JP2016206211A

JP2016206211A - 光ファイバの製造方法

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Publication number: JP2016206211A
Application number: JP2015082945A
Authority: JP
Inventors: 雅基藤澤; Masaki Fujisawa
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-15
Also published as: JP6623541B2

Abstract

【課題】識別マーク印字部における線ぶれを抑制することにより印字抜けを防止する光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】インク滴をインクノズル２４から光ファイバ素線１６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である。識別マークの印字位置に向かう光ファイバ素線の走行を案内するガイド面を有した上流側ローラ２２ｂと、識別マークの印字位置を経た光ファイバ素線の走行を案内するガイド面を有した下流側ローラ２２ｃとを備える。各ガイド面の摩擦係数が０．５以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバの製造方法に関し、詳細には、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に関する。

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。

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、識別マークの印字位置の上流側および下流側にガイドローラを配置して光ファイバ素線の走行を案内しておき、インクジェット方式のプリンタなどを使用して識別マークを印字する。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。

しかし、光ファイバ素線の長手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移動した場合（線ぶれともいう）、識別マークが光ファイバ素線に印字されない現象（印字抜けともいう）が発生する。このため、例えば、特許文献２には、識別マークを斜めに印字し、印字抜けしにくくする技術が開示されている。
一方、上記ガイドローラに関しては、特許文献３にはローラの表面粗さを規定した技術が、特許文献４にはローラ表面のビッカース硬さを規定した技術がそれぞれ開示されている。

特開２００５−１２３０４１号公報特開２０１４−２２８５７３号公報特開２００５−３５７９９号公報特開２０１３−２８５１３号公報

ところで、上述のローラ表面を、アルマイトやベークのような摩擦係数の高い材料で形成した場合、ローラ表面上の光ファイバ素線がローラの径方向外側に移動（乗り上げともいう）し、線ぶれが発生しやすくなる。線ぶれ防止のためには、光ファイバ素線に掛ける張力を高くすることが有効であるが、張力を高くしすぎると、光ファイバの損傷や断線を招きやすいという問題がある。
特許文献２は、線ぶれが生じても印字抜けを回避させるものであり、線ぶれの防止については開示されていない。特許文献３，４には、ガイドローラの諸元が開示されているが、いずれも被覆層の損傷防止のためであり、識別マークの印字に関するものではなく、線ぶれの防止についても開示されていない。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、識別マーク印字部における線ぶれを抑制することにより印字抜けを防止する光ファイバの製造方法の提供を目的とする。

本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、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、前記識別マークの印字位置に向かう前記光ファイバ素線の走行を案内するガイド面を有した上流側ローラと、前記識別マークの印字位置を経た前記光ファイバ素線の走行を案内するガイド面を有した下流側ローラとを備え、前記各ガイド面の摩擦係数が０．５以下である。

上記方法によれば、識別マーク印字部における線ぶれが発生し難くなる。この結果、必要以上に高張力にすることなく、印字抜けを防止できる。

（Ａ）は本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法によって製造された光ファイバの外観を示す図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線における矢視断面図である。本発明の一態様に係る光ファイバの製造装置を示す図である。図２の上流側ローラの説明図である。図２の下流側ローラの説明図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、（１）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、前記識別マークの印字位置に向かう前記光ファイバ素線の走行を案内するガイド面を有した上流側ローラと、前記識別マークの印字位置を経た前記光ファイバ素線の走行を案内するガイド面を有した下流側ローラとを備え、前記各ガイド面の摩擦係数が０．５以下である。印字位置両端にそれぞれ配置された各ガイド面の摩擦係数が０．５以下という低い値であるので、線ぶれが発生し難くなる。この結果、必要以上に高張力にすることなく、印字抜けを防止できる。

（２）前記識別マークの印字位置において、前記光ファイバ素線に掛かる張力を１００ｇｆ〜２００ｇｆの範囲とする。印字位置における光ファイバ素線の張力が１００ｇｆ未満では線ぶれが発生しやすくなり、この張力が２００ｇｆを超えるとファイバ損傷や断線を招きやすくなる。しかし、張力の範囲を１００ｇｆ〜２００ｇｆとすることで、線ぶれの防止と光ファイバの損傷や断線の防止を両立できる。
（３）前記各ガイド面に、酸化クロムを含む複合セラミックス皮膜が形成されている。酸化クロムを含む複合セラミックス皮膜で各ガイド面を形成すれば、０．５以下の摩擦係数を容易に実現できる。

［本発明の実施形態の詳細］
図面を参照しながら本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法を説明する。図１（Ａ）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、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）に沿って印字されている。

識別マーク１１は例えば７個連続して１つのパターンを形成しており、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。
図１（Ｂ）は、この７個の識別マーク１１を設けた光ファイバの図１（Ａ）のＢ−Ｂ線における矢視断面図である。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。

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、例えば外径が１９０μｍ〜２００μｍ程度で形成され、ヤング率が比較的低い軟質の紫外線硬化型樹脂からなる被覆層である。セカンダリ樹脂層１５は、例えば外径が２４０μｍ〜２５０μｍ程度で形成され、ヤング率が比較的高い硬質の紫外線硬化型樹脂からなる被覆層である。着色層１７は、例えば厚みが５μｍ〜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）からなる着色された層である。

図２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、ガイドローラ２２ａ〜２２ｃ、ダンサローラ２３ａ，２３ｂ、インクノズル２４、着色層形成装置２５、キャプスタン２６、スクリーニング装置２７、巻取りボビン２８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、ダンサローラ２３ａやガイドローラ２２ａ，２２ｂを介して、インクノズル２４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。なお、ガイドローラ２２ｂが本発明の上流側ローラに相当する。

インクノズル２４は、光ファイバ素線１６の長手方向に沿ってスキャン可能に構成され、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を印字した光ファイバ素線１６は、ガイドローラ２２ｃや複数のガイドローラ２２ａを介して、インクノズル２４とは離れた場所の着色層形成装置２５に向けて繰り出される。なお、ガイドローラ２２ｃが本発明の下流側ローラに相当する。

着色層形成装置２５は、インク塗布装置２５ａおよびインク硬化装置２５ｂを有し、識別マーク１１を印字した光ファイバ素線１６には、インク塗布装置２５ａにて識別マーク１１の上から着色層が塗布される。この後、インク硬化装置２５ｂにて着色層を硬化させるための例えば紫外線が照射されることにより、着色層が形成される。
この着色層を形成した光ファイバ１０は、複数のガイドローラ２２ａを介してキャプスタン２６で引き取られて計尺され、次いで、スクリーニング装置２７にて例えば引っ張り強度を検査した後、ダンサローラ２３ｂやガイドローラ２２ａを介して巻取りボビン２８に巻き取られる。

図３は、図２の上流側ローラの説明図であり、図４は、図２の下流側ローラの説明図である。図２で説明したガイドローラ２２ｂは、インクノズル２４よりも上流側に配置されており、ローラ軸４０を中心に図３（Ａ）に矢印で示した方向に回転することにより、例えば右斜め下方から供給された光ファイバ素線１６を右方に案内している。一方、図２で説明したガイドローラ２２ｃは、インクノズル２４よりも下流側に配置され、ローラ軸５０を中心に図４（Ａ）に矢印で示した方向に回転することにより、例えば右方から供給された光ファイバ素線１６を上方に案内している。

ガイドローラ２２ｂおよびガイドローラ２２ｃは、光ファイバ素線１６の表面に接触可能に構成されている。詳しくは、ガイドローラ２２ｂは、図３（Ｂ）に示すように、例えば断面Ｖ字状に形成されたガイド面４１を有し、識別マーク１１の印字位置に向かう光ファイバ素線１６の表面に、その底部近傍が接触する。一方、ガイドローラ２２ｃは、図４（Ｂ）に示すように、例えば断面Ｖ字状に形成されたガイド面５１を有し、識別マーク１１の印字位置を経た光ファイバ素線１６の表面に、その底部近傍が接触する。

これら各ガイドローラ２２ｂ，２２ｃは、例えばアルミニウム等の金属材料で形成されているが、光ファイバ素線１６の走行を案内する各ガイド面４１，５１には、例えば、酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）を含む複合セラミックス皮膜（ＣＤＣ−ＺＡＣコーティングともいう）が形成されている。この皮膜は、平均粒径が約２μｍの酸化クロム系複合ファインセラミックスから構成され、化学反応を利用して形成されており、高密度、高硬度、高密着力、低い摩擦係数などの特徴を有し、耐摩耗性や耐食性に優れている。また、当該皮膜の膜厚は３０μｍ〜１００μｍ（標準厚さ５０μｍ）の範囲で形成可能である。

発明者らがガイドローラの材質等を変更し、種々試行した結果、ガイド面の摩擦係数と線ぶれのしやすさの間には相関があり、各ガイド面４１，５１の摩擦係数を低くすれば、線ぶれを防止できることが分かった。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（例えば１０００ｍ／ｍｉｎ）とし、上記複合セラミックス皮膜を形成した各ガイドローラ２２ｂ，２２ｃで光ファイバ素線を案内して識別マークを印字したところ、線ぶれが発生せず、印字抜けが生じなかった。印字抜けが生じなかったため、識別マークを認識することも可能であった。

これに対し、同じ線速において、ベークライトで形成した各ガイドローラ（図示省略）で光ファイバ素線を案内して識別マークを印字したところ、線ぶれが発生し、印字抜けが生じて識別マークを認識できなくなった。
そして、上記複合セラミックス皮膜で形成した各ガイド面４１，５１の摩擦係数は０．４８５であったのに対し、ベークライトで形成したガイド面の摩擦係数は０．５４４であった。

また、上記したガイド面の摩擦係数と線ぶれのしやすさの測定結果から、ガイド面の摩擦係数が０．５を超える場合には線ぶれが発生しやすくなることが分かった。よって、ガイド面の摩擦係数を０．５以下にすれば、線ぶれを防止できることが分かる。
しかも、ガイド面の摩擦係数を０．５以下にすれば、線ぶれ防止のために張力を高くしなくて済むため、必要以上に高張力にすることなく、印字抜けを防止でき、光ファイバの損傷や断線を回避できる。
また、酸化クロムを含む複合セラミックス皮膜で各ガイド面４１，５１を形成すれば、０．５以下の摩擦係数を容易に実現できる。

なお、図２に示したダンサローラ２３ａに加える荷重を調整することにより、ガイドローラ２２ｂとガイドローラ２２ｃとの間を走行する光ファイバ素線１６に対し、所定の大きさの張力を付与することができる。
詳しくは、ダンサローラ２３ａは、ガイドローラ２２ｂよりも上流側に配置され、例えば錘を設置することにより、識別マーク１１の印字位置の光ファイバ素線１６に対し、例えば１００ｇｆ〜２００ｇｆの範囲で張力を調整することができる。なお、この張力は錘の重さに応じて変更できるが、錘に替えてバネや空気を利用してもよい。

印字位置における光ファイバ素線の張力が１００ｇｆ未満では線ぶれが発生しやすくなるが、この張力が２００ｇｆを超えるとファイバ損傷や断線を招きやすくなる。しかし、上記のように張力の範囲を１００ｇｆ〜２００ｇｆとすれば、線ぶれの防止と光ファイバの損傷や断線の防止を両立できる。なお、上記した、複合セラミックス皮膜を形成したガイドローラ、ベークライトで形成したガイドローラを用いて識別マークを印字した際の張力は、１２５ｇｆであった。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

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…光ファイバ素線、１７…着色層、２０…製造装置、２１…サプライボビン、２２ａ〜２２ｃ…ガイドローラ、２３ａ，２３ｂ…ダンサローラ、２４…インクノズル、２５…着色層形成装置、２５ａ…インク塗布装置、２５ｂ…インク硬化装置、２６…キャプスタン、２７…スクリーニング装置、２８…巻取りボビン、４０，５０…ローラ軸、４１，５１…ガイド面。

Claims

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、
前記識別マークの印字位置に向かう前記光ファイバ素線の走行を案内するガイド面を有した上流側ローラと、前記識別マークの印字位置を経た前記光ファイバ素線の走行を案内するガイド面を有した下流側ローラとを備え、
前記各ガイド面の摩擦係数が０．５以下である、光ファイバの製造方法。
前記識別マークの印字位置において、前記光ファイバ素線に掛かる張力を１００ｇｆ〜２００ｇｆの範囲とする、請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
前記各ガイド面に、酸化クロムを含む複合セラミックス皮膜が形成されている、請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。