JP2001149874A - 洗浄装置及び光学繊維束の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学繊維素線をばらばらの状態で超音波洗浄
し、洗浄後に所定のチューブに充填するという方法で
は、たとえ超音波洗浄により充分に繊維が清浄化された
としてもその後チューブに配列充填する長時間にわたる
作業の間に、異物が繊維表面に再度付着する可能性が高
いという問題があった。 【解決手段】 本発明に係る洗浄方法では、まず光学
繊維素線の多数本を互いに平行に揃えた状態で、内径が
全長にわたり高度に均一な両端開放筒中に密に充填す
る。次に、この筒体に洗浄液配管５，６を接続した洗浄
ユニット１００を、超音波伝達液体２０３中に浸漬す
る。上記配管５，６を通して清浄な洗浄液を上記筒体中
に流しつつ、この筒体に上記媒液を介して超音波振動を
与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄装置とそれを
用いた光学繊維束の洗浄方法に関し、特に、配列を揃え
た光学繊維束を空隙無く融着一体化した後、これを加熱
延伸することにより画像伝送体を製造する工程において
有用な繊維束の洗浄装置及び洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学繊維の多数本を、両端での配列位相
を揃えて束ねることにより画像伝送体を構成する場合、
画像の解像度は光学繊維の径で決まる。この解像度を高
め、且つ充分な画像面積を得るためには、大量の極めて
細い繊維を正確に配列する必要があるが、直径が１０μ
ｍ前後あるいはそれ以下といった繊維を直接配列する方
法では製作が極めて困難であり、このため加熱延伸法が
広く用いられている。

【０００３】この加熱延伸法では、まず比較的取り扱い
易い径（例えば２００〜３００μｍ程度）の光学繊維素
線を成形し、この素線の多数本（例えば数千本ないし数
万本）をガラス管中に平行に揃えた状態で最密充填す
る。このガラス管内を減圧するとともに全体を加熱軟化
させ、また必要に応じてガラス管外から高圧を加えてガ
ラス管内外圧力差による変形で繊維同士を融着させると
同時に繊維間の空隙をつぶす。このようにして隙間無く
融着一体化した太径の光学繊維束を製作した後、この太
径の繊維束を加熱延伸して、所望の画素径をもった細径
の画像伝送用光学繊維束を製作する。

【０００４】以上の方法で得られる繊維束は、画素を成
す各繊維同士が融着しているリジッドなものであるが、
以下に述べる方法によって、両端では融着一体化してお
り中間部では個々の繊維が分離している可撓性の画像伝
送体も製作されている。

【０００５】すなわち、前述の光学繊維素線として、高
屈折率のコアガラスと、これを囲む低屈折率のクラッド
ガラスと、さらにその外周を被覆する酸に可溶なガラス
からなる溶出ガラス層との三重構造をもつ繊維を成形す
る。この素線をガラス管中に最密充填した後、前述のよ
うに加熱加圧することにより融着一体化し、この後外側
のガラス部分を研削等により除去する。この後、この太
径の融着繊維束を加熱延伸して細径のリジッドな繊維束
（コンジット）を製作し、しかる後、上記コンジットの
両端を耐酸性の保護材で被覆した状態で、硝酸水溶液等
の酸液と接触させることにより、繊維間を融着している
溶出ガラスを溶解除去する。これにより、両端では繊維
が配列位相の揃った状態で固着されており、中間部では
繊維同士がばらばらに分離している極めて屈曲性に富む
可撓性画像伝送体が得られる。

【０００６】以上に説明した如く加熱延伸工程を含む光
学繊維束の製造方法においては、光学繊維素線の洗浄が
最終製品の品質に極めて大きな影響を与える。すなわ
ち、繊維束を成す各繊維の径は加熱延伸により縮小する
一方、この繊維間にガラスよりも軟化点の高い異物が存
在していた場合、そのままの大きさで延伸後の繊維束中
に残り、これが周囲の光学繊維を異常変形させ、光伝送
が阻げられる結果、画像中に黒点ないし暗点を生じ、画
像品質を劣化させる。

【０００７】したがって、束ねた素線を加熱融着させる
前の段階で、素線を良く洗浄してその外表面を極力清浄
化しておく必要があり、従来は、光学繊維素線をばらば
らの状態で超音波洗浄し、洗浄後に所定のチューブに充
填するという方法をとっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した方法では、た
とえ超音波洗浄により充分に繊維が清浄化されたとして
もその後チューブに配列充填する長時間にわたる作業の
間に、異物が繊維表面に再度付着する可能性が高い。ま
た充填時に繊維端から発生するガラス粉はそのまま繊維
間に残り、これが繊維の光伝送特性に悪影響を与えると
いう問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る洗浄装置
は、ステンレスパイプ等からなる内径が全長にわたり高
度に均一な両端が開放された筒体の一端側に洗浄液の圧
入用配管を、他端側に排出用配管を接続具を介してそれ
ぞれ接続した洗浄ユニットを備えている。さらに、この
洗浄ユニット全体を水等の超音波伝達媒液中に浸漬でき
る超音波槽が備えられ、その側壁内面には超音波振動子
が装着されている。また、この超音波槽内に前記洗浄ユ
ニットを吊り下げ、浸漬、取り出しのための昇降動作及
び超音波槽内での揺動回転を行なう駆動機構が備えられ
ている。

【００１０】上記洗浄ユニットの筒体内に、光学繊維素
線多数本を互いに平行に揃えた状態で密に充填する。こ
の筒体中に充填する以前に、上記素線を従来と同様にし
てばらばらの状態で予備洗浄しておくことが望ましい。
上記充填の後、繊維充填筒体の一端側に洗浄液の圧入用
配管を、他端側には排出用配管をそれぞれ接続する。次
に、この洗浄液配管の接続された繊維束充填筒体を、超
音波伝達媒液中に浸漬する。

【００１１】上記の準備の後、上記配管を通して清浄な
洗浄液を上記筒体中に流しつつ、この筒体に上記媒液を
介して超音波振動を与える。上記筒体を超音波伝達液体
中に浸漬するに当り、本発明では立姿勢とする。すなわ
ち筒体中に充填された光学繊維の軸線がほぼ垂直となる
ようにして、洗浄ユニットを上記媒液中に入れ、超音波
は筒体側面から加える。

【００１２】（作用）上述した方法によれば、繊維表面
に付着している異物は、超音波振動により繊維表面から
遊離するとともに、筒体中を流れる洗浄液によって運び
去られる。このため、筒体中への配列充填作業時に繊維
間に新たに異物が混入したとしても、上記過程で洗い流
され、しかも繊維束はすでに平行配列状態にあるため、
筒体から抜き出した濡れによる吸着で平行状態が維持さ
れている繊維束をそのままガラス管中に入れ込み、あと
はガラス管内周と繊維束外周との管の空隙に少量の繊維
を充填するだけでよく、したがって、上記繊維束を構成
する繊維間に異物が新たに混入することは皆無に近くな
り、高度に清浄な界面を加熱融着まで維持することがで
きる。

【００１３】また、超音波振動と筒体内に圧入される洗
浄液の層流との相乗効果により、繊維の途中に多少の配
列乱れがあっても是正されるという効果もある。さらに
超音波振動を与えるに際し、繊維を充填した筒体及びこ
れの両端に続く洗浄液配管接続部分を液中に入れ、この
液を介して超音波振動を与えることができるので、繊維
全長にわたり余すことなく超音波振動を与えることがで
きる。

【００１４】ただし、繊維充填筒体を横置きした状態
（繊維の軸線が水平）で上記の洗浄液圧入と超音波振動
付与を行なった場合、繊維間に挟まれた異物は、それよ
り上にある繊維の重量で繊維同士に内向きの力が働いて
いることによって動き難くなっていることと、せっかく
異物が繊維表面から遊離しても、筒体の流出口までの長
い距離の間に、その自重で異物が沈下して再び繊維表面
に付着、残留してしまうという可能性が大きいが、この
点本発明方法では立姿勢にして、超音波振動を横から与
えているため、このような異物の残留・再付着が起り難
く、短時間で極めて効果的な洗浄を行なうことができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示した実施例
に基づき詳細に説明する。

【００１６】図１は、超音波槽内に浸漬される洗浄ユニ
ットの断面を示す。この洗浄ユニット１００は、予め光
学繊維素線１の多数本を平行状態で密に充填した筒体２
の両端に、接続具３０，４０を介して、洗浄液の圧入用
配管５及び流出用配管６を接続し、一対の押え板８Ａ、
８Ｂ及びこれら両押え板間を締結するボルト９により、
両端から挟持固定して組立てられている。洗浄液圧入側
の押え板８Ａには、一対の吊下げ保持部７Ａ、７Ｂが固
着してあり、流出側の押え板８Ｂには、運搬のための把
持部が設けてある。

【００１７】さらに詳しくは、洗浄液圧入側の接続具３
０は、上記筒体２の端部を受け入れる孔が形成されたキ
ャップ部材３１と、このキャップ部材３１に設けられた
ネジに締結されるリングネジ部材３２とから成り、繊維
束を充填した筒体２の端部にキャップ部材３１を嵌め、
ゴムリング３３を介してリングネジ部材３２をキャップ
部材３１に対して締め込むことにより、ゴムリング３３
が隙間を封入し、洗浄液の洩出を防ぐ。またキャップ部
材３１の中心には、洗浄液配管接続孔３１Ａが設けられ
ており、洗浄液配管５がこれに接続される。

【００１８】一方、洗浄液流出側の接続具４０は、端部
キャップ部材４１、中間部材４２、リングネジ部材４３
とで構成される。また接続具４０内の空間部に、繊維抜
け出し防止用のストッパー板４４が、その周縁をキャッ
プ部材４１と中間部材４２との間に挟持固定して配置さ
れている。このストッパー板４４は図２に正面視で示す
ように、周縁に一定間隔で、切り欠き４４Ａを設けてあ
る。このストッパー板４４により、洗浄液の圧力による
繊維の筒体２からの流出が防止され、且つ周縁切り欠き
４４Ａにより洗浄液のみ通過する。

【００１９】キャップ部材４１、中間部材４２及びリン
グネジ部材４３は相互にネジ結合され、それぞれの間は
ゴムリングで液密に封止される。またキャップ部材４１
の中心には、洗浄液配管接続孔４１Ａが設けられてお
り、この孔に洗浄液配管６を接続する。

【００２０】ただし洗浄液の圧力がある程度高いと、内
部の液圧により接続具３０，４０に負荷される外向きの
力で、ゴムリングの摩擦力に抗して接続具３０，４０が
外向きに移動し、脱落する可能性がある。これを防止す
るため、上述した配管接続の後、両端から押え板８Ａ、
８Ｂで挟持し、これら押え板８Ａ，８Ｂ間を適宜数のボ
ルト材９で締結し、内向きの締めつけ力を与えている。
これら押え板８Ａ、８Ｂの中心には、上端に開口するス
リット１０が設けてあり、このスリット１０内に、配管
接続部を落し込むことにより、簡単にセットできるよう
にしてある。

【００２１】図３に超音波装置の断面図を示す。この装
置２００は、架台２０１上に、超音波槽２０２と、洗浄
ユニット１００を縦姿勢で槽２０２中に出し入れするた
めの昇降駆動機構と、洗浄ユニット１００を揺動回転さ
せるための回転機構とを組み付けて構成される。超音波
槽２０２の対向側壁には、それぞれ超音波振動子２０４
が取り付けてある。つまり振動子２０４の振動面が槽２
０２の側壁の一部を成している。超音波振動子２０４の
大きさは、洗浄ユニット１００の全長を完全にカバーし
得る大きさとしてある。槽２０２内には超音波伝達媒液
としての水２０３が満たしてある。

【００２２】洗浄ユニット１００は、門型を成したフッ
ク２０５に吊下げ保持部７Ａ，７Ｂを介して縦に吊り下
げられる。フック２０５は昇降架台２０６に、軸線２０
５Ａ周りに回転自在に取り付けられており、同じ架台に
設けられたモータ２０９によって、一定の角度範囲内で
反復揺動回転する。この揺動回転によって、超音波振動
子２０４の表面から発生する超音波が、洗浄ユニット１
００の筒体内の光学繊維束の全周について万遍なく与え
られるようにしている。

【００２３】したがって、デッドスポットができないよ
うに、ユニット筒体側壁の周方向すべての部分につい
て、少なくとも１回は振動子２０４の振動面と対向する
ように揺動角度範囲を選ぶことが望ましい。ただし一方
向のみの回転は、洗浄液配管があるため構造が複雑化す
るとともに、洗浄ユニット１００内に充填されている光
学繊維の配列に乱れを生じることにもなるので、本発明
方法では反復揺動回転としている。揺動角度は一般には
１８０度を越え３６０度未満の範囲が望ましく、一例と
して２５０度に設定する。

【００２４】回転速度は、あまり速く回転させると繊維
配列に乱れを生じるので、毎分１回転前後の比較的緩や
かな速度が望ましい。また超音波付与時間は、あまり長
くかける必要はなく、実験によれば１５分から２０分間
程度で充分な洗浄効果が得られた。一方、横置方式では
同等の洗浄効果を得るために６０分間以上かかることが
確認されている。また超音波の強度は、強すぎると繊維
配列の乱れが発生するので、１００〜２００Ｗ（ワッ
ト）程度のものが適当である。

【００２５】図３の装置において、昇降架台２０６はガ
イド２０８に沿って上下方向に移動可能であり、エアシ
リンダー２０７のシリンダーロッド２０７Ａに一端が固
着してあって、エアシリンダー２０７を伸縮作動させる
ことにより昇降する。

【００２６】順序としては、まず前述のようにして洗浄
ユニット１００を超音波槽外で組み立て、洗浄液配管を
取り付けた後、昇降架台２０６を上昇させた位置でフッ
ク２０５に縦吊りし、配管５，６を通して洗浄液を通
し、ユニット筒内に残留している泡抜きを行なう。その
後、エアシリンダー２０７を作動させ、架台２０６を下
降させて洗浄ユニット１００を超音波槽内の水中に完全
浸漬し、モータ２０９による駆動でフック２０５を揺動
回転させつつ、振動子２０４によって超音波振動を与え
る。

【００２７】一定時間の処理の後、再びシリンダー２０
７を作動させて架台２０６を上昇させて、洗浄ユニット
１００を超音波槽２０２から取り出す。その間、洗浄液
はユニット１００内に流し続ける。

【００２８】図４に洗浄液の配管系統を示す。貯槽３０
１には洗浄液３０２，例えばエチルアルコールが貯えら
れ、洗浄液３０２はポンプ３０３で加圧されて配管内に
送られ、第１のフィルタ３０４Ａ、計量計３０５、圧力
計３０６を通過した後、第２のフィルタ３０４Ｂで再び
濾過され、接続具３０を介して筒体２内に流入し、繊維
間を流れた後、接続具４０を介して配管中に入り、貯槽
３０１内に戻される。

【００２９】ここで、洗浄液濾過用フィルタ３０４Ａ、
３０４Ｂは、界面活性剤を含まないものを使用すること
が望ましい。すなわち、界面活性剤を含んだフィルタ材
を使用した場合、この界面活性剤を含んだフィルタを使
用した場合、この界面活性剤が洗浄液中に溶け出して繊
維表面に付着し、後の加熱処理の際に上記界面活性剤に
よって繊維同士がくっつき、繊維折れの原因となるから
である。界面活性剤を含まないフィルタ材としては、例
えば、ミリポア社製フィルタ、製品番号ＷＧＦＧ−４０
Ｈ−０１が好適である。

【００３０】以上のようにして筒体２内に洗浄液３０２
を流しつつ、超音波振動子２０４を作動させ、槽２０２
内の媒液２０３中にキャビテーションを発生させ、これ
により筒体２に超音波振動を与える。これにより、繊維
表面に付着していた異物は脱落し、繊維間に存在してい
た異物と共に洗浄液で洗い流される。また筒体２部分の
みならず、さらにその延長上の配管接続具３０，４０部
分も含めて超音波振動を与えているので、繊維全長にわ
たり余すところなく強力な洗浄作用が与えられる。

【００３１】なお図中３０７はワンタッチジョイントで
あり、洗浄ユニット１００の配管への着脱は、このジョ
イント３０７部分で行ない、先に図１で説明した配管
５，６と端部キャップ部材３１，４１との間は結合した
ままの状態で使用する。また図４には、洗浄ユニット１
００を２基取り付けられるようにした例を示してある。

【００３２】この発明の洗浄方法については以下の項目
に示す形態によっても把握できる。

【００３３】３．超音波媒液中に、前記接続具の部分も
含めて浸積することにより、該部分にも超音波振動を与
えるようにした請求項２に記載の光学繊維束の洗浄方法
である。

【００３４】４．前記光学繊維は、高屈折率のコアガラ
スと、このコアガラスを囲む低屈折率のクラッドガラス
と、さらに該クラッドガラス外周を囲む酸に可溶なガラ
スから成る溶出ガラスとで構成されている請求項２に記
載の光学繊維束の洗浄方法である。

【００３５】５．前記筒体は、全長にわたり内径の均一
なステンレスパイプである請求項２に記載の光学繊維束
の洗浄方法である。

【００３６】６．前記洗浄液がアルコールである請求項
２に記載の光学繊維束の洗浄方法である。

【００３７】７．前記筒体の洗浄液流出側において、洗
浄液配管と該筒体とを接続する接続具内に、繊維束端面
に対向させて、外周に洗浄液の流通を許す空隙が設けら
れたストッパー板を配置し、該ストッパー板により、洗
浄液圧入に伴なう筒体からの繊維の抜け出しを阻止する
ようにした請求項２に記載の光学繊維束の洗浄方法であ
る。

【００３８】８．前記洗浄液を清浄化する濾過フィルタ
として、界面活性剤を含まないフィルタを用いる請求項
２に記載の光学繊維束の洗浄方法である。

【００３９】９．前記筒体を、超音波振動を与えている
間その軸線まわりに揺動回転させる請求項２に記載の光
学繊維束の洗浄方法である。

【００４０】１０．揺動回転の角度範囲は、前記筒体側
面の周方向すべての部分について少なくとも１回はいず
れかの超音波振動子と対向するように設定する前項９に
記載の光学繊維束の洗浄方法である。

【００４１】１１．超音波振動子を液槽の一対の対向側
壁にそれぞれ設け、前記筒体の揺動回転を、１８０度を
越え３６０度未満の角度範囲内で行なうようにした前項
１０に記載の光学繊維束の洗浄方法である。

【００４２】１２．前記筒体の揺動角度範囲が２５０度
である前項１１に記載の光学繊維束の洗浄方法である。

【００４３】１３．前記筒体の揺動回転の速度が、１分
間に１回転の割合である上記項目９に記載の光学繊維束
の洗浄方法である。

【００４４】１４．前記筒体に超音波振動を与える時間
は、３分ないし１０分間の範囲内である請求項２に記載
の光学繊維束の洗浄方法である。

【００４５】１５．前記筒体に対する洗浄液の流れ方向
を、上方から流入し、下方から流出するようにした請求
項２に記載の光学繊維束の洗浄方法である。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、光学繊維の多数を平行
に束ねた状態で融着、延伸を行なうことにより、画像伝
送体を成形するに当たり、融着前の段階で、繊維表面に
付着あるいは繊維間に存在する異物を繊維の全長にわた
り確実に除去することができる。また平行に束ねた状態
で洗浄を行なうため、以後繊維束をガラス管中に充填す
る作業工程で、繊維間に異物が混入する可能性は、従来
方法に比べて大幅に低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波槽内に浸漬される洗浄ユニットを示す半
断面側面図である。

【図２】繊維の抜け出し防止用ストッパー板の正面図で
ある。

【図３】超音波装置の要部断面図である。

【図４】洗浄液の配管系統図である。

【符号の説明】

１ 光学繊維素線 ２ 筒体 ５ 洗浄液圧入配管 ６ 洗浄液流出配管 ８Ａ、８Ｂ 押え板 ９ 押え板締結ボルト ３０，４０ 接続具 ４４ 繊維抜け出し防止ストッパー板 １００ 洗浄ユニット ２００ 超音波装置 ２０２ 超音波槽 ２０３ 超音波伝達媒液 ２０４ 超音波振動子 ２０５ 揺動回転フック ２０６ 昇降架台 ２０７ エアシリンダー ２０８ 昇降ガイド ２０９ フック回転駆動モータ ３０１ 洗浄液貯槽 ３０２ 洗浄液 ３０３ ポンプ ３０４Ａ、３０４Ｂ 濾過フィルタ ３０５ 計量計 ３０６ 圧力計 ３０７ 着脱ジョイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白岩 操 福島県会津若松市門田町大字飯寺字村西 500番地 株式会社オプノテック内 Ｆターム(参考） 2H038 AA61 CA00 3B201 AA12 AB38 AB42 BB02 BB85 BB92 CB01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が開放された筒体の一端側に洗浄液
   の圧入用配管を、他端側に排出用配管を、接続具を介し
   てそれぞれ接続した洗浄ユニットと、 該洗浄ユニット全体を浸漬できる超音波伝達媒液を満た
   し、超音波振動源を備えた超音波槽と、 前記洗浄ユニットを前記超音波槽内に吊り下げ、昇降動
   作を行ない、且つ揺動回転を与える駆動機構、 とを備えた洗浄装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した洗浄ユニットの筒体
   内に光学繊維多数本を互いに平行に揃えた状態で密に充
   填し、洗浄液配管の接続された繊維束充填筒体を、前記
   繊維の軸線が略垂直となるように立姿勢で超音波伝達媒
   液中に浸漬し、前記配管を通して清浄な洗浄液を前記筒
   体中に流しつつ、該筒体にその側面方向から前記媒液を
   介して超音波振動を与えることを特徴とする光学繊維束
   の洗浄方法。