JP2016157668A - 2心平衡ケーブル - Google Patents
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Abstract
【課題】適度な柔軟性を有し、曲げ方向に対する屈曲の均一化が図られた2心平衡ケーブルを提供する。
【解決手段】2心平衡ケーブル10は、導体22とその外周に形成された誘電体層24とを有する2つの心線26が撚り合わせられて形成された対撚り心線28と、多孔質ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)で構成され、対撚り心線28と併せて撚り合わされた介在30と、心線26および介在30の外周に巻回された巻回体層32と、この巻回体層32の外周に設けられた外部導体34と、外部導体34の外周に設けられた外被36とを備えており、ケーブル10全体の断面形状の扁平率が2%〜8%の範囲になるように形成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】2心平衡ケーブル10は、導体22とその外周に形成された誘電体層24とを有する2つの心線26が撚り合わせられて形成された対撚り心線28と、多孔質ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)で構成され、対撚り心線28と併せて撚り合わされた介在30と、心線26および介在30の外周に巻回された巻回体層32と、この巻回体層32の外周に設けられた外部導体34と、外部導体34の外周に設けられた外被36とを備えており、ケーブル10全体の断面形状の扁平率が2%〜8%の範囲になるように形成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、2心平衡ケーブルに関し、特に、高速差動伝送に適したケーブルに関する。
従来、半導体製造工場等のライン内における製品の合否の画像検査は、カメラ付きの差動伝送用のケーブルを収納した長尺体を適宜湾曲させながら、前後若しくは左右に摺動させつつ、個々の製品を連続的に撮像することにより行われている。最近のカメラ性能の向上により、上記のような差動伝送用のケーブルには、伝送ビットレートの高速化(例えば、Full comfiguration−595Mbps)が進む一方、ケーブルの長尺化と、上述した摺動に対するケーブル寿命の向上も要求されている。
このような差動伝送用のケーブルの第1の従来例として、中心導体の外周を絶縁層で被覆してなる絶縁線と、平行に並べた2本の前記絶縁線の外周に素線を1重に横巻きした1重横巻シールドと、この1重横巻シールドの外周にスパイラル状に巻き付けた銅箔テープからなる金属テープ体と、この金属テープ体の外周を被覆した外被とで構成されている2心平衡ケーブルが知られている(特許文献1参照)。
また、第2の従来例として、ツイストペア線に介在物を合せるとともに、これらの外周に横巻きシールドを設けることにより、断面構造が比較的円形になった2心平衡ケーブルが知られている(特許文献2参照)。
また、他の従来例として、複数本の導線を撚り合わせた内部導体の外周に誘電体層を設けた信号線を4心、右方向もしくは左方向に撚り合わせ、その外側に外部導体および外被を設けた、いわゆるクワッドケーブルが知られている。
前述したように、工場のライン内における画像検査等に用いるケーブルは、非常に多数の製品の画像検査を行う必要があり、屈曲や摺動が繰り返されるため、この屈曲・摺動に対する十分なケーブル寿命を有すること、およびその屈曲・摺動を可能にする柔軟性に対する要求が強まっている。
しかしながら、上述した第1の従来例の2心平衡ケーブルでは、機械特性の点に難がある。即ち、第1の従来例の2心平衡ケーブルは、絶縁被覆された導体を2心平行に配置しており、その外周に直接、外部導体や外被を配置しているため、構造上、断面形状が楕円である。このため、曲げやすい方向と曲げにくい方向が存在し、曲げ方向に依存した屈曲性のバラつきが生じる。この屈曲性のバラつきが生じるのは、対撚り心線の配置が横並びの場合、上下方向の曲げに対しては、互いの心線が干渉することがなく、曲げやすい状態が確保できるのに対し、左右方向の曲げに対しては、互いの心線が干渉し、内輪・外輪に差が生じ、より内輪に位置する心線の反力が大きくなるため、曲げにくい状態が発生するためである。このように、曲げ方向によるストレスがいびつにかかり易く、曲げ方向による屈曲性にバラツキが生じ、機械特性が悪くなるという問題があった。従って、数千回以上行われる上述した摺動の繰り返しに対するケーブル寿命の点でも不安がある。
一方、上述した第2の従来例のケーブルは、ツイストペア線と介在物を合せ、断面構造が比較的円形のケーブルが記載されているが、ツイストペア線および介在の上から横巻きシールドを直接巻きつける構造のため、ツイストペア線と介在の柔軟性の違いにより、横巻きシールドの押圧力に対する変形が均一ではなく、そもそも断面形状が円形を保持し難いという致命的な問題点がある。また、横巻きシールドを巻きつけても、その横巻き構造を外側から保持する構造が無いだけでなく、屈曲や摺動の繰り返しにより、ツイストペア線および介在が線状の横巻きシールドを押圧することにより、横巻きシールドがばらけて断面形状が保持されない虞もある。さらに、このケーブルでは、介在として比較的伸び率の高いスフ糸を採用しており、屈曲・摺動が多数回繰り返されると、この介在が伸び、ケーブルのテンションメンバとしての役割を果たさなくなるだけでなく、伸びた介在が他の構成を押し上げ、ケーブル全体にしわが生じる等の虞もある。また、上述したように横巻きシールドがばらけてしまうと横巻きの幅間に隙間が生じやすくなり、その隙間から電磁界が放射してしまうので、電気的なシールド特性も低下する虞もある。
また、前述したクワッドケーブルにおいては、4つの信号線が撚り合わされることにより、この信号線の周りに配置された外部導体の断面形状は略円形であるため、いずれの方向へも屈曲性が良好であるため、そもそも屈曲均一性の問題は生じない。さらに、4つの信号線のうちペアとなる信号線が他のペアとなる信号線と隣接して配置されるため、信号線同士の遮蔽が十分でなく、クロストークが発生することによって、信号強度および信号品質が劣化し、電気特性が低下する虞がある。
以上から、曲げに強く摺動に対するケーブル寿命を向上させるために、ケーブルの屈曲の均一性と柔軟性を両立させたケーブルの開発が切望されていた。
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、曲げに強く摺動に対するケーブル寿命を向上させるために、ケーブルの屈曲の均一性と柔軟性を両立させた2心平衡ケーブルを提供することにある。
本発明者は、2心平衡ケーブルにおいて得られる高い電気特性を確保した状態で、従来の2心平衡ケーブルと比較して、機械特性を向上させ得るケーブルの構造について鋭意研究した結果、基本構成として、2心平衡ケーブルと同様の構成を有しながら、多孔質ポリテトラフルオロエチレンで構成された介在と、巻回体層を備え、ケーブル全体の断面形状の扁平率が2%〜8%の範囲になるように形成することで、構造上、円形に近い断面を構成し、上下左右の対称性により、曲げ方向による屈曲性にバラツキが生じるのを有効に防止できるとともに、適度な柔軟性を兼ね備ることにより、曲げに強く摺動に対するケーブル寿命等の機械特性を向上させ得ることを見出した。
即ち、上記目的達成のため、本発明の2心平衡ケーブルは、導体とその外周に形成された誘電体層とを有する2つの心線が撚り合わせられて形成された対撚り心線と、多孔質ポリテトラフルオロエチレンで構成され、前記対撚り心線と併せて撚り合わされた介在と、前記心線および前記介在の外周に巻回された巻回体層と、前記巻回体層の外周に設けられた外部導体と、前記外部導体の外周に設けられた外被とを備え、初期状態のケーブル全体の断面形状の扁平率が2%〜8%の範囲になるように形成されていることを特徴とする。ここで、初期状態とは、新品の状態ではなく、後述する30回摺動させた状態を言い、「扁平率(%)」は、((外部導体の径の最大値−外部導体の径の最小値)/外部導体の径の最大値)×100(%)で表される。
以上の構成により、適度な柔軟性を有し、いずれの方向へも屈曲性が良好である2心平衡ケーブルを構成することができる。
また、前記外被の長手方向における表面形状の波形の凹凸の山から山までの幅の長さは、前記心線の径の15倍〜50倍であるのが好適である。ここで、「凹凸の山から山までの幅」は、ケーブルの長手方向における表面の凹凸の山と山の幅に該当する。かかる構成によれば、ケーブルの長さ方向において、心線と介在の互いの密着力を調整し、より適切な柔軟性を確保することができるとともに、屈曲性が求められる部分に本発明の特徴を持たせることができ、よりフレキシブルなケーブルが実現可能になる。従って、適度な柔軟性を有し、かつ曲げ方向に対する屈曲の均一化が図られた2心平衡ケーブルを提供することができる。
さらに、本発明の2心平衡ケーブルは、導体とその外周に形成された誘電体層とを有する2つの心線が撚り合わされて形成された対撚り心線と、多孔質ポリテトラフルオロエチレン(以下、「ePTFE」という)で構成され、前記対撚り心線と併せて撚り合わされた介在と、前記心線および前記介在の外周に巻回された巻回体層と、前記巻回体層の外周に設けられた外部導体と、前記外部導体の外周に設けられた外被とを備え、所定の摺動試験後のケーブル全体の断面形状の扁平率が2%〜10%の範囲になるように形成されていることを特徴とする。ここで、「所定の摺動試験」とは、後述する摺動試験機を用いて、所定の摺動条件(摺動回数が1万回、曲げRが10mm、摺動速度が100回/min、摺動ストローク長が200mm)にて行う試験を指す。
即ち、かかる摺動試験の前後において、構成部材である心線や外部導体、巻回体層等に潰れや変形が生じることにより、扁平率が変化することに留意すべきであり、本発明は、この構成により、従来例では到底得られない摺動に対するケーブル寿命等の良好な機械特性が長期間にわたり得られる。以上により、長期にわたり、適度な柔軟性を有し、曲げ方向に対する屈曲の均一化が図られた2心平衡ケーブルを提供することができる。
次に、図面を参照し、本発明の実施例および比較例について説明する。以下の実施例および比較例は、本発明の2心平衡ケーブルの屈曲の均一性と柔軟性との両立がなされている範囲を特定したものである。
まず、屈曲の均一性については、2心平衡ケーブルの扁平率が大きくなることにより、扁平率が0%の状態と比較して、劣ることとなる。屈曲の均一性が劣ると、軽く摺動や屈曲を繰り返しただけでも、ケーブルの長手方向において内部導体と外部導体との距離がバラついた状態となる。この結果、2つの心線が撚り合わされる2心構造においては、ケーブルの長手方向における内部導体の中心から外部導体までの距離の変動が大きくなるため、特性インピーダンスが乱れ、反射波が多くなり、その結果、入力した信号が出力先でどのくらい減衰したかを表す減衰量(以下、単に「減衰量」という)が大きくなる原因となる。その結果、カメラリンク・ケーブルとして主に使用される周波数900MHzにおいて、ケーブルの減衰量が10dBを超え、電気特性の悪化が見られる。このため、本発明においては、扁平率の上限値を8%としている。
これに対し、より扁平率を小さくし、0%に近づけることも考えられるが、柔軟性の観点から問題がある。すなわち、巻回体層、外部導体をきつく巻くことで、柔軟性が悪化し、その結果、例えば軽く摺動を加えた初期状態においても、押圧力が過剰にかかり、心線を構成する内部導体および誘電体を破損・損傷する虞があり、特性インピーダンスの標準偏差が大きく3Ωを超え、電気特性の悪化する結果となる。このため、本発明においては、扁平率の下限値を2%としている。すなわち、本発明においては、屈曲の均一性と柔軟性の両立を図るために、ケーブル全体の断面形状が2〜8%になるように設定される。
また、本発明においては、巻回体層を心線と外部導体の間に配置しており、外部導体と併せて巻回体層が心線および介在を包囲し、心線および介在によって形成される扁平率が初期状態においてより精度よくコントロールされる。また、ケーブルを摺動させた後には、湾曲によってケーブルを構成する心線と外部導体の互い位置が変動することで、心線が外部導体を押し上げ、押圧することによって外部導体が初期状態からさらに変形し、形状維持が困難になるのに対し、本発明のように心線と外部導体の間に巻回体層が配置されることで、心線の周りに直接外部導体を配置した場合と比較して、まず摺動による上記の心線の外部導体への押圧の影響が緩和されるだけでなく、例えば外部導体よりも巻回体層を構成する部材の幅方向の長さが長い場合には、上記の押圧の影響がさらに巻回体層によって分散される結果となり、その結果、摺動による心線による外部導体に対する押圧が緩和され、外部導体の形状を長期にわたり維持することができる。
また、本発明において、巻回体層をePTFEで構成しているが、これは、伸び率の小さい材料で巻回体層を構成することにより、摺動によるケーブルの湾曲に対し、伸びに対する変化を少なくし、形状安定性を向上させるという観点に基づく。
また、本発明においては、介在をePTFEで構成しているが、これは、上記の摺動による湾曲に対する伸びを考慮したものである。例えば前述した第2の従来例に記載されているように、介在をスフ糸で構成した場合にはその伸び率が約20%であるのに対し、介在をePTFEで構成した場合には伸び率が4%と極めて小さく、摺動によっても変形しにくい特性を持つ。このため、摺動後において介在をスフ糸で構成した場合に発生する介在の伸びにより、介在がケーブルのテンションメンバとしての役割を果たさなくなるとともに、伸びきった介在が他の構成を押し上げ、ケーブル全体にしわが生じるという不具合が低減される。
また、実施例においては、介在、巻回体層をePTFEで構成しており、空孔率は40%〜75%の状態の材料を使用している。これにより、上述した伸び率を低く抑えることができ、品質安定性を確保している。
新品のケーブル全体の断面形状の扁平率を2〜8%の範囲とすることは、ケーブルの製造条件をつきつめれば不可能ではなく、これまでは製造コストの面から敬遠されてきたに過ぎない。しかしながら、そのようにコストをかけて作られた円形に近いケーブルであって、少し摺動や屈曲を繰り返しただけで、すぐに扁平率が10%を超えてしまい、品質が長続きしない。初期状態のケーブル全体の断面形状の扁平率を2〜8%の範囲にするには、ケーブルに摺動履歴が残らないことが必要であり、多孔質ポリテトラフルオロエチレンの介在を使用することが絶対的な要件となっており、続いて巻回帯層を設けることが重要となっている。
新品のケーブル全体の断面形状の扁平率を2〜8%の範囲とすることは、ケーブルの製造条件をつきつめれば不可能ではなく、これまでは製造コストの面から敬遠されてきたに過ぎない。しかしながら、そのようにコストをかけて作られた円形に近いケーブルであって、少し摺動や屈曲を繰り返しただけで、すぐに扁平率が10%を超えてしまい、品質が長続きしない。初期状態のケーブル全体の断面形状の扁平率を2〜8%の範囲にするには、ケーブルに摺動履歴が残らないことが必要であり、多孔質ポリテトラフルオロエチレンの介在を使用することが絶対的な要件となっており、続いて巻回帯層を設けることが重要となっている。
また、本発明においては、摺動後(摺動回数が1万回)の扁平率が2〜10%の範囲になるようにしたのは、形状維持能力の耐久性の視点で見たものである。まず扁平率の上限を10%に制限したのは、前述したようにまず、屈曲の均一性について2心平衡ケーブルの扁平率が大きくなることにより、内部導体と外部導体との距離がバラつき、ケーブルの長手方向における内部導体の中心から外部導体までの距離の変動が大きくなるため、特性インピーダンスが乱れ、反射波が多くなり、その結果、減衰量が大きくなる原因となり、カメラリンク・ケーブルとして主に使用される周波数900MHzにおいて、ケーブルの減衰量が10dBを超え、電気特性の悪化が見られるためである
これに対し扁平率の下限を2%に制限したのは、前述したように柔軟性の観点からであり、巻回体層、外部導体をきつく巻くことで、柔軟性が悪化し、その結果、例えば軽く摺動を加えた初期状態においても、押圧力が過剰にかかり、心線を構成する内部導体および誘電体を破損・損傷する虞があり、特性インピーダンスの標準偏差が大きく3Ωを超え、電気特性の悪化するためである。
まず、図1および図2を参照して、本発明の第1ないし第3実施例および、比較例1の2心平衡ケーブルについて説明する。図1は、本発明の第1ないし第3実施例および比較例1の2心平衡ケーブルの構成を示す断面図である。図1に示すように、第1実施例の2心平衡ケーブル10は、複数本の素線(第1実施例では19本、図示せず。)からなる内部導体22とその外周に形成された2層構造の誘電体層24、25とを有する2つの心線(対撚り心線)26、26と、この2つの心線26、26と併せて撚り合わされた介在30と、2つの心線26、26および介在30の外周に巻回された巻回体層32と、巻回体層32の外周に設けられた外部導体34(34A、34B)と、外部導体34の外周に設けられた外被(シース)36とを備えている。ここで、内部導体22は、銀メッキ高張力銅合金線により構成され、誘電体層を構成する内層の誘電体層24はパー・フロロ・エチレン・プロピレン・コポリマー(以下、「FEP」という)で構成され、外層の誘電体層25は延伸多孔質ポリ・テトラ・フロロ・エチレン(以下、「ePTFE」という)で構成されている。また、介在30は、空孔率60%のePTFEから成り、多数の糸状のもので構成されている。巻回体層32は、空孔率60%のePTFEで構成され、かつ所定の幅(5.5mm)を有するテープ状のものであり、これを心線26および介在30を包含した状態で、これらの外周に巻回されている。外部導体34は、錫メッキ錫入り銅合金線(φ0.08mm)から成る横巻きシールド34Aにより主として構成されている。尚、この横巻きシールド34Aの外周に、巻回体層34Bとなるテープ状のアルミ箔接着ポリエステルテープ(ALPET)を、アルミ層を内側にした状態で巻回しており、この巻回体層34Bも、外部導体34の一部を構成している。外被36は、ポリエステルで構成されている。
次に、第1実施例にかかる高速差動ケーブル10の製造方法について説明する。上記の構成の高速差動ケーブル10は、まず内部導体22の外周にFEPを押し出し被覆することにより、内層となる誘電体層24を形成する。次に、この誘電体層24の外周にテープ状のePTFEを巻回し、外層となる誘電体層25を形成し、内部導体22および誘電体層24、25からなる心線26を形成する。次に、この心線26を2つ準備するとともに、介在30となる糸状の複数の介在素線を束にした介在束を2つ準備する。このように準備された2つの心線26、26および2つの介在束を交互に配置し、撚り機を用いることにより、螺旋状に湾曲する心線26の凸部と凸部の撚りピッチP(図2A参照)が層心径の15倍となる12mmの間隔で撚り合わせる。
図2(A)は第1実施例の2心平衡ケーブル10のうち、便宜的に2つの心線26、26のみを示す図である。また図2(B)は、第1実施例の2心平衡ケーブル10における外被36の長手方向における表面形状の波形の凹凸構成を示す図である。図2(B)に示すように、第1実施例の差動伝送ケーブル10の長手方向の表面には、上述した心線26、26と介在30との撚りのピッチPに応じた凹凸ができている。これは、図2(B)に示す2つの心線26の撚りピッチPにより、この心線26の外周に配置される巻回体層32、外部導体34および外被36の表面形状に影響を及ぼし、差動伝送ケーブル10全体の表面形状に波形の凹凸が形成されたものである。
次に、上述したように撚り合わされた心線26、26および介在30の外周に、テープ状のePTFEを巻回し(巻回体層32形成)、その後、複数本の導体を横巻きに設ける(横巻きシールド34A形成)。このように、誘電体層25と外部導体である横巻きシールド34Aの間に巻回体層32を設けることにより、線状の横巻きシールド34Aよりも大きな幅を有する巻回体層32が、心線26および介在30を幅方向においてより接触面が大きい状態で押圧することにより、後述する比較例2のように巻回体層32がないケーブルと比較して、屈曲や摺動の動作による心線26および介在30の互いの位置の変化が抑制され、2心平衡ケーブル10の断面形状が保持され、ケーブルの扁平率の変化が低減される。
次に、この横巻きシールド34Aの外周にアルミ層を内側にした状態で巻回体層34Bを巻回する。最後に、この巻回体層34Bの外周にポリエステルを押し出し被覆(外被36形成)することにより、2心平衡ケーブル10が形成される。このように形成された2心平衡ケーブル10には、上述した2つの心線26、26および介在30の撚り合わせにより、螺旋状に湾曲する心線26の撚りピッチPに応じて、外被36の表面に凹凸が形成される(図2(B)参照)。第1実施例では、上記の心線26の撚りピッチPと同じく、この外被36の凸部と凸部の間のピッチは12mmで形成されている。これは、層心径の15倍にあたる値である。
上記のとおり製造された第1実施例の2心平衡ケーブル10の初期状態の扁平率について説明する。まず扁平率f(%)は、((径の最大値−径の最小値)/径の最大値)×100で表され、2心平衡ケーブル10全体の断面形状の直径の最大値(R)をケーブル10全体の断面形状の直径の最小値(r)で差し引いた値を、上記の直径の最大値(R)で除した値に、100を掛けた値をいう。任意の断面における扁平率を30か所計測し、その平均値を算出した値を算出する。下記に、第1実施例における2心平衡ケーブル10の「初期状態」および「摺動後の状態」の扁平率を表1に示す。
ここで、上記の「初期状態」および「摺動後の状態」について説明する。扁平率の「初期状態」とは、上述した製造条件で製造された2心平衡ケーブル10を図3に模式的に示す摺動試験機100によって、30回摺動させた状態をいう。同図に示すように、摺動試験機100は、上下方向に延びる固定板101と、この固定板101と所定の間隔を空けて上下方向に延びるとともに、上下方向に往復移動可能な移動板102と、これらの固定板101および移動板102の間に配置される試料の両端部を固定するために、両板101、102にそれぞれ接続される押さえ板103、104を備える。このような構成の摺動試験機100を用いて、同図に示すように、試料長さ1mの2心平衡ケーブル10を、U字状に湾曲させた状態(曲げR=10mm)で、両端部を押さえ板103、104を用いて固定板101および移動板102に固定する。その後、移動板102をストローク長が200mmの状態で所定回数、往復移動させる。上述したように、第1実施例では、上記の摺動試験機100を用いて、30回摺動させた状態を「初期状態」という(以下、他の実施例も同じ)。また、上述した「摺動後の状態」とは、上記の摺動試験機100を用いて、1万回摺動させた状態をいう。
表1に示されるように、第1実施例の初期状態の扁平率は、2.1%であり、摺動後の状態における扁平率は、2.7%を示している。
次に、第2実施例について説明する。第2実施例の2心平衡ケーブル50では、上述した第1実施例の2心平衡ケーブル10と比較し、心線26、26と介在30の撚りピッチPと、それに基づく扁平率が異なるものであり、他の構成は同じである。第2実施例では、撚りピッチPとして、層心径の22倍となる17mmで撚り合わされている。これにより、表1に示すように、扁平率は、初期状態では4.7%となり、摺動後の状態では5.6%となっている。
次に、第3実施例について説明する。第3実施例の2心平衡ケーブル60では、上述した第2実施例と同様、第1実施例の2心平衡ケーブル10と比較し、心線26、26と介在30の撚りピッチPと、それに基づく扁平率が異なるものであり、他の構成は同じである。第3実施例では、撚りピッチPとして、層心径の50倍となる40mmで撚り合わされている。これにより、表1に示すように、扁平率は、初期状態では5.9%となり、摺動後の状態では7.3%となっている。
次に、比較例1について説明する。比較例1にかかる2心平衡ケーブル70では、上述した第2および3実施例と同様、第1実施例の2心平衡ケーブル10と比較し、心線26、26と介在30の撚りピッチPと、それに基づく扁平率が異なるものであり、他の構成は同じである。比較例1では、撚りピッチとして、層心径の10倍となる8mmで撚り合わされている。これにより、表1に示すように、扁平率は、初期状態では1.5%となり、摺動後の状態では1.8%となっている。
次に、図4を参照して、比較例2について説明する。同図に示すように比較例2の2心平衡ケーブル80は、第1ないし第3および比較例1と比較して、誘電体層24、25と外部導体34の間に介在していた巻回体層32がなく、誘電体層25の外周に直接外部導体34が配置されるとともに、心線26、26と介在30の撚りピッチPと、それに基づく扁平率が異なるものであり、他の構成は同じである。比較例2では、撚りピッチPとして、層心径の22倍となる17mmで撚り合わされている。このような構成によっては、心線26、26および介在30の上から横巻きシールドを直接巻きつける構造のため、心線、26、26と介在30の柔軟性の違いにより、横巻きシールドの押圧力に対する変形が均一ではなく、円形を保持し難く、扁平率が所望の値から乖離するとともに、横巻きシールドを被せても、摺動による曲げ応力が直接横巻きシールドに影響するため、摺動後の状態においては、横巻きシールド34Aがばらけて扁平率がより大きく変動することとなった。結果として、表1に示すように、扁平率は、初期状態では10.3%となり、摺動後の状態では13.2%となっている。
次に、比較例3について説明する。比較例3にかかる2心平衡ケーブル(図示せず)では、第1実施例の2心平衡ケーブル10と比較し、介在の材料をスフ糸に変更した点が異なり、他の構成は同じである。比較例3では、撚りピッチとして、層心径の10倍となる8mmで撚り合わされている。これにより、表1に示すように、扁平率は、初期状態では9.3%となり、摺動後の状態では14.5%となっている。
次に、以上の第1ないし第3実施例と比較例1ないし3との扁平率に基づく2心平衡ケーブルの屈曲の均一性の可否について説明する。上述したように、扁平率は比較例2、実施例1、実施例2、実施例3、比較例3、比較例1の順に大きくなっている。このように扁平率がより大きくなった状態としては、心線26を構成する内部導体22と外部導体34との距離において、扁平率が0%の状態と比較してケーブルの曲げ方向によって屈曲性にバラつきが生じ、初期状態として表わされるように少しでも摺動を加えた状態において、ケーブルの曲げ方向によっては屈曲性が悪化する。このような状態においては、反射減衰量がより悪化することが確認されている。この結果を受け、初期状態における各ケーブルの減衰量を以下の表2に示す。
次に、第1ないし第3実施例と比較例1ないし3との扁平率に基づく2心平衡ケーブルの柔軟性の可否について説明する。上述したように、扁平率は、比較例3、比較例1、実施例3、実施例2、実施例1、比較例2の順に小さくなっている。このような状態においては、表1に示すように、扁平率はより小さくなるほど、横巻きされる外部導体34Aの巻き圧が心線26の長手方向の単位長あたりにかかる負荷が大きくなる。また、2つの心線26、26は、互いに所定のピッチで撚り合わされることにより、このピッチ間で湾曲し、螺旋状に形成されることにより、表面が凹凸状に変化する。これに伴い心線26、26の凹状部と凹状部の間が圧縮されることともに、凸状部と凸状部の間は伸ばされて張力が加わっている。この張力は、撚りピッチがより大きくなることにより、さらに大きくなる。このような凹状部と凸状部このような状態のからさらにケーブルが曲げられると、曲げ方向によってそれらが強調されてピッチの谷と谷の間により大きなしわが生じ、山と山の間にはより大きな張力が加わってしまう。このような曲げが繰り返されることにより、その電気的な特性も徐々に低下してしまう。このような状態においては、扁平率を0%にすることが必ずしも良好な状態とは言えず、柔軟性の低下に伴い電気特性も悪化することが確認されている。この結果を受け、初期状態における各ケーブルの特性インピーダンスを以下の表3に示す。
以上のように、実施例1ないし3は、扁平率を2心平衡ケーブルの初期状態において2〜8%、摺動後の状態において2〜10%の範囲になるように設定したものであり、これに対し、比較例1ないし3は、上記の範囲の上限および下限を超えたものを比較したものである。以上を踏まえ、屈曲の均一性および柔軟性を両立できているのは実施例1ないし3のみであり、上記の範囲によってのみ、その効果が達成されることが確認された。
なお、上記の実施例では、介在の材料としてePTFEを採用している。これに対し、例えば第2の従来例として前述したケーブル(特許文献2参照)のように、介在にスフ糸を採用した場合には、この材料自体の伸び率(20%)が比較的大きなものであるため、ケーブルの多少の屈曲・摺動動作によっても介在が伸びることにより、製造時の位置から移動し、内側および外側の部材を押圧することにより、他の部材を変形させ、ケーブル全体としての扁平率を変化させる虞がある。 これに対し、実施例では上述したように介在の材料としてePTFEを採用しており、伸び率が4%と小さく、ケーブルの扁平率への影響が小さい。このように、実施例では、屈曲・摺動動作によっても扁平率の変化の小さい部材を採用し、ケーブルを構成しているため、動作後においてもケーブルの扁平率に変化がおきにくいため、品質安定性を向上させることができる。
また、この伸び率の小さな材料を採用することに加え、この介在と巻回体層となる押えテープ32を介して横巻きシールド(外部導体34)を施すため、線状形状を有する横巻きシールドのみの場合と比較しても、一定の幅を有するテープ状の押えテープ32が介在および対撚り心線をより大きな面で押えこむため、介在および対撚り心線の相対的な位置の変化が減少されることにより、ケーブル製造時の扁平率を精度よく調整できるとともに、ケーブルの品質安定性を向上させることができる。
また、実施例1ないし3に記載したケーブルはいずれも、撚りピッチPを層心径の15倍〜50倍の範囲で構成されており、これにより、外被36の長手方向における表面形状の波形の凹凸の山から山までの幅の長さも、層心径の15倍〜50倍になっている。このように構成することで、撚りピッチPがより小さくなることにより、心線26、26および介在30の互いの密着力が大きくなることで、屈曲に対する柔軟性が悪化することを回避できる範囲に調整しており、品質安定性を向上させたケーブルを確実に確保することができる。なお、撚りピッチPを層心径の15倍未満にした場合(例えば比較例2)には、前述したように、柔軟性を確保することができない。また、撚りピッチPを層心径の50倍よりも大きくした場合には、ピッチが大きくなり過ぎることで、心線と介在が解けやすく、撚りの状態を維持できず、ケーブル自体を製造することが困難である。
本発明は、導体とその外周に形成された誘電体層とを有する2つの心線が撚り合わせられて形成された対撚り心線と、多孔質ポリテトラフルオロエチレンで構成され、この対撚り心線と併せて撚り合わされた介在と、前記心線および前記介在の外周に巻回された巻回体層と、この巻回体層の外周に設けられた外部導体と、この外部導体の外周に設けられた外被とを備え、ケーブル全体の断面形状の扁平率が2%〜8%の範囲になるように形成されているケーブルであれば、その大きさ・材質・用途の如何を問わず広く適用可能である。即ち、工場のライン内の画像検査に用いられるケーブルだけでなく、USBケーブル等のパーソナルコンピュータやテレビ周辺機器に用いられるケーブル等に広く適用可能であることは勿論である。
10 差動伝送ケーブル
22 内部導体
24 誘電体層(内層)
25 誘電体層(外層)
26 心線
28 対撚り心線
30 介在
32 巻回体層
34 外部導体
34A 横巻きシールド
34B 巻回体層(ALPET)
36 外被
50 差動伝送ケーブル
60 差動伝送ケーブル
22 内部導体
24 誘電体層(内層)
25 誘電体層(外層)
26 心線
28 対撚り心線
30 介在
32 巻回体層
34 外部導体
34A 横巻きシールド
34B 巻回体層(ALPET)
36 外被
50 差動伝送ケーブル
60 差動伝送ケーブル
Claims (3)
- 導体とその外周に形成された誘電体層とを有する2つの心線が撚り合わせられて形成された対撚り心線と、
多孔質ポリテトラフルオロエチレンで構成され、前記対撚り心線と併せて撚り合わされた介在と、
前記心線および前記介在の外周に巻回された巻回体層と、
前記巻回体層の外周に設けられた外部導体と、
前記外部導体の外周に設けられた外被と、を備え
初期状態のケーブル全体の断面形状の扁平率が2%〜8%の範囲になるように形成されていることを特徴とする2心平衡ケーブル。 - 前記外被の長手方向における表面形状の波形の凹凸の山から山までの幅の長さは、前記心線の径の15倍〜50倍であることを特徴とする、請求項1に記載の2心平衡ケーブル。
- 導体とその外周に形成された誘電体層とを有する2つの心線が撚り合わせられて形成された対撚り心線と、
多孔質ポリテトラフルオロエチレンで構成され、前記対撚り心線と併せて撚り合わされた介在と、
前記心線および前記介在の外周に巻回された巻回体層と、
前記巻回体層の外周に設けられた外部導体と、
前記外部導体の外周に設けられた外被と、を備え
所定の摺動試験後のケーブル全体の断面形状の扁平率が2%〜10%の範囲になるように形成されていることを特徴とする2心平衡ケーブル。
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