JP3102910B2 - 中空導光繊維 - Google Patents
中空導光繊維Info
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- JP3102910B2 JP3102910B2 JP03154306A JP15430691A JP3102910B2 JP 3102910 B2 JP3102910 B2 JP 3102910B2 JP 03154306 A JP03154306 A JP 03154306A JP 15430691 A JP15430691 A JP 15430691A JP 3102910 B2 JP3102910 B2 JP 3102910B2
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- fiber
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の中空導光繊維はその中空
部にイメージ光ファイバや、光ファイバ、或は導電線な
どを配置し、中空導光繊維に光を導入して先端部を照明
するライトガイドとして使用し、内視鏡や光センサーと
して医療分野、計測分野で使用するものである。
部にイメージ光ファイバや、光ファイバ、或は導電線な
どを配置し、中空導光繊維に光を導入して先端部を照明
するライトガイドとして使用し、内視鏡や光センサーと
して医療分野、計測分野で使用するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の中空光ファイバは図２に示すよう
に中心部が空洞で、第１層が鞘層、第２層が芯層、第３
層が鞘層となるからなる中空三層構造ファイバであり、
さらに、図３に示すように、中心のファイバの回りに、
その直径より小さい多数のファイバを配置して固定させ
たものがある。
に中心部が空洞で、第１層が鞘層、第２層が芯層、第３
層が鞘層となるからなる中空三層構造ファイバであり、
さらに、図３に示すように、中心のファイバの回りに、
その直径より小さい多数のファイバを配置して固定させ
たものがある。
【０００３】一方芯を島とし、鞘を海とする海島構造の
イメージプラスチックファイバは米国特許第３５５６６
３５号に記載されているが、この構造で内部が中空のも
のは未だ無い。
イメージプラスチックファイバは米国特許第３５５６６
３５号に記載されているが、この構造で内部が中空のも
のは未だ無い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】三層構造からなる中空
導光繊維の欠点は、芯層が一体となつているため、剛直
な芯チューブの屈曲性が無いため、折り曲げると座屈し
易く、ファイバに傷がつくと破断しやすい欠点がある。
また、中空部にファイバを挿入する場合にも、伸縮の自
由度が無く、挿入がやりにくい欠点がある。又、中心の
ファイバの周りに小さな直径の光ファイバを多数配置
し、周りを取り囲むものでは繁雑な加工作業を必要と
し、製造経費の負担が大きくなる。この方法を簡便に行
うために、プラスチック光ファイバのシートを簀子巻状
に巻きつける方法もあるが、この方法で得られる中空導
光繊維は直管状にしかならず、曲げにくいので、屈曲さ
せて使用する用途には向かない。
導光繊維の欠点は、芯層が一体となつているため、剛直
な芯チューブの屈曲性が無いため、折り曲げると座屈し
易く、ファイバに傷がつくと破断しやすい欠点がある。
また、中空部にファイバを挿入する場合にも、伸縮の自
由度が無く、挿入がやりにくい欠点がある。又、中心の
ファイバの周りに小さな直径の光ファイバを多数配置
し、周りを取り囲むものでは繁雑な加工作業を必要と
し、製造経費の負担が大きくなる。この方法を簡便に行
うために、プラスチック光ファイバのシートを簀子巻状
に巻きつける方法もあるが、この方法で得られる中空導
光繊維は直管状にしかならず、曲げにくいので、屈曲さ
せて使用する用途には向かない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は新たな構造をも
った中空導光繊維である。即ち本発明は中空な繊維構造
体であり、その構造体が屈折率の高い透明な多数の芯樹
脂の島とそれを取り囲む屈折率の低い透明な鞘樹脂とか
ら成る溶融状態の海島構造体の中央部に流体を導入させ
て中空部を形成した、図１の様な中空棒状の中空導光繊
維である。
った中空導光繊維である。即ち本発明は中空な繊維構造
体であり、その構造体が屈折率の高い透明な多数の芯樹
脂の島とそれを取り囲む屈折率の低い透明な鞘樹脂とか
ら成る溶融状態の海島構造体の中央部に流体を導入させ
て中空部を形成した、図１の様な中空棒状の中空導光繊
維である。
【０００６】この中空導光繊維の断面を見て分かる通
り、図４の様に芯を島とし、鞘を海とする海島構造のも
のと、芯と鞘を同心円構造の島とし、その周りを第３の
樹脂で充満した海島構造の図５の様な構造のものも含ま
れる。本発明の中空導光繊維を得るには、溶融した芯樹
脂と鞘樹脂を一緒に複合紡糸ダイスに供給し、先ず、芯
ポリマーを多数の穴をあけたダイスプレートから押出
し、この溶融状態の多数の芯線を流し出す。次いで、こ
の芯線の周りに、溶融状態の鞘樹脂を注入し、断面を見
れば、芯を島とし、鞘を海とする導波炉を形成し、その
海島構造体の中央部に、別の流体を導入させる。その流
体は窒素ガスや空気のような気体が好ましいが、場合に
よっては成形後に水洗や有機溶剤などで溶解除去できる
ような樹脂などでも良い。さらに詳しく説明すれば、芯
樹脂と鞘樹脂をそれぞれ、公知の複合紡糸ダイス、例え
ば、米国特許第３５５６６３５号に記載されているよう
な装置を用いて、海島構造体を複合紡糸成形し、まだ溶
融状態の海島構造体が固定する前に、中空部を形成させ
るべく、別の流体を導入するノズルを配置して流体を導
入することによって得られる。このように中空部が形成
された溶融樹脂は以降は樹脂を冷却させながら所望の細
径に引き落としていけばよい。
り、図４の様に芯を島とし、鞘を海とする海島構造のも
のと、芯と鞘を同心円構造の島とし、その周りを第３の
樹脂で充満した海島構造の図５の様な構造のものも含ま
れる。本発明の中空導光繊維を得るには、溶融した芯樹
脂と鞘樹脂を一緒に複合紡糸ダイスに供給し、先ず、芯
ポリマーを多数の穴をあけたダイスプレートから押出
し、この溶融状態の多数の芯線を流し出す。次いで、こ
の芯線の周りに、溶融状態の鞘樹脂を注入し、断面を見
れば、芯を島とし、鞘を海とする導波炉を形成し、その
海島構造体の中央部に、別の流体を導入させる。その流
体は窒素ガスや空気のような気体が好ましいが、場合に
よっては成形後に水洗や有機溶剤などで溶解除去できる
ような樹脂などでも良い。さらに詳しく説明すれば、芯
樹脂と鞘樹脂をそれぞれ、公知の複合紡糸ダイス、例え
ば、米国特許第３５５６６３５号に記載されているよう
な装置を用いて、海島構造体を複合紡糸成形し、まだ溶
融状態の海島構造体が固定する前に、中空部を形成させ
るべく、別の流体を導入するノズルを配置して流体を導
入することによって得られる。このように中空部が形成
された溶融樹脂は以降は樹脂を冷却させながら所望の細
径に引き落としていけばよい。
【０００７】該中空導光繊維の用途は主としてライトガ
イドが目的であるので、イメージファイバに要求される
ほど、各海島構造体が規則正しい形状でなくてもよく、
多少の乱れは許される。それ以上に重要なことは、中空
導光繊維がフレキシブルであったり、中空部にファイバ
を入れるときに多少の無理をしても破壊しないことの方
が重要である。
イドが目的であるので、イメージファイバに要求される
ほど、各海島構造体が規則正しい形状でなくてもよく、
多少の乱れは許される。それ以上に重要なことは、中空
導光繊維がフレキシブルであったり、中空部にファイバ
を入れるときに多少の無理をしても破壊しないことの方
が重要である。
【０００８】本発明の中空導光繊維は鞘樹脂を適当に選
べば、中空導光繊維を部分的に引き裂いたり、または解
したりして使用することもでき、光源からの光の取り出
しや、出力光の取り出しを容易に行うことができる特徴
を有する。本発明は微細な芯から構成された集合体であ
るのが特徴でもあり、島の数は１００ヶ以上であること
が好ましい。この島数が多い方が、中空導光繊維はその
壁面が滑らかになり、かつ曲げたときの方向性を無くす
るので有利であり、より好ましくは５００ヶ〜数千個で
ある。
べば、中空導光繊維を部分的に引き裂いたり、または解
したりして使用することもでき、光源からの光の取り出
しや、出力光の取り出しを容易に行うことができる特徴
を有する。本発明は微細な芯から構成された集合体であ
るのが特徴でもあり、島の数は１００ヶ以上であること
が好ましい。この島数が多い方が、中空導光繊維はその
壁面が滑らかになり、かつ曲げたときの方向性を無くす
るので有利であり、より好ましくは５００ヶ〜数千個で
ある。
【０００９】この中空導光繊維の外径及び内径は必要性
に応じて調整可能であるが外径が０．１ｍｍ〜５．０ｍ
ｍ内径が０．０５ｍｍ〜４ｍｍのものが容易に製造可能
である。尚、必要に応じて延伸や熱処理を施してもよ
い。この様な多芯のファイバを製造する時の樹脂の選定
の基準としては、芯樹脂は従来、プラスチック光ファイ
バの芯樹脂として公知の樹脂が使用できる。例えばＰＭ
ＭＡ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系
樹脂などで、メルトフローインデックスとして、ＡＳＴ
Ｍ−１２３８、２３０℃で加重３．８ｋｇの値が０．１
ｇ／１０分ー１００ｇ／１０分程度のものが好適であ
る。一方、鞘樹脂としても従来プラスチック光ファイバ
の鞘として使用されていたものが使用できるが、比較的
溶融時の流動性の良いものが好ましい。あえて述べれ
ば、メルトフローインデックスとして、ＡＳＴＭ−１２
３８、２３０℃で加重３．８ｋｇの値が１０ｇ／１０分
〜２００ｇ／１０分が好ましく、さらに流動性の良いも
のでもよい。芯ポリマーと鞘ポリマーの組み合わせとし
ては例えば、芯ポリマーがＰＭＭＡ樹脂であれば、鞘樹
脂はフルオロアルキルメタクリレート系の樹脂、α−フ
ルオロアルキルフルオロアルキルアクリレート樹脂、ビ
ニリデンフロライド系の樹脂などが好適であり、ポリス
チレン系の樹脂を芯にするときの鞘樹脂は、ＰＭＭＡ系
の樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体などが好適であ
り、ポリカーボネート樹脂を芯とするのであれば、鞘樹
脂をＰＭＭＡ系の樹脂やビニリデンフロライド系樹脂、
４−メチルペンテン−１樹脂とする例などが挙げられ
る。芯の島と鞘の海の面積比率は、芯の面積が多い方が
ライトガイドの用途としては好ましく、５０％〜９５％
程度を芯面積で占めるようにするのがよい。更に第３の
樹脂を用いて海部を形成させる場合の樹脂は前述の例と
して挙げたもの及びそれらを着色したもの、ゴム弾性が
あるもの等が好ましい。
に応じて調整可能であるが外径が０．１ｍｍ〜５．０ｍ
ｍ内径が０．０５ｍｍ〜４ｍｍのものが容易に製造可能
である。尚、必要に応じて延伸や熱処理を施してもよ
い。この様な多芯のファイバを製造する時の樹脂の選定
の基準としては、芯樹脂は従来、プラスチック光ファイ
バの芯樹脂として公知の樹脂が使用できる。例えばＰＭ
ＭＡ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系
樹脂などで、メルトフローインデックスとして、ＡＳＴ
Ｍ−１２３８、２３０℃で加重３．８ｋｇの値が０．１
ｇ／１０分ー１００ｇ／１０分程度のものが好適であ
る。一方、鞘樹脂としても従来プラスチック光ファイバ
の鞘として使用されていたものが使用できるが、比較的
溶融時の流動性の良いものが好ましい。あえて述べれ
ば、メルトフローインデックスとして、ＡＳＴＭ−１２
３８、２３０℃で加重３．８ｋｇの値が１０ｇ／１０分
〜２００ｇ／１０分が好ましく、さらに流動性の良いも
のでもよい。芯ポリマーと鞘ポリマーの組み合わせとし
ては例えば、芯ポリマーがＰＭＭＡ樹脂であれば、鞘樹
脂はフルオロアルキルメタクリレート系の樹脂、α−フ
ルオロアルキルフルオロアルキルアクリレート樹脂、ビ
ニリデンフロライド系の樹脂などが好適であり、ポリス
チレン系の樹脂を芯にするときの鞘樹脂は、ＰＭＭＡ系
の樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体などが好適であ
り、ポリカーボネート樹脂を芯とするのであれば、鞘樹
脂をＰＭＭＡ系の樹脂やビニリデンフロライド系樹脂、
４−メチルペンテン−１樹脂とする例などが挙げられ
る。芯の島と鞘の海の面積比率は、芯の面積が多い方が
ライトガイドの用途としては好ましく、５０％〜９５％
程度を芯面積で占めるようにするのがよい。更に第３の
樹脂を用いて海部を形成させる場合の樹脂は前述の例と
して挙げたもの及びそれらを着色したもの、ゴム弾性が
あるもの等が好ましい。
【００１０】中空導光繊維の外径と中空部分の内径は、
実用途に合わせて、決めることができるが、その面積比
率は中空部に供給する流体の流量や、中空部へ導入する
流体のノズルの口径などでコントロールできることは言
うまでもない。本発明の中空導光繊維を使用するに際し
ては、中空導光繊維の中に、イメージ光ファイバや光フ
ァイバなどを挿入するが、中空導光繊維はその形状を保
ったままイメージファイバに添わしたままで使用する場
合と、中空導光繊維の片方の端又は途中をを引き裂い
て、イメージファイバ等から枝別れさせて、光源や光検
出器への接続を可能にすることも可能である。この場
合、引き裂きによって、その部分の鞘が部分剥離して多
少の光り洩れを生じるが、それは問題にならない。この
ような用途に適したファイバとしては、芯をポリカーボ
ネートとし、鞘をエチレン酢酸ビニル共重合体、或いは
芯をポリカーボネートとし、鞘を４−メチルペンテン−
１とする様な芯樹脂、鞘樹脂共に伸びのある樹脂から構
成された方が良く、接続の作業性が容易である。勿論、
芯をＰＭＭＡとし、鞘をビニリデンフロライド系の樹脂
とした場合にも比較的に好結果が得られる。
実用途に合わせて、決めることができるが、その面積比
率は中空部に供給する流体の流量や、中空部へ導入する
流体のノズルの口径などでコントロールできることは言
うまでもない。本発明の中空導光繊維を使用するに際し
ては、中空導光繊維の中に、イメージ光ファイバや光フ
ァイバなどを挿入するが、中空導光繊維はその形状を保
ったままイメージファイバに添わしたままで使用する場
合と、中空導光繊維の片方の端又は途中をを引き裂い
て、イメージファイバ等から枝別れさせて、光源や光検
出器への接続を可能にすることも可能である。この場
合、引き裂きによって、その部分の鞘が部分剥離して多
少の光り洩れを生じるが、それは問題にならない。この
ような用途に適したファイバとしては、芯をポリカーボ
ネートとし、鞘をエチレン酢酸ビニル共重合体、或いは
芯をポリカーボネートとし、鞘を４−メチルペンテン−
１とする様な芯樹脂、鞘樹脂共に伸びのある樹脂から構
成された方が良く、接続の作業性が容易である。勿論、
芯をＰＭＭＡとし、鞘をビニリデンフロライド系の樹脂
とした場合にも比較的に好結果が得られる。
【００１１】本発明中空導光繊維の外側にさらにポリエ
チレンやＰＶＣ樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、
テフロン樹脂、その他のフッ素樹脂などの抗血栓性材料
で保護被覆を行い、医療用の用途に供することができ
る。
チレンやＰＶＣ樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、
テフロン樹脂、その他のフッ素樹脂などの抗血栓性材料
で保護被覆を行い、医療用の用途に供することができ
る。
【００１２】
【実施例】次に、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
【００１３】
【実施例１】ダイスは、ダイスの中心部に有するノズル
から窒素ガスを流しつつ、ダイスに設けられた１０００
ケの孔から芯樹脂を押し出しながら同時に、この芯樹脂
を被覆しつつ押し流される芯樹脂を複合成形するダイス
を用いた。芯樹脂はメルトフローインデックスとしてＡ
ＳＴＭ−１２３８、２３０℃で加重３．８ｋｇの値が
１．５ｇ／１０分のＰＭＭＡ樹脂、一方、鞘樹脂はビニ
リデンフロライド、トリフロロエチレン、ヘキサフロロ
アセトンから成るメルトフローインデックス３５ｇ／１
０分の樹脂を用い、ダイス温度を２３０℃にし、窒素ガ
スをほぼ大気圧にして、溶融した該芯樹脂を０．８５ｋ
ｇ／ｈｒ、該鞘樹脂を０．１５ｋｇ／ｈｒで夫々流し
た。ダイス出口では既に海島構造になった中空溶融スト
ランドを引き伸ばし、外径１．０ｍｍで内径０．５ｍｍ
の中空導光繊維を得た。
から窒素ガスを流しつつ、ダイスに設けられた１０００
ケの孔から芯樹脂を押し出しながら同時に、この芯樹脂
を被覆しつつ押し流される芯樹脂を複合成形するダイス
を用いた。芯樹脂はメルトフローインデックスとしてＡ
ＳＴＭ−１２３８、２３０℃で加重３．８ｋｇの値が
１．５ｇ／１０分のＰＭＭＡ樹脂、一方、鞘樹脂はビニ
リデンフロライド、トリフロロエチレン、ヘキサフロロ
アセトンから成るメルトフローインデックス３５ｇ／１
０分の樹脂を用い、ダイス温度を２３０℃にし、窒素ガ
スをほぼ大気圧にして、溶融した該芯樹脂を０．８５ｋ
ｇ／ｈｒ、該鞘樹脂を０．１５ｋｇ／ｈｒで夫々流し
た。ダイス出口では既に海島構造になった中空溶融スト
ランドを引き伸ばし、外径１．０ｍｍで内径０．５ｍｍ
の中空導光繊維を得た。
【００１４】このファイバーは１５ｍの長さでも、室内
の光を透過することができ、特に数ｍ程度の短距離のラ
イトガイドとして有用であることが確認できた。
の光を透過することができ、特に数ｍ程度の短距離のラ
イトガイドとして有用であることが確認できた。
【００１５】
【実施例２】芯樹脂として分子量１．５万のポリカーボ
ネート樹脂を用い、鞘樹脂としてはエチレン酢酸ビニル
共重合体で酢酸ビニル共重合比率が２５％のものを用い
た。実施例１と同様にして、外径１．０ｍｍ内径０．６
５ｍｍの得られた中空導光繊維は、ファイバの長さ５ｍ
でも室内の光を透過した。
ネート樹脂を用い、鞘樹脂としてはエチレン酢酸ビニル
共重合体で酢酸ビニル共重合比率が２５％のものを用い
た。実施例１と同様にして、外径１．０ｍｍ内径０．６
５ｍｍの得られた中空導光繊維は、ファイバの長さ５ｍ
でも室内の光を透過した。
【００１６】この中空導光繊維の中に、０．５ｍｍの直
径のプラスチック製のイメージファイバを１．０ｍ挿入
し、さらに中空導光繊維の途中をカミソリで分割し、図
６のように、分岐構造とした。この構造により光源から
の光の入射は容易であった。
径のプラスチック製のイメージファイバを１．０ｍ挿入
し、さらに中空導光繊維の途中をカミソリで分割し、図
６のように、分岐構造とした。この構造により光源から
の光の入射は容易であった。
【００１７】
【発明の効果】可撓性があり、小口径の中空状のライト
ガイドを安価に提供できる。
ガイドを安価に提供できる。
【図１】本発明の簡単な断面図である。
【図２】従来の中空導光繊維の断面図である。
【図３】従来の簀子状中空導光繊維の断面図である。
【図４】芯を島とし、鞘を海とする海島構造の中空導光
繊維の断面図である。
繊維の断面図である。
【図５】芯と鞘を同心円構造の島とし、第３の樹脂が海
である海島構造の中空導光繊維の断面図である。
である海島構造の中空導光繊維の断面図である。
【図６】本発明の中空導光繊維を分岐使用した例の概略
図である。
図である。
１ 空洞 ２ 鞘層 ３ 芯層 ４ 鞘層 ５ 芯（島） ６ 鞘（海） ７ 鞘 ８ 芯 ９ 海 １０ 対物レンズ １１ イメージ光ファイバ １２ 中空導光繊維 １３ 接眼レンズ １４ 光源
Claims (1)
- 【請求項１】 屈折率の高い透明な多数の芯樹脂の島と
それを取り囲む屈折率の低い透明な鞘樹脂とから成る溶
融状態の海島構造体の中央部に流体を導入させて中空部
を形成した中空導光繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03154306A JP3102910B2 (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 中空導光繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03154306A JP3102910B2 (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 中空導光繊維 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH052115A JPH052115A (ja) | 1993-01-08 |
| JP3102910B2 true JP3102910B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=15581239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03154306A Expired - Lifetime JP3102910B2 (ja) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | 中空導光繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3102910B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5214286B2 (ja) * | 2008-03-12 | 2013-06-19 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | 光分岐結合器、光分岐結合器の製造方法及び単芯双方向通信装置 |
| JP2013025007A (ja) * | 2011-07-20 | 2013-02-04 | Lu Ke Yeo | 光の伝達が可能な複合プラスチック管 |
| US20140055717A1 (en) * | 2012-08-24 | 2014-02-27 | Apple Inc. | Systems and Methods for Preventing Light Guide Plate Scratching Artifacts |
-
1991
- 1991-06-26 JP JP03154306A patent/JP3102910B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH052115A (ja) | 1993-01-08 |
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