(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料の芯材と、そのまわりを取り囲む、該芯材の屈折率より低い屈折率を備える樹脂材料の鞘材とを有し、該鞘材の外側面から漏光させる側面漏光用プラスチック光ファイバにおいて、
前記芯材と前記鞘材とは、互いに相溶性が低い樹脂の組合わせとなるように、前記芯材は、ポリメタクリル酸メチルであり、前記鞘材は、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンの３共重合体から構成され、
前記鞘材の組成は、フッ化ビニリデン２５〜６０重量％、テトラフルオロエチレン１５〜６５重量％、ヘキサフルオロプロピレン７〜１５重量％の範囲にあり、それにより、前記鞘材の結晶化度を低減しつつ、前記鞘材と前記芯材とが単に密着する状態を形成し、
さらに、前記鞘材中に光散乱を生じるような配向結晶化構造を有する、
ことを特徴とする側面漏光用プラスチック光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載の側面漏光用プラスチック光ファイバを複数束ねた光ファイバ束と、
該光ファイバ束を被覆する透明チューブと、
前記光ファイバ束の少なくとも一端に光学的に接続した光源装置とを、有する、
ことを特徴とする側面漏光用プラスチック光ファイバを備えた照光装置。
【請求項３】
光源の出射端から距離Ｌ1 だけ離れた地点にある平面を平面Ｈ、平面Ｈ上の照射スポットの中心地点を点Ｐ1 、平面Ｈ上の照射スポットの中心点Ｐ1 からの距離がＬ2 であり、輝度が点Ｐ1 における輝度の５０％である地点を点Ｐ2とした場合、ＮＡ＝ｓｉｎ｛ｔａｎ-1（Ｌ2 ／Ｌ1 ）｝で定義する光源の開口角ＮＡが0.25以上である、
請求項２に記載の側面漏光用プラスチック光ファイバを備えた照光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、側面漏光用プラスチック光ファイバ及び側面漏光用プラスチック光ファイバの製造方法並びに側面漏光用プラスチック光ファイバを備えた照光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プラスチック光ファイバ（以下ＰＯＦと略す。）が照光装置として利用されている。
特に側面から漏光させるタイプのＰＯＦは、照明、装飾、意匠、ディスプレイなどに利用され、このうち照明用としては、ガソリンスタンドや駐車場で車の誘導をする誘導灯、或いはガードレール等に設置して対向車からの注意を喚起する安全表示灯として利用されている。
【０００３】
この照光装置は、樹脂材料の芯材と、そのまわりを取り囲む、該芯材の屈折率より低い屈折率を備える樹脂材料の鞘材とを有し、該鞘材の外側面から漏光させる側面漏光用プラスチック光ファイバを有し、このような光ファイバを多数束ねたもの或いはグルーピング後にシート状、束状、紐状などに撚りあわせたものを用いて、端部に光学的に接続した光源装置から光を入射させることにより、鞘材の外側面からの漏光を通じて照光機能を発揮する。
このような照光装置は、従来のたとえば、ハロゲンランプ、LEDに比べ、屋外仕様或いは安全対策を講じる必要がない点で、技術的に有利であるが、第1に、プラスチック光ファイバ単体に関連する技術的問題、第2に、側面漏光に関連する技術的問題を有する。
【０００４】
ます、第1の問題について、従来から、ＰＯＦとしては芯材及び鞘材ともに樹脂からなり、特に芯材としてポリメタクリル酸メチル（以下、ＰＭＭＡと略す）、一方鞘材としては共重合体、或いは三元共重合体からなるものが知られている。
共重合体の例としては、たとえば特許第２５８３５２３号公報には、ＰＭＭＡを芯材に、フッ化ビニリデン８０重量％とテトラフルオロエチレン２０重量％からなる共重合体を鞘材に用いたＰＯＦの例が開示されており、芯材と鞘材の境界部には厚さ０．１〜２．０μｍ程度に芯材及び鞘材の両樹脂が相容した透明で均質な混合層を形成することが記載されている。
【０００５】
しかし、このような共重合体は、ＬＣＳＴ型の相分離挙動を示すことが知られており、たとえば特開平２０００−１７１６４４号公報には、このようなＰＯＦを、高温高湿環境下に放置した場合には、上記の透明な混合層が濁りを生じるために伝送損失の増加がおこり、耐湿熱性に劣ることが記載されている。
【０００６】
これに対して、三元共重合体の例として、特開平１−６８７０１号公報には、ＰＭＭＡを芯材に、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロアセトンからなる三元共重合体をＰＯＦの鞘材に用いた例が開示されている。該三元共重合体では、結晶性が著しく抑制されて、ほとんど無定型に近い透明度を有し、ＰＭＭＡとの相溶性や接着性に優れるため、低伝送損失であり、８５℃、湿度９５％で１０００時間おいても、結晶化による伝送損失の低下（２００ｄＢ以下）は見られない。
しかしながら、ヘキサフルオロアセトンが６．５モル％以上であるとエラストマー性が増大することにより８０℃以下で融着がおこる一方、３．５モル％以下では結晶性を有するため不適である。ヘキサフルオロアセトンを３．５モル％ないし６．５モル％程度含有させた鞘材の屈折率は１．３９５程度に限定されるため、実質的には開口数はＮＡ＝０．５２付近に限定される。
【０００７】
この点について、特開昭52−154643号公報に開示されているように、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンからなる三元共重合体の鞘材では、ヘキサフルオロプロピレンが第三共重合成分として加わることにより、鞘材の屈折率が１．３５０〜１．３８０とさらに低下するばかりではなく、結晶性が著しく阻害され、無定型に近い透明性を有し、しかも高温でエラストマー性を示さないので、鞘の熱収縮、変形による、芯鞘の剥離、あるいは割れを起こさない。
【０００８】
しかしながら、このような材質の組み合わせからなるＰＯＦは、低伝送損失を達成するが、加工性或いは成形性に関する困難性及び機械特性の低下を引き起こす。
より詳細には、加工性或いは成形性に関し、鞘材の芯材（ＰＭＭＡ）への密着性が劣ったり、エラストマー性が高すぎるため溶融賦形が困難であったり、一方機械特性の低下に関し、耐屈曲性、繰り返し屈曲性などの機械的特性が低下したりする。
【０００９】
次に、第2の問題について、側面から漏光するタイプの照光装置において、その漏光技術として、従来から以下のようなものが知られている。
第１のタイプとして、ＰＯＦの材質・構成に特徴を有するもの、第２のタイプとして、ＰＯＦ表面を加工するもの、第３のタイプとして、ＰＯＦを熱処理するもの、第４のタイプとして、ＰＯＦ表面に歪みを生じさせるものがある。
【００１０】
より詳細には、第1のタイプには、ＰＯＦ内部に透明小片を分散させるもの（特公昭５１−２９９５１号）と、鞘（クラッド）材としてエラストマーを使用してＰＯＦの芯鞘界面に構造不整を起こさせて露光させるもの（実開昭６０−１１２２０４号）と、ＰＯＦの芯（コア）にガラス粒子などの半透明若しくは不透明な材料または気泡などの拡散中心を分散させ、好ましくはＰＯＦ端面から離れるに従って拡散中心密度を高くしてＰＯＦの側面より均一な照光を得るもの（特開昭６３−２４７７０５号）とがある。
【００１１】
第2のタイプとしては、特公昭４７−４２５３４号公報には、機械的にまたは熱的に選択的にＰＯＦの表面を破壊しＰＯＦ内を伝送する光をその側面より漏光させる照明光ファイバが開示され、さらに、ＰＯＦ表面に刃などで切り傷などの傷を形成して漏光ファイバとするものとしては、旋回中のＰＯＦを刃物で切り傷を刻むもの（特開昭５０−８３０４４号）と、特定形状の傷をＰＯＦ表面に形成するもの（特開昭６３−２５３９０３号）とＰＯＦの特定位置に傷を形成するもの（実開平０４−１８８０１号）とがある。
【００１２】
第3のタイプとして、ＰＯＦ表面を熱処理して粗面化したり、歪を形成したりすることにより漏光ファイバとするものには、ＰＯＦの回りを合成繊維で螺旋状に巻き付け、これを熱収縮させるもの（特公昭５２−３２５８２号）と、加熱した突起をＰＯＦに押しつけてＰＯＦの表面に所定間隔の漏光凹部を形成するもの（特開昭６０−１５９７０７号）と、加熱した粗面プレートをＰＯＦに押しつけて表面に細かい凹凸を形成するもの（特開昭６３−２９３５０５号、特開昭６３−３１８５０２号、実開平０１−３８０３号）とがある。
【００１３】
最後に、第４のタイプとして、ＰＯＦを撚るなどしてファイバ構造に歪などを形成して漏光ファイバとするものとしては、ＰＯＦを仮撚して歪みを残留させるもの（特開昭５０−８３０４９号）と、微細な突起を有するローラーの間にＰＯＦを通して表面に細かい凹凸を形成するもの（特開平０１−２７３００７号）と、テンションメンバの回りで撚るもの（特開平０２−１０８００７号、特開平０２−１０８００８号）と、ＰＯＦをギア間に通して所定間隔の傷や歪を形成するもの（特開平０３−１２３３０２号、特開平０４−６６９０４号）とがある。
【００１４】
しかしながら、上記いずれのタイプも、複雑な構造のＰＯＦを紡出成形するか、或いは一旦完成したＰＯＦ製品を更に漏光化処理しなくてはならず、高度の漏光処理制御を要するものであり、生産効率低下或いはコスト高を招く。
また、たとえ側面漏光性が確保可能であっても、特にＰＯＦを誘導灯や安全表示灯として用いる際には、被誘導者から水平方向或いは斜め方向に見られた場合に、十分な視認性を得ることが困難である。そのために、特定方向への輝度を向上することが望まれる。
さらに、たとえ側面漏光性を確保可能であっても、特にＰＯＦを大きな建築物の照明や広い室内の照明として用いる際、光源から離れるにつれて漏光が急激に低下するため、十分な照明を得ることが困難である。そのため、開口角を大きくすることが望まれる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、これまでの先行技術による側面漏光用プラスチック光ファイバを有する照光装置の性能は未だ満足できるものではなく、さらに改良された特性を備える照光装置の開発が強く望まれてきた。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、高度の漏光加工技術を要することなしに、側面からの漏光性を確保することが可能な側面漏光用プラスチック光ファイバ及び該側面漏光用プラスチック光ファイバの製造方法を提供することにある。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、伝送損失の低下を抑制しつつ、加工性或いは成形性並びに機械特性を確保することが可能な側面漏光用プラスチック光ファイバ及び該側面漏光用プラスチック光ファイバの製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の目的は、誘導灯や安全表示灯として用いる際に、側面漏光性を向上しつつ、水平方向或いは斜め方向からの十分な視認性を確保可能な、側面漏光用プラスチック光ファイバを用いた光ファイバ照光装置を提供することにある。
本発明の目的は、照明灯として用いる際に、側面漏光性を向上しつつ、光源からの十分な漏光距離を確保可能な、側面漏光用プラスチック光ファイバを用いた光ファイバ照光装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は上記要望を満たした照光用ＰＯＦを開発すべく鋭意検討を行い、本発明をするに至った。
上記課題を解決するために、本発明の側面漏光用プラスチック光ファイバは、
樹脂材料の芯材と、そのまわりを取り囲む、該芯材の屈折率より低い屈折率を備える樹脂材料の鞘材とを有し、該鞘材の外側面から漏光させる側面漏光用プラスチック光ファイバにおいて、
前記芯材と前記鞘材とは、互いに相溶性が低い樹脂の組合わせとなるように、前記芯材は、ポリメタクリル酸メチルであり、一方前記鞘材は、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンの３共重合体から構成され、
前記鞘材の組成は、フッ化ビニリデン２５〜６０重量％、テトラフルオロエチレン１５〜６５重量％、ヘキサフルオロプロピレン７〜１５重量％の範囲にあり、それにより、前記鞘材の結晶化度を低減しつつ、前記鞘材と前記芯材とが単に密着する状態を形成し、
さらに、前記鞘材中に光散乱を生じるような配向結晶化構造を有する、構成としてある。
【００１８】
本発明の側面漏光用プラスチック光ファイバでは、側面漏光の主要因である光の散乱が、ＰＯＦの芯材と鞘材との界面に形成される構造不整か、或いはＰＯＦの鞘材の中に存在する結晶構造によって起きることを利用している。
即ち、以上の構成によれば、芯材と鞘材との界面における相溶性を低下させることにより、芯材と鞘材とが単に密着している状態にすることによって構造不整を形成して、結晶性を低下して無定型に近い透明性を実現することにより、このような構造不整が原因で生じる光散乱を通じて、高度な漏光化技術を必要とすることなしに、漏光性向上を達成することが可能となる。
また、特に、特定延伸加工により、逆に鞘材中に配向結晶構造を生成することにより、光散乱を引き起こし、それによりさらに漏光性向上を達成することが可能となる。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の側面漏光用プラスチック光ファイバの製造方法は、
芯・鞘複合紡糸ノズルから芯材および鞘材を同時に吐出してプラスチック光ファイバを紡糸し、冷却する段階と、紡糸、冷却したプラスチック光ファイバに対して、１２５℃〜１７０℃の温度で、延伸倍率１．１〜３．０倍の延伸加工を施す段階と、
を有する構成としてある。
【００２１】
また、芯・鞘複合紡糸ノズルから該芯材および鞘材を同時に吐出してプラスチック光ファイバを紡糸し、冷却する段階と、
紡糸、冷却したプラスチック光ファイバに対して、１３０〜１４５℃の温度で、延伸倍率１．５〜２．８倍の延伸加工を施す段階と、を有する構成としてある。
【００２２】
本発明は、ポリメタクリル酸メチルからなる芯材に対して、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンの３元共重合体からなる従来の鞘材にあって、それぞれの重量％を特定することにより、側面漏光性を向上を達成する一方で、伝送損失の低下を抑制しつつ加工性或いは成形性並びに機械特性を確保することが可能である。
より詳細には、ヘキサフルオロプロピレンが７重量％ないし15重量％であれば、構造不整及び結晶構造の観点から、側面漏光性を向上可能である。この場合、特に特定の延伸加工により、側面漏光性をさらに向上可能である。ヘキサフルオロプロピレンが15重量％ないし30重量％であれば、構造不整の観点から、側面漏光性を向上可能である。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の側面漏光用プラスチック光ファイバを有する照光装置は、上記記載の側面漏光用プラスチック光ファイバを複数束ねた光ファイバ束と、該光ファイバ束を被覆する透明チューブと、前記光ファイバ束の少なくとも一端に光学的に接続した光源装置とを、有する構成としてある。
【００２４】
また、前記光源装置は、光源の出射端から距離Ｌ1 だけ離れた地点にある平面を平面Ｈ、平面Ｈ上の照射スポットの中心地点を点Ｐ1 、平面Ｈ上の照射スポットの中心点Ｐ1 からの距離がＬ2 であり 、輝度が点Ｐ1 における輝度の５０％である地点を点Ｐ2とすると、式（１）で定義する光源の開口角ＮＡが、0.25以上であるのがよい。
式（１）    ＮＡ＝ｓｉｎ｛ｔａｎ-1（Ｌ2 ／Ｌ1 ）｝
さらに、前記芯材の屈折率ｎcoreと、前記鞘材の屈折率ｎcladとが、式（２）の条件を満たすのがよい。
式（２）    ０．５５≦√（ｎcore2 −ｎclad2 ）
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の側面漏光用プラスチック光ファイバを有する照光装置について詳細に説明する。
側面漏光用プラスチック光ファイバを有する照光装置は、樹脂材料の芯材と、そのまわりを取り囲む、該芯材の屈折率より低い屈折率を備える樹脂材料の鞘材とを有するプラスチック光ファイバを複数束ねたファイバ束の複数束を所定撚り回数／ｍの割合で撚り合わせて単一束に形成したバンドルファイバと、該バンドルファイバを被覆する透明チューブと、前記バンドルファイバの少なくとも一端に光学的に接続した光源装置とから概略構成され、光源装置からの光を鞘材の外側面から外部に漏光させて、照光するようにしている。
【００２６】
ＰＯＦの芯材としては、ポリメチルメタクリレート系樹脂を用いる。ポリメチルメタクリレート系樹脂とは、メタクリル酸メチルを主成分とする（共）重合体、具体的にはポリメタクリル酸メチル（以下、ＰＭＭＡと称す。）、メタクリル酸メチル主体の共重合体（例えば、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、置換スチレン等を共重合）等である。なお、（メタ）アクリル酸エステルとしては、具体的には、スチレン、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、２−クロロエチルメタクリレート、２−ブロモエチルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ジアリルメタクリレート、ジアリイルフタレート、ｐ−ブロモフェニルメタクリレート、ペンタクロロフェニルメタクリレート、ｏ−クロロスチレン、α−ナフチルメタクリレート、ビニルナフタレン、ビニルカルバゾール、ペンタプロモフェニルメタクリレート等が挙げられる。これら共重合成分は、複数で用いてもよく、これ以外の成分を少量添加しても良い。これらの共重合体のなかで、実質的にＰＭＭＡであることが、生産性、透光性、耐環境性などの点から最も好ましい。
【００２７】
一方、ＰＯＦの鞘材に用いられる樹脂は、ＰＭＭＡの芯材との組み合わせとして、上記式（２）の条件を満たす鞘材として、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンからなる二元共重合体や、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロアセトン、又はフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンからなる三元共重合体等がある。
【００２８】
特に、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンからなる三元共重合体としては、組成がフッ化ビニリデン２５〜６０重量％、テトラフルオロエチレン１５〜６５重量％、ヘキサフルオロプロピレン７〜３０重量％の範囲内にあり、ナトリウムＤ線を用いて２５℃で測定した屈折率が１．３５０〜１．３８０の間にある共重合体が望ましい。
【００２９】
この範囲外の組成では、低結晶化（低光透過損失）や低屈折率化が達成できなかったり、鞘材の芯材（ＰＭＭＡ）への密着性が劣ったり、エラストマー性が高すぎるため溶融賦形が困難であったり、あるいは耐屈曲性、繰り返し屈曲性などの機械的特性が低下したりする。
【００３０】
このような芯材及び鞘材とを有するプラスチック光ファイバは、通常シート状または束状にして用いられる。ここで「束状」とは、複数のＰＯＦを単に集合化した状態、更にこのようなファイバ集合体を更に束ねた状態及びこれらを撚り合わせた状態を指す。ＰＯＦ束の本数は、任意であり、目的に応じて適宜選択変更することができ、１本の束に、例えば５本から２００本のＰＯＦが使用される。
【００３１】
また、このような束状ＰＯＦは、これをさらに単に複数本束ねた集合体として使用することが好ましく、ＰＯＦを複数のグループの束に分け、これらの束を１〜２０撚り回数／ｍの割合で撚り合わせたものとすることがより好ましい。このような構造の束状ＰＯＦマイクロベンディングにより、ＰＯＦの漏光効率をより向上させることができ、高輝度の照光装置にすることが可能となる。
【００３２】
光源装置は、ＰＯＦの束の少なくとも一端の端面に光学的に接続されて使用される。また、光源装置をＰＯＦ束の両端に接続して使用する形態でもよい。光源装置は、好ましくは光源の出射端から距離Ｌ1 だけ離れた地点にある平面を平面Ｈ、平面Ｈ上の照射スポットの中心地点を点Ｐ1 、平面Ｈ上の照射スポットの中心点Ｐ1 からの距離がＬ2 であり、輝度が点Ｐ1 における輝度の５０％である地点を点Ｐ2とすると、次式で定義される光源の開口角ＮＡが、0.25以上を満たす大容量ランプを用いることが望ましい。
ＮＡ＝ｓｉｎ｛ｔａｎ-1（Ｌ1 ／Ｌ2 ）｝
ＮＡ＜０．２５であれば、光源装置に接続された光ファイバ末端に充分な量の光を供給することできず、プラスチック光ファイバ照光装置システムの光源として好ましくない。
【００３３】
光源装置は、具体的には、特に高い輝度をもつメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプが用いられる。なお、反射境及びレンズの装着、ランプ形状、消費電力など用途目的に応じて適宜変更することができる。
【００３４】
透明チューブは、ＰＯＦを保護するために単一束に形成されたＰＯＦを被覆するもので、例えば、軟質若しくは可撓性プラスチックからなる透明性を有し、無色若しくは着色されたものである。具体的には、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂などがある。これらの主成分に適宜、可塑剤、助剤などの副材料を添加してもよい。
【００３５】
以上の構成を有するＰＯＦ照光装置の作用について、以下に説明する。
まず、ＰＯＦ単体の製造方法について説明する。
ＰＯＦの側面漏光性を向上するため、芯・鞘複合紡糸ノズルから芯材および鞘材を、同時に吐出して冷却した後、適当な延伸温度及び延伸倍率で、延伸操作を施す。
一般に、非晶性高分子は、その溶融状態から冷却されてガラス転移温度以下に達すると、張力の状態に応じて高分子セグメントの配向度合いが種々異なる状態のまま凍結する。したがって、このような材料を用いて溶融紡糸されたＰＯＦは、たとえ高分子鎖中に結晶性セグメントが含まれていても、大部分の構造は非晶性のまま凍結されているため、結晶化度は低い状態にある。また、このようなＰＯＦは、もろく折れやすい性質であり、通常その機械的強度を高めるために加熱延伸される。
加熱延伸により、分子配向によって機械的強度を向上させるだけではなく、配向結晶化により光散乱点としての結晶構造を生成せしめることが可能となる。
【００３６】
より具体的には、ＰＭＭＡからなる芯材と上記フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体を鞘材とするＰＯＦは、延伸温度１２５℃〜１７０℃、より好ましくは１３０〜１４５℃で加熱延伸される。延伸温度がこのような温度範囲を外れた場合、すなわち１２５℃未満の場合にはＰＯＦの延伸が困難になり、１７０℃を超えて大きい場合には延伸したＰＯＦが直ちに緩和しやすくなる。また加熱延伸における延伸倍率は、１．１〜３．０、より好ましくは１．５〜２．８で延伸される。このような延伸倍率を外れた場合、すなわち１．１未満では延伸による機械的強度の付与や、配向結晶化が不十分となるおそれがあり、３．０を超えて大きい場合は均一な延伸が困難になる。
【００３７】
特に、照明光ファイバを誘導灯や安全表示灯として用いる場合には、被誘導者から水平方向（含む斜め方向）に見られた場合、充分な視認性を向上する観点から、光ファイバの繊維軸に垂直な方向に漏れる光の輝度をＡ（ｃｄ／ｍ２）、光フ．ァイバの繊維軸から反光源側に８０度傾いた方向に漏れる光の輝度をＢ（ｃｄ／ｍ２）としたとき、Ｂ／Ａ≧４であるのがよい。
【００３８】
また、光ファイバ末端に設置した光源装置から取り込む光の量を確保するために、開口角を確保する観点から、芯材の屈折率をｎcore、鞘材の屈折率をｎcladとしたとき、以下の条件を満たすのがよい。
０．５５≦√（ｎcore2 −ｎclad2 ）
【００３９】
次に、照光装置の製造方法について、説明する。
長さ１００ｍのＰＯＦを７本束ね、１０回撚り回数／ｍで（＝１００ｍｍピッチ）予め加撚をかけて一つのファイバ束とした。さらに、このファイバ束１本を中央にしてストレートにして、この周りにファイバ束６本を８．３撚り回数／ｍで（＝１２０ｍｍピッチ）の割合で撚りあわせた。次いで、これを軟質塩化ビニル樹脂からなる透明チューブで被覆して透明チューブ付ＰＯＦ束を作製した。該透明チューブ付ＰＯＦ束の一端に光源装置を光学的に接続してＰＯＦ照光装置を作製した。光源装置には１５０Ｗのメタルハライドランプを使用した。該ＰＯＦ照光装置は、漏光の指向性の優れたライトガイドとして用いられる。
【００４０】
このようにして完成した照光装置によれば、ＰＯＦの鞘材と芯材に相溶性が低い樹脂の組み合わせを用いることにより、芯鞘界面付近に芯鞘混合層が存在せず、芯材と鞘材が密着しただけの状態であり、芯鞘界面に形成される構造不整が光散乱の原因となってＰＯＦの側面漏光性を高められる。さらに、ＰＯＦの鞘材中に光散乱点となる構造体が存在し、これが光散乱の原因となってＰＯＦの側面漏光性を高められる。 以上の２つの手法による光の散乱現象は、１つのファイバ中で単独の現象として起こる場合もあれば、２つの現象が複合して起こる場合も考えられる。
【００４１】
本発明において芯材と鞘材に用いられる相溶性が低い樹脂の組み合わせとは、芯材と鞘材に用いられる樹脂を溶融複合紡糸するなど溶融状態で積層し、25000倍の透過型電子顕微鏡で観察しても、これら樹脂の界面に混合層が観察されないような樹脂の組み合わせをいう。
なお、鞘材が三元共重合体と二元共重合体とである場合に、それぞれの結晶化度を示差走査型熱分析計（ＤＳＣ）のセカンドランによる結晶エンタルピーで比較すると、組成範囲がフッ化ビニリデン２５〜６０重量％、テトラフルオロエチレン１５〜６５重量％、ヘキサフルオロプロピレン７〜３０重量％の範囲にある三元共重合体は、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレン共重合体に対して、結晶化度が２０〜５０％に減少することを確認している。
【００４２】
また、上記重量組成の三元共重合体とＰＭＭＡとは、混合すると濁りがみられるため、相溶性は十分ではないことは明らかであり、ＰＭＭＡからなる芯材と、該三元共重合体を鞘材とするＰＯＦを繊維軸に垂直な方向に輪切りにして、芯鞘界面付近を透過型電子顕微鏡で、倍率２５，０００倍で観察すると、芯鞘の界面では相溶化領域は形成されず、芯鞘が張り合わさって密着しているだけの状態であることが認められた。
【００４３】
さらに、ＰＭＭＡからなる芯材と、上記三元共重合体からなる鞘材とからなるＰＯＦは、高温高湿度環境下では、芯鞘界面付近での状態に変化は見られず、伝送損失の低下は生じないため、耐湿熱性が大幅に改善されるので、特に照明用ＰＯＦとして用いる場合、屋外での使用に適している。
【００４４】
【実施例】
ＰＯＦを対象として、ＰＭＭＡからなる芯材に対して、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレンの三元共重合体からなる鞘材の重量組成をパラメータとして、側面の漏光性及び屈折率、伝送損失及びメルトインデックスの評価試験を行った。
より詳細には、側面の漏光性に関し、第1に、ＰＯＦの繊維軸長さによる輝度の変化、第2に、ＰＯＦの繊維軸に対する角度による輝度の変化をそれぞれ評価した。屈折率、伝送損失及びメルトインデックスに関し、それぞれの評価／測定は、以下の方法により実施した。
（メルトインデックス）２３０℃、荷重２．１６kgで、直径２mm、長さ８mmのダイノズルから吐出される１０分間の重合体のｇ数を測定した。
（屈折率）溶融プレスにより厚さ２００μｍのフィルム状の試験片を製造し、アッベの屈折計を用い、室温２５℃におけるナトリウムＤ線の屈折率を測定した。（伝送損失）２５ｍ  ５ｍカットバック法により波長６５０ｎｍにおける励振ＮＡ＝０．１での伝送損失を測定した。
【００４５】
図１は、光源装置２に接続した光ファイバ３から側面に漏れる光の輝度の測定方法について、図３は、同じく光ファイバ３から側面に漏れる光の出射パターン（方向による出射光の輝度の分布）の測定方法について説明する図である。
（側面漏光輝度の測定方法）図１に示すように、２５本の直径１．０ｍｍの光ファイバ３をシート状に並べ、光源2に接続し、光源から１〜３０ｍの位置において、光ファイバ３から１２０ｍｍ離れた位置に設置した輝度計４で、光ファイバ３の輝度計４の反対側に白い紙５を当てて、光ファイバ３の側面からの漏光量を測定した。
【００４６】
（側面漏光の出射パターン測定方法）図３に示すように、図１と同様に、２５本の直径１．０ｍｍの光ファイバ３をシート状に並べ、光源２に接続し、光源２から１５ｍの位置において、輝度計４を光ファイバ３から３６０ｍｍ離れた位置で光源側（０度）から反光源側（１８０度）に回転させて測定した。光源には１５０Ｗメタルハライドランプを搭載したＮＡ＝０．３の光源を用いた。
【００４７】
（実施例１）
ポリメタクリル酸メチル樹脂、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン＝４８．０／４２．７／９．３（重量％）である共重合体をそれぞれ芯材、鞘材として２２０℃の同心円状複合紡糸ノズルに供給して、芯／鞘の２層構造の糸状体を紡出し、１４０℃の熱風加熱炉中で軸方向に２．７倍に延伸し、直径１ｍｍ、鞘厚み１０μｍのＰＯＦを得た。該ＰＯＦの開口数は０．５８、伝送損失は１３２ｄＢ／Ｋｍであった。該鞘材のメルトインデックスは２２．０ｇ／１０分、屈折率は１．３７６であった。
【００４８】
（実施例２）
ポリメタクリル酸メチル樹脂、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン＝３９．０／４６．９／１４．１（重量％）である共重合体をそれぞれ芯材、鞘材として実施例１と同様の方法で、直径１ｍｍ、鞘厚み１０μｍのＰＯＦを得た。該ＰＯＦの開口数は０．５９、伝送損失は１２９ｄＢ／Ｋｍであった。該鞘材のメルトインデックスは１８．５ｇ／１０分、屈折率は１．３６９であった。
【００４９】
（比較例１）
ポリメタクリル酸メチル樹脂、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン＝８０／２０（重量％）である共重合体をそれぞれ芯材、鞘材として実施例１と同様の方法で、直径１ｍｍ、鞘厚み１０μｍのＰＯＦを得た。該ＰＯＦの開口数は０．５０、伝送損失は１３５ｄＢ／Ｋｍであった。該鞘材のメルトインデックスは２０．０ｇ／１０分、屈折率は１．４０２であった。
【００５０】
実施例１及び２のＰＯＦを繊維軸に垂直な方向に輪切りにして、芯材層と鞘材層の界面を透過型電子顕微鏡で25000倍の倍率で観察したところ、芯材と鞘材層の界面において芯材樹脂と鞘材樹脂の混合層は観察されず、芯材と鞘材が明瞭に２つに分かれていたが、比較例１のＰＯＦを同様にして観察すると、芯材層と鞘材層との界面において芯材樹脂と鞘材樹脂の混合層が観察された。
【００５１】
また、表１は、屈折率、伝送損失及びメルトインデックスの測定値を示す。
【表１】
0004060609.tif 000002
【００５２】
図２は、側面漏光輝度の結果である。側面漏光輝度が４０％に低下する距離が、比較例１では７．５ｍであったが、実施例１、実施例２ではそれぞれ１３ｍ、１２ｍに向上している。すなわち、実施例１、実施例２のＰＯＦを用いた照光ファイバチューブは、従来の照明光ファイバよりも長い距離で側面漏光ファイバとして用いることができる。
【００５３】
図４は、側面漏光指向性の結果である。実施例１、実施例２、比較例１とも反光源側への漏光輝度が高くなっているが、特に、実施例１、実施例２のＰＯＦは、比較例１のＰＯＦと比較して反光源側で高い漏光輝度が得られている。すなわち、実施例１、実施例２のＰＯＦを用いたファイバチューブの反光源側を被誘導者に向けると、被誘導者からの視認性を向上させることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の側面漏光用プラスチック光ファイバ及び該プラスチック光ファイバの製造方法によれば、高度の漏光加工技術を要することなしに、側面からの漏光性を確保することが可能である。
本発明の側面漏光用プラスチック光ファイバ及び該プラスチック光ファイバの製造方法によれば、伝送損失の低下を抑制しつつ、加工性或いは成形性並びに機械特性を確保することが可能である。
本発明の側面漏光用プラスチック光ファイバを有する光ファイバ照明装置によれば、誘導灯や安全表示灯として用いる際に、側面漏光性を向上しつつ、水平方向或いは斜め方向からの十分な視認性を確保することが可能である。
本発明の側面漏光用プラスチック光ファイバを有する光ファイバ照明装置によれば、照明灯として用いる際に、側面漏光性を向上しつつ、光源からの十分な漏光距離を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＯＦから側面へ漏光する光の輝度の測定方法について説明する図である。
【図２】実施例１、実施例２及び比較例１それぞれにおいて、図１に基づいてＰＯＦの側面へ漏光する光の輝度を測定した結果を表わすグラフである。
【図３】ＰＯＦから側面へ漏光する光の出射パターンの測定方法について説明する図である。
【図４】実施例１、実施例２及び比較例１それぞれにおいて、図３に基づいてＰＯＦの側面へ漏光する出射パターンを測定した結果を表わすグラフである。
【符号の説明】
２ 光源装置
３ 光ファイバ
４ 輝度計
５ 白い紙
【図１】
0004060609.tif 000003
【図２】
0004060609.tif 000004
【図３】
0004060609.tif 000005
【図４】
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