JP2002202415A - 側面発光性光ファイバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的長いコア長の光ファイバーにおいて
も、長さ方向にわたる側面発光輝度の均一性を高めるこ
とができる、側面発光性光ファイバーの提供。 【解決手段】 中央部のコアと、前記コアの周囲に配置
されたクラッドとを備える側面発光性光ファイバーにお
いて、前記クラッドが、前記コアと接する透明な第１層
と前記第１層の外側に形成された光拡散性の第２層とか
らなり、かつ両層が一体的に成形されてなることを特徴
とする、側面発光性光ファイバー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、側面発光性光ファ
イバーに関し、さらに詳しく述べると、コアの長さ方向
少なくとも一端から入射された光を、コアの周囲（すな
わち、側面）に配置されたクラッドを通して出射させ
る、側面発光性光ファイバーに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、蛍光灯のような放電管
は、特定波長領域の可視光を発し、通常は照明の用途で
用いられている。また、放電管がネオン管の場合には、
いわゆるネオンサインの形で広告又は装飾等の表示の用
途にも使用されている。放電管は、電圧の印加によって
発光可能である。このとき、放電管は熱を発することが
一般的である。したがって、放電管は漏電及び発熱を考
慮して使用される必要がある。そのため、放電管は、例
えば水中での照明又は表示の用途に使用することは実質
的に不可能となる。

【０００３】最近になって、上述のような照明又は表示
を実現するため、光源を照明又は表示を行うべき場所か
ら遠隔に配置した発光装置が注目されている。このよう
な発光装置は、光源とは隔離して配置した光ファイバー
を備えて、照明場所の近傍において所望の照明を行なっ
たり、表示を行なったりしている。一般に、光ファイバ
ーは、中央部にはファイバの一端から入射した光をその
他端に向かって伝送可能ないわゆるコアを備え、周縁部
にはコアよりも低い屈折率を有するクラッドを備えてい
る。

【０００４】光ファイバーの中には、側面部から光を出
射させることを可能にする側面発光性光ファイバーが知
られている。このような光ファイバーを図４を参照して
説明すると、光ファイバー２０は、典型的には米国特許
第４，４２２，７１９号明細書に開示されているよう
に、例えばアクリル系の樹脂からなるコア２１と、例え
ばテフロン（商標）からなるクラッド２２とを備えて可
とう性を有している。クラッド２２は、二酸化チタン粒
子のような金属酸化物粒子からなる光散乱体２５を均一
に２〜１０重量％含んでいる。また、特に特開平１０−
１４８７２５号公報には、５０〜４０００ppm の光散乱
添加剤を少なくとも１種類含む溶融フルオロポリマー
と、架橋可能なコア混合物との共押出しをもって形成さ
れる光ファイバーが開示されている。さらに、国際公開
（ＷＯ）第９８／０８０２４号公報には、白色又はその
他の色の顔料を含んだ半透明のクラッドを溶融キャステ
ィングによりコアの周囲に設けた光ファイバーも開示さ
れている。上述のように構成された光ファイバーでは、
その一端又は両端から入射した光を伝送させるときに、
クラッドを介して光の一部を側面部から均一に外部に出
射させることができる。

【０００５】また、クラッドに光拡散性の層（光拡散
層）を含ませることも知られている。たとえば、特開２
０００−１３１５３０号公報には、クラッドの内側層に
光拡散粒子を含有させて光拡散層とし、その外側には、
光拡散粒子を実質的に含まない透明層を配置し、それら
２層を一体化してクラッドを形成することが開示されて
いる。この場合、光拡散層がコアと接触している。

【０００６】上記の様な構成の場合、ファイバーの側面
発光輝度、特に光源に比較的近い位置での輝度を高める
のに非常に有利であるが、長さ方向にわたる輝度の均一
性が低下しやすい。これは、コアの長さ方向にわたっ
て、光源の比較的近い位置から遠い位置にかけて、輝度
の減衰が大きくなりやすいからである。したがって、上
記の様な光ファイバーは、比較的長いコア長（たとえ
ば、１０ｍ以上の長尺）の光ファイバーを発光体として
利用した、イルミネーション装置等の用途には不向きで
あった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的長いコア長の（長尺の）光ファイバーにおいても、長
さ方向にわたる側面発光輝度の均一性を高めることがで
きる、側面発光性光ファイバーを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
課題を解決するものとして、中央部のコアと、前記コア
の周囲に配置されたクラッドとを備える側面発光性光フ
ァイバーにおいて、前記クラッドが、前記コアと接する
透明な第１層と前記第１層の外側に形成された光拡散性
の第２層とからなり、かつ両層が一体的に成形されてな
ることを特徴とする、側面発光性光ファイバー（単に、
光ファイバーと呼ぶこともある）が提供される。ここ
で、第１層の厚さは、５０〜３００ｍであるのが好まし
い。コアの直径は、５〜３０ｍｍであるのが好ましい。
クラッド層を２層構造にし、かつ一体的に形成するに
は、共押出成形により行うことができる。

【０００９】

【発明完成の過程】前述の１０ｍ以上の長尺の光ファイ
バーは、光ファイバ−の透明な単層クラッドの外周面
を、光拡散性の半透明樹脂層で被覆し、これにより、長
さ方向にわたる輝度の均一性を高くしながら、明るく発
光させることも可能である。これは、次の様な理由によ
るものと考えられる。透明な単層クラッドに覆われたコ
アを含む光ファイバーは、クラッド外周面（すなわち、
側面）から光が漏れ出ることなく、長さ方向一端から他
端まで光を伝送することが可能である。これは、相対的
に低屈折率のクラッドと、相対的に高屈折率のコアとの
界面での全反射を有効に利用できるからであった。

【００１０】ところが、比較的大きな直径、たとえば、
３ｍｍ以上の直径を有するコアを含む場合、クラッド自
体が光拡散性を持たなくても、わずかではあるが、側面
から光が漏光し、長さ方向にわたって薄明るく発光す
る。これは、コア径が大きくなるにつれて、全反射条件
を満たさない角度でコアークラッド界面に入射される光
成分の割合が増えるからである。また、クラッドとコア
との界面の密着レベルは、肉眼での見た目が透き通る様
な透明であっても、微視的に見れば部分的には不均一で
あり、この不均一部分が発光点となり得るからである。

【００１１】上記の様な漏光光は、比較的低い角度方向
（クラッド側面に平行な方向をゼロ度とみなす。）で、
クラッド外周面から出射する成分が多い。したがって、
このままの状態では、長さ方向にわたる輝度の均一性は
高いものの、漏光による発光輝度が小さく、ネオンライ
ク（ネオンの様）に発光させて、イルミネーション用の
長尺発光体として用いることはできない。

【００１２】そこで、この様な透明クラッドの外周面に
光拡散層を密着させ、光拡散層で光を拡散し、比較的高
角度成分（クラッド側面に対して垂直な方向に近い出射
光成分）の割合を増加させるようにする。これにより、
発光輝度の減衰を抑え、長さ方向にわたって均一に輝度
を向上させることができるが判明した。この様にすれ
ば、ネオンライクに発光し、イルミネーション用の長尺
発光体として用いることもできる。

【００１３】この様なクラッド外周面に光拡散層を配置
するには、公知の方法で行える。たとえば、電線を樹脂
で被覆する方法を真似て、透明ポリマーと、そのポリマ
ー中に分散された（白色無機粉末等）とを含有する溶融
樹脂を用いて、光ファイバーのクラッド外周面に樹脂を
適用して冷却固化し、光拡散層を形成できる。また、光
拡散層からなるチューブを用意しておき、光ファイバー
を挿入することもできる。

【００１４】しかしながら、上記の様にして光拡散層を
後から被覆する方法では、光ファイバーの製造工程に、
光拡散層を被覆するための追加工程が必要になり、コス
トアップに直結する。

【００１５】また、クラッドの外周面に、別体で光拡散
層を被覆するので、光拡散層とクラッドとの密着（接
着）強度を上げることが難しかった。その結果、光ファ
イバーの曲げ操作、温度変化等の物理的な要因により、
光拡散層−クラッド間の層間剥離が発生しやすかった。
この様な剥離が部分的にでも生じると、密着部分に比べ
て剥離部分の輝度が低下し、輝度ムラが発生する。その
結果、イルミネーション用の発光体として満足する性能
が発揮できない。

【００１６】さらに、本発明者らの研究の結果、この様
な曲げ操作による層間剥離の発生は、比較的コア径の大
きな光ファイバー（特に、直径５ｍｍ以上）の場合に顕
著になる傾向があることが判明した。この様なことが起
きる理由の詳細は明らかではないが、次の様な経験事実
を当てはめて考察することができる。

【００１７】たとえば、ガラス繊維は、曲げ操作に対し
て、繊維全体のねじれが曲げ変形を吸収できるので、折
れずに曲げることができる。ところが、口径が繊維より
も太いガラス製品、たとえばガラス棒などは、もはや曲
げることができず、曲げようとする力が増すと、曲がら
ずに折れてしまう。これは、口径の太い製品ほど、曲げ
操作に対して全体がねじれることができず、曲げ変形を
吸収できないからである。すなわち、光ファイバーにお
ける曲げ操作における層間剥離も、この様なねじれが吸
収できない様な、比較的大きな口径になると、顕著にな
るものと思われる。

【００１８】本発明の別の目的は、比較的コア径の大き
な光ファイバー（たとえば、直径５ｍｍ以上）において
も、光拡散層と、コアに接する透明層（従来で言えば、
単層の透明クラッドのこと。）との層間剥離が効果的に
防止できる、側面発光性光ファイバーを提供することに
ある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその典型的な実施
の形態にしたがって説明する。なお、説明において参照
する図面中、同一又は相当の部分には同一の符号を付す
ることとする。図１の斜視図には、本発明の一実施形態
の光ファイバー１０が示されている。この光ファイバー
１０は、その中央部のいわゆるコア１と、その周縁部
の、クラッド２とを基本的に備えている。

【００２０】コアは、通常ポリマーから形成される。ポ
リマーから形成されるコアは、重合性原料を重合して得
ることができる。この様なコアは、コアの露出した一端
または両端からコア内部に、光源の光を損失無く導入す
ることができる。コアは、一方の端から内部に入射した
光を他方の端に向けて伝送可能なレベルの光透過性を有
する。

【００２１】コアの光透過率は通常８０％以上である。
なお、本明細書において、「光透過率」は、分光光度計
において５５０ｎｍの波長の光を用いて測定した値であ
る。また、ポリマーの屈折率は通常１．４〜１．７であ
る。

【００２２】コアは、好ましくは、可撓性ポリマーから
なる中実コアである。可撓性ポリマーとして好ましく
は、アクリル系ポリマー、エチレン−酢酸ビニル共重合
体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体等のポリマーの単
体、または２以上の混合物からなる。また、コアの耐湿
特性をいっそう効果的に高めるために、ポリマーを架橋
させるのが好適である。

【００２３】コアを形成するための重合性原料として
は、たとえば、アクリルモノマー混合物を使用すること
ができる。アクリルモノマー混合物は、たとえば、
（１）分子内にヒドロシキル基を持たない、重合性アク
リルモノマーと、（２）分子内にヒドロシキル基を有す
る、重合性ヒドロキシアクリルモノマーとを含んでな
る。なお、ここで、「アクリルモノマー」とは、分子内
にメタクリル基またはアクリル基のいずれか一方を含む
モノマーである。好適にはメタクリレート（メタクリル
酸エステル）である。メタクリレートは、コアTｇを、
所定の範囲に制御することが容易であり、また、光ファ
イバーの耐湿特性や伝送効率（光透過性）等を効果的に
高めるのに有利である。また、本発明を損なわない限
り、モノマーを２以上重合して形成した（メタ）アクリ
ルオリゴマーも使用できる。なお、１官能性モノマー
（またはオリゴマー）とともに、架橋剤として２または
それ以上の官能性を有するものも使用できる。

【００２４】ヒドロキシル基を有さないアクリルモノマ
ーの好ましい例として、メタクリル酸エステルとして
は、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタク
リル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、
メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メ
タクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタク
リル酸ステアリル等のメタクリル酸エステル（メタクリ
レート）を挙げることができる。また、ヒドロキシル基
を含有しないアクリル酸エステルも併用できる。たとえ
ば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ｎ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル
酸イソアミル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステア
リル、アクリル酸イソオクチル等を挙げることができ
る。さらに、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和酸
も併用できる。

【００２５】ヒドロキシアクリルモノマーの具体例とし
ては、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒド
ロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメ
タクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、
３−ヒドロキシプロピルメタクリレート、３−ヒドロキ
シプロピルアクリレート、ジエチレングリコールモノメ
タクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレー
ト、トリエチレングリコールモノメタクリレート、トリ
エチレングリコールモノアクリレート等を挙げることが
できる。

【００２６】コアポリマーを架橋する架橋剤としては、
たとえば、ジアリルフタレート、トリエチレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールビス
アリルカーボネート等の多官能性モノマーが使用でき
る。

【００２７】本発明において好適に使用されるアクリル
モノマー混合物の例としては、２−ヒドロキシエチルメ
タクリレート、メチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタ
クリレート、およびトリエチレングリコールジ（メタ）
アクリレートからなる混合物、２−ヒドロキシエチルメ
タクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、およびトリ
エチレングリコールジ（メタ）アクリレートからなる混
合物、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ｎ−ブチ
ルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレー
ト、およびトリエチレングリコールジ（メタ）アクリレ
ートからなる混合物、などを挙げることができる。

【００２８】架橋剤を用いて架橋する場合、架橋剤の含
有量は、前記重合性原料全体に対して、通常０．０１〜
５質量％、好適には０．１〜４．５質量％である。ま
た、本発明の効果を損なわない限り、コアに添加剤を加
えても良い。添加剤としては、可塑剤、界面活性剤、着
色材、安定剤（耐熱・耐酸化・耐紫外線用等）、などで
ある。

【００２９】コアを形成するための重合性原料の組成
は、柔軟性、耐候性、耐着色性、耐湿特性等の性能が所
期のレベルになる様に、適宜決定することができる。コ
アの長さ（使用時）は、特に限定されない。通常５０ｃ
ｍ〜１００ｍである。ただし、本発明の効果を顕著に発
揮するのは、前述の様に、コア長が１０ｍ以上、特に効
果的には１５ｍ以上の場合である。コアの直径方向の断
面は、通常は略円形または略楕円形であるが、本発明の
効果を損なわない限り、その他の形状であってもよい。

【００３０】コアの直径は、通常５〜３０ｍｍである。
コア直径が小さすぎると、観察者から視認可能な発光面
が細長く、面積が小さくなる傾向があるので、イルミネ
ーション用発光体としては不向きである。反対にコア直
径が大きすぎると、コアの長さ方向にわたる輝度の減衰
が大きくなりやすく、比較的長いコア長の光ファイバー
を形成した場合に、長さ方向にわたる発光輝度の均一性
を高めることができないおそれがある。また、コア直径
が大きすぎると、光ファイバーの柔軟性が低下し、所望
の図形を描く様に光ファイバーを配置して、イルミネー
ション装置を形成できないおそれがある。イルミネーシ
ョン用発光体として満足できる性能が発揮される様にす
るには、コアの直径は、好適には６〜２７ｍｍ、特に好
適には７〜２０ｍｍである。

【００３１】（クラッド）クラッド２は、前述の様に、
第１層３及び第２層４とが一体化される。好ましくは、
共押出法を用いた一体成形により一体化される。共押出
法を用いた一体成形の場合、クラッドを形成する各層を
同時に溶融押し出して成型し、冷却、固化してクラッド
を形成する。したがって、各層間の密着性を効果的に高
めることができる。また、工程数を増やす必要が無く、
クラッドが多層構造であること以外は従来の単層クラッ
ドの場合と同様にして、光ファイバーを生産性良くを製
造することができる。

【００３２】クラッドの各層の材料は特に限定されない
が、通常、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサ
フルオロプロピレン−フッ化ビニリデン、トリフルオロ
エチレン−ビニリデンフルオライト、ポリメチルペンテ
ン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル−塩化
ビニル共重合体等のポリマーを含有する材料である。な
お、コアと接する第１層のポリマーは、通常コアよりも
低い屈折率を有する。

【００３３】また、本発明の効果を損なわない限り、ク
ラッドの各層に添加剤を加えても良い。添加剤として
は、可塑剤、界面活性剤、硬化剤、白色顔料等のフィラ
ー、染料等の着色剤、安定剤などである。

【００３４】光拡散性の第２層は、通常、フッ素系ポリ
マーと、そのフッ素系ポリマー中に分散された光散乱粒
子とを含む材料から形成される。光散乱粒子の含有割合
は、前記第２層全質量に対して、通常０．０１〜５０質
量％、好適には０．１〜４５質量％、特に好適には１〜
４０質量％である。光散乱粒子の含有量が少なすぎる
と、光源の強度（消費電力）を大きくしても、ネオンラ
イクな発光体として必要とされる十分な輝度（たえば、
白色発光の場合で、１００カンデラ／ｍ²以上）が得ら
れないおそれがある。反対に１０質量％よりも多すぎる
と、比較的長いコア長の光ファイバーを、全長にわたっ
て均一な輝度で発光させることができないおそれがあ
る。

【００３５】光散乱粒子は、通常、ガラスもしくはその
他の材料からなるビーズや、二酸化チタンや二酸化ケイ
素等の無機粒子である。具体的には、１．５〜３．０の
範囲の屈折率を有する、白色の無機粒子を挙げることが
できる。白色無機粒子としては、硫酸バリウム（屈折率
＝１．５１）、マグネシア（屈折率＝１．８）、または
チタニア（二酸化チタン；屈折率＝２．６）が好まし
い。

【００３６】光散乱粒子は、本発明の効果を損なわない
限り、上記以外のものであっても良い。また、光散乱粒
子とともに、蛍光染料等の色材を含有させ、コアに供給
された白色光を着色光として出射させることもできる。

【００３７】クラッド第１層の透明性は、通常、光透過
率で表され、通常６０％以上、好適には７０％以上、特
に好適には９０％以上である。クラッド第１層の光透過
率が小さすぎると、発光輝度が低下するおそれがある。

【００３８】クラッド第１層の厚さ（肉厚）は、通常５
０〜３００μｍ、好適には７０〜２８０μｍ、特に好適
には１００〜２５０μｍである。クラッド第１層の厚さ
が小さすぎると、コアの長さ方向にわたる輝度の減衰が
大きくなり、長さ方向にわたる発光輝度の均一性を高め
ることができないおそれがある。特に、コア直径が５ｍ
ｍである、または５ｍｍを超えて大きい場合、輝度の均
一性を効果的に高めるには、第１層の厚さは、上記範囲
内で可及的に大きい方が好ましい。反対に、クラッド第
１層の厚さが大きすぎると、光入射端から比較的遠い位
置での輝度が低下し、長さ方向にわたる発光輝度の均一
性を高めることができないおそれがある。すなわち、い
ずれの場合も、イルミネーション用発光体として満足で
きる性能が発揮されないおそれがある。

【００３９】第２層の厚さは、クラッド全体が不透明に
ならない範囲で、適宜決定すれば良い。通常１０μｍ以
上で、クラッド全体の厚さが２ｍｍ以下になる様にする
のが良い。

【００４０】（光ファイバーの製造方法）本発明の光フ
ァイバーは、通常、長さ方向に延在するチューブ状クラ
ッド内に重合性原料を充填し、クラッド内で重合させ
て、クラッドで被覆された重合体からなるコアを形成す
ることにより製造する。好適な製造方法の１例につい
て、以下に説明する。

【００４１】まず、クラッド（クラッドチューブ）を用
意する。通常、クラッドは、共押出法により、所定の肉
厚、内径、長さ等の寸法を有するように形成する。この
様にして形成したクラッドは、通常、繰出し装置に巻き
回してセットされる。繰出し装置にセットされたクラッ
ドは、通常、巻取り装置が駆動することによって巻き取
られる。この様な繰出し装置と巻取り装置とを組合わせ
て使用し、長さ方向に連続したクラッドを、所定の搬送
速度で、繰出し装置と巻取り装置との間に配置した、加
熱槽（加熱用の媒体を満たした槽、たとえば加熱水槽）
内に搬送し、加熱槽を通過させる。

【００４２】通常、加熱槽の容器は、クラッドが貫通可
能な２つの開口部を、クラッド搬入端（繰出し装置側）
と、クラッド搬出端（巻取り装置側）とに備える。ま
た、容器の長さ方向一端にのみ開口部を有するものを用
いることもできる。この場合、たとえば、容器を略鉛直
方向に沿って配置し、容器の１つの開口部が鉛直方向上
方に向く様にする。開口部からクラッドの封止端を中に
入れ、容器の底（鉛直方向下の部分）に近いところで方
向を反転させ、封止端が再び開口部から外に出てくる様
に、クラッドを搬送する。この様にして原料充填クラッ
ドを加熱用媒体に浸し、コアの形成（重合）が完了した
後、開口部から光ファイバーを取り出す。

【００４３】重合性原料は、通常は加圧しながらクラッ
ド内に充填される。この場合、通常、クラッドの長さ方
向一端側を封止しておき、クラッドの他端から原料を加
圧充填する。クラッドの封止は、たとえば、金属製の栓
やバルブを、クラッド一端の開口部に嵌めて行うことが
できる。一方、クラッド他端の開口部から原料を充填す
るには、通常クラッド他端の開口部を原料タンク内の原
料（通常液状）と接触させ、タンク内を陽圧に保つこと
により、連続的に原料をクラッド内に加圧充填する。

【００４４】上記の様にして、加熱槽内に搬送されたク
ラッド内で、原料の熱重合を開始し、完了させて、クラ
ッドと密着したコアを含んでなる光ファイバーを製造す
る。加熱槽の温度は、通常３５〜９０℃、好適には４０
〜８５℃である。また、原料充填クラッドを、加熱槽内
に滞留させる時間（滞留時間）も特に限定されないが、
通常１０分〜５時間、好適には１５分〜３時間である。
また、製造に用いられるクラッドの長さは、通常１０ｍ
〜３，０００ｍ、好適には２０ｍ〜２，０００ｍであ
る。

【００４５】クラッド全体の弾性係数は、通常１０〜７
００ＭＰａ、好適には２０〜６００ＭＰａである。な
お、ここで言うクラッドの弾性係数は、加熱温度におけ
る値である。また、クラッド全体の肉厚は、通常０．０
１〜２ｍｍ、好適には０．０５〜１．５ｍｍ、特に好適
には０．２〜１ｍｍである。肉厚が薄すぎると耐湿性が
低下するおそれがあり、反対に厚すぎると、柔軟性が低
下するおそれがある。なお、クラッド内径（直径は）、
重合後のコア直径の設計値に合わせて決定することがで
きる。

【００４６】（光ファイバーの使用方法）本発明による
光ファイバーは、広告看板、可変表示体、道路標識等の
情報表示装置で用いられるイルミネーション装置の長尺
発光体として好適に使用できる。

【００４７】本発明の光ファイバーは、コアの一端（ま
たは両端）から内部に導入した光を、コアの側面（また
は周面）から出射（漏光）させる。光源としては、キセ
ノンランプ、ハロゲンランプ、フラッシュランプ等の高
輝度ランプを有利に使用できる。ランプの消費電力は、
通常１０〜５００Ｗである。

【００４８】たとえば、本発明の光ファイバーを、図５
に示される様にして長尺発光体として用い、イルミネー
ション装置を形成できる。図示の例では、本発明による
長尺の光ファイバーからなる側面発光部分３０が、曲線
を含む図形を表している。本発明によるイルミネーショ
ン装置では、この様な図形を含む発光表示が、広告や案
内の情報の全部または一部を構成する。光源３１と側面
発光部分３０とを接続する光伝送部分３２は、上記の様
な情報を構成しない部分である。したがって、遮光性の
ジャケット（黒の軟質塩化ビニル樹脂等からなるチュー
ブ）で覆い、非発光状態にしておくのが好ましい。本発
明の光ファイバーは、曲げ操作によってもクラッド内の
層間剥離が発生しない。したがって、図示の様な曲線を
含む図形や、文字、記号等を表す様に、光ファイバーの
形状を加工することが極めて容易であり、イルミネーシ
ョン用の発光体として満足する性能を発揮する。

【００４９】なお、本発明の光ファイバーをイルミネー
ション装置の長尺発光体として用いる場合、（１）光フ
ァイバーの長さ方向一端側にのみ、コア内に光を導入す
る様に光源を配置する場合、コアの長さは、通常１０〜
５０ｍ、好適には１５〜４０ｍであり、（２）光ファイ
バーの長さ方向両端に、それぞれコア内に光を導入する
様に２つの光源を配置する場合、コアの長さは、通常１
０〜１００ｍ、好適には１５〜８０ｍである。

【００５０】

【実施例】（実施例１）まず、互いに一体化された第１
層及び第２層からなるクラッドを、次の様にして作製し
た。２台の押出機を用い、それら押出機の押出し口に、
所定の共押出し用ダイを接続し、共押出し装置を準備し
た。押出機１には、第１層を形成する材料として、三井
デュポン（株）社製ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン）樹脂（品番）ＦＥＰ１００
Ｊを投入した。押出機２には、第２層を形成する材料と
して、上記（品番）ＦＥＰ１００Ｊの量が１００質量部
に対して、ダイキン工業（株）社製ＦＥＰ（テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン）樹脂（品
番）ＮＰ２０ＷＨの量が１質量部になる様に混合した材
料を投入した。上記（品番）ＮＰ２０ＷＨには、２．３
質量％の二酸化チタンが分散されて含まれていた。した
がって、本例で形成したクラッドの第２層に含まれる光
拡散粒子（二酸化チタン）の量は、約２．３質量％であ
った。また、クラッド第１層の光透過率は９５％であっ
た。

【００５１】上記の様な装置を用い、本例で使用された
クラッドを共押出成形して作製した。クラッドはチュー
ブ状で、長さ方向一端及び他端の両方に開口を有してい
た。また、内側の第１層は、約２００μｍの肉厚を持っ
た透明な樹脂層であり、外側の第２層は、約４５０μｍ
の肉厚を持った光拡散性の樹脂層であった。なお、クラ
ッド全体の外径は約１５ｍｍであった。

【００５２】次に、コアを作製するための重合性原料と
して、４質量部のメタクリル酸ヒドロキシエチル、８０
質量部のメタクリル酸ｎ−ブチル、１６質量部のメタク
リル酸２−エチルヘキシル、及び１質量部のジメタクリ
ル酸トリエチレングリコールを混合し、モノマー混合液
を調整した。その混合液に、ラウロイルパーオキサイド
（重合開始剤）を加え、重合性原料を調製した。

【００５３】前述の様にして作製したクラッドの一端開
口から、上記重合性原料を中に注入した後その一端開口
を封止し、他端開口から重合性原料に窒素ガスを接触さ
せて加圧しながら、封止した一端側から順次水槽中で、
重合性原料を加熱重合した。これにより、クラッド内
で、固体状（中実）のコアを形成した。この様にして、
本例の側面発光性光ファイバーを得た。

【００５４】（実施例２）押出機２に投入する、（品
番）ＦＥＰ１００Ｊの１００質量部に対する（品番）Ｎ
Ｐ２０ＷＨの量を２０質量部に変更した以外は、実施例
１と同様にして本例の側面発光性光ファイバーを得た。
本例で形成したクラッドの第２層に含まれる光拡散粒子
（二酸化チタン）の量は、約３８．３質量％であった。

【００５５】（比較例１）押出機２に投入する樹脂を、
（品番）ＦＥＰ１００Ｊだけに換えた以外は、実施例１
と同様にして本例の側面発光性光ファイバーを得た。

【００５６】（比較例２）押出機１に投入する樹脂を、
（品番）ＦＥＰ１００Ｊと（品番）ＮＰ２０ＷＨとの混
合物（質量比１０：１）に換え、押出機２に投入する樹
脂を、（品番）ＦＥＰ１００Ｊだけにした以外は、実施
例１と同様にして本例の側面発光性光ファイバーを得
た。本例では、第1層が光拡散性を有し、第２層は透明
な層であった。なお、クラッド第２層の光透過率は９５
％であった。

【００５７】（１）側面発光輝度の測定 各例の光ファイバーの側面（外周面）から出射する光の
輝度を、以下に説明する様にして測定した。

【００５８】まず、光ファイバのコアの長さ方向一端
に、光源として住友スリーエム（株）製のメタルハライ
ドランプ（ＬＢＭ１３０Ｈ；消費電力１３０Ｗ）を接続
した。光源を発光させ、光源（コアの一端）から所定の
距離だけ離れた位置で、ミノルタ（株）社製の輝度計
（型番：ＣＳ−１００）を用いて輝度を測定した。この
時、輝度計は、光ファイバー側面から６０ｃｍ離れた位
置に配置した。なお、輝度計の受光面の法線と、コアの
長さ方向とが成す角度は、特に断りが無い限り、９０度
に設定して測定した。

【００５９】測定結果を図２、及び図３に示す。図２に
は、光源からの距離に対する輝度の変化、すなわち、輝
度の長さ方向にわたる均一性を評価するための測定結果
である。実施例１及び２の光ファイバーは、比較例２に
比べて、高い均一性を示すことが分った。すなわち、比
較例２では、光源に近い位置では輝度が非常に高いが、
発光位置（測定位置）が光源から遠ざかるにつれて比較
的急勾配で輝度が低下する傾向がある。これに対し、実
施例１及び２の光ファイバーでは、発光位置が光源から
遠ざかるにつれて輝度が低下する度合いは非常に小さ
い。

【００６０】一方、光拡散層を持たない比較例１では、
実施例１及び２の光ファイバーに比べて、コアの長さ方
向全域にわたって輝度が低かった。以上の測定結果か
ら、イルミネーション用の長尺発光体としては、比較例
１及び２よりも、実施例１及び２の光ファイバーの方が
適していることがわかった。

【００６１】図３には、光源からの距離が２ｍの位置で
の、測定角度に対する輝度の変化の測定結果である。な
お、図３に示されるグラフの横軸は、輝度計の受光面の
法線と、コアの長さ方向とが成す角度を表す。なお、ク
ラッド側面に平行で、光源が接続された一端に向かう方
向を１８０度、クラッド側面に平行で他端に向かう方向
を０度（ゼロ度）とした。実施例１の光ファイバーは、
比較例１（光拡散層を持たない場合）に比べて、クラッ
ド側面に対して垂直方向に近い光成分の輝度を向上する
ことが分った。すなわち、本発明の様に外側に光拡散層
を設けることにより、低角方向成分の光を拡散すること
で、垂直方向に近い成分の輝度を効果的に高めることが
できる。

【００６２】（２）曲げ評価 実施例の光ファイバーを１ｍに裁断し、コア径の８倍の
曲率半径（ｒ＝約１１０ｍｍ）で、曲げ角９０度に曲げ
る操作を１０回繰り返した後で、クラッド中で層間剥離
が生じるかどうかを確認した。実施例１及び２の光ファ
イバーでは、第１層及び第２層との間で剥離は生じず、
曲げ評価テスト前後で、光源を接続して発光させた時
の、外観上の変化はまったく生じなかった。

【００６３】

【発明の効果】本発明の側面発光性光ファイバーは、比
較的長いコア長の（長尺の）光ファイバーであっても、
長さ方向にわたる側面発光輝度の均一性が高くなる。ま
た、本発明の光ファイバーでは、比較的コア径の大きな
ものでも、第２層の光拡散層と、コアに接する第１層の
透明層との層間剥離が効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の側面発光性光ファイバーの断面を模
式的に示す図。

【図２】 実施例と比較例の側面発光輝度の測定結果を
示すグラフ。図２には、光源からの距離に対する輝度の
変化を示す。

【図３】 実施例と比較例の側面発光輝度の測定結果を
示すグラフ。図３には、光源からの距離が２ｍの位置で
の、測定角度に対する輝度の変化を示す。

【図４】 従来の側面発光性光ファイバーの断面を模式
的に示す図。

【図５】 本発明の側面発光性光ファイバーを用いたイ
ルミネーション装置の模式図。

【符号の説明】

１・・・コア、２・・・クラッド、３・・・第１層、４
・・・第２層、１０・・・側面発光性光ファイバー、２
１・・・コア、２２・・・クラッド、２０・・・側面発
光性光ファイバー、３０・・・側面発光部分、３１・・
・光源、３２・・・光伝送部分

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央部のコアと、前記コアの周囲に配置さ
   れたクラッドとを備える側面発光性光ファイバーにおい
   て、 前記クラッドが、前記コアと接する透明な第１層と前記
   第１層の外側に形成された光拡散性の第２層とからな
   り、かつ両層が一体的に成形されてなることを特徴とす
   る、側面発光性光ファイバー。
2. 【請求項２】前記第１層の厚さが５０〜３００μｍであ
   る、請求項１の側面発光性光ファイバー。
3. 【請求項３】前記コアの直径が５〜３０ｍｍである、請
   求項１の側面発光性光ファイバー。
4. 【請求項４】前記クラッド第１層と第２層が２種類の材
   料を共押出成形することにより２層構造をとる、請求項
   １記載の側面発光性光ファイバー。