JP2013117655A - 光ファイバおよび光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】識別マークが形成された光ファイバにおいて、マイクロベンドによる伝送損失の発生を効果的に抑制すること。
【解決手段】ガラスファイバ１３の外周に形成されたプライマリ樹脂層１４と、プライマリ樹脂層１４の外周に形成されたセカンダリ樹脂層１５と、セカンダリ樹脂層１５の外周に形成された着色層１６とを有する光ファイバ１０が、セカンダリ樹脂層１５と着色層１６との間にインクジェット方式によりインク滴を吹き付けて形成された識別用の識別マーク１１を有し、プライマリ樹脂層１４のヤング率を０．４ＭＰа以上１．０ＭＰａ以下とし、セカンダリ樹脂層１５のヤング率を８００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラスファイバの外周に形成されたプライマリ樹脂層と、プライマリ樹脂層の外周に形成されたセカンダリ樹脂層と、セカンダリ樹脂層の外周に形成された着色層とを有し、セカンダリ樹脂層と着色層との間に光ファイバの識別用の識別マークが形成される光ファイバおよびその製造方法に関する。

ガラスファイバの外側に比較的ヤング率の低い軟質のプライマリ樹脂層を設け、さらに、その外側にヤング率の高い硬質のセカンダリ樹脂層を設けた構造を有する光ファイバが従来知られている。このような光ファイバでは、光ファイバの線引時や巻き替え時においてライン上に微小な異物が存在すると、局部的に外力が加わり、光ファイバとプライマリ樹脂層との界面において剥離が生じる場合がある。

このような問題を解決するため、例えば、特許文献１には、プライマリ樹脂層のヤング率を０.１ＭＰａ以下とし、セカンダリ樹脂層とプライマリ樹脂層のヤング率の比を１００００以上とした光ファイバが開示されている。

また従来は、光ファイバの着色層の色により光ファイバケーブル中の光ファイバを識別してきたが、光ファイバケーブルの多芯化に伴い、さらに多くの光ファイバを識別するため、光ファイバの種別を識別するための識別マークを光ファイバに付すことも一般に行われている。例えば、特許文献２には、光ファイバ素線上に、インクジェットプリンタによりインクを噴射して光ファイバの識別を可能とする識別層（識別マーク）を形成し、その上に透明、あるいは、半透明の着色層を形成した光ファイバケーブルが開示されている。

特開２００１−１０８８７４号公報 特開２００４−７７５３６号公報

しかしながら、上述した特許文献１、２の技術では、インクジェット方式によりインク滴を吹き付けて、光ファイバ識別用の識別マークを光ファイバに形成した場合に、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層のヤング率が光ファイバの伝送損失に与える影響については何ら考慮されていなかった。

通常の識別マークが付された光ファイバの製造では、識別マークが形成された後、識別マークがさらに透明または半透明の着色層となる紫外線硬化樹脂により被覆され、紫外線の照射が行われるが、紫外線の照射により紫外線硬化樹脂が硬化すると、識別マークがセカンダリ樹脂層、プライマリ樹脂層、ガラスファイバを圧迫し、マイクロベンドによる伝送損失が発生する可能性がある。そして、この伝送損失の大きさは、プライマリ樹脂層およびセカンダリ樹脂層のヤング率と関係がある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、識別マークを形成する場合に、プライマリ樹脂層およびセカンダリ樹脂層のヤング率を考慮して、マイクロベンドによる伝送損失の発生を効果的に抑制することができる光ファイバおよび光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

本発明による光ファイバは、ガラスファイバの外周に形成されたプライマリ樹脂層と、プライマリ樹脂層の外周に形成されたセカンダリ樹脂層と、セカンダリ樹脂層の外周に形成された着色層とを有する。この光ファイバは、インクジェット方式によりインク滴を吹き付けて形成された識別用の識別マークをセカンダリ樹脂層と着色層との間に有する。そして、プライマリ樹脂層のヤング率は０.４ＭＰа以上１.０ＭＰａ以下とされ、セカンダリ樹脂層のヤング率は８００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下とされる。

また、識別マークは互いに接触して形成され、セカンダリ樹脂層の外周表面からの識別マークの窪み部分の最小高さをｈとし、セカンダリ樹脂層の外周表面からの識別マークの最大高さをＨとした場合の比Ｈ／ｈを２.５以下としてもよい。また、光ファイバの長手方向に垂直な断面において、識別マークが形成されている部分の中心角を１８０度以上としてもよい。さらに、セカンダリ樹脂層の外周表面に形成された識別マークの長手方向の単位長さ当たりの数を２個／ｍｍ以上４個／ｍｍ以下としてもよい。

また、本発明による光ファイバの製造方法では、ガラスファイバの外周にプライマリ樹脂層を形成し、プライマリ樹脂層の外周にセカンダリ樹脂層を形成し、セカンダリ樹脂層の外周に着色層をさらに形成する。そして、プライマリ樹脂層のヤング率を０.４ＭＰа以上１.０ＭＰａ以下とし、セカンダリ樹脂層のヤング率を８００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下とする。さらに、セカンダリ樹脂層の外周表面にインクジェット方式によりインク滴を吹き付け、セカンダリ樹脂層と着色層との間に識別用の識別マークを形成する。

本発明によれば、光ファイバにインクジェット方式によりインク滴を吹き付けて識別マークを形成しても、マイクロベンドによる伝送損失の発生を効果的に抑制することができる。

本発明に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の一例を示す図である。 本発明に係る光ファイバの長手方向断面の一例を示す図である。 本発明に係る光ファイバの外観の一例を示す図である。 光ファイバの伝送損失の増加量と、プライマリ樹脂層のヤング率およびセカンダリ樹脂層のヤング率との関係を示す図である。 光ファイバの伝送損失の増加量と、識別マークの高さ比Ｈ／ｈとの関係を示す図である。 光ファイバの伝送損失の増加量と、単位当たりの識別マークの数Ｎ／Ｌとの関係を示す図である。 光ファイバの伝送損失の増加量と、識別マークの中心角との関係を示す図である。 本発明に係る光ファイバの製造装置の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る光ファイバ１０の長手方向に垂直な断面の一例を示す図であり、図２は、本発明に係る光ファイバ１０の長手方向断面の一例を示す図である。

この光ファイバ１０は、ガラスファイバ１３、プライマリ樹脂層１４、セカンダリ樹脂層１５、識別マーク１１、着色層１６からなる。ガラスファイバ１３の外周をプライマリ樹脂層１４で、さらにその外周をセカンダリ樹脂層１５で被覆したものは、光ファイバ素線１７とも呼ばれている。

ガラスファイバ１３は、コア部およびクラッド部を有する、例えば、標準外径が１２５μｍの光導波路である。このガラスファイバ１３は、石英ガラスで構成される。プライマリ樹脂層１４は、外径が１９０〜２００μｍ程度で、比較的ヤング率が低い軟質の樹脂からなる被覆層である。セカンダリ樹脂層１５は、外径が２４０〜２５０μｍ程度で、比較的ヤング率が高い硬質の樹脂からなる被覆層である。着色層１６は、厚みが５〜１０μｍ程度で、紫外線硬化型インクからなる透明あるいは半透明の着色された層である。使用される紫外線硬化型インクとしては、例えば、ウレタンアクリレートが挙げられる。

ここで、識別マーク１１は、上述のように、インクジェット方式によるインク滴の吹き付けにより形成される。その際、インク滴には表面張力があるため、インク滴を吹き付けた部分は平らにはならず、識別マーク１１の形状は、図２に示すように、クレーター状（断面で見ると凹面上）となる。図２では、セカンダリ樹脂層１５からの識別マーク１１の最大高さがＨで、識別マーク１１の窪み最小高さがｈで表されている。また、図１に示すように、識別マーク１１は、セカンダリ樹脂層１５の外周の一定範囲を覆うことになる。図１では、その一定範囲を覆っている識別マーク１１の中心角がθで表されている。

また、図３は、本発明に係る光ファイバ１０の外観の一例を示す図である。図３に示すように、光ファイバ１０には、インクジェット方式によるインク滴の吹き付けにより、光ファイバの種別を示す識別マーク１１が複数個連続的に形成され（図３の例では７個）、連続識別マーク１２が形成される。また、連続識別マーク１２は、所定の間隔を空けて繰り返し形成される。

そして、図１、２に示したような着色層１６に紫外線が照射され、着色層１６の硬化が進行すると、識別マーク１１がセカンダリ樹脂層１５に押し付けられ、セカンダリ樹脂層１５がプライマリ樹脂層１４に押し付けられ、さらにプライマリ樹脂層１４がガラスファイバ１３に押し付けられる。その結果、側圧がガラスファイバ１３に加わることになり、ガラスファイバ１３にマイクロベンドが発生してしまうことがある。これを抑制するため、本発明では、プライマリ樹脂層１４やセカンダリ樹脂層１５のヤング率、識別マーク１１の形状、連続識別マーク１２の構成などが調整される。

図４は、光ファイバ１０の伝送損失の増加量と、プライマリ樹脂層１４のヤング率およびセカンダリ樹脂層１５のヤング率との関係を示す図である。図５は、光ファイバ１０の伝送損失の増加量と、識別マーク１１の高さ比Ｈ／ｈとの関係を示す図である。図６は、光ファイバ１０の伝送損失の増加量と、単位当たりの識別マーク１１の数Ｎ／Ｌとの関係を示す図である。図７は、光ファイバ１０の伝送損失の増加量と、識別マーク１１の中心角θとの関係を示す図である。なお、図４〜図７の場合において、光ファイバ製造時の線速は８００ｍ／分であり、連続識別マークの長さは２ｍｍである。

ここで、光ファイバ１０の伝送損失の増加量とは、識別マーク１１が形成されない場合の光ファイバの伝送損失に対して、識別マーク１１が形成された場合の光ファイバ１０の伝送損失がどれだけ増加したかを示す量である。ただし、ここでは、波長が１５５０ｎｍである光を用いて伝送損失の測定を行った場合の増加量を示している。

図４に示すように、プライマリ樹脂層１４のヤング率が、０.４ＭＰａ以上１.０ＭＰａ以下であり、セカンダリ樹脂層１５のヤング率が８００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下である場合、伝送損失の増加量は０.０１ｄＢ／ｋｍ未満となる（図４の「◎」印で示されるサンプルＳ１〜Ｓ７）。

これに対し、上記範囲以外の領域では、伝送損失の増加量は、０.０１ｄＢ／ｋｍ以上と１桁大きくなる（図４の「×」印で示されるサンプルＳ８〜Ｓ１１）。なお、サンプルＳ２４（図４の「△」印で示されるサンプルＳ２４）は伝送損失が０.０１ｄＢ／ｋｍ未満であるものの、ガラスファイバ１３とプライマリ樹脂層１４との間での密着不良が生じた。また、サンプルＳ２５（図４の「△」印で示されるサンプルＳ２５）も伝送損失が０.０１ｄＢ／ｋｍ未満であるものの、着色層１６がセカンダリ樹脂層１４から剥がれる現象がみられた。

また、図５、図６、図７にそれぞれ示すように、識別マーク１１の高さ比Ｈ／ｈが２.５を超えた場合、単位当たりの識別マーク１１の数Ｎ／Ｌが４個／ｍｍを超えた場合、識別マーク１１の中心角が１８０度未満になった場合に、伝送損失の増加量が０.０１ｄＢ／ｋｍを超え、急激に大きくなることがわかる。なお、図５、図６、図７の各データでは、同じ光ファイバ素線１７を使用し、識別マークの条件を変えて光ファイバ１０を製造しているため、プライマリ樹脂層１４、セカンダリ樹脂層１５のヤング率は、各図内ではほぼ同じ値になっている。

上記したように各条件により伝送損失の増加量が大きくなるのは、識別マークの高さ比が大きいほど凹凸の程度が大きくなること、識別マークの密度が大きいほど凹凸の影響が大きくなること、中心角が小さいほど局所的な力が掛かること、などから側圧の影響を受けやすくなり、マイクロベンドによる伝送損失が増加したためと考えられる。また、識別マークは離散して形成するより、接触させて形成する方が上記と同様の理由により伝送損失の観点からは好ましく、さらに上記したように高さ比を小さく、密度を小さく、中心角を大きくすることで伝送損失は小さくなる。
なお、図６において単位長さ当たりの識別マーク１１の数Ｎ／Ｌが２個／ｍｍ未満である場合には伝送損失の増加量はほとんど生じないが、識別マーク１１の視認が困難となるため、単位当たりの識別マーク１１の数Ｎ／Ｌは２個／ｍｍ以上であることが必要となる。

以上のように、プライマリ樹脂層１４のヤング率を０.４ＭＰａ以上１.０ＭＰａ以下とし、セカンダリ樹脂層１５のヤング率を８００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下とすれば、伝送損失の発生を効果的に抑制することができ、さらに、識別マーク１１の高さ比Ｈ／ｈを２.５以下とし、単位当たりの識別マーク１１の数Ｎ／Ｌを２個／ｍｍ以上４個／ｍｍ以下とし、識別マーク１１の中心角を１８０度以上とすれば、伝送損失の発生をさらに効果的に抑制することができる。

つぎに、本発明の実施形態に係る光ファイバ１０の製造装置２０の一例について説明する。図８は、本発明の実施形態に係る光ファイバ１０の製造装置２０の一例を示す図である。図８に示すように、この製造装置２０は、サプライボビン２１、ローラ２２、インクジェットヘッド２３、着色層形成装置２４、紫外線照射装置２５ａ、２５ｂ、制御装置２６、キャプスタン２７、巻取りボビン２８を備える。

サプライボビン２１は、識別マーク１１が付加される前の光ファイバ素線１７を製造装置２０に供給するボビンである。ローラ２２を介して、光ファイバ素線１７を繰り出し、インクジェットヘッド２３で、光ファイバ素線１７のセカンダリ樹脂層１５上にインク滴を吹き付けて、識別マーク１１を形成する。

着色層形成装置２４は、識別マーク１１の上から着色層１６を形成する装置である。この着色層形成装置２４は、識別マーク１１の上から紫外線硬化型インクを塗布して着色層１６を形成する。紫外線照射装置２５ａ、２５ｂは、着色層１６に紫外線を照射することにより、着色層１６を硬化させる装置である。制御装置２６は、紫外線照射装置２５ａ、２５ｂの紫外線照射量を制御する装置である。

その後、ローラ２２を介し、キャプスタン２７で光ファイバ１０が引き取られる。巻取りボビン２８は、着色層１５が硬化した後、キャプスタン２７で引き取られた光ファイバ１０を巻き取る。

１０…光ファイバ、１１…識別マーク、１２…連続識別マーク、１３…ガラスファイバ、１４…プライマリ樹脂層、１５…セカンダリ樹脂層、１６…着色層、１７…光ファイバ素線、２０…製造装置、２１…サプライボビン、２２…ローラ、２３…インクジェットヘッド、２４…着色層形成装置、２５ａ，２５ｂ…紫外線照射装置、２６…制御装置、２７…キャプスタン、２８…巻取りボビン。

Claims (5)

1. ガラスファイバの外周に形成されたプライマリ樹脂層と、該プライマリ樹脂層の外周に形成されたセカンダリ樹脂層と、該セカンダリ樹脂層の外周に形成された着色層とを有する光ファイバであって、
   インクジェット方式によりインク滴を吹き付けて形成された識別用の識別マークを前記セカンダリ樹脂層と前記着色層との間に有し、前記プライマリ樹脂層のヤング率は０.４ＭＰа以上１.０ＭＰａ以下であり、前記セカンダリ樹脂層のヤング率は８００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下であることを特徴とする光ファイバ。
2. 前記識別マークは互いに接触して形成され、前記セカンダリ樹脂層の外周表面からの前記識別マークの窪み部分の最小高さをｈとし、前記セカンダリ樹脂層の外周表面からの前記識別マークの最大高さをＨとした場合の比Ｈ／ｈが２.５以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
3. 前記光ファイバの長手方向に垂直な断面において、前記識別マークが形成されている部分の中心角が１８０度以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
4. 前記セカンダリ樹脂層の外周表面に形成された前記識別マークの長手方向の単位長さ当たりの数が、２個／ｍｍ以上４個／ｍｍ以下であ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。
5. ガラスファイバの外周にプライマリ樹脂層を形成し、該プライマリ樹脂層の外周にセカンダリ樹脂層を形成し、該セカンダリ樹脂層の外周に着色層をさらに形成する光ファイバの製造方法であって、
   前記プライマリ樹脂層のヤング率を０.４ＭＰа以上１.０ＭＰａ以下とし、前記セカンダリ樹脂層のヤング率を８００ＭＰａ以上１８００ＭＰａ以下とし、前記セカンダリ樹脂層の外周表面にインクジェット方式によりインク滴を吹き付け、前記セカンダリ樹脂層と前記着色層との間に識別用の識別マークを形成することを特徴とする光ファイバの製造方法。

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