(57)【要約】【課題】ガラス管への画素ファイバの挿入性を向上させ、気泡の発生を極力抑えて高品質なイメージファイバを製造することが可能なイメージファイバの製造方法を提供する。【解決手段】ガラス管１１の内部にガラスファイバからなる複数の画素ファイバ３を挿入して配列させ、ガラス管１１を画素ファイバ３ごと加熱してガラス管１１と画素ファイバ３とが一体化されたイメージファイバ母材３１を作製し、イメージファイバ母材３１の一端を加熱溶融して線引きすることによりイメージファイバ１を製造する方法であって、ガラス管１１として、内径の変動幅が画素ファイバ３の平均直径の２倍以下であるものを用いる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の内部にガラスファイバからなる複数の画素ファイバを挿入して配列させ、前記ガラス管を前記画素ファイバとともに加熱して前記ガラス管と前記画素ファイバとが一体化されたイメージファイバ母材を作製し、前記イメージファイバ母材の一端を加熱して線引きすることによりイメージファイバを製造するイメージファイバの製造方法であって、
前記ガラス管として、内径の変動幅が前記画素ファイバの平均直径の２倍以下であるものを用いることを特徴とするイメージファイバの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のイメージファイバの製造方法であって、
前記ガラス管として、内径が長手方向で単調に変化したものを用いることを特徴とするイメージファイバの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のイメージファイバの製造方法であって、
前記ガラス管として、偏肉量が前記画素ファイバの平均直径の２倍以下であるものを用いることを特徴とするイメージファイバの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載のイメージファイバの製造方法であって、
前記ガラス管として、内周面の表面粗さが１μｍ以下であることを特徴とするイメージファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用や工業用として用いられるイメージファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージファイバは、例えば、血管、泌尿器官等の体腔内の狭隘部での観察用あるいは高温炉内等の悪環境下での監視用として、医療用、工業用を問わず用いられている。イメージファイバは、複数の画素ファイバを束ねて溶融させて一体化したもので、イメージファイバ端面に結像された像を各画素ファイバに分解して他端まで伝送するものである。このようなイメージファイバを製造する技術として、多数の画素となる石英系の光ファイバ素線を詰め込む石英管内を、予めフッ酸を用いてエッチングして、内面の傷を除去して平滑な表面とし、こうして得られた石英管内に光ファイバ素線を詰め込んで母材とし、一端から線引きしてイメージファイバとするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように石英管内をエッチング処理しても、石英管への光ファイバ素線である画素ファイバの挿入時に、画素ファイバが支えて挿入作業が滞ることがある。また、このような場合、石英管内での画素ファイバの配列に乱れが生じ、光ファイバ素線の封入後に加熱して一体化するコラプス工程や線引き工程において、気泡が散発することがある。また、画素ファイバの挿入及び配列が良好に行われても、気泡が発生することがある。
【０００５】
本発明の目的は、ガラス管への画素ファイバの挿入性を向上させ、気泡の発生を極力抑えて高品質なイメージファイバを製造することが可能なイメージファイバの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決することのできる本発明のイメージファイバの製造方法は、ガラス管の内部にガラスファイバからなる複数の画素ファイバを挿入して配列させ、前記ガラス管を前記画素ファイバとともに加熱して前記ガラス管と前記画素ファイバとが一体化されたイメージファイバ母材を作製し、前記イメージファイバ母材の一端を加熱して線引きすることによりイメージファイバを製造するイメージファイバの製造方法であって、
前記ガラス管として、内径の変動幅が前記画素ファイバの平均直径の２倍以下であるものを用いることを特徴とする。
【０００７】
本発明のイメージファイバの製造方法において、前記ガラス管として、内径が長手方向で単調に変化したものを用いることが好ましい。
【０００８】
本発明のイメージファイバの製造方法において、前記ガラス管として、偏肉量が前記画素ファイバの平均直径の２倍以下であるものを用いることが好ましい。
【０００９】
本発明のイメージファイバの製造方法において、前記ガラス管として、内周面の表面粗さが１μｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のイメージファイバの製造方法によれば、内径の変動幅が少ないガラス管を用いることにより、画素ファイバの挿入時において支えることが無くなり、画素ファイバの挿入性を大幅に向上させることができる。また、画素ファイバの封入後に加熱して一体化しイメージファイバ母材とするコラプス工程時に、ガラス管の内径の変動が原因となるガラス管内の空間の潰し残しをなくすことができ、製造過程における気泡の発生が極力抑えられた高品質なイメージファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】イメージファイバの構造を示すイメージファイバの断面図である。
【図２】本実施形態に係るイメージファイバの製造方法に用いられるガラス管の斜視図である。
【図３】本実施形態に係るイメージファイバの製造方法において画素ファイバが挿入されるガラス管の斜視図である。
【図４】本実施形態に係るイメージファイバの製造方法のコラプス工程を示す模式図である。
【図５】本実施形態に係るイメージファイバの製造方法を示すイメージファイバ母材の斜視図である。
【図６】本実施形態に係るイメージファイバの製造方法を示す線引き工程を示す模式図である。
【図７】ガラス管と画素ファイバとの間に形成される空間を示す図であり画素ファイバが収容されたガラス管の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るイメージファイバの製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、イメージファイバ１は、後述するイメージファイバ母材３１を線引きすることにより作製されたもので、石英製のジャケット２の内部に、複数（数千本から数万本）の画素ファイバ３が配置され、そのジャケット２の外周に被覆４が設けられた構造を有する。被覆４は、ポリイミド樹脂やシリコン樹脂などの熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂により形成されている。
【００１３】
画素ファイバ３は、それぞれがコアとクラッドを有するガラスファイバであり、それぞれ独立した光線路を形成している。
このイメージファイバ１は、その一端が接眼側、他端が対物側とされ、対物側の画素ファイバ３の端面に入射した光が接眼側の画素ファイバ３の端面から出射されることで、対物側の画素を接眼側にて観察することができるようになっている。
【００１４】
次に、上記のイメージファイバ１を製造する方法について説明する。
まず、イメージファイバ母材を作製する。イメージファイバ母材を作製するために、図２に示すように、ジャケット２となるガラス管１１を用意する。
このガラス管１１を作製するには、例えば、ガラスロッドに対してバーナーによって酸水素火炎を吹き付けてガラスロッドにガラス粒子を堆積させるＶＡＤ法（Vapor phase Axial Deposition method）によってガラス母材を作製する。そして、このガラス母材の中心軸に孔を形成し、さらに、加熱して軟化させた状態にて孔内に内圧を付与して拡径する。
【００１５】
次に、このようにして作製したガラス管１１に対して、外径Ｄ、肉厚Ｔ及び内周面の表面粗さＲａの測定を行う。
外径Ｄは、レーザー外径測定器を用いて測定し、肉厚Ｔは、レーザー変位計を用いて測定し、内周面の表面粗さＲａは光学式干渉計により測定する。
外径Ｄ及び肉厚Ｔの測定は、ガラス管１１の周方向の複数箇所で行う。例えば、ガラス管１１の周方向における４５°間隔で測定する。そして、この測定を、ガラス管１１の長手方向に所定間隔をあけた複数箇所でそれぞれ行う。
例えば、ガラス管１１の標準寸法が、外径Ｄ＝３０ｍｍ、肉厚Ｔ＝１．５ｍｍ、長さＬ＝３００ｍｍである場合、ガラス管１１に対して、長手方向に２０ｍｍの間隔をあけた１４箇所で測定する。
【００１６】
そして、外径Ｄから肉厚Ｔを減算することによりガラス管１１の内径ｄを求めるとともに、肉厚Ｔからガラス管１１の偏肉量を求める。なお、偏肉量は、中心軸対称で対向する４組の肉厚値の組のうち、その肉厚差が最大のものを用いる。
【００１７】
その測定の結果、ガラス管１１の長手方向における内径ｄの変動幅（内径の最大値と最小値との差）が画素ファイバ３の平均直径の２倍以下であるガラス管１１を用いる。例えば、画素ファイバ３の平均直径が２００μｍである場合、内径ｄの変動幅が０．４ｍｍ以下のガラス管１１を用いる。
【００１８】
また、ガラス管１１の長手方向における偏肉量が画素ファイバ３の平均直径の２倍以下であるガラス管１１を用いることが好ましい。例えば、画素ファイバ３の平均直径が２００μｍである場合、内径ｄの偏肉量が０．４ｍｍ以下のガラス管１１を用いる。
【００１９】
また、ガラス管１１の内径ｄの変化が長手方向において単調であるガラス管１１を用いることが好ましい。なお、単調に変化するとは、内径ｄがガラス管１１の一端側から他端側へ次第に大きくなるか、または小さくなるか、という状態を指す。
【００２０】
また、ガラス管１１の内周面の表面粗さＲａが１μｍ以下であるガラス管１１を用いることが好ましい。
【００２１】
そして、上記の条件を満たしたガラス管１１を超純水によって超音波洗浄し、図３に示すように、所定本数の画素ファイバ３を挿入して収容する。外径Ｄ＝３０ｍｍ、肉厚Ｔ＝１．５ｍｍ、長さＬ＝３００ｍｍが標準寸法であるガラス管１１では、平均直径が２００μｍ（２００μｍ±２４μｍ）の画素ファイバ３を約１６０００本挿入する。
【００２２】
画素ファイバ３を挿入して収容したガラス管１１を、乾燥空気中で十分に乾燥させ、さらに、塩素ガスを導入しながら加熱して残留水分と不純物を除去する。
その後、図４に示すように、画素ファイバ３を収容したガラス管１１に対して、その軸方向へバーナー２１をトラバースし、このバーナー２１からの酸水素火炎によって加熱して溶融させることによりコラプスしてガラス管１１を縮径させ、図５に示すように、複数本の画素ファイバ３及びガラス管１１が一体化されたイメージファイバ母材３１とする。なお、このコラプス工程は、コラプス温度を約１９００℃とし、トラバースの速度であるコラプス速度を約５ｍｍ／分として行う。
【００２３】
上記のようにして作製したイメージファイバ母材３１を、図６に示すように、その一端側から加熱炉２２に入れ、このイメージファイバ母材３１の一端を加熱して溶融させて線引きし、その外周に樹脂を塗布して被覆４を形成する。なお、この線引き工程は、線引き温度を約２１００℃とし、線引き速度を約３０ｍ／分として行う。
【００２４】
ガラス管１１の内径ｄの変動幅が大きいと（例えば、０．５ｍｍ以上の内径変動）、ガラス管１１への画素ファイバ３の挿入時に、画素ファイバ３が支えて挿入作業が滞ることがある。また、このような場合、ガラス管１１内での画素ファイバ３の配列に乱れが生じ、コラプス工程や線引き工程において、気泡が散発することがある。また、ガラス管１１の内径ｄの変動幅が大きいと、画素ファイバ３の挿入及び配列が良好に行われても、図７に示すように、ガラス管１１と画素ファイバ３の束との間に空間Ｓが形成され、コラプス工程後、この空間Ｓの潰し残りによって気泡が散発することがある。
【００２５】
本実施形態では、内径ｄの変動幅が画素ファイバ３の平均直径の２倍以下である、内径変動の少ないガラス管１１を用いるので、画素ファイバ３の挿入時における支えが生じにくく、画素ファイバ３の挿入性を大幅に向上させることができる。また、コラプス工程時に、内径ｄの変動が原因となるガラス管１１内の空間Ｓの潰し残しをなくすことができ、製造過程における気泡の発生が極力抑えられた高品質なイメージファイバ１を製造することができる。
【００２６】
また、ガラス管１１の内径ｄが長手方向においてランダムに変化していたり、またはガラス管１１の偏肉量が大きい場合にも、コラプス工程や線引き工程において気泡が散発することがある。本実施形態では、内径ｄの変動が長手方向で単調に変化したガラス管１１を用い、また、偏肉量が画素ファイバ３の平均直径の２倍以下であるガラス管１１を用いるので、製造過程における気泡の発生をさらに抑えることができる。
しかも、ガラス管１１として、内周面の表面粗さＲａが１μｍ以下である、内周面が滑らかなものを用いるので、内周面の表面粗さＲａに起因する製造過程における気泡の発生も抑えることができる。
【実施例】
【００２７】
異なる形状特性のガラス管を用いてイメージファイバ母材を作製し、そのイメージファイバ母材からイメージファイバを線引きして製造し、それぞれのイメージファイバの１００ｍあたりの気泡発生頻度を計測して評価した。
【００２８】
（イメージファイバの製造）
外径３０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ、長さ３００ｍｍの標準寸法を有するガラス管を超純水で超音波洗浄し、その後、平均直径が２００μｍ（２００μｍ±２４μｍ）の画素ファイバを約１６０００本挿入して収容した。
画素ファイバを収容させたガラス管を乾燥空気中で十分乾燥させ、塩素ガスを導入しながら加熱して残留水分と不純物を除去し、コラプス温度約１９００℃、コラプス速度約５ｍｍ／分で酸水素火炎によってコラプスしてイメージファイバ母材とした。
作製したイメージファイバ母材を、線引き温度約２１００℃、線引き速度約３０ｍ／分で線引きしてイメージファイバを製造した。
【００２９】
（評価結果）
評価結果を表１に示す。なお、気泡発生頻度は、３個未満を良好とした。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１からわかるように、ガラス管の内径変動が画素ファイバの平均直径２００μｍの２倍（０．４ｍｍ）以下である実施例１〜５では、気泡発生頻度が３個未満と良好であることがわかった。特に、実施例１は、内径変動が０．２５ｍｍと極めて小さいことから、内径変動のパターンが長手方向へランダムに変化するものであっても気泡発生頻度も０．５個と極めて少なかった。また、内径変動が０．４ｍｍである実施例３では、内径変動のパターンが長手方向へ単調であることから、内径変動が０．２５ｍｍの実施例１と同様に、気泡発生頻度が０．５個と極めて少なかった。
【００３２】
実施例４では、内径変動のパターンが長手方向へランダムに変化し、偏肉量が０．５ｍｍと大きいものの、内径変動の値は小さい（画素ファイバの平均直径の２倍以下である）ので、気泡発生頻度が３個未満に収まった。但し、この実施例４では、気泡が周方向の片側に偏在した。
実施例５では、内径変動のパターンが長手方向へランダムに変化し、表面粗さが１．８μｍと大きいものの、内径変動の値は小さい（画素ファイバの平均直径の２倍以下である）ので、気泡発生頻度が３個未満に収まった。
【００３３】
これに対して、内径変動が画素ファイバの平均直径２００μｍの２倍（０．４ｍｍ）を超える０．５ｍｍ及び０．６ｍｍの比較例１，２では、気泡発生頻度が３．８個及び８．８個と多く、特に内径変動が０．６ｍｍの比較例２では、その内径変動が単調であっても気泡発生頻度が多かった。
【符号の説明】
【００３４】
１：イメージファイバ、３：画素ファイバ、１１：ガラス管、３１：イメージファイバ母材
【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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【図６】
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【図７】
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