JP6545074B2 - 複芯プラスチックファイバの製造方法及び複芯プラスチックファイバ製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、複芯ファイバの製造方法及び複芯ファイバ製造装置に関し、特にプラスチックイメージファイバの製造方法及びプラスチックイメージファイバ製造装置に関する。

内視鏡等の医療用途において、画像を伝送するイメージファイバがカテーテル管等の内部に挿入されて用いられている。イメージファイバは、伝送する画像の画素数に対応した複数のコアを有する複芯ファイバ（マルチコアファイバ）である。上記用途において、イメージファイバは、外径が小さくてカテーテル管等の内部に挿入しやすく、良好な屈曲性（可撓性）を有し、破損しにくい安全性を有することが求められている。上記用途において、イメージファイバとしては、ガラス製よりもプラスチック製が好ましく用いられている。（以下、プラスチック製のイメージファイバは、「プラスチックイメージファイバ」または「ＰＩＦ」と記す。）また、ＰＩＦは医療用途に限らず、工業用ファイバスコープ等の他の画像伝送の用途にも使用される。

ＰＩＦは、断面形状において、クラッド（鞘部）からなる海部の中に複数のコア（芯部）が島状に存在する海島構造を有する。

従来、上記海島構造のＰＩＦの製造方法として、画素数に対応した複数のノズル孔を有する複合口金から、１つのコアがクラッド層で被覆された単芯ファイバを同時に複数押し出す方法が知られている（例えば、特許文献１等）。

この方法では、用いる複合口金によって、画素径（コア径）、画素数（コア数）、およびコア面積比率（開口率）等の製品仕様が固定されてしまう。そのため、製品仕様が変更されると複合口金を作り直す必要があり、製品仕様の変更あるいは製品仕様の多様化に対してコストが上昇してしまう虞がある。

一方で、ＰＩＦを含む複芯ファイバには、各コアから漏れた光信号が干渉するクロストークの問題がある。

一般に、画素径（コア径）および画素数（コア数）が同一条件であれば、点灯画素の平均的な明るさ、およびクロストークに起因する画像のボケ度合いは、共にファイバの断面におけるコア面積比率と相関する。（なお、本明細書において、「点灯画素の平均的な明るさ」は、点灯コアおよびこれを被覆するクラッド層との平均的な明るさを示す。）コア面積比率が大きい程、クラッド層の割合が小さくなるので、点灯画素の平均的な明るさが向上する一方、クロストークにより画像のボケ度合いが大きくなり画質が低下する傾向がある。反対に、コア面積比率が小さい程、クラッド層の割合が大きくなるので、クロストークが抑制されて画像のボケ度合いが小さくなり画質が向上する一方、点灯画素の平均的な明るさが低下する傾向がある。

特許文献２には、上記課題を解決する方法として、以下の方法が提案されている（第５図を参照）。特許文献２では、画素数に対応した複数の単芯ファイバ素線を束ねてクラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得る。そして、減圧雰囲気下で、得られたバンドルプリフォームの先端部を加熱し、線引きすることにより、画素数に対応した複数のコアを有する複芯ファイバからなるＰＩＦが製造される。この方法では、複合口金を用いる必要がないので、画素径、画素数（コア数）、およびコア面積比率等の製品仕様の変更に柔軟に対応できる。

特許文献２に記載の方法では、複数の単芯ファイバ素線を束ねる際に、個々の単芯ファイバ素線が傷付く問題がある。個々の単芯ファイバ素線は細く、プラスチック製であるために擦れに弱く、また、複数の単芯ファイバ素線の間の摩擦力が大きいため、特段の対応をしなければ、複数の単芯ファイバ素線を束ねる際に、これらが互いに擦り合って傷が付く虞がある。そして、傷のある単芯ファイバ素線を含むバンドルプリフォームを線引きすると、傷のあるコアの透過率が低下して点灯画素が黒っぽく表示される暗欠陥が生じ得る。

また、複数の単芯ファイバ素線を束ねる際に、これらが互いに擦り合って傷が付くと、傷を介して、単芯ファイバ素線の内部に異物が混入する恐れもある。このことも暗欠陥の要因となり得る。

ＰＩＦにおいて、画像を高精度に伝送するには、複数の画素が整然と整列していることが好ましい。このためには、バンドルプリフォームを形成する時点で、複数の単芯ファイバ素線を整然と配列させることが好ましい。複数の単芯ファイバ素線は例えば、六方稠密配列させることが好ましい。

しかしながら、上述したように、個々の単芯ファイバ素線は細く、プラスチック製であるために擦れに弱い。また、製造効率を考慮すれば、バンドルプリフォームを形成する工程に、不要に時間と手間をかけることもできない。従来の方法では、効率良く簡便に複数の単芯ファイバ素線を傷付けずに整然と配列させることが難しい。特に、画素径（コア径）が小さく画素数（コア数）が多い高精細ＰＩＦにおいて、この問題は顕著になる。

特開平１−１８１０８号公報 特開昭６３−１４３５１０号公報（特許第２５１９６９９号公報）

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、画素径（コア径）、画素数（コア数）、およびコア面積比率等の製品仕様の変更に柔軟に対応でき、かつ、単芯ファイバ素線間に界面活性剤または異物が混入することを防ぎ、画像が伝送できない暗欠陥を減らすことを目的とするものである。

本発明の複芯ファイバの製造方法は、クラッドと、前記クラッドの中に形成された複数のコアとを有する複芯ファイバの製造方法において、コアがクラッド層で被覆されている単芯ファイバ素線を、前記クラッド層と同じ材料からなるクラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得るバンドルプリフォーム形成工程と、減圧雰囲気下で、前記バンドルプリフォームの先端部を加熱し、線引きして、クラッドと、前記クラッドの中に形成された複数のコアとを有する前記複芯ファイバを形成する複芯ファイバ形成工程と、を有する複芯ファイバの製造方法であって、前記複芯ファイバの製造方法は、バンドルプリフォーム形成工程と複芯ファイバ形成工程の間において、前記バンドルプリフォーム内の前記複数の単芯ファイバ素線と前記クラッドパイプとの空間に液体を加圧送出して洗浄する洗浄工程を有する。

本発明の複芯ファイバの製造方法は、好ましくは前記バンドルプリフォーム形成工程において、界面活性剤を含む溶液中で前記複数の単芯ファイバ素線を前記クラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得る。

本発明の複芯ファイバの製造方法は、好ましくは前記洗浄工程において、液体を加圧送出して後にバンドルプリフォーム内に気体の送出と排気を交互に２回以上繰り返す。より好ましくは１０回以上、さらに好ましくは１０００回以上繰り返す。

これらの構成によれば、形成されたバンドルプリフォーム内の単芯ファイバ素線間に洗浄液を送液して洗浄することにより、単芯ファイバ素線を束ねる際に使用する界面活性剤や単芯ファイバ素線間の異物を除去することができ、コア間の光信号のばらつきを減らすことができる。

本発明の複芯ファイバ製造装置は、コアがクラッド層で被覆された複数の単芯ファイバ素線を、前記クラッド層と同じ材料からなるクラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得るバンドルプリフォーム形成部と、減圧雰囲気下で、前記バンドルプリフォームの先端部を加熱し、線引きして、前記複芯ファイバを形成する複芯ファイバ形成部と、を有する複芯ファイバ製造装置であって、前記複芯ファイバ製造装置は、バンドルプリフォーム形成部において形成された前記バンドルプリフォーム内の前記複数の単芯ファイバ素線と前記クラッドパイプとの空間（隙間）に液体を加圧送出して洗浄する洗浄部を有し、前記複芯ファイバ形成部は、前記洗浄部において洗浄された前記バンドルプリフォームから前記複芯ファイバを形成することを特徴とする複芯ファイバ製造装置である。

本発明の複芯ファイバ製造装置は、好ましくは前記バンドルプリフォーム形成部において、界面活性剤を含む溶液中で前記複数の単芯ファイバ素線を前記クラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得る。

本発明の複芯ファイバ製造装置は、好ましくは前記洗浄部において、バンドルプリフォーム内に気体の送出と排気を交互に２回以上繰り返す。より好ましくは１０回以上、さらに好ましくは１０００回以上繰り返す。

これらの構成によれば、形成されたバンドルプリフォーム内の単芯ファイバ素線間に洗浄液を送液して洗浄することにより、単芯ファイバ素線を束ねる際に使用する界面活性剤や単芯ファイバ素線間の異物を除去することができ、コア間の光信号のばらつきを減らすことができる。

本発明によれば、画素径（コア径）、画素数（コア数）、およびコア面積比率等の製品仕様の変更に柔軟に対応でき、かつ、コア間の光信号のばらつきを減らすことができる。また、本発明によれば、画素径（コア径）、画素数（コア数）、およびコア面積比率等の製品仕様の変更に柔軟に対応でき、かつ、暗欠陥が抑制され、複数の画素が整然と整列し、画像を高精度に伝送することが可能なプラスチックイメージファイバを提供することができる。

図１は、本実施の形態に係る複芯ファイバの製造方法の一例を示すフロー図である。 図２は、単芯ファイバの一例を示す断面図である。 図３は、単芯ファイバの一例を示す斜視図である。 図４は、本実施の形態における単芯ファイバ形成装置の一例を示す略図である。 図５は、バンドルプリフォームの断面図である。 図６は、ファイバ素線束の一例を示す斜視図である。 図７は、バンドルプリフォームの一例を示す斜視図である。 図８は、本実施の形態における洗浄装置の一例を示す略図である。 図９は、本実施の形態における複芯ファイバ製造装置の一例を示す略図である。 図１０は、複芯ファイバの断面図である。 図１１は、本実施の形態の複芯ファイバ製造装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、実施例１の光学顕微鏡による断面写真である。 図１３は、実施例２の光学顕微鏡による断面写真である。 図１４は、実施例３の光学顕微鏡による断面写真である。 図１５は、比較例１の光学顕微鏡による断面写真である。 図１６は、比較例２の光学顕微鏡による断面写真である。 図１７は、比較例３の光学顕微鏡による断面写真である。

（本実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る複芯ファイバの製造方法の一例を示すフロー図である。図１に示すように、本実施の形態に係る複芯ファイバの製造方法は、単芯ファイバが形成されるステップＳ１１と、バンドルプリフォームが形成されるステップＳ１２と、バンドルプリフォームが洗浄されるステップＳ１３と、複芯ファイバが形成されるステップＳ１４とから構成される。各ステップについて順を追って説明する。

まず、図１のステップＳ１１において、単芯ファイバが形成される。図２は、単芯ファイバの一例を示す断面図である。図２に示すように、コア材料（比較的高屈折率の透光性ポリマー）からなる１つのコアロッド２１と、クラッド材料（比較的低屈折率の透光性ポリマー）からなる１つの第１のクラッドパイプ２２とを用意する。なお、本明細書において、「ロッド」は内部に中空部を有しない円柱状部材であり、「パイプ」は内部に中空部を有する管状部材である。コアロッド２１の外径は、第１のクラッドパイプ２２の内径より若干小さく設計される。

コアロッド２１および第１のクラッドパイプ２２は、公知方法により製造される。例えば、コアロッド２１はガラスアンプル等の有底筒状容器内で、１種または２種以上のモノマーを溶媒存在下で重合させることにより製造される。この方法では、製造に用いる容器の内径が、コアロッド２１の外径となる。

例えば、第１のクラッドパイプ２２は、ガラスアンプル等の有底筒状容器内で、１種または２種以上のモノマーを溶媒存在下で遠心注型法により重合させることにより製造される。第１のクラッドパイプ２２の製造では、１種または２種以上のモノマーの入った容器を中心軸の周りに回転させ、遠心力の作用で１種または２種以上のモノマーを容器の内壁面にへばりつかせた状態で重合させることで、パイプ状にポリマーを生成する。この方法では、製造に用いる容器の内径が、第１のクラッドパイプ２２の外径となる。第１のクラッドパイプ２２の厚みは、容器内に入れるモノマー等の材料の量および遠心力により調整される。

なお、後記する第２のクラッドパイプ４３の製造方法は、用いる有底筒状容器の内径を変更し、また、材料の量および遠心力を必要に応じて変更する以外は、第１のクラッドパイプ２２の製造方法と同様にできる。また、第２のクラッドパイプ４３は、押出しパイプを適用しても良い。

次に図３に示すように、上記のコアロッド２１を上記の第１のクラッドパイプ２２の中空部に挿入して、単芯のクラッド／コア複合材２３を得る。図３は、単芯ファイバの一例を示す斜視図である。

図３には、単芯のクラッド／コア複合材２３において、中心軸から外周に向かう一方向（ｘ方向）の屈折率ｎｄの分布例を示してある。この例では、コアロッド２１内の屈折率ｎｄはｘ方向に対して一様であり、その値はｎ２である。第１のクラッドパイプ２２の屈折率ｎｄはｘ方向に対して一様であり、その値はｎ１である。ここで、ｎ２＞ｎ１である。

コアロッド２１の屈折率ｎ１、およびクラッドパイプ２２の屈折率ｎ２は、モノマー組成および分子量等によって調整できる。なお、コアロッド２１はｘ方向に対して屈折率分布を有していてもよい。同様に、第１のクラッドパイプ２２はｘ方向に対して屈折率分布を有していてもよい。

そして、得られた単芯のクラッド／コア複合材２３のコアロッド２１とクラッドパイプ２２の間を減圧雰囲気下、好ましくは真空雰囲気下とした状態で加熱して、コアロッド２１とクラッドパイプ２２とを一体化した後、線引きの工程に供する。なお、減圧雰囲気好ましくは真空雰囲気の圧力および加熱温度は、公知方法と同様である。

図４は、本実施の形態における単芯ファイバ形成装置の一例を示す略図である。図４において、単芯ファイバ形成装置３０は、加熱手段３１と、線引き手段３２と、切断手段３３と、真空ポンプ３４とを備える。

加熱手段３１は、単芯のクラッド／コア複合材２３の先端部を挟んで互いに対向して配置された円形のヒーターである。加熱手段３１は、保持手段（図示略）により、位置を調整された単芯のクラッド／コア複合材２３の先端部を加熱する。

線引き手段３２は、加熱された単芯のクラッド／コア複合材２３の先端部を加圧挟持する一対の加圧ローラである。線引き手段３２は、加熱された単芯のクラッド／コア複合材２３の先端部を線引きする。

切断手段３３は、カッターである。切断手段３３は、製造された単芯ファイバ素線３５を所定の長さに切断する。

真空ポンプ３４は、管を介して真空引きし、コアロッド２１とクラッドパイプ２２の間を減圧雰囲気、または真空雰囲気とする。

以上の構成の備える単芯ファイバ形成装置３０を用いて、単芯のクラッド／コア複合材２３から単芯ファイバ素線３５が製造される。

この単芯ファイバ形成装置３０は、チャンバー３４内を減圧雰囲気下、好ましくは真空雰囲気下とした上で、単芯ファイバ素線３５を形成することにより、単芯ファイバ素線３５のコア４１とクラッド層４２との間に空気等のガス、不純物、および異物が残ることを抑制する。

具体的には、単芯ファイバ形成装置３０は、減圧雰囲気下、好ましくは真空雰囲気下で、単芯のクラッド／コア複合材２３の先端部を加熱手段３１によって加熱した後、線引き手段３２により線引きし、切断手段３３にて所定の長さに切断する。これら一連の工程によって、所定の長さの単芯ファイバ素線３５が製造される。なお、線引きの工程において、減圧雰囲気好ましくは真空雰囲気の圧力および加熱温度は、公知方法と同様である。

次に、図１のステップＳ１２において、バンドルプリフォームが形成される。具体的には、図２に示したようにＰＩＦの画素数Ｎに対応する数の単芯ファイバ素線３５を用意する。この単芯ファイバ素線３５は、ステップＳ１１において、１つのコアロッド２１をクラッドパイプ２２で被覆したものである。ステップＳ１２では、ＰＩＦのコア径およびコア間の距離を示すコアピッチを均一化するために、同一仕様の単芯ファイバ素線３５を複数用意することが好ましい。また、単芯ファイバ素線３５において、コアロッド２１はＰＩＦのコアと同一材料（比較的高屈折率の透光性ポリマー）により構成され、クラッドパイプ２２はＰＩＦのクラッドと同一材料（比較的低屈折率の透光性ポリマー）により構成される。すなわち、コアロッド２１の屈折率は、クラッドパイプ２２の屈折率より高い。

このように図１のステップＳ１２において、バンドルプリフォームが形成される。図５は、バンドルプリフォームの一例を示す斜視図である。図５に示すように、バンドルプリフォーム４０では、ＰＩＦ７０の画素数Ｎに対応する数の単芯ファイバ素線３５がクラッド材料からなる第２のクラッドパイプ４３の中空部に挿入されている。

図５において、ファイバ素線束４５は、複数の単芯ファイバ素線３５の束（ファイバ素線束）を示す。また、第２のクラッドパイプ４３の内径は、ファイバ素線束４５より若干大きいサイズに設計される。また、第２のクラッドパイプ４３は主として、ＰＩＦ７０の外縁部分となる。

図５は、バンドルプリフォームの断面図である。図５において、バンドルプリフォーム４０は、１つのコア４１とこれを被覆するクラッド層４２とからなる単芯ファイバ素線３５が複数、束になって、第２のクラッドパイプ４３の中空部に挿入されたものである。

バンドルプリフォームを形成する時点において、バンドルプリフォーム４０内には、複数の単芯ファイバ素線３５の互いの間、および複数の単芯ファイバ素線３５のうち最外周に位置する複数の単芯ファイバ素線３５と第２のクラッドパイプ４３との間に空隙４４が存在する。この時点において、複数の単芯ファイバ素線３５のクラッド層４２と第２のクラッドパイプ４３とは、互いに一体化されておらず、識別可能である。

なお、図５において、単芯ファイバ素線３５のコア径ｓａ、互いに隣接する２つの単芯ファイバ素線３５のコア４１の離間距離２×ｓｔ（クラッド層厚ｓｔの２倍に相当）、および単芯ファイバ素線３５の外径ｓｄで定義している。

そして、バンドルプリフォーム４０におけるコアピッチは、単芯ファイバ素線３５の外径ｓｄと一致する。

図１のステップＳ１２において、複数の単芯ファイバ素線３５を束ねる際に界面活性剤を含む溶液を用いることにより、単芯ファイバ素線を傷付けずに整然と配列させて、バンドルプリフォームを形成することができる。例えば、界面活性剤を含む溶液中で複数の単芯ファイバ素線３５を俵積みして、図６のファイバ素線束４５を得ることができる。図６は、ファイバ素線束の一例を示す斜視図である。そして、ファイバ素線束４５をクラッドパイプ４３の中空部に挿入して、バンドルプリフォーム４０を得る。図７は、バンドルプリフォームの一例を示す斜視図である。

なお、図１のステップＳ１２においては、界面活性剤を含む溶液中で複数の単芯ファイバ素線３５を束ねる工程と、ファイバ素線束４５をクラッドパイプ４３の中空部に挿入する工程の代わりに、複数の単芯ファイバ素線３５を、界面活性剤を含む溶液中で束ねながらクラッドパイプ４３の中空部に挿入して、バンドルプリフォーム４０を得るようにしてもよい。

図１のステップＳ１２において用いられる界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤または両性界面活性剤のいずれか、または組合せたもののいずれも適用可能である。

アニオン性界面活性剤としては、脂肪酸ナトリウムおよびアルファスルホン化脂肪酸エステルナトリウム等の脂肪酸系；
直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＬＡＳ）等の直鎖アルキルベンゼン系；
ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）等のアルキル硫酸エステルナトリウム（ＡＳ）、およびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム（ＡＥＳ）等の高級アルコール系；
アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム（ＡＯＳ）等のアルファオレフィン系；
アルキルスルホン酸ナトリウム等のノルマルパラフィン系等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、およびアルキルベンジルジメチルアンモニウム塩等が挙げられる。

ノニオン性界面活性剤としては、
ポリオキシエチレンアルキルエーテル（ＡＥ）等の高級アルコール系；
ポリオキシエチレンアルキルフェニールエーテル（ＡＰＥ）等のアルキルフェノール系；
蔗糖脂肪酸塩エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、およびアルカノールアミド等の脂肪酸系等が挙げられる。

両性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミンオキシドおよびアルキルカルボキシベタイン等が挙げられる。上記の中でも、低コストで入手しやすく残留しにくいことから、アニオン性界面活性剤が好ましく、ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）等の高級アルコール系のアニオン性界面活性剤が特に好ましい。

界面活性剤は、後工程において除去を容易とするために、水溶液の形態で用いることが好ましい。水溶液中の界面活性剤の濃度は臨界ミセル濃度以上であれば特に制限なく、例えば０．３〜０．７質量％程度が好ましい。また、界面活性剤は公知のものを１種または２種以上用いることができる。

また、界面活性剤を含む溶液（好ましくは水溶液）には必要に応じて、仮接着剤を添加することができる。仮接着剤としては、後工程において水洗浄等により容易に除去できることから、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の水溶性高分子が好ましい。

仮接着剤を用いることで、複数の単芯ファイバ素線３５が仮接着されたファイバ素線束４５が得られ、後工程に供する際の取扱い性が向上する。なお、界面活性剤を含む溶液（好ましくは水溶液）には必要に応じて、他の任意の成分を添加しても良い。また、他の任意成分についても、後工程において水洗浄等により容易に除去できることから、水溶性物質が好ましい。

次に図１のステップＳ１３において、バンドルプリフォーム４０が洗浄される。
上述したように、本実施の形態では、界面活性剤中でバンドルプリフォームを形成することにより、単芯ファイバ素線３５が傷つくことを防いでいる。一方で、芯ファイバ素線を束ねる際に使用した界面活性剤を完全に除去されていない場合、残留した界面活性剤等の成分が析出してコアを圧迫して、光損失が増大するコアが発生し、コア間の光信号にばらつきが生じる怖れがある。また、単芯ファイバを束ねる際に単芯ファイバ素線間に異物が混入した場合にも同様に、コア間の光信号にばらつきが生じる怖れがある。

そこで、本実施の形態では、バンドルプリフォームを洗浄することにより、バンドルプリフォーム４０に付着した図１のステップＳ１２で用いた溶液の成分（界面活性剤および必要に応じて用いられた仮接着剤等の任意成分）やプリフォーム時に混入した異物を除去する。

図８は、本実施の形態における洗浄装置の一例を示す略図である。図８において、洗浄装置５０は、超純水タンク５１と、加圧ライン５２と、注水ポンプ５３と、電磁弁５４と、中空糸フィルター５５と、圧力計５６と、電磁弁５７と、サブミクロンポアフィルター５８と、電磁弁５９と、強度保持材６０と、電磁弁６１と、圧力計６２と、電磁弁６３と、アスピレーター６４とを備える。

超純水タンク５１は、超純水を貯蔵するタンクである。超純水タンク５１は、常に超純水が充填されている状態にする。

注水ポンプ５３は、超純水タンク５１及び電磁弁５４と配管を介して接続し、超純水タンク５１を加圧して電磁弁５４に送液する。

電磁弁５４は、注水ポンプ５３及び中空糸フィルター５５と配管を介して接続し、注水ポンプ５３から送液された超純水を中空糸フィルター５５に流通または遮断する。

中空糸フィルター５５は、一方を電磁弁５４と配管で接続し、他方を圧力計５６及び電磁弁５７に配管で接続する。また、中空糸フィルター５５は注水ポンプ５３から送液された超純水から不純物を取り除く。

圧力計５６は、中空糸フィルター５５から電磁弁５７への配管内の圧力を測定する圧力計である。注水ポンプ５３は水圧が例えば、３０３ｋＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）加えられるものを選定する。本明細書の圧力は全てゲージ圧力で表す。

電磁弁５７は、一方を中空糸フィルター５５及び圧力計５６と配管で接続し、他方をバンドルプリフォーム４０と配管で接続する。バンドルプリフォーム４０は配管に対して取り外し可能とする。そして、電磁弁５７は、注水ポンプ５３から送液された超純水をバンドルプリフォーム４０に流通または遮断する。

加圧ライン５２には窒素ガスの供給元を接続し、例えば、３０３ｋＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）の圧力をかけられるよう配管する。

サブミクロンポアフィルター５８は、窒素ガスの不純物を除去するフィルターである。サブミクロンポアフィルター５８は、一方を加圧ライン５２に接続し、他方を電磁弁５９に配管を介して接続する。

電磁弁５９は、一方をサブミクロンポアフィルター５８に配管を介して接続し、他方を電磁弁５７と共通する配管でバンドルプリフォーム４０に接続する。バンドルプリフォーム４０は配管に対して取り外し可能とする。
強度保持材６０は、バンドルプリフォームの周囲を覆う保持材である。

電磁弁６１は、一方を電磁弁５７と共通する配管でバンドルプリフォームに接続する。バンドルプリフォームは配管に対して取り外し可能とする。また、電磁弁６１は、他方を圧力計６２及び電磁弁６３に配管を介して接続する。
圧力計６２は、アスピレーター６４への配管内の圧力を測定する圧力計である。

電磁弁６３は、一方を電磁弁６１及び圧力計６２と配管で接続し、他方をアスピレーター６４に配管で接続する。電磁弁６３は、アスピレーター６４で吸引する場合に開とする。

アスピレーター６４は、電磁弁６１、電磁弁６３及び配管を介してバンドルプリフォーム４０内の超純水を吸引する。減圧ライン６５には、アスピレーター６４を接続し、圧力計６２において−８０．８ｋＰａ（−６０８Ｔｏｒｒ）以下まで減圧できるよう配管する。

以下に洗浄装置５０の操作１〜７を手順に従って示す。なお、各操作において、電磁弁の開閉状態は表１のとおりである。電磁弁は手動で制御してもよいが、プログラム制御するほうが望ましい。以下はプログラム制御が前提での操作方法を示す。

＜操作１＞ バンドル内減圧
バンドル内の単芯ファイバ間の隙間を、アスピレーターを用いて減圧状態にする。開とすべき電磁弁は６１、６３であり、その他の電磁弁は全て閉である。圧力計６２の到達圧力が−８０．８ｋＰａ（−６０８Ｔｏｒｒ）以下まで減圧できたら操作２に移る。

＜操作２＞ 超純水注水
超純水タンクに溜めている超純水を注水ポンプで加圧してバンドルプリフォーム４０に注入する。このとき、超純水は中空糸フィルターを通してバンドルプリフォーム４０に流水させて異物のない超純水を流入させる必要がある。例えば、流入量は１００ｃｃとした。開とすべき電磁弁は５７、５４であり、その他の電磁弁は全て閉である。圧力計６２の到達圧力が４０．４ｋＰａ（０．４ｋｇｆ／ｃｍ^２）まで上昇したら操作３に移る。

＜操作３＞ 注水停止
操作２で注入している超純水を停止する。電磁弁は全て閉である。

＜操作４＞ 超純水排水
バンドルプリフォーム４０に溜まった水を減圧することで排水する。開とすべき電磁弁は６１、６３であり、その他の電磁弁は全て閉である。圧力計６２の圧力が０Ｐａ（０ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下になれば、操作５に移る。操作４の完了時点では、バンドルプリフォーム内の単芯ファイバ素線間には超純水が残っている状態になっている。

＜操作５＞ 窒素ガス噴射
バンドルプリフォーム内の単芯ファイバ素線間に残っている超純水を、窒素ガスを噴射することで除去する。その衝撃力で異物をバンドルプリフォーム４０内から追い出す。開とすべき電磁弁は５９、６１、６３であり、その他の電磁弁は全て閉である。窒素ガス噴射時間は例えば、１〜１０秒程度でよい。

＜操作６＞ 排水完了
バンドルプリフォーム４０の単芯ファイバ素線の下に溜まった超純水を排水する。開とすべき電磁弁は６１、５４であり、その他の電磁弁は全て閉である。圧力計６２の到達圧力が−８０．８ｋＰａ（−６０８Ｔｏｒｒ）以下まで減圧できたら操作７．に移る。

＜操作７＞ 排水停止
電磁弁は全て閉である。

この水流洗浄のための操作１〜操作７を２０００回繰り返す。操作１〜７の順番に操作を行なうことで、洗浄液を加圧手段と減圧手段によってバンドルプリフォーム４０内に注液と排液を交互に１回以上繰り返すことができ、界面活性剤や異物を洗浄・排出することができる。バンドル容器に流入する水はバンドルプリフォーム４０を予め減圧状態にしておくと洗浄液を注水する際に圧力差をより大きくできる。減圧状態は圧力計６２で把握でき、加圧度合いは圧力計５６で把握できる。また、圧力計５６と６２の圧力差がバンドル容器内に流入する水の圧力となる。水圧が例えば、３０３ｋＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）、アスピレーター６４での減圧到達圧力が−８０．８ｋＰａ（−６０８Ｔｏｒｒ）の場合は、３０３−（−８０．８）＝３８３．８ｋＰａとなる。当該圧力差は２５０ｋＰａ以上とし、好ましくは３００ｋＰａ以上、より好ましくは３５０ｋＰａ以上である。

このバンドルプリフォーム４０の洗浄は、洗浄液を用いて行うことができる。洗浄液は、単芯ファイバ素線３５を傷付けず、界面活性剤および必要に応じて用いられた仮接着剤等の任意成分、単芯ファイバ素線間の混入異物を除去できるものであればよい。バンドルプリフォーム４０に新たに余分な成分が付着することを抑制するために、洗浄液としては水（以下、洗浄水とも言う。）が好ましい。洗浄水としては、不純物の少ない純水が好ましく、不純物量が０．０１μｇ／Ｌ以下の超純水が特に好ましい。

そして、バンドルプリフォームから洗浄液を流すことにより、界面活性剤が除去される。しかしながら、単芯ファイバ素線間の混入異物を除去するためには、単に洗浄液を流しても異物は十分に除去できない場合もある。

そこで、本実施の形態では、加圧した洗浄液をバンドルプリフォーム４０に流入させ、圧力の力で異物をバンドルプリフォーム４０から除去する。またステップＳ１３において、バンドルプリフォーム４０を予め減圧状態にしておくと、洗浄液を注水する際に圧力差をより大きくできる。また、バンドルプリフォーム４０の単芯ファイバ素線間に洗浄液が満たされている状態で圧力をかけた気体を瞬間的に噴射することで異物に衝撃力を与ることができ、同様に異物をバンドルプリフォーム４０内から追い出すことができる。

その後、バンドルプリフォーム４０を減圧することで、バンドルプリフォーム４０内から洗浄水と異物を回収する。この加圧手段と減圧手段によって、バンドルプリフォーム４０内に注液と排液を交互に１回以上繰り返すことによって、バンドルプリフォーム４０内の単芯ファイバ素線間の混入異物を洗浄・排出することができる。

洗浄液の加圧手段は不活性の気体が好ましく、例えば窒素ガスがより好ましい。加圧する圧力は大きい方が良いが、バンドルプリフォーム容器の接着強度を考慮して３０３ｋＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度が好ましい。減圧手段は真空ポンプを使用することができ、−８０．８ｋＰａ（−６０８Ｔｏｒｒ）以下程度に減圧することが望ましい。

洗浄後のバンドルプリフォーム４０を減圧雰囲気下、好ましくは真空雰囲気下で加熱して全体を一体化してから、次の線引きの工程に供する。

なお、減圧雰囲気好ましくは真空雰囲気の圧力および加熱温度は、公知方法を用いることができる。

次に図１のステップＳ１４において、複芯ファイバであるＰＩＦ７０が形成される。図９は、本実施の形態における複芯ファイバ製造装置の一例を示す略図である。

図９において、複芯ファイバ形成装置８０は、保持手段（図示せず）と、加熱手段８１と、線引き手段８２と、真空ポンプ８３を備える。

保持手段は、バンドルプリフォーム４０を保持し、かつ、その位置を調整する。

加熱手段８１は、バンドルプリフォーム４０の先端部を加熱する。例えば、加熱手段８１は、バンドルプリフォーム４０の先端部を挟んで互いに対向して配置された一対のヒーターである。

線引き手段８２は、加熱されたバンドルプリフォーム４０の先端部を線引きする。例えば、線引き手段８２は、加熱されたバンドルプリフォーム４０の先端部を加圧挟持する一対の加圧ローラである。

複芯ファイバ形成装置８０において、ＰＩＦ７０のコアとクラッドの間を密着させるためにＰＩＦ７０の製造は、真空ポンプによる減圧雰囲気下、好ましくは真空雰囲気下で実施される。

図９に示すように、減圧雰囲気下好ましくは真空雰囲気下で、バンドルプリフォーム４０の先端部を加熱手段８１によって加熱した後、線引き手段８２により線引きする。これら一連の工程によって、ＰＩＦ７０が製造される。

なお、線引きの工程において、減圧雰囲気好ましくは真空雰囲気の圧力および加熱温度は、公知方法と同様である。

生成された複芯ファイバを図１０に示す。図１０は、複芯ファイバの断面図である。図８に示すように、ＰＩＦ７０においては、バンドルプリフォーム４０内にあった空隙はなくなり、複数の単芯ファイバ素線３５のクラッド層４２と第２のクラッドパイプ４３とが互いに融着一体化してクラッド７２が形成される。断面視において、海部であるクラッド７２の中に、複数のコア７１が島状に形成された海島構造を有するＰＩＦ７０が製造される。

以上の複芯ファイバの製造方法は、図４、図８及び図９の装置を組み合わせた製造装置により実現することもできる。図１１は、本実施の形態の複芯ファイバ製造装置の構成を示すブロック図である。図１１において、複芯ファイバ製造装置９０は、単芯ファイバ形成部９１と、バンドルプリフォーム形成部９２と、洗浄部９３と、複芯ファイバ形成部９４とを備える。

単芯ファイバ形成部９１は、コアロッド２１を第１のクラッドパイプ２２の中空部に挿入して、単芯のクラッド／コア複合材２３を形成し、単芯のクラッド／コア複合材２３を減圧雰囲気下、好ましくは真空雰囲気下で加熱して、コアロッド２１とクラッドパイプ２２とを一体化し、線引き及び切断を行う。例えば単芯ファイバ形成部９１は、上述した図４の単芯ファイバ形成装置が好適である。

バンドルプリフォーム形成部９２は、コアがクラッド層で被覆された単芯ファイバ素線を、前記クラッド層と同じ材料からなるクラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得る。

洗浄部９３は、バンドルプリフォームを洗浄して、バンドルプリフォーム内の単芯ファイバ素線間の界面活性剤や異物を取り除く。例えば、洗浄部９３は、上述した図８の構成が好適である。

複芯ファイバ形成部９４は、減圧雰囲気下好ましくは真空雰囲気下で、バンドルプリフォーム４０を加熱した後、線引きする。例えば、複芯ファイバ形成部９４は、上述した図９の構成が好適である。

このように本実施の形態の複芯ファイバ製造装置は、形成されたバンドルプリフォーム内の単芯ファイバ素線間に洗浄液を送液して洗浄することにより、単芯ファイバ素線を束ねる際に使用する界面活性剤や単芯ファイバ素線間の異物を除去することができ、コア間の光信号のばらつきを減らすことができる。

次に、本発明に係る実施例および比較例について説明する。
（実施例１）
はじめに、外径５３ｍｍφのポリスチレン（ＰＳ、屈折率１．５９）製のコアロッドと、内径５５ｍｍφ、外径７０ｍｍφのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、屈折率１．４９４）製の第１のクラッドパイプとを用意した。次に図２に示したように、上記の第１のクラッドパイプの中空部に上記のコアロッドを挿入して、単芯のクラッド／コア複合材を得た。

単芯のクラッド／コア複合材において、中心軸から外周に向かう一方向（ｘ方向）の屈折率ｎｄの分布は、図２に示したように、コアロッド内の屈折率ｎｄはｘ方向に対して一様であり、第１のクラッドパイプの屈折率ｎｄはｘ方向に対して一様であった。
次に図４に示したように、得られた単芯のクラッド／コア複合材に対して、真空雰囲気下で先端部を加熱し、線引きし、切断して、単芯ファイバ素線を得た。

得られた単芯ファイバ素線は、コア径ｓａ＝０．６８ｍｍ、クラッド層厚ｓｔ＝０．１０ｍｍ、外径ｓｄ＝０．８８ｍｍφ、コア面積比率ｓＥ＝６０％、長さ＝２００ｍｍであった。
上記の単芯ファイバ素線を５２００本用意した。

次に図６に示したように、０．５質量％のラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）水溶液中で、５２００本の単芯ファイバ素線を束ねて、ファイバ素線束を得た。
次に図７に示したように、得られたファイバ素線束を、外径７０ｍｍφ、肉厚２ｍｍのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、屈折率１．４９４）製の第２のクラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得た。

次に、水道水を開口径０．２μｍのろ過フィルターとイオン交換膜に順次通して得た超純水（最大抵抗値：１８．２ＭΩ）を用いて、得られたバンドルプリフォームを水洗浄した。水流洗浄は操作２．〜操作１０．を２０００回繰り返した。水圧は３０３ｋＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）、アスピレーター６４での減圧到達圧力は−８０．８ｋＰａ（−６０８Ｔｏｒｒ）であり、圧力差は３０３−（−８０．８）＝３８３．８ｋＰａであった。この水洗浄により、バンドルプリフォームに付着した界面活性剤、単芯ファイバ素線に混入した異物を除去した。洗浄には、上述の洗浄装置５０を用いた。

図９に示す装置を用い、減圧雰囲気下好ましくは真空雰囲気下で、バンドルプリフォームの先端部を加熱手段によって加熱した後、線引き手段により線引きし、ＰＩＦを得た。ＰＩＦの長さは、２ｍとした。得られたＰＩＦについて光学顕微鏡による断面観察を実施したところ、暗欠陥および画素抜けは全画素の０．１%以下であった。

光学顕微鏡による断面写真を図１２に示す。図１２は、実施例１の光学顕微鏡による断面写真である。主な製造条件と評価結果を表２に示す。得られたＰＩＦは、画素数Ｎ（コア数）＝５２００、コア径ｍａ（画素径）＝３．４μｍ、コアピッチｍｐ＝４．４μｍ、仮想クラッド層厚ｍｔ＝０．５μｍ、コア面積比率ｍＥ＝６０％、実効径Ｄ１＝３２８μｍ、外径Ｄ２＝３４０μｍであった。なお、ｍａ、ｍｐ、およびｍｔは、ランダムに選んだ１０箇所の平均値としたが、測定箇所によるばらつきは見られなかった。

（実施例２）
水流洗浄の操作２．〜操作１０．を１０００回繰り返した以外は実施例１と同じである。得られたＰＩＦについて光学顕微鏡による断面観察を実施したところ、全画素数の約５％の暗欠陥が見られた。光学顕微鏡による断面写真を図１３に示す。図１３は、実施例２の光学顕微鏡による断面写真である。主な製造条件と評価結果を表２に示す。

（実施例３）
水流洗浄の操作２．〜操作１０．を１０回繰り返した以外は実施例１と同じである。得られたＰＩＦについて光学顕微鏡による断面観察を実施したところ、全画素数の約１０％の暗欠陥が見られた。光学顕微鏡による断面写真を図１４に示す。図１４は、実施例３の光学顕微鏡による断面写真である。主な製造条件と評価結果を表２に示す。

（実施例４）
０．５質量％のラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）水溶液に代えて、純水中でファイバ素線を束ねた以外は実施例１と同じである。得られたＰＩＦについて光学顕微鏡による断面観察を実施したところ、全画素数の約１％の暗欠陥が見られた。六方稠密配列の画素の数の割合は、５０％以下であった。

（比較例１）
加圧ラインの窒素ガスの圧力をかけない、注水ポンプを使用しないで洗浄した以外は実施例１と同じである。水圧は２０．２ｋＰａ（０．２ｋｇｆ／ｃｍ^２）、アスピレーター６４での減圧到達圧力は−８０．８ｋＰａ（−６０８Ｔｏｒｒ）であり、圧力差は２０．２−（−８０．８）＝１０１ｋＰａであった。得られたＰＩＦについて光学顕微鏡による断面観察を実施したところ、全画素数の約２０％の暗欠陥が見られた。光学顕微鏡による断面写真を図１５に示す。図１５は、比較例１の光学顕微鏡による断面写真である。主な製造条件と評価結果を表３に示す。

（比較例２）
加圧ラインの窒素ガスの圧力を１２１．２ｋＰａ（１．２ｋｇｆ／ｃｍ^２）とし、注水ポンプの圧力も１２１．２ｋＰａ（１．２ｋｇｆ／ｃｍ^２）として洗浄した以外は実施例１と同じである。圧力差は１２１．２−（−８０．８）＝２０２ｋＰａであった。得られたＰＩＦについて光学顕微鏡による断面観察を実施したところ、全画素数の約１５％の暗欠陥が見られた。光学顕微鏡による断面写真を図１６に示す。図１６は、比較例２の光学顕微鏡による断面写真である。主な製造条件と評価結果を表３に示す。

（比較例３）
水流洗浄を実施しない以外は実施例１と同である。得られたＰＩＦについて光学顕微鏡による断面観察を実施したところ、全画素数の約５０％の暗欠陥が見られた。光学顕微鏡による断面写真を図１７に示す。図１７は、比較例３の光学顕微鏡による断面写真である。主な製造条件と評価結果を表３に示す。

（比較例４）
０．５質量％のラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）水溶液に代えて、純水中でファイバ素線を束ねた以外は比較例１と同じである。得られたＰＩＦについて光学顕微鏡による断面観察を実施したところ、全画素数の約５％の暗欠陥が見られた。六方稠密配列の画素の数の割合は、５０％以下であった。

以上のように、洗浄液を加圧手段と減圧手段によってバンドルプリフォーム内に注液と排液を交互に繰り返すことによって、異物を洗浄・排出することができる。圧力差が小さいと洗浄回数が多くても異物除去ができない。圧力差が大きくても、洗浄回数が少ないと同様に異物が除去できない。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記各実施の形態では、しなやかさに優位性が出せるプラスチックイメージファイバについて記載しているが、イメージファイバ自身の材質は特に限定されるものではない。

図６に示すように、単芯ファイバ素線３５は、コアロッド２１から形成された１つのコア４１が第１のクラッドパイプ２２から形成されたクラッド層４２で被覆されたものである。

単芯ファイバ素線３５において、コア径をｓａ、クラッド層厚をｓｔとし、単芯ファイバ素線３５の外径をｓｄとし、コア面積比率をｓＥとする。単芯ファイバ素線３５の外径ｓｄおよびコア面積比率ｓＥは、下記の式（１）、（２）で表される。
ｓｄ＝ｓａ＋２×ｓｔ （１）
ｓＥ（％）＝（ｓａ／ｓｄ）^２×１００ （２）

本実施形態の製造方法においては、バンドルプリフォーム４０の線引きの工程において、全体が細線化するが、個々のコアとこれを被覆するクラッド層との面積比は変化しない。また、本明細書では、ＰＩＦ７０のコア面積比率ｍＥの算出において、外縁部分を除外してある。そのため、製造に用いた単芯ファイバ素線３５のコア面積比率ｓＥと、ＰＩＦ７０のコア面積比率ｍＥとは、基本的に同一である。

したがって、単芯ファイバ素線３５の製造の時点で、単芯ファイバ素線３５のコア面積比率ｓＥを、ＰＩＦ７０のコア面積比率ｍＥの所望値に設計しておけばよい。上述したように、明るさおよびクロストークのバランスを考慮すると、ＰＩＦ７０のコア面積比率ｍＥは好ましくは５０〜６２％であり、より好ましくは５３〜６０％である。上記のように、単芯ファイバ素線３５のコア面積比率ｓＥは、ＰＩＦ７０のコア面積比率ｍＥと基本的に同一であるので、単芯ファイバ素線３５のコア面積比率ｓＥはＰＩＦ７０のコア面積比率ｍＥと同様、好ましくは５０〜６２％であり、より好ましくは５３〜６０％である。

単芯ファイバ素線３５のコア面積比率ｓＥは、単芯ファイバ素線３５のコア径ｓａと、クラッド層厚ｓｔ、および単芯ファイバ素線３５の外径ｓｄと相関する。また、製造されるＰＩＦ７０の各種パラメータは、単芯ファイバ素線３５の上記パラメータに依存する。したがって、ＰＩＦ７０の各種パラメータ設計に応じて、単芯ファイバ素線３５の各種パラメータを好ましい範囲内に設計する。

単芯ファイバ素線３５のコア径ｓａは、３．２〜３．６ｍｍが好ましい。
単芯ファイバ素線３５のクラッド層厚ｓｔは、０．４〜０．６ｍｍが好ましい。
単芯ファイバ素線３５の外径ｓｄは、４．０〜４．８ｍｍが好ましい。

本実施形態の製造方法では、複合口金を用いる必要がないので、画素径（コア径ｍａ）、画素数Ｎ（コア数）、およびコア面積比率ｍＥ等の製品仕様の変更に柔軟に対応できる。

本実施形態の製造方法では、画素径（コア径ｍａ）、画素数Ｎ（コア数）、およびコア面積比率ｍＥ等を自由に設計できるので、点灯画素の平均的な明るさおよびクロストーク等を好適な範囲に設計でき、光学品質に優れたＰＩＦ７０を製造できる。

本実施形態の製造方法では、界面活性剤を含む溶液（好ましくは水溶液）を用いて複数の単芯ファイバ素線３５を束ねることで、複数の単芯ファイバ素線３５の間の滑りを良くし、複数の単芯ファイバ素線３５が互いに擦り合って互いに傷付け合うことを抑制することができる。これにより、単芯ファイバ素線３５に付いた傷等に起因するＰＩＦ７０の暗欠陥が抑制される。

また、複数の単芯ファイバ素線３５の間の滑りが良くなることで、これらを自然に整然と配列させることができる。その結果、ＰＩＦ７０の画素抜けが抑制される。また、画素配列が整然とするため、ＰＩＦ７０を用いて高精細な画像の伝送が可能となる。

図１０に示すように、本実施形態のＰＩＦ７０は、クラッド７２と、クラッド７２の中に形成された複数のコア７１とを有する複芯ファイバからなり、個々のコア７１が個々の画素をなすプラスッチクイメージファイバである。ＰＩＦ７０は、断面視において、海部であるクラッド７２の中に、複数のコア７１が島状に形成された海島構造を有する。

ＰＩＦ７０においては、個々のコア７１内に光が通る。個々のコア７１内に光を閉じ込めて良好に導光させるためには、コア７１の屈折率がクラッド７２の屈折率よりも相対的に大きいことが必要である。

コア７１は比較的高屈折率の透光性ポリマーにより構成され、クラッド７２は比較的低屈折率の透光性ポリマーにより構成される。

コア材料／クラッド材料の組合せとしては、
ポリスチレン（ＰＳ、例えば屈折率１．５９程度）／ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、例えば屈折率１．４９４程度）、
ポリベンジルメタクリレート（ＰＢｚＭＡ、例えば屈折率１．５７程度）／ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、例えば屈折率１．４９４程度）、および、
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、例えば屈折率１．４９４程度）／メタクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル（例えば屈折率１．４２程度）等が好ましい。

ＰＩＦ７０は、コア７１内の屈折率分布が一様なステップインデックス（ＳＩ：Ｓｔｅｐ Ｉｎｄｅｘ）型でもよいし、コア７１内の屈折率分布がゆるやかに変化したグレーデッドインデックス（ＧＩ：Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）型でもよい。

ＰＩＦ７０には、画像伝送に寄与しないクラッド材料からなる外縁部分が存在する。この外縁部分を除く部分が、実質的に画像伝送に寄与する実効部分である。図１０には、ＰＩＦ７０の中心を中心点としてすべての画素（コア７１）を含む最小の仮想円４３を描いてある。この仮想円４３の径をＰＩＦ７０の実効径Ｄ１と定義し、仮想円４３の断面積をＰＩＦ７０の実効断面積と定義する。図中、符号Ｄ２はＰＩＦ７０の外径である。

図１０において、符号ｍａはコア径を示し、符号ｍｐはコアピッチ（画素ピッチ）を示す。ＰＩＦ７０において、コア数が画素数Ｎである。これらのパラメータは所望の仕様に応じて設計される。図１０では、簡略化して、コア数を実際よりも少なく図示してある。

ＰＩＦ７０においては、個々のコア７１の周りに個々のコア７１を被覆するクラッド層が存在するが、個々のコア７１を被覆する個々のクラッド層と外縁部分のクラッド層とは互いに一体化され、それぞれを明確に識別することができない。

ただし、図１０には、個々のコア７１を被覆する個々のクラッド層を、「仮想クラッド層４２」として図示してある。なお、説明の便宜上、「仮想クラッド層４２」は単にクラッド層と表記する場合もある。

図１０中、互いに隣接する２つのコア７１の離間距離を２×ｍｔとして図示する。
ここで、ｍｔは、個々のコア７１を被覆する仮想クラッド層４２の厚み（仮想クラッド層厚）である。ＰＩＦ７０において、１つの画素は、１つのコア７１とこれを被覆する仮想クラッド層４２とからなる。画素径は、ｍａ＋２×ｍｔである。１つの画素において、コア７１が実質的な点灯部分である。ＰＩＦ７０の画素数Ｎ（コア数）は用途等に応じて設計される。画素数Ｎが多くなる程、高精細となる。

内視鏡等の用途において、画素数Ｎは、好ましくは２０００以上、より好ましくは５２００以上、より好ましくは１００００以上、より好ましくは２００００以上、より好ましくは３００００以上、特に好ましくは４００００以上である。一般に、ＰＩＦ７０において、画素径（コア径）および画素数（コア数）が同一条件であれば、点灯画素の平均的な明るさ（点灯コアおよびこれを被覆するクラッド層との平均的な明るさ）およびクロストークと呼ばれる画像のボケ度合いは、コア面積比率ｍＥと相関する。

コア面積比率ｍＥが大きい程、クラッド層の割合が小さくなるので、点灯画素の平均的な明るさが向上する一方、クロストークにより画像のボケ度合いが大きくなり画質が低下する傾向がある。反対に、コア面積比率ｍＥが小さい程、クラッド層の割合が大きくなるので、クロストークが抑制されて画像のボケ度合いが小さくなり画質が向上する一方、点灯画素の平均的な明るさが低下する傾向がある。

ＰＩＦ７０におけるコア面積比率ｍＥは、ＰＩＦ７０の実効断面積（仮想円４２の面積）に占めるすべてのコア７１の総断面積の比率であり、一般式：［すべてのコアの総断面積］／［ＰＩＦの実効断面積］で求められる。

上記のように、ＰＩＦ７０には、画像伝送に寄与しないクラッド材料からなる外縁部分（仮想円４２より外側部分）が存在するが、コア面積比率ｍＥの算出にあたっては、この外縁部分を除外してある。これによって、実質的に画像伝送に寄与する実効部分に特化して、パラメータの好適な範囲を議論することができる。ＰＩＦ７０においては、断面視において、複数のコア７１は六方稠密に整然と配列されている。

詳細については後記するが、本発明に係る製造方法によれば、画素数Ｎが５２００以上であっても、複数の画素を六方稠密に整然と配列させることができ、画素数Ｎに対して断面視で六方稠密に配列している複数の画素の数の割合を９０％以上、９５％以上、または１００％とすることができる。

本発明に係る製造方法では、画素数Ｎが１００００以上、２００００以上、３００００以上、あるいは４００００以上であっても、画素数Ｎに対して断面視で六方稠密に配列している複数の画素の数の割合を９０％以上、９５％以上、または１００％とすることができる。

本実施形態では、複数のコア７１を自然に整然と配列させることができるため、ＰＩＦ７０の断面において、コア径ｍａ、コアピッチｍｐ、仮想クラッド層厚ｍｔ、およびコア面積比率ｍＥには、ほとんどばらつきがない。

したがって、コア面積比率ｍＥは、コア径ｍａ、個々のコア７１を被覆する仮想クラッド層４２の厚み（仮想クラッド層厚）ｍｔ、およびコアピッチｍｐと相関し、下記の式（３）、（４）で求められる。
ｍＥ（％）＝（ｍａ／ｍｐ）^２×１００ （３）
ｍｐ＝ｍａ＋２×ｍｔ （４）

明るさおよびクロストークのバランスを考慮すると、ＰＩＦ７０のコア面積比率ｍＥは好ましくは５０〜６２％であり、より好ましくは５３〜６０％である。また、ＰＩＦ７０において、外径は用途等に応じて設計される。

例えば医療用途において、内視鏡等ではＰＩＦ７０はカテーテル管等の内部に挿入されるので、外径はカテーテル管等の内径より小さく設計される。ＰＩＦ７０において、外径が同一の条件において高精細とするには、画素数Ｎ（コア数）を大きくする必要がある。この場合、コア径ｍａが小さくなる。ここで、コア面積比率ｍＥが同じ条件のままコア径ｍａを小さくすると、クロストークが発生する方向に向かう。そこで、クロストークを抑制するには、コア面積比率ｍＥを小さくする必要がある。

すなわち、高精細化とクロストーク抑制の観点からは、コア径ｍａが小さく、コア面積比率ｍＥが小さいことが好ましい。ＰＩＦ７０のコア径ｍａは、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下である。製造容易性を考慮すれば、ＰＩＦ７０のコア径ｍａは、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは１．５μｍ以上、さらに好ましくは２μｍ以上、特に好ましくは３μｍ以上である。

ＰＩＦ７０の仮想クラッド層厚ｍｔは、所望のコア径ｍａおよび所望のコア面積比率ｍＥに応じて設計される。ＰＩＦ７０の仮想クラッド層厚ｍｔは、好ましくは０．３〜１．０μｍであり、より好ましくは０．５〜０．７μｍである。ＰＩＦ７０の実効径Ｄ１は、所望の画素径（コア径ｍａ）、所望の画素数Ｎ（コア数）、および所望のコア面積比率ｍＥに応じて設計される。

画素径（コア径ｍａ）および画素数Ｎ（コア数）が同一の条件であれば、外縁部分の厚み（＝（Ｄ２−Ｄ１）／２）は薄い方が、ＰＩＦ７０の外径を小さくでき、好ましい。ただし、外縁部分の厚み（＝（Ｄ２−Ｄ１）／２）が過小では、クラッドによる光閉じ込め効果が不充分となる恐れがある。ＰＩＦ７０の外縁部分の厚み（＝（Ｄ２−Ｄ１）／２）は、１０〜３０μｍが好ましい。

本実施形態の製造方法では、界面活性剤を使用すると、画素数Ｎが５２００以上であっても、複数の画素を整然と配列させることができ、画素数Ｎに対して断面視で六方稠密に配列している複数の画素の数の割合を９０％以上、９５％以上、または１００とすることができる。

本実施形態の製造方法では、界面活性剤を使用すると、画素数Ｎが１００００以上、２００００以上、３００００以上、あるいは４００００以上であっても、画素数Ｎに対して断面視で六方稠密に配列している複数の画素の数の割合を９０％以上、９５％以上、または１００とすることが可能である。

なお、本発明において、ある画素（Ｇ１）が六方稠密に配列しているか否かについては次の基準で判断する。まず、断面視において、ある画素（Ｇ１）から見て最近の周囲に存在する６つの画素（Ｇ２〜Ｇ７）を選択する。ここで、ある画素（Ｇ１）の周囲に６つの画素が存在しない場合（例えば最外縁の画素が相当）もあるが、その画素は六方稠密に配列しないものとしてカウントする。故に、必然的に画素数Ｎに対して断面視で六方稠密に配列している複数の画素の数の割合は１００％とはならない。

前述のとおり選択した６つの画素（Ｇ２〜Ｇ７）に関して、Ｇ１に属するコアとＧｉに属するコアの画素ピッチの距離をｍｐｉとしたとき、ｍｐ２〜ｍｐ７の値がいずれも、ｍｐ２〜ｍｐ７の平均値の９０％以上１１０％以下の範囲内である場合、画素（Ｇ１）は断面視で六方稠密に配列しているとしてカウントする。

ここで、ｍｐ２〜ｍｐ７の平均値とは下記式（５）で定義される値である。
（ｍｐ２＋ｍｐ３＋ｍｐ４＋ｍｐ５＋ｍｐ６＋ｍｐ７）／６ ・・・（５）

以上のように、本実施形態によれば、画素径（コア径ｍａ）、画素数（コア数）Ｎ、およびコア面積比率ｍＥ等の製品仕様の変更に柔軟に対応でき、かつ、暗欠陥および画素抜けが抑制され、複数の画素が整然と整列し、画像を高精度に伝送することが可能なＰＩＦ７０の製造方法を提供することができる。

なお、上記実施の形態では、コアにクラッド層を被覆して単芯ファイバを形成し、形成した単芯ファイバ素線を、クラッド層と同じ材料からなるクラッドパイプの中空部に複数挿入して、バンドルプリフォームを得ているが、既にコアがクラッド層で被覆された単芯ファイバを用いてバンドルプリフォームを得ても良い。

本発明の複芯ファイバ及びと複芯ファイバの製造方法は、プラスチックイメージファイバとして、内視鏡等の医療用途、および工業用ファイバスコープ等の工業用途等に好ましく適用することができる。

２１ コアロッド
２２ クラッドパイプ
２３ コア複合材
３０ 単芯ファイバ形成装置
３１、８１ 加熱手段
３２、８２ 線引き手段
３３ 切断手段
３４ 真空ポンプ
３５ 単芯ファイバ素線
４０ バンドルプリフォーム
４１ コア
４２ クラッド層
４３ クラッドパイプ
４４ 空隙
４５ ファイバ素線束
５０ 洗浄装置
５１ 超純水タンク
５２ 加圧ライン
５３ 注水ポンプ
５４、５７、５９、６１、６３ 電磁弁
５５ 中空糸フィルター
５６、６２ 圧力計
５８ サブミクロンポアフィルター
６０ 強度保持材
６４ アスピレーター
６５ 減圧ライン
７１ コア
７２ クラッド
８０ 複芯ファイバ形成装置
９０ 複芯ファイバ製造装置
９１ 単芯ファイバ形成部
９２ バンドルプリフォーム形成部
９３ 洗浄部
９４ 複芯ファイバ形成部

Claims (6)

1. クラッドと、前記クラッドの中に形成された複数のコアとを有する複芯プラスチックファイバの製造方法において、
   コアがクラッド層で被覆されている単芯プラスチックファイバ素線を、前記クラッド層と同じ材料からなるクラッドパイプの中空部に複数挿入して、バンドルプリフォームを得るバンドルプリフォーム形成工程と、
   減圧雰囲気下で、前記バンドルプリフォームの先端部を加熱し、線引きして、クラッドと、前記クラッドの中に形成された複数のコアとを有する前記複芯プラスチックファイバを形成する複芯プラスチックファイバ形成工程と、を有する複芯プラスチックファイバの製造方法であって、
   前記複芯プラスチックファイバの製造方法は、バンドルプリフォーム形成工程と複芯ファイバ形成工程の間において、前記バンドルプリフォーム内の前記複数の単芯プラスチックファイバ素線と前記クラッドパイプとの空間に液体を加圧送出して、２５０ｋＰａ以上の圧力差をかけて洗浄する洗浄工程を有することを特徴とする複芯プラスチックファイバの製造方法。
2. 前記バンドルプリフォーム形成工程において、界面活性剤を含む溶液中で前記複数の単芯プラスチックファイバ素線を前記クラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得る請求項１に記載の複芯プラスチックファイバの製造方法。
3. 前記洗浄工程において、液体を加圧送出して後にバンドルプリフォーム内に気体の送出と排気を交互に２回以上繰り返す請求項１または２に記載の複芯プラスチックファイバの製造方法。
4. コアがクラッド層で被覆された単芯プラスチックファイバ素線を、前記クラッド層と同じ材料からなるクラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得るバンドルプリフォーム形成部と、
   減圧雰囲気下で、前記バンドルプリフォームの先端部を加熱し、線引きして、複芯プラスチックファイバを形成する複芯プラスチックファイバ形成部と、を有する複芯プラスチックファイバ製造装置であって、
   前記複芯プラスチックファイバ製造装置は、バンドルプリフォーム形成部において形成された前記バンドルプリフォーム内の複数の単芯プラスチックファイバ素線と前記クラッドパイプとの空間（隙間）に液体を加圧送出して洗浄する洗浄部を有し、
   前記複芯プラスチックファイバ形成部は、前記洗浄部において洗浄された前記バンドルプリフォームから前記複芯プラスチックファイバを形成することを特徴とする複芯プラスチックファイバ製造装置。
5. 前記バンドルプリフォーム形成部は、界面活性剤を含む溶液中で前記複数の単芯プラスチックファイバ素線を前記クラッドパイプの中空部に挿入して、バンドルプリフォームを得る請求項４に記載の複芯プラスチックファイバ製造装置。
6. 前記洗浄部は、においてバンドルプリフォーム内に気体の送出と排気を交互に２回以上繰り返す請求項４または５に記載の複芯プラスチックファイバ製造装置。

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