JP2014211511A - 光ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＺ撚スロット溝を有するスロットロッドに光ファイバテープ心線を収容したＳＺ撚ＴＳ型光ケーブルにおいて、マイクロベントロスやマクロベントロスを増加させずに良好な伝送特性を確保した状態で光ケーブルを細径化する。
【解決手段】本発明に係る光ケーブル１は、複数本の光ファイバ心線が並列に配置された複数枚の光ファイバテープ心線２０と、光ファイバテープ心線２０を１又は複数枚収容するためのＳＺ状に形成された複数条のスロット溝１１ａを有するスロットロッド１１と、その周囲に巻き付けた上巻テープ１３と、上巻テープ１３で覆ったスロットロッド１１の外側を被覆する外被１４と、を備える。光ファイバテープ心線２０は、隣り合う光ファイバ心線間の長手方向に連結部と非連結部が間欠的に形成されており、スロット溝１１ａの断面積に対する収容される光ファイバテープ心線２０の断面積から計算される占有率は３５％以上６０％以下とする。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、光ケーブルに関し、より詳細には、光ファイバテープ心線をＳＺ撚りのスロット溝を有するスロットロッドに収容したＳＺ撚ＴＳ（テープスロット）型の光ケーブルに関する。

近年の映像配信、ＩＰ（Internet Protocol）電話、データ通信等のブロードバンドサービスの拡大により、光ファイバによる家庭向けのデータ通信サービス（ＦＴＴＨ：Fiber To The Home）の加入者が増加している。このＦＴＴＨでは、幹線光ファイバケーブルからドロップ光ケーブルを用いて加入者宅等に引き落とされる。

しかし、光ファイバを加入者宅等に引き落とすには、複数本の光ファイバ心線が並列に配置された光ファイバテープ心線（以下、テープ心線ともいう）を、最終的に単心の光ファイバ心線に分離（分岐）する必要がある。これに対応するために、例えば、特許文献１に記載の光ケーブルには、隣り合う光ファイバ心線同士を長手方向に間欠的に連結することにより光ファイバ心線の単心分離を容易にしたテープ心線（以下、間欠テープ心線という）が収容されている。

また、特許文献１に記載の光ケーブルは、その間欠テープ心線の収容のために、ＳＺ状に形成された複数条のスロット溝（つまりＳＺ撚スロット溝）を持ったスロットロッド（スペーサともいう）を備えている。
ＳＺ撚スロット溝を持ったスロットロッドを備え、テープ心線（間欠テープ心線に限らない）を収容する光ケーブルは、ＳＺ撚ＴＳ型光ケーブルと呼ばれる。このＳＺ撚ＴＳ型光ケーブルは、一般的に、４心又は８心の光ファイバ心線をテープ状に一括化されたテープ心線を積層し、テープ心線が一塊のスタック状となりスロット溝内に収容されている。

特開２０１１−２３２７３３号公報

ＳＺ撚ＴＳ型光ケーブルのスロット溝内のテープ心線の収容状態は、スロット溝の長手方向の軌跡がＳＺ方向にカーブしているため、カーブ毎にスタック状のまま左右に回転しながら収容される。

従って、ＳＺ撚ＴＳ型光ケーブルのスロット溝寸法の設計時には、スロット溝の側壁から外圧を受けないように、スタック状のテープ心線が自由に回転できるスペースを確保しないと、マイクロベンドやマクロベンドを受けて光ファイバ心線の伝送特性が悪化することになる。すなわち、光ケーブルにおいてテープ心線を伝送特性を確保してＳＺ撚スロット溝に収容するためには、テープ心線の寸法に対してスロット溝が一定以上のスペースを持つように設計する必要がある。

そのため、従来の光ケーブルでは、図４を参照しながら本発明との比較例として後述するように、スロット溝の断面積に対する収容テープ心線の断面積から計算される占有率が、少なくとも３５％より小さい値になるように設計していた。

一方で、スロットロッドを細径化することで光ケーブルを細径化することが求められている。
しかしながら、伝送特性確保のために従来採用されているようなスロット溝の寸法を確保したスロットロッドに対し、細径化を図ろうとすると、スロットロッドにおいてスロット溝を形成し他のスロット溝との区分を行うためのリブ（スロットリブ）の厚みが細くなり、光ケーブルの機械強度が低下してしまう。従って、伝送特性を確保してのスロットロッドの細径化には限界がある。

上述のように、従来のＳＺ撚ＴＳ型光ケーブルは、テープ心線をスロット溝内へ収容する際、光ファイバ心線の伝送特性を確保するために、溝内に収容するテープ心線の嵩に対して一定以上の寸法余地を持ったスロット溝寸法を確保する必要があり、一方で光ケーブルの機械強度を確保するためにスロットリブの厚みが必要であることなどを考慮すると、スロットロッド、光ケーブルの細径化や軽量化に限界がある。

本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＳＺ撚スロット溝を有するスロットロッドに光ファイバテープ心線を収容したＳＺ撚ＴＳ型光ケーブルにおいて、マイクロベントロスやマクロベントロスを増加させずに良好な伝送特性を確保した状態で光ケーブルを細径化することにある。

本発明に係る光ケーブルは、複数本の光ファイバ心線が並列に配置された複数枚の光ファイバテープ心線と、その光ファイバテープ心線を１又は複数枚収容するためのＳＺ状に形成された複数条のスロット溝を有するスロットロッドと、そのスロットロッドの周囲に巻き付けた上巻テープと、その上巻テープで覆ったスロットロッドの外側を被覆する外被と、を備えている。そして、上記光ファイバテープ心線は、隣り合う光ファイバ心線間の長手方向に連結部と非連結部が間欠的に形成されており、上記スロット溝の断面積に対する収容される上記光ファイバテープ心線の断面積から計算される占有率は、３５％以上６０％以下である。

本発明によれば、ＳＺ撚スロット溝を有するスロットロッドに光ファイバテープ心線を収容したＳＺ撚ＴＳ型光ケーブルに対して、マイクロベントロスやマクロベントロスを増加させずに良好な伝送特性を確保した状態で細径化を図ることができる。

本発明に係る光ケーブルに用いられるスロットロッドの一例を示す図である。 本発明に係る光ケーブルの一例を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの一例を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの一例を示す断面図である。 本発明に係る光ケーブルの一例を示す断面図である。 図２Ａ〜図２Ｄの光ケーブルのスロット溝に収容する光ファイバテープ心線の一例を示す図である。 図３Ａの光ファイバテープ心線の長手方向に垂直な断面図である。 本発明に係る光ケーブルの伝送特性及び機械特性、並びに従来の光ケーブルの伝送特性及び機械特性の試験結果を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る光ケーブルについて説明する。
まず、図１及び図２Ａ〜図２Ｄを参照しながら、本発明に係る光ケーブル及びその光ケーブルに用いられるスロットロッドの一例を説明する。

図１及び図２Ａに示すように、本発明に係る光ケーブル１は、ＳＺ撚ＴＳ型光ケーブルであり、複数枚の光ファイバテープ心線（以下、テープ心線という）２０と、スロットロッド１１と、スロットロッド１１の周囲に縦添え又は横巻きで巻き付けた上巻テープ（押さえ巻きテープともいう）１３と、上巻テープ１３で覆ったスロットロッド１１の外側を被覆する外被１４と、を備える。

スロットロッド１１は、鋼線、鋼撚線等からなるテンションメンバ１２が中心部に埋設され、外面側にＳＺ状に形成された複数条のスロット溝１１ａを有するプラスチック等の樹脂製のロッドである。スロット溝１１ａは、テープ心線２０を１又は複数枚収容するため溝であり、図２Ａでは、５条のスロット溝１１ａを有する例を挙げている。

スロットロッド１１は、スロット溝１１ａを形成して他のスロット溝１１ａとの区分を行うためにスロットリブ１１ｂを有する。つまり、スロット溝１１ａは、隣り合うスロットリブ１１ｂ間の溝である。また、スロット溝１１ａの形状としては、Ｕ字型を挙げているが、これに限ったものではなく、テープ心線２０が回転し易い形状であればよい。

また、所定のスロット溝１１ａの位置を識別するために、そのスロット溝１１ａを区分している所定のスロットリブ１１ｂにＶ字状、矩形状、Ｕ字状など種々の断面形状の着色樹脂１１ｃ，１１ｄを付着させておいてもよい。

テープ心線２０の収容形態としては、複数枚を積層して収容するようにしてもよいし、テープ心線２０を幅方向に折り曲げて１又は複数枚収容するようにしてもよい。特に、本発明ではテープ心線２０として間欠テープ心線を用いるため、後者の収容方法でも十分に対応できる。

図２Ａでは、テープ心線２０が４心であり、３層に積層されてスロット溝１１ａに収容されている例を挙げて説明している。また、スロット溝１１ａ内のテープ心線２０の収容状態は、スロット溝１１ａの長手方向の軌跡がＳＺ方向にカーブしているため、図２Ａ〜図２Ｄにおいて矢印で示すようにカーブ毎にスタック状のまま左右に回転しながら収容される。なお、図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃ，図２Ｄには、それぞれ図１で示すスロットロッド１１におけるＡ−Ａ断面（反転部），Ｂ−Ｂ断面（Ｓ撚部），Ｃ−Ｃ断面（反転部），Ｄ−Ｄ断面（Ｚ撚部）に対応する位置での光ケーブル１の断面を示している。

ここで、図２Ａで示す反転部から図２Ｄで示す反転部までのピッチＰ、反転角度は、光ファイバ心線２１の伝送特性を維持するために、それぞれ例えば３５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度、２８０〜３２０°の範囲としておく。上記の反転角度とは、回転ダイが反転してから次に反転するまでの間に形成されるＳＺ撚スロット溝１１ａに対応するスロットロッド断面上の中心角度を指す。なお、回転ダイはＳＺ撚スロット溝１１ａを形成するために用いられる押出成形機のヘッド部に搭載されるものである。

なお、図２Ａ〜図２Ｄでは、テープ心線２０の断面図において一部の光ファイバ心線２１で色付けして図示しているが、これは長手方向位置による断面の遷移（３層のテープ心線２０の回転状態）をより分かり易くするために過ぎず、色付けで図示したものとそうでないものとで実際に異なる成分や断面形状を持つ光ファイバ心線２１を採用したものではない。

また、上巻テープ１３は、一般に不織布をテープ状に形成したものが用いられるか、或いはＰＥＴ等の基材と不織布とを貼り合わせたもの等が用いられる。なお、スロットロッド１１の外周に図示しない粗巻き紐を巻き付けた後に上巻きテープ１３を巻き付けてもよい。外被１４は、ポリエチレン等の樹脂でなり、押出し成形で形成される。

次に、図３Ａ，図３Ｂを参照しながらテープ心線２０の具体例を説明する。図３Ａは、スロット溝１１ａに収容するテープ心線２０の一例を示す図で、４心間欠テープ心線２０を幅方向に開いた状態を示す図である。また、図３Ｂは、図３Ａの４心間欠テープ心線２０の長手方向に垂直な断面図で、４心間欠テープ心線２０を幅方向に閉じた状態の図３ＡにおけるＢ−Ｂ断面を示す図である。

図３Ａで例示する間欠テープ心線２０は、間欠構造を持つ４本の光ファイバ心線２１からなる間欠テープ心線（以下、４心間欠テープ心線ともいう）である。すなわち、４心間欠テープ心線２０は、４本の光ファイバ心線２１が並列に配置され（つまり平行一列に配列され）、隣り合う光ファイバ心線２１の間の長手方向に連結部２２と非連結部２３が間欠的に形成されている。

図３Ａ，図３Ｂでは、４心間欠テープ心線（４心の間欠接着テープ）で例示しているが、光ファイバ心線２１の心数Ｎは２以上であればよい。なお、テープ心線の心数Ｎとしては、一般的に偶数が採用されるが、奇数であってもよい。
また、光ファイバ心線２１は、ガラスファイバにファイバ被覆を施した光ファイバ素線とも言われているもの、或いは、そのファイバ被覆の外面に着色層を施したものを含めた単心の光ファイバ（光ファイバ単心線）である。

光ファイバ心線２１は、そのガラス径が略１２５μｍ、間欠テープ心線２０におけるテープ被覆層を除く光ファイバ心線の被覆（ファイバ被覆）の外径が１９０μｍ以上２２０μｍ以下であることが好ましい。これにより、心線間のピッチを２５０μｍ程度とした間欠テープ心線２０が製造でき、光ケーブルの細径化も図れる。但し、光ファイバ心線２１の外径は２００μｍ程度に限らず、他の外径サイズを採用してもよく、例えば光ファイバ心線２１の被覆径が２５０μｍ前後であってもよい。また、心線の識別性を持たせるために着色層を施した光ファイバ心線の外径は、例えば、光ファイバ心線の被覆径を約２００μｍとすると約２０５μｍとなる。

そして、図３Ｂに示したように、光ファイバ心線２１の周囲には、紫外線硬化樹脂等によるテープ被覆２４が形成されている。連結部２２では、隣り合う光ファイバ心線２１のテープ被覆２４が連なっており、非連結部２３では、隣り合う光ファイバ心線２１のテープ被覆２４が連結されておらず、分離された状態となっている。なお、図３Ｂでは、各光ファイバ心線２１の全周をテープ被覆２４で覆われた例を挙げているが、隣接する光ファイバ心線２１間は直接に接し、テープ被覆で覆われていない形態のものであってもよい。

また、テープ幅方向で見ると、連結部２２と非連結部２３とが交互に配される部分と、非連結部２３だけが配される部分とが、長手方向に所定のピッチで交互に現れるような例を挙げている。但し、連結部２２と非連結部２３の配置のパターンはこの例に限ったものではない。また、図３Ａでは、より好ましい例として、幅方向に中央に位置する２番線と３番線との境界に対して線対称となるような間欠パターンを挙げて説明するが、これに限ったものではない。無論、連結部２２の断面形状やその連結方法は問わない。

４心間欠テープ心線２０のような間欠テープ心線は、既知の製造方法で製造できる。例えば、第１の方法は、連結部となる位置だけ樹脂を付与する方法である。この方法では、隣り合う光ファイバ心線間の長手方向に所定長だけ接着性樹脂又は被覆樹脂が付与された連結部と、所定長だけ接着性樹脂又は被覆樹脂が付与されていない非連結部とを交互に形成する。また、第２の方法は、複数本の光ファイバ心線の全長に紫外線硬化樹脂を塗布した後、長手方向に間欠的に紫外線（ＵＶ）照射を行い、紫外線硬化樹脂の硬化部分（連結部）と未硬化部分（非連結部）とを交互に形成する方法である。また、第３の方法は、まずテープ心線を形成し、そのテープ心線の共通被覆の長手方向にカッター刃で切り込みを形成し、連結部と非連結部とを交互に形成する方法である。

そして、本発明の主たる特徴として、光ケーブル１は、上述したようにテープ心線２０に間欠構造を採用すると共に、スロット溝１１ａの断面積に対する収容されるテープ心線２０の断面積から計算される占有率（つまり、テープ心線総断面積／スロット溝断面積）を３５％以上６０％以下としている。なお、テープ心線総断面積には、基本的に連結部２２のテープ被覆２４による断面積も含まれる。

スロット溝１１ａの寸法の下限が３５％であること、つまり上記占有率が３５％以上であることで、従来品よりも細径化及び軽量化を実現することができる。
また、狭隘化によってもスロット溝１１ａの寸法の上限が６０％（つまり上記占有率が６０％以下）であれば、リブ強度を保てると共に、光ファイバ心線２１が単体でスロット溝１１ａ内である程度自由に動く構造であるため、スロット溝１１ａの側壁から受ける外圧が軽減され、マイクロベントロスやマクロベントロスを増加させずに良好な伝送特性を確保することができる。
なお、ピッチＰ及び反転角度の値を挙げたが、これらの値は例示したものに限ったものではなく、本発明の光ケーブル１は、同じピッチＰ及び反転角度の値において、占有率が３５％よりも低い従来の光ケーブルに比べて細径化及び軽量化が実現できる。

次に、図４を参照しながら、本発明に係る光ケーブルの伝送特性及び機械特性の試験結果について説明し、比較のために従来の光ケーブルの伝送特性及び機械特性の試験結果について説明する。
従来の非間欠構造のテープ心線として、以下の試料Ｎｏ.Ｐ−１〜Ｐ−４の条件で伝送特性及び機械特性を確認した。

試料Ｎｏ.Ｐ−１は、２４心型であり、３つのスロット溝（つまり３溝）、４心テープ心線を１溝当たり２枚収容し、占有率は２２％とした。試料Ｎｏ.Ｐ−２は、６０心型であり、５溝、４心テープ心線を１溝当たり３枚収容し、占有率は３２％とした。試料Ｎｏ.Ｐ−３は、１００心型であり、５溝、４心テープ心線を１溝当たり５枚収容し、占有率は２９％とした。試料Ｎｏ.Ｐ−４は、６０心型であり、５溝、４心テープ心線を１溝当たり３枚収容し、占有率は３５％とした。

確認の結果、試料Ｎｏ.Ｐ−１〜Ｐ−３については伝送特性及び機械特性共に良好であったが、試料Ｎｏ.Ｐ−４のようにスロット溝寸法を狭隘化して細径化を実施することで占有率を３５％まで上げた結果、テープ心線がスロット溝より側圧を受け、伝送特性が不良となった。このように、従来の光ケーブルでは、スロット溝の断面積に対する収容テープ心線の断面積から計算される占有率が少なくとも３５％より小さい値（この試験結果では３２％以下）になるように設計している。

このように従来構造のテープ心線では伝送特性を確保できなかった狭隘な寸法でスロット溝を設計し、試料Ｎｏ.Ａ−１〜Ａ−８として、間欠テープ心線を収容することによる伝送特性の良否及び機械特性の良否を確認した。間欠テープ心線での各試料は、従来の光ケーブルにおいて占有率が最も高い６０心型と比較するような設計とした。リブ強度が十分あり良好な機械特性が確保されるリブ寸法設計することを前提とし、スロット溝寸法を狭隘化することによるスロットの細径化を実施した。

具体的には、試料Ｎｏ.Ａ−１は、２４心型であり、３溝、４心テープ心線を１溝当たり２枚収容し、占有率は３５％とした。試料Ｎｏ.Ａ−２は、６０心型であり、５溝、４心テープ心線を１溝当たり３枚収容し、占有率は３５％とした。試料Ｎｏ.Ａ−７は、６０心型であり、５溝、４心テープ心線を１溝当たり３枚収容し、占有率は６０％とした。試料Ｎｏ.Ａ−８は、６０心型であり、５溝、４心テープ心線を１溝当たり３枚収容し、試料Ｎｏ.Ａ−７より狭隘化して、占有率は６５％とした。試料Ｎｏ.Ａ−３〜Ａ−６は、試料Ｎｏ.Ａ−１，Ａ−２から試料Ｎｏ.Ａ−７までの間の占有率とした。

確認の結果、試料Ｎｏ.Ａ−１〜Ａ−７については伝送特性及び機械特性（リブ強度）共に良好であった。これに対し、試料Ｎｏ.Ａ−８では、テープ心線の占有率が６５％であるが、伝送特性及び機械特性が共に不良となった。

以上のことから、本発明のように間欠テープ心線をＳＺ撚スロット溝に３５％以上６０％以下の占有率で格納した場合には、伝送特性及び機械特性が共に良好になることが分かる。

１…光ケーブル、１１…スロットロッド、１１ａ…スロット溝、１１ｂ…スロットリブ、１１ｃ，１１ｄ…着色樹脂、１２…テンションメンバ、１３…上巻テープ、１４…光ケーブルの外被、２０…間欠テープ心線（テープ心線）、２１…光ファイバ心線、２２…連結部、２３…非連結部、２４…テープ被覆。

Claims (1)

1. 複数本の光ファイバ心線が並列に配置された複数枚の光ファイバテープ心線と、該光ファイバテープ心線を１又は複数枚収容するためのＳＺ状に形成された複数条のスロット溝を有するスロットロッドと、該スロットロッドの周囲に巻き付けた上巻テープと、該上巻テープで覆った前記スロットロッドの外側を被覆する外被と、を備えた光ケーブルであって、
   前記光ファイバテープ心線は、隣り合う前記光ファイバ心線間の長手方向に連結部と非連結部が間欠的に形成されており、
   前記スロット溝の断面積に対する収容される前記光ファイバテープ心線の断面積から計算される占有率は、３５％以上６０％以下である、光ケーブル。

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