JPH0795127B2 - 光伝送ホース - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コア材が液状である溶液型光伝送ホースに関
し、更に詳述すると液状のコア材の液漏れが確実に防止
され、このため光伝送機能が長期間に亘って損なわれる
ことのない光伝送ホースに関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする課題 光伝送ホースは、通常、互いに屈折率の異なるクラッド
材とコア材とからなる繊維状の光伝送媒体であり、上記
屈折率の違いに基づくクラッド材とコア材との界面での
全反射を利用して光伝送が行われるもので、近年、光通
信、光学センサー、イメージガイド、装飾ディスプレイ
や自動車、家庭電気製品、光学機器、医療機器、屋外看
板、石油プラント等の各種照明手段などとして広く産業
分野に浸透し、各種用途に利用されている。

こうした光伝送ホースとしては、石英ファイバー、光学
硝子ファイバー、プラスチックファイバー等のクラッド
材とコア材がともに固体材料からなる全固体型の光伝送
ホースが実用に供され、良く知られているが、これとは
別に炭酸ガスレーザー、ヘリウムネオンレーザー、半導
体レーザー等の伝送される光の種類や性質に応じて各種
屈折率の異なるクラッド材とコア材との組み合わせが必
要とされることなどから、ガス状あるいは液状のコア材
を使用する光伝送ホースの検討も行われている。このう
ち、ガス状のコア材を用いる光伝送ホースは、通常、ク
ラッド材内部に封入されたガス状のコア材に温度勾配を
与えて濃度差を形成し、この濃度差に対応した屈折率差
を利用したものであり、また、液状のコア材を用いる光
伝送ホースは、筒状のクラッド材と、この内部に充填さ
れた液状のクラッド材の屈折率差を利用したものであ
る。

ここで、上記液状のコア材を用いる光伝送ホースにつき
第11図を参照して更に詳しく説明する。

第11図は、液状のコア材を用いる光伝送ホース１の従来
例を示す要部概略断面図である。ここで、図中２はクラ
ッド材であり、この内部にクラッド材２よりも屈折率の
高い液状のコア材３が充填されており、また、クラッド
材２の両端開口部が窓材４によりそれぞれ閉塞されてい
る。この窓材４はコア材３を密閉するほか、入射光のガ
イドや適正な光放出を行うなどの光学的作用を果たすも
のである。

上述した従来の液状のコア材を用いた光伝送ホースは、
クラッド材の両端部に対し熱収縮処理、ホースバンド締
結、ワイヤー素線による巻き上げ、スリーブ、Ｏ−リン
グ、パッキン等を介しての締め付け等、機械的な封止を
行って液状のコア材の液漏れを防止すべく前記クラッド
材２と窓材４との接合を極めて緊密な状態に維持するこ
とが行われているが、上述した機械的封止法では、経
時、特に50℃を越える温度環境下においてクラッド材２
と窓材４との接合面に生じた隙間から徐々に液状のコア
材３の液漏れが起って液状のコア材３が流出し、最悪の
場合にはクラッド材内部にコア材３の未充填部、即ち気
泡やガス溜り等のガス空間が生じて光伝送ホースに必要
とされる光伝送機能を著しく損なうに至るものであっ
た。

従って、溶液型の光伝送ホースは、その構成の単純さの
故に、大容量光を安価に伝送する手段として優れてはい
るものの、上述したように液状のコア材の漏出、それに
伴う気泡やガス溜り等のガス空間の発生という問題があ
り、このためこの点の解決が求められていた。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、液状のコア材
を用いて光伝送ホースにおいて、液状のコア材の液漏れ
が確実に防止され、それに伴う気泡やガス溜り等のガス
空間の発生という問題が解消され、このため光伝送機能
が長期間に亘って損なわれることのない、溶液型光伝送
ホースを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の溶液型光伝送ホースは、上記目的を達成するた
め、円筒状のクラッド材内部に前記クラッド材よりも屈
折率の高い液状のコア材を充填し、前記クラッド材の両
端開口部をそれぞれ閉塞して窓材を配設してなる溶液型
光伝送ホースにおいて、光透過性を有する熱可塑性樹脂
又はエラストマーにより形成され、先端面が閉塞する円
筒状主体を有する封止膜の前記主体をその先端側から前
記クラッド材の両端開口部にそれぞれ嵌挿し、該主体の
外周面を該クラッド材の内周面と気密に接着又は熱融着
してクラッド材の両端開口部を閉塞すると共に、これら
封止膜の円筒状主体内に前記窓材がそれぞれ嵌挿された
ものである。

作用 本発明に係る溶液型光伝送ホースは、先端面が閉塞する
円筒状主体を有する熱可塑性樹脂又はエラストマー製の
封止膜の該主体をその先端側からクラッド材内に嵌挿す
ると共に、該主体の外周面を該クラッド材の内周面と気
密に接着又は熱融着し、かつこの円筒状主体内に窓材が
乾燥されたものである。

即ち、本発明の光伝送ホースは、袋状封止膜内に窓材を
挿入することにより、クラッド材と窓材との間に全く隙
間を与えない状態でクラッド材と窓材との間が封止膜に
よってシールされている。

従って、もともとクラッド材と窓材との間に液状のコア
材が侵入することはなく、またクラッド材内に封止膜が
嵌挿され、かつクラッド材内周面と封止膜の円筒状主体
外周面とは接着又は熱融着によって接合されている上、
熱可塑性樹脂又はエラストマーで形成されている円筒状
主体内に窓材が乾燥されていることにより、クラッド材
に封止膜が密着し、シールされた状態にあるので、液状
コア材が封止膜の外周面とクラッド材の内周面との間に
侵入することが実質的になく、クラッド材と封止膜とを
熱融着させた場合は勿論、たとえクラッド材と封止膜と
を接着剤で接着する場合でも該接着剤がコア材で侵され
ることが可及的に防止され、クラッド材内部に充填され
た液状のコア材が確実に封入されてその外部への漏出が
防止されると共に、外部から空気がクラッド材内へ入
り、コア材に気泡を生じさせる等の問題もなく、このた
め光伝送機能を長期間に亘って維持することができるも
のである。

この場合、封止膜として円筒状主体の両端が閉塞するも
のを用い、この中に窓材を封入することもでき、また封
止膜として円筒状主体の基端面外周縁部にリング状鍔体
を一体に突設してなるものが好適であり、この鍔体でク
ラッド材の端面を被覆することにより、コア材の封止が
より確実に行われる。

更に、クラッド材外周面に接着性もしくは熱融着性シー
トを積層すると共に、封止膜の鍔体内側面外周縁部に円
筒状接合体を一体に突設し、この接合体で接着性もしく
は熱融着性シートを被覆すること、或いは封止膜の鍔体
内側面外周縁部に円筒状接合体を一体に突設し、この接
合体でクラッド外周面を被覆すると共に、この接合部を
覆って熱収縮性チューブを積層することにより、封止膜
が確実にクラッド材に密着してより確実にコア材の封止
がなされる。

実施例 以下、本発明の代表的な実施例について第１図乃至第10
図を参照して説明する。

なお、下記の実施例においては、いずれもクラッド材の
一端部側の構成についてのみ説明し、他端部側の構成は
一端部側の構成と同一であるため、その説明を省略す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る光伝送ホース１を示す
もので、この光伝送ホース１は円筒状のクラッド材２の
内部にクラッド材２よりも屈折率の高い液状のコア材３
が充填してあり、クラッド材２の一端部内に円柱状の窓
材４が挿入されているものであるが、上記クラッド材２
と窓材４との間には封止膜５が介装されている。

この封止膜５は先端面が閉塞した円筒状主体5aの基端面
外周縁部にリング状鍔体5bを一体に突設すると共に、こ
の鍔体5bの内側面外周縁部に円筒状接合体5cを一体に突
設した構成とされている。この場合、この第１図の実施
例においては、上記円筒状主体5aの外径はクラッド材２
の一端側内径と同寸法に形成され、その軸長は窓材４の
軸長と同寸法に形成され、またリング状鍔体5bの径方向
の幅はクラッド材２の一端面の径方向の幅と同寸法に形
成されている。そして、この封止膜５の円筒状主体5aは
クラッド材２の一端部内に嵌挿されると共に、円筒状主
体5aの外周面とクラッド材２の内周面、リング状鍔体5b
の内側面とクラッド材２の一端面及び円筒状接合体5cの
内周面とクラッド材２の外周面の少なくともいずれか一
つの箇所が接着剤等により接着され或いは熱融着されて
おり、これによりクラッド材２の一端開口部が気密に閉
塞されているものである。

而して、このようにクラッド材２に封止膜５を気密に接
合した状態において、この封止膜５の円筒状主体5aに窓
材４が嵌挿されており、従ってかかる構成によりクラッ
ド材２内に封入された液状のコア材３の漏出が確実に防
止されるものである。

なお、封止膜５のクラッド材２への接合において、円筒
状主体5aの外周面とクラッド材２の内周面の接着或いは
熱融着は液状のコア材３がその接合箇所に浸出してその
接合を阻害する場合はそれ以外の箇所を接着又は熱融着
することが好適である。なおまた、接着又は熱融着は全
面接合でも部分接合でもよい。更に、封止膜５と窓材４
との接合は必ずしも必要ではない。

ここで、クラッド材２、液状のコア材３、窓材４の材質
としては、通常使用されているものを用いることができ
る。

この場合、クラッド材２の両端部に配設される窓材４
は、光入射部に対しては入射光を一定角度で光伝送ホー
スのコア材３内に入射させるための入力ガイダンス機能
等が付与されており、光放出部に対しては接続される機
器に応じてこれらの機器に光信号を正確に入力するため
に必要とされる出力ガイダンス機能が付与されており、
必要に応じて集光、散光、特定波長域の選択的な光透過
な吸収等を行うためのレンズ、光フィルター、熱フィル
ター等が具備されており、また光伝送ホース同士を接続
する接続部に対しては、光損失を防止するためにコア材
３とほぼ同じ屈折率の材料であって光透過性に優れた材
質で構成するなどの工夫が施されている。こうした窓材
４を形成する材料としては、例えば、溶融石英、ホウ酸
硝子、フリント硝子、クラウン硝子、ソーダ硝子、カル
コゲナイド系硝子、弗化物系硝子、弗化リチウム、弗化
ナトリウム、弗化カルシウム、弗化バリウム、塩化ナト
リウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、臭化タリウ
ム、沃化タリウム、KRS−５、KRS−６、サファイア、水
晶、マグネシア、チタニア、アルミナ、硅素、ゲルマニ
ウム、ポリスチレン、ABS共重合体、AS共重合体、スチ
レン−マレイン酸樹脂、メチルメタクリレート−スチレ
ン共重合体樹脂、スチレン−無水マレイン酸樹脂、メタ
クリル系樹脂、セルロースアセテート、ポリエステルカ
ーボネート、ポリエステル、ポリメチルペンテン、ポリ
アリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエ
ーテルケトン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリスル
ホン等の１種又は２種以上が挙げられ、窓材４に要求さ
れる機能に応じて必要によりこれら材料に更に色素等を
配合した組成物や以上の材料を組み合わせることにより
得られる複合材料により形成され、また、成形物表面に
色材薄膜等を形成して表面処理したものを窓材３として
用いることもできる。

また、封止膜５は、光透過性に優れていること、可撓性
に優れていること、クラッド材２との接着性や熱融着性
に優れていることが好ましく、更に封止膜５がコア材３
と接触する場合には、少なくともコア材３との接触部に
おいてコア材３を構成する液に対する耐溶剤性を有する
ことが好ましく、同様に封止膜５が熱、光、酸素、オゾ
ン等に晒される場合にはこれらに対して安定であるもの
が好ましい。更に、必要に応じて封止膜５に透過光に対
する波長選択性等の光学的フィルター作用、反射防止効
果、熱的フィルター作用等の諸機能を付与することもで
きる。

封止膜５を形成する材料としては、上述した性質を有す
るものが適宜選ばれるが、この点から熱可塑性樹脂やエ
ラストマーが用いられる。具体的にはポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、天然ゴム、
合成ポリイソプレン、ポリブタジエン、スチレン−ブタ
ジエン共重合体、ブチルゴム、EPDM、ハロゲン化ブチル
ゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエ
ン共重合体、ハロゲン化ポリエチレン、ポリアクリロニ
トリル、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重
合体、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重
合体、ABS共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共
重合体、ポリメタクリル酸メチル、セルロースアセテー
ト、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビ
ニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、アイオノ
マー、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリメ
チルペンテン、ポリフルオロイソプロピルメタクリレー
ト、ポリジメチルシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリ弗化ビニ
リデン、ポリ弗化ビニル、ポリモトクロルトリフルオロ
エチレン、四弗化エチレン−六弗化プロピレン共重合
体、四弗化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン
共重合体、四弗化エチレン−弗化ビニリデン共重合体、
ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共
重合体等の１種又は２種以上が挙げられる。なお、封止
膜５に前述した光学的フィルター作用、反射防止効果、
熱的フィルター作用等の諸機能を付与するために上記材
料を用いて膜形成を行う場合、上記材料に色素等の配合
剤を配合したり、あるいは封止膜の光透過部分に色素
膜、反射防止膜をコーティングすることもとできる。

また、上記材料により形成される封止膜５は、単層構
造、ラミネート構造のいずれであっても差し支えない。
この場合、ラミネート構造は全面ラミネート構造であっ
ても部分ラミネート構造であってもよく、適宜な材料に
より構成することができる。例えばクラッド材２と接合
する部分にクラッド材２との接着性や熱融着性に優れた
材料により形成された膜を配し、コア材３と接触する部
分に耐熱性、耐光性、耐オゾン性や耐外傷性に優れた膜
を配したり、あるいは光学的特性を重視するためにコア
材３と窓材４との介在する部分に光透過性に優れた単層
膜を配したりするなど、各部分に必要な性質を与えるよ
うに部分的に表面層の材料を変えた全面ラミネート構造
又は部分的ラミネート構造に形成したものを用いること
ができる。

更にまた、封止膜５の膜厚は、これを構成する材料の有
する光透過率等の光学特性、可撓性、機械的強度等の性
質により相違し、またクラッド材の内外径の寸法などに
より必要とされる範囲が異なり、特に制限されるもので
はないが、通常20〜5000μｍ、特に50〜1000μｍのもの
が好適である。

封止膜５をクラッド材２に接合する場合、予め封止膜
５、クラッド材２の接合箇所に溶剤による脱脂等の洗浄
前処理を行うことが好ましく、また接着を行う場合には
必要により封止膜５、クラッド材２の接合箇所に対して
より強固な接着性を与えるために機械的粗面化処理、コ
ロナ放電処理、プラズマ処理、金属ナトリウム溶液処
理、火炎処理等を行うことが好ましい。

また、接着又は熱融着箇所に隙間が生じることなく液密
な封止膜５の装着を行うために、接着や熱融着を行う過
程で適時ホースバンド締結、ワイヤー素線による巻き上
げ、スリーブ、Ｏ−リング、パッキン等を介しての締め
付けなどを行って固定することができる。

上述したように、必要により洗浄前処理を行う場合には
接着性改善のための処理をクラッド材２の端部や封止膜
５の必要部に対して行い、また接着を行う場合にはクラ
ッド材２の端部や封止膜５の必要部に接着剤を塗布して
から、熱融着を行う場合には直接クラッド材２の端部に
封止膜５を取り付けてから、窓材を配設してクラッド材
２の両端開口部を閉塞した状態にてクラッド材２の両端
部に直接又は上記固定手段を用いて封止膜５を接合し、
必要時間所定温度に保持することにより封止膜５の装着
が行われる。この最後の過程において、熱硬化型の接着
剤を用いて接着を行う場合や熱融着を行う場合には加熱
が施され、このうち熱融着を行う場合には通常、所定温
度に保持した炉中での加熱やマイクロバーナー、エアヒ
ーター等による加熱が施される。

なお、接着剤を用いて接合する場合、接着剤としては室
温硬化型、熱硬化型、光硬化型等、各種のものが使用で
き、具体的には弗素樹脂系、シリコン系、エポキシ系、
フェノール系、ウレタン系、ジエン系、ブチラール系、
ホルマール系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリア
ミド−イミド系、セルロース系、ポリイミド系、ポリオ
レフィン系、ポリアクリレート系、アイオノマー系、シ
アノアクリレート系、DAP樹脂系、メラミン樹脂系、尿
素樹脂系等が挙げられ、これらの１種又は２種以上が使
用し得る。

第２図乃至第10図は本発明の他の実施例を示すものであ
る。

即ち、第２図の実施例は、封止膜５の円筒状主体5aの軸
長を窓材４の軸長よりも長く形成し、窓材４をクラッド
材２の内部に深く挿入した例であり、この例においては
円筒状主体5aの外周面とクラッド材２の内周面との接合
面積を広くとることができる。第３図は、第２図とは逆
に円筒状主体5aの軸長を窓材の軸長より短く形成し、窓
材４の一部をクラッド材２の一端部から外方に突出した
例である。ここで、第２図の実施例における円筒状主体
5a内に第３図の実施例における窓材４の突出部を嵌挿し
て光伝送ホース相互を接続することにより、長距離の光
伝送が可能となる。なお、接続に際しては、接続部での
光損失が防止し得るよう接続を行うことが好ましく、こ
の場合、接続部の反射防止のために接続部の屈折率を考
慮した接続材を介した接続を行うことができ、また、窓
材４はコア材３とほぼ同程度の屈折率を有するものが使
用される。

また、第４図の実施例は、封止膜５が円筒状主体5aとリ
ング状鍔体5bとからなる例、第５図及び第６図の実施例
はそれぞれ封止膜５が円筒状主体5aのみからなるもの
で、第５図の実施例は主体5aの軸長が窓材４の軸長と同
じもの、第６図の実施例は主体5aの軸長が窓材４の軸長
より長いものである。

更に、第７図の実施例は封止膜５を両端面を閉塞した円
筒状（中空円柱状）に形成してあるもので、この円筒状
主体5a内に窓材４が配設されているものである。ここ
で、このような窓材４を被覆した封止膜５は、封止膜成
分を溶媒に溶解した液に窓材４を浸漬処理（ディッピン
グ）した後に乾燥することにより形成し得、かかる封止
膜被覆窓材をこれに接着剤を塗布して、あるいは直接ク
ラッド材２の開口部に配設してクラッド材２を閉塞した
後に第１図の実施例と同様に接着又は熱融着を行うこと
により、装着することができる。

更にまた、第８図の実施例は、クラッド材２の一端側外
周面に予め接着性もしくは熱融着性シート６をラミネー
トし、これに第１図に示した如き封止膜５を配設した
例、第９図及び第10図の実施例は、それぞれ第１図の実
施例において、その封止膜５の円筒状接合部5cを覆って
熱収縮性チューブ７を配設したもので、第９図はその熱
収縮性チューブ７が単層構成の例、第10図は熱収縮性チ
ューブ７が接着もしくは熱収縮し易い内層7aと接着もし
くは熱融着温度で高い収縮力を与える外層7bとのラミネ
ート構造に形成された例である。

なお、以上の説明は本発明の好適な実施例を述べたもの
であるが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の構成はその要旨を逸脱しない範囲で種々変
更し得る。

発明の効果 本発明の光伝送ホースは、以上の構成により、液状コア
材が両端開口部を覆う封止膜によってクラッド材内に確
実に封入されるので、高温雰囲気に長期間晒されても液
状コア材の漏出が確実に防止され、このため気泡混入等
の問題もなく、長期間に亘って光伝送機能を維持するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第10図はそれぞれ本発明の実施例を示す一部
省略断面図、第11図は従来例の一部省略断面図である。 １……光伝送ホース、２……クラッド材、３……コア
材、４……窓材、５……封止膜、5a……円筒状主体、5b
……リング状鍔体、5c……円筒状接合体、６……接着性
もしくは熱融着性シート、７……熱収縮性チューブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−30803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−22201（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−32907（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状のクラッド材内部に前記クラッド材
   よりも屈折率の高い液状のコア材を充填し、前記クラッ
   ド材の両端開口部をそれぞれ閉塞して窓材を配設してな
   る溶液型光伝送ホースにおいて、光透過性を有する熱可
   塑性樹脂又はエラストマーにより形成され、先端面が閉
   塞する円筒状主体を有する封止膜の前記主体をその先端
   側から前記クラッド材の両端開口部にそれぞれ嵌挿し、
   該主体の外周面を該クラッド材の内周面と気密に接着又
   は熱融着してクラッド材の両端開口部を閉塞すると共
   に、これら封止膜の円筒状主体内に前記窓材がそれぞれ
   嵌挿されてなることを特徴とする光伝送ホース。
2. 【請求項２】封止膜が、先端面が閉塞する円筒状主体の
   基端面が更に閉塞する中空円柱体状であり、この封止膜
   内に窓材が封入された特許請求の範囲第１項記載の光伝
   送ホース。
3. 【請求項３】封止膜が、円筒状主体の基端面外周縁部に
   リング状鍔体を一体に突設してなるものであり、この鍔
   体でクラッドの端面を被覆した特許請求の範囲第１項記
   載の光伝送ホース。
4. 【請求項４】クラッド材外周面に接着性もしくは熱融着
   性シートを積層すると共に、封止膜の鍔体内側面外周縁
   部に円筒状接合体を一体に突設し、この接合体で接着性
   もしくは熱融着性シート被覆した特許請求の範囲第３項
   記載の光伝送ホース。
5. 【請求項５】封止膜の鍔体内側面外周縁部に円筒状接合
   体を一体に突設し、この接合体でクラット外周面を被覆
   すると共に、この接合部で覆って熱収縮性チューブを積
   層した特許請求の範囲第３項記載の光伝送ホース。