベンドロスの排除とはトレードオフの関係にあり、完全な両立は困難である。さらに、繊維束のような介在物で光ファイバを覆っていると、ケーブル内から光ファイバを取り出す際に、光ファイバと繊維を分離するのに意外と時間がかかり、作業性の悪さから光ファイバにダメージを与えてしまうという問題もあった。

そこで、図５に示したように、複数心の光ファイバ１をケーブル外被４で直接被覆する構成が再考されている。しかし、８心の光ファイバを単に一列に並べると、どうしても端の光ファイバ１ａは、ケーブル外被４内に埋まったまま取り出すことが困難になる。そこで、図６（Ａ）に示すように、光ファイバを４列２段で配列することが検討された。しかし、配列の安定性から、３心の光ファイバが幾何学的に安定な三角形となり、これが連続するように配列される。この場合、一番端の奥まった位置の光ファイバ１ａは、依然として取り出しにくい状態となる。

そこで、図６（Ｂ）に示すように、８心の光ファイバを円形状に集合させる形態とする。この場合、１心の周りを６心が囲んだ安定な７心の配列に、はみ出た光ファイバ１ｂがプラス１心として付加された状態の配列（１−６＋１配列）となる。しかし、はみ出た光ファイバ１ｂの位置が安定せず、全体の配列状態が不安定となる。また、はみ出た光ファイバ１ｂも、奥まった位置となるので依然として取り出しにくい状態となる。他に、図６（Ｃ）に示すように、中心に光ファイバ１の外形より多少太径のダミー線材１１を配し、その外周に８心の光ファイバを環状に配列する形態が想定される。この場合、各光ファイバ１の位置は安定するが、全体としての外径が太くなり、光ファイバケーブル１０の外形を大きくし、標準規格内に収めることができなくなる。

また、８心の光ファイバ１をケーブル外被４で直接被覆した際に、ケーブル外被４の切裂きノッチ６を入れた薄い部分に位置する光ファイバと厚い部分に位置する光ファイバとで、側圧のかかり方が異なることで伝送損失に差が生じる。特に、ケーブル外被４の薄い部分に位置する光ファイバの伝送損失が不安定となりやすい。
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、８心の光ファイバをケーブル外被で直接被覆して光ファイバのケーブル内での移動を抑制すると共に、全光ファイバを容易に取り出すことができるとともに伝送損失が均一で安定した光ファイバケーブルとその製造方法の提供を課題とする。

本発明による光ファイバケーブル及びその製造方法は、８心の光ファイバを集合させてケーブル外被により直接被覆し、ケーブル外被に光ファイバ取り出し用の切裂きノッチを設けるものである。８心の光ファイバは、反転角１８０°〜３６０°で撚り方向を交互に反転させて集合配列される。反転角を３６０°としたとき、１反転角あたりのケーブル長が１ｍ〜２ｍとなるようにされ、８心の光ファイバは、中心に１心を配し、その外周に７心が環状に配されるようにする。８心の光ファイバの両側には坑張力線が一体的に配設され、また、８心の光ファイバは、坑張力線を結ぶ中立線上で３段以下となるように配列される。

本発明によれば、８心の光ファイバはケーブル外被により直接被覆されるため、ケーブル外被と密着してケーブル内の移動が阻止され、ケーブル外被から突き出しが抑制される。また、８心の全光ファイバは、配列が均一化されて光ファイバの取り出しが容易となり、均一で安定した伝送損失とすることができる。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明の概略を説明する図、図１（Ｂ）は同（Ａ）図の光ファイバ配列の拡大図、図２（Ａ）は他の実施形態を説明する図、図２（Ｂ）は同（Ａ）図の光ファイバ配列の拡大図である。図中の符号は、図４〜図６の説明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。

図１は、本発明を自己支持型の光ファイバケーブルに適用した例を示し、図６（Ａ）で説明したのと同様な形状で、光ファイバケーブル１０は、ケーブル外被４の中心部に８心の光ファイバ１を後述する形態で撚って集合させ、ケーブル外被４で直接被覆して構成される。本発明における光ファイバ１とは、例えば、標準外径が０.１２５ｍｍのガラスファイバを、外径が０.２５ｍｍ程度の樹脂被覆で保護された光ファイバ素線、或いは、前記の光ファイバ素線上に着色材を塗布したり、補強被覆を追加的に施して光ファイバ心線と称されているような単心の光ファイバを対象としている。

また、本発明において、「光ファイバをケーブル外被で直接被覆する」とは、光ファイバ１の外周にケーブル外被４を形成するための樹脂を、ダイス又はクロスヘッドを用いた押出被覆装置でタイト構造乃至はルース構造で直接に付与して、光ファイバを被覆する状態を言う。言いかえると、光ファイバ１の表面にケーブル外被４が直接接触する状態で被覆されていることを言うものとする。

光ファイバケーブル１０を自己支持型とする場合、図４，６で示したのと同様な支持線９を備えた構成とすることができる。この支持線９は、例えば、２.３ｍｍφの鋼線からなり、支持線被覆７を首部８を介してケーブル外被４と一体に成形する。また、この支持線部分は、ケーブル外被４内に配設した抗張力線３−３間を結んだ軸線の延長上に設ける。なお、この支持線部分の有る無しに関わらず、屋内用又はドロップ用の光ファイバケーブルとして使用することができる。

本発明では、光ファイバケーブル１０を構成する光ファイバ１の心数は８心で、８心の光ファイバを最適な配列で集合させてケーブル外被４で一括して被覆するものである。そして、ケーブル外被４の両端縁側には抗張力線３を平行に埋設する。なお、図１（Ａ）のように、ケーブル断面が異方性を有していて、抗張力線３が集合された光ファイバ１を挟むようにして２本ある場合は、２本の抗張力線３を結んだラインを中心に曲げるのが最も曲げ易い。この抗張力線３−３を結ぶラインを中立線Ｘとする。

この中立線Ｘ上あるいはその近傍に光ファイバ１を集合配列させることで、光ファイバケーブル１０を曲げた際に、８心の各光ファイバ１に加わる歪が最小にすることができる。また、ケーブル外被４の両側面には、従来と同様に光ファイバ１を取り出すための切裂きノッチ６が形成されていて、この切裂きノッチ６に切込みを入れ、引裂くことによりケーブル内の光ファイバ１が取り出せる構成とされる。

８心の光ファイバを用いて光ファイバケーブルを形成する場合、８心の光ファイバを撚らずに集合させる形態と、撚って集合させる形態がある。撚らずに光ファイバを集合させた場合、光ファイバの配列位置で伝送損失に差が生じ、また、その配列位置が不安定な状態となりやすい。本発明では、８心の光ファイバを長手方向に撚ることで、光ファイバの配列位置を入れ替え、且つ各光ファイバの配列位置が所定の安定形態を維持して伝送損失の均一性と安定性を担保できるようにしている。

また、８心の光ファイバを撚る場合、一方向に連続的に撚る形態と、スロット光ケーブルでよく知られているように、交互に撚り方向を反転させて撚る（ＳＺ撚りと言われている）形態がある。一方向に連続的に撚ると、光ファイバケーブルの途中部分で、内部の光ファイバを取り出して単心の光ファイバにばらすことが難しくなる。そこで、本発明では、撚り方向を交互に反転させながら撚るＳＺ撚りで集合させる形態を用いる。また、この種の光ケーブルは、ケーブル途中での取り出し性を容易にするためには、撚り方向を反転させる反転角は、１８０°〜３６０°とするのが好ましい。そして、反転角を３６０°としたとき、この１反転角で撚られるケーブル長さは１ｍ〜２ｍとする。なお、反転角が１８０°の場合は、０.５ｍ〜１.０ｍとなる。

反転角が３６０°で撚りの長さが１ｍ未満とすると、撚りがきつく一方向に連続的に撚る場合と同様に光ファイバケーブルの途中部分で、内部の光ファイバを取り出して、単心の光ファイバにばらすことが難しくなる。また、反転角が３６０°で撚りの長さが２ｍ以上では、光ケーブルの使用長さが短い場合は、撚りによる光ファイバ配列の入れ替えの効果が得られない場合がある。したがって、本発明での光ファイバの撚りを上述の如くに設定して、収納するのが好ましい。

また、８心の光ファイバ１は、図１（Ｂ）に示すように、中心に１心の光ファイバを配し、その周りに７心の光ファイバが環状に配列（以下、１−７配列という）されるように集合させるのが好ましい。この配列は、中心の光ファイバ１ｃに対して、外側の光ファイバ１ｄとが密着せず多少隙間が生じるが、光ファイバを撚ることにより容易に形成することができる。この光ファイバの配列で集合させることにより、図６（Ｂ）で示した光ファイバ配列（以下、１−６＋１配列という）における光ファイバ１ｂのように、取り出しにくい光ファイバを無くすことができ、配列位置の不安定性を解消することができる。また、この１−７配列は、１−６＋１配列の場合と比べて、光ファイバを撚ったときに、光ファイバの配列の入れ替わりが比較的に安定的で均等に行なわれ、全光ファイバの伝送損失を均一にすることができる。

また、図２（Ａ）に示すように、８心の光ファイバのうち中心に配列される光ファイバ１ｅが曲げの中立線Ｘを通るように集合配列し、この中立線Ｘと直交する方向に対して３段以下となるように配列させるのが望ましい。例えば、図１（Ｂ）の１−７配列を基準として、図２（Ａ）に示すように中立線Ｘ上に３心の光ファイバ１ｅが並び、その上側に３心の光ファイバ１ｆが中立線Ｘからファイバセンタまでの距離がＬ１だけ離れ、下側に２心の光ファイバ１ｇが中立線Ｘからファイバセンタまでの距離がＬ２だけ離れて３段に配列されたとする。この場合、光ファイバケーブル１０を、中立線Ｘを曲げ半径Ｒで曲げたとき、中立線Ｘより上方の光ファイバ１ｆは引っ張り歪みを生じ、中立線Ｘより下方の光ファイバ１ｇは圧縮歪みを受ける。

上記の図２（Ａ）の光ファイバ１の配列で、例えば、図２（Ｂ）に示すように、上側３心の光ファイバ１ｆは中立線Ｘからの距離Ｌ１が０.１ｍｍで、下側２心の光ファイバ１ｇは中立線Ｘからの距離Ｌ２が０.３ｍｍであったとする。そして、光ファイバケーブル１０が、標準のシングルモード光ファイバの許容曲げ半径である３０.０ｍｍで曲げられたとする。この場合、中立線Ｘ上にある３心の光ファイバ１ｅに対して、上側３心の光ファイバ１ｆは周長差が０.６３ｍｍとなり、引っ張りによる歪み差は０.０３３％となる。また、中立線Ｘ上にある３心の光ファイバ１ｅに対して、下側２心の光ファイバ１ｇは周長差が−１.８８ｍｍとなり、圧縮による歪み差は−０.１０％となる。

すなわち、８心の光ファイバ１の配列が、中立線Ｘと直交する方向に対して４段となると、歪み率差が０.１０％を超える結果となり、損失が増加すると共に長期信頼性が低下することになる。したがって、坑張力線３−３を結ぶ中立線Ｘと直交する方向に、３段以下となるように集合配列されるようにするのが望ましい。

図３は、本発明による光ファイバケーブルを製造するのに用いられる製造装置の一例を示す図である。図中、１２は光ファイバ供給リール、１３は集線装置、１４は目板、１４ａは挿通孔、１５は鋼線供給リール、１６は外被成形装置、１６ａはニップル、１７は冷却装置、１８はキャプスタン、１９は巻き取りドラムを示す。その他の符号は、図１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。

８心の光ファイバ１は、例えば、外径０.１２５ｍｍのガラスファイバに外径０.２５ｍｍのファイバ被覆が施された標準のシングルモード光ファイバが用いられ、光ファイバ供給リール１２からそれぞれ繰り出される。光ファイバ１は、集線装置１３により集線され、次いで回転可能の目板１４に所定の配列で通され外被成形装置１６に挿通される。また、外被成形装置１６には、坑張力線３としての鋼線が鋼線供給リール１５から繰り出されて挿通される。また、図３では省略しているが、支持線装置を有する構成とする場合は、支持線用の鋼線が同様に繰り出され外被成形装置１６に挿通される。

目板１４は、集線装置１３と外被成形装置１６との間に設置され、８心の光ファイバが通される８個の挿通孔１４ａを有し、双方向に回転可能に構成される。この目板１４は、例えば、一方向に反転角１８０°〜３６０°で回転させた後に回転方向を反転させ、これを交互に繰り返して、８心の光ファイバをＳＺ状に撚りを入れて集合させることが可能となる。目板１４の回転は、１反転角で走行するケーブル長さが１ｍ〜２ｍとなるように制御される。

外被成形装置１６は、例えば、クロスヘッドと称される押出被覆機が用いられ、そのニップル１６ａの孔形状を所定の円形孔径あるいはその他の形状とすることにより、８心の光ファイバの集合配列を規制することができる。この場合、収納する光ファイバ１の被覆外径が上述のように０.２５ｍｍとしたとき、ニップル１６ａの円形孔径を１.０ｍｍとすると、８心の光ファイバ１の配列は、中立線Ｘと直交する方向に対して４段で配列されるケースが生じた。一方、ニップル１６ａの円形孔径を０.８ｍｍとすると、８心の光ファイバを回転させるためのスペースが小さく撚ることが難しかった。しかし、ニップル１６ａの孔径を０.９ｍｍとすると、８心の光ファイバを中立線Ｘと直交する方向に対して３段以下に押えることができると共に回転させて撚ることができた。

上記の結果から、外被成形装置１６でケーブル外被４を成形するに際して、８心の光ファイバを１心の周りに７心をほぼ均等に配した１−７配列をベースとし、３段以下で撚りを入れて集合配線するには、外被成形装置１６のニップル１６ａの円形孔径を、光ファイバの被覆外径の３.２倍を超え４倍未満とするのが望ましいといえる。外被成形装置１６で、８心の光ファイバ１を所定の配列で集合させると共に、坑張力線３を光ファイバの両側に配して、タイト構造あるいはルース構造でポリエチレン又は難燃ポリエチレン樹脂により一体に被覆する。

被覆された樹脂は、冷却装置１７により硬化させることでケーブル外被４とされ、これにより８心の光ファイバの集合配列が固定され、坑張力線３が固着一体化される。ケーブル外被４が冷却硬化された後は、光ファイバケーブル１０として、キャプスタン１８により引き取られ、巻き取りドラム１９により巻き取られる。

本発明の概略を説明する図である。 本発明による他の実施形態を説明する図である。 本発明による光ファイバケーブルの製造装置の一例を説明する図である。 従来技術の一例を説明する図である。 従来技術の問題点を説明する図である。 発明が解決しようとする課題を説明する図である。

符号の説明

１，１ａ〜１ｇ…光ファイバ、２…介在物、３…抗張力線、４…ケーブル外被、５…空隙部、６…切裂きノッチ、７…支持線被覆、８…首部、９…支持線、１０…光ファイバケーブル、１１…ダミー線材、１２…光ファイバ供給リール、１３…集線装置、１４…目板、１４ａ…挿通孔、１５…鋼線供給リール、１６…外被成形装置、１６ａ…ニップル、１７…冷却装置、１８…キャプスタン、１９…巻き取りドラム。

Claims (7)

1. ８心の光ファイバを集合させてケーブル外被により直接被覆し、前記ケーブル外被に光ファイバ取り出し用の切裂きノッチを設けた光ファイバケーブルであって、前記８心の光ファイバは反転角１８０°〜３６０°で撚り方向を交互に反転させて集合配列されていることを特徴とする光ファイバケーブル。
2. 前記反転角を３６０°としたとき、１反転角でのケーブル長が１ｍ〜２ｍであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 前記８心の光ファイバは、中心に１心を配し、その外周に７心が環状に配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバケーブル。
4. 前記８心の光ファイバの両側に坑張力線が一体的に配設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ケーブル。
5. 前記８心の光ファイバは、前記坑張力線を結ぶ中立線上で３段以下となるように配列されていることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバケーブル。
6. ８心の光ファイバを集合させてケーブル外被により直接被覆し、前記ケーブル外被に光ファイバ取り出し用の切裂きノッチを設けてなる光ファイバケーブルの製造方法であって、前記８心の光ファイバを、反転角１８０°〜３６０°で撚り方向を交互に反転させながら集合配列させ、前記ケーブル外被で固定一体化することを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。
7. 前記８心の光ファイバは、中心に１心が配置され、その外周に７心が環状に集合配置されように撚ることを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。

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