JPH04191710A - プラスチツク系マルチ光フアイバ及びその製造法 - 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〕 本発明は画素数が１００〜３００００なる高画素数のプ
ラスチック系マチチフィラメント型光ファイバに関する
ものであり、かつ従来のプラスチック系マルチフィラメ
ント型光ファイバに比べ伝送画像の黄着色が少ないプラ
スチック系マルチフィラメント型光ファイバ（二関する
ものである、 〔従来の技術〕 単繊維径２００μ以下なるガラス系光ファイバを配列ｆ
工〈整列し、繊維同士を接着剤にて接合したマルチ光フ
ァイバは光による画像伝送を行なうことができるため、
胃カメラをはじめとする内視鏡として医療機器分野を中
心ｇ二その利用が進められている。

ガラス系光ファイバは、これまでプラスチック系光ファ
イバに比べ、その繊度を細くすることか比較的容易であ
るため１００００を超える多画素数のマルチフィラメン
ト型光ファイバの開発が進められているが、ここに用い
てｂる光ファイバは、極めて１１１１度であることと、
曲げに対する抵抗力が小さいため、マルチフィラメント
型光ファイバの使用時における曲げ操作により比較的容
易に折損し、当該部分がマルチフィラメント型光ファイ
バの画曽欠点となることが大きな難点とされている。

またガラス系光ファイバにて作られたマルチフィラメン
ト型光ファイバはその特性上剛直なものとなることはさ
けられず、イメージスコープとして使用する場合、その
曲げ角度を大きくとることが難しく、監視々野を余り広
くとれなりと論う難点もある。

そこ↑、従来より、ガラス系光ファイバに比べ折損しに
くく、曲げ易いという特性を備えたプラスチック系光フ
ァイバを複数本集合したプラスチック系マルチフィラメ
ント型光ファイバの開発が試みられている。

本発明者等は、先Ｃ二優れたプラスチック系マルチフィ
ラメント型光ファイバを作るための方法をＢ、Ｐ、Ｏ２
０７７０５に提案した。この発明は多数の島成分形成用
ノズル孔を備えた口金板、海成分形成用ノズル孔を備え
た口金板、繊維集合ノズル孔を備えた口金板を重ねた海
鳥型マルチフィラメント製造用複合紡糸口金であり、最
下部口金板直上に設置される口金板のノズル孔が、当該
口金板の下端面に向ってラッパ状の開口を備えており、
最下部口金板直上に設けた２枚の口金板の間に海成分流
路を設けた口金板を用いて独立に複合紡糸した多数の繊
条を集合ノズルにて集合せしめることＣ二より、海戒分
断面内に島成分が俵積み配列構造としたプラスチック系
マルチフィラメント型光ファイバを得るものである。こ
の方法によって可成りｉｊｉｇｌ伝送性の良好なプラス
チック系マルチフィラメント型光ファイバを作り得るこ
とが明らかになった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、こうして得られたプラスチック系マルチフィ
ラメント型光ファイバの構成成分ポリマは紡糸時の熱劣
化ζ：よりごくわずかではあるが黄味を否びてしまう。

したがってこのマルチフィラメント型光ファイバにより
伝送されたＩｉ倫も黄味を帯びることとなる。この伝送
画像の黄着色化は、海部の光伝送部直径が２９ｐｎｒ以
上ではあまり見られない。

しかし、島成分直径が７０μｍ　以下、特に１０−以下
としたプラスチック系マルチフィラメント型光ファイバ
では伝送画備の黄着色化が顕著となってしまう。

その結果、このマルチフィラメント型光ファイバにより
伝送された画像は、＊＊＊に比べ黄色味の強いものとな
る。伝送ｉｉ＊をモニター等を用いて観察する場合には
、色調調整により修正が可能であるが、伝送画像を直視
で観察する場合Ｃ：は前述のような色調調整は不可能で
あり、伝送画像の黄着色が著しいと誤認等が発生すると
いう恐れがあり、直視観察の場合ばかりでなく、伝送Ｉ
ｉｊ儂の色調観察を行なう場合には困難な面な有してｈ
る。

本発明者は上述した如き現状に鑑み黄着色化が極めて小
さい伝送画像を与えるプラスチック系マルチフィラメン
ト型光ファイ／くを得るべく鋭意検討した結果、海部が
海部（１俵積み状に配置された海−島構造を有するプラ
スチック系マルチフィラメント型光ファイバを製造する
にあたり、島成分が一成分よりなる場合はその海成分形
成用ポリマーを、又海部が芯−軸構造よりなる場合はそ
の鞘成分形成用ポリマーを着色し特定波長領域の光を吸
収させることにより、このマルチ光ファイバの１．５１
１１長当りの伝送ｉｉ＊のＹＩ値を３０以下とすること
シニよって所期の目的を達成し得ることを見出し本発明
に到達した。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは、島の数１００〜３０００
０なる範囲の海部が海部に俵積み状に配置された構造を
有するプラスチック系マルチフィラメント型光ファイバ
であり％該マルチのフィラメント型光ファイバの１５ｍ
相鳩長における伝送画像のＹＩ値３０以下であることを
％徴とするプラスチック系マルチフィラメント型光ファ
イバＣ；ある。

かかるプラスチック系マルチフィラメント型光ファイバ
を製造するＣ二は次のような処方により製造することが
可能である。即ち、島の数が１００〜３００００なる範
囲の島部が海部に俵積み状に配置された構造を有するプ
ラスチック系マルチフィラメント型光ファイバを製造す
るにあたり、島部が一成分よりなる場合はその海成分形
成用ポリマーを、又島部が芯−鞘構造よりなる場合はそ
の鞘成分形成用ポリマーを着色し、５００訓〜７００ｍ
の波長の光を吸収させることＣニより該マルチ光ファイ
バの１．５謬相当長における伝送画像のＹＩ値を３０以
下なる本発明のプラスチック系マルチフィラメント型光
ファイバとすることができる。

本発明のプラスチック系マルチフィラメント型光ファイ
バにおいて島部の光伝送部の直径が１０μｍ　以下であ
る場合にはこれ迄に提案されていない伝送ｍｓの低置着
色化タイプのプラスチック系マルチ光ファイバとして有
効なものである。

ところで島部が芯−鞘構造である場合（；おいて、芯−
鞘の界面で光が全反射する際には光は必ず鞘層にその波
長の数倍の距離まで侵入することが知られている（例え
ば「光学ファイバ」長尾和美著、共立出版）。したがっ
て鞘成分形成ポリマを着色することに工り−内（：侵入
した光の特定波長域の光を吸収させることができる。

島部が一成分よりなる場合は海成分形成ポリマを着色す
ればよい。

以下の説明では特Ｃ二ことわりの無い限り、説明を簡単
Ｃ：するために、島部の構造が芯−鞘構造の場合を例に
とり説明する。

本発明におめて５００〜７００ｎｆｆｉの波長の光を吸
収させる目的で鞘成分形成ポリマに添加する着色剤とし
てはアントラキノン系の染料（三菱化成−社Ｍ　Ｄｉａ
ｒｅｓｉｎ　（ＢｌｕｅＪ、ＢｌｕｅＧ、ＢｌｕｅＮ＄
３１ｕｅＨ３Ｇ等〕）等ル挙げることができる。着色剤
の添加量は、光ファイバ１．５ｍ相当長のＹＩ値が３０
以下となり、しかもファイバの光伝送性を大きく低下さ
せない範囲で添加する必要がある。この添加量は芯径に
より変化するが、芯径が７μ肩の場合においては、ｗＩ
成分形成ポリマ１００重量部ｃ　アタリ２　Ｘ　１０　
〜４　Ｘ　１０−’重量部と極めて微量の割合である。

過剰の添加はファイバの光伝送性を著しく低下させてし
まい実用にたえないものとなる。

本発明において、島成分を形成【−でいる芯成分ボ１１
７μｍの屈折率ｎ１と鞘成分ポリマーの屈折率ｎ２との
差が００１以上となるよつＣ二することが、島成分中を
伝送する光の伝送を一失を増大させな論ためにも好まし
ＸＡ、　ｎ、−ｎ２値がα０１よ　゛りも小さい組合せ
により作られたマルチフィラメント型光ファイバの場合
には芯成分中に導入された光が鞘層へ漏光する現象が認
められ、本発明の如きマルチフィラメント型光ファイバ
においては伝送１ｉｉｉ儂の鮮明性が著しく低下する工
うＣ二なる。

本発明のマルチフィラメント型光ファイバの島の断面形
状は略円形であり、かつ島の数、すなわち画素数は１０
０〜３００００なる範囲であることが必要である。島の
数が余り多すぎると得られ６マルチフイラメント型光フ
アイバの均一性を保つのが難しい。また島の数が１００
未満のマルチフィラメント型光ファイバでは一本のマル
チフィラメント型光ファイバ中の画素数が少なすぎるた
め解倫度の良好なｌｉｊｇＩ！伝送を行ない得るものと
することが難し−。本発明においては、とくに１００〜
１２０００なる高教のマルチフィラメント型光ファイバ
とするのがよい。

本発明において、島部が芯−鞘構造を有するプラスチッ
ク製マルチフィラメント型光ファイバを製造する際に有
効的に用いる紡糸口金の断面図を第１図に示す。同図中
（１）は芯分配用口金であり、（２）は鞘分配用口金、
（３）は海分配用口金、（４）は各成分分配用口金、　
（５１（６１（７）は芯成分供給口、鞘成分供給口、海
成分供給口であり、（８）はマルチフィラメント型ファ
イバ形成用集合口金である。（１ａ）は芯形成用ノズル
、（２１）は臂形成用ノズル、（３ａ）は海形成用ノズ
ルであり、その下端部はラッパ状開孔となっている点に
特徴を有している。（９）は集合ノズルであり、（６ｂ
）及び（７ｂ）は夫々口金内での鞘成分ポリマー及び海
成分ポリマーの流れを規制するスリットである。

この様な構造を有する紡糸口金の＋５１７＞ら芯材を流
し、（１）にて所定の高教に分配する。次に（６）から
着色剤を配合した幣材を流し、（２）にて芯部の廻りに
幣部を形成する。同様にけ）から海部を流し、（３）に
て鞘部の廻り（：海部を形成する。各々、三層構造を有
する光ファイバを形成１．た後、（３ａ）で各党ファイ
バを近接させ、（８）の集合口金内で融着一体化して（
９）より吐出する事Ｃ：より、本願発明のプラスチック
製マルチフィラメント型光ファイバを製造し得る。

上述した如き紡糸口金を用い本願発明のプラスチック製
マルチフィラメント型光ファイバを製造する場合、芯材
を構成する樹脂のメルトフローレートに対し鞘、海を構
成する樹脂のメルトフローレートを大きく取る事が望ま
しい。

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−）　（ｎ、＝１．４９　）およ
びメチルメタクリレートな主成分とするコポリマー　（
ｎＩｌｌｌ、４７−１５０）、ポリスチレン（ｎｌ−１
５８）およびスチレンを主成分とするコポリマー（ｎＤ
ａ＝、ｔ５０−Ｌ５Ｂ）、スチレンアクリロニトリルコ
メリマ−（ｎ　Ｄ−Ｌ５６　）、ポリ４−メチルペンテ
ン１　（ｎ　、、−１４６）、エチレン／酢ビコポリｆ
ｆ　−（ｎ、＝１．４６−Ｌ５０）、ポリカーボネート
（ｎ、ｇＬ５０〜Ｌ５７）、ポリクロロスチレン（ｎ　
ｆｌ＝１６３　）、ポリ塩化ビニリデン（ｎＤ−１６３
）、ポリ酢酸ビニル（ｎＤｓ＝１４７）、メチルメタク
リレート／スチレン、ビニルトルエン又はａ−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
ｗ　−（ｎ、、−１５０−Ｌ５８）、ポリジメチルシロ
キサン（ｎｆｌｘＬ４０）、ポリアセタール（ｎ、ｚＬ
４８）、ポリテトラフルオロエチレン（ｎＤ、、ｔ３５
）、ポリフッ化ビニリデン（ｎｎ−Ｉ＝１４２）、　　
ポリトリフルオロエチレン（ｎＤｍＬ４０）、パーフル
オロプロピレン（ｎＤ！Ｌ３４）、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（ｎ　ＤＷ１
３５〜１４０）、ポリフッ化ビニリデンとポリメチルメ
タクリレート・ブレンドポリマー（ｎＤｘＬ４２〜Ｌ４
６）、一般式ＣＨｘ−Ｃ（ＣＨｓ）Ｑ）ＯＲｆ　テ表り
サレル７７　化１タクリレートを主成分とするコポリマ
ーで、基Ｒ，ｆが−（ＣＨ２）、（ＣＦ、）、Ｈである
コポリマー　　（ｎ、　−Ｌ３）−ｔ４ｚ）、ＴＬｆｂ
’−（Ｇ（！　）　−（ＣＦｘ　）　−Ｆのもの（、、
−１３）〜Ｌ４０）、Ｒｆが一部・（ＣＦｍ　）　ｚの
もの（ｎ　、５ｅＬ３８　）、Ｒｆが−Ｃ（ＣＦｓ）ｓ
のもの（ｎＤａ＝１３６）、Ｒｆが−ＣＨ，ＣＦ、ＣＨ
ＰＣＰ。

のもの（ｎｔｌ−ｔ４ｏ）、Ｒｆが−ＣＨ，ＣＦ（ＣＦ
、）　、のもの（ｎＤ−１３７）、およびこれらの７フ
化メタクリレートのコポリマー（ｎ、−Ｌ３６〜Ｌ４０
）、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？　−（ｎ、−１，３７−１４３１、
一般式ＣＨ，＝ＣＨ−α）ＯＲ″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’カー
（ＣＨ，）　、　（ＣＦ、　）　、Ｆのもの（ｎｐ−Ｌ
３）−Ｌ４０）、Ｒｆ’が−（ＣＨ，）　、　（ＣＦ、
　）　、Ｈのもの（ｎｌ。

−１３７−１４１）、Ｒｆ’が−ＣＭｔ　ＣＦ　！　Ｇ
（Ｆ　・ＣＦ　３のもの（ｎＤ＝１４１）、Ｒｆ’が−
ＣＨ（ＯＨｓ　）　ｚ　　のもの（ｎｏ−Ｌ３８）、お
よびこれらフッ化アクリレートコポリマー（ｎＤｅＨｔ
Ｌ３６〜Ｌ４１）、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（ｎ　Ｄ＝１．３
６〜１４１）、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（
ｆｌｌｌ−Ｌ３７〜１４３）、一般弐ＣＨ２−ＣＦ・α
ηＲ”ｆで表ワサれる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ゎ−Ｌ３
７〜Ｌ４２）、（但し、式中Ｒ”ｆは−ＣＦｓ、−（σ
馴。

（ＣＦｚ　）　、Ｆ　−（ＣＨ２）　、　（ＣＦｚ八Ｉ
へ　、−ＣＨ２ＣＦ２ＣＨＦＣＦ、、−Ｃ（ＣＦｍ　）
　ｘＨを示す、） 海成分として使用しつるプラスチックとしては、例えば
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、フッ素
化アルキルメタクリレートポリマー、ポリ沸化ビニリデ
ン、アイオノマー、エチレン／エチルアクリレ−トコポ
リｉ−、エチレン／酢酸ビニルコポリマー、連化ビニリ
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、ＡＢＳ、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輪形成用ポリマー
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ｌ１ｉｅを伝送す
るマルチ光ファイバを作るためには好ましり。

（実施例） 以下実施例により本発明を具体的に説明する。

なお下記の実施例において伝送損失の評価と明るさ指数
１の算出は次の方法で行なった。

〔光伝送損失の評価〕

得られたプラスチック系マルチフィラメント型光ファイ
バの光伝送損失は第３図（二示す装置によって測定した
。

安定化電源（１０１）によって駆動されるハロゲンラン
プ（１０２）から出た光はレンズ（１０３）によって平
行光線にされた後、干渉フィルター（１０４）！＝よっ
て単色化され、マルチフィラメント型光ファイバ（３０
０）と等しい開口数を持つレンズ（１０５）の焦点に集
められる。この焦点にマルチフィラメント型光ファイバ
の入射端面（１０６）が位置するよう調節してマルチフ
ィラメント型光ファイバ（１００）に光を入射させる。

入射端面（１０６１から入射した光は減衰して出射端面
（１０７）から出射する。この出射光は十分に広い面積
のフォトダイオード（１０８）によって電ｆｌ（”−変
換され、電流−電圧変換型の増幅器（１０９）によって
増幅された後、電圧計（１１０）により、電圧値として
読み取られる。

伝送損失の測定は次の手順により行なう。

まずマルチフィラメント型光ファイバ（１００）を１０
　　の長さＣ：なるように、両端面をファイバ軸に直角
ｌ二切断し、平滑な面に仕上げ、前記の装置【二人射端
面（］ｏ６）および出射端面（１０７１が測定中動かな
いように装着する。

暗室にして電圧計の指示値を読取る。この電圧値を１１
とする０次に、室内灯を点灯し、出射端面（１０７）を
装置からはずし、この端面たら長さｌの点（１１１）で
マルチフィラメント型光ファイバ（１００）を切り敗る
。そして、装置に装着されている方のマルチフィラメン
）Ｗ光ファイバの端面を最初と同じように繊維軸（：直
角な面に仕上げ、これを新しい出射端面として装置に装
着する。これらの作業中、入射光量を一定に保つため、
入射端面（１０６）は動かないように注意する。再び暗
室にして、電圧計の指示値を読み取り、これをｔ、とす
る。

光伝送損失Ｆｌは次式により計算する。

ａ　−−Ｌ！　ｌｏｇ　（−Ｕｉ）　（ｄ　ｌ／）Ｃ’
ｌ　）１１□ こ＼で　／：マルチフィラメント型光ファイバの長さ（
ｋ、） ＩＩ、＋２’光量（電圧計読敗値） なお、ここでの測定条件は次の通りである。

干渉フィルター（主波長：６４６ｎｍ ｔｏ（マルチフィラメント型光ファイバの長さ）：　　
　１５　ｍ ｌ（Ｉ　の切断長さ）：　　１０ｍ Ｄ（ボビンの直径）　　　　　：１９０■こ＼でボビン
Ｖｉ装置をコンパクトにするために使用し、入射端面（
１０６）と出射端面（１０７）間の距離が１＋ａ程度に
なるようにして、残余の光学峻維をボビン（図示せず）
に巻込ておく。

×　明るさ指数Ｙの算出 マルチフィラメント型光ファイバの伝送画像の明るさ指
数Ｔは次式により算出される。

式中、Ｓはマルチフィラメント型光ファイバ中のコア占
有率 αはマルチフィラメント型光ファイバ ■当りの伝送損失（ｄＢ／ｍ　） ＮＡは開口敷くｊπ−ｎ、”　） Ｌはマルチフィラメント型光ファイバ の使用長（−１ を示す マルチフィラメント型光ファイバの伝送画像の明るさ指
数１は４５　Ｘ　１０　　以上であることが好ましく、
とくに５×１０以上である場合には極めて明るい伝送画
像が得られる。

実施例１ 第１図に示した如き構造の紡糸口金を用いホール数を第
１表（：示した画素数に相当したホール数とし、海成分
を構成する芯成分と（−で屈折率が１．４９２のポリメ
チルメタクリレートポリマを、精成分としてアントラキ
ノン系の染料（三菱化成り１ａｒｅｓｉｎ　ＢｌｕｅＨ
３，Ｇ　）４×１０　　重量％をあらかじめ混合した屈
折１ＥＬ４１５のポリフッ化メタクリレートポリマを用
い海成分として、フッ化ビニリデンコポリマを用いて複
合紡糸し、第１表Ｃ：示した如き特性を備えたプラスチ
ック系マルチ光ファイバを得た。

第１表の実験番号１．２．３および４に示した如くして
得たプラスチック系マルチフィラメント型光ファイバは
島成分が笛２図に示す如く俵積み状であり伝送画像のＹ
Ｉ値は第１表Ｃ；示したように３０以下であり、鮮明で
繊細な１ｍ儂を伝送することができ、伝送ｉｊｅの黄着
色も少なく観察物とほぼ同じ色調の伝送ｉｊ儂であり伝
送画像の明るさも極めて明るいものであった。

実施例２ 第１図に示した如き構造の紡糸口金を用いホール数を第
２表に示した画素数に相当したホール数とし、島成分形
成ポリマとして屈折率がＬ４９２のポリメチルメタクリ
レートポリマを海成分形成ポリマとしてアントラキノン
系の染料（三菱化成り１ａｒｅｓｉｎ　Ｂｌｕｅ　Ｈ２
Ｏ）を２Ｘ１０＝重量幅をあらかじめ混合した屈折率１
４０２のフッ化ビニリデンコポリマを用い第１図の（５
）の芯成分供給口に島成分ポリマを、（６）、（７）の
殻成分供給口及び海成分供給口に海成分形成ポリマな供
給し複合紡糸を行ない第２表に示した如き特性を備えた
プラスチック系マルチフィラメント型光ファイバを得た
。

＠２表の実験番号５お工び６に示した如くして得たプラ
スチック系マルチフィラメント型光ファイバは島が俵積
み状であり伝送ｔｉｉ曹のＹＩ値は第２表に示したよう
に３０以下であり、鮮明で繊細なｊｉｉ偉を伝送するこ
とができ、伝送１ｊｉｉｖ黄着色は非常に少なく観察物
とほとんど同じ色調の伝送画像であり伝送画像の明るさ
も極めて明るいものであった。

第２表

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明のプラスチック系マルチフィラメント型
光ファイバを作るのに際し有効に用いる複合紡糸口金の
縦断面図を、＠２図は本発明のプラスチック系マルチフ
ィラメント型光ファイバ断面拡大図を、第３図はマルチ
フィラメント型光ファイバの伝送損失測定装置の概略図
を示す。 １−・・芯形成用口金 ２・・・・・鞘形成用口金 ３・・・・・島形成用口金 ８・・・・・集合口金 ２３−・・海 １００　・・・・・マルチ光ファイバ １０２　・−・ハロゲンラング １０５　・・・・・レンズ １０８・・・・・フォトダイオード １０９・・・・・増　＠　器 １１０・・・・電　圧　計 特許出顆人　三菱レイヨン株式会社 代理人　弁理士　　１）村　武　敏 第１！！！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）島の数１００〜３００００なる範囲の島部が海部に
   俵積み状に配置された構造を有するプラスチック系マル
   チフィラメント型光ファイバであり、該マルチフィラメ
   ント型光フアイバの１．５ｍ相当長における伝送画像の
   ＹＩ値が３０以下であることを特徴とするプラスチック
   系マルチ光ファイバ。 ２）島部の光伝送部直径が１０μｍ以下であることを特
   徴とする請求項１記載のプラスチック系マルチ光ファイ
   バ。 ３）島部が一成分よりなる場合は、その海成分のみが着
   色されており、又島部が芯−鞘構造よりなる場合は、そ
   の鞘成分形成用ポリマを着色しており、着色剤として波
   長５００〜７００μｍの特定波長帯の光を吸収する染料
   を用いたことを特徴とするプラスチック系マルチフイラ
   メント型光ファイバの製造法。