JPH03197904A - マルチフィラメント型光ファイバ及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内視鏡、ラインポイントセンサ、図面読取セン
サとして有用であり、とくに血管内視鏡、内耳焼用画像
伝送体として有用なマルチフィラメント型光ファイバに
ある。

［従来の技術及び解決すべき課題］ プラスチック製のマルチフィラメント型光ファイバとし
ては米国特許第３．５５６．６３５号公報中に断面外周
形状が矩形であり、光伝送路の断面形状も略矩形とした
ものが示されている。

この型の光ファイバは光伝送は可能であるが、光転送路
断面も矩形状となっているため光伝送された画像が正確
な色彩、形状を反影したものとならないという難点を有
している。

特開昭５６−３９５０５号公報には、プラスチック製の
ウルトラファインファイバオプティカルで断面形状が円
形のものが示されている。

しかしこの発明のマルチフィラメント型光ファイバの断
面内に配された光伝送路となる島成分はランダム配列と
なっているため、個々の島成分の断面形状が不定なもの
しか作ることができずそのため個々の島成分の光伝送特
性が夫々異るため、正確な画像伝送を行なわせるには画
像光伝送体として十分な特性を備えたものといえないと
いう難点がある。

特公昭５９−１４５７０号公報には海鳥型多成分系繊維
であり、島成分の断面形状が繊維断面外周部が略４角形
又は５角形であり、それらに取り囲まれた他の島成分の
断面形状が略４角形〜７角形でその中心部に近ずくほど
円形に近ずく構造を多成分繊維が示されている。この形
を備えたマルチフィラメント型光ファイバは各島成分の
光伝送特性が異なるため画像伝送体として利用しうるマ
ルチフィラメント型光ファイバとすることは極めて難し
い。

また、特開昭６３−３２６６０４号公報には光伝送性の
島部を海部にその配列が俵積み構造又は方形構造をとっ
ており、その断面形状が略矩形のマルチフィラメント型
光ファイバが示されている。この光ファイバは島を構成
する光伝送部の断面形状が略円形であるため、極めて優
れた画像伝送特性を備えているが全体の断面形状が矩形
であるため、その曲げ特性に方向性があり、かつ、内視
鏡等に組上げた場合、その断面利用効率が低下し、内視
鏡全体としての断面形状を可能な限り小さくした血管内
視鏡用マルチフィラメント型光ファイバとしてはその取
扱い性も含め未だ十分なものとはいえない。

［問題を解決するための手段］ そこで本発明者等は、従来不可能と考えられていた断面
形状が円〜略円形であり、かつ、海部に配された光伝送
路を形成する島の断面形状も略円形を保ったマルチフィ
ラメント型光ファイバを開発することを目的として検討
した結果本発明を完成したものであり、その要旨とする
ところは、直径２〜７０μなる光伝送性を備えた芯−鞘
構造の島成分を海部に５０〜１００００個なる割合で、
各島成分を俵積み配列又は四方積み配列に配列一体化し
ており、かつ、その断面外周形状が円〜略円形であるこ
とを特徴とするマルチフィラメント型光ファイバ、及び
紡糸ノズルの孔配列が、俵積み配列又は四方積み配列と
した芯形成用ノズル、軸形成用ノズル及び海形成用ノズ
ルを用いて芯、鞘、海形成用プラスチックを紡出して少
なくとも同心円３層構造の光伝送体を独立体として吐出
し、これら光伝送体を一体集合化せしめて、直径２〜７
０μなる光伝送性を備えた芯−鞘構造の島成分を海部に
５０〜１００００個なる割合で、各島成分が俵積み配列
又は四方積み配列に配列されており、かつ、その断面外
周形状が円〜略円形としたことを特徴とするマルチフィ
ラメント型プラスチック光ファイバの製法にある。

従来マルチフィラメント型光ファイバの製造は、第２図
（イ）に示した如く、孔をノズル面に放射配列したノズ
ルか、又は、孔を円周状に配列したノズルを用いて複数
本のファイバを独立に吐出せしめ、吐出された夫々のフ
ァイバを集合してマルチフィラメント型ファイバとして
いた。この従来法によって得られたマルチフィラメント
型ファイバの断面は第２図（ロ）に示す如きものであり
、その断面外周形状は略円形であるが、その断面内に配
された個々のファイバの断面は多角形状の不均一な断面
となってしまうこと回避することはできない、とくにマ
ルチフィラメント型光ファイバ断面内の芯断面積の総面
積に対する割合（コア専有率）が３０％を越えて大きく
なるとこの傾向は一層顕著なものとなるため、高解像度
のマルチフィラメント型光ファイバの開発が出来なかっ
たのである。

そこで、本発明者等はこのような不都合のない断面円形
型のマルチフィラメント型光ファイバを得ることを目的
として検討した結果、マルチフィラメント紡糸ノズルと
しては、従来用いられていた孔配列とは全く異った第１
図（イ）に示した如く、孔を俵積み構造又は四方積み構
造とし・かつ、その孔集合形状を略円形とした紡糸ノズ
ルを用いることによって、第１図（ロ）に示す如く、島
成分断面形状が略円形であり、この島成分が俵積み構造
又は四方積み構造を有し、かつマルチフィラメント型光
ファイバ断面形状が円〜略円形のものを得ることに初め
て成功したのである。

本発明によると、とくに解像度の高いコア専有面積３０
％以上とくに４０〜９０％のマルチフィラメント型光フ
ァイバの製造に有用であり、本発明のマルチフィラメン
ト型光ファイバは曲げの方向性がなく、解像度が高く鮮
明な画像伝送を行なうものとすることができる。

本発明のマルチフィラメント型光ファイバを構成する島
の直径は２〜７０μなる範囲にあることが必要であり、
その直径が２μ未満なるマルチフィラメント型光ファイ
バは光伝送特性が悪く明るく鮮明な画像伝送をすること
が難しく、一方、島の直径が７０μを越えて大きなもの
は画素径が大きくなりすぎるため、内視鏡用として用い
た場合画素密度が小さすぎるものとなる。

また、海部に配する光伝送性島部の数が５０個以下なる
マルチフィラメント型光ファイバは画像伝送体として使
用する場合には画素数が少なすぎ、内視鏡用画像伝送体
として利用しにくい、一方、島の数が１００００を越え
て多いものは海部内での島部の海部内部での配列乱れが
生じ易くなる。

海部に配する島部の配列は本発明のマルチフィラメント
型光ファイバにおいては俵積み配列又は四方積み配列と
することが必要である。島部の海部での配列が放射状配
列ないし、ランダム配列としたものは、その断面外周形
状が円形であるため、第２図（ロ）に示す如（個々の島
部の断面が異形となり画像伝送特性の良好なマルチフィ
ラメント型光ファイバとすることができない、これに対
し、本発明のマルチフィラメント型光ファイバの島部の
配列は俵積み配列又は四方積み配列となっているため、
マルチフィラメント型光ファイバの断面形状が略円形で
あっても、島部の異形断面化は起りにくく、画像伝送特
性に優れたもとすることができるものである。

本発明のマルチフィラメント型光ファイバの断面は略円
形状の形状を有している０本発明で規定する略円形とは
通常６角形以上の多角形、円、楕円とを指称するもので
あり、このような略円形断面のものとすることによって
、その屈曲方向の指向性はなくなり、極めて取扱い性の
良好なものとすることができる。

第３図は本発明のマルチフィラメント型光ファイバを製
造するのに好しく用いられる紡糸装置の一例の断面図で
ある。ここに用いる紡糸口金は島部の芯形成用口金板（
３１）と鞘形成用口金板（３２）と海形成用口金板（３
３）を主構成要素としており、これら各口金板の孔配列
は第１図（イ）に示す如く、俵積み配列ないし四方俵積
み配列とした点に大きな特徴を有している。第３図中（
３８）は集合口金であり、集合口（３９）の形状は６角
形状上の略円形としておくことが必要である。

同図中（３１ａ）　、　（３２ａ）　、　（３３ａ）を
夫々島成分を形成されるための芯成分紡出口及び鞘成分
紡出口並びに海成分紡出口である。　（３４）は原液供
給口金であり、（３５）は芯成分供給口、（３６）は鞘
成分供給口及び（３７）は海成分供給口を夫々指す、　
（３６ｂ）は鞘成分溢流用突起であり、（３７ｂ）は海
成分溢流用突起を示しており、これらの溢流突起は各ノ
ズル孔をとりまく欅に配置しである。

（３５）より供給された芯成分は芯形成用ノズル口（３
１ａ）夫々分配され、（３６）より供給された鞘形成々
分は溢流突起（３６ｂ）を越えて、芯の外周に供給され
る。　（３７）より供給された海成分は溢流突起（３７
ｂ）を越えて鞘成分外周に供給され、芯−鞘一海の各成
分を同心円状に配した夫々独立した繊維として一度、吐
出口（３３ａ）より吐出され、集合口（３９）にて一体
化され第１図（ロ）に示した如き断面略円形であり、島
成分の断面が略円形で規則正しく配列されたマルチフィ
ラメント型光ファイバが得られるのである。

本発明のマルチフィラメント型光ファイバの芯成分及び
鞘成分形成用プラスチックの具体例としては次の如きも
のが挙げられる。

ポリメチルメタクリレート（ｌｉｅ■１．４９　）およ
びメチルメタクリレートを主成分とするコポリマー（ｎ
ｏ　−１，４７〜１．５０）、ポリスチレン（ｎｏ−１
，５８）およびスチレンを主成分とするコポリマー（ｎ
ｅ　〜１．５０〜１．５８）　、スチレンアクリロニト
リルコポリマー（ｎゎ−１，５６）、ポリ４−メチルペ
ンテン１（ｎｍ＝１．４６）、エチレン／酢ビコポリマ
ー（ｎｏ−１，４６〜１．５０　）、ポリカーボネート
（ｎｅ　−１，５０〜１．５７　’）　、ポリクロロス
チレン（ｎｏ””１．６１）、ポリ塩化ビニリデン（ｎ
ｏ−１，６３）　、ポリ酢酸ビニル（ｎゎ−１、４７）
　、メチルメタクリレート／スチレン、ビニルトルエン
又はα−メチルスチレン／無水マレイン酸三元コポリマ
ー又は四元コポリマー（ｎｅ　〜１．５０〜１．５８）
　、ポリジメチルシロキサン（ｎｍ”　１．４０　）　
、ポリアゼタール（ｎｍ＝１．４８）、ポリテトラフル
オロエチレン（ｎｍ＝１．３５）、ポリフッ化ビニリデ
ン（ｎｍ＝１．４２）、ポリトリフルオロエチレン（ｎ
ｅ　”１．４０）　、パーフルオロプロピレン（：ｎｏ
’＝　１．３４）　、およびこれらフッ化エチレンの二
元系、又は三元系コポリマー（ｎｏ　−１，３５〜１．
４０　）　、ポリフッ化ビニリデンとポリメチルメタク
リレート・ブレンドポリ７−（ｎｌ）　−１−４２〜１
−４６　）、一般式ＣＵｔ＝Ｃ（Ｃｕｆｆ）ＣＯＯＲｆ
で表わされるフッ化メタクリレートを主成分とするコポ
リマーで、基Ｒｆが（ＣＩり、（ＣＦりＲＨであるコポ
リマー（ｎ、　−１，３７〜１．４２）、Ｒｆが（ＣＨ
ｔ）−（ＣＦｔ）、Ｆのもの（ｊｌ、　ｆｉｌ、３７〜
１．４０）、ＲｆがＣＩ’　（ＣＦｓ）　ｔのもの（ｎ
。

＝　１．３８　）　、訂がＣ（ＣＦｓ）ｓのもの（ｎｍ
−１，３６）、ＲｆがＣ）ＩｔＣＦｔＣＨＦＣｈのもの
（ｎｓ−１，４０）、ＲｆがＣＨｚＣＦ（ＣＦｓ）ｇの
もの（ｎｅ　−１，３７）　、およびこれらのフッ化メ
タクリレートのコポリマー（ｎ。

り１．３６〜１．４０）、およびこれらのフッ化メタク
リレートとメチルメタクリレートコポリマ（ｎｌ、＝ｉ
、３７〜１．４３）　、一般式ＣＨｔ”ＣＩ・Ｃ０ＯＲ
’　ｆで表わされるフッ化アクリレートを主成分とする
ポリマー、但しＲｆ’　が（ＣＨｚ）−（ＣＦｇ）、Ｆ
のもの（ｎｏ　〜１．３７〜１．４０）　、Ｒｆ’が（
ＣＨり−（ＣＦｔ）、ＩＨのもの（ｎｏ−１，３７〜１
．４１　）、Ｒｆ’がＣＴｏＣＦｚＣＨＦ−ＣＦｓのも
の（ｎｏ　〜１．４１）、Ｒｆ’がＣＩ（ＣＨｓ）ｚの
もの（ｎｅ−１，３８）、およびこれらフッ化アクリレ
ートコポリマー（ｎｏ　＝　１．３６〜１．４１）、お
よびこれらフッ化アクリレートと前記フッ化メタクリレ
ートコポリマー（ｆｉ、　！１．３６〜１．４１）、お
よびこれらフッ化アクリレートとフッ化メタクリレート
とメチルメタクリレートコポリマー（ｎｏ　〜１．３７
〜１．４３）、パーフルオロ（２，２−ジメチル−１，
３−ジオキゾール）系ポリマー（ｎｍ　−１，２９〜１
．４５）１．−般弐ＧＨｚ＝ＣＦ−ＣＯＯＲ”ｆで表わ
される２−フルオロアクリレートを主成分とするポリマ
ー、およびそのコポリマー（ｎ勤＝　１．３７〜１．４
２）、（但し、式中Ｒ″ｆはＣ）１３、（Ｃ）Ｉｔ）−
（ＣＦｔ）、Ｆ、　（Ｃ）Ｉｇ）−（Ｃｈ）−）１　。

ＣＨｓＣＦｔＣＨＦＣＦｓ、Ｃ（Ｃｈ）ｔを示す）。

海成分として使用しうるプラスチックとしては、上記芯
及び鞘形成用ポリマーの他ポリアミド、ポリエステルエ
ラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリスチレンエ
ラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリ−４−
メチルペンテン１、連化ビニリデン系ポリマー、アイオ
ノマー、エチレン／エチルアクリレートコポリマー、エ
チレン／酢酸ビニルコポリマー、沸化ビニリデンコポリ
マー、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ＡＢ
Ｓ　、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンなど
をその具体例として挙げることができるが、これらポリ
マーの流動性が島成分となる鞘形成用ポリマーの紡糸時
の流動性よりも大きくなるような海成分形成用ポリマー
を選定するのが鮮明で明るい画像を伝送するマルチ光フ
ァイバを作るためには好ましい。

本発明を実施するに際しては芯成分形成用重合体、鞘成
分形成用重合体及び海成分形成用重合体の紡糸時におけ
る流動性を示す夫々のメルトフローインデックス（ＭＦ
Ｒ＋３、（ＭＦＲｔ）及び（ＭＦＲ，）は次の関係を満
足するように選定することにより本発明のマルチフィラ
メント型光ファイバの島成分の芯 （ＭＦＲｓ　）≧　（ＭＦＲ，）≧（ＭＦＲＩ　）の断
面形状の真円化を図ることができるのでとくに好しい。

本発明のマルチフィラメント型光ファイバは、断面形状
が略円形であるため、その屈曲特性に指向性がないため
極めて取扱い易く、かつ、その断面内の海部にははり真
円状の光伝送性高部が規則正しく配列されているので極
めて画像伝送特性に優れたマルチフィラメント型光ファ
イバとすることができ、とくに内視鏡用の画像伝送体と
して用いた場合に有用なものとなる。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 第３図に示した如き構造の紡糸口金であって、集合口（
３９）の形状が円形であり、かつ、島成分、鞘成分及び
海成分を形成させるための紡出口（３１ａ）　、　（３
２ａ）　、　（３３ａ）が、第１図（イ）の如き俵積み
配列で外周形状をはり円形とした紡糸口金を用い、ホー
ル数を第１表に示したホール数として、マルチフィラメ
ント型光ファイバを紡糸した。島成分のうち芯成分とし
ては屈折率が１．４９２のポリメチルメタクリレートを
、鞘成分として屈折率が１．４１５なるポリフッ化メタ
クリレートポリマーを用いた。また海成分としては、メ
チルメタクリレートを用いた。各材料のＭＦＲを第１表
に示す、得られたマルチフィラメント型光ファイバの特
性を第１表に示す、得られたマルチフィラメント型光フ
ァイバの各高部の断面形状は第１図（ロ）の如き円ない
し略円形であり、かつ各高部がほぼ正確に俵積み配列さ
れていた。

なお、ＭＦＲの測定には、ＪＩＳ　Ｋ　７２１０−７６
のＡ法（手動切取り法）を用い、試験温度２３０°Ｃ１
試験荷重５ｋｇで測定した。またこのほかの試験条件ど
して、ダイの長さは８．０００±０．０２５ｍ、内径は
２．０９５±０．００５ｍと決められる。そして試料充
填量は５ｇ、Ａ法の場合の試料採取時間約３０秒で測定
される。

実施例２．３ 高部の直径が第１表に示した値となるようにした以外は
、実施例１と同様にしてマルチフィラメント型光ファイ
バを得た。高部直径が減少するにつれて伝送損出は増加
した。各高部の配列状態は、実施例１と同じく良好であ
った。

比較例１ 高部の直径を１．８−となるようにした以外は実施例１
と同様にしてマルチフィラメント型光ファイバを得た。

高部直径が小さすぎるため、伝送損失が２０ｄＢ／ｓ以
上と大きく、実用に耐えなかった。

実施例４ 海成分としてポリフッ化ビニリデン（屈折率１、４２　
）を使用した以外は実施例１と同様にしてマルチフィラ
メント型光ファイバを得た。各高部の配列状態は実施例
１と同じく良好であった。

実施例５ 海成分として鞘成分とポリフッ化メタクリレートポリマ
ー（屈折率１．４１５、ＭＦＲ３６）を用いた以外は実
施例１と同様にしてマルチフィラメント型光ファイバを
得た。各高部の配列状態は実施例１と同じく良好であっ
た。

第 １ 図 （イ） （ロ） ４、

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は本発明を実施するに際して用は従来用い
られてきた紡糸ノズルの拡大断面図、同（ロ）はこのノ
ズルにより作られたファイバの拡大断面図、第３図は本
発明で有効に利用しうる紡糸口金の部分拡大図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直径２〜７０μなる光伝送性を備えた芯−鞘構造
   の島成分を海部に５０〜１００００個なる割合で、各島
   成分を俵積み配列又は四方積み配列に配列一体化してお
   り、かつ、その断面外周形状が円〜略円形であることを
   特徴とするマルチフィラメント型光ファイバ。
2. （２）紡糸ノズルの孔配列が、俵積み配列又は四方積み
   配列とした芯形成用ノズル、鞘形成用ノズル及び海形成
   用ノズルを用いて芯、鞘、海形成用プラスチックを紡出
   して少なくとも同心円３層構造の光伝送体を独立体とし
   て吐出し、これら光伝送体を一体集合化せしめて、直径
   ２〜７０μなる光伝送性を備えた芯−鞘構造の島成分を
   海部に５０〜１００００個なる割合で、各島成分が俵積
   み配列又は四方積み配列に配列されており、かつ、その
   断面外周形状が円〜略円形としたことを特徴とするマル
   チフィラメント型プラスチック光ファイバの製法。