JP2015145128A - 印刷装置、印刷方法、光ファイバ及び光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバに対してマーキングを高速で且つ視認性良く行うことができる印刷装置を提供する。【解決手段】インクを収容するインク槽１と、インク槽１内からインクＩを掻き揚げる掻き揚げロール２と、掻き揚げロール２から受け渡されるインクＩを充填可能であり、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈの印刷パターン３１〜３６が設けられ、前記印刷パターン３１〜３６に充填されたインクＩを光ファイバ５に転写する印刷ロール３と、前記印刷パターン３１〜３６にインクＩを押し込むとともに、前記印刷ロール３表面に付着した余分なインクＩを掻き取るドクターブレード４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、印刷装置、印刷方法、光ファイバ及び光ファイバケーブルに関する。

光ファイバテープ心線の識別のための印刷（マーキング）方法として、インクジェットプリンタを用いてマーキングを行うインクジェット印刷が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

インクジェット印刷において、１台のインクジェットプリンタでは高速印刷に対して限度があるため、光ファイバの線速を上げる場合、インクジェットプリンタを数台直列に設置する必要がある。また、インクジェットプリンタのよるマーキングにおいて、４心や１２心の光ファイバテープ心線を並べて同時に印刷するためには、インクジェットプリンタの台数を増やして対応するのが現状であり、製造コストが増加する。

また、他の印刷方法としては、印刷ロールを用いたロール印刷が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００５−１２３０４１号公報 特開２０１１−０１１５３２号公報

しかしながら、ロール印刷で光ファイバ心線のように直径が１ｍｍ以下の線条体に対してマーキングを視認性良く行うことは困難である。このため、直径が１ｍｍ以下の線条体に対してロール印刷は行われていなかった。

本発明の目的は、光ファイバに対してマーキングを高速で且つ視認性良く行うことができる印刷装置、印刷方法、光ファイバ及び光ファイバケーブルを提供することである。

本発明の一態様によれば、インクを収容するインク槽と、インク槽内からインクを掻き揚げる掻き揚げロールと、掻き揚げロールから受け渡されるインクを充填可能であり、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈの印刷パターンが設けられ、印刷パターンに充填されたインクを走行する光ファイバ表面に転写する印刷ロールと、印刷パターンにインクを押し込むとともに、印刷ロール表面に付着した余分なインクを掻き取るドクターブレードとを備える印刷装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、掻き揚げロールを用いてインク槽内からインクを掻き揚げるステップと、掻き揚げロールにより掻き揚げられたインクを、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈの印刷パターンが設けられた印刷ロールへ受け渡すステップと、印刷パターンにインクを押し込むとともに、印刷ロール表面に付着した余分なインクを掻き取るステップと、印刷パターンに充填されたインクを走行する光ファイバ表面に転写するステップとを含む印刷方法が提供される。

本発明の更に他の態様によれば、掻き揚げロールを用いてインク槽内からインクを掻き揚げるステップと、掻き揚げロールにより掻き揚げられたインクを、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈの印刷パターンが設けられた印刷ロールへ受け渡すステップと、印刷パターンにインクを押し込むとともに、印刷ロール表面に付着した余分なインクを掻き取るステップと、印刷パターンに充填されたインクを走行する光ファイバ表面に転写するステップとを含む印刷方法を用いて製造された光ファイバが提供される。

本発明の更に他の態様によれば、掻き揚げロールを用いてインク槽内からインクを掻き揚げるステップと、掻き揚げロールにより掻き揚げられたインクを、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈの印刷パターンが設けられた印刷ロールへ受け渡すステップと、印刷パターンにインクを押し込むとともに、印刷ロール表面に付着した余分なインクを掻き取るステップと、印刷パターンに充填されたインクを走行する光ファイバ表面に転写するステップとを含む印刷方法を用いて製造された光ファイバを実装したことを特徴とする光ファイバケーブルが提供される。

本発明によれば、光ファイバに対してマーキングを高速で且つ視認性良く行うことができる印刷装置、印刷方法、光ファイバ及び光ファイバケーブルを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る印刷装置の一例を示す断面図（図２のＡ−Ａ切断面の断面図）である。 本発明の実施の形態に係る印刷装置の一例を示す上面図である。 本発明の実施の形態に係る印刷パターンの一例を示す上面図である。 本発明の実施の形態に係るマーキング後の光ファイバの一例を示す上面図である。 本発明の実施の形態に係る印刷パターンの一例を示す概略図である。 図５のＢ−Ｂ切断面の断面図である。 本発明の実施の形態に係る印刷パターンの他の一例を示す概略図である。 図７のＣ−Ｃ切断面の断面図である。 本発明の実施の形態の第１の実施例に係る実験結果を表す表である。 本発明の実施の形態の第２の実施例に係る実験結果を表す表である。 本発明のその他の実施の形態に係る印刷ロールの一例を示す上面図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（印刷装置）
本発明の実施の形態に係る印刷装置は、光ファイバ等の直径１ｍｍ以下の線条体に対して印刷（マーキング）を行う印刷装置である。本発明の実施の形態に係る印刷装置は、図１及び図２に示すように、インクＩを収容するインク槽１と、インク槽１内のインクＩに一部が浸漬された掻き揚げロール２と、掻き揚げロール２近傍に配置された印刷ロール３と、印刷ロール３に当接されたドクターブレード４とを備える。

光ファイバ５に対する印刷時には、掻き揚げロール２が矢印Ａの方向へ回転しながらインクＩを掻き揚げる。一方、印刷ロール３は掻き揚げロール２の回転方向とは反対方向の矢印Ｂの方向へ回転し、掻き揚げロール２により掻き揚げたインクＩが受け渡される。ドクターブレード４が、印刷ロール３に付着した余分なインクＩを掻き取るとともに、印刷ロール３に設けられた印刷パターン３１〜３６にインクＩを押し込む。印刷パターン３１〜３６に充填されたインクＩが、印刷ロール３上を矢印Ｃの方向へ走行している光ファイバ５へ転写されて、マーキングが行われる。

マーキング対象である光ファイバ５の直径は１ｍｍ以下であり、例えば０．２５ｍｍ程度である。光ファイバ５としては、光ファイバ素線、光ファイバ心線、又は光ファイバテープ心線等を採用可能である。光ファイバテープ心線としては、例えば間欠固定型の光ファイバテープ心線等が使用可能である。本発明の実施の形態において、光ファイバ５の本数や種類、サイズ等は特に限定されない。光ファイバ５が複数本の場合には、１つの印刷ロール３で一括して並列にマーキングすることが可能である。光ファイバ５の走行速度（線速）は１００ｍ／ｍｉｎ〜８００ｍ／ｍｉｎ程度である。光ファイバ５は、印刷ロール３に接触又は非接触であり、印刷ロール３によりしごかれないように、且つ印刷ロール３からのインクＩが付着するように走行する。

インク槽１内のインクＩの粘度は１ｍＰａ・ｓ〜２０００Ｐａ・ｓ程度（水及びＵＶ硬化インクが入りうる範囲）である。掻き揚げロール２及び印刷ロール３の直径Ｄ１，Ｄ２はそれぞれ１００ｍ程度であり、幅Ｗ１，Ｗ２はそれぞれ５０ｍｍ程度である。掻き揚げロール２及び印刷ロール３は互いに非接触で、表面張力によりインクＩを受け渡し可能な位置に配置されている。印刷ロール３の回転速度は光ファイバ５の走行速度（線速）に対応して適宜設定される。掻き揚げロール２の回転速度は、印刷ロール３の回転速度よりも遅くても良く、適宜設定される。

印刷ロール３には印刷パターン３１〜３３が設けられている。印刷パターン３１〜３３の回転方向に対して平行な長さＬ１は１ｍｍ〜５０ｍｍ程度であり、回転方向に対して直交する幅Ｗ３は１ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。印刷パターン３１〜３３の間隔Ｓ１は１ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。なお、印刷パターン３１〜３６の形状は矩形に限定されない。

図１に示すように、印刷ロール３の円周方向において、印刷パターン３１〜３３に対向する位置に、印刷パターン３１〜３３と同様な構成の印刷パターン３４〜３６が設けられている。なお、図１では３つの印刷パターン３１〜３３と３つの印刷パターン３４〜３６が、印刷ロール３の互いに対向する位置に設けられた場合を説明したが、印刷パターン３１〜３６の個数やサイズ、印刷ロール３上における配置位置も特に限定されない。

印刷パターン３１は、図３に示すようにメッシュパターンであり、網目状に交差する凸部３１ａと、菱形（正方形）の溝部（凹部）３１ｂとを有する。溝部３１ｂの深さは例えば５μｍ〜５０μｍ程度である。この溝部３１ｂに充填されたインクＩが光ファイバ５表面と接触して、光ファイバ５へ付着する。光ファイバ５表面に付着したインクＩは、光ファイバ５表面で流動して相互に連結し、図４に示すように印刷パターン３１〜３３に対応するインク層５１〜５３が形成される。なお、図１及び図２に示した印刷パターン３２〜３６も、図４に示した印刷パターン３１と同様の構成を有する。

印刷パターン３１〜３６の形成方法としては、例えば、印刷パターン３１〜３６を形成するためのパターンが施された加工ロールを用いて印刷ロール３の表面に圧接しても良く、レーザー加工を行っても良く、又はレジストパターンをマスクとして用いたエッチングを行っても良い。

印刷パターン３１〜３６のメッシュサイズは、７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈに規定され、７５ｍｅｓｈ〜１３３ｍｅｓｈとすることがより好ましい。但し、「ｍｅｓｈ」は、１インチあたりの網目の数を表す。

図５は、印刷パターン３１の凸部３１ａを模式的に実線で示し、矢印方向に走行する光ファイバ５を点線で示す。図５において、光ファイバ５が凸部３１ａにより構成されるメッシュの交差位置を通るように印刷パターン３１上を走行しているが、光ファイバ５の走行位置はこれに限定されない。

印刷パターン３１のメッシュを粗くしていくと、図５に示すように１メッシュにおけるインクＩの表面積が大きくなり、表面張力により光ファイバ５に付着するインク量が多くなる。この結果、図６に示すように、光ファイバ５の円周方向においてインク層５１が形成される角度（以下、「印刷角度」ともいう。）θが大きくなり、マーキングの良好な視認性が得られる。しかしながら、メッシュサイズが１５０ｍｅｓｈより大きくなると、印刷パターン３１からインクＩが漏れ出し、光ファイバ５のマーキング位置以外の位置にインクＩが付着してしまい、視認性が悪化する。

一方、メッシュサイズが小さくなると、１メッシュにおけるインクＩの表面積が小さくなり、光ファイバ５に付着するインク量が少なくなる。図７は、図５よりもメッシュサイズが小さい場合であり、印刷パターン３１の凸部３１ａを模式的に実線で示し、矢印方向に走行する光ファイバ５を点線で示す。メッシュサイズが小さくなると、図８に示すように印刷角度θが小さくなっていく。ここで、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈより小さくなると、印刷角度θが小さくなりすぎ、マーキングの視認性が悪化する。

よって、印刷パターン３１〜３６のメッシュサイズを７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈとすることで、印刷パターン３１〜３６からのインク漏れを防止しつつ、マーキングの良好な視認性を得ることができる。

（印刷方法）
次に、本発明の実施の形態に係る光ファイバ５に対する印刷方法（マーキング方法）の一例を説明する。

（イ）図１及び図２に示した掻き揚げロール２を矢印Ａの方向へ回転させて、インクＩを掻き揚げる。

（ロ）メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈの印刷パターン３１〜３６が設けられた印刷ロール３を矢印Ｂの方向へ回転させて、掻き揚げロール２から印刷ロール３へインクＩを受け渡す。

（ハ）ドクターブレード４が、印刷ロール３に設けられた印刷パターン３１〜３３の溝部３１ｂへインクＩを押し込むとともに、印刷ロール３表面に付着した余分なインクＩを掻き取る。

（ニ）印刷ロール３に設けられた印刷パターン３１〜３３の溝部３１ｂに充填されたインクＩを、矢印Ｃの方向へ走行している光ファイバ５へ転写する。

本発明の実施の形態に係る印刷装置及び印刷方法によれば、ロール印刷により光ファイバ５に対してマーキングを行うことにより、インクジェット印刷の場合のように台数を増加させることなく、インクジェット印刷に比較して高速にマーキングを行うことができる。

更に、複数本の光ファイバ５に対しても、インクジェット印刷の場合のように台数を増加させることなく、一括して並列にマーキングを行うことができる。

更に、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈの印刷パターン３１〜３６の印刷ロール３を用いることにより、マーキングの良好な視認性を得ることができる。

（第１の実施例）
第１の実施例として、メッシュサイズの異なる７種類の印刷ロールと、メッシュの無い印刷ロールを用いて、直径２５０μｍの光ファイバ素線に対するマーキングを行い、試料１〜８を作製した。光ファイバ素線の走行速度は４００ｍ／ｍｉｎとした。印刷ロールの直径は１００ｍｍ、幅は１５ｍｍとした。インクは、大日製化工業株式会社のＶＳ５９９０と溶剤ＶＳ１０００を２：１の割合で混合したものを使用した。

作製した試料１〜１２を用いて、印刷角度を測定し、インク漏れ及び視認性を評価した。図９に実験結果を示す。図９において、印刷角度は、光ファイバ素線断面の円周においてマーキングされた角度を示す。インク漏れは、マーキング後の試料１〜８を目視で観察し、インク漏れの有無を判定する。視認性は、１０名が確認し、全員がマーキングによる試料１〜８の識別が容易にできると判定した場合「○」とし、それ以外を「×」とした。更に、総合判定として、インク漏れが無く、且つ視認性が良好な場合を「○」とし、インク漏れが有るか、視認性が悪い場合を「×」とした。

図９から、メッシュサイズが粗くなるほど印刷角度が増加するのが分かる。そして、メッシュサイズが１７５ｍｅｓｈ、２００ｍｅｓｈである試料１、２では、印刷角度が２０°以下となり、印刷面積の狭さから視認性が悪化した。一方、メッシュが５０ｍｅｓｈ、メッシュがない試料７、８では、インク漏れが発生し、狙いの位置以外の位置にマーキングされてしまい、視認性が悪くなっていた。

（第２の実施例）
第２の実施例として、直径２５０μｍの光ファイバ素線の走行速度（線速）及び心数を変えてマーキングを行い、試料１〜１２を作製した。印刷パターンのメッシュサイズは１３３ｍｅｓｈとした。印刷ロールの直径は１００ｍｍ、幅は５５ｍｍとした。インクは、大日精化工業株式会社のＶＳ５９９０と溶剤ＶＳ１０００を２：１の割合で混合したものを使用した。

作製した試料１〜１２を用いて、第１の実施例と同様にインク漏れ及び視認性を評価した。図１０に実験結果を示す。図１０に示すように、１心〜１２心の範囲で、線速が１００ｍ／ｍｉｎ〜４００ｍ／ｍｉｎの範囲でインク漏れは生じず、良好な視認性が得られた。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の実施の形態に係る印刷装置は、図１に示した構成に限定されず、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈの印刷パターン３１〜３６の印刷ロール３を少なくとも有していれば良い。

また、印刷パターン３１〜３６の溝部３１ｂの菱形は、４つの角が９０°の正方形パターンに限定されず、４つの角が鋭角と鈍角の組み合わせであっても良い。また、印刷パターン３１〜３６のメッシュを構成する菱形は、印刷ロール３の回転方向に対して各辺が斜め方向であるパターンを示したが、特にこれに限定されない。例えば図１１に示すように、印刷パターン３１を構成する凹部３１ｃの形状が、印刷ロール３の回転方向に対して対向する２辺が平行であり、他の２辺が直交していても良い。また、印刷パターン３１〜３６の凹部３１ａは開口部が菱形であれば良く、凹部３１ａの３次元形状は四角柱（立方体又は直方体）であっても良く、三角柱であっても良い。

また、本発明の実施の形態に係る光ファイバ５を外被（シース）で覆うことにより実装した光ファイバケーブルを製造可能である。光ファイバケーブルの種類は特に限定されず、スロットレス型光ファイバケーブルや、ＳＺスロット型光ファイバケーブル又はテープスロット型光ファイバケーブル等のスロット型光ファイバケーブルにも適用可能である。

また、本発明の実施の形態に係る光ファイバ５の代わりに、通常の電線やワイヤ等の１ｍｍ以下の直径を有する線条体も使用可能である。

また、本発明の実施の形態に係る印刷装置は、光ファイバ５等の線条体に対して印刷する他、線条体以外のシート等に対して印刷することも可能である。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…インク槽
２…掻き揚げロール
３…印刷ロール
４…ドクターブレード
５…光ファイバ
７…試料
３１ａ…凸部
３１ｂ…溝部
３１〜３６…印刷パターン
５１，５２，５３…インク層

Claims (6)

1. インクを収容するインク槽と、
   前記インク槽内からインクを掻き揚げる掻き揚げロールと、
   前記掻き揚げロールから受け渡されるインクを充填可能な印刷パターンが設けられ、前記印刷パターンに充填されたインクを走行する光ファイバ表面に転写する印刷ロールと、
   前記印刷パターンにインクを押し込むとともに、前記印刷ロール表面に付着した余分なインクを掻き取るドクターブレードと、を備え、
   前記掻き揚げロールと前記印刷ロールとは、非接触で配置されており、
   前記掻き揚げロールの回転速度が、前記印刷ロールの回転速度より遅いことを特徴とする印刷装置。
2. インクを収容するインク槽と、
   前記インク槽内からインクを掻き揚げる掻き揚げロールと、
   前記掻き揚げロールから受け渡されるインクを充填可能な印刷パターンが設けられ、前記印刷パターンに充填されたインクを走行する光ファイバ表面に転写する印刷ロールと、
   前記印刷パターンにインクを押し込むとともに、前記印刷ロール表面に付着した余分なインクを掻き取るドクターブレードと、を備え、
   前記掻き揚げロールと前記印刷ロールとは、非接触で配置されており、
   前記掻き揚げロールの周速度が、前記印刷ロールの周速度より遅いことを特徴とする印刷装置。
3. 請求項１または２に記載の印刷装置であって、
   前記印刷パターンは、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈであることを特徴とする印刷装置。
4. 掻き揚げロールを用いてインク槽内からインクを掻き揚げるステップと、
   前記掻き揚げロールにより掻き揚げられたインクを、前記掻き揚げロールと非接触で配置されており、インクを充填可能な印刷パターンが設けられた印刷ロールへ受け渡すステップと、
   前記印刷パターンにインクを押し込むとともに、前記印刷ロール表面に付着した余分なインクを掻き取るステップと、
   前記印刷パターンに充填されたインクを走行する光ファイバ表面に転写するステップと、を備え、
   前記掻き揚げロールの回転速度が、前記印刷ロールの回転速度より遅いことを特徴とする印刷方法。
5. 掻き揚げロールを用いてインク槽内からインクを掻き揚げるステップと、
   前記掻き揚げロールにより掻き揚げられたインクを、前記掻き揚げロールと非接触で配置されており、インクを充填可能な印刷パターンが設けられた印刷ロールへ受け渡すステップと、
   前記印刷パターンにインクを押し込むとともに、前記印刷ロール表面に付着した余分なインクを掻き取るステップと、
   前記印刷パターンに充填されたインクを走行する光ファイバ表面に転写するステップと、を備え、
   前記掻き揚げロールの周速度が、前記印刷ロールの周速度より遅いことを特徴とする印刷方法。
6. 請求項４または５に記載の印刷方法であって、
   前記印刷パターンは、メッシュサイズが７５ｍｅｓｈ〜１５０ｍｅｓｈであることを特徴とする印刷方法。
   

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