JPH04295807A - 多芯プラスチック導波路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の多芯プラスチック光ファ
イバの用途はファイバ状として医療分野、計測分野、工
業分野での内視鏡としての用途や、文字や物体の読み取
りなどに使用するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバイメージガイドは多数のファ
イバを収束し、両端の配列を正確に対応させたものであ
り、片端に入射した光がもう一方の端面の対応した位置
に出射するものである。この場合には、多数のファイバ
は両端面の所だけが固定され、途中は自由になっている
場合とファイバの全長にわたり固定されている場合があ
る。前者については、プラスチック光ファイバやガラス
ファイバでよく実施されているものであるが、これは、
個々の光ファイバがそのまま収束されたものであり収束
されたイメージガイドは比較的断面積が大きい。一方後
者の場合は、予め個々のファイバを配列させておき、こ
れを全体的に溶着または融着して一体化しファイバ状に
延伸したものであり、比較的小さな断面積の中に多数の
画素を取り込むことができる。この技術は石英ファイバ
では良く採用されている方法であるが、製造工数がかか
りコスト高であるのが欠点である。プラスチック製の試
みとしては特開昭５６−３９５０５号には複合紡糸によ
り海島関係の断面を持ち、島相当部分はそれぞれ、芯と
鞘の２層構造となっており、それを海成分で結束したも
のが記載されている。この文献によれば島の数は原理的
には数千万島でも可能とされているが、実施例によれば
１４４島の例が記載されており、島の形状は円形には程
遠い不規則な形状である。この考えとはやや異なる方法
として、米国特許第３５５６６３５号には、鞘成分を海
とし、芯成分を島とする、多数の島からなる芯が海であ
る鞘の中に配列したファイバも考案され、すでに芯をポ
リスチレン、鞘をＰＭＭＡからなる導波路がダウケミカ
ル社よりＣＯＲＴＥＮＥ＊としてカタログ掲載されてい
るが、７×７の４９の芯数のものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】イメージファイバの用
途として、ガラスファイバを用いたものは比較的高価で
ある。特に医療機器として用いる場合は、ウイルスや細
菌感染の防止から、使い捨てにするのが最も安全であり
、安価なファイバの開発が要望されている。さらに、ガ
ラスファイバは断線する危険があり、医療用途のうち特
に血管の内視鏡用途には折れない細径イメージファイバ
が望まれている。

【０００４】その他、イメージを伝送するには画素数の
多い導波路が要望されている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、鋭意検討した結果、多芯のプラスチック導波路に解
決法を見出した。即ち屈折率の高い透明な芯樹脂からな
る、多数の小さな芯繊維が個別に仕切られるように、屈
折率の低い透明な鞘樹脂を充満して一まとめにした多芯
プラスチック導波路で、芯樹脂と鞘樹脂を溶融状態で複
合紡糸し０．０１ｍｍ２〜１００ｍｍ２の断面積に製造
したものであり、芯に鞘が被覆されるときの温度におけ
る鞘樹脂の粘度が１０００ポイズ以下である樹脂を用い
た多芯プラスチック導波路である。この導波路の断面を
見れば芯を島とし、鞘を海とする海島構造から成ってい
るものである。本発明の導波路を得るには、溶融した芯
樹脂と鞘樹脂を同時に複合紡糸ダイに供給し、先ず、芯
ポリマーを多数の穴をあけたダイプレートから押出し、
この溶融状態の多数の芯線を流しだす。ついでこの芯線
の回りに、溶融状態の鞘樹脂を注入し、断面を見れば、
芯を島とし、鞘を海とする導波路が形成される。これを
適度の太さに溶融状態で引き伸ばし、断面積０．０１ｍ
ｍ２程度から１００ｍｍ２程度のファイバや棒状のもの
を得る。内視鏡のようなものに使う場合は断面積は０．
０５ｍｍ２〜７ｍｍ２程度が便利であり、通常は円形に
成形し、多芯の光ファイバとして使う。一方、液晶の表
示を視差無しに読み取ったり、下の文字を表面に読み取
るための多芯導波路を薄く輪切りにしたイメージ板に用
いるような別の用途に使用する場合には、多芯導波路の
断面積は比較的大きく取るのが好ましいこともあるが、
この場合は多芯導波路は紡糸ダイを出たあとなかなか冷
却できないので精々１００ｍｍ２以下にするのが妥当で
ある。形状は円形、正方形、長方形、正六角形など、以
降の用途での、配列に応じて充填し安いように選ぶこと
ができる。

【０００６】本発明の方法によれば、芯ポリマーを多数
の穴の開いたダイプレートから流しだし、その間に鞘樹
脂を充填する必要があり、多数の芯ファイバは鞘樹脂に
よって著しい変形などを受けずにファイバー性を保つよ
うに、紡糸温度条件下での鞘樹脂の粘度を著しく小さく
する必要がある。もし鞘樹脂の粘度が高いと、鞘樹脂は
充填が不十分となり、全ての芯をとりかこむ事ができな
くなったり、芯ファイバーの真円性が大きくくずれたり
する。従来の５０ケ〜１５０ヶ程度の比較的芯数の少な
い場合には問題無い事が更にそれを大幅に上回る芯を配
置する場合には鞘の充填が困難になり問題となる。芯の
数は、イメージファイバとして使用する場合には非常に
重要な項目であり、この数が、画素数として画像の解像
度を左右する。最低５００画素は必要で、好ましくは千
から数万画素が要求される。しかも、単に画素数だけ多
くても、一つ一つの画素が光を均一な明るさで伝送しな
いと解像度は良くならないので、個々の芯ファイバが真
円に近くなり、鞘が歪み無く被覆されていることが必要
である。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、公知ものが使用で
きる。例えばメルトフローインデックスとしてＡＳＴＭ
−１２３８、２３０℃で加重３．８ｋｇの値が０．１ｇ
／１０分〜５０ｇ／１０分程度のものは好適である。と
ころが鞘樹脂に関しては従来複合紡糸で用いられている
ような０．１ｇ／１０分〜２００ｇ／１０分程度のメル
トフローインデックスでは適当では無く、もっと低粘度
のものが必要である。本発明で言う粘度はＢ型粘度計を
用いて測定した値をさす。その粘度の目安は１０００ポ
イズ以下、より好ましくは５００ポイズ以下である。こ
のような低粘度の樹脂は容易に流動するので、紡糸には
特別の配慮が必要で、芯線の縦糸が液状の鞘を保持でき
る程度に芯樹脂の供給体積と鞘樹脂の供給体積の比率を
適当な範囲におき、紡糸時のダイス口からの樹脂の自然
流下を防ぐ必要がある。その適当な範囲は芯樹脂に対し
鞘樹脂の量が５％〜３０％好ましくは１０％〜２０％で
ある。５％以下では芯鞘構造が形成され難く、３０％以
上ではダイス口から樹脂が流れ落ちるのでうまく紡糸出
来ない。鞘樹脂としてそのような低粘度の樹脂は従来公
知の鞘樹脂の分子量を低くすることによっても入手でき
、従来プラスチック光ファイバの芯樹脂や鞘樹脂として
公知の構造単位の樹脂からなる、多芯導波路を製造する
ことができる。例えば、芯ポリマーとしてはＰＭＭＡ樹
脂であれば、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、ＰＭＭＡ
系の樹脂やビニリデンフロライド系樹脂、などが一般的
である。しかし、低分子量の樹脂では機械的強度に問題
がある用途については、比較的低温で溶融し、低粘度の
樹脂の組み合わせを求めたほうがよい。特に本発明で優
れた性能を上げた組み合わせとしては、芯ポリマーをポ
リカーボネート樹脂とし、鞘ポリマーをエチレン酢酸ビ
ニル共重合体またはエチレンエチルアクリレート共重合
体のうち、透明性が高く、メルトインデックスの高いも
のがあげられる。これら鞘ポリマーでエチレン共重合体
で透明性の高いものは、酢酸ビニル共重合比率あるいは
エチルアクリレート共重合体比率が１５重量％以上のも
の、好ましくは２０％〜３０％程度のものが透明性がす
ぐれていると共に、室温での用途に支障の無い耐熱性を
有しているので好ましい。

【０００７】この様にして得た多芯導波路をポリエチレ
ンやＰＶＣ樹脂などの他に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導波路ケーブルとして、体内の医
療用の用途に供したりすることができる。その他いプラ
スチック光ファイバのシートをこの多芯導波路の回りに
巻き付けライトガイド付きのイメージファイバとして使
用することもできる。

【０００８】

【実施例】芯樹脂として、ポリカーボネート樹脂を用い
た。ポリカーボネート樹脂として光ディスクなどに使用
されている分子量１．５万の樹脂（帝人化成製）を用い
た。鞘樹脂として、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２８％の樹脂で、粘度がＢ型粘度計
（トキメック社製、Ｂ８Ｒ型、ロータＨＨ−２型、回転
数１０ｒｐｍ）による測定値が２１０℃で４５６ポイズ
、２２０℃で４１４ポイズ、２３０℃で２７０ポイズの
ものを用いた。ダイスのプレートは１０００ケの穴があ
けてあり、先ず芯樹脂を先に流し、次いで芯ファイバに
鞘樹脂を被覆し全てのファイバを合流せしめることので
きるダイスを用いた。ダイス温度を２３０℃にし、溶融
した芯樹脂を０．８５ｋｇ／ｈｒ鞘樹脂を０．１５ｋｇ
／ｈｒで複合紡糸ダイに供給し、得られたストランドを
冷却しながら引き落とし、直径０．５ｍｍ、１．０ｍｍ
、３．０ｍｍの３種類の円形の多芯ファイバを得た。 このファイバは０．５ｍの長さで、光が通り、３ｍｍの
ファイバを書類の文字の上にあてると、片端面では文字
が読み取れた。

【０００９】このファイバは折り曲げに対しても強靭で
あり、柔らかくかとう性に富んでいた。

【００１０】

【発明の効果】かとう性があり折れにくいイメージファ
イバで高画素のものを安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多芯プラスチック導波路の概念図であ
る。

【図２】本発明の多芯プラスチック導波路ケーブルを示
す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　屈折率の高い透明な芯樹脂からなる、
   多数の小さな芯繊維が個別に仕切られるように、屈折率
   の低い透明な鞘樹脂を充満して一まとめにした多芯プラ
   スチック導波路で、芯樹脂と鞘樹脂を溶融状態で複合紡
   糸し０．０１ｍｍ２〜１００ｍｍ２の断面積に製造した
   ものであり、芯に鞘が被覆されるときの温度における鞘
   樹脂の粘度が１０００ポイズ以下の樹脂を用いた多芯プ
   ラスチック導波路。
2. 【請求項２】　　芯ポリマーがポリカーボネート樹脂、
   鞘ポリマーがエチレンと酢酸ビニル共重合体またはエチ
   レンとエチルアクリレート共重合体であることを特徴と
   する請求項１記載の多芯プラスチック導波路。