JP7028837B2

JP7028837B2 - 光ファイバアレイ及びそれを用いた直接製版記録装置

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Publication number: JP7028837B2
Application number: JP2019165347A
Authority: JP
Inventors: 達也西沖; 浩一谷口; 修一楠; 一晃金井; 隆史兵頭
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: JP2021043330A

Description

本発明は、光ファイバアレイ及びそれを用いた直接製版記録装置に関する。

ＣＴＰ（直接製版記録装置）等のファイバ出射ヘッドやＷＤＭ（光波長分割多重通信）システムの接続デバイスでは、複数本の光ファイバがＶ溝基板上のそれぞれ対応するＶ溝に収容された光ファイバアレイが用いられる。特許文献１には、その光ファイバアレイにおいて、光ファイバの先端側のジャケットが剥がされて裸光ファイバが露出した部分をＶ溝基板上のＶ溝に収容することにより、光ファイバの位置精度を高める一方、Ｖ溝基板の角部にジャケットで被覆された部分を接触させることにより、裸光ファイバがＶ溝基板の角部に接触して応力集中により断線するのを防止するようにした構造が開示されている。また、特許文献１には、光ファイバの先端側部分のジャケットを薄肉化処理することにより、裸光ファイバがＶ溝基板の角部に直接接触するのを阻止した構造も開示されている。

特開２０１４－８５５３２号公報

しかしながら、光ファイバのジャケットの剥離や薄肉化の加工を施すには、その加工だけでなく、ジャケットの材の特性と要求位置精度に適合した条件出しが必須となり、場合によってはロット毎の条件調整も必要になるため、多くの工数が必要となる。

本発明の課題は、光ファイバの裸光ファイバがＶ溝基板の角部に直接接触するのを阻止することができ、しかも、その接触阻止のためのジャケットの加工に工数をかける必要がない光ファイバアレイを提供することである。

本発明は、複数のＶ溝が並行に延びるように形成されたＶ溝基板と、各々、前記Ｖ溝基板上の対応する前記Ｖ溝に収容されて延びるように設けられた基板上部分と、前記基板上部分に連続して前記Ｖ溝基板外に延びるように設けられた基板外部分と、を含む複数本の光ファイバとを備えた光ファイバアレイであって、前記複数本の光ファイバのそれぞれは、裸光ファイバと、前記裸光ファイバを被覆する引張弾性率が１８００ＭＰａ以上２４００ＭＰａ以下の樹脂で形成された長さ方向に沿って厚さが均一な単一層のジャケットとを有するとともに、前記基板上部分の全長が前記ジャケットで被覆されており、且つ前記基板上部分の前記ジャケットの厚さと、前記基板外部分の前記ジャケットの厚さとが同一であり、前記ジャケットの厚さが５μｍ以上１５μｍ以下である。

本発明は、本発明の光ファイバアレイが設けられたファイバ出射ヘッドを備えた直接製版記録装置である。

本発明によれば、光ファイバのジャケットがＶ溝基板の角部に接触するので、裸光ファイバがＶ溝基板の角部に直接接触するのを阻止することができ、しかも、基板上部分の全長がジャケットで被覆されており、また、基板上部分のジャケットの厚さと、基板外部分のジャケットの厚さとが同一であるので、裸光ファイバのＶ溝基板の角部への接触阻止のためのジャケットの加工に工数をかける必要がない。

実施形態に係る光ファイバアレイを設けたファイバ出射ヘッドの斜視図である。実施形態に係る光ファイバアレイを設けたファイバ出射ヘッドの縦断面図である。実施形態に係る光ファイバアレイの平面図である。図２ＡにおけるIIB-IIB断面図である。図２ＡにおけるIIC-IIC断面図である。光ファイバの斜視図である。実施形態に係る光ファイバアレイの変形例の横断面図である。

以下、実施形態について詳細に説明する。

図１Ａ及びＢは、実施形態に係る光ファイバアレイ１０が設けられたファイバ出射ヘッドＨを示す。このファイバ出射ヘッドＨは、例えばＣＴＰ（直接製版記録装置）等でレーザ光の照射に用いられるものである。

ファイバ出射ヘッドＨは、ＳＵＳ製等の可撓管Ｔの先端に外嵌め状に取り付けられた円筒状部材のヘッド本体２０を備える。ヘッド本体２０の形成材料としては、例えば、ＳＵＳ、アルミ等の金属が挙げられる。ヘッド本体２０は、例えば、長さが３０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、外径が８ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。そして、このヘッド本体２０の先端には矩形開口が形成されており、その矩形開口に実施形態に係る光ファイバアレイ１０のユニットが内嵌めされている。

図２Ａ～Ｃは、実施形態に係る光ファイバアレイ１０を示す。

実施形態に係る光ファイバアレイ１０は、Ｖ溝基板１１と、複数本の光ファイバ１２と、一対の押さえ基板１３とを備える。

Ｖ溝基板１１は、例えば長方形のジルコニア基板や石英基板等で構成されている。Ｖ溝基板１１は、例えば、長さが５ｍｍ以上２０ｍｍ以下、幅が５ｍｍ以上１５ｍｍ、及び厚さが０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

Ｖ溝基板１１の両面のそれぞれの基板上には、複数のＶ溝１１ａが長さ方向に並行に延びるように形成されている。Ｖ溝１１ａは、幅方向に間隔を有さずに連設されているが、幅方向に間隔をおいて、つまり、隣接するＶ溝１１ａ間に平坦部を有して設けられていてもよい。Ｖ溝１１ａの数は、本実施形態では６個であるが、例えば４個以上６４個以下であってもよい。Ｖ溝１１ａのＶ角度は、例えば６０°以上１１０°以下である。

図３は、光ファイバ１２を示す。

光ファイバ１２は、裸光ファイバ１２１と、それを被覆するジャケット１２２とを有する。光ファイバ１２の外径は例えば０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

裸光ファイバ１２１は、ファイバ中心に設けられたコア１２１ａと、それを被覆するように設けられたクラッド１２１ｂと、それを被覆するように設けられたサポート層１２１ｃとを有する。コア１２１ａは、例えば純粋石英で形成されており、相対的に高屈折率である。クラッド１２１ｂは、例えば屈折率を低下させるドーパントであるフッ素やホウ素等がドープされた石英で形成されており、相対的に低屈折率である。サポート層１２１ｃは、例えば純粋石英で形成されている。裸光ファイバ１２１は、例えば、外径が５０μｍ以上１０００μｍ以下、コア１２１ａの直径が５μｍ以上８０μｍ以下、クラッド１２１ｂの層厚さが３μｍ以上９０μｍ以下、及びサポート層１２１ｃの層厚さが５μｍ以上６０μｍ以下である。コア１２１ａの偏心率は、好ましくは２％以下、より好ましくは０．５％以下である。なお、裸光ファイバ１２１は、コア１２１ａ及びクラッド１２１ｂの２層で構成されていてもよい。

ジャケット１２２は、硬度の高い樹脂又は金属で形成されていることが好ましい。ジャケット１２２を形成する樹脂としては、例えば、アクリル系ＵＶ硬化型樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。加工性の観点からは、アクリル系ＵＶ硬化型樹脂が好ましい。この場合、線引きした裸光ファイバ１２１を、引き続き未硬化のアクリル系ＵＶ硬化型樹脂の液に通して引き上げ、その後、外部から紫外線を照射すればよい。また、ジャケット１２２の厚さを薄く形成するとともに偏肉を低減する観点からは、ポリイミド樹脂が好ましい。ジャケット１２２を形成する樹脂の引張強さは、後述のようにＶ溝基板１１に光ファイバ１２を設けたときに、裸光ファイバ１２１を保護するとともに、その高い位置精度を得る観点から、好ましくは６０ＭＰａ以上、より好ましくは７０ＭＰａ以上である。ジャケット１２２を形成する樹脂の引張破壊ひずみは、同様の観点から、好ましくは８％以上、より好ましくは１０％以上である。ジャケット１２２を形成する樹脂の引張弾性率（ヤング率）は、同様の観点から、好ましくは１８００ＭＰａ以上２４００ＭＰａ以下、より好ましくは１９５０ＭＰａ以上２２５０ＭＰａ以下である。これらの引張強さ、引張破壊ひずみ、及び引張弾性率は、ＪＩＳＫ７１１３に基づいて測定されるものである。ジャケット１２２を形成する金属としては、例えばアルミニウムが挙げられる。ジャケット１２２の層厚さは、同様の観点から、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上１５μｍ以下である。

複数本の光ファイバ１２のそれぞれは、Ｖ溝基板１１上に設けられた基板上部分１２Ａと、その基板上部分１２Ａに連続してＶ溝基板１１外に延びるように設けられた基板外部分１２Ｂとを含む。光ファイバ１２の基板上部分１２Ａは、その先端がＶ溝基板１１の長さ方向の一端に位置付けられ、Ｖ溝基板１１上の対応するＶ溝１１ａに収容されて延びるように設けられている。各Ｖ溝１１ａに収容された光ファイバ１２の基板上部分１２Ａは、Ｖ溝１１ａの両側の面に、ジャケット１２２の外周面が接して支持されるとともに、Ｖ溝基板１１の表面から突出するように設けられている。

実施形態に係る光ファイバアレイ１０では、光ファイバ１２の先端側部分に、ジャケット１２２の剥離や薄肉化の加工が施されておらず、そのため、基板上部分１２Ａの全長がジャケット１２２で被覆されており、また、基板上部分１２Ａのジャケット１２２の厚さと、基板外部分１２Ｂのジャケット１２２の厚さとが同一である。したがって、Ｖ溝基板１１の他端の角部には、光ファイバ１２の基板上部分１２Ａと基板外部分１２Ｂとの境界部のジャケット１２２が接触する。ここで、「厚さが同一」とは、基板上部分１２Ａ及び基板外部分１２Ｂのいずれのジャケット１２２の厚さも、ジャケット１２２の形成加工における最大許容寸法と最小許容寸法との間に含まれることをいう。

実施形態に係る光ファイバアレイ１０によれば、光ファイバ１２のジャケット１２２がＶ溝基板１１の他端の角部に接触するので、裸光ファイバ１２１がＶ溝基板１１の角部に直接接触するのを阻止することができる。これにより、裸光ファイバ１２１の断線が低減され、それによって歩留まりが低くなるのを抑えることができるとともに、この点で長期信頼性を得ることができる。しかも、基板上部分１２Ａの全長がジャケット１２２で被覆されており、また、基板上部分１２Ａのジャケット１２２の厚さと、基板外部分１２Ｂのジャケット１２２の厚さとが同一であるので、ジャケット１２２の剥離や薄肉化の加工及びその条件検討が不要であるため、裸光ファイバ１２１のＶ溝基板１１の角部への接触阻止のためのジャケット１２２の加工に工数をかける必要がない。これにより、ジャケット１２２の加工に起因する光ファイバ１２からの出射光の損失増加及び出射パターンの変化（ファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の拡大）が回避されるとともに、この点でも長期信頼性を得ることができる。

光ファイバ１２の基板外部分１２Ｂは、Ｖ溝基板１１の他端から延びて、ファイバ出射ヘッドＨの中間部から可撓管Ｔに通された筒状の樹脂ネット３０に挿通されて可撓管Ｔに導かれている。

一対の押さえ基板１３のそれぞれは、例えば両面が平坦面の矩形のジルコニア基板や石英基板等で構成されている。押さえ基板１３の長さは、Ｖ溝基板１１の長さよりも短く、例えば４ｍｍ以上１５ｍｍである。押さえ基板１３の幅は、Ｖ溝基板１１の幅と同一であり、例えば５ｍｍ以上１５ｍｍである。押さえ基板１３の厚さは、Ｖ溝基板１１の厚さと同一であり、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。なお、押さえ基板１３の長さは、Ｖ溝基板１１の長さよりも長くてもよく、また、Ｖ溝基板１１の長さと同一であってもよい。押さえ基板１３の幅は、Ｖ溝基板１１の幅よりも広くてもよく、また、Ｖ溝基板１１の幅よりも狭くてもよい。押さえ基板１３の厚さは、Ｖ溝基板１１の厚さよりも厚くてもよく、また、Ｖ溝基板１１の厚さよりも薄くてもよい。

一対の押さえ基板１３の一方は、Ｖ溝基板１１の一方の表面上に配設された複数本の光ファイバ１２の上に、Ｖ溝基板１１との間でそれらの複数本の光ファイバ１２を挟持するとともに、各光ファイバ１２を、Ｖ溝１１ａの両側の面と押さえ基板１３とにより三点支持するように設けられている。同様に、他方の押さえ基板１３は、Ｖ溝基板１１の他方の表面上に配設された複数本の光ファイバ１２の上に、Ｖ溝基板１１との間でそれらの複数本の光ファイバ１２を挟持するとともに、各光ファイバ１２を、Ｖ溝１１ａの両側の面と押さえ基板１３とにより三点支持するように設けられている。

実施形態に係る光ファイバアレイ１０では、Ｖ溝基板１１、光ファイバ１２、及び押さえ基板１３の間に形成された間隙に樹脂接着剤のアレイ充填剤１４が充填されている。かかる樹脂接着剤のアレイ充填剤１４としては、例えばエポキシ樹脂系接着剤等が挙げられる。なお、ヘッド本体２０の先端の矩形開口と光ファイバアレイ１０との間に形成された間隙にも同様の樹脂接着剤が充填されていることが好ましい。

ファイバ出射ヘッドＨには、光ファイバアレイ１０におけるＶ溝基板１１及び押さえ基板１３の後方部分並びにそこから後方に延びて可撓管Ｔに導入される複数本の光ファイバ１２が埋設されるように、弾性樹脂系充填剤のヘッド充填剤４０が充填されている。かかる弾性樹脂系充填剤のヘッド充填剤４０としては、例えばシリコーン樹脂系充填剤等が挙げられる。

なお、上記実施形態では、押さえ基板１３の両面が平坦面である構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図４に示すように、Ｖ溝基板１１側の面にＶ溝１３ａが形成され、光ファイバ１２を、Ｖ溝基板１１のＶ溝１１ａと押さえ基板１３のＶ溝１３ａとの間で保持する構成であってもよい。

また、上記実施形態では、単一のＶ溝基板１１の両側に光ファイバ１２が設けられ、光ファイバアレイ１０の先端面に光ファイバ１２が２行配列した構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、複数のＶ溝基板１１が用いられ、光ファイバアレイ１０の先端面に光ファイバ１２が３行以上配列した構成であってもよい。

本発明は、光ファイバアレイ及びそれを用いた直接製版記録装置の技術分野について有用である。

Ｈファイバ出射ヘッド
Ｔ可撓管
１０光ファイバアレイ
１１Ｖ溝基板
１１ａＶ溝
１２光ファイバ
１２Ａ基板上部分
１２Ｂ基板外部分
１２１裸光ファイバ
１２１ａコア
１２１ｂクラッド
１２１ｃサポート層
１２２ジャケット
１３押さえ基板
１３ａＶ溝
１４アレイ充填剤
２０ヘッド本体
３０樹脂ネット
４０ヘッド充填剤

Claims

複数のＶ溝が並行に延びるように形成されたＶ溝基板と、
各々、前記Ｖ溝基板上の対応する前記Ｖ溝に収容されて延びるように設けられた基板上部分と、前記基板上部分に連続して前記Ｖ溝基板外に延びるように設けられた基板外部分と、を含む複数本の光ファイバと、
を備えた光ファイバアレイであって、
前記複数本の光ファイバのそれぞれは、裸光ファイバと、前記裸光ファイバを被覆する引張弾性率が１８００ＭＰａ以上２４００ＭＰａ以下の樹脂で形成された長さ方向に沿って厚さが均一な単一層のジャケットとを有するとともに、前記基板上部分の全長が前記ジャケットで被覆されており、且つ前記基板上部分の前記ジャケットの厚さと、前記基板外部分の前記ジャケットの厚さとが同一であり、
前記ジャケットの厚さが５μｍ以上１５μｍ以下である光ファイバアレイ。
請求項１に記載された光ファイバアレイにおいて、
前記Ｖ溝基板との間で前記複数本の光ファイバを挟持するように設けられた押さえ基板を更に備えた光ファイバアレイ。
請求項１又は２に記載された光ファイバアレイにおいて、
前記ジャケットが、引張強さが６０ＭＰａ以上の樹脂で形成されている光ファイバアレイ。
請求項１乃至３のいずれかに記載された光ファイバアレイにおいて、
前記ジャケットが、引張破壊ひずみが８％以上の樹脂で形成されている光ファイバアレイ。
請求項１乃至４のいずれかに記載された光ファイバアレイにおいて、
前記ジャケットが、アクリル系ＵＶ硬化型樹脂又はポリイミド樹脂で形成されている光ファイバアレイ。
請求項１乃至５のいずれかに記載された光ファイバアレイが設けられたファイバ出射ヘッドを備えた直接製版記録装置。