JP2014228573A - Method of manufacturing optical fiber and optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク滴をインクノズルから光ファイバ素線に吹き付けることにより、光ファイバ識別用の識別マークを光ファイバ素線の表面に印字する光ファイバの製造方法および光ファイバに関する。 The present invention relates to an optical fiber manufacturing method and an optical fiber for printing an identification mark for identifying an optical fiber on the surface of an optical fiber by spraying ink droplets from an ink nozzle onto the optical fiber.
光ファイバは、一般的に光導波路をなすガラスファイバの外側に2層の被覆層を設け、更にその外側に着色層を設けた構造となっている。ガラスファイバおよび2層の被覆層からなる光ファイバは、光ファイバ素線とも呼ばれている。
従前は、上記のように光ファイバ素線に着色層を設け、色分けによって光ファイバケーブル中の光ファイバを識別していたが、光ファイバケーブルの多心化等に伴い、色分け以外の手法でも光ファイバを識別する必要が出てきている。このため、色分けに加えて光ファイバ識別用の識別マークを光ファイバ素線の表面に設け、識別マークのパターンなどで光ファイバを識別する手法が採用されている。
In general, an optical fiber has a structure in which two coating layers are provided outside a glass fiber forming an optical waveguide, and a colored layer is provided outside the coating layer. An optical fiber composed of a glass fiber and two coating layers is also called an optical fiber.
Previously, a colored layer was provided on the optical fiber strand as described above, and the optical fiber in the optical fiber cable was identified by color coding. There is a need to identify the fiber. For this reason, in addition to color coding, a method is used in which an identification mark for identifying an optical fiber is provided on the surface of an optical fiber, and the optical fiber is identified by an identification mark pattern or the like.
一般に、識別マークを光ファイバ素線の表面に設けるには、インクジェット方式のプリンタなどを使用する。例えば、特許文献1には、プリンタのインクノズルを、走行する光ファイバ素線の長手方向にスキャン(移動)し、インク滴を光ファイバ素線に吹き付ける技術が開示されている。また、特許文献2には、識別マークの密着力に関する技術が開示されている。
In general, an ink jet printer or the like is used to provide an identification mark on the surface of an optical fiber. For example,
しかしながら、特許文献1に記載のインクノズルのように、光ファイバ素線の長手方向(走行方向)にスキャンすると、光ファイバ素線がその長手方向に対して交差する方向に沿って移動した場合(線ぶれとも言う)、識別マークが光ファイバ素線に印字されない現象(印字抜けとも言う)が発生するという問題がある。また、光ファイバ素線の片側のみにしか印字しない為、印字された側の反対側から見た時に、識別マークを認識しにくい、という問題もある。
However, as in the ink nozzle described in
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、線ぶれが生じても印字抜けを防止することができ、識別マークを認識しやすい、光ファイバの製造方法および光ファイバの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an optical fiber manufacturing method and an optical fiber that can prevent a print omission even if line blurring occurs and easily recognize an identification mark. Objective.
本発明は、インク滴をインクノズルから光ファイバ素線に吹き付けることにより、光ファイバ識別用の識別マークを前記光ファイバ素線の表面に印字する光ファイバの製造方法であって、前記インクノズルが前記光ファイバ素線の長手方向に対して傾斜する方向にスキャンして前記識別マークを印字する。 The present invention is an optical fiber manufacturing method for printing an identification mark for identifying an optical fiber on a surface of the optical fiber by spraying ink droplets from the ink nozzle onto the optical fiber, wherein the ink nozzle includes: The identification mark is printed by scanning in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the optical fiber.
本発明の光ファイバの製造方法によれば、光ファイバ素線が線ぶれしても、インクノズルがスキャンした範囲内に光ファイバ素線が存在する確率が高くなり、印字抜けが発生し難くなる。また、識別マークを認識しやすくなる。 According to the method for manufacturing an optical fiber of the present invention, even if the optical fiber strands are broken, the probability that the optical fiber strands are present within the range scanned by the ink nozzles is high, and it is difficult for print omission to occur. . Also, the identification mark can be easily recognized.
図面を参照しながら本発明の一形態による光ファイバの製造方法および光ファイバを説明する。図1に示すように、光ファイバ10には、光ファイバの種別を示す識別マーク11が形成されている。識別マーク11は例えば7個連続して1つのパターンをなしており、7個の識別マーク11で1組の連続識別マーク12を構成している。連続識別マーク12は、所定の間隔を設けて繰り返し形成される。
An optical fiber manufacturing method and an optical fiber according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
識別マーク11は、後述のように、インクジェット方式によるインク滴の吹き付けにより、光ファイバ10の長手方向(走行方向)に対して傾斜した状態で印字されている。このため、7個の識別マーク11は例えば螺旋状に印字され、図1のような平面図で見た場合、7個のうち左端の識別マーク11は上側の輪郭が見えるが、その右端の識別マーク11は下側の輪郭が見えており、各識別マーク11の見える範囲が異なっている。つまり、印字された面の裏側にも回り込んで印字されていることになり、印字された側の反対側からも視認しやすい。
As will be described later, the
図2は、この7個の識別マーク11のうちの一つの断面図である。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17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で被覆し、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16とも呼ばれている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of one of the seven
ガラスファイバ13は、コア部およびクラッド部を有し、標準外径が例えば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程度で形成され、ヤング率が比較的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程度で形成され、ヤング率が比較的高い硬質の樹脂からなる被覆層である。着色層17は、厚みが5〜10μm程度で形成され、紫外線硬化型インク(例えばウレタンアクリレート)からなる透明あるいは半透明の着色された層である。
The
図2に示すように、識別マーク11は、セカンダリ樹脂層15の外周の一部を覆い、光ファイバ素線16の周方向に回り込み、その範囲は、180°よりも大きな中心角を有しているが、印字された側の反対側からは認識しにくい。上記のように、識別マーク11を例えば螺旋状に印字すれば、光ファイバ10への識別マーク11の有無を、印字された側の反対側からも認識しやすくすることができる。
As shown in FIG. 2, the
図3は光ファイバの製造装置の一例を示している。製造装置20は、サプライボビン21、ローラ22、インクノズル23、着色層形成装置24、キャプスタン25、巻取りボビン26を備えている。
サプライボビン21には、識別マーク11を印字する前の光ファイバ素線16が巻き付けられている。光ファイバ素線16は、サプライボビン21から製造装置20に供給され、ローラ22を介して、インクノズル23を有したインクジェットプリンタに向けて繰り出される。
FIG. 3 shows an example of an optical fiber manufacturing apparatus. The
An
インクノズル23は、後述のように、光ファイバ素線16の長手方向に対して傾斜してスキャンし、光ファイバ素線16のセカンダリ樹脂層の表面にインク滴を噴射して識別マーク11を印字する。識別マーク11が印字された光ファイバ素線16は、別のローラ22を介して、インクノズル23とは離れた場所の着色層形成装置24に向けて繰り出される。
As will be described later, the
識別マーク11を印字した光ファイバ素線16には、着色層形成装置24にて、識別マーク11の上から着色層17が塗布される。この後、着色層17を硬化させるための紫外線照射装置を通過することにより、着色層17が形成される。
この着色層17を形成した光ファイバ10は、さらに別のローラ22を介してキャプスタン25で引き取られ、巻取りボビン26に巻き取られる。
A
The
インクノズルを光ファイバ素線の長手方向(走行方向)に対して傾斜してスキャンすれば、識別マークが印字される長さは短くなるものの、光ファイバ素線が線ぶれしてもインクノズルがスキャンした範囲内に光ファイバ素線が存在する確率が高くなるため、印字抜けが発生し難くなる。
この点について、光ファイバ素線の長手方向の速度を一定値(25000mm/s=1500m/min)とし、インクノズルのスキャン速度を17000mm/sとし(したがって、光ファイバ素線に対するインクノズルの相対速度は8000mm/s)、インクノズルの傾斜角度θを0°,5°,7°,10°,20°の順に変更して、外径250μmの光ファイバ素線に印字できる識別マークの最大長さ(最大マーク長)を後述の理論式を用いて求め、この最大マーク長を印字するのに対して許容される振幅(許容振幅)の大きさを求めてみた。なお、印字するドットの大きさは150μmとし、印字されたドットの端から端までの長さを最大マーク長としている。また、光ファイバ素線の長手方向の速度が0mm/sの場合の最大マーク長は、4.5mmであった(インクノズルのスキャン方向は光ファイバ素線の走行方向と同じであるため、光ファイバ素線が走行している場合の、角度が0°の時の最大マーク長は、4.5mmよりも短くなる)。
If the ink nozzle is scanned while being inclined with respect to the longitudinal direction (running direction) of the optical fiber, the length of the identification mark printed is shortened. Since there is a high probability that an optical fiber is present within the scanned range, it is difficult for print omission to occur.
In this regard, the speed in the longitudinal direction of the optical fiber is a constant value (25000 mm / s = 1500 m / min), and the scanning speed of the ink nozzle is 17000 mm / s (therefore, the relative speed of the ink nozzle with respect to the optical fiber). Is the maximum length of the identification mark that can be printed on an optical fiber having an outer diameter of 250 μm by changing the inclination angle θ of the ink nozzle in the order of 0 °, 5 °, 7 °, 10 °, and 20 °. (Maximum mark length) was determined using a theoretical formula described later, and the amplitude (allowable amplitude) allowed for printing the maximum mark length was determined. The size of dots to be printed is 150 μm, and the length from the end of the printed dots to the end is the maximum mark length. In addition, the maximum mark length when the speed in the longitudinal direction of the optical fiber was 0 mm / s was 4.5 mm (Because the scanning direction of the ink nozzle is the same as the traveling direction of the optical fiber, (When the fiber is running, the maximum mark length when the angle is 0 ° is shorter than 4.5 mm).
その結果、表1に示すように、インクノズルの傾斜角度θが0°の場合、最大マーク長は3.7mmになり、この最大マーク長を印字できる許容振幅は±0.2mmになった。
角度をつけると、印字部の一部が光ファイバからはみ出すことにもなるため、最大マーク長は0°の時よりも短くなる。しかし、ある程度線振れしても最大マーク長を印字できるため、許容振幅は大きくなる。傾斜角度θが5°の場合、最大マーク長は2.9mm、許容振幅は±0.28mm、傾斜角度θが7°の場合、最大マーク長は2.5mm、許容振幅は±0.36mm、傾斜角度θが10°の場合、最大マーク長は2.2mm、許容振幅は±0.48mmになり、傾斜角度θが大きくなるに連れて、最大マーク長は小さくなるが、許容振幅が大きくなることが分かる。
As a result, as shown in Table 1, when the inclination angle θ of the ink nozzle was 0 °, the maximum mark length was 3.7 mm, and the allowable amplitude for printing this maximum mark length was ± 0.2 mm.
If the angle is set, a part of the printing part also protrudes from the optical fiber, so that the maximum mark length is shorter than that at 0 °. However, since the maximum mark length can be printed even if the line fluctuates to some extent, the allowable amplitude increases. When the inclination angle θ is 5 °, the maximum mark length is 2.9 mm and the allowable amplitude is ± 0.28 mm. When the inclination angle θ is 7 °, the maximum mark length is 2.5 mm and the allowable amplitude is ± 0.36 mm. When the inclination angle θ is 10 °, the maximum mark length is 2.2 mm and the allowable amplitude is ± 0.48 mm. As the inclination angle θ increases, the maximum mark length decreases, but the allowable amplitude increases. I understand that.
ここで、識別マーク長は、規格仕様などで長さが予め決められており(規格長さ:例えば2mm)、この規格長さを超える長さでなければならない。傾斜角度θが20°の場合には、最大マーク長は1.9mmになり、規格長さのマーク長を印字することができないので、表1では、許容振幅を求めていない。つまりこの場合、傾斜角度が20°以上の範囲は、最大マーク長を印字できる許容振幅はさらに拡がるが、規格長さの識別マークを印字することができないため適さない、ということになる。 Here, the length of the identification mark is predetermined according to standard specifications (standard length: for example, 2 mm), and must be longer than this standard length. When the inclination angle θ is 20 °, the maximum mark length is 1.9 mm, and a standard mark length cannot be printed. Therefore, in Table 1, the allowable amplitude is not obtained. In other words, in this case, an allowable angle at which the maximum mark length can be printed is further expanded when the inclination angle is 20 ° or more, but it is not suitable because an identification mark having a standard length cannot be printed.
図4は、インクノズルの傾斜角度と、許容振幅との関係を説明するためのモデルを示している。
光ファイバ素線16の長手方向の速度VF、インクノズルのスキャン速度VIとし、光ファイバ素線16の移動方向やインクノズルのスキャン方向は、矢印の方向を正と仮定する。
また、光ファイバ素線16の長手方向における識別マークの長さLとし、光ファイバ素線16の長手方向とインクノズルのスキャン方向とのなす角をインクノズルの傾斜角度θ、光ファイバ素線16の外径Dとする。
FIG. 4 shows a model for explaining the relationship between the inclination angle of the ink nozzle and the allowable amplitude.
It is assumed that the longitudinal speed V F of the
Further, the length L of the identification mark in the longitudinal direction of the
図4の直角三角形ABCにおいて、時間をtとし、速度VF、速度VIをいずれも一定とすると、光ファイバ素線16の長手方向では、
In the right triangle ABC of FIG. 4, when time is t and the speed V F and the speed V I are both constant, in the longitudinal direction of the
一方、光ファイバ素線16の長手方向に対して直交する方向では、
On the other hand, in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the
式1,2を用いてtを消去すれば、
If t is deleted using
ここで、式3において、VIcosθ=VFの場合、識別マークの長さは、例えばインク滴の大きさに相当する長さは印字されることになり、実際には0にはならない。このため、インク滴の大きさや印字位置の精度などで決まる定数aとすると、識別マークの長さLは、
Here, in
この式4において、光ファイバ素線16の外径Dは一定値(例えば0.25mm)であり、また、使用するインクジェットプリンタが同じであれば、インクノズルのスキャン速度VIも一定値(例えば17000mm/s=1020m/min)となる。上記のように、識別マークの長さLは規格長さ(例えば2mm)が決められているため、この所定長以上の長さになるように、傾斜角度θ、光ファイバの線速VFを決定する必要がある。
In this
図5は、光ファイバ素線の長手方向の速度を変えた際の、インクノズルの傾斜角度と識別マークの長さとの関係を示す図である。
インクノズルのスキャン速度VIを17000mm/sで一定とし、光ファイバ素線の長手方向の速度VFを1667mm/s,5000mm/s,16667mm/s,20000mm/s,25000mm/sの順に変更し、インクノズルの傾斜角度θと識別マークの長さLとの関係を、式4を用いて求めてみた。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of the ink nozzle and the length of the identification mark when the longitudinal speed of the optical fiber is changed.
The scanning speed V I of the ink nozzles constant at 17000mm / s, by changing the longitudinal direction of the velocity V F of the optical fiber 1667mm / s, 5000mm / s, 16667mm / s, 20000mm / s, in the order of 25000 mm / s Then, the relationship between the inclination angle θ of the ink nozzle and the length L of the identification mark was obtained using
その結果、図5に示すように、表1の結果同様、傾斜角度θが小さくなるに連れて、識別マークの長さLは大きくなるが、その大きさは、光ファイバ素線の長手方向の速度VFに依存する。光ファイバ素線の長手方向の速度VFが16667mm/s(=1000m/min)の場合、速度VFとスキャン速度VIとがほぼ等しくなるので、識別マークの長さLは、式4に示した定数aで、傾斜角度θによらずほぼ一定になる。 As a result, as shown in FIG. 5, the length L of the identification mark increases as the inclination angle θ decreases, as in the result of Table 1, but the size of the identification mark increases in the longitudinal direction of the optical fiber. It depends on the speed V F. When the speed V F in the longitudinal direction of the optical fiber is 16667 mm / s (= 1000 m / min), the speed V F and the scanning speed V I are almost equal. The constant a shown is substantially constant regardless of the inclination angle θ.
図6は、光ファイバ素線の長手方向の速度と識別マークの長さとの関係を示す図である。
具体的には、インクノズルの傾斜角度θを5°で一定とし、光ファイバ素線の長手方向の速度VFを1667mm/sから25000mm/sまでの範囲で変更し、識別マークの長さLを測定した。その結果、インクノズルのスキャン速度と一致するところでLの値は最低となり、そこから離れるに従い、Lは大きくなることが分かる。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the speed in the longitudinal direction of the optical fiber and the length of the identification mark.
Specifically, the inclination angle θ of the ink nozzles constant at 5 °, the longitudinal velocity V F of the optical fiber is changed within a range from 1667mm / s up to 25000 mm / s, the length of the identification mark L Was measured. As a result, it can be seen that the value of L is the lowest at the same speed as the scanning speed of the ink nozzle, and the L increases as the distance from the ink nozzle increases.
図3で説明したように、光ファイバ素線16は、各ローラ22間の長い区間に掛け回され、線ぶれが生じやすい環境にある。しかし、インクノズルを光ファイバ素線の長手方向に対して傾斜してスキャンすれば、光ファイバ素線が線ぶれしても、インクノズルがスキャンした範囲内に光ファイバ素線が存在する確率が高くなるため、印字抜けが発生し難くなることが分かる。また、螺旋状に印字することになるため、印字された側の反対側からも識別マークを認識しやすくなる。
そして、従前は、1m以上連続した印字抜けの状態が50kmに1回発生し、発生頻度は2×10−3%であったのに対し、上記のようにインクノズルを傾けた実験によれば、1m以上連続した印字抜けの状態は300kmに1回しか発生せず、発生頻度は3.3×10−4%に大幅に減少した。
As described with reference to FIG. 3, the
According to the experiment in which the ink nozzles are tilted as described above, the state where the continuous print omission has occurred once every 50 km and the occurrence frequency was 2 × 10 −3 %. The state of continuous omission of 1 m or more occurred only once every 300 km, and the frequency of occurrence was greatly reduced to 3.3 × 10 −4 %.
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…光ファイバ素線、17…着色層、20…製造装置、21…サプライボビン、22…ローラ、23…インクノズル、24…着色層形成装置、25…キャプスタン、26…巻取りボビン。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記インクノズルが前記光ファイバ素線の長手方向に対して傾斜する方向にスキャンして前記識別マークを印字する光ファイバの製造方法。 An optical fiber manufacturing method for printing an identification mark for identifying an optical fiber on a surface of the optical fiber by spraying an ink droplet from an ink nozzle onto the optical fiber,
An optical fiber manufacturing method in which the ink nozzle scans in a direction inclined with respect to the longitudinal direction of the optical fiber and prints the identification mark.
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