(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の光学繊維が内部に束ねられて挿入された円筒で長尺なガラス管と、
前記ガラス管を挿入する内部空間を有し、前記内部空間を加圧装置で加圧された状態で密閉可能な加圧管と、
前記加圧管を加熱するための加熱装置と、
前記加圧管内に設けられ前記ガラス管を長軸周りに回転させるための回転子と、
前記加圧管の外周に設けられ前記回転子に磁気を与えて前記回転子を回転させる磁気コイルと、
を有することを特徴とする光学繊維束の製造装置。
【請求項２】
多数の光学繊維が内部に束ねられて挿入された円筒で長尺なガラス管と、
前記ガラス管を内部に収納するための回転容器と、
前記回転容器を前記回転容器の長軸周りに回転可能に挿入する内部空間を有し、前記内部空間を加圧装置で加圧された状態で密閉可能な加圧管と、
前記加圧管を加熱するための加熱装置と、
前記加圧管内に設けられ、前記回転容器と接続し前記回転容器を長軸周りに回転させるための回転子と、
前記加圧管の外周に設けられ前記回転子に磁気を与えて前記回転子を回転させる磁気コイルと、
を有することを特徴とする光学繊維束の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学繊維を多数集束した高精度の光学繊維束を製造する光学繊維束の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学繊維束は、十分に細い径の光学繊維を多数本収束して形成されていて光学像を伝達する手段として広く用いられている。このような光学繊維束は、その１本の光学繊維１が図３に示すように、比較的高い屈折率の芯ガラス２を囲むように被覆された比較的低い屈折率の耐酸性の被覆ガラス３を有し、更に、その外側を囲むように被覆された酸に可溶な酸溶出ガラスを有する３重構造から成っている。
【０００３】
そして、図４に示すように、この光学繊維をガラス管体４内に多数本整列して挿入し、加熱融着して太径の親コンジットを製作し、更に加熱延伸し、切断して細径のコンジットを製作する。この加熱延伸し、所定の長さに切断された細径のコンジットは端面を研磨して平滑な面とし、その後に、この細径のコンジットは端面に蒸着膜を形成され、両端部を溶剤に不溶な物質のチューブでシールし、その後、溶剤の入った容器内でシールした両端部以外の中間部の光学繊維の酸溶出ガラスが溶出され、各光学繊維同士の融着が除去され、各光学繊維がばらばらとなり、シールした両端部だけが硬性部として残り、中間部が可撓部として形成された可撓性の光学繊維束が製造される。
【０００４】
ここで、上記親コンジットの製造においては、各光学繊維間を融着するのに、集束した光学繊維をその軟化温度まで加熱し、各繊維の相互間に完全に空隙がなくなるように、外部より加圧して圧縮融着するようにしているが、従来の親コンジットの製造においては、集束された各繊維間の空隙に初めからあったガスや異物の揮発によって気泡が発生し、これが各光学繊維に歪みを生じさせて、正常な光の伝達に悪影響を与えていた。
【０００５】
そこで、このような欠点を解消するために、本出願人は、特公昭４９−３９０１８号公報において、上記光学繊維融着束の各繊維間にガスや異物を含まないしかも清浄な界面状態を有する光学繊維束の製造方法を提供した。
【０００６】
この方法の一例は、所定の長さに切断した多数の光学繊維を清浄な環境下で、清浄なアルコール、アセトン等で充分洗浄して、これらを乾燥した後、図５に示すように、一端が封じられたガラス管６に各繊維５間の空隙が最小限になるように密に集束して充填する。このガラス管６の原料ガラス組成は、軟化温度、熱膨張係数がほぼ光学繊維５と同一か近似のものにすることが必要である。
【０００７】
次いで、前記ガラス管６の開放端部を接続部材７を介して適宜な真空排気装置（図示せず）に接続すると共に、ガラス管６を外部から環状ヒーター８によって、ガラス管６及び光学繊維５が軟化しない範囲の温度に加熱しながら、ガラス管６の内部を１０-4 〜１０-5 ｍｍＨｇ程度の高真空に排気する。これにより繊維５の表面及びガラス管６の内壁に残存している付着物の揮発脱離及び吸着している水分とガスの除去が行える。そして、このように脱ガス処理を行った後、ガラス管６の開放端部を環状型加熱装置９で加熱融着して閉鎖し、その閉鎖した部分を切り離してガラス繊維５が集束充填されたカプセル状の密閉管１０（図６参照）を得る。このようにして得られた密閉管１０内の光学繊維束は、各繊維５が充分洗浄され、加熱されて、高真空に排気されることによって、上述したガスや異物の揮発が全く生じないものとなっている。
【０００８】
次いで、この密閉管１０を、図６に示すように、密閉管１０より太径で、長く一方端が閉じられた金属製密閉容器１１内に挿入した後、この容器１１の開放端部を着脱自在な密閉蓋１２によって密封する。これによって容器内部の気密が保たれる。そして、密閉管１０が密封された密閉容器１１を、前記容器１１より幾分長い環状型加熱装置１３内に挿入し、この加熱装置１３によって、繊維５の軟化融着温度まで加熱し、この状態で１〜３時間保持する。
この時、密閉容器１１内で密閉管１０を取り囲む気体は熱膨張を起こすが、容器１１の気密が充分に保たれているため、容器１１内の圧力は高まる。
【０００９】
一方、上記密閉管１０内は真空状態にあるため、密閉容器１１内の加圧された１気圧以上の圧力を有する気体は、密閉管１０の周囲から半径方向に繊維５を均等に押圧し、これによって各繊維間の空隙は全て閉鎖されて一体の完全に融着した光学繊維束となる。即ち、各光学繊維５間には全く空隙のない密着した状態で一体に融着される。
【００１０】
このようにして一体化された上記光学繊維束体よりなる密閉管１０は、徐冷後、容器１１より取り出すことによって所望の親コンジットとして得られ、次の工程に移される。
【００１１】
尚、この親コンジットとなった密閉管１０を所定の寸法に裁断し、研磨することによって、所望のフェースプレートを得ることができる。また、上記親コンジットを所望の横断面寸法に長さ方向に加熱延伸することによって硬い棒状のイメージガイド、ライトガイドとして知られる光学繊維束を得ることもできる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の光学繊維束の製造方法においては、密閉管１０を密封した金属製の密閉容器１１内に入れて、これを加圧下で光学繊維５を相互に融着させるための光学繊維の軟化の過程における加熱は、光学繊維５のガラスの粘性が１０8 ポイズ付近になるまで昇温し、１〜３時間かけて行うので、その間に密閉容器１１内に静止している密閉管１０は自重により図７（Ａ）に示す断面形状がほぼ真円の状態から図７（Ｂ）に示す如く、下面が押圧された楕円形状に変形してしまう。
【００１３】
このように真円度がくずれて変形した状態で固化されてしまうと、出来上がった光学繊維束は歪められた楕円体となるので光学像伝送体としては不適当なものとなってしまう欠点を有していた。特に、密閉管１０の直径が４０ｍｍ以上のものでは、この自重による変形が著しく現れていた。
【００１４】
本発明は、上述した不具合に着目して成されたもので、密閉管の加熱による変形を防ぐことのできる光学繊維束の製造装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、多数の光学繊維が内部に束ねられて挿入された円筒で長尺なガラス管と、前記ガラス管を挿入する内部空間を有し、前記内部空間を加圧装置で加圧された状態で密閉可能な加圧管と、前記加圧管を加熱するための加熱装置と、前記加圧管内に設けられ前記ガラス管を長軸周りに回転させるための回転子と、前記加圧管の外周に設けられ前記回転子に磁気を与えて前記回転子を回転させる磁気コイルと、を有することを特徴とする光学繊維束の製造装置である。
請求項２の発明は、多数の光学繊維が内部に束ねられて挿入された円筒で長尺なガラス管と、前記ガラス管を内部に収納するための回転容器と、前記回転容器を前記回転容器の長軸周りに回転可能に挿入する内部空間を有し、前記内部空間を加圧装置で加圧された状態で密閉可能な加圧管と、前記加圧管を加熱するための加熱装置と、前記加圧管内に設けられ、前記回転容器と接続し前記回転容器を長軸周りに回転させるための回転子と、前記加圧管の外周に設けられ前記回転子に磁気を与えて前記回転子を回転させる磁気コイルと、を有することを特徴とする光学繊維束の製造装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の方法を実施するために用いられる回転容器の一例を示す断面図であって、符号２０は上述した図６における密閉管１０と全く同様な製造工程を経て得られた内部に集束した光学繊維５を有する円筒状の密閉管、２１は上記密閉管２０を内部に収納して受け皿として回転する回転容器、２２は前記容器２１を中に挿入するための固定筒体よりなり、開放端部に着脱自在に密閉蓋２３が取り付けられた加圧管、２４は前記加圧管２２を外周面から加熱するための環状型加熱装置である。
【００１７】
前記回転容器２１は、その一端面に前記密閉管２０を出入りさせる開口部２５を有する金属製の円筒体で形成され、円筒体の中心軸がほぼ水平に保たれていて、閉塞された他端面の中心部の外側には、前記加圧管２２の一段と細径となって伸び出した密閉管部２７内に嵌入する回転軸取付部２６が一体に形成されている。そして、この取付部には、回転駆動軸２８が着脱自在に固着されていて、この軸２８の他端部には、前記加圧管２２の密閉管部２７内に回転自在に配設された回転子２９が一体的に取り付けられている。
【００１８】
この回転子２９は、前記加圧管２２の密閉管部２７の外周に配設された環状磁気コイル３０によって、１〜２r.p.mの回転速度で回転するようになっている。この回転子２９の回転により回転容器２１は、その中心軸の周りに回転することができる。また、符号３１は、加圧管２２内を加圧するための加圧装置（図示せず）に加圧管２２を接続する連結パイプを示すものである。但し、連結パイプ３１は必ずしも必要ではなく、加圧管２２内のシールが十分であれば、連結パイプ３１を通じて圧力を加えなくとも、加熱時の加圧管２２内の気体膨張のために加圧管２２内の圧力は高められる。
【００１９】
次に、この回転容器２１を用いた光学繊維束の製造方法について説明する。
尚、前記密閉管２０を製作する製造方法は前述した図６における密閉管１０の製造方法と全く同様なので、その製造工程の説明は省略する。
【００２０】
前記密閉管２０を、加圧管２２の密閉蓋２３を取り外して、この加圧管２２内の回転容器２１内に開口部２５より密閉管２０の中心軸が回転容器２１の中心軸と平行になるように挿入した後、前記密閉蓋２３により加圧管２２を密閉する。
【００２１】
次いで、加圧装置（図示せず）により連結パイプ３１を介して加圧管２２内を適宜に加圧した後、前記加圧管２２を前記環状型加熱装置２４により加熱する。この高圧熱処理における加熱は、光学繊維のガラスの粘性が１０8 ポイズ程度になる温度まで昇温させる。そして、回転容器２１を、前記回転子２９、磁気コイル３０を作動させることによって１〜２r.p.m程度のゆっくりした速度で回転（自転）させる。
【００２２】
図２に示すように、回転容器２１を受け皿として矢印方向に回転すると、これにつれて密閉管２０も受け皿上を転がりながら同方向に回転容器２１の回転速度よりも大きな回転速度で回転する。回転容器２１の材質としては、密閉管２０と粘着しないもの、例えばグラファイトがよい。ステンレス等を使うときは粘着防止のために回転容器２１の内壁にトノ粉を塗ることが好ましい。回転容器２１の内径が密閉管２０の外径に対して余り大きすぎると密閉管２０に滑りが生じて回転がスムーズに行われにくくなり、また小さすぎると密閉管２０の挿入が困難となったりするので、回転容器２１の内径は密閉管２０の外径の１．２乃至３倍であることが好ましく、より好ましくは１．５〜１．７倍である。従って、この状態で長時間にわたって高圧加熱処理を行っても密閉管２０の真円度は保たれる。このように真円度が保持されると、例えば、前記密閉管、即ち親コンジットの外径が４０ｍｍ程度の場合、加熱軟化による真円度の変形は多くとも長径−短径が０．８ｍｍ以下とすることができ、これを延伸することによって所望の光学繊維束が必要とする所定の規格内に十分に入ることが実証されている。
【００２３】
尚、本実施の形態においては、密閉管２０を回転容器２１を受け皿として回転するようにしたが、特別に内部受け皿としての回転容器を設けずに、高圧加圧管２２を回転容器に兼用してもよい。この場合は、高圧をかけっ放しにすることは実際上、困難なので、適宜高圧の印加を切り離すようにすればよい。また、この場合は、高圧加圧管２２を回転する手段が必要となると共に、高圧加圧管２２の壁面を円筒面に形成する必要がある。
【００２４】
また、回転容器の回転方向は必ずしも一定方向でなくてもよく、例えば右方向に１８０゜回転後、左方向に１８０゜回転し、これを繰り返すようなやり方でもよい。
【００２５】
尚、本発明は光学繊維として三重の光学繊維を用いて酸溶出法で可撓性の光学繊維束とするものに限られず、親コンジットの状態で適当長さに切断したフェースプレート用の光学繊維束、酸溶出ガラスの被覆のない芯ガラスと被覆ガラスからなる二重構造の光学繊維を用いて親コンジットを製作し、その後に細長く延伸して得られる内視鏡等のイメージガイド、ライトガイド用とする光学繊維束等にも適用できることは勿論である。
【００２６】
以上説明してきた技術内容によれば、以下に示す各種の構成が得られる。
【００２７】
１．光学繊維を多数束ねて円筒ガラス管内に、管軸方向に挿入し、前記ガラス管の開放端を真空排気装置に連結して、前記ガラス管内を真空状態に排気し、その状態を保ったまま、ガラス管の開放端側を加熱して封じ切り、内部に光学繊維の束を封じた密閉管を作り、この密閉管を内部の繊維が相互に融着するに足る温度にまで加熱しながら前記密閉管の外側に高い圧力を加え、光学繊維を融着する光学繊維束の製造方法において、前記密閉管を同管の真円度を保持するように回転容器内において回転させながら、前記加熱および前記加圧を行うようにしたことを特徴とする光学繊維束の製造方法。
【００２８】
２．前記回転容器の回転速度は１〜２r.p.mであることを特徴とする第１項に記載の光学繊維束の製造方法。
【００２９】
３．集束した光学繊維を内部に有する密閉管を収納して受け皿として回転する回転容器と、前記回転容器を挿入して密閉する加圧管と、前記加圧管を外周面から加熱するための加熱手段と、前記回転容器の回転手段とからなることを特徴とする光学繊維束の製造装置。
【００３０】
４．前記加圧管は前記加熱手段の外側に軸方向に伸び出た密閉管部を有し、前記回転容器は前記密閉管部内に回転駆動軸が取り付けられ、前記回転手段は前記回転駆動軸の他端に取り付けられた回転子と前記密閉管部外周に配設した環状磁気コイルとからなることを特徴とする第３項に記載の光学繊維束の製造装置。
【００３１】
５．前記回転容器の内径は前記密閉管の外径の１．２〜３倍であることを特徴とする第３項に記載の光学繊維束の製造装置。
【００３２】
６．更に、前記加圧管内部を加圧するための加圧手段を有することを特徴とする第３項に記載の光学繊維束の製造装置。
【００３３】
７．集束した光学繊維を内部に有する密閉管を収納し、密閉して回転する加圧管と、前記加圧管を外周面から加熱するための加熱手段と、前記加圧管の回転手段とからなることを特徴とする光学繊維束の製造装置。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、光学繊維束を製造するための親コンジットを製作するのに際し、親コンジットに高圧加熱を施す処理工程において、親コンジットが加熱軟化によるガラスの粘性流動により自重変形することを巧みに防止することができ、高精度の光学繊維束を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学繊維束の製造方法に用いられる回転容器の一例を示す断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う要部断面図である。
【図３】光学繊維の一例を示す拡大斜視図である。
【図４】図１の光学繊維が集束された光学繊維束の一例を示す断面図である。
【図５】従来の密閉管を製作するための光学繊維束の製造装置の一例を示す図である。
【図６】従来の親コンジットを製作するための光学繊維束の製造装置の一例を示す図である。
【図７】従来の光学繊維束の製造装置による光学繊維束の製作工程における光学繊維束の拡大断面図であり、（Ａ）は製造当初の断面を示し、（Ｂ）は変形した断面を示す図である。
【符号の説明】
１    光学繊維
４    ガラス管
５    光学繊維
２０  密閉管
２１  回転容器
２２  加圧管
２３  密閉蓋
２４  環状型加熱装置
２７  密閉管部
２８  回転駆動軸
２９  回転子
３０  環状磁気コイル
【図１】
0003764615.tif 000002
【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】
0003764615.tif 000008