JP7474388B1 - 光ファイバテープ心線の製造方法 - Google Patents

Abstract

識別のための識別マークを有する、光伝送損失が生じ難い光ファイバテープ心線の製造方法の提供を課題とする。上記課題を解決する光ファイバケーブルの製造方法は、並列に配置された複数の単心被覆光ファイバを連結するように配置された、光硬化型樹脂に光を照射して前記光硬化型樹脂を硬化させる工程と、硬化後の前記光硬化型樹脂上に、インクジェット法にてインクを塗布し、複数の識別マークを形成する工程とを含み、前記識別マークを形成する工程を、前記光硬化型樹脂の温度が３７．３℃以下である状態で行う。

Description

本発明は光ファイバテープ心線の製造方法に関する。

近年、ＩｏＴ（Internet of Things）の普及や５Ｇ商用の本格化、自動車の自動運転などにより、データトラフィックが飛躍的に増加しており、それを支える高速大容量光ファイバ通信網の整備・構築に関して、世界的に需要が高まってきている。
なかでも、欧米諸国における情報通信用ケーブルは、地下埋設のダクトに布設されることが多く、ダクト内の布設スペースに物理的な制約をうける。欧米諸国の高速大容量な光ファイバ通信網の整備・構築を経済的に実現させるには、既存ダクト内に、より多くの単心被覆光ファイバを収容することが重要である。

ここで、上記ケーブルを分岐させたり、当該ケーブルから特定の単心被覆光ファイバを建物に引き込んだりする際、多数の単心被覆光ファイバの中から、特定の単心被覆光ファイバを選別する必要がある。従来、単心被覆光ファイバの識別は、単心被覆光ファイバの色によって行われることが多かった。また、ケーブル内に複数の収容部を設け、単心被覆光ファイバの収容位置によって識別することも行われてきた。さらに、個々の単心被覆光ファイバに、インクジェット法等によってそれぞれ識別マークを形成することも行われていた（例えば、特許文献１）。

特開２０１２－２４７４６４号公報

しかしながら、上述のように、ケーブル内に高密度に単心被覆光ファイバを収容する場合、単心被覆光ファイバの色や識別マークのパターンには限度があった。また、識別マークを複雑にすると、これらを見分けることが難しくなる、という課題もあった。一方、ケーブル内に、複数の収容部を設ける場合、ケーブル内に収容できる単心被覆光ファイバの数を多くすることが難しい。

近年、複数本の単心被覆光ファイバを連結した「光ファイバテープ心線」が実用化されている。そこで、このような光ファイバテープ心線に、識別マークを形成し、光ファイバテープ心線ごとの識別力を高めることが考えられる。光ファイバテープ心線に色別マークを形成する場合、個々の単心被覆光ファイバに識別マークを形成する場合と比較して、必要な識別マークのパターン数を大幅に減らすことができる。また、当該方法によれば、その識別も容易である。
しかしながら、本発明者らの鋭意検討によれば、光ファイバテープ心線の形成直後にインクジェット法等で識別マークを形成すると、光の伝送損失が大きくなることがあることが明らかとなり、特に識別マーク形成のためのインク塗布や乾燥時の光ファイバテープ心線の温度が非常に重要であることを突き止め、本発明に至った。

本発明の主な目的は、識別マークを形成しても、光の伝送損失を抑制することができる光ファイバテープ心線の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
並列に配置された複数の単心被覆光ファイバを連結するように配置された、光硬化型樹脂に光を照射して前記光硬化型樹脂を硬化させる工程と、
硬化後の前記光硬化型樹脂上に、インクジェット法にてインクを塗布し、複数の識別マークを形成する工程とを含み、
前記識別マークを形成する工程を、前記光硬化型樹脂の温度が３７．３℃以下である状態で行う、光ファイバテープ心線の製造方法が提供される。

本発明の光ファイバテープ心線の製造方法によれば、識別マークを形成しても、光の伝送損失を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る光ファイバテープ心線の製造方法で製造する光ファイバテープ心線の概略構成を示す平面図である。 図１におけるＸ－Ｘ線での断面図である。 光ファイバテープ心線の製造装置の一例を示す斜視図である。 実施例および比較例で作製した光ファイバテープ心線の光の伝送損失を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態にかかる光ファイバテープ心線の製造方法について説明する。なお、本明細書では、数値範囲を示す「～」の記載に関し下限値および上限値はその数値範囲に含まれる。

［光ファイバテープ心線］
まず、本実施形態の製造方法で製造する光ファイバテープ心線の構造について説明する。
図１に、本実施形態で製造する光ファイバテープ心線１の概略平面図を示す。また、図２に、図１におけるＸ－Ｘ線での断面図を示す。
図１に示すように、光ファイバテープ心線１は、複数の単心被覆光ファイバ（以下、単に「光ファイバ」とも称する）２を含んでいる。１つの光ファイバテープ心線１が含む光ファイバ２の本数は、光ファイバテープ心線１の用途に応じて適宜選択されるが、通常４～１２本程度である。
各光ファイバ２は、図２に示すように、光ファイバ素線２ａが１次被覆層２ｂおよび２次被覆層２ｃで順に被覆された構造を有しており、これらは公知の光ファイバの光ファイバ素線や、第１被覆層、第２被覆層と同様である。各光ファイバ２の表面には、さらに着色層（図示せず）が配置されていてもよい。各光ファイバ２は着色されていることが好ましく、光ファイバテープ心線１内の光ファイバ２は、互いに色が異なることが好ましい。これにより、１つの光ファイバテープ心線１内で、複数の光ファイバ２を識別することが可能となる。

また、複数の光ファイバ２の周囲には、テープ層８が配置されており、本実施形態では、隣り合う光ファイバ２が、テープ層８によって間欠的に連結されている。本明細書では、隣り合う光ファイバ２の間にテープ層８が配置された領域を連結部４と称し、隣り合う光ファイバ２の間にテープ層８が配置されていない領域を分離部６と称する。本実施形態の光ファイバテープ心線１では、隣り合う光ファイバ２の間に、連結部４と、分離部６と、が交互に配置されている。光ファイバテープ心線１を幅方向に観察した場合に、隣り合う分離部６どうしが一部重なるように、各分離部６は配置されていることが好ましい。

また、識別マーク９は、当該光ファイバテープ心線１を識別するためのマークである。本実施形態では、図１に示すように、光ファイバテープ心線１の長さ方向全体に、識別マーク９が配置されているが、複数の識別マーク９が配置された領域と、識別マーク９が配置されていない領域とが、交互に配置されていてもよい。
また、識別マーク９は、当該光ファイバテープ心線１を認識できるように、一定の規則性をもって配置されていればよい。本実施形態では、略円形状の同一の大きさ、かつ同一色の識別マーク９が複数配置されているが、異なる形状や異なる大きさ、異なる色の識別マーク９が、光ファイバテープ心線１内に配置されていてもよい。また、識別マーク９の形状は、円形状に制限されず、例えば数字や文字等であってもよい。さらに、本実施形態では、複数の識別マーク９が等間隔に配置されているが、複数の識別マーク９を異なる間隔で配置することで、光ファイバテープ心線１に識別性を付与してもよい。
識別マーク９は、光ファイバ２上に配置されていてもよく、連結部４上に配置されていてもよく、これら両方の上に配置されていてもよい。また、本実施形態では、各識別マーク９が、隣り合う２つの光ファイバ２に跨がるように配置されているが、当該実施形態に制限されない。なお、２つの光ファイバ２に跨るように配置された識別マーク９は、つながっていてもよく、分離部６によって分断されていてもよい。さらに、本実施形態では、複数の光ファイバ２が１心毎に独立しており、各光ファイバ２の間に連結部４および分離部６が配置されているが、光ファイバテープ心線１の構造は当該構造に限定されない。例えば、複数本（例えば２本）の光ファイバ２が１ユニットになっており、これらのユニットを繋ぐように、連結部４や分離部６が配置されていてもよい。また、本実施形態では、識別マーク９が、光ファイバテープ心線１の一方の面のみに配置されているが、識別マーク９は、光ファイバテープ心線１の両方の面に配置されていてもよい。

なお、識別マーク９は、後述の製造方法で説明するように、各種インクの固化物（硬化物）であることが好ましく、本実施形態では、溶媒を含むインクの硬化物である。またその平均厚みは特に制限されないが、通常３μｍ以下が好ましく、１μm以上３μm以下がより好ましい。

［光ファイバテープ心線の製造装置および製造方法］
本実施形態に係る光ファイバテープ心線の製造方法では、並列に配置された、複数の単心被覆光ファイバを連結するように配置された、光硬化型樹脂に光を照射して、光硬化型樹脂を硬化させる工程（以下、「光ファイバ連結工程」とも称する）と、硬化後の光硬化型樹脂上に、インクジェット法にてインクを塗布し、複数の識別マークを形成する工程（以下、「識別マーク形成工程」とも称する）と、を行う。本実施形態では、光ファイバ連結工程および識別マーク形成工程の間に、光ファイバテープ心線の連結体をボビンに巻き取ったりする工程を行わずに、連続して、これらの工程を行う。
ここで、本実施形態の光ファイバ連結工程および識別マーク形成工程を行う装置は特に制限されないが、例えば以下の製造装置によって行うことができる。

（１）光ファイバテープ心線の製造装置
図３は光ファイバテープ心線の製造装置１０の概略構成を示す図である。
図３に示すとおり、光ファイバテープ心線の製造装置１０では主に、上述の光ファイバ２の搬送方向Ａに沿ってテープダイス２０、分離ダイス３０、２つの光照射装置４０、５０、ならびにインク塗布装置６０がこの順に設置され、光ファイバ２が順に通過するようになっている。

テープダイス２０は複数本の光ファイバ２の周囲を光硬化型樹脂で一括被覆する汎用的なダイスであり、これを通過する複数本の光ファイバ２に対し、未硬化の光硬化型樹脂をテープ状に塗布し、テープ層８を形成するようになっている。

分離ダイス３０には上下に昇降自在な複数本の分離ニードル３２、３４、３６が設置されている（図３では３本）。各分離ニードル３２、３４、３６は光ファイバ２間の上方に配置されており、中央部の分離ニードル３４と両側部の分離ニードル３２、３６とが未硬化の光硬化型樹脂に対し交互に昇降し、間欠的に分離部６および連結部４を形成するようになっている。
分離ダイス３０には余分な光硬化型樹脂を吸引するための樹脂吸引装置３８が設置されている。樹脂吸引装置３８は分離ニードル３２、３４、３６の下降により堰き止められた余分な光硬化型樹脂を吸引するようになっている。

上流側の光照射装置４０は未硬化の光硬化型樹脂に対して光を照射するものであり、当該光硬化型樹脂を半硬化させるようになっている。「半硬化」とは樹脂が完全硬化していない状態、つまり樹脂が光エネルギーにより部分的に架橋された状態にあることをいう。

下流側の光照射装置５０は半硬化の光硬化型樹脂に対して光をさらに照射するものであり、当該光硬化型樹脂を完全硬化させるようになっている。「完全硬化」とは樹脂が完全または完全に近い状態まで硬化している状態、つまり樹脂が光エネルギーにより完全または完全に近い状態まで架橋された状態にあることをいう。
上流側の光照射装置４０と下流側の光照射装置５０とでは、上流側の光照射装置４０は積算照射量が少なく、下流側の光照射装置５０は積算照射量が多くなるように、それぞれ出力が調整される。

インク塗布装置６０は、下流側の光照射装置５０よりさらに下流側に配置され、光硬化型樹脂（テープ層８）上に識別マーク９を形成するための装置である。インク塗布装置６０は、インクを塗布するためのノズルと、インクを貯留するためのタンクと、インクを塗布するタイミングを制御するための制御部等と、を有する。本実施形態では、上記ノズルが、インクジェットノズルであるが、インク塗布装置６０の種類は、インクジェット塗布装置に限定されない。
当該製造装置では、下流側の光照射装置５０とインク塗布装置６０との間に、光硬化型樹脂の温度を測定する測定部や、光硬化型樹脂の温度を調節するための温度調整装置（例えば冷却装置）等をさらに有していてもよい。また、インク塗布装置６０より下流側に、インクを乾燥（硬化）させるための硬化装置や光ファイバテープ心線をボビンに巻き取るための巻き取り装置等をさらに有していてもよい。

なお、上記説明では、後述の光ファイバ連結工程を行う装置と、識別マーク形成工程を行う装置とを同一の装置として示したが、これらは別々の装置であってもよい。

（２）光ファイバテープ心線の製造方法
本実施形態の光ファイバテープ心線の製造方法の各工程について詳しく説明する。

（２．１）光ファイバ連結工程
光ファイバ連結工程では、複数本の光ファイバ２を搬送方向Ａに沿って搬送させた状態で、複数本の光ファイバ２に対しテープダイス２０で未硬化の光硬化型樹脂をテープ状に塗布し、テープ層８を形成する。
その後、当該テープ層８に対し分離ダイス３０の分離ニードル３２、３４、３６を昇降させ、テープ層８の一部を除去し、上述の分離部６（および連結部４）を形成する。併せて、樹脂吸引装置３８によって、分離ニードル３２、３４、３６の下降により堰き止められた余分な光硬化型樹脂を吸引する。
次いで、テープ層８に対し光照射装置４０で光を照射し未硬化の光硬化型樹脂を半硬化させ、最終的に光照射装置５０でさらに光を照射し半硬化の光硬化型樹脂を完全硬化させる。なお、上流側の光照射装置４０と下流側の光照射装置５０とでは、上流側の光照射装置４０の積算照射量が少なく、下流側の光照射装置５０の積算照射量が多くなるように、それぞれの積算照射量を調整する。

（２．２）識別マーク形成工程
識別マーク形成工程では、例えば図３に示すように、上述の光ファイバ連結工程によって硬化された光硬化型樹脂の所定の位置（図３では、２つの光ファイバ２にインクが跨るように）インク塗布装置６０からインクを塗布する。そして、塗布されたインクを乾燥（硬化）させて、識別マーク９を形成する。
本実施形態では、インクの塗布および乾燥（硬化）を、光硬化型樹脂の温度が３７．３℃以下である状態で行う。本明細書における「光硬化型樹脂の温度」とは、光硬化型樹脂の表面温度をいう。当該温度は、接触式温度計で測定した温度であってもよく、非接触式温度計で測定した温度であってもよい。

光ファイバ連結工程に連続して温度制御せずに識別マーク形成工程を行うと、光の伝送損失が生じやすかったところ、上述のように、識別マーク形成工程を行う温度を制御することで、光の伝送損失を抑制できることが明らかとなった。その理由は定かではないが、識別マーク形成工程を行う際の、光硬化型樹脂の温度が３７．３℃を超えると、インク中の成分により印字された箇所の光硬化型樹脂の架橋(ゲル化)が大きく阻害され、光硬化型樹脂のヤング率に差が生じることで光ファイバ２にマイクロベンドを及ぼしやすくなると考えられる。これに対し、識別マーク形成工程を行う際の光硬化型樹脂の温度が３７．３℃以下であると、光硬化型樹脂への影響が小さくなり、光ファイバテープ心線１に光の伝送損失が生じ難くなると考えられる。
なお、識別マーク形成工程を行う際の光硬化型樹脂の温度は、光の伝送損失の発生を確実に抑制するとの観点で、１５℃以上３２．７℃以下がより好ましく、２５℃以下がさらに好ましい。

また、識別マーク形成工程を行う際の光硬化型樹脂の温度を調整する方法としては、上述の製造装置１０において、インク塗布装置６０を光照射装置４０、５０から離れた位置に配置したり、下流側の光照射装置５０とインク塗布装置６０との間に、温度調整装置（冷却装置）を配置したりする方法が挙げられる。ただし、光硬化型樹脂の温度を調整する方法は、これらの方法に限定されない。

ここで、上記識別マーク９を形成するためのインクは特に制限されず、例えば、色剤（顔料や染料）、バインダ樹脂（例えば塩化ビニル・ビニルアルコール・酢酸ビニル共重合物等）、および溶剤を含むインクとすることができる。
なお、識別マークを形成するためのインクが、ケトン系溶媒またはアルコール系溶媒を含む場合に、特に上記伝送損失が生じやすかった。これに対し、上記温度範囲で識別マーク形成工程を行う場合には、インクがケトン系溶媒やアルコール系溶媒を含んでいても、その影響が生じ難い。したがって、本実施形態のインクでは、これらを含んでいてもよい。

上記インクの塗布後、インクを自然乾燥させてもよいが、例えばエアー等によって、インクの乾燥もしくは硬化を促進させたりしてもよい。

また、識別マーク形成後、巻き取り装置等によって、光ファイバテープ心線をボビンに巻き取る工程等をさらに行ってもよい。

［実施例１－３］
（１）光ファイバ連結工程
外径１２５μｍの石英ガラス系ＳＭ光ファイバ上に、２３℃におけるヤング率が約５ＭＰａのウレタンアクリレート系光硬化型樹脂からなる１次被覆、および２３℃におけるヤング率が約７００ＭＰａのウレタンアクリレート系光硬化型樹脂からなる２次被覆を施した外径２５０μｍの単心被覆光ファイバを準備した。
その後、図３と同様の製造装置を使用し、単心被覆光ファイバを１２本整列させながら、ウレタンアクリレート系光硬化型樹脂を塗布してテープ層８を形成した。
その後、当該テープ層８に対し分離ダイス３０の分離ニードル３２、３４、３６を昇降させ、テープ層８の一部を除去し、上述の分離部６（および連結部４）を形成し、光照射装置４０で光を照射し未硬化の光硬化型樹脂を半硬化させ、最終的に光照射装置５０でさらに光を照射し半硬化の光硬化型樹脂を完全硬化させた。

（２）識別マーク形成工程
硬化後の光硬化型樹脂表面の温度を測定しながら、その温度が２５℃、３２．７℃および３７．３℃の各温度であるときに、識別マーク形成用のインクを塗布（滴下）し、自然乾燥させた。インクは、メチルエチルケトン（ケトン系溶媒）を含むものを使用した。
当該光ファイバテープ心線について、伝送損失をＩＥＣ６０７９３－１－４０に準拠して、波長１３１０ｎｍの光の伝送損失を単心被覆光ファイバごとに１本ずつ測定した。測定結果を図４に示す。図４では、光の伝送損失の上限値と下限値との間を黒帯で表現している。

［比較例］
上記（２）識別マーク形成工程（インクの塗布）を、光硬化樹脂表面の温度が５０℃であるときに行った以外は、上記実施例１－３と同様の製造方法および測定評価基準で、光ファイバテープ心線を作製し、波長１３１０ｎｍの光の伝送損失を測定した。測定結果を図４に示す。

［評価］
波長１３１０ｎｍの光の伝送損失が０．３４ｄＢ／ｋｍ以下である場合に製品として良品と判断されるところ、図４に示すように、光硬化型樹脂の温度が３７．３℃以下の状態で識別マークを形成した場合には、光の伝送損失が０．３４ｄＢ／ｋｍ以下に抑えられた（実施例１－３）。これに対し、光硬化型樹脂の温度が５０℃程度で識別マークを形成した場合には、光の伝送損失が大きかった（比較例）。

１ 光ファイバテープ心線
２ 単心被覆光ファイバ
２ａ 光ファイバ素線
２ｂ 第１次被覆層
２ｃ 第２次被覆層
４ 連結部
６ 分離部
８ テープ層
１０ 光ファイバテープ心線の製造装置
２０ テープダイス
３０ 分離ダイス
３２、３４、３６ 分離ニードル
３８ 樹脂吸引装置
４０ （上流側の）光照射装置
５０ （下流側の）光照射装置
６０ インク塗布装置

Claims (2)

1. 並列に配置された複数の単心被覆光ファイバを連結するように配置された、光硬化型樹脂に光を照射して前記光硬化型樹脂を硬化させる工程と、
   硬化後の前記光硬化型樹脂の温度を測定する工程と、
   硬化後の前記光硬化型樹脂上に、インクジェット法にてインクを塗布し、複数の識別マークを形成する工程とを含み、
   前記識別マークを形成する工程を、硬化後の前記光硬化型樹脂の温度が３７．３℃以下である状態で行う、光ファイバテープ心線の製造方法。
2. 請求項１の光ファイバテープ心線の製造方法において、
   前記インクが、ケトン系溶媒および／またはアルコール系溶媒を含む、光ファイバテープ心線の製造方法。
   

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