JPH04166806A - プラスチック製マルチフイラメント型光フアイバ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画素数が１００〜３００００なる高画素数のプ
ラスチック製マルチ光ファイバであり、かつ伝送画像が
ガラス製マルチフイラメント型光ファイバに比べて極め
て明るく、解像度の優れたプラスチック製マルチフィラ
メント型光ファイバに関するものである。

〔従来の技術〕

繊維径２００μ以下なるガラス系光ファイバを配列度よ
く整列し、繊維同士を接着剤にて接合したマルチフィラ
メント型光ファイノくは光による画像伝送を行なうこと
ができるため、胃カメラをはじめとする内視鏡として医
療機器分野を中心にその利用が進められている。

ガラス系光ファイバは、プラスチック系光ファイバに比
べ、その繊度を細くすることが比較的容易であるため１
００００を超える多画素のマルチフィラメント型光ファ
イノ；の開発が進められているが、用いられているガラ
ス系光ファイバが、曲げに対する抵抗力が小さいため、
ガラス系マルチフィラメント型光ファイバ（の使用時に
おける曲げ操作シーより比較的容易に折損し、当該部分
がマルチ光ファイノ；の画像欠点となることが大きな難
点とされている。

またガラス系光ファイバにて作られたマルチフィラメン
ト型光ファイバはその特性上剛直なものとなることはさ
けられず、イメージスコープとして使用する場合、その
曲げ角度を大きくとることが難しく、監視視野を余り広
くとれないという難点もある。

そこで、従来より、ガラス系光ファイバに比べ折損しに
くく、曲げ易いという特性を備えたプラスチック系光フ
ァイバを複数本集合したプラスチック系マルチフィラメ
ント型光ファイバの開発が試みられている。

本発明者等は、先に優れたプラスチック製マルチフィラ
メント型光ファイバを作るための方法をＥ、、Ｐ、０２
０７７０５に提案した。この発明は多数の島成分形成用
ノズル孔を備えた口金板、海成分形成用ノズル孔を備え
た口金板、繊維集合ノズル孔を備えた口金板を重ねた海
島型マルチファイバ製造用複合紡糸口金を用いるもので
あり、最下部口金板直上に設置される海成分形成用口金
板のノズル孔の下端部が、当該口金板の下端面に向って
ラッパ状の開口を備えたものを用いること（二より、−
たん同心円状の複合形状の光フアイバブレカーサを独立
に吐出し、これらを集合ノズルにて集合せしめることＣ
二より、海成分断面内に島成分が俵積み配列又は四方積
み配列構造としたプラスチック系マルチフィラメント光
ファイバを得ることに成功した。この方法によって可成
り画像伝送性の良好なプラスチック製マルチフィラメン
ト型光ファイバを作り得ることが明らかに々つだ、 〔発明が解決しようとする課題〕 上記提案の方法により光伝送性島成分とし千ポリカーボ
ネートを用いたグラスチック製マルチフィラメント型光
ファイバは、その機械的強度改善のため、紡糸後加熱延
伸処理を必要とするが、加熱延伸処理を行なった際、紡
糸条件及び延伸条件（二より、１つの島（Ｌ［！ｊ素）
から光が漏れ出し隣接する島に光が入ってしまう漏光と
いった現象が生じ、この漏光が激しくなると解像度の悪
い画像伝送しか行なえないプラスチツり製マルチフィラ
メント型光ファイバとなるという難点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は上述した如き現状に鑑み、画素間の漏光が
極めて低く、解像度に優れたプラスチック製マルチフィ
ラメント型光ファイバを得るべく鋭意検討した結果、本
発明に到達した。

本発明の主旨とするところは、ポリカーボネートを芯形
成用成分とし、低屈折ポリマを海形成用成分として複合
溶融紡糸後、加熱した後集合し、延伸処理を行なうこと
なく、島数１００〜３００００なる島部を俵積み、又は
四方積み構造の配列構造にて海部に配置した海−島構造
を有し、かつファイバ長１ｍにおける漏光画素の最大漏
光相対値が１０％以下であることを特徴とする解像度の
優れたプラスチック製マルチ光ファイバにある。

従来のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイバ
は、その機械的強度改善のために例えば第１図に示すよ
うな装置を用いて溶融紡糸後に加熱延伸処理を施す必要
があった。例えばポリメチルメタクリレートを島の主成
分とするプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バの加熱延伸法について第１図に基づいて以下に説明す
ると次の如く々る。

即ち紡糸機（図示されておらず）により作られた未延伸
状態のマルチフィラメント型光ファイバ（１００）は、
前ニップローラ（ｌｏｊ）を通り、１００℃〜２００℃
の範囲で適宜の温度に設定した炉内（１０２）を通り、
後ニップローラ（１０３）により引かれ、巻取機（１０
４）に巻かれる。この際後ニップローラ（１０３）の周
速度を前ニップローラ（１０１）の周速度より犬なる条
件とし、かつその比を適宜な範囲に設定することにより
′マルチフィラメント型光ファイバの加熱延伸が行なわ
れる。

ポリカーボネートを芯とする本発明のプラスチック製マ
ルチフィラメント型光ファイバはその製造Ｃ″−際して
、かかる加熱延伸を全く施さないで作られた点に特徴と
するものであり、かくすることにより、前述したよりな
漏光現象が発生せず解像度に優れる画像伝送を行ない得
るマルチフィラメント型光ファイバとすることができる
。ボリカーポネ〜トを芯とするマルチフィラメント型光
ファイバを延伸すると、画像伝送特性の低下も認められ
、かつ漏光現象が認められるという不都合を生ずる。

本発明のマルチフィラメント型光ファイバの島の断面形
状は略円形であり、かつ島の数、すなわち画素数は１０
０〜３００００なる範囲であることが必要である。島の
数が３００００を超えると得られるマルチフィラメント
型光ファイバの光伝送特性の均一性を保つのが難しい。

また島の数が１００未満のマルチフィラメント型光ファ
イバでは一本のマルチフィラメント型光ファイバ中の画
素数が少なすぎるため解像度の良好な画像伝送を行ない
得るものとすることが難しい。本発明においては、とく
に２００〜１５０００なる高教のマルチ光ファイバとす
るのがよい。

なおこの島部は海部に俵積み配列又は四方積み配列構造
にて配置された海−島構造を形成せしめることによりそ
の光伝送特性を良好に保っている。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バにおいて光伝送部の島は芯−鞘構造を有するもの、又
は単一構造としたものとがあり、島部を単一構造とする
場合にはポリカーボネートにて構成される。

このポリカーボネートとしては一般式 ％式％ で表わされる脂環族ポリカーボネートや、ＣＨ２ｃｕ２ ’ＣＨ２ で表わされる芳香族ポリカーボネート等力；具体的に挙
げられる。

また、これらと４．４′−ジオキシジフェニルエーテル
、エチレングリコール、ｐ−キシリレングリコール、１
，６−ヘキサンジオール等のジオキシ化合物との共重合
体も使用することができるが、耐熱性の観点から熱変形
温度が１２０℃以上のものが好ましい。ここで熱変形温
度とはＡ８ＴＭ　Ｄ−６４８，荷重４．６Ｋｇ／ｃ＋＋
！にて測定した値をいう。

ポリカーボネートの極限粘度数は〔η〕（塩化メチレン
中、２０℃）は、好ましくは０．２５−〜０．６０　ｄ
！／ｇ、より好ましくは０．３〜０．５０ｄノ／ｙの範
囲である。

本発明において使用するポリカーボネートはホスゲン法
又はエステル交換法のどちらの製法で得られた物をも用
いるが、光伝送性に優れたプラスチック製マルチフィラ
メント型光ファイバを得る上ではホスゲン法で作ったポ
リカーボネートを使用するのが好ましい。

島部を芯−鞘構造にて構成する場合には芯をポリカーボ
ネートとし、鞘成分としては芯を構成するポリカーボネ
ートの屈折率より０．１以上、好ましくは０．１５以上
小さい屈折率を有する実質的に透明な重合体を選択する
のがよい。

これら重合体の具体例としては、例えば、次の如きもの
が挙げられる。

ポリメチルメタクリレート（ｎ−１，４９）、スチレン
／メチルメタクリレートコポリマー（ｎ＝１．５０〜１
．５８）、ポリ４−メチルペンテン−１（ｎ＝１．４６
）、エチレン−酢酸ビニルコポリマー（ｎ＝１．４６〜
１．５０）、含弗素ポリメチルメタクリレート（口＝１
．３８〜１．４５）、弗化ビニリデン系ポリマー（ｎ＝
１．３８〜１．４２）、弗化ビニリチン／ヘキサフルオ
ロプロピレンコポリマー（ｎ　＝　１．３８〜１．４２
）、メチルメタク’）Ｖ−ト／スチレン、ビニルトルエ
ン又ハαメチルスチレン／無水マレイン酸三元又は四元
コポリマー（ｎ　＝　１．５０〜１．５８）。

これらのポリマーは基本構成単位における層間剥離強度
を向上させるため、アクリル酸、メタクリル酸、イタコ
ン酸などの不飽和カルボン酸類、グリシジルアクリレー
ト又はメタクリレート、β−メチルグリシジルアクリレ
ート又はメタクリレートなどの不飽和グリシジルモノマ
ー、アクリルアミド、メタクリルアミド及びその誘導体
、ヒドロキシアルキルアクリレート又はメタクリレート
などの親水性モノマーを共重合してもよい。

これらのポリマーのうち汎用性の高いものとしては、ポ
リメチルメタクリレート等のメタクリル系重合体及び、
例えば、特公昭４３−８９７８号、特公昭５６−８３２
１号、特公昭５６−８３２２号、特公昭５６−８３２３
号及び特開昭５３−６０２４３轟報等に開示されている
様なメタクリル酸とフッ素化アルコール類とからなるエ
ステル類を重合させたものなどが使用可能である。この
エステル類の具体例としては、例えばメタクリル酸２，
２．２−）リフオロエチル、メタクリル酸２．２，３．
３−テトラフルオロプロピル、メタ２ＩＪ　＃酸２．２
，３．３．３−ペンタフルオロプロピル等を挙げること
ができる。また、これらの含弗素メタクリル酸ニスデル
の１種又は２種以上を用いて、例えば特開昭５９−７３
１１号、特願昭５７−２３０４３６号各明細書等に記載
されている如き、含弗素メタクリル酸エステル、このエ
ステルと共重合可能なビニル単量体及び親水性単独重合
物を形成しうるビニル単量体からなる共重合体を用いて
もよ−。

更にα−フルオロアクリル酸とフッ素化アルキルアルコ
ールとからなるエステル類を重合させたものも使用でき
る。

海成分形成用ポリマとしては芯が一成分の場合には上記
鞘成分形成用重合体をそのまま用いることができる。ま
た、島が芯−鞘構造より成る場合の海成分として使用さ
れる重合体は、上記重合体のほか耐熱収縮性を有するポ
リマーであることが好ましく、また、熱変形温度が１０
０℃以上の重合体であると、耐熱性、機械的性質の面で
優れたプラスチック製マルチフィラメント型光ファイバ
ーが得られるので好しい。熱変形温度が１００℃以上の
重合体としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリ−４
−メチルペンテン−１、ポリフッ化ビニリデン、ポリア
セタール、ポリスルフォン、ポリテトラメチレンチレフ
タレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレ
ン、ポリオキシメチレン、ボリブデン、ＡＢＳ樹脂、　
ポリフエニレノキサイド、ポリカーボネート、水架橋ポ
リオレフィン等のいわゆるエンジニアリングプラスチッ
クが使用可能であり、また芯成分として用いるポリカー
ボネートを使用することもできる。

特（１耐熱性を必要としない場合には、上記重合体に加
えポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリブチレンテレフタレート等の重合体を使用す
ることもできる。しかし、漏光が少なく解像度の優れた
プラスチック製マルチフィラメント型光ファイバを得る
ためには、溶融紡糸時において海成分となるポリマーの
流動性が島成分となるポリマーの流動性よりも大きくな
るポリマーを選定した場合とくに優れたマルチフィラメ
ント型光ファイノ（とすることができる。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バはファイバ長１ｍ当りの漏光画素の最大漏光相対値は
１０％以下であることが必要であり、とくに漏光画素の
最大漏光相対値が５チ以下であるものは極めて解像度の
高い伝送画像が得られるので好ましい。

本発明で規定する漏光画素の最大漏光相対値とは、第２
図に示す装置を用い、次の如くして測定したものである
。

即ちレーザー発振器（３０１）より出射されたレーザー
光はマルチフィラメント型光ファイバ単画素以下の開口
数を持つレンズ（３０２）によりその焦点に収束される
。この焦点に長さ１ｍのプラスチック製マルチフィラメ
ント型光ファイバの単画素（３０３）が位置する様にそ
の位置を調整してレーザー光を入射させる。漏光がなけ
ればマルチフィラメント型光ファイバの入射端面の単画
素から入射されたレーザー光は出射単面の単画素（３０
４）のみから出射する。しかし漏光がある場合は、マル
チフィラメント型光ファイバの出射端面のレーザー光入
射単画素（３０４）の周囲の画素からもレーザー光が出
射されることとなる。これらの出射光をＣＣＤカメラ（
１０５）により電気信号に変換し、イメージプコセツサ
（３０６）により画像処理を行なりモニター（３０７）
（二写し出す。さらにその画像をコンピュータにより処
理し、レーザー光を入射した単画素（３０３）に対応す
る出射端面の単画素（３０４）より出射されたレーザー
光の強さを基準として周囲の画素から出射されたレーザ
ー光の強さの相対値を算出し、その最大値を最大漏光相
対値（％）とした。

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バを効率よく作るには、例えば第３図に示した如き断面
構造の紡糸口金を用い、複合紡糸法にて打力うのがよい
。

第３図中（３１）は島成分中の芯形成用口金、（３２）
は島成分の組形成用口金、（３３）は海成分形成用口金
、（３４）は芯成分分配板である。

（３１ａ）は芯形成用ノズル孔、（３２ａ）は鞘形成用
ノズル孔、（３３ａ）は海形成用ノズル孔である。

（３８）は集合口金であり、（３９）はプラスチック製
マルチ光フアイバ形成用集合口である。

（３５）は芯成分供給口、（３６）は鞘成分供給口であ
り（３６ｂ）は鞘形成用突起部、（３７）は海成分供給
口であり（３７ｂ）は海成分形成用突起部である。ここ
で島成分が１成分のみで形成せしめる場合には（３５）
より島成分を、（３６）　、　（３７）より海成分を供
給し複合紡糸を行なうか、又は鞘成分形成用口金（３２
）を用いないで紡糸口金装置を組上げて複合紡糸すれば
よい。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

なお下記の実施例中の種々の物性値は次のようにして測
定した。

＝１７− （１）マルチフィラメント型光ファイバの伝送画像の明
るさ指数■ 式中、Ｓはマルチフィラメント型光ファイバ中の芯占有
率 αはマルチフィラメント型光ファ イバｍ当りの伝送損失（ｄ　８７ｍ　）ＮＡは開口数 りはマルチフィラメント型光ファ イバの使用長（ｍ） を示す マルチフィラメント型光ファイバの伝送画像の明るさ指
数■が４．５Ｘ１０　　以上であると明るい伝送画像の
マルチフィラメント型光ファイバとなる。

（２）　　マルチフィラメント型光ファイバの芯の占有
率 マルチフィラメント型光ファイバ断面内にしめる芯の断
面積の割合を示す値であり、占有率が４０％未満なると
マルチフィラメント型光ファイバは伝送される画像の明
るさが急激に暗くなり、伝送された画像の不鮮明性が増
大する。

（３）　　開口数ＮＡ 次式によって求めたものであり、伝送画像の明るさに寄
与する要素である。

式中０１は芯成分の屈折率を、 ｎ２　は島部が芯−鞘構造よりな る場合の鞘成分又は島部が一成 分よりなる場合の海成分の屈折 率を示す。

ＮＡ≧０゜５なるマルチフィラメント型光ファイバであ
れば鮮明で明るさの十分な画像伝送を行なえる。

（４）屈折率差　ｎ１ｎ２ ｒｌｌ　　ｎ２≧０．０１なるマルチフィラメント型光
ファイバでは漏光がなく、伝送画像の鮮明性に優れたも
のとなる。

（５）光伝送損α値 本発明のマルチフィラメント型光ファイバ（二おいてα
値は６ｄＢ／ｍ以下の値であることが好ましい。

（実施例１） 攪拌機、還流冷却器、ｐＨ電極およびホスゲンと水酸化
ナトリウム溶液を添加する手段を有する反応釜に脱酸素
した蒸留水１４部を加えた。

次に、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパ
ン９部、重合助剤としてｐ　−ｔｅｒｔ　　−ブチルフ
ェノール１２部及びトリエチルアミン１部を釜に加える
。内容物を１０分間攪拌し、つづいて塩化メチレン２３
部を混合物に加えた。

次に上記混合物に４５℃にて約１時間にわたってホスゲ
ン４，５部を加えた。これと同時にｐＨを９、０に維持
する様に水酸化ナトＩＪウムの５０％水溶液を加えた。

反応が終了し、塩化メチレンの溶液として存在する生成
ポリカーボネートを、水酸化ナトリウム水溶液、塩化水
素水溶液及び蒸留水で充分に洗浄した。この溶液から、
１５０℃のスプレードライヤーにて溶剤を除き、ポリカ
ーボネートの粉末を得た。

得られたポリカーボネートの屈折率は１．５８５であっ
た。

このポリカーボネートを芯成分とし、屈折率が１．４２
６であるトリフルオロメチルメタクリレートのホモポリ
マーを鞘成分とし、さらにポリ弗化ビニリデンを海成分
として第３図に示した如き断面構造を有し孔配列が口金
断面において千島配列構造とした紡糸口金を用いて複合
紡糸を行ない島が芯−鞘構造であり、その外側に海成分
が同心円状に取り囲んだ独立縁体を（３３ａ）より吐出
した後、集合口金にて集合し、冷却し、延伸することな
く、断面円形のマルチフィラメント型プラスチック光フ
ァイバを得、その性能を測定した結果を第１表に示した
。

（実施例２） 実施例１で用いたポリカーボネートを島成分とし屈折率
が１．４２６であるトリフルオロメチルメタクリレート
のホモポリマーを海成分として鞘成分形成用ポリマーを
用いずに実施例１で用いた紡糸口金と同一のものを用い
鞘成分供給口（３６）からもトリフルオロメチルメタク
リレートのホモポリマーを供給し、複合紡糸を行ない第
２表に示した如き特性を有するプラスチック製マルチフ
ィラメント型光ファイバを得た。

〔発明の効果〕

本発明のプラスチック製マルチフィラメント型光ファイ
バは加熱延伸処理を施していないために画素間の漏光が
極めて低く、解像度に優れた明るい画像伝送を行なうこ
とができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はプラスチック製光ファイバの加熱延伸処理装置
の平面図を、第２図はプラスチック製マルチフィラメン
ト型光ファイバの最大漏光相対値測定装置の概略図を、
第３図は本発明のプラスチック製マルチフィラメント型
光ファイバを作る際に有効に用い得る複合紡糸口金の断
面図である。 特許出願人　三菱レイヨン株式会社 代理人　弁理士　１）村　武　敏 ＝２５− 手　　続　　補　　正　　書 平成３年１月７Ｑ日 特許庁長官　植　松　　　敏　　殿 １　事件の表示 特願平２−２９１９９５号 ２　発明の名称 プラスチック製マルチフィラメント型光ファイバ＆　補
正をする者 事件との関係　　特許出願人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 （６０３）　　三菱レイヨン株式会社 取締役社長　　永　井　　彌太部 屯代理人 東京都港区虎ノ門二丁目８番１号 ６　補正の対象 明細書 ７　補正の内容 明細書第４頁下から８行目 「ポリカーボネート」を「ポリメチルメタクリレート」
に訂正

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 芯成分としてポリカーボネートを用い、海成分形成用ポ
   リマとして低屈折率ポリマを用いて複合溶融紡糸後、加
   熱延伸を行なわずに得た島数１００〜３００００なる島
   部を俵積み又は四方積み構造の配列構造にて海部に配置
   した海−島構造を有するマルチフィラメント型光ファイ
   バであり、かつ、ファイバ長１ｍにおける漏光画素の最
   大漏光相対値が１０％以下であることを特徴とするプラ
   スチック製マルチフィラメント型光ファイバ。