(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的高い屈折率を有するコアガラスの外周に、比較的低い屈折率を有するクラッドガラスを被覆し、さらにその外周に、酸可溶性ガラスを被覆して三重層の光学単繊維を作る第１の工程と、
該光学単繊維を酸に可溶なガラス外套管内に多数本規則正しく配列し、マルチプリフォームを作る第２の工程と、
該マルチプリフォームを加熱延伸して融着光学繊維束を作る第３の工程と、
該融着光学繊維束の両端部を残して酸処理し、該融着光学繊維束の中間部分の酸可溶性ガラスを溶出させる第４の工程と、
を含んでなる可撓性光学繊維束の製造方法において、
前記第２の工程の光学単繊維をガラス外套管内に配列する作業の前に、微粉末ガラスを該光学単繊維に付着させる、
ことを特徴とする可撓性光学繊維束の製造方法。
【請求項２】
微粉末ガラスの粒径が、５〜２００ｎｍである請求項１に記載の可撓性光学繊維束の製造方法。
【請求項３】
微粉末ガラスの粒径が、１０〜５０ｎｍである請求項１に記載の可撓性光学繊維束の製造方法。
【請求項４】
微粉末ガラスが、微粉末シリカである請求項１、２または３に記載の可撓性光学繊維束の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸溶出法による可撓性光学繊維束の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療用あるいは工業用の内視鏡に使用されるイメージ伝送用光学繊維束の製造方法に関しては、米国特許第３, ００４, ３６８号明細書等において所謂、酸溶出法がよく知られている。
【０００３】
この酸溶出法は、比較的高い屈折率を有するコアガラスの外周に、比較的低い屈折率を有するクラッドガラスを被覆し、さらにその外周に、酸（１〜２ＮのＨＣｌ、ＨＮＯ3 ）に可溶なガラスを被覆し、その外径を約５００μm 程度、長さを２００〜３００mmとして３重層の光学単繊維を作成し、そしてやはり酸に可溶な内径が２０〜３０mmの外套ガラス管の中にこれを多数本（１００００〜２００００本）規則正しく配列して加熱延伸し、適当な長さに切断し、融着光学繊維束を作成した後、その両端を耐酸性の物質で被覆し、全体を酸に浸漬することにより、融着光学繊維束における酸可溶性のガラスを溶出させることによって、可撓性の光学繊維束を製造するというものである。
【０００４】
この製造方法において、品質のよいイメージ伝送用光学繊維束を製造するポイントは、酸に可溶な外套ガラス管内に３重層の光学単繊維を多数本規則正しく配列する際に、配列にぬけや乱れの無いようにすると共に、光学単繊維間に異物を混入させないようにすることである。
【０００５】
そこで、配列のぬけや乱れを無くし且つ光学単繊維間に異物を混入させないようにするためには、配列作業を実施する前に、光学単繊維を洗浄し、前工程で付着したゴミ、汚れ等を除去することが必要となる。
【０００６】
しかし、洗浄を完全に行えば行う程、光学単繊維同士で滑り具合が悪くなり、非常に配列作業がやりづらくなって、ぬけや乱れの原因となったり、光学単繊維が折れたりする等の問題点があった。
【０００７】
この問題点を解決するために、特公平３−７２０１９号公報においては、光学単繊維を多数本規則正しく配列する作業の際に、後の加熱工程で昇華あるいは気化分解して消滅する潤滑剤を該単繊維に被覆して滑り易くし、配列作業を容易にする可撓性光学繊維束の製造方法が開示されている。
そして潤滑剤としては、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含むフッ素系の固体潤滑剤が使用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光学単繊維を入念に洗浄してもゴミや汚れ等を完全に除去することは事実上不可能であり、より良質な光学繊維束を製造するためには、配列作業の前に汚れた光学単繊維を選別・除去する作業が必要となるが、通常は粒子の大きいＰＴＦＥを光学単繊維に被覆してしまうと、このような選別・除去作業が困難となる欠点がある。
【０００９】
また、ＰＴＦＥは、後の加熱工程で気化分解すると、光学繊維束内に気泡を発生させることがあり、これにより光学繊維束が変形し、不良発生の原因となることが判明した。
【００１０】
なお、汚れた光学単繊維を選別・除去した後にＰＴＦＥを被覆させることも考えられるが、例えばＰＴＦＥを噴霧している間にゴミ等が光学単繊維に付着する可能性があり、上記のようにＰＴＦＥ被覆後では選別・除去作業が困難なことから、この方法は適当な手段とは言えない。
【００１１】
本発明は以上の点に着目してなされたもので、光学単繊維に潤滑剤を付着させた後でも、汚れた該単繊維の選別・除去作業が容易で、配列作業がやり易く、ぬけや乱れ等が生じにくい可撓性光学繊維束の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討の結果、上記のような従来の課題を解決することができた。
すなわち本発明は、比較的高い屈折率を有するコアガラスの外周に、比較的低い屈折率を有するクラッドガラスを被覆し、さらにその外周に、酸可溶性ガラスを被覆して三重層の光学単繊維を作る第１の工程と、該光学単繊維を酸に可溶なガラス外套管内に多数本規則正しく配列し、マルチプリフォームを作る第２の工程と、該マルチプリフォームを加熱延伸して融着光学繊維束を作る第３の工程と、該融着光学繊維束の両端部を残して酸処理し、該融着光学繊維束の中間部分の酸可溶性ガラスを溶出させる第４の工程とを含んでなる可撓性光学繊維束の製造方法において、前記第２の工程の光学単繊維をガラス外套管内に配列する作業の前に、微粉末ガラスを該光学単繊維に付着させることを特徴とする可撓性光学繊維束の製造方法を提供するものである。
【００１３】
また本発明は、微粉末ガラスの粒径が、５〜２００ｎｍである前記の可撓性光学繊維束の製造方法を提供するものである。
また本発明は、微粉末ガラスの粒径が、１０〜５０ｎｍである前記の可撓性光学繊維束の製造方法を提供するものである。
【００１４】
さらに本発明は、微粉末ガラスが、微粉末シリカである前記の可撓性光学繊維束の製造方法を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明に用いられる３重層の光学単繊維を示す斜視図である。
この光学単繊維４は、比較的高い屈折率を有するコアガラス１（例えばバリウムフリントガラス）の外周に、比較的低い屈折率を有する耐酸性クラッドガラス２（例えばクラウンガラス）が被覆され、さらにその外側を囲むように、酸可溶性ガラス３（例えばほう珪酸塩ガラス）が被覆されて構成されている。
酸可溶性ガラス３は、例えば１〜２ＮのＨＣｌやＨＮＯ3 に溶解可能である。このような光学単繊維４の外径は、例えば２５０μｍであり、適当な長さ、例えば１５０ｍｍに切断し、洗浄して次の工程に用いることができる。
【００１６】
続いて、図２に示すように洗浄された前記光学単繊維４を多数本重ならないようにラック５の上に並べて、微粉末ガラスを主要成分とする潤滑剤を光学単繊維４に付着させる。
微粉末ガラスの付着方法は、とくに制限されるものではないが、例えば微粉末ガラスをパーフルオロカーボンのようなフッ素系の液体に分散させて潤滑剤とし、スプレー６等で前記光学単繊維４の表面に吹き付ける方法が挙げられる。
潤滑剤は光学単繊維全体に被覆させる必要はなく、少なくとも１部分に付着していればよい。
【００１７】
ここで本発明において好適な微粉末ガラスとしては、微粉末のシリカ（ＳｉＯ2 ）が挙げられ、その粒径は５〜２００ｎｍ、好ましくは１０〜５０ｎｍのものがよい。
簡便には市販されている微粉末シリカを使用することができ、例えばDegussa 社製の無水微粉末シリカ、商品名アエロジル（粒径は例えば約１５ｎｍ）等が挙げられる。
このような微粉末シリカは、上記のように粒径が小さいため、後の加熱延伸工程において望まれないガスを発生させることもなく、前記酸可溶性ガラス３中に入り込み、光学単繊維の変形になんら影響なく、つまりは、最終的な画像伝送特性にも悪影響を及ぼさない。
【００１８】
次に図３に示すように、例えば上記の酸可溶性ガラス３と同じ組成のほう珪酸塩ガラスであり、且つ内径が４０ｍｍ、外径が４５ｍｍ、長さが２００ｍｍである酸に可溶なガラス外套管７の中に、前記の潤滑剤を付着させた光学単繊維４を規則正しい六方最密充填を満足するように、約２００００本配列させてマルチプリフォームを作製する。
【００１９】
この配列の工程において、光学単繊維同士は直接触れ合うことなく潤滑剤を介して接触するため、光学単繊維の動きは非常にスムーズとなる。
そのため、配列作業が短時間で終わると同時に、ぬけや乱れのない奇麗な配列を達成することができる。
【００２０】
続いて、図４に示すように、継管８を金具９で保持し、電気炉１０の中にマルチプリフォームを送り込む。
電気炉１０を７００℃程度まで昇温して、下方の一端が軟化して十分に引き延ばせるようになってから、その先端をトング等で強制的に引っ張り出した後、ゴムロール１１にはさみ込ませて、連続的に延伸作業を行い、融着光学繊維束１２を得る。
【００２１】
このとき、マルチプリフォームを排気用接続パイプで減圧排気しながら加熱延伸作業を行うことができる。このようにすると微粉末ガラスを分散させていた有機溶媒が除去され易くなり好ましい。
【００２２】
加熱延伸後の融着光学繊維束の外径や長さ等の寸法は、目的とする用途に応じて適宜選択することができ、図５は加熱延伸後の光学繊維束端面の拡大図を示す。
融着光学繊維束の外径は、延伸の引張り速度で決定することができ、またその長さは、ゴムロール１１の下部での切断により決まる。
【００２３】
次に、例えば外径２ｍｍ且つ長さ１ｍで作製された融着光学繊維束１２は、その両端部を研磨した後、両端部を熱収縮チューブ等で保護し、中間部は硝酸などによって酸可溶性ガラスの最外周コーティング層を溶かし出し、可撓性を有する良質な光学繊維束を製造することができる。
【００２４】
本発明においては、潤滑剤として微粉末ガラス、とくに微粉末シリカを用いており、従来技術であるＰＴＦＥに比べ粒径が非常に小さいために、光学単繊維４同士が滑り易くなり、ひいてはマルチプリフォームの作製のための配列作業が良好になる。
【００２５】
また、上記のように微粉末ガラスは透明で粒径が小さいために、光学単繊維４にこれが付着した後であっても、汚れた該単繊維を容易に判別できる。そのため、選別・除去作業が容易となる。
【００２６】
さらに、本発明においては、潤滑剤として微粉末ガラスを用いているため、光学単繊維４の洗浄→潤滑剤の付着→汚れた繊維の選別・除去→マルチプリフォームへの配列という作業工程の順が可能であり、潤滑剤付着後であっても繊維の選別・除去作業を行うことができる。
これに対し、潤滑剤としてＰＴＦＥを用いる従来技術では、洗浄→選別・除去→潤滑剤の被覆→配列という工程順しか採用できず、このため潤滑剤被覆後のゴミ等を除去することができない。
詳細に説明すると、ゴミを取り除く選別の方法として、例えば、図２のように、ラック５上に光学単繊維４を並べた状態で、スタンドの光を光学単繊維４に当て、その反射の状態を見る。
この場合、ゴミが付着していると、その部分が乱反射し、明るく光るので、ゴミを識別することが可能となる。
しかしながら、従来のＰＴＦＥを含むフッ素系の固体潤滑剤のように、粒子が大きいものでは、潤滑剤を付着させた後は、スタンドの光を当ててもＰＴＦＥ粒子もゴミも全て乱反射してしまうので、ゴミが付着しているか否かが識別不能である。
これに対して、本発明のように潤滑剤としてガラス微粒子を使うと、粒径が小さいので、潤滑剤を付着させた後であっても、ゴミの部分のみが乱反射し、選別作業を容易に行え、従って、良質な光学繊維束を得る上で極めて有利となる。
【００２７】
さらにまた、従来技術のように潤滑剤としてＰＴＦＥを用いると、気化する際に光学繊維束内に気泡を発生し、光学繊維束のフィラメントを変形させ、不良の原因となっていたが、本発明では、微粉末ガラス、とくに微粉末シリカを用いているため、加熱延伸後にもこれは単繊維間に残るものの、粒径が小さいため酸可溶性ガラス内に移行し、光学繊維束のフィラメントを変形させることはない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、光学単繊維をガラス外套管内に配列する作業の前に、微粉末ガラスを潤滑剤として該光学単繊維に付着させているために、その付着後でも、汚れた該単繊維の選別・除去作業が容易となり、配列作業がやり易く、ぬけや乱れ等が生じにくい可撓性光学繊維束の製造方法が提供される。
【００２９】
また本発明によれば、微粉末ガラスの粒径を、５〜２００ｎｍの範囲に、好ましくは、１０〜５０ｎｍの範囲に設定したために、一層潤滑効果が高まり、一連の光学繊維束の製造工程が容易となる。
【００３０】
さらに本発明によれば、微粉末ガラスとしてとくに好適な微粉末シリカを採用したために、加熱延伸後にもこれは光学単繊維間に残るものの、酸可溶性ガラス内に移行し、光学繊維束のフィラメントの変形抑制効果が一層高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられる３重層の光学単繊維を示す斜視図である。
【図２】光学単繊維に潤滑剤を付着させている状態を示す説明図である。
【図３】本発明に用いられるマルチプリフォームの斜視図である。
【図４】本発明における加熱延伸工程を説明するための図である。
【図５】加熱延伸後の光学繊維束端面の拡大図である。
【符号の説明】
１  コアガラス
２  クラッドガラス
３  酸可溶性ガラス
４  光学単繊維
５  ラック
６  スプレー
７  ガラス外套管
８  継管
９  金具
１０  電気炉
１１  ゴムロール
１２  融着光学繊維束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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