JP2012247464A - 識別マーク付光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】着色層の材料として紫外線硬化型樹脂を用いた場合に、紫外線硬化型インクが未硬化になることなく、且つマイクロベンドロスの発生を効果的に抑制する。
【解決手段】光ファイバ１２のセカンダリ層１５の表面に光ファイバ識別用の識別マーク１１を形成し、識別マーク１１の上から紫外線硬化型インクを塗布し、その紫外線硬化型インクを紫外線照射装置で硬化させて識別マーク付光ファイバ１０を作製し、紫外線硬化型インクを硬化させる際に照射する紫外線の紫外線硬化型インクにおけるドーズ量を０.１Ｊ／ｍ^２以上、０.３Ｊ／ｍ^２以下とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバの被覆層に光ファイバ識別用の識別マークが付された識別マーク付光ファイバの製造方法に関する。

ガラスファイバの外側に比較的ヤング率の低い軟質の樹脂からなるプライマリ層を設け、さらに、その外側にヤング率の高い硬質の樹脂からなるセカンダリ層を設けた構造を有する光ファイバが従来知られている。また、光ファイバの種別を識別するための識別マークを光ファイバに付すことも一般に行われている。

例えば、特許文献１には、光ファイバ素線上に、インクジェットプリンタによりインクを噴射して光ファイバ心線の識別を可能とする識別層（識別マーク）を形成し、その上に透明、あるいは、半透明の着色層を形成した光ファイバケーブルが開示されている。また、特許文献１には、着色層を形成する材料として紫外線硬化型インク（樹脂）を用いることも開示されている。

特開２００４−７７５３６号公報

しかしながら、上述した特許文献１の技術では、紫外線硬化型インクの硬化が必要以上に進行した場合に発生するマイクロベンドロスについて何ら考慮されていない。具体的には、紫外線の照射量が多すぎて、紫外線硬化型樹脂からなる着色層の硬化が進行すると、着色層の下部にある識別マークがセカンダリ層に押しつけられるという現象が生じる。そして、このような現象が生じると、セカンダリ層の下部にあるプライマリ層や光ファイバ素線までもが圧迫され、マイクロベンドロスが発生してしまう。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、着色層の材料として紫外線硬化型インクを用いた場合にマイクロベンドロスの発生を効果的に抑制することができる識別マーク付光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

本発明による識別マーク付光ファイバの製造方法では、光ファイバの被覆層の表面に光ファイバ識別用の識別マークを形成し、識別マークの上から紫外線硬化型インクを塗布し、紫外線硬化型インクを紫外線照射装置で硬化させて、識別マーク付光ファイバを作製する。そして、紫外線硬化型インクを硬化させる際に照射する紫外線の紫外線硬化型インクにおけるドーズ量を０.１Ｊ／ｍ^２以上、０.３Ｊ／ｍ^２以下とする。また、紫外線の照射により到達する紫外線照射装置出口における識別マーク付光ファイバの温度を、例えば、４０℃以上、９０℃以下とする。

本発明によれば、着色層の材料として紫外線硬化型インクを用いた場合に、紫外線硬化型インクが未硬化になることなく、且つ紫外線硬化型インクの硬化が過度に進行しないので、マイクロベンドロスの発生を効果的に抑制することができる。

本発明の実施形態に係る識別マーク付光ファイバの外観の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る識別マーク付光ファイバの長手方向断面の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る識別マーク付光ファイバの製造装置の一例を示す図である。 紫外線ドーズ量と光ファイバの伝送損失との間の関係の一例を示す図である。 紫外線ドーズ量と光ファイバの伝送損失との間の関係の別の一例を示す図である。 紫外線ドーズ量と光ファイバの伝送損失との間の関係の別の一例を示す図である。 識別マークのパターンについて説明する図である。 紫外線ドーズ量とＦＴＩＲとの関係を表すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る識別マーク付光ファイバ１０の外観の一例を示す図である。図１に示すように、識別マーク付光ファイバ１０には、光ファイバの種別を示す識別マーク１１が例えば７個連続して連続識別マーク１２が形成され、この連続識別マーク１２が少し間隔を空けて再度形成される。これを繰り返すことにより、光ファイバ全長に識別マーク１１が形成される。各識別マーク１１は、インクジェットプリンタによるインクの吹き付け等により形成される。

図２は、本発明の実施形態に係る識別マーク付光ファイバ１０の長手方向断面の一例を示す図である。この識別マーク付光ファイバ１０は、ガラスファイバ１３、プライマリ層１４、セカンダリ層１５、識別マーク１１、着色層１６からなる。ガラスファイバ１３の外側をプライマリ層１４で、さらにその外側をセカンダリ層１５で被覆したものは、光ファイバ素線１７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する、例えば、標準外径が１２５μｍの光導波路である。プライマリ層１４は、外径が１９０〜２００μｍ程度で、比較的ヤング率が低い軟質の樹脂からなる被覆層であり、例えば、プライマリ層１４のヤング率は、０.５〜２ＭＰａ程度である。セカンダリ層１５は、外径が２４０〜２５０μｍ程度で、比較的ヤング率が高い硬質の樹脂からなる被覆層であり、例えば、セカンダリ層１５のヤング率は、２００〜１０００ＭＰａ程度である。着色層１６は、厚みが５〜１０μｍ程度で、紫外線硬化型インクからなる透明あるいは半透明の着色された層である。使用される紫外線硬化型インクとしては、例えば、ウレタンアクリレートが挙げられる。

ここで、識別マーク１１は、上述のように、インクジェットプリンタによるリング状のインクの吹き付け等により形成される。この際、インクには表面張力があるため、インクを吹き付けた部分は平らにはならず、識別マーク１１の形状は、図２に示すように、クレーター状（断面で見ると凹面上）となる。識別マーク１１の高さは、インクジェットプリンタに用いるインクの粘度にもよるが、例えばインクが盛り上がった周辺部分で１.０〜２.５μｍ、中央部分で０.５〜１.０μｍである。

そして、このような形状の識別マーク１１上に形成された着色層１６の硬化が過度に進行すると、識別マーク１１がセカンダリ層１５に押し付けられ、セカンダリ層１５がプライマリ層１４に押し付けられ、さらにプライマリ層１４がガラスファイバ１３に押し付けられる。その結果、側圧がガラスファイバ１３に加わることになるため、ガラスファイバ１３にマイクロベンドが発生してしまうことがある。このようなことから、本発明では、着色層１６の硬化があまり進行しないように、紫外線硬化型インクからなる着色層１６の紫外線ドーズ量を調整し、マイクロベンドの発生を抑制する。

図３は、本発明の実施形態に係る識別マーク付光ファイバ１０の製造装置２０の一例を示す図である。図３に示すように、この製造装置２０は、サプライボビン２１、ローラ２２、インクジェットヘッド２３、着色層形成装置２４、紫外線照射装置２５ａ、２５ｂ、制御装置２６、キャプスタン２７、巻取りボビン２８を備える。

サプライボビン２１は、識別マーク１１が付加される光ファイバ素線１７を製造装置２０に供給するボビンである。ローラ２２を介して、光ファイバ素線１７を繰り出し、インクジェットヘッド２３で、光ファイバ素線１７のセカンダリ層１５上にインクを噴射して、識別マーク１１を形成する。

着色層形成装置２４は、識別マーク１１の上から着色層１６を形成する装置である。この着色層形成装置２４は、識別マーク１１の上から紫外線硬化型インクを塗布して着色層１６を形成する。紫外線照射装置２５ａ、２５ｂは、着色層１６に紫外線を照射することにより、着色層１６を硬化させる装置である。

制御装置２６は、紫外線照射装置２５ａ、２５ｂの紫外線照射量を制御する装置である。具体的には、制御装置２６は、予め設定された光ファイバ素線１６の線速に応じて、着色層１５の紫外線ドーズ量が、０.１Ｊ／ｍ^２以上、０.３Ｊ／ｍ^２以下の値となるように紫外線照射装置２５ａ、２５ｂを制御する。この数値の根拠については、後に詳しく説明する。その後、ローラ２２を介し、キャプスタン２７で識別マーク付光ファイバ１０を引き取る。巻取りボビン２７は、着色層１５が硬化した後、キャプスタン２７で引き取られた識別マーク付光ファイバ１０を巻き取るボビンである。

次に、着色層１５に対する照射に好適な紫外線のドーズ量について説明する。図４〜図６は、紫外線ドーズ量と光ファイバの伝送損失との間の関係の一例を示す図である。図４〜図６に示す伝送損失は、１，５５０ｎｍの波長の光に対する伝送損失である。

図４〜図６の各例は、光ファイバに形成される識別マークのパターンが異なっている。図７は、識別マークのパターンについて説明する図である。図７（Ａ）は、所定の間隔をあけて連続識別マーク１２を１つずつ形成する場合の例である。この例では、７個の識別マーク１１を形成した連続識別マーク１２の幅が２〜４ｍｍであり、上記所定の間隔は４０〜５０ｍｍである。

図７（Ｂ）は、所定の間隔をあけて連続識別マーク１２を２つずつ形成する場合の例である。この例でも、連続識別マーク１２の幅は図７（Ａ）と同じく２〜４ｍｍであり、上記２つの連続識別マーク１２間の間隔は３〜５ｍｍであり、上記所定の間隔は図７（Ａ）と同じく４０〜５０ｍｍである。

図７（Ｃ）は、所定の間隔をあけて連続識別マーク１２を３つずつ形成する場合の例である。この例でも、連続識別マーク１２の幅は図７（Ａ）、（Ｂ）と同じく２〜４ｍｍであり、上記３つの連続識別マーク１２のうちの隣り合う連続識別マーク１２間の間隔は図７（Ｂ）と同じく３〜５ｍｍであり、上記所定の間隔は図７（Ａ）、（Ｂ）と同じく４０〜５０ｍｍである。

図４は、図７（Ａ）の識別マーク付光ファイバ１０を用いて行った実験結果であり、図５は、図７（Ｂ）の識別マーク付光ファイバ１０を用いて行った実験結果であり、図６は、図７（Ｃ）の識別マーク付光ファイバ１０を用いて行った実験結果である。

図４〜図６のいずれにおいても、紫外線ドーズ量が０.３Ｊ／ｍ^２以下の値である場合は、伝送損失が０.１９ｄＢ／ｋｍ程度で一定であるのに対し、紫外線ドーズ量が０.３Ｊ／ｍ^２を超えると、伝送損失が増加するとともに、伝送損失のばらつきが大きくなる。これは、図２に示した識別マーク付光ファイバ１０の着色層１５の過度な硬化によるものと考えられる。

そのため、本実施形態では、制御装置２６が、紫外線ドーズ量を０.３Ｊ／ｍ^２以下とするように紫外線照射装置２５ａ、２５ｂを制御する。これにより、マイクロベンドロスの発生を効果的に抑制することができ、光ファイバの伝送損失を小さくすることができる。

図８は、紫外線ドーズ量とＦＴＩＲ（硬化度（キュア度）の指標）との関係を表すグラフである。図８の黒丸は図７（Ａ）の識別マーク付光ファイバ１０を用いて行った実験結果を示し、図８の四角は図７（Ｂ）の識別マーク付光ファイバ１０を用いて行った実験結果を示し、図８の三角は図７（Ｃ）の識別マーク付光ファイバ１０を用いて行った実験結果を示す。なお、図８では、識別マークで区別してＦＴＩＲの結果を示すようにしたが、ＦＴＩＲは着色層の硬化度を表すものなので、識別マークのパターン自体は、ＦＴＩＲの結果に影響を与えるものではない。

グラフに示すように、紫外線ドーズ量が低いほど硬化度は悪化し、紫外線ドーズ量が０.１Ｊ／ｍ^２未満であると、硬化度の下限値（ＦＴＩＲ０.３４以下）をクリアできなくなる可能性があることが分かる。このため、制御装置２６は、紫外線ドーズ量を０.１Ｊ／ｍ^２以上とするように紫外線照射装置２５ａ、２５ｂを制御する。これにより、着色層１５に必要な硬化度を確保することができる。

なお、紫外線ドーズ量を０.１Ｊ／ｍ^２以上、０.３Ｊ／ｍ^２以下の値とした場合は、紫外線の照射により到達する紫外線照射装置出口における識別マーク付光ファイバ１０の温度は、４０℃以上、９０℃以下となる。このことから、識別マーク付光ファイバ１０の温度をモニタすることにより紫外線ドーズ量を推定し、マイクロベンドロスの発生を抑制することも可能である。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能である。例えば、上記実施形態では、光ファイバ素線１６の一部にリング状のインクを噴射し、図２に示すような識別マーク１１を形成することとしたが、識別マークの形状はリング状に限らず、ドット状など、さまざまな形状のものであってよい。また、光ファイバ素線１６の外周にリング状の識別マーク（リングマーク）を形成することとしてもよい。

１０…識別マーク付光ファイバ、１１…識別マーク、１２…連続識別マーク、１３…光ファイバ、１４…プライマリ層、１５…セカンダリ層、１６…着色層、１７…光ファイバ素線、２０…製造装置、２１…サプライボビン、２２…ローラ、２３…インクジェットヘッド、２４…着色層形成装置、２５ａ，２５ｂ…紫外線照射装置、２６…制御装置、２７…キャプスタン、２８…巻取りボビン

Claims (2)

1. 光ファイバの被覆層の表面に光ファイバ識別用の識別マークが形成され、該識別マークの上から紫外線硬化型インクを塗布し、該紫外線硬化型インクを紫外線照射装置で硬化させて作製する識別マーク付光ファイバの製造方法であって、
   前記紫外線硬化型インクを硬化させる際に照射する紫外線の該紫外線硬化型インクにおけるドーズ量を０.１Ｊ／ｍ^２以上、０.３Ｊ／ｍ^２以下とすることを特徴とする識別マーク付光ファイバの製造方法。
2. 前記紫外線の照射により到達する前記紫外線照射装置出口における前記識別マーク付光ファイバの温度が４０℃以上、９０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の識別マーク付光ファイバの製造方法。

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