(57)【要約】  第１の鞘と、前記第１の鞘の内側に第１の海部を形成する第１の芯と、前記第１の芯の内側に、少なくとも外周が前記第１の海部よりも屈折率が低く形成された第１の島部とを有し、前記第一の芯がポリメタクリル酸メチル系樹脂を含む、プラスチック光ファイバ。
2019045046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の鞘と、前記第１の鞘の内側に第１の海部を形成する第１の芯と、前記第１の芯の内側に、少なくとも外周が前記第１の海部よりも屈折率が低く形成された第１の島部とを有し、
前記第一の芯がポリメタクリル酸メチル系樹脂を含む、
プラスチック光ファイバ。
【請求項２】
前記第１の島部を複数有する、請求項１記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項３】
前記第１の島部が、第２の鞘と、前記第２の鞘の内側に第２の海部を形成する第２の芯とを有する、請求項１又は２に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項４】
前記第２の芯の内側にさらに第２の島部を有する、請求項３記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項５】
前記第２の島部が、内方向に向かって、鞘と芯とがこの順序でそれぞれ１つ以上、交互に形成された構造を有する、請求項４記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項６】
複数の芯を有する場合、前記光ファイバを構成する各芯が同じ素材で形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項７】
前記光ファイバの断面積全体に占める、前記光ファイバを構成する芯の断面積の合計が、５０％以上であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項８】
複数の鞘を有する場合、前記光ファイバを構成する各鞘が同じ素材で形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項９】
前記光ファイバを構成する鞘の少なくとも一つがフッ素樹脂である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項１０】
前記第１の鞘の外側に前記第１の鞘よりも屈折率の低い層を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項１１】
歪曲配線で用いられる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項１２】
多連結配線で用いられる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラスチック光ファイバ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバと、このプラスチック光ファイバを被覆した樹脂とを含む、プラスチック光ファイバケーブル。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプラスチック光ファイバケーブルと、このプラスチック光ファイバケーブルの両端に取り付けたコネクタとを含む、コネクタ付プラスチック光ファイバケーブル。
【請求項１５】
前記コネクタが溶着した状態で前記プラスチック光ファイバケーブルに取り付けられている、請求項１４記載のコネクタ付プラスチック光ファイバケーブル。
【請求項１６】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバ、請求項１３記載のプラスチック光ファイバケーブル、請求項１４又は１５記載のコネクタ付プラスチック光ファイバケーブルを含む、光通信システム。
【請求項１７】
プラスチック光ファイバケーブルが複数のコアを有し、それらの芯を通過する光の光源が同一である、請求項１６記載の光通信システム。
【請求項１８】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラスチック光ファイバを含む、プラスチック光ファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック光ファイバ、プラスチック光ファイバケーブル、コネクタ付プラスチック光ファイバケーブル、光通信システム、及びプラスチック光ファイバセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステップインデックス型光ファイバは、透明体からなる芯の周囲を、前記透明体より低屈折率の固体からなる鞘で囲んだ構造を有し、芯と鞘との境界で光を反射させることにより、芯内で光を伝送する媒体である（例えば、特許文献１）。ステップインデックス型光ファイバは、その素材別に、石英ガラス光ファイバ、多成分ガラス光ファイバ、ポリマークラッドシリカファイバ、プラスチック光ファイバ等に分類され、また構造別に、芯が一つであるシングルコアファイバと、芯が複数存在するマルチコアファイバに分類される。ステップインデックス型光ファイバは、従来から、照明、光データ通信、光電センサ、画像伝送用等に広く用いられているが、近年特に近距離光伝送用途でプラスチック光ファイバの需要が拡大している。【０００３】
これらの光ファイバを用いて光を伝送する場合、線径が太いほど受光量を大きくでき、より長距離の伝送が可能となるが、一方で曲げ損失が大きくなり、特に素材が石英やガラスである場合には曲げることさえ困難になってしまう。これらの課題を解決する方法として、構造を多芯（マルチコア）構造とすることにより、曲げ損失が低減されることが知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４５２８８号公報
【特許文献２】特開平９−３３７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２のような多芯構造を有する光ファイバでは、断面積に占める鞘の割合が増大し、受光量の低下を招き、さらに芯と鞘との界面の機械強度が弱く、容易に剥離してしまうという問題を有している。また、特許文献２には、接続損失を低減することは検討されていない。【０００６】
そこで本発明においては、曲げ損失の低減、接続損失の低減、伝送損失の低減を同時に満たすプラスチック光ファイバ（例えば、ステップインデックス型光ファイバ）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】
【０００７】
本発明者は、上述した従来技術の課題を解決すべく鋭意検討した結果、海部を形成するポリメタクリル酸メチル系樹脂（ＰＭＭＡ系樹脂）からなる芯の内側に、海部よりも屈折率の低い島部を形成させることにより、従来技術の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。通常、光ファイバ（例えば、ステップインデックス型光ファイバ）の芯は、光を伝播する部分であるため、例えば、特許文献１に記載されたようなフォトニック結晶ファイバが有する空孔を除き、内部に異物は何も存在させないほうがよいとされており、驚くべき結果であった。【０００８】
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
［１］
第１の鞘と、前記第１の鞘の内側に第１の海部を形成する第１の芯と、前記第１の芯の内側に、少なくとも外周が前記第１の海部よりも屈折率が低く形成された第１の島部とを有し、
前記第一の芯がポリメタクリル酸メチル系樹脂を含む、
プラスチック光ファイバ。
［２］
前記第１の島部を複数有する、［１］のプラスチック光ファイバ。
［３］
前記第１の島部が、第２の鞘と、前記第２の鞘の内側に第２の海部を形成する第２の芯とを有する、［１］又は［２］のプラスチック光ファイバ。
［４］
前記第２の芯の内側にさらに第２の島部を有する、［３］のプラスチック光ファイバ。
［５］
前記第２の島部が、内方向に向かって、鞘と芯とがこの順序でそれぞれ１つ以上、交互に形成された構造を有する、［４］のプラスチック光ファイバ。
［６］
複数の芯を有する場合、前記プラスチック光ファイバを構成する各芯が同じ素材で形成されている、［１］〜［５］のいずれかのプラスチック光ファイバ。
［７］
前記光ファイバの断面積全体に占める、前記プラスチック光ファイバを構成する芯の断面積の合計が、５０％以上であることを特徴とする、［１］〜［６］のいずれかのプラスチック光ファイバ。
［８］
複数の鞘を有する場合、前記プラスチック光ファイバを構成する各鞘が同じ素材で形成されている、［１］〜［７］のいずれかのプラスチック光ファイバ。
［９］
前記プラスチック光ファイバを構成する鞘の少なくとも一つがフッ素樹脂である、［１］〜［８］のいずれかのプラスチック光ファイバ。
［１０］
前記第１の鞘の外側に前記第１の鞘よりも屈折率の低い層を有する、［１］〜［９］のいずれかのプラスチック光ファイバ。
［１１］
歪曲配線で用いられる、［１］〜［１０］のいずれかのプラスチック光ファイバ。
［１２］
多連結配線で用いられる、［１］〜［１１］のいずれのプラスチック光ファイバ。
［１３］
［１］〜［１２］のいずれかのプラスチック光ファイバと、このプラスチック光ファイバを被覆した樹脂とを含む、プラスチック光ファイバケーブル。
［１４］
［１３］のプラスチック光ファイバケーブルと、このプラスチック光ファイバケーブルの両端に取り付けたコネクタとを含む、コネクタ付プラスチック光ファイバケーブル。
［１５］
前記コネクタが溶着した状態で前記プラスチック光ファイバケーブルに取り付けられている、［１４］のコネクタ付光ファイバケーブル。
［１６］
［１］〜［１２］のいずれかのプラスチック光ファイバ、［１３］のプラスチック光ファイバケーブル、又は［１４］又は［１５］のコネクタ付プラスチック光ファイバケーブルを含む、光通信システム。
［１７］
プラスチック光ファイバケーブルが複数のコアを有し、それらの芯を通過する光の光源が同一である、［１６］の光通信システム。
［１８］
［１］〜［１２］のいずれかのプラスチック光ファイバを含む、プラスチック光ファイバセンサ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、曲げ損失の低減、接続損失の低減、及び伝送損失の低減を同時に満たすプラスチック光ファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のプラスチック光ファイバの概略略面図の一例を示す。
【図２】本実施形態のプラスチック光ファイバの概略断面図の別の一例を示す。
【図３】本実施形態のプラスチック光ファイバの概略断面図のさらに別の一例を示す。
【図４】本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルの概略断面図の一例を示す。
【図５】本実施形態の実施例１から３のプラスチック光ファイバの概略断面図を示す。
【図６】比較例１のプラスチック光ファイバの概略断面図を示す。
【図７】比較例２のプラスチック光ファイバの概略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。なお、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
【００１２】
＜プラスチック光ファイバ＞
本実施形態のプラスチック光ファイバ（例えば、ステップインデックス型光ファイバが挙げられる。以下、「プラスチック光ファイバ」を単に「光ファイバ」ということがある。）は、第１の鞘と、第１の鞘の内側に第１の海部を形成する第１の芯と、第１の芯の内側に、少なくとも外周が第１の海部よりも屈折率が低く形成された第１の島部とを有し、第一の芯がポリメタクリル酸メチル系樹脂（ＰＭＭＡ系樹脂）を含む。
【００１３】
従来、マルチコア型光ファイバでは、接続損失の値が大きい傾向があった。これは、何らの論理に束縛されることを意図しないが、マルチコア型光ファイバ同士を接続する際に、一方の複数のコアを、他方の複数のコアに対して接続位置を正確に対応させることが困難であり、これによって光損失が生じたためと考えられる。
【００１４】
また、本実施形態の構造のような海島構造型光ファイバでは、本発明者らにより接続損失が改善することが見出された。特に、本発明者らは、鋭意検討し、海部としての芯がＰＭＭＡ系樹脂を含むことによって、光ファイバに柔軟性が付与されて耐久性が向上し、曲げ損失及び伝送損失の低減を達成できることをも見出した。
【００１５】
すなわち、本実施形態のプラスチック光ファイバでは、この海島構造と、ＰＭＭＡ系樹脂との採用によって、曲げ損失の低減、接続損失の低減、及び伝送損失の低減を同時に満たすことができる。
【００１６】
本実施形態のプラスチック光ファイバは、例えば、照明用、光データ通信用、光電センサ等のセンサ用、及び画像伝送用等に適用できる。
【００１７】
図１に、本実施形態のプラスチック光ファイバの一例の概略断面図を示す。図１において、プラスチック光ファイバ４（以下、単に「光ファイバ４」ともいう。）は、第１のＰＭＭＡ系樹脂からなる海部を形成する第１の芯１と、第１の芯１の周囲を取り囲む第１の鞘２と、第１の芯の内側に形成された７つの第１の島部３を有する。図１に示すプラスチック光ファイバ４は、第１の芯１に形成された第１の海部と、第１の芯の内側に形成された７つの第１の島部３とで構成された海島構造を有している。
【００１８】
図２に、本実施形態のプラスチック光ファイバの別の一例の概略断面図を示す。図２において、プラスチック光ファイバ４Ａ（以下、単に「光ファイバ４Ａ」ともいう。）は、第１のＰＭＭＡ系樹脂からなる海部を形成する第１の芯１と、第１の芯１の周囲を取り囲む第１の鞘２と、第１の芯の内側に形成された７つの第１の島部７とを有する。第１の島部７は、外周側に第２の鞘６と、第２の鞘６の内側に第２のＰＭＭＡ系樹脂からなる海部を形成する第２の芯５とで構成されている。図２に示す光ファイバ４Ａもまた、図１に示す光ファイバ４と同様に、第１の芯１に形成された第１の海部と、第１の芯の内側に形成された７つの第１の島部７とで構成された海島構造を有している。
【００１９】
図３に、本実施形態のプラスチック光ファイバのさらに別の一例の概略断面図を示す。図３において、プラスチック光ファイバ４Ｂ（以下、単に「光ファイバ４Ｂ」ともいう。）は、第１の海部を形成するＰＭＭＡ系樹脂からなる第１の芯１と、第１の芯１の周囲を取り囲む第１の鞘２と、第１の芯の内側に形成された１つの第１の島部８と、第１の島部８の内側に形成された第２の島部１１とを有する。第１の島部８は、外周側に第２の鞘９と、第２の鞘９の内側にＰＭＭＡ系樹脂からなる第２の海部を形成する第２の芯１０とを有する。第２の島部１１は、第２の芯１０の内側から、第２の島部１１の内方向に向かって、第３の鞘１２、第３の芯１３、第４の鞘１４、及び第４の芯１５がこの順序で交互に形成されている。なお、図３に示す光ファイバ４Ｂの第２の島部１１には、２つの鞘と、２つの芯とで構成されているが、本実施形態のプラスチック光ファイバでは、この形態に限定されず、第２の島部１１が、１つの鞘と、１つの芯とで構成されており、プラスチック光ファイバ全体として、３つの鞘と、３つの芯とで構成されていてもよく、第２の島部１１が３つ以上の鞘と、３つ以上の芯とで構成されており、プラスチック光ファイバ全体として、５つ以上の鞘と、５つ以上の芯とで構成されていてもよく、第２の島部１１が形成されておらず、プラスチック光ファイバ全体として、２つの鞘と２つの芯とで構成されていてもよい。
【００２０】
＜芯＞
本実施形態のプラスチック光ファイバの芯とは、例えば、光を伝送させる部分であり、芯よりも屈折率が低い鞘に周囲を囲まれた光学的に透明な部分である。芯の形態に特に定めはないが、断面が円形状である形態が効率的に光を反射できるので好ましい。芯が、内周と外周とを有する構造の場合、外周のみ鞘に囲まれていればよい。
【００２１】
芯として用いることのできる材料は、透明性、柔軟性を兼ね備えた材料である必要があり、ＰＭＭＡ系樹脂が好ましい。ＰＭＭＡ系樹脂であれば光通信用途に適した低伝送損失のプラスチック光ファイバとすることができる。
【００２２】
芯として用いることのできるＰＭＭＡ系樹脂とは、メチルメタクリレートの単独重合体、またはメチルメタクリレート由来の単位を５０質量％以上含んだ共重合体をいう。ＰＭＭＡ系樹脂は、メチルメタクリレート由来の単位と、メチルメタクリレートと共重合可能な成分由来の単位と、を含む共重合体であってもよい。メチルメタクリレートと共重合可能な成分としては、特に限定されず、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸エステル類、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸シクロヘキシルなどのメタクリル酸エステル類、アクリルアミド、メチルクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド等のアクリルアミド類、メタクリルアミド、メチルメタクリルアミド、ジメチルメタクリルアミド等のメタクリルアミド類、イソプロピルマレイミドのようなマレイミド類、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンなどが挙げられ、これらの中から２種以上選択してもよい。ＰＭＭＡ系樹脂の重量平均分子量は、メルトフロー（成形しやすさ）の観点から、ポリスチレン換算で、８万〜２０万のものが好ましく、特に１０万〜１２万がより好ましい。
【００２３】
本実施形態のプラスチック光ファイバが複数の芯を有する場合、各芯が同じ素材であれば、各芯を伝搬する光の速度が同一となるため、光ファイバの帯域が向上するため、各芯が同じ素材で形成されていることが好ましい。
【００２４】
本実施形態において、海部を形成する芯の数に特に制限はなく、１つであっても、複数であってもよいが、第1の鞘に接する海部（芯）の数は、図１の光ファイバ４及び図の光ファイバ４Ａのように、１つであると受光面積が大きくなるため好ましい。
【００２５】
本実施形態の光ファイバの断面積全体に占める、光ファイバを構成する芯の断面積の合計は、５０％以上であることが好ましい。芯の断面積の合計が５０％以上であることにより、受光面積が十分に大きくなるため、例えば、より長距離の伝送が可能となる。同様の観点から、断面積の合計は、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、又は８０％以上であることがより好ましく、８５％以上、８７％以上、８９％以上、９０％以上、９１％以上、９２％以上、９３％以上、９４％以上、又は９５％以上であることがさらに好ましい。なお、光ファイバの断面積全体に占める、光ファイバを構成する芯の断面積比は、後述するポリマーの流量比で表現することもできる。
【００２６】
＜鞘＞
本実施形態のプラスチック光ファイバの鞘とは、例えば、芯内を伝播する光を反射させるために設けられた、芯よりも屈折率が低い部分である。鞘は、芯を取り囲むように配置されるだけでなく、海部としての芯の内側に島部として存在していてもよい。
【００２７】
鞘として用いることができる材料は、例えば、その鞘の内側に形成される芯よりも屈折率が低い材料であれば特に制限はなく、例えば、ガラス、樹脂などが挙げられる。それらの中でも好ましくは、使用する光に対する透過率が高い観点から、フッ素樹脂が好適に用いられる。鞘の材料として、フッ素樹脂を用いることにより、伝送損失をより一層抑えることができる。
【００２８】
フッ素樹脂としては、例えば、フッ化メタクリレート系重合体やポリビニリデンフロライド系樹脂、エチレン−テトラフロロエチレン系共重合体等が挙げられる。フッ化メタクリレート系重合体としては、特に限定されないが、透過率が高く耐熱性や成形性に優れるという観点から、フルオロアルキルメタクリレート、フルオロアルキルアクリレート、α−フロロ−フルオロアルキルアクリレートなどのフッ素を含有するアクリレートモノマー又はメタクリレートモノマーが好ましい。また、フッ素を含有する（メタ）アクリレートモノマー由来の単位と、これらと共重合可能な他の成分由来の単位とを含む共重合体であってもよく、メチルメタクリレートなどの共重合可能な炭化水素系のモノマー由来の単位との共重合体が好ましい。フッ素を含有する（メタ）アクリレートモノマー由来の単位と、これと共重合可能な炭化水素系のモノマー由来の単位との共重合体とすることで、屈折率をコントロールすることができるので好ましい。
【００２９】
一方、ポリビニリデンフロライド系樹脂としては、特に限定されないが、耐熱性や成形性に優れるという観点から、ビニリデンフロライドの単独重合体；ビニリデンフロライドと、テトラフロロエチレン、ヘキサフロロプロペン、トリフロロエチレン、ヘキサフロロアセトン、パーフロロアルキルビニルエーテル、クロロトリフロロエチレン、エチレン、プロピレンからなる群から選択される少なくとも１種類以上のモノマーとの共重合体；これらのビニリデンフロライド成分由来の単位を含む重合体とＰＭＭＡ系樹脂とのアロイが好ましい。
【００３０】
さらには、耐熱性の観点からポリビニリデンフロライド、ヘキサフロロプロペン及びテトラフロロエチレンの共重合体が好ましく、より好ましくはビニリデンフロライド成分が４０〜６２モル％、テトラフロロエチレン成分が２８〜４０モル％、ヘキサフロロプロペン成分が８〜２２％からなる共重合体が好ましく、さらには前記重合体の、ナトリウムＤ線で２０℃で測定した屈折率が１．３５〜１．３７、２３℃におけるショアＤ硬度（ＡＳＴＭＤ２２４０）の値が３８〜４５、２４０℃におけるメルトフローレートＭＦＲ（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８、荷重１０ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍノズルから１０分間に流れる樹脂のｇ数）が１５＜ＭＦＲ＜（５／９）Ｘ２４０−１００なる関係を満足する樹脂が光ファイバの製造が容易なため好ましい。前記ポリビニリデンフロライド、ヘキサフロロプロペン及びテトラフロロエチレンの共重合体は、前記成分比内であれば、トリフロロエチレン、ヘキサフロロアセトン、パーフロロアルキルビニルエーテル、クロロトリフロロエチレン、エチレン、プロピレンなどとの共重合体であってもよい。
【００３１】
エチレン−テトラフロロエチレン系共重合体としては特に制限はないが、１５０〜２００℃の範囲に融点を有し、ナトリウムＤ線で２０℃で測定した屈折率が１．３７〜１．４１であり、メルトフローレート（２３０℃、荷重３．８ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍ）が５〜１００ｇ／１０分であり、反応性官能基末端を有する、変性エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体樹脂が好ましい。前記変性フッ素樹脂とは、全部又は一部の水素原子がフッ素原子で置換されたエチレン性モノマー（塩素等のフッ素以外のハロゲン原子を含んでいてもよい。以下、「含フッ素モノマー」ともいう。）の重合体、又は該含フッ素モノマーと共重合可能な単量体との共重合体であって、主鎖あるいは側鎖に反応性官能基（例えば、カーボネート基（カルボニルジオキシ基）、エステル基、ハロホルミル基、カルボキシル基等）を導入して、変性したものをいう。ここで、「反応性官能基末端を有する」とは、主鎖及び／又は側鎖の末端に反応性官能基を有することをいう。
【００３２】
上記反応性官能基を導入することで、耐薬品性や耐熱性等に優れるファイバとなる。耐薬品性と耐熱性の観点から、反応性官能基の中でもカーボネート基を有するものが特に好ましい。カーボネート基を有する反応性官能基を導入した変性フッ素樹脂は、変性フッ素樹脂の重合時に重合開始剤としてパーオキシカーボネートを用いることで容易に導入できる。
【００３３】
これらの反応性官能基の導入は公知の方法によって行うことができるが、重合開始剤として共重合体に導入することが好ましく、得られる共重合体１００質量部に対して、該重合開始剤０．０５〜２０質量部であることが好ましい。
【００３４】
上記変性フッ素樹脂は、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体を主骨格とする。エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体における、エチレン／テトラフルオロエチレンのモル比は、特に限定されないが、成形性と耐薬品性のバランスの観点から、７０／３０〜３０／７０であることが好ましい。
【００３５】
さらに、テトラフルオロエチレン、及びエチレンとともに、これらと共重合可能な他の単量体（例えば、ヘキサフルオロプロピレン、ヘキサフルオロイソブテン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニル、ヘキサフルオロイソブテン、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）等のオレフィンを共重合させたものであってもよい。
【００３６】
この場合、エチレン／テトラフルオロエチレン／共重合可能な他の単量体のモル比は、特に限定されないが、成形性と耐薬品性のバランスの観点から、（１０〜８０）／（２０〜８０）／（０〜４０）であることが好ましい。
【００３７】
より好ましい変性フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン６２〜８０モル％、エチレン２０〜３８モル％、及びこれらと共重合可能な単量体０〜１０モル％からなる単量体成分から得られるポリマー鎖を有するカルボニルジオキシ基含有共重合体；テトラフルオロエチレン２０〜８０モル％、エチレン１０〜８０モル％、ヘキサフルオロプロピレン０〜３０モル％、及びこれらと共重合可能な単量体０〜１０モル％からなる単量体成分から得られるポリマー鎖を有するカルボニルジオキシ基含有共重合体が挙げられる。上記変性フッ素樹脂は特に耐薬品性や耐熱性に優れるので、好ましい。
【００３８】
変性フッ素樹脂の融点は１５０℃から２００℃の範囲にあることが好ましい。融点がかかる温度範囲であることにより、ポリメチルメタクリレート系樹脂の熱分解が許容できる３００℃以下の成形温度で成形可能であるので好ましい。融点の測定は、示差走査熱量測定によって行うことができる。例えば、セイコーインスツルメンツ社製の示差走査熱量計（ＥＸＳＴＡＲ    ＤＳＣ６２００）を用いて、サンプルを昇温速度２０℃／分で昇温することで測定できる。
【００３９】
本実施形態においては、変性フッ素樹脂が、反応性官能基末端を有するエチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体樹脂であることが好ましい。エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体樹脂は、テトラフルオロエチレン、及びエチレンとともに、プロピレン等のモノマーを共重合させたものであっても差し支えない。これらの中でも融点が１５０℃から２００℃の範囲で、メルトフローインデックス（２３０℃、荷重３．８ｋｇ、オリフィスの直径２ｍｍ、長さ８ｍｍ）が５〜１００ｇ／１０分であれば、ポリメチルメタクリレート系樹脂の熱分解が許容できる３００℃以下の成形温度で成形可能であるので好ましい。該樹脂は、通常、２３℃におけるショアＤ硬度（ＡＳＴＭ    Ｄ２２４０）の値が６０〜８０の範囲にある。ショアＤ硬度は高くなるが、鞘樹脂に反応性官能基を導入することで芯との接着性が生じ、固い鞘樹脂でも芯から容易に剥離し難く、芯が鞘から飛び出したりするという問題は生じないと考えられる。
【００４０】
このような変性フッ素樹脂としては、市販品として、ダイキン工業社製のネオフロンＥＦＥＰ  ＲＰ５０００及びＲＰ４０２０、並びに旭硝子社製のフルオンＬＭ−ＥＴＦＥ  ＡＨ２０００等が挙げられる。このうち、ネオフロンＥＦＥＰ  ＲＰ５０００及びＲＰ４０２０は、反応性官能基としてカルボニルジオキシ基を含有するカーボネート変性エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体である。
【００４１】
鞘の厚みに特に制限はないが、薄いと光が十分に反射しない虞があり、厚すぎると受光面積を低下させる虞がある。第１の鞘は、本実施形態の光ファイバの機械強度を保つため、１μｍ〜１００μｍが好ましく、５μｍ〜５０μｍがより好ましい。第１の鞘以外の鞘（ｎ）については、機械強度に影響がないため、１μｍ〜２０μｍが好ましく、さらには１μｍ〜１０μｍがより好ましい。
【００４２】
本実施形態において、鞘の数に特に制限はなく、１つであっても、複数であってもよい。本実施形態のプラスチック光ファイバが、複数の鞘を有する場合、各島部の下記式（１）により算出されるＮＡを同一にするとの観点から、各鞘は同じ素材で形成されていることが好ましい。ここでＮＡとは下記式（１）で計算される値で、光の反射特性を決定する。
光の反射特性を各島でそろえることで、島が複数存在するファイバであっても全体として均質な特性になるので好ましい。
ＮＡ＝（Ｎｃｏｒｅ２-Ｎｃｌａｄ２）０．５…（１）
Ｎｃｏｒｅ      芯の屈折率
Ｎｃｌａｄ      鞘の屈折率
【００４３】
＜島部＞
本実施形態におけるプラスチック光ファイバは、海部としての芯の内部に島部が存在することを特徴とする。本実施形態の島部は、例えば、海部を形成する芯を伝搬する光を反射する機能を有する。本実施形態の第１の島部は、少なくとも外周において、第１の芯に形成される第１の海部よりも屈折率が低くなるように形成されていればよく、全体に亘って、屈折率が低くなるように形成されていてもよい。
【００４４】
本実施形態のプラスチック光ファイバは、島部を有することにより、プラスチック光ファイバが曲げられた際にも芯内部を伝播する光が前記プラスチック光ファイバ外部に漏れることを抑制し、曲げ損失を低減する。島部の数は、一つ以上あればとくに制限はないが、島部の数は複数（２以上）であることが好ましく、２〜５００であることがより好ましく、３〜３００であることがより好ましく、さらには３から１００、３から４０がより好ましい。島部の数が多いと、曲げ損失をより一層低減できるが、光ファイバ全体の断面積に占める芯の割合が減るため、受光量が低下する。このような観点から、本実施形態における島部の数は、上記範囲内であることが好ましい。
【００４５】
第１の島部は、例えば、図２に示す第１の島部７、図３に示す第１の島部８のように、第２の鞘と、第２の鞘の内側に第２の海部を形成する第２の芯とを有することが好ましい。第１の島部が、第２の鞘と、第２の芯とを有することにより、島部も光を伝搬することが可能となる。なお、本実施形態において、第１の島部が第２の鞘を有する場合、必ずしも第２の芯を形成する必要はない。
【００４６】
本実施形態のプラスチック光ファイバは、例えば、図３に示す第２の島部１１のように、第２の芯の内側にさらに第２の島部を有することが好ましい。第２の芯の内側に第２の島部を有することにより、第２の島部を伝搬する光の曲げ損失を低減することができる。
【００４７】
本実施形態の第２の島部は、例えば、図３に示す第２の島部１１のように、内方向に向かって、鞘と芯とがこの順序でそれぞれ１つ以上、交互に形成された構造を有することが好ましい。第２の島部がこのような構造を有することにより、より効果的に曲げ損失を低減できる。
【００４８】
鞘と、鞘の内側に海部を形成する芯とは、直接接触していてもよく、鞘と芯との間に別の中間層が形成されていてもよい。中間層は、光学的に透明であることが好ましく、この場合、中間層は実質的に芯の一部とみなすことができる。
【００４９】
本実施形態の光ファイバは、曲げ損失を可能な限り低減するために、第１の鞘の外側に第１の鞘よりも屈折率の低い層（低屈折率層）を有することが好ましい。第１の鞘から漏れた光を低屈折率層が反射することが可能となるため、前記の効果が期待できる。低屈折率層の材料は、第１の鞘の材料よりも屈折率の低い材料であれば特に限定されない。
なお、本願明細書中において「屈折率」とは、ＪＩＳ  Ｋ７１４２  ２０１４に基づいて算出された値を意味する。
【００５０】
＜プラスチック光ファイバケーブル＞
本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルは、本実施形態のプラスチック光ファイバと、このプラスチック光ファイバを被覆した樹脂とを含む。本実施形態のプラスチック光ファイバケーブでは、本実施形態のプラスチック光ファイバが樹脂で構成された被覆層で被覆されている。
【００５１】
＜被覆層＞
本実施形態において被覆層は、上記したプラスチック光ファイバの外周に被覆形成されるものである。図４に、本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルの一例の概略断面図を示す。図４において、プラスチック光ファイバケーブル１７は、図２に示すプラスチック光ファイバ４Ａの第１の鞘２の外側に被覆層１６が形成された構成をとる。被覆層として使用される樹脂は、特に制限はないが、例えばポリエチレン系樹脂、架橋ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６６、ポリアミド１１、ポリアミド１２等のポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、フッ化ビニリデン、ＰＦＡ等のフッ素樹脂、ポリイミド樹脂等が使用される。
【００５２】
＜外被覆層＞
本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルは、被覆層を最表面層として使用することも可能であるが、その外周にポリアミド１２、ソフトポリアミド、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、フッ素樹脂などの熱可塑性樹脂からなる外被覆層（「外ジャケット」ともいう。）を施して、より補強したプラスチック光ファイバケーブルとして用いることもできる。
【００５３】
本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルは、１本のプラスチック光ファイバを被覆したものでもよいし、２本以上を束ねて、外被覆層などにより被覆されたものでもよい。さらには１本のプラスチック光ファイバを被覆したケーブルを複数束ねてさらに被覆してもよい。さらに必要に応じて被覆層は、３層以上であってもよい。
【００５４】
プラスチック光ファイバは、屈曲性に優れるため、歪曲配線で用いられることが好ましい。歪曲配線とすることで、使用する機器内の隙間に敷設することが可能となり、配線設計の自由度が増加する。また、危機の隙間に敷設する際に、多連結配線とすることで、敷設が容易になるため好ましい。
【００５５】
＜コネクタ付光ファイバケーブル＞
本実施形態のコネクタ付プラスチック光ファイバケーブルは、本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルと、このプラスチック光ファイバケーブルの両端に取り付けたコネクタとを含む。本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルは、単独で使用してもよいが、特に光伝送用途では、適切なコネクタを両端に取り付けることで機器間の接続が容易になる。使用できるコネクタに特に制限はなく公知の物が使用できる。特に、本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルは、被覆層にレーザー溶着でコネクタを取付けることが可能である。この場合、本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルは、コネクタが溶着した状態でプラスチック光ファイバケーブルに取り付けられている。このような形態では、コネクタはレーザー溶着することで強固にプラスチック光ファイバケーブルに取り付けられるため特に好ましい。
【００５６】
本実施形態のプラスチック光ファイバ、又は本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルは、ステップインデックス型プラスチック光ファイバとして優れ、光通信システムやプラスチック光ファイバセンサに好適に用いることができる。したがって、本発明には、本実施形態のプラスチック光ファイバケーブルを有する光通信システム、及び本実施形態のプラスチック光ファイバを有するプラスチック光ファイバセンサを含む。光通信システムでは通信データを確実に伝送するという観点から、プラスチック光ファイバケーブルの各芯を通過する光は、同一光源から発せられる光であることが好ましい。各芯に異なる光、すなわち異なるデータを通信することも可能であるが、多連結配線時に、各芯の位置合わせを正確にする必要があり、結果として多連結接続が非常に困難となる。
【００５７】
＜本実施形態のプラスチック光ファイバの製造方法＞
本実施形態のプラスチック光ファイバ及びプラスチック光ファイバケーブルを製造する場合、例えば、公知の複合紡糸法により得ることができる。より具体的には、本実施形態のプラスチック光ファイバを構成する各構成要素（鞘、芯、及び島部）の材料（例えば、樹脂）を、所定の構造に形成するための複合紡糸ダイに同時に導入して、プラスチック光ファイバ（プラスチック光ファイバ素線）を得る。このプラスチック光ファイバ素線の外周を、クロスヘッドダイにより、熱溶融させた被覆樹脂で被覆させることにより、プラスチック光ファイバケーブルを得ることができる。
なお、上記した断面積比（ポリマーの流量比）の調整方法は、公知の方法を採用することが可能であり、例えば、芯及び鞘樹脂を送る各々の送液ポンプの速度を変え、芯及び鞘樹脂の合計流量に占める芯樹脂の流量の比率（流量比）を調整することができる。
【実施例】
【００５８】
以下、本実施形態について具体的な実施例及び比較例を挙げて説明するが、本実施形態は、後述する実施例に限定されない。まず、評価項目について説明する。【００５９】
＜曲げ損失＞
各実施例及び比較例について、９０度に半径５ｍｍの円柱に沿わせて曲げた際の光量低下率を測定した。測定値が０．５ｄＢ以下であるものを合格とした。【００６０】
＜接続損失＞
各実施例及び比較例について、光ファイバ２ｍの両端にＦ０７コネクタを取付け、光パワーメータ（グレイテクノス製  Ｐｈｏｔｏｍ２０５Ａ）にて光量を測定した。その後、光ファイバの軸方向の中央で２分割し、分割部にＦ０７コネクタを取付けた。端面を粒度３０μｍ、９μｍ、及び１μｍのラッピングフィルムで順次研磨し平坦に仕上げた。その後、中継アダプタで接続し、再度光量を測定した。分割前後での光量差が１．５ｄＢ以下である場合、合格とした。【００６１】
＜伝送損失＞
各実施例及び比較例について、光源として入射ＮＡ０．１５、波長６５０ｎｍの光を用い、２２ｍ−２ｍのカットバック法にて測定した。伝送損失が３００ｄＢ／ｋｍ以下のものを合格とした。【００６２】
（実施例１）
第１の芯及び第２の芯を構成する材料としてポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９１）、第１の鞘及び第２の鞘を構成する材料として、ビニリデンフロライド、テトラフロロエチレン、及びヘキサフロロプロペン（屈折率１．３７）の共重合体を、それぞれ、１海１９島複合紡糸ダイの芯樹脂分配室と鞘樹脂分配室に流量比が芯／鞘＝９０／１０となるように入れ、直径１ｍｍの１海１９島プラスチック光ファイバ素線を複合紡糸により製造した。製造したプラスチック光ファイバ素線ポリエチレン  （旭化成製  サンテック−ＬＤ  Ｍ１９２０）にて被覆（被覆径２．２ｍｍ）し、プラスチック光ファイバケーブルとした。断面をデジタルマイクロスコープ（キーエンス製  ＶＨＸ−５０００）にて観察した所、１９の第１の島部全てに第２の鞘が形成されており、海部である第１の芯島部の内部に存在する第２の芯ともに導光していることを確認し、図５の概略断面図に示す構造であった。図５に示すプラスチック光ファイバ３０は、第１の海部を形成する第１の芯２１と、第１の芯２１の周囲を取り囲む第１の鞘２２と、第１の芯２１の内側に形成された１９の第１の島部２７とを有し、第１の島部２７は、外周側に第２の鞘２６と、第２の鞘２６の内側に第２の海部を形成する第２の芯２５とで構成されている。伝送損失については、１５４ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．３ｄＢで合格であった。接続損失については１．０ｄＢで合格であった。なお、鞘の屈折率は、芯の屈折率よりも低かった。【００６３】
（実施例２）
第１の鞘及び第２の鞘としてフッ化メタクリレート系重合体を使用した以外は実施例１と同様に直径１ｍｍの１海１９島プラスチック光ファイバケーブルを製造した。断面を実施例１と同様に観察した所、１９の第１の島部すべてに第２の鞘が形成されており、海部である第１の芯、第１の島部の内部に存在する第２の芯ともに導光していることを確認し、図５の概略断面図に示す構造であった。伝送損失については１４８ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．３ｄＢで合格であった。接続損失については０．９ｄＢで合格であった。なお、鞘の屈折率は、芯の屈折率よりも低かった。【００６４】
（実施例３）
第１の鞘及び第２の鞘としてエチレン、テトラフロロエチレン、ヘキサフロロプロペンの共重合体を使用した以外は実施例１と同様に直径１ｍｍの１海１９島プラスチック光ファイバケーブルを製造した。断面を観察した所、１９の第１の島部すべてに第２の鞘が形成されており、海部である第１の芯、島部の内部に存在する第２の芯ともに導光していることを確認し、図５の概略断面図に示す構造であった。伝送損失については１６１ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．３ｄＢで合格であった。接続損失については１．１ｄＢで合格であった。なお、鞘の屈折率は、芯の屈折率よりも低かった。【００６５】
（実施例４）
第１の鞘及び第２の鞘として反応性官能基末端を有するエチレン−テトラフルオロエチレン系共重合体樹脂を使用した以外は実施例１と同様に直径１ｍｍの１海１９島プラスチック光ファイバケーブルを製造した。断面を観察した所、１９の第１の島部すべてに第２の鞘が形成されており、海部である第１の芯、島部の内部に存在する第２の芯ともに導光していることを確認し、図５の概略断面図に示す構造であった。伝送損失については１５９ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．３ｄＢで合格であった。接続損失については０．９ｄＢで合格であった。なお、鞘の屈折率は、芯の屈折率よりも低かった。【００６６】
（実施例５）
流量比を芯／鞘＝８５／１５とした以外は実施例１と同様に直径１ｍｍの１海１９島プラスチック光ファイバケーブルを製造した。断面を観察した所、１９の第１の島部すべてに第２の鞘が形成されており、海部である第１の芯、島部の内部に存在する第２の芯ともに導光していることを確認し、図５の概略断面図に示す構造であった。伝送損失については１６２ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．４ｄＢで合格であった。接続損失については１．２ｄＢで合格であった。なお、鞘の屈折率は、芯の屈折率よりも低かった。【００６７】
（実施例６）
流量比を芯／鞘＝８０／２０とした以外は実施例１と同様に直径１ｍｍの１海１９島プラスチック光ファイバケーブルを製造した。断面を観察した所、１９の第１の島部すべてに第２の鞘が形成されており、海部である第１の芯、島部の内部に存在する第２の芯ともに導光していることを確認し、図５の概略断面図に示す構造であった。伝送損失については１６０ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．４ｄＢで合格であった。接続損失については１．３ｄＢで合格であった。なお、鞘の屈折率は、芯の屈折率よりも低かった。【００６８】
（実施例７）
流量比を芯／鞘＝５０／５０とした以外は実施例１と同様に直径１ｍｍの１海１９島プラスチック光ファイバケーブルを製造した。断面を観察した所、１９の第１の島部すべてに第２の鞘が形成されており、海部である第１の芯、島部の内部に存在する第２の芯ともに導光していることを確認し、図５の概略断面図に示す構造であった。伝送損失については１６０ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．４ｄＢで合格であった。接続損失については１．４ｄＢで合格であった。なお、鞘の屈折率は、芯の屈折率よりも低かった。【００６９】
（実施例８）
使用する複合ダイスを２種９層複合ダイスとし、芯と鞘が交互に３層ずつ同心円状に構成されたダイスを用いるほかは実施例１と同様にプラスチック光ファイバを紡糸し、図３に示すような断面を有するプラスチック光ファイバを製造した。伝送損失については、１５２ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．４ｄＢで合格であった。接続損失については１．０ｄＢで合格であった。なお、鞘の屈折率は、芯の屈折率よりも低かった。【００７０】
（比較例１）
芯樹脂としてポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９１）、鞘樹脂として、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンの共重合体（屈折率１．３７）、をそれぞれ、１９島複合紡糸ダイの芯樹脂分配室と鞘樹脂分配室に入れ、直径１ｍｍの１９島プラスチック光ファイバ素線を複合紡糸により製造した。製造した光ファイバ素線を実施例１と同様にプラスチック光ファイバケーブルとした。断面を観察した所、１９の島部すべて導光していることを確認し、図６の概略断面図に示す構造であった。図６に示す光ファイバ３１は、鞘２９と、鞘２９の内側に形成された１９の芯２８とで構成されている。伝送損失については１６１ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．３ｄＢで合格であった。接続損失については１．８ｄＢで不合格であった。なお、流量比は芯／鞘＝９０／１０であった。【００７１】
（比較例２）
芯樹脂としてポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９１）、鞘樹脂として、ビニリデンフロライドとテトラフロロエチレンとヘキサフロロプロペンの共重合体（屈折率１．３７）、を、それぞれ、単芯複合紡糸ダイの芯樹脂分配室と鞘樹脂分配室に入れ、直径１ｍｍの単芯プラスチック光ファイバ素線を複合紡糸により製造した。製造したプラスチック光ファイバ素線を実施例１と同様にプラスチック光ファイバケーブルとした。断面を観察した所、海部である第１の芯が導光していることを確認し、図７の概略断面図に示す構造であった。図７に示すプラスチック光ファイバ３４は、鞘３３と、鞘３３の内側に形成された芯３２とで構成されている。伝送損失については１３９ｄＢ／ｋｍで合格であった。曲げ損失については０．７ｄＢで不合格であった。接続損失については０．６ｄＢで合格であった。なお、流量比は芯／鞘＝９０／１０であった。【００７２】
（比較例３）
芯樹脂として、ポリカーボネートを用いる他は実施例１と同様にプラスチック光ファイバケーブルを製造した。海部である第１の芯、第１の島部の内部に存在する第２の芯ともに導光していることを確認し、図５の概略断面図に示す構造であった。伝送損失については１１００ｄＢ／ｋｍであり、不合格であった。曲げ損失については０．３ｄＢで合格であった。接続損失については１．２ｄＢで合格であった。【００７３】
本出願は、２０１７年８月３１日出願の日本特許出願（特願２０１７−１６７８４７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１、２１…第１の芯、
２、２２…第１の鞘、
３、７、８、２７、３１、３４…第１の島部、
４、４Ａ、４Ｂ、３０…プラスチック光ファイバ、
５、１０、２５…第２の芯、
６、９、２６…第２の鞘、
１１…第２の島部、
１２…第３の鞘、
１３…第３の芯、
１４…第４の鞘、
１５…第４の芯、
１６…被覆層、
１７…プラスチック光ファイバケーブル、
２８、３２…芯、
２９、３３…鞘。
【図１】
2019045046.tif 000003
【図２】
2019045046.tif 000004
【図３】
2019045046.tif 000005
【図４】
2019045046.tif 000006
【図５】
2019045046.tif 000007
【図６】
2019045046.tif 000008
【図７】
2019045046.tif 000009
【国際調査報告】
2019045046.tif 000010
2019045046.tif 000011
2019045046.tif 000012
2019045046.tif 000013