JPH0990180A - 光ファイバケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバテープ心線をケーブル化するにあ
たり、細径化、軽量化、低コスト化を実現できるように
した光ファイバケーブルを提供する。 【解決手段】 テンションメンバ１の周上に被覆層２を
形成してなる中心部材６の周囲に光ファイバテープ心線
３が撚り合わされ、光ファイバテープ心線３の外周上に
保護層４を介してシース５が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバテープ心
線をケーブル化してなる光ファイバケーブルに係り、特
に細径化、低コスト化を実現できるようにした光ファイ
バケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ素線を複数本並べ、これらを
一括被覆してなる光ファイバテープ心線を用いた光ファ
イバケーブルとして、従来より図３に示すようなものが
知られている。図３において、符号１２はスロットであ
る。このスロット１２は、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンなどのプラスチックからなる長尺の丸棒状のもので、
その中心部にはテンションメンバ１３が挿通されてい
る。このテンションメンバ１３は複数の金属素線を撚り
合わせた金属撚線、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、
アラミド繊維などの高強度繊維からなる紐状物などから
なり、ケーブルの引張り強さを担うものである。

【０００３】また、スロット１２の外周面には、複数条
の螺旋状のスロット溝１２ａが形成されている。これら
のスロット溝１２ａ内には、それぞれ光ファイバテープ
心線１１が複数本積層された状態で収容されている。さ
らに、このスロット１２には、スロット溝１２ａから光
ファイバテープ心線１１が脱落するのを防止するため
に、不織布製テープなどが巻回されて押え巻き層１４が
形成されており、この上にポリエチレンなどからなるシ
ース１５が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような構造の光フ
ァイバケーブルにあっては、光ファイバテープ心線１１
をスロット溝１２ａ内に収容することによって、これを
外部応力から保護するとともに、スロット溝１２ａを螺
旋状とすることによって、光ファイバケーブルを曲げた
ときに光ファイバテープ心線１１にかかる伸び歪を緩和
できるようになっている。しかしながら、スロット１２
のコストが高いために、光ファイバケーブルの材料コス
トが高くなってしまうという問題があった。またスロッ
ト１２を用いているために比較的太径で重量も重いもの
となり、配線の容易さや敷設時の作業性の面で不満があ
った。

【０００５】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、光ファイバテープ心線をケーブル化したものであっ
て、細径化、軽量化、低コスト化を実現できるようにし
た光ファイバケーブルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の光ファイバケーブルは、テンションメンバの
周上に被覆層を形成してなる中心部材の周囲に光ファイ
バテープ心線が撚り合わされ、該光ファイバテープ心線
の外周上に保護層を介してシースが設けられていること
を特徴とするものである。光ファイバケーブルの層心半
径をａ、ケーブル半径をＡ、光ファイバケーブルを巻き
付け半径ｒで曲げたときに光ファイバに生じる歪の許容
範囲の上限をσとするとき、 層心半径ａを、σ＝ａ／
（ｒ＋Ａ）を満たす値より小さく設計することが好まし
い。あるいは、前記中心部材の被覆層および保護層を低
摩擦とすることも好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の光ファイバケーブル（以下、単に光ケー
ブルという）の第１の実施形態を例示した断面図であ
る。この光ケーブルは、テンションメンバ１および被覆
層２からなる中心部材６の周囲に光ファイバテープ心線
（以下、単にテープ心線という）３が撚り合わされ、そ
の外周上に保護層４およびシース５が順次形成されて構
成されている。

【０００８】テンションメンバ１は、この光ケーブルの
引張り強さを担うもので、高弾性材料を用いて構成され
る。例えば、鋼線、鋼撚線、繊維強化プラスチックを棒
状に形成したもの（ＦＲＰロッド）等を好ましく用いる
ことができる。ＦＲＰロッドに用いられる高強度繊維と
しては、ガラス繊維、カーボン繊維、ポリ−ｐ−フェニ
レンテレフタラミド繊維（ケブラー：商標）等のアラミ
ド繊維等が好ましく用いられる。テンションメンバ１の
外径は、細過ぎると必要な引張り強さが得られず、また
太過ぎるとテープ心線３の層心半径が大きくなり、光ケ
ーブルが曲げられたときに光ファイバに生じる歪が大き
くなってしまう。したがって、テンションメンバ１の外
径の下限は必要な引張り強さが得られるように設定さ
れ、材料によって適宜変更し得る。一般に光ケーブルの
引張り強さは５０ｋｇｆ以上の荷重で引張ったときの伸
びが０．２％以下であることが要求される。またテンシ
ョンメンバ１の外径の上限は、光ケーブルの曲げによっ
て生じる光ファイバの歪の許容範囲の上限に応じて、後
述するように層心半径が設計されるので、その層心半径
が得られるように設定される。

【０００９】テンションメンバ１の周上には被覆層２が
設けられて中心部材６を構成している。テンションメン
バ１は硬い材料からなるので、仮にそのまま使用すると
周囲に配されるテープ心線３が受ける側圧が大きくなっ
てしまい光伝送特性が悪化する。本発明の光ケーブルは
被覆層２を設けることによって、この側圧を緩和するこ
とができる。したがって、被覆層２はこの周上に配され
るテープ心線３の最外層のヤング率よりも低ヤング率と
なるように形成される。被覆層２のヤング率がテープ心
線３の最外層のヤング率よりも高いとテープ心線３が受
ける側圧を緩和する効果が得られない。また被覆層２の
材料は製造上、テンションメンバ１に容易に被覆できる
ものが好ましく、例えば、ポリエチレン、塩化ビニルな
どの熱可塑性樹脂や、エポキシアクリレートやウレタン
アクリレート等の紫外線硬化性樹脂（ＵＶ樹脂）等を好
ましく用いることができる。被覆層２の厚さは、テンシ
ョンメンバ１によってテープ心線３が受ける側圧を緩和
できる程度であればよく、０．２〜１０ｍｍ程度に好ま
しく設定することができる。

【００１０】テンションメンバ１および被覆層２からな
る中心部材６の周囲には、テープ心線３が撚り合わされ
ている。ここで用いられるテープ心線３は光ファイバ素
線を複数本並べて一括被覆してなるもので、各種の既存
のものを用いることができる。テープ心線３における光
ファイバ素線の心数は特に制限されないが、２〜１６心
程度のものを適宜選択して好適に用いることができる。
中心部材６の外径に対してテープ心線３の心数が多い場
合には、テープ心線３が撚り合わされた際に幅方向に大
きく湾曲した状態となるので好ましくない。またテープ
心線３は、現在量産されているものを用いると材料コス
トを低減させることができる。さらには既存の配線や設
備との接続互換性が高いものを好ましく選択することが
できる。またテープ心線３の一括被覆層（最外層）のヤ
ング率は一般に１０〜１５０kg/mm²程度に形成されてい
る。中心部材６の周囲に配されるテープ心線３の数は、
必要とされる光ケーブルの心数、中心部材６の外径、お
よびテープ心線３の幅に応じて適宜設定することができ
る。図１の実施形態では６本の４心テープ心線３が配さ
れて、２４心の光ケーブルを構成している。またテープ
心線３の撚りは、Ｓ−Ｚ撚りでも、一方向の撚りでもよ
い。

【００１１】テープ心線３の外周上には、保護層４が設
けられている。保護層４は熱を通しにくい材料を用いて
形成され、これによって、シース５形成時の熱によりテ
ープ心線３が傷んだり、テープ心線３とシース５とが融
着するのを防止することができる。材料としては、例え
ば、不織布テープ、ポリイミドなどのプラスチックテー
プ、不織布に吸水性樹脂を付着させた吸水テープなどを
好ましく用いることができる。保護層４は、これらのテ
ープをテープ心線３の外周上に押え巻きすることによっ
て好適に形成される。通常、テープによる押え巻きはタ
イトに行なわれ、例えば５０〜５００ｇの張力をかけた
状態で好適に行なわれる。また吸水テープを用いて保護
層４を形成すれば、防水特性が得られる。

【００１２】保護層４の上には、シース５が形成されて
いる。シース５は、一般の光ケーブルのシースに用いら
れている材料を用いることができ、例えば、ポリエチレ
ン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂を好ましく用いる
ことができる。シース５は押出し被覆によって好適に形
成される。シース５の厚さは、薄過ぎると光ケーブルの
側圧特性が悪くなり、厚過ぎると経済的にも不利であ
り、また光ファイバを後分岐する際のシース除去が困難
となる。したがって、シースの厚さは１〜３ｍｍ程度に
好ましく設定される。

【００１３】このような構造の光ケーブルでは、テープ
心線３がタイトな状態となっている。すなわちテープ心
線３は、周囲がタイトに押え巻きされているために、光
ケーブル内で容易に移動できないようになっている。こ
のため、光ケーブルが曲げられたときには、テープ心線
３も同様に曲げられるので、曲げ歪が直接光ファイバに
加わることになる。したがってこの実施形態の構造にお
いては、テープ心線３の層心半径を小さく設計すること
によって、光ケーブルが曲げられたときの光ファイバの
歪を抑えることが好ましい。

【００１４】図２は、層心半径を設計する方法を説明す
るための図である。層心半径とは光ケーブルの中立軸か
ら光ファイバ中心までの距離を言い、図２中符号ａで示
している。また図中符号Ａはケーブル半径、ｒは巻き付
け半径である。この図に示されるように、光ケーブルが
半径ｒのマンドレルに巻き付けられるなどして曲げられ
たとき、中心角θに対して、光ケーブルの長さは、（ｒ
＋Ａ）×π×θ／１８０° となる。又、このとき光フ
ァイバの長さは、（ｒ＋Ａ＋ａ）×π×θ／１８０°
となる。したがって、このときの光ファイバの伸び歪σ
は、

【数１】 となる。よって、光ファイバケーブルを巻き付け半径ｒ
で曲げたときに光ファイバに生じる歪の許容範囲の上限
をσとするとき、 層心半径ａを、上記(Ｉ)式を満たす
値より小さくすれば光ファイバの曲げ歪を許容範囲内に
抑えることができる。

【００１５】ところで、曲げ歪が大きい光ファイバは、
余長処理のために長期にわたって曲げられた状態とされ
ると破断し易く、信頼性に欠けるため、通常、光ファイ
バの曲げ歪は、巻き付け半径２００ｍｍで０．５％以
下、好ましくは０．３％以下であることが要求される。
本実施形態の光ケーブルにおいて、ケーブル半径Ａは、
層心半径ａよりも、テープ心線３が配されている部分の
厚さ／２、保護層４の厚さ、およびシース５の厚さの分
だけ大きい。したがって、例えばＡ＝ａ＋２ｍｍとする
と、伸び歪σは、 σ＝ａ／（ｒ＋ａ＋２ｍｍ）……(II) となる。よって、例えば光ケーブル等の余長処理に用い
られる半径２００ｍｍのリールに巻き付けたときの光フ
ァイバの伸び歪が０．５％以下となるようにするために
は、上記(II)式より算出すれば、層心半径ａは１．０２
ｍｍ以下に設計される。また光ファイバの伸び歪が０．
３％以下となるようにするためには、同様にして層心半
径ａは０．６ｍｍ以下に設計される。また、光ケーブル
の用途等によって、巻き付け半径ｒが適宜変更されて
も、層心半径は同様にして算出することができる。した
がって、本実施形態の光ケーブルにおいては、この層心
半径が好適な値となるように中心部材６の外径が設定さ
れ、さらに被覆層２の厚さを加味してテンションメンバ
１の外径が設定される。

【００１６】本実施形態の構成によれば、テープ心線が
簡単な構造でケーブル化されるので細径かつ軽量であ
り、敷設も容易である。また引張り強度、側圧特性、お
よび曲げ特性も良好となるように構成されている。しか
も、被覆層２が形成されたテンションメンバ１を用いて
いるので、ケーブル化による光ファイバの損失増加が抑
えられる。また製造が容易で製造コストも低く、さらに
従来のスロットなど高価な部材を使用しないので、材料
コストも低減される。

【００１７】次に本発明の光ケーブルの第２の実施形態
について説明する。この実施形態の光ケーブルが上記第
１の実施形態のものと大きく異なる点は、被覆層２およ
び保護層４を低摩擦に構成した点である。本実施形態に
おいて、テンションメンバ１は、上記第１の実施形態と
同様のものを好適に用いることができるが、この実施形
態においては、テンションメンバ１の外径が層心半径に
よって制限されず、必要に応じて大きくすることができ
る。

【００１８】テンションメンバ１の周上には被覆層２が
設けられて中心部材６を構成している。本実施形態にお
ける被覆層２は、この周上に配されるテープ心線３の最
外層のヤング率よりも低ヤング率で、かつ低摩擦に形成
され、例えばポリ四フッ化エチレン（テフロン：商品
名）やフッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）等の低摩擦
の樹脂が好適に用いられる。尚、本発明において低摩擦
とは、テープ心線３の最外層との静摩擦係数が０〜０．
１のものをいう。また被覆層２の厚さは、上記第１の実
施形態と同様にして設定することができる。

【００１９】テンションメンバ１および被覆層２からな
る中心部材６の周囲には、テープ心線３が撚り合わされ
ている。テープ心線３は上記第１の実施形態と同様のも
のを用いることができる。また本実施形態においては、
テープ心線３の表面に、例えばタルクなどの滑材を付着
させておくこともでき、このような構成とすれば、テー
プ心線３と被覆層２、およびテープ心線３と保護層４と
の摩擦抵抗を低減させることができるので、好ましい。

【００２０】テープ心線３の外周上には、保護層４が設
けられている。本実施形態における保護層４は、熱を通
しにくく、かつ低摩擦な材料を用いて構成される。例え
ば、テフロンテープなどの低摩擦なプラスチックテー
プ、あるいは不織布テープをテフロン加工するなどして
低摩擦としたテープ、ポリイミドテープなどを用いるこ
とができる。また、これらのテープは吸水性を付与した
ものでもよい。保護層４は、これらのテープをテープ心
線３の外周上に押え巻きすることによって好適に形成さ
れるが、本実施形態においては、テープをテープ心線３
の外周上に巻回する際に、テープ心線３が移動可能な程
度に緩く巻回され、例えば５０〜２００ｇの張力をかけ
た状態で巻回するのが好ましい。またテープとして吸水
性を有するテープを用いて保護層４を形成すれば、防水
特性が得られる。

【００２１】保護層４の上には、シース５が形成されて
いる。シース５は上記第１の実施形態と同様の樹脂を用
いることができ、押出し被覆により好適に形成される。
またシース５の厚さは、上記第１の実施形態と同様にし
て設定することができる。

【００２２】このような構成の光ケーブルでは、被覆層
２および保護層４が低摩擦に構成されているので、光ケ
ーブルが曲げられたときに、テープ心線３の光ファイバ
に生じる伸び歪に応じて、テープ心線３がケーブル内を
移動することができる。これにより、光ケーブルの曲げ
によって光ファイバに生じる局部的な曲げ歪を緩和する
ことができる。したがって、テープ心線が簡単な構造で
ケーブル化されているので細径かつ軽量であり、敷設が
容易である上に、引張り強度、側圧特性、および曲げ特
性も良好な光ケーブルが得られる。しかも、被覆層２が
形成されたテンションメンバ１を用いるので、ケーブル
化による光ファイバの損失増加が抑えられる。また製造
が容易で製造コストも低く、さらに従来のスロットなど
高価な部材を使用しないので、材料コストも低減され
る。さらにこの実施形態においては、被覆層２および保
護層４を低摩擦とすることによって光ファイバの曲げ歪
を小さくできるので、層心半径を小さく設計しなくても
よく、中心部材６の外径を必要に応じて太くして層心半
径を大きく設計することもできる。したがって、中心部
材６の周囲に配する光ファイバの数を多くして光ケーブ
ルの多心化を図ることが可能であり、またテープ心線３
として心線数が多いものを用いることもできるようにな
る。

【００２３】

【実施例】

（実施例１）図１に示す構造の２４心の光ケーブルを作
製した。まずテンションメンバを用意した。テンション
メンバとしては鋼線を用い、その外径は１．２ｍｍとし
た。このテンションメンバにＬＤＰＥ（低密度ポリエチ
レン）で被覆を施して中心部材を得た。被覆層のヤング
率は２０kgf／mm²、厚さは０．２ｍｍとした。得られた
中心部材の周囲に４心のテープ心線を６本、ＳＺ撚りに
撚り合わせた。テープ心線の厚さは０．４ｍｍで、最外
層はＵＶ樹脂で形成されており、そのヤング率は５０kg
f／mm²であった。引続いて、その外周を不織布で押え巻
きして保護層を形成した。保護層の厚さは０．１ｍｍと
なった。さらにＰＥ（ポリエチレン）を押出し被覆して
厚さ２ｍｍのシースを形成した。このようにして層心半
径１ｍｍ、外径６．６ｍｍの光ケーブルを得た。本実施
例において、テープ心線をケーブル化したことによる光
ファイバの損失増は０．１ｄＢ／ｋｍ以下であった。得
られた光ケーブルの引張り強さは５０ｋｇｆの荷重で引
張ったときの伸びが０．２％以下であり、光ケーブルと
して十分な強度を有するものであった。また得られた光
ケーブルを半径２００ｍｍのマンドレルに巻き付けたと
きの光ファイバの歪は０．４％以下であり、光ケーブル
として高い信頼性を有するものであることが認められ
た。

【００２４】（実施例２）上記実施例１において、テン
ションメンバの被覆層をＦＥＰで形成し、保護層を、ポ
リイミドテープを５０〜２００ｇの張力をかけた状態で
押え巻きして形成した他は同様にして光ケーブルを作製
した。得られた光ケーブルを半径２００ｍｍのマンドレ
ルに巻き付けたときの光ファイバの歪は０．２％以下で
あり、上記実施例１のものより曲げ特性が優れており、
光ケーブルとして高い信頼性を有するものであることが
認められた。

【００２５】（実施例３）図１と同様の構造の４０心の
光ケーブルを作製した。まずテンションメンバを用意し
た。テンションメンバとしては鋼線を用い、その外径は
１．６ｍｍとした。このテンションメンバにＦＥＰで被
覆を施して中心部材を得た。被覆層の厚さは０．８ｍｍ
とした。得られた中心部材の周囲に４心のテープ心線を
１０本、一方向に撚り合わせた。テープ心線の厚さは
０．４ｍｍ、最外層はＵＶ樹脂で形成されており、その
ヤング率は５０kgf／mm²であった。引続いて、その外周
をポリイミドテープで１００ｇの張力をかけた状態で押
え巻きして保護層を形成した。保護層の厚さは０．１ｍ
ｍとなった。さらにＰＥを押出し被覆して厚さ２ｍｍの
シースを形成した。このようにして層心半径１．８ｍ
ｍ、外径８．２ｍｍの光ケーブルを得た。本実施例にお
いて、テープ心線をケーブル化したことによる光ファイ
バの損失増は０．１ｄＢ／ｋｍ以下であった。得られた
光ケーブルの引張り強さは９０ｋｇｆの荷重で引張った
ときの伸びが０．２％以下であり、光ケーブルとして十
分な強度を有するものであった。また得られた光ケーブ
ルを半径２００ｍｍのマンドレルに巻き付けたときの光
ファイバの歪は０．３％以下で、半径１００ｍｍのマン
ドレルに巻き付けたときの光ファイバの歪は０．５％以
下であり、光ケーブルとして高い信頼性を有するもので
あることが認められた。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光ケーブル
は、テンションメンバの周上に被覆層を形成してなる中
心部材の周囲にテープ心線が撚り合わされ、テープ心線
の外周上に保護層を介してシースが設けられていること
を特徴とするものである。したがって、テープ心線が簡
単な構造でケーブル化されているので細径かつ軽量の光
ケーブルが得られ、敷設も容易となる。また引張り強
度、側圧特性も良好である。しかも、被覆層が形成され
たテンションメンバを用いているので、ケーブル化によ
る光ファイバの損失増加が抑えられる。さらには製造が
容易であるので製造コストが低く、また従来のスロット
など高価な部材を使用しないので、材料コストも低減さ
れる。本発明の光ケーブルの構造は、特に数十心程度の
光ファイバを必要とする光ケーブルに好適であり、光フ
ァイバのビル内配線や局内配線、または加入者の配線網
における中間部分へ好適に適用することができる。

【００２７】また、光ケーブルの層心半径をａ、ケーブ
ル半径をＡ、光ファイバケーブルを巻き付け半径ｒで曲
げたときに光ファイバに生じる歪の許容範囲の上限をσ
とするとき、 層心半径ａを、σ＝ａ／（ｒ＋Ａ）を満
たす値より小さく設計すれば、テープ心線が光ケーブル
内で移動しにくいタイトな構造であっても、光ケーブル
の曲げによって生じる光ファイバの歪を小さくすること
ができ、高い信頼性が得られる。

【００２８】あるいは被覆層および保護層を低摩擦とす
ることによって、テープ心線が光ケーブル内で移動でき
るようにすることができる。したがって、光ケーブルの
曲げによって生じる光ファイバの歪を小さくすることが
でき、高い信頼性が得られる。またこの構成によれば、
層心半径を大きく設計することができるので、中心部材
の周囲に配する光ファイバの数を多くして光ケーブルの
多心化を図ることが可能であり、またテープ心線として
心線数が多いものを用いることもできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光ファイバケーブルの第１の実施形
態を例示した断面図である。

【図２】 本発明における層心半径の設計方法の説明図
である。

【図３】 従来の光ファイバケーブルの例を示した断面
図である。

【符号の説明】

１…テンションメンバ、２…被覆層、３…光ファイバテ
ープ心線、４…保護層、５…シース、６…中心部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テンションメンバの周上に被覆層を形成
   してなる中心部材の周囲に光ファイバテープ心線が撚り
   合わされ、該光ファイバテープ心線の外周上に保護層を
   介してシースが設けられていることを特徴とする光ファ
   イバケーブル。
2. 【請求項２】 光ファイバテープ心線の層心半径をａ、
   ケーブル半径をＡ、光ファイバケーブルを巻き付け半径
   ｒで曲げたときに光ファイバに生じる歪の許容範囲の上
   限をσとするとき、 層心半径ａを、σ＝ａ／（ｒ＋
   Ａ）を満たす値より小さく設計してなることを特徴とす
   る請求項１記載の光ファイバケーブル。
3. 【請求項３】 前記中心部材の被覆層および保護層が低
   摩擦であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ
   ケーブル。