(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非分岐側中空筒状容器の少なくとも一方の端部に独立した少なくとも２群の分岐側中空筒状容器を接続してなる多分岐の樹脂製クラッドに、コアとして透明液体が封入され、その際、該分岐の開始部が、以下のａおよびｂの要件を同時に満足することを特徴とする多分岐液体ファイバ。ａ．隣り合う分岐側中空筒状容器の端部外周同士が部分的に重なり合って熱融着されてなる熱融着接合部を有し、そして、ｂ．該熱融着接合部側の分岐側中空筒状容器群の端面と該非分岐側中空筒状容器の端面とが熱融着により接続されて、該多分岐クラッド内部の透明液体が連続的に分岐状態にあること。
【請求項２】
該接合部の長さが液体ファイバの長手方向に沿って５ｍｍ〜２０ｍｍである、請求項１に記載の多分岐液体ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多分岐液体ファイバに関し、さらに詳しくは、製造工程でのライン状検査装置の照明用あるいは光硬化性樹脂の硬化用照明等に用いられる多分岐液体ファイバの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源からの出射光を伝送する光伝送媒体として、図３に示すようなコア―クラッド型の液体ファイバ（６）が使用され始めている。この液体ファイバは、コアを形成する透明液体（６ａ）を、クラッドを形成する可撓性の樹脂製中空筒状容器（６ｂ）に封止栓（６ｃ）により封入することにより構成される。そして、このような液体ファイバ（６）が採用されるに至った理由は、その低価格性、高屈曲性、さらには設置の容易性に負うものである。
本出願人は先に、図４に示すように、片端２分岐の光ファイバ繊維束と上記のような液体ファイバとを接続してなる光伝送媒体を提案した（特願２００３−１５３８１２参照）。該図において、（７）は片端２分岐の光ファイバ繊維束で、２本の分岐側端部（７ｂ）には、それぞれコネクタ（８）が装着されている。そして、該コネクタの内部に設けた取付スペース（９）に、図３に示した封止栓（６ｃ）の突出端部が接続されている。しかしながら、本提案では、分岐側端部（７ｂ）の端面と封止栓（６ｃ）の端面とが完全に面接触することはないので、接続ロスの問題は避けられない。さらに、封止栓（６ｃ）自体の挿入損失も加わり、光伝送媒体として多大の光量不足の問題が発生していた。
また、光ファイバ素線束（７）自体、高価なガラスファイバ素線束を用いているため、原材料費が上昇し同時に、該繊維束と液体ファイバとの接続工程などを含めて製造工数が掛かり、製造原価も高くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の課題は、上述の接続ロス並びに挿入損失を惹起する構成因子を全て排除することにより、入射光を円滑に分岐する機能を有するとともに分岐側端面からの出射光量低下の懸念もない、安価な光伝送媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】本発明者等は、液体ファイバに、別体部材として接続されていた分岐素線束の部分も液体ファイバで代替することを着想した結果、従来の問題を容易に解消するに至った。本発明によれば、非分岐側中空筒状容器の少なくとも一方の端部に独立した少なくとも２群の分岐側中空筒状容器を接続してなる多分岐の樹脂製クラッドに、コアとして透明液体が封入され、その際、該分岐の開始部が、以下のａおよびｂの要件を同時に満足することを特徴とする多分岐液体ファイバが提供される。ａ．隣り合う分岐側中空筒状容器の端部外周同士が部分的に重なり合って熱融着されてなる熱融着接合部を有し、そして、ｂ．該熱融着接合部側の分岐側中空筒状容器群の端面と該非分岐側中空筒状容器の端面とが熱融着により接続されて、該多分岐クラッド内部の透明液体が連続的に分岐状態にあること。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、上述の接続ロス並びに挿入損失を惹起する構成因子が全て排除される。すなわち、要件ａにより、過重ストレスが集中し易い分岐開始部の機械的強度を向上させるので、多分岐クラッドの裂けに因る液漏れの原因あるいは光学特性劣化の原因も排除される。しかも、要件ｂにより、従来の複合型の光伝送媒体とは異なって、多分岐クラッド中の透明液体は連続的に分岐するので、光ファイバ素線固有の素線毎の光量ばらつきもなく精度の高い均一光が得られる。加えて、構成が大幅に簡略化されるので、安価で且つ出射光量不足の懸念のない多分岐液体ファイバが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を、片端２分岐の液体ファイバの例について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る片端２分岐の液体ファイバの縦断面図である。
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
図１〜図２において、（１）は片端２分岐の液体ファイバ（以下、液体ファイバ）、（１ａ）は液体ファイバ（１）の非分岐側端部、（１ｂ）は液体ファイバ（１）の分岐側端部、（２）は液体ファイバ（１）のコアを形成する透明液体、（３）は液体ファイバ（１）のクラッドを形成する２分岐の樹脂製中空筒状容器（２分岐クラッド）で、２本の樹脂製分岐側中空筒状容器（３ａ）と樹脂製非分岐側中空筒状容器（３ｂ）とからなる。
（４）、（４ａ）は透明液体（２）を２分岐の中空筒状容器（３）に封入するための封止栓、（５）は２分岐液体ファイバの分岐部に形成された熱融着接合部、θは分岐角度である。（３ｃ）は２本の樹脂製分岐側中空筒状容器（３ａ）の端面と樹脂製非分岐側中空筒状容器（３ｂ）の端面を熱融着して形成された端面接合部である。
【０００７】
本発明において、液体ファイバ（１）のコアを形成する透明液体（２）としては、光ファイバとしての光学特性を得るため、クラッドより屈折率が大きい、酸またはアルカリ等の水溶液が使用される。具体的には、酸性水溶液として酢酸水溶液が、アルカリ性水溶液として塩化ナトリウム水溶液が挙げられる。一方、該ファイバ（１）のクラッドを形成する２分岐の中空筒状容器（３）を構成する樹脂としては、透明液体（２）を透過しにくく、屈折率が小さく、しかも酸又はアルカリに冒されないような可撓性の材質が好ましい。そのなかでも、フッ素樹脂が好ましく、とりわけ、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などのフッ素樹脂が好ましく用いられる。また、その肉厚は透明液体（２）の蒸発防止効果および、液体ファイバとしての可撓性を勘案して０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲で設定するのが好ましい。
上記の透明液体（２）を可撓性の中空筒状容器（３）に封入するための封止部材（４）、（４ａ）としては、光透過性に優れた樹脂部材、石英ガラス、さらには多成分ガラス等が使用できるが、その中でも石英ガラスが最も好ましい。
次に、本発明の熱融着の態様（要件ａおよびｂ）について述べる。
液体ファイバ（１）の分岐開始部には、図２にも示すように、２つの樹脂製分岐側中空筒状容器（３ａ）の端部外周同士が部分的に重なり合って熱融着されてなる熱融着接合部（５）が形成されている。敢えて、熱融着接合部（５）を設けた理由は、分岐開始部の機械的強度を向上させることにある。この熱融着接合部（５）を設けない場合は、過重ストレスが集中し易い分岐開始部の付け根で、中空筒状容器（３）が裂け、液漏れの原因あるいは光学特性劣化の原因となる。しかし、逆にこの熱融着接合部（５）があまり長いと、この部分で光が吸収され、また、乱反射や散乱等に因り光学特性が悪化することがある。これらの点を考慮すると、接合部の長さ（Ｌ）は５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。さらに、分岐角度（θ）について言えば、この角度（θ）が過度に大きいと、伝送損失が大きくなる。他方、この角度（θ）が小さ過ぎると、分岐部が長くなる。これらを勘案すると、分岐角度（θ）は５度〜４０度の範囲にあるのが好ましい。なお、分岐角度（θ）は、隣り合う樹脂製分岐側中空筒状容器（３ａ）の長手方向に添う中心軸間の角度である。
併せて、樹脂製非分岐側中空筒状容器（３ｂ）の端面と、該熱融着接合部（５）側の樹脂製分岐側中空筒状容器（３ａ）群の端面（図２の熱融着接合部（５）を除く外周端面）とが熱融着により一体的に接続され、熱融着端面接合部（３ｃ）を形成している。したがって、該中空筒状容器（３）の内部では、非分岐側中空筒状容器（３ｂ）と各分岐側中空筒状容器（３ａ）とが連通状態にあるので、透明液体（２）は連続して存在する。
本発明において、多分岐液体ファイバの各端部の端面形状は、円形であることが望ましい。なぜなら、光ファイバ光源装置では、光源の出射部の形状は一般に円形であるため、円形の非分岐側端面（１ａ）が光源に対峙するとき、光源からの出射光が最も効率良く入射されるからである。逆に、この非分岐側端面を出射端面として利用する際にも、円形の照射スポットが形成されるので、液体ファイバの使い勝手が改善される。その際、分岐液体ファイバ（１ｂ）の端面外径は１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。同時に、非分岐側端部（１ａ）端面の断面積についても、単位面積当たりの光量密度を一定にするため、各分岐液体ファイバ（１ｂ）端面の断面積の和に等しいことが望ましい。
以上に述べた態様は、単一の光源からの出射光を外径が同じ２本の液体ファイバに均等配分する、いわゆる片端での均等２分岐タイプの例である。しかし、必要に応じて非均等分岐タイプの液体ファイバにも適用してもよい。
また、本発明の趣旨からして、入射端または出射端が３分岐以上の片端多分岐液体ファイバへの展開、あるいは入射端と出射端が共に２分岐以上の両端多分岐液体ファイバにも展開できることは言うまでもない。
【０００８】
以下に、図１〜図２に示した片端２分岐の液体ファイバ製造の具体例について示す。
１．  分岐側中空筒状容器（３ａ）用部材の作成
外径６ｍｍ、内径４．８ｍｍ、長さが５００ｍｍの、フッ素樹脂（ＦＥＰ）からなる可撓性の中空筒状体（３ａ−１）を２本作成した。
２．  非分岐側中空筒状容器（３ｂ）用部材の作成
外径８ｍｍ、内径６．８ｍｍ、長さが５０ｍｍで、フッ素樹脂（ＦＥＰ）からなる可撓性の中空筒状容器（３ｂ−１）を１本作成した。
３．  ２分岐の中空筒状容器（３）の作成
上記１．で作成した２本の中空筒状体（３ａ−１）を用いて熱融着接合部（５）を形成するため、それらの一方の端部同士を１０ｍｍに渡り接触させた状態で熱接合治具に装着する。その際の分岐角度（θ）は２０度とした。
次に、これら中空筒状体（３ａ−１）の接触部の端面側に、上記２．で作成した中空筒状体（３ｂ−１）の端面をつき当てた。この状態で、熱接合治具を３９０℃に加熱することにより、中空筒状体（３ａ−１）と中空筒状体（３ｂ−１）との端面同士が融着一体化した熱融着端面接合部（３ｃ）が形成され、併せて１０ｍｍ（Ｌ）の熱融着接合部（５）を有する２分岐中空筒状体（３）を得た。
４．  ２分岐の中空筒状体（３）への透明液体（２）の封入
上記３．にて作成した２分岐中空筒状体（３）の２箇所の分岐側端部（１ｂ）に外径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの石英ガラスからなる封止栓（４ａ）を装着した。次に、透明液体（２）として塩化カルシウム１０％水溶液を注入後、非分岐側端部（１ａ）に外径７ｍｍ、長さ２０ｍｍの石英ガラスからなる封止栓（４）を装着することにより、本発明の２分岐液体ファイバ（１）が完成した。
次に、この２分岐液体ファイバ（１）の非分岐側端部（１ａ）端面に出射径が７ｍｍのハロゲンランプ（１００Ｗ）を対向設置し、ランプ点灯下でそれぞれの分岐端部（1ｂ）の端面から出射される光量を測定した。
この結果、光量損失もなく、十分な光量が得られることが確認された。
同様にして、出射照度バラツキについても照度計にて測定した所、その値は５.０％以内であって、十分に均一化光されていることも確認された。
なお、バラツキは、Ｒmax／Ｘa＊１００％で示され、その際、Ｒmaxは照度分布における最大照度差、Ｘaはその平均値とする。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明の液体ファイバは安価な液体が利用できるので、製造工程でのライン状検査装置の照明用あるいは光硬化性樹脂の硬化用照明等に加えて、医療の分野にも有用に展開される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る片端２分岐の液体ファイバの縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来の液体ファイバの縦断面図である。
【図４】従来の片端２分岐の光ファイバ素線束の縦断面図である。
【符号の説明】
【００１１】
１          ２分岐液体ファイバ
１ａ        ２分岐液体ファイバの非分岐側端部
１ｂ        ２分岐液体ファイバの分岐側端部
２、６ａ    透明液体（コア）
３          ２分岐の樹脂製中空筒状容器（２分岐クラッド）
３ａ        樹脂製分岐側中空筒状容器
３ｂ        樹脂製非分岐側中空筒状容器
３ｃ 熱融着端面接合部
４、６ｃ    非分岐側中空筒状容器用の封止栓
４ａ        分岐側中空筒状容器用の封止栓
５          熱融着接合部
６          液体ファイバ
６ｂ        中空筒状容器（クラッド）
７          分岐光ファイバ素線束
θ          分岐角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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