(57)【要約】【課題】コード外被の厚さと弾性率及び被覆構造の適性化を図ることで、ＨＰＣＦを用いたワイヤハーネス化が可能な光ファイバコードを提供する。【解決手段】ハードプラスチッククラッド光ファイバ１を心線被覆４で被覆した光ファイバ心線５の２心を、コード外被６で一括して被覆した光ファイバコードであって、ハードプラスチッククラッド光ファイバの外径が２５０μｍ以下で、心線被覆４が厚さ０.４５ｍｍ〜０.７０ｍｍで熱可塑性樹脂で形成され、コード外被６が厚さ０.２５ｍｍ〜０.４０ｍｍ、弾性率が７５０Ｍｐａ〜１５００Ｍｐａの熱可塑性樹脂で、光ファイバ心線５に接着することなく形成する。なお、コード外被６の弾性率は、１０００Ｍｐａ〜１３５０Ｍｐａとするのがより望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードプラスチッククラッド光ファイバを心線被覆で被覆した光ファイバ心線の２心を、コード外被で一括して被覆する光ファイバコードであって、
前記ハードプラスチッククラッド光ファイバの外径が２５０μｍ以下で、前記心線被覆が厚さ０.４５ｍｍ〜０.７０ｍｍで熱可塑性樹脂で形成され、前記コード外被が厚さ０.２５ｍｍ〜０.４０ｍｍ、弾性率が７５０Ｍｐａ〜１５００Ｍｐａの熱可塑性樹脂で、前記光ファイバ心線に接着することなく形成されていることを特徴とする光ファイバコード。
【請求項２】
前記コード外被の弾性率が１０００Ｍｐａ〜１３５０Ｍｐａであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバコード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車内の光配線に用いるようなハードプラスチッククラッド光ファイバからなる光ファイバコードに関する。
【背景技術】
【０００２】
カーナビゲーションの普及やＩＴＳ（Intelligent Transport Systems ）サービスの開始により、自動車内に車内ネットワークを装備する要求が増加している。そして、情報の大容量化、データ伝送速度の高速化、耐ノイズ対策に対応するには、光ファイバを用いたネットワークの構築が必要で、比較的伝送距離が短い車両内では、プラスチック光ファイバを用いた光配線が適している。
【０００３】
自動車内の光配線に用いられる光ファイバコードとしては、コア及びクラッドの両方をプラスチック材料で形成したプラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦという）を用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このＰＯＦは、コアがメチルメタクリレート共重合体、クラッドが含フッ素オレフィン共重合体で構成され、その外側を熱可塑性樹脂からなる被覆層により光ファイバコードとしている。
【０００４】
被覆層の熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、架橋ポリエチレンから選ばれる少なくとも１種を必須成分とすることが例示されている。そして、光ファイバコードの寸法として、コア径が９８０μｍ、クラッドが外径１０００μｍ、ポリプロピレンの被覆層を施したコード外径２.５ｍｍ程度のものが例示されている。
【０００５】
他方、コアを石英ガラスで形成し、クラッドを高純度のポリマー樹脂で形成したハードプラスチッククラッド光ファイバ（以下、ＨＰＣＦという）を用いたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。このＨＰＣＦは、ガラスコアにドーパントを添加して屈折率を上げ、クラッドは、コアガラスよりも屈折率の小さい、例えば、フッ素含有有機高分子重合体を用いることが例示されている。そして、コア径が２００μｍ程度、クラッド外径が２３０μｍ程度で、被覆外径０.５ｍｍのナイロンやテトラフルオロエチレン共重合体の被覆を施した光ファイバが例示されている。なお、ＨＰＣＦは、通常、種々の理由から自動車内の光配線には使用されていない。
【０００６】
また、自動車内の配線には、光ファイバ配線、メタルワイヤ配線を問わず、一般に所定長さに切断し、３次元形状の配線形状に整えてワイヤハーネスとして成型される（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。このワイヤハーネスの成型に際して、ハーネスの外形を整えるために、所定の曲率半径で曲げるための配線治具や布線治具を用い、テープ等により形状を固定している。
【特許文献１】特開２００１−７４９４４号公報
【特許文献２】特開平８−６２４３６号公報
【特許文献３】特開２００２−１３９６６０号公報
【特許文献４】特開平９−１２９０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車両内での光配線にＰＯＦを用いる場合、エンジン回りや電力線近傍では、熱の影響によるプラスチックコアの濁りや変形、屈折率の揺らぎなどの変質のため、伝送損失の劣化が生じやすかった。このため、伝送速度を予め伝送損失の劣化を見込んで低速度に設定しておくか、このような状況を回避するために温度上昇の高い場所への布設を避けることや、熱緩衝壁を設けて布設するなどの付加的な設備が必要とされた。
【０００８】
また、近年の車両内の信号伝送は、車両の各所に取り付けたビデオカメラによる安全確認やアンテナを介した無線通信網との接続によるインターネット接続など、高速、大容量化で光ファイバケーブルとして２心のものを要求されることが多くなっている。上記特許文献１で、被覆の厚さを変えずに２心のＰＯＦコードを得るとすれば、少なくとも幅３.５ｍｍ、厚さ２.５ｍｍとなり細径化が望めない。さらに、車両内に配設される最長２０ｍ程度の光ファイバ心線上で、ビデオ信号など高速の光伝送を実現するには、全プラスチックのＰＯＦでは十分ではなく、より高速伝送が可能な光ファイバが要望されている。
【０００９】
そこで、熱による変質が小さく、側圧が加わった場合の変形やそれに伴なう屈折率変化が小さく、安定した高速伝送が可能なガラスコアを用いたＨＰＣＦコードの使用が考えられる。しかし、ＨＰＣＦコードを車載用等のワイヤハーネスとして用いる場合、コアにガラスを用いているためＰＯＦコードに比べて耐衝撃性に弱く破損しやすい。特許文献３，４のようにハーネス加工で治具にコードを掛ける際には、中間部分でコードに弛みが出ないように、ピンと張った状態にして行なわれる。このとき、コードに強い力を加えて治具の巻付け面を叩くようにして張りつけられ、このときの衝撃はかなり大きい。コードの衝撃試験としては、例えば、ＡＭＩＣ（ Automotive Multimedia Interface Collaboration ）１３９４で規定されるエッジ衝撃試験が要求される。
【００１０】
また、ＨＰＣＦコードの被覆を厚くすれば耐衝撃性は高められるが、太径となり従来のＰＯＦコードより太くなる構造は好ましくない。また、緩衝効果に優れた発泡ポリウレタンや多孔質エラストマーを用いることにより、耐衝撃性を高めることはできるが、この種の材料は熱により変形しやすい。この他、高弾性率の材料を用いることで、耐衝撃強度を高めることができるが、ハーネス化の際に、ガラスの剛性も加わってＰＯＦコードと比べて柔軟性が低下して布線治具に巻き付ける際の作業性が悪くなるという問題が生じる。
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、コード外被の厚さと弾性率及び被覆構造の適性化を図ることで、ＨＰＣＦを用いたワイヤハーネス化が可能な光ファイバコードの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による光ファイバコードは、ハードプラスチッククラッド光ファイバを心線被覆で被覆した光ファイバ心線の２心を、コード外被で一括して被覆した光ファイバコードであって、ハードプラスチッククラッド光ファイバの外径が２５０μｍ以下で、心線被覆が厚さ０.４５ｍｍ〜０.７０ｍｍで熱可塑性樹脂で形成され、コード外被が厚さ０.２５ｍｍ〜０.４０ｍｍ、弾性率が７５０Ｍｐａ〜１５００Ｍｐａの熱可塑性樹脂で、光ファイバ心線に接着することなく形成する。なお、コード外被の弾性率は、１０００Ｍｐａ〜１３５０Ｍｐａとするのがより望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハードプラスチッククラッド光ファイバから成るコードで、コード外被を所定厚みで所定の弾性率で光ファイバコードに対する耐衝撃を持たせることができる。また、心線被覆とコード外被との界面ですべりを生じるような被覆構造とすることで、衝撃時に生じる変形領域を分散させるとともに、曲げやすく局所的な曲げによる破損を効果的に防止し、ワイヤハーネス化する際の作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明によるＨＰＣＦの光ファイバコードの概略を示す図、図１（Ｂ）は従来のＰＯＦの光ファイバコードの一例で、本発明と比較するための図である。図中、１，１１は光ファイバコード、２，１２はコア、３，１３はクラッド、４，１４は心線被覆、５，１５は光ファイバ心線、６，１６はコード外被を示す。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、本発明によるＨＰＣＦを用いた光ファイバコード１は、２心の光ファイバ心線５を平行に並べて、コード外被６で一体にして構成される。光ファイバ心線５は、石英ガラスからなるコア２の外周を、コアより屈折率を小さくした、例えば、屈折率が１．３９程度の紫外線効果型樹脂等のクラッド３で被覆している。
【００１５】
光ファイバのコア２は、ガラスであるため、ガラス部分への損傷を防ぐために心線被覆４は、側面方向からの外力に対してガラスコアに近い形で変形を許容する弾性率を持つ最良が望ましい。しかし、光ファイバ心線５としての加工性、端末部分で切断加工することや光コネクタとの接着性も考慮することが必要である。このため、クラッド３の外面には、例えば、弾性率が１０００ＭＰａを越えるポリアミド樹脂で心線被覆４を形成して、光ファイバ心線５とされる。ポリアミド樹脂は、熱可塑性樹脂として加工性に優れ、弾性率は高く、かつ接着剤との親和性も高い。
【００１６】
なお、心線被覆４としてはポリアミド樹脂の他に、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂なども用いることができる。光ファイバコード１をハーネス化して使用する場合には端末に光コネクタを取付ける必要があるが、このような場合には、心線被覆４として、接着剤による接着が容易な極性基を多く含んでいる、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などが望ましい。
【００１７】
そして、双方向通信に対応するために上述の光ファイバ心線５を２本（２心）平行に並べ、共通のコード外被６で覆って一体にする。コード外被６は、心線被覆４と同種の樹脂材料で形成することができるが、その弾性率を７５０Ｍｐａ〜１５００ＭＰａの範囲となるようにする。なお、コード外被６の弾性率は、１０００ＭＰａ〜１３５０ＭＰａとするのが、より望ましい。また、心線被覆４と同種の樹脂材料を用いることにより、光ファイバの心線化と同時にタンデムで押出成型することが可能となる。
【００１８】
また、本発明では、心線被覆４とコード外被６とは接着させない分離された界面とする構成としている。この構成とすることにより、光ファイバコードに衝撃が加わった場合に、コード外被６の変形がコード内の光ファイバ心線５に伝わる段階で、その界面領域が広がるためガラスコアへの外力がかかる場所が分散する。また、界面のすべりによりコード内の光ファイバ心線５が曲がりやすく、コアのガラスに局所的な曲がりが加わって破損するのを防ぐ働きをする。
【００１９】
上記の心線被覆４とコード外被６の界面にすべりを与えるのに、心線被覆４の表面にタルクなどの滑材やシリコーン系、フッ素系のオイルなどの接着防止剤を塗布してコード外被６を成型するのが望ましい。また、心線被覆４の外面にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）テープや不織布、繊維束などの介在物で覆って、その上にコード外被６を成型するようにしてもよい。
【００２０】
この他、心線被覆４の表面がコード外被６の押出成型時の熱で溶融変形して、心線被覆４とコード外被６とが接着しないようにするために、心線被覆４の樹脂の熱変形温度が、コード外被６の樹脂の熱変形温度より１０℃低い温度以上とすることによっても実現することができる。なお、心線被覆４は熱容量が大きいので、コード外被６の熱変形温度より１０℃程度低い熱変形温度であっても、押出成型中には、心線被覆４の熱変形温度までは達しない。
【００２１】
本発明においては、上述した構成で、ガラスのコア外径Ｄ１が２００μｍ程度で、クラッド外径Ｄ２が２３０μｍ程度で、ＰＯＦよりかなり細目のＨＰＣＦとしての外径が２５０μｍ以下のものを用いる。これにより、光ファイバの剛性を低減してハーネス化の作業性を高め、一方、心線被覆４の厚さＴ１をＰＯＦより肉厚の０.４５ｍｍ〜０.７０ｍｍとして耐衝撃性を持たせている。これにより、光ファイバ心線５の外径Ｄ３は１.２ｍｍ〜１.７ｍｍとなり、コード外被６の厚さＴ２を０.２５ｍｍ〜０.４０ｍｍとなるように設定しているので、双方向通信の２心のＨＰＣＦコードとした場合、その外形寸法は、厚さＬ１が１.７ｍｍ〜２.５ｍｍ、幅Ｌ２が２.９ｍｍ〜４.２ｍｍとなる。
【００２２】
他方、図１（Ｂ）に示すように、比較のために示す従来のＰＯＦの光ファイバコード１１は、２心の光ファイバ心線１５を平行に並べて、コード外被１６で一体にして構成される。光ファイバ心線１５は、例えば、特許文献１に示すように、コア１２がメチルメタクリレート共重合体、クラッド１３が含フッ素オレフィン共重合体で構成され、その外側を熱可塑性樹脂からなる心線被覆１４により光ファイバコードとしている。心線被覆１４の熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、架橋ポリエチレン等が用いられている。
【００２３】
この図１（Ｂ）における光ファイバコードの大よその寸法としては、コア１２の外径が９８０μｍ、クラッド１３の外径が１０００μｍ、ポリプロピレンの心線被覆１４（厚さＴ１が０.６ｍｍ）を施した外径Ｄ３が２.２ｍｍである。この光ファイバ心線１５を、２心平行に並べて一体にするためのコード外被１６の厚さＴ２を、０.８ｍｍとすると、２心のＰＯＦコードとしての外形寸法は、厚さＬ１が３.８ｍｍ、幅Ｌ２が６.０ｍｍである。すなわち、図１（Ａ）の本発明によるＨＰＣＦコードは、ＰＯＦコードより細くすることができる。
【００２４】
図２及び図３は、本発明による光ファイバケーブルの評価結果を示す図で、図１で示した心線被覆４の厚さＴ１とコード外被６の弾性率を変化させたときの、耐衝撃性と曲げ剛性についての評価試験結果である。評価例としてのＨＰＣＦは、石英ガラスからなるコアの外径２００μｍ、紫外線硬化樹脂のクラッドの外径２３０μｍとした。光ファイバケーブルとしての心線被覆には、弾性率が１１００ＭＰａのポリアミド樹脂（エムス昭和電工製  グリルアミド）を用い、その被覆厚さＴ１を０.４ｍｍ〜０.７ｍｍの範囲で、０.４８５ｍｍ（心線外径Ｄ３が１.２ｍｍ）と０.６４ｍｍ（心線外径Ｄ３が１.５ｍｍ）とした。
【００２５】
コード外被には、弾性率が異なる熱可塑性樹脂のポリアミド樹脂（ダイセル・テグサ社製、ベスタミドＮ１９０１「弾性率：５００ＭＰａ」、ポリアミドＡ４９５１「弾性率：１２００ＭＰａ」、ポリアミドダイアミドＬ１９４０「「弾性率：１３００ＭＰａ」）を用い、その厚さＴ２を何れも０.３５ｍｍとした。また、実用化されているＰＯＦを用いた光ファイバケーブルについても、比較例としてコアの外径９８０μｍ、クラッドの外径１０００μｍ、光ファイバケーブルとしての心線被覆の厚さＴ１を０.６ｍｍ（心線外径Ｄ３が２.２ｍｍ）とし、コード外被厚さＴ２を約０.８ｍｍ、弾性率５００ＭＰａとして試験した。
【００２６】
図４（Ａ）は、耐衝撃性を評価するために用いたエッジ衝撃試験方法示す図である。この試験は、米国規格ＡＭＩＣ１３９４で規定されている試験方法で、エッジを有する幅が２.０ｍｍのバー上に、光ファイバコードを直交させて設置し、１ｋｇｆの重りを５０ｍｍの高さから落下させて衝撃を加え、光ファイバコードが断線するまでの衝撃回数（通常１０回）を試験するものである。本発明においては、衝撃回数を５倍の５０回以上を「可」、１０倍の１００回以上を「良」として評価した。
【００２７】
図４（Ｂ）は、作業性を評価するために用いた曲げ剛性試験方法示す図である。この試験は、バイスで光ファイバコードを挟んで水平に保持し、光ファイバコードの３０ｍｍ先を、水平方向に１０ｍｍ移動させるのに要する力（曲げ剛性）を計測する。ＰＯＦで形成した２心コードにおける曲げ剛性が２９０ｇであるので、これ以下であれば実用の可能性がある。しかし、本発明で、従来のＰＯＦコードより優れたハーネス化特性を得るためには、より可撓性のよい曲げ剛性２００ｇ以下とするのが望ましい。しかし、曲げ剛性が小さいと、ハーネス化する際に、他のコードと一体化されるときに他のコードに押しつけられて曲がりが生じ、伝送特性の劣化の恐れがあるため、少なくとも１００ｇは必要であり、好ましくは１５０ｇ以上とする。
【００２８】
図２及び図３に示すように、光ファイバコードの曲げ剛性、耐衝撃性は、コード外被の特性（弾性率）が大きく影響し、心線被覆の影響は比較的小さい。これは、曲げ剛性については、コードを一定径で曲げた場合、曲げの外側及び内側に位置するコード外被の変形量が、心線被覆の変形量より大きいことによる。耐衝撃性については、コード外被が軟らかい場合には緩衝性がよくなり、硬い場合には応力を分散する効果が大きくなり、両方の効果の兼合いから適正な範囲が決まる。この適正な範囲は、光ファイバ心線の心線被覆の厚みと弾性率による変化は小さいが、コード外被の弾性率が７５０ＭＰａ〜１５００ＭＰａの範囲で良好であり、特に１０００ＭＰａ〜１３５０ＭＰａの範囲で優れた効果を示している。
【００２９】
なお、上述の試験結果は、光ファイバ心線の心線被覆とコード外被が接着していない場合であるが、心線被覆とコード外被が接着して一体化している場合は、両者の間ですべりが生じないため、曲げ剛性は大きくなり、図には示していないが作業性が劣化することが確認されている。また、耐衝撃性に関しても、重りの打点個所付近で光ファイバ心線に結合されたコード外被が外側に延びにくく緩衝効果が低下する。さらに、変形したコード外被にくっついた部分と引き剥がされた部分が生じることで、光ファイバ心線の心線被覆に凹凸が生じ、光ファイバに加わる衝撃で応力集中点が生じることなどにより、破断までの衝撃回数が低下することが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるＨＰＣＦの光ファイバコードと、従来のＰＯＦの光ファイバコードの概略を示す図である。
【図２】本発明による光ファイバコードの評価結果を示す図である。
【図３】本発明による光ファイバコードの評価結果を解析する図ある。
【図４】エッジ衝撃試験方法と曲げ剛性試験方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１１…光ファイバコード、２，１２…コア、３，１３…クラッド、４，１４…心線被覆、５，１５…光ファイバ心線、６，１６…コード外被。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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