(57)【要約】【課題】光情報配線分野で用いることができる程度の機械特性を有しつつ、より安価な光ケーブルを提供する。【解決手段】  光ケーブル１は、ガラスからなるコア３２とコア３２を取り囲むクラッド３４とを含んで構成される光ファイバ３０を有する光ファイバテープ心線１０と、熱可塑性樹脂からなり光ファイバテープ心線１０に密着して光ファイバテープ心線１０を直接覆う外被とを備えている。この光ケーブル１では、光ケーブル１の構成材料の中で光ファイバ３０の弾性率が最も高く、光ファイバ３０のガラス径が３０μｍ以上２００μｍ以下であり且つ光ケーブル１のケーブル径の５％以下であり、光ケーブル１を１８０度折り曲げた際に光ファイバ３０に生じる歪みが６％以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスからなるコアと前記コアを取り囲むクラッドとを含んで構成される光ファイバを有する光ファイバ心線と、熱可塑性樹脂からなり前記光ファイバ心線に密着して当該光ファイバ心線を直接覆う外被と、を備えた光ケーブルであって、
前記光ケーブルの構成材料の中で前記光ファイバの弾性率が最も高く、前記光ファイバのガラス径が３０μｍ以上２００μｍ以下であり且つ前記光ケーブルのケーブル径の５％以下であり、
前記光ケーブルを１８０度折り曲げた際に前記光ファイバに生じる歪みが６％以下であることを特徴とする光ケーブル。
【請求項２】
前記光ケーブルのヤング率Ｅと断面積Ｓとの積で表わされる光ケーブルのＥＳ積の６％が５０Ｎ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光ケーブル。
【請求項３】
前記光ファイバのヤング率Ｅと断面積Ｓとの積で表わされる光ファイバのＥＳ積が、前記外被のヤング率Ｅと断面積Ｓとの積で表わされる外被のＥＳ積以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ケーブル。
【請求項４】
前記光ファイバの開口数ＮＡが０．２０以上であり、複数の前記光ファイバが一次元に配列されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光ケーブル。
【請求項５】
前記複数の光ファイバの配列方向に沿って前記光ケーブルを曲げたときの曲げ剛性の値が、前記配列方向と直交する方向に沿って前記光ケーブルを曲げたときの曲げ剛性の値の１倍よりも大きく且つ２倍未満であることを特徴とする請求項４に記載の光ケーブル。
【請求項６】
前記外被の弾性率が２００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の光ケーブル。
【請求項７】
前記光ファイバ心線と前記外被との密着力が１Ｎ／ｃｍ以上５０Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の光ケーブル。
【請求項８】
前記外被が透明であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の光ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ケーブルに関し、特に、抗張力体を用いずに外被を光ファイバ心線に密着させたタイト構造の光ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載のように、光通信分野では、プラスチックからなるクラッドを有する光ファイバの周囲に補強材（アラミド繊維など）を設け、その周囲をＰＶＣ，フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＦＡ）又はポリオレフィン系の樹脂（ＥＶＡ）などからなる外被で覆った光ケーブルが用いられている。また、特許文献２に記載のように、光ファイバのテープ心線をその心線に密接する硬質樹脂被膜で覆う光ケーブルが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０１４１０１号公報
【特許文献２】特開平１０−１１５７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、パソコンやＴＶ等の家電製品の接続に用いられる光ケーブルが登場しつつある。これらの光情報配線分野では、今までに光ファイバを用いたことのない子供なども光ケーブルを取り扱うため、相応の機械特性を有し、且つ、安価である光ケーブル(光コード)が求められている。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、光情報配線分野で用いることができる程度の機械特性を有しつつ、より安価な光ケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光ケーブルは、ガラスからなるコアとコアを取り囲むクラッドとを含んで構成される光ファイバを有する光ファイバ心線と、熱可塑性樹脂からなり光ファイバ心線に密着して当該光ファイバ心線を直接覆う外被とを備えた光ケーブルである。この光ケーブルでは、光ケーブルの構成材料の中で光ファイバの弾性率が最も高く、光ファイバのガラス径が３０μｍ以上２００μｍ以下であり且つ光ケーブルのケーブル径の５％以下である。また、光ケーブルを１８０度折り曲げた際に光ファイバに生じる歪みが６％以下である。
【０００７】
この光ケーブルでは、外被が光ファイバ心線に密着して直接覆い、ガラス径を３０μｍ以上２００μｍ以下且つケーブル径の５％以下とすると共に、光ファイバの弾性率が光ケーブルの中で最も弾性率が高くなるようにして、光ケーブルを折り曲げた際に光ファイバに生じる歪みを６％以下としている。このような構成により、抗張力体を含まなくても所定の機械特性を有する光ケーブルを得ることが可能となる。その結果、光ケーブルを折り曲げて（ピンチさせても）、光ファイバが断線することが抑制される。また、抗張力体を含まない構成としたので、安価な光ケーブルとすることができる。
【０００８】
本発明に係る光ケーブルにおいて、光ケーブルのヤング率Ｅと断面積Ｓとの積で表わされる光ケーブルのＥＳ積の６％が５０Ｎ以上であることが好ましい。光ケーブルの破断強度は、おおよそケーブル全体のＥＳ積の６％に相当する。従って、光ケーブルのＥＳ積の６％が５０Ｎ以上であることにより、所定の引張強度を確保した光ケーブルとすることができる。
【０００９】
本発明に係る光ケーブルにおいて、光ファイバのヤング率Ｅと断面積Ｓとの積で表わされる光ファイバのＥＳ積が、外被のヤング率Ｅと断面積Ｓとの積で表わされる外被のＥＳ積以上であることが好ましい。この場合、低温時の伝送ロスの増加を抑制することができる。
【００１０】
本発明に係る光ケーブルにおいて、光ファイバの開口数ＮＡが０．２０以上であり、複数の光ファイバが一平面上に配列されていてもよい。この場合、複数の光ファイバが一平面に配列されたテープ心線の場合であっても、光ファイバの破断が抑制される。
【００１１】
本発明に係る光ケーブルにおいて、複数の光ファイバの配列方向に沿って光ケーブルを曲げたときの曲げ剛性の値が、配列方向と直交する方向に沿って光ケーブルを曲げたときの曲げ剛性の値の１倍よりも大きく且つ２倍未満であってもよい。この場合、どの方向にも曲げやすいテープ心線とすることができる。なお、テープは捻らずに外被に付けることが前提となる。
【００１２】
本発明に係る光ケーブルにおいて、外被の弾性率が２００ＭＰａ以下であることが好ましい。この場合、可撓性のよい光ケーブルとすることができる。
【００１３】
本発明に係る光ケーブルにおいて、光ファイバ心線と外被との密着力が１Ｎ／ｃｍ以上５０Ｎ／ｃｍ以下であることが好ましい。この場合、光ケーブルをコネクタに取り付けるなどの端末加工の際に外被を除去することが容易となる。
【００１４】
本発明に係る光ケーブルにおいて、外被が透明であることが好ましい。なお、ここでいう「透明」とは、１ｍｍ厚のシートに加工し、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１に基づく可視光（波長３８０〜７８０ｎｍ）の透過率が７０％以上であることを意味する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光情報配線分野で用いることができる程度の機械特性を有しつつ、より安価な光ケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る光ケーブルの構成を示す断面図である。
【図２】光ファイバテープ心線の断面構成例を示す図である。
【図３】実施例の各光ケーブルの構造および評価結果を纏めた図表である。
【図４】比較例の各光ケーブルの構造および評価結果を纏めた図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１８】
まず、図１及び図２を参照しながら、本実施形態に係る光ケーブル１について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る光ケーブル１の構成を示す断面である。同図は、光ケーブル１の中心軸方向に対して垂直な断面を示している。同図に示されるように、本実施形態に係る光ケーブル１は、光ファイバテープ心線１０（光ファイバ心線）と、光ファイバテープ心線１０を直接覆う外被２０とを備えている。光ケーブル１は、抗張力体を用いずに外被２０を光ファイバテープ心線１０に密着させたタイト構造の光ケーブルである。
【００２０】
光ファイバテープ心線１０は、図２に示されるように、複数（一般には偶数、本実施形態では４本）の光ファイバ３０を一次元状に並列に配置し、テープ状の被覆３６によって一括被覆して一体化したものである。光ファイバテープ心線１０は、好ましくは、光ケーブル１の中心軸線上又はその近傍に配置される。
【００２１】
光ファイバテープ心線１０を構成する各光ファイバ３０は、コア３２と、このコア３２を取り囲むクラッド３４とを有する。
【００２２】
コア３２は、クラッド３４の屈折率よりも高い屈折率を有し、光を導波する部分である。コア３２及びクラッド３４は、ガラスによって構成されることができ、或いは、クラッド３４は、プラスチックによって構成されてもよい。コア３２およびクラッド３４の双方がガラスからなる光ファイバはＡＧＦ（All Glass Fiber）と呼ばれ、コア３２がガラスからなりクラッド３４がプラスチックからなる光ファイバはＨＰＣＦ（Hard Plastic Clad Fiber）と呼ばれる。光ファイバ３０がＡＧＦである場合、クラッド３４の外径がガラス径を構成し、ＨＰＣＦである場合、コア３２の外径がガラス径を構成する。
【００２３】
光ファイバ３０がＡＧＦである場合、クラッド３４の外周にプライマリ層、セカンダリ層、及び着色層を設けてもよい。これらの層は、例えば、ウレタンアクリレート系やウレタンメタアクリレート系の紫外線硬化型樹脂からなるとよい。プライマリ層には低いヤング率（例えば数ＭＰａ）の樹脂が使用され、セカンダリ層は高いヤング率（例えば数百〜千数百ＭＰａ）の樹脂が使用される。
【００２４】
また、光ファイバ３０がＨＰＣＦである場合、クラッド３４の材料として、フッ素を含む紫外線硬化型樹脂などを使用することができる。光ファイバ３０がＨＰＣＦである場合においても、クラッド３４の外周にプライマリ層、セカンダリ層、及び着色層を配置するようにしてもよい。或いは、プライマリ層及びセカンダリ層が設けられない場合であっても、着色層を配置するようにしてもよい。
【００２５】
上記のように、クラッド３４の外周に着色層が配置されることによって、光ケーブル１の末端において光ファイバ３０を加工する際に、加工対象となる光ファイバ３０を容易に識別することができ、作業性を向上させることができる。
【００２６】
光ケーブル１は、パソコンやＴＶなどの家電製品の周辺で用いられ、人に触れられる機会が多くなることが多い。このような場合、光ケーブル１に過度な曲げが加わることもあり、光ケーブル１を極度に折り曲げたまま放置されても、光ファイバ３０が長期間にわたって破断しないことが望まれる。
【００２７】
その対策として、光ファイバ３０のガラス径を細くすることが有効である。このような観点から、光ファイバ３０のガラス部分の径（ガラス径）は、３０μｍ以上２００μｍ以下となっている。また、同様の理由により、光ファイバ３０のガラス径は、光ケーブル１のケーブル径に対して５％以下の長さとなっている。なお、ＡＧＦとＨＰＣＦとを比較すると、コア径が等しい条件下では、ＨＰＣＦの方がガラス径を細くすることができる。すなわち、本実施形態では、光ファイバ３０としてＨＰＣＦを用いることがより好適である。
【００２８】
図１に戻り、外被２０は、光ファイバテープ心線１０に密着して光ファイバテープ心線１０を直接覆うように略円筒状に構成されている。外被２０は、熱可塑性樹脂から構成され、具体的には、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、フッ素樹脂（低融点ＴＨＶ（四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン及びフッ化ビニリデンの三元重合体ポリマー）が好ましい）又は、シリコーンなどから構成されることができる。
【００２９】
このように、光ケーブル１では、光ファイバテープ心線１０の真上に外被２０が配置されており、アラミドなどの補強材を含まないようになっている。ここで、光ケーブル１は、その構成材料の中で光ファイバ３０の弾性率が最も高くなるように構成されており、この光ファイバ３０が抗張力体の機能を奏するようになっているため、抗張力体を含まなくても所定の機械特性を有する。また、上述した構成を備えることで、光ケーブル１は、光ケーブル１を１８０度折り曲げた（ピンチした）際に光ファイバ３０に生じる歪みが６％以下となっている。以上により、光ケーブル１を折り曲げて（ピンチさせても）、光ファイバが断線することが抑制されている。また、光ケーブル１は、抗張力体を含まない構成としたので、安価な光ケーブルとすることができる。
【００３０】
また、光ケーブル１では、後述する実施例に示されるように、光ケーブル１のヤング率Ｅと断面積Ｓとの積で表わされる光ケーブルのＥＳ積の６％が５０Ｎ以上である。光ケーブル１の破断強度は、おおよそケーブル全体のＥＳ積の６％に相当する。従って、光ケーブル１のＥＳ積の６％が５０Ｎ以上であることにより、所定の引張強度を確保した光ケーブル１とすることができる。
【００３１】
また、光ケーブル１では、光ファイバ３０のヤング率Ｅと断面積Ｓとの積で表わされる光ファイバのＥＳ積が、外被２０のヤング率Ｅと断面積Ｓとの積で表わされる外被のＥＳ積以上であるようになっている。このため、光ケーブル１によれば、低温時（−２０℃）の伝送ロスの増加を抑制することができる。
【００３２】
また、光ケーブル１では、光ファイバ３０の開口数ＮＡが０．２０以上であり、複数の光ファイバ３０が一平面上に配列されている。このため、複数の光ファイバ３０が一平面上に配列されたテープ心線の場合であっても、光ファイバの破断が抑制される。
【００３３】
また、光ケーブル１では、複数の光ファイバ３０の配列方向に沿って光ケーブル１を曲げたときの曲げ剛性の値が、配列方向と直交する方向に沿って光ケーブル１を曲げたときの曲げ剛性の値の１倍よりも大きく且つ２倍未満である。このような構成により、光ケーブル１では、どの方向にも曲げやすいテープ心線とすることができる。なお、テープは捻らずに外被２０に付けることが前提となる。
【００３４】
また、光ケーブル１では、外被２０の弾性率が２００ＭＰａ以下となっている。このため、可撓性のよい光ケーブルとすることができる。
【００３５】
また、光ケーブル１では、光ファイバテープ心線１０と外被２０との密着力が０．２Ｎ／ｃｍ以上５０Ｎ／ｃｍ以下である。このため、光ケーブル１をコネクタに取り付けるなどの端末加工の際に外被を除去することが容易となる。
【００３６】
なお、上述した光ケーブル１は、従来の作製方法を用い、光ファイバテープ心線１０を用意し、その光ファイバテープ心線１０の上に熱可塑性樹脂を押出し被覆することによって作製することが可能である。
【００３７】
本発明による光ケーブルは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態に係る光ケーブル１では、４つの光ファイバを用いた例を示したが、単一の光ファイバを有する光ケーブル１であってもよい。
【００３８】
また、光ケーブル１において、外被２０を透明となるように構成してもよい。ここでいう「透明」とは、１ｍｍ厚のシートに加工し、ＪＩＳ  Ｋ７３６１−１に基づく可視光（波長３８０〜７８０ｎｍ）の透過率が７０％以上であることを意味する。光ケーブルが透明になり、配線時に目立たず、外観に優れる。
【実施例】
【００３９】
ここで、上述した実施形態の光ケーブル１と、基本構造が光ケーブル１と同じであるものの各構成条件が異なる比較例としての光ケーブルとを使用して行われた実施例について説明する。図３は、実施例の各光ケーブルの構造および評価結果を纏めた図表であり、図４は、比較例の各光ケーブルの構造および評価結果を纏めた図表である。なお、実施例４は、光ファイバ３０を１つ設けたものである。
【００４０】
図３及び図４では、各実施例又は各比較例について、ガラス径（μｍ）、光ファイバ構成、光ファイバＮＡ（開口数）、心数、テープ心線、外被の材質、外被の弾性率（ＭＰａ）、光ファイバの弾性率（ＧＰａ）、ケーブル外径（ｍｍ）、ガラス径／ケーブル径（％）、光ファイバのＥＳ積（Ｎ）、外被のＥＳ積（Ｎ）、ケーブル全体のＥＳ積Ｅ（Ｎ）、ケーブル全体のＥＳ積Ｅ×６％、引張破断強度（Ｎ）（測定値）、ケーブル曲げ剛性最大値Ａ（ＭＰａ）、ケーブル曲げ剛性最小値Ｉ（ＭＰａ）、曲げ剛性比Ａ／Ｉ、ファイバと外被との密着力（Ｎ）、ピンチ破断の有無、及び、低温ロス増（−２０℃）（ｄＢ／１０ｍ）がそれぞれ示されている。
【００４１】
光ファイバ構成の欄において、「ＨＰＣＦ」は、コアがガラスからなりクラッドがプラスチックからなる光ファイバを示し、「Ｇｌａｓｓ」は、ＡＧＦであり、コア及びクラッドの双方がガラスからなる光ファイバを示す。心数は、含まれる光ファイバの数を示す。テープ心線は、テープ状の光ファイバ心線であるか（図表中に○で示す）、又は、テープ状ではなく単線の心線であるか（図表中に―で示す）を示す。ケーブル曲げ剛性最大値Ａ（ＭＰａ）は、テープの配列方向に沿ってケーブルを曲げたときの曲げ剛性であり、ケーブル曲げ剛性の最小値Ｉ（ＭＰａ）は、テープの配列方向に垂直にケーブルを曲げたときの曲げ剛性である。
【００４２】
図３に示す実施例から明らかなように、実施例１〜５の何れに係る光ケーブルも、光ケーブルの構成材料の中で光ファイバの弾性率が最も高く、ガラス径が３０〜２００μｍの範囲内であり、光ファイバの開口数ＮＡが０．２以上であり、外被の弾性率が２００ＭＰａ以下であり、ガラス径／ケーブル径が５％以下であり、引張破断強度（及び光ケーブル全体のＥＳ積の６％）が５０Ｎ以上であり、光ファイバのＥＳ積が外被のＥＳ積以上であり、曲げ剛性比Ａ／Ｉが１〜２の範囲、好ましくは１．６以下であった。
【００４３】
そして、これら実施例１〜５の何れに係る光ケーブルも、１分間ピンチした際の破断（ピンチ破断）がほとんどなくて実用上問題なく、ファイバと外被との密着力が好ましい範囲である１〜５０Ｎに入っており、また低温ロスの増加（光ケーブルを−２０℃に２時間置いたときの光ケーブルを伝搬する信号の伝送損失と２５℃での伝送損失との差）が好ましい範囲である１ｄＢ／１０ｍ以下であった。なお、ピンチとは、光ケーブルを１８０度折り曲げることを意味する。
【００４４】
これに対し、図４に示す比較例から明らかなように、ガラス径／ケーブル径が５％よりも大きい比較例１では、ピンチ破断が発生した。また、比較例２，３では、ファイバと外被との密着力が好ましい範囲である１〜５０Ｎにないため、比較例２では、外被とファイバとの一体性が弱く、ケーブル末端で外被を把持してもファイバが抗張力体として機能しないため、端末で外被が伸び１０Ｎ程度の弱い引張張力でコネクタが抜けてしまったり、比較例３では、逆に外被と光ファイバとの一体性が強すぎて、外被を除去することができなかったりした。なお、比較例１では、ケーブルの曲げ剛性の最大値と最小値との比であるＡ／Ｉが１．６よりも大きいため、ケーブルを曲げる向きによってはケーブルをピンチしたときに光ファイバが破断して異方性が好ましくなかった。
【００４５】
また、外被の弾性率が好ましい範囲である２００Ｎよりも大きく且つ光ファイバのＥＳ積が外被のＥＳ積よりも小さい比較例４では、低温時のロス増（−２０℃）が５ｄＢ／１０ｍと大きくなってしまった。また、光ファイバのＥＳ積が外被のＥＳ積よりも小さい比較例５でも、低温時のロス増（−２０℃）が１．２ｄＢ／１０ｍと大きくなってしまった。また、比較例５では、ケーブル全体のＥＳ積（引張破断強度）が小さいため、引張試験時に５０Ｎで１分間負荷しようとしたところ３０Ｎで破断してしまった。
【符号の説明】
【００４６】
１…光ケーブル、１０…光ファイバ心線、２０…外被、３０…光ファイバ、３２…コア、３４…クラッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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