(57)【要約】  【課題】ＬＥＤアレイを光源とし、屈折率分布型光伝送体アレイおよびＣＣＤアレイを組合せたＬＥＤプリンターとしたときに、レンズ素子間のクロストークによる伝送画像のにじみのないＬＥＤプリンターとしうる光伝送体を提供する。  【解決手段】半径ｒの屈折率分布型光伝送体であり、0.3ｒ〜0.7ｒの範囲の屈折率分布が理想二次曲線にほぼ近似した屈折率分布を有しており、その外周に630〜850ｎｍの光を効率よく遮断できる光吸収染料による染色層を備えた屈折率分布型光伝送体とする。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径ｒなる円形断面の屈折率分布型光伝送体の中心軸から外周面に向って、少なくとも0.3ｒ〜0.7ｒの範囲の屈折率分布が理想二次曲線にほぼ近似の屈折率分布を有する屈折率分布型光伝送体の外周近傍に630〜850ｎｍの光を有効に遮断できる光吸収染料を含有させるとともに、４ラインペア／ｍｍなる格子像を該光伝送体を通してＣＣＤラインセンサ上に結像させて測定したＭＴＦ（モジュレーション・トランスファ・ファンクション）値が70％以上であることを特徴とする屈折率分布型光伝送体。
【請求項２】
光吸収染料が、アントラキノン系化合物、カチオン系アジンモノアゾ系染料、メチレンブルー系染料から選ばれたものである請求項１に記載の屈折率分布型光伝送体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は解像度が高く、伝送画像の周辺部の歪の少ない屈折率分布型光伝送体であり、とくに光伝送体を多数本平行に並べたアレイとし、その端面にＬＥＤアレイを光源として当接した場合に、光伝送体素子間のクロストークや像のにじみのない鮮明な画像伝送を行い得るアレイを容易に作り得る屈折率分布型光伝送体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屈折率分布型光伝送体は、その構成素材がガラス系のもの、およびプラスチック系のものが開発され、複写機やファクシミリ、ＬＥＤプリンターなどの画像伝送体として有用に用いられている。ガラス系、あるいはプラスチック系の屈折率分布型光伝送体は、その製法の差はあるが、通常、該光伝送体の半径ｒの0.2ｒ〜0.7ｒの範囲は理想二次曲線にほぼ近似の屈折率分布を有し、その範囲は良好な画像伝送特性を備えているが、その範囲外の部分の光伝送特性は不十分であり、該光伝送体を４ラインペア／mmなる格子像を通してＣＣＤラインセンサ上に結像させて、その測定光量の最大値ｉｍａｘと最小値ｉｍｉｎを測定し、［数１］に従って算出したＭＴＦ（モジュレーション・トランスファ・ファンクション）値が60％程度であり、かつ、この光伝送体数本をアレイ化した場合、
［数１］
ＭＴＦ（％）＝［（ｉｍａｘ−ｉｍｉｎ）／（ｉｍａｘ＋ｉｍｉｎ）］×１００
該光伝送体の外周辺近傍での屈折率の歪みと光伝送体側面より光伝送体内に入る外光によって、結像部周辺にフレア光に起因する不鮮明な結像部が形成され、その解像力を高くすることはできなかった。
【０００３】
屈折率分布型光伝送体のフレア光による解像度の低下を改良する方法として、屈折率分布型光伝送体の側面を化学エッチングして粗面化し、この粗面化面にカーボン微粒子を含むアクリル樹脂層を設け、フレア光発生を低減した光伝送体に関する発明が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−３８９０１号公報
【０００５】
上記化学エッチング法によって処理されたガラス系屈折率分布型光伝送体の側面は鋭利な凹凸形状となっており、応力集中により破損しやすいという難点を有するとともに、屈折率分布型光伝送体の解像度を高めるため、その理想二次曲線から外れる領域ぎりぎりまでエッチングすることは難しい。そのため、従来は屈折率分布が外れる領域を、やや残すように化学エッチングした屈折率分布型光伝送体の外周に、カーボンブラックを主体とする黒色被覆層を設けたものが開発されているが、この光伝送体により伝送される画像のＭＴＦはあまり改善されず、フレア光による伝送画像の鮮明性不足も未だ残ったものとなっており、このような不都合のない屈折率分布型光伝送体の開発が望まれている。
【０００６】
一方、屈折率分布が理想二次曲線より外れる領域を効率よく削除し、その外側を黒色染料で染色したプラスチック製屈折率分布型光伝送体が開発され、上記のごとき、フレア光の発生の少ない素子として有用に利用されている。
【０００７】
ところが、このようなフレア光の発生のない屈折率分布型光伝送体を多数本並べたアレイを、ＬＥＤアレイに結合し、ＬＥＤプリンター用素子として用いると、その解像度が必ずしも良好なものとはなっていないことが判明し、さらに、ＬＥＤアレイに適性を備えた屈折率分布型光伝送体の開発が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明者等は、フレア光の発生がなく、屈折率分布型光伝送体を多数本並べたアレイをＬＥＤアレイに結合した場合、光伝送体素子間のクロストークを起さない屈折率分布型光伝送体とすることにより、その目的を達成しうることを見いだし、本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の要旨とするところは、半径ｒなる円形断面の屈折率分布型光伝送体の中心軸から外周面に向って、少なくとも0.3ｒ〜0.7ｒの範囲の屈折率分布が理想二次曲線にほぼ近似の屈折率分布を有する屈折率分布型光伝送体の外周近傍に630〜850ｎｍの光を有効に遮断できる光吸収染料を含有させるとともに、４ラインペア／ｍｍなる格子像を該光伝送体を通してＣＣＤラインセンサ上に結像させて測定したＭＴＦ値が70％以上であることを特徴とする屈折率分布型光伝送体、にある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光伝送体は、側面に特定波長の光を吸収する染料の層を有しているために、ＬＥＤの発光波長におけるフレア光を有効に除去し、アレイとした際にクロストークの非常に少ないものとなっている。このため、本発明の屈折率分布型光伝送体を配列したアレイをＬＥＤプリンター等、ＬＥＤを光源として用いたセンサーヘッドへ適用が可能となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するに際して用いる屈折率分布型光伝送体は種々の方法で作ることができるが、とくに、該光伝送体がプラスチック製のものである場合には次のごとくして作るのがよい。すなわち、粘度が 103〜106 ポイズの未硬化液状物質であって、該物質を硬化したときの硬化物の屈折率がn1＞n2＞n3……＞nNであるＮ個（ただし、Ｎ≧２）の未硬化液状物質を、複合紡糸ノズルより、その中心から外周に向って屈折率が順次低くなるような配置で同心円状に押出してストランドファイバ状に賦形し、該ストランドファイバの各層間の物質の相互拡散処理を施しながら、または、相互拡散処理を施した後に、未硬化ストランドファイバの硬化処理を施すことによって、本発明で用いる屈折率分布型光伝送体を得ることができる。
【００１２】
この光伝送体の屈折率分布が、 0.2ｒ〜0.65ｒの範囲で、理想二次曲線にほぼ近似し、その外側の屈折率分布が、理想二次曲線から外れたものである場合には、その外周部を削除し、 0.3ｒ〜0.7ｒ、好ましくは0.25ｒ〜0.8ｒの範囲が、理想二次曲線にほぼ近似の屈折率分布を有する光伝送体とすることが必要となる。
【００１３】
例えば、上記のごとくして得た半径ｒが0.57ｍｍの光伝送体の屈折率分布が 0.3ｒ〜0.65ｒの範囲でその理想分布曲線とほぼ同一の分布を有しており、この範囲の画像伝送特性は極めて良好であるが、その外側の屈折率分布は、その理想曲線より大幅に外れたものとなっており、フレア光の発生原因となっている。光伝送体の屈折率分布が上記したごときものである場合には、まず、上記したごとき光伝送体の外周を削り、外径が 4.3ｍｍとなるまで削り込むことによって、 0.3ｒ〜0.7ｒの範囲の屈折率分布が理想二次曲線に近似の分布をとらせることができるため、フレア光等の発生のない極めて良好な画像伝送特性を備えたものとすることができる。
【００１４】
本発明を実施するに際して用いる光伝送体の外周部研削法としてはサンドブラスト法、回転刃による研削法、溶剤を用いた溶剤研削法などを用いることができる。
【００１５】
溶剤研削に用いる溶剤としては、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の有機塩素系溶剤や、アセトン、メチルエチルケトン等の低級ケトン類、酢酸メチル等の有機酸の低級エステル類などを用いることができる。溶剤研削後の光伝送体をその非溶剤、例えば、水、アルコール等で洗浄処理するのもよい方法である。
【００１６】
上記のごとくして得た屈折率分布型光伝送体は、フレア光の発生も極めて小さく、良好な画像伝送特性を有しているものであるが、該光伝送体を多数本平行に並べてアレイ化して使用する場合には、各光伝送体間のクロストークを防止することが必要である。本発明における目的であるＬＥＤの発光波長におけるフレア光およびクロストークによる光伝送体の画像特性の低下を防止するには、上記のごとくして作成した屈折率分布型光伝送体の側面をＬＥＤの発光波長領域を有効に遮断できる光吸収染料にて処理するなどして、光伝送体の外周近傍に光吸収染料を含有する遮光層を形成することが最も有効な方法である。本発明に用いる光吸収染料としては、アントラキノン系化合物、カチオン系アジンモノアゾ系染料、メチレンブルー系染料などが挙げられる。光伝送体表面への光吸収染料の処理方法としては、光吸収染料を光伝送体の溶剤に溶解してその溶液中を光伝送体を通して処理する方法などが挙げられる。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００１８】
（実施例１）
ポリメチルメタクリレート（［η］＝0.56、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）中25℃にて測定）46重量部、ベンジルメタクリレート44重量部、メチルメタクリレート10重量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.2重量部およびハイドロキノン0.1重量部を70℃に加熱混練して第１層（中心部）形成用原液とした。また、ポリメチルメタクリレート（［η］＝0.41、ＭＥＫ中25℃にて測定）50重量部、メチルメタクリレート50重量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.2重量部およびハイドロキノン 0.1重量部を70℃に加熱混練して第２層形成用原液とし、さらに、ポリメチルメタクリレート（［η］＝0.34、ＭＥＫ中25℃にて測定）45重量部、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート35重量部、メチルメタクリレート20重量部、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン0.2重量部およびハイドロキノン 0.1重量部を70℃で加熱混練したものを第３層（外層部）形成用原液とした。
【００１９】
トルーコンジュゲート型複合紡糸ノズルを備えた成形装置を用い、上記した３種類の原液を中心から外側へ向って順次屈折率が低くなるように配列し、同時に押し出し、ストランドファイバとした。押し出し時の粘度は第１層の成分が4.5×104ポイズ、第２層が2.0×104ポイズ、そして第３層の原液が2.2×104ポイズであった。また、複合紡糸ノズルの温度は55℃とした。
【００２０】
次いで、長さ90ｃｍの各層相互拡散処理部を通過させ、その後、長さ120ｃｍ、40Ｗの蛍光灯12本を円状に等間隔に配置された光照射部の中心にストランドファイバを50ｃｍ／分の速度で通過させ、半径（ｒ）0.50ｍｍの光伝送体プリフォームをニップローラーで引取った。吐出量比は第１層：第２層：第３層＝１：１：１とした。屈折率分布は中心部（n0）が1.512 で、周辺部が1.470 であり、屈折率分布定数（ｇ）は0.52で、その中心から外面に向って0.25ｒ〜0.75ｒの範囲が近似的に理想二次曲線にほぼ一致した屈折率分布を有していた。
【００２１】
上記光伝送体プリフォームの両端面を研磨し、レンズ長7.2ｍｍのレンズ素子とし、４ラインペア／ｍｍなる格子を用いて測定したＭＴＦは57％であり、その時の共役長は15.4ｍｍであった。また、得られた格子の結像は歪みの少ない鮮明な像であったが、周辺部はいくらか歪みが認められた。この光伝送体プリフォームより作ったレンズ素子複数本を２枚の基板間に配列挟着し、レンズ長7.1ｍｍの光伝送体アレイに組上げ、この光伝送体アレイを４ラインペア／ｍｍなる格子を用いて測定したＭＴＦは、その共役長15.4ｍｍで49％であった。
【００２２】
上記光伝送体プリフォームを10℃に保温したクロロホルムに45秒浸漬し、厚さ１ｍｍのシリコンゴム製のシートに微小の穴をあけたその穴を通し、クロロホルムで膨潤した部分を削り取り、半径（ｒ）が0.48ｍｍの光伝送体を得た。この光伝送体の屈折率分布は、中心部の屈折率分布（n0）が1.512 、周辺部が1.474であり、屈折率分布定数（ｇ）は0.52で、その中心から外面に向って0.24ｒ〜0.82ｒの範囲が近似的に理想二次曲線にほぼ一致した屈折率分布を有していた。
【００２３】
上記光伝送体の両端面を研磨し、レンズ長7.2ｍｍとし、４ラインペア／ｍｍなる格子を用いて測定したＭＴＦは73％であり、その時の共役長は15.4ｍｍであった。また、得られた格子の結像は表面を削り取る前の光伝送体プリフォームと比較して、非常に歪みの少ない鮮明な像であった。
【００２４】
この光伝送体複数本を密接配列し、レンズ長7.１ｍｍの光伝送体アレイに組上げ、この光伝送体アレイを４ラインペア／ｍｍなる格子を用いて測定したＭＴＦは、その共役長15.4ｍｍで62％であった。この光伝送体アレイにＬＥＤを光源としてＣＣＤを受光素子として結合したイメージスキャナーを組立てた。このイメージスキャナーは解像度の高いものであり、鮮明な画像を伝送することができた。しかし、フレア光のクロストークにより画像ににじみが発生していた。この際、用いたＬＥＤの発光波長は650ｎｍ、720ｎｍ、740ｎｍの３種類であった。
【００２５】
上記したごとく、外周研削した光伝送体を、光線吸収染料として三井東圧染料株式会社製STR114（アントラキノン系染料）を用い、クロロホルム 100ｇに１ｇの割合で溶解した染浴を用意し、この染浴中（浴温18℃）に20秒浸漬した後、引上げ、その後60℃で90秒間乾燥させた。この光伝送体は側面から均一に13μｍの深さで染色されていた。この光伝送体の単レンズとしてのＭＴＦおよび格子の結像状態は処理前のものとほぼ同じものであった。
【００２６】
この光伝送体複数本を並列に密接配列したレンズ長7.1ｍｍの光伝送体アレイに組上げ、この光伝送体アレイを４ラインペア／ｍｍなる格子を用いて測定したＭＴＦは、その共役長15.4ｍｍで67％であった。この光伝送体アレイに主発光波長、720ｎｍ、740ｎｍのＬＥＤを光源としてＣＣＤを受光素子として結合したイメージスキャナーを組立てた。このイメージスキャナーではフレア光のクロストークによる画像のにじみは見られず、非常に鮮明な画像を伝送することができた。ただ、主波長 685ｎｍの発光波長を有するＬＥＤを用いた場合は、フレア光のクロストークによる画像のにじみが若干残っていた。
【００２７】
（実施例２）
実施例１で作った外周を溶剤切削した屈折率分布型光伝送体を光線吸収染料として JANUS GREEN B（Aldrich Cat.No.20,167-7:カチオン系アジンモノアゾ系染料）をエタノール 100ｇに対し 0.5ｇ溶解した染浴を30℃に保持して、１分間浸漬した後、引上げ、その後70℃で２分間乾燥させた。この光伝送体は側面から均一に５μｍの厚さで染色されていた。得られた光伝送体の単レンズとしてのＭＴＦおよび格子の結像状態は染色処理前のものとほぼ同じで変化なかった。この光伝送体複数本をレンズ長7.1ｍｍの光伝送体アレイに組上げ、この光伝送体アレイを４ラインペア／ｍｍなる格子を用いて測定したＭＴＦは、その共役長15.4ｍｍで68％であった。この光伝送体アレイに主波長650ｎｍのＬＥＤを光源としてＣＣＤを受光素子として結合したイメージスキャナーを組立てた。このイメージスキャナーではフレア光のクロストークによる画像のにじみは見られず、非常に鮮明な画像を伝送することができた。ただし、主波長 720ｎｍ、740ｎｍのＬＥＤを用いた場合は、フレア光のクロストークによる画像のにじみが完全に残っていた。
【００２８】
（実施例３）
実施例１で作成した溶剤切削法にて外周を削った屈折率分布型光伝送体を光線吸収染料としてメチレンブルー（Aldrich Cat.No.86,124-3 ）を、メチルエチルケトン1000ｇに対し１ｇの割合で溶解した染浴中に20℃に保持し、20秒間浸漬した後、引上げ、その後70℃で１分間乾燥した。この光伝送体は側面から均一に10μｍの厚さで染色されていた。この場合も単レンズとしてのＭＴＦおよび格子の結像状態は、染色処理前のものとほぼ同じで変化なかった。この光伝送体複数本をレンズ長7.1ｍｍの光伝送体アレイに組上げ、この光伝送体アレイを４ラインペア／ｍｍなる格子を用いて測定したＭＴＦは、その共役長15.4ｍｍで69％であった。この光伝送体アレイに主波長650ｎｍのＬＥＤを光源としてＣＣＤを受光素子として結合したイメージスキャナーを組立てた。このイメージスキャナーではフレア光のクロストークによる画像のにじみは見られず、非常に鮮明な画像を伝送することができた。ただし、主波長 720ｎｍ、740ｎｍのＬＥＤを用いた場合は、フレア光のクロストークによる画像のにじみが完全に残っていた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は解像度が高く、伝送画像の周辺部の歪の少ない屈折率分布型光伝送体であり、とくに光伝送体を多数本平行に並べたアレイとし、その端面にＬＥＤアレイを光源として当接した場合に、光伝送体素子間のクロストークや像のにじみのない鮮明な画像伝送を行い得るアレイを容易に作り得る。