JPH04251805A - 屈折率分布型プラスチック光伝送体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光集束性光ファイバ、光
集束性棒状レンズ、光センサー等種々の光伝送路として
有用であり、とくに、白色光源を用いた複写機の画像伝
送用アレイとして有用に用い得る光伝送体に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光伝送体断面内において、その中心部か
ら外周部に向かって連続的な屈折率分布を有する光伝送
体が特公昭４７−８１６号公報、同４７−２８０５９号
公報、ヨーロッパ公開公報０２０８１５９号に示されて
おり、これらの屈折率分布型光伝送体は、特に複写機の
画像伝送体として有用に用いられている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】特公昭４７−８１６
号公報に示された屈折率分布型光伝送体はガラスを素材
とし、イオン交換法にて作成しているため、その生産性
が低く同一形状（特に同一長）で同一性能を備えたもの
とすることは難しく、同一性能を備えた屈折率分布型光
伝送体の長さは不揃いとなり易く、その取扱い性が不足
するという難点があった。

【０００４】特公昭４７−２８０５９号公報に示された
屈折率分布型プラスチック光伝送体は、屈折率が相異な
り、かつ特定の溶剤に対する溶解度が異なる二以上の透
明な重合体を混合したものを棒状又はファィバ状に賦形
した後、前記溶剤に浸漬して、該成形物の表面より前記
重合体の一部を抽出処理することにより、前記重合体成
形物の表面からその中心部にかけて前記重合体の混合割
合が変化したものとすることによって作られている。

【０００５】この方法によって一応プラスチック製棒状
レンズを作ることはできるが、屈折率の異なる二種以上
の重合体を混合したものは屈折率のゆらぎが多くなり、
その透明性が低下するとともに光散乱を起し易いものと
なり、屈折率分布型光伝送体としての特性が十分でない
という問題点があり、その用途開発は進んでいない。

【０００６】ヨーロッパ公開特許０２０８１５９号公報
には、少なくとも１種の熱可塑性重合体（Ａ）と、重合
した場合に重合体（Ａ）と相溶し、かつ重合体（Ａ）と
は異なった屈折率の重合体となる単量体（Ｂ）との均一
混合物をロッド状に成形した成形体の表面より、単量体
（Ｂ）を揮散せしめることによって、該成形物の表面か
ら内部にかけて単量体（Ｂ）の連続的な濃度分布を与え
た後、該成形物中の未重合単量体を重合することによっ
て屈折率分布型プラスチック光伝送体を作る方法が示さ
れている。

【０００７】しかし、これら従来技術によって作られる
光伝送体は、白色光源を用いた場合、該光伝送体の中心
部から外周部にかけて光量分布を有しており、複写機、
フアクシミリの画像伝送用アレイとして用いた場合、図
２に示すごとき大きな伝送光量ムラを生じていた。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】そこで本発明者等は白
色光源を用いた複写機、フアクシミリ等に利用し得る屈
折率分布型プラスチック光伝送体であり、従来開発され
たものに比べ該光伝送体内での伝送光量分布をより均一
になし得た光伝送体を得るべく検討した結果、本発明を
完成したものである。

【０００９】本発明の要旨とするところは、半径ｒｏな
る円形断面を有する屈折率分布型光伝送体であり、中心
から外周部に向かって光吸収物質の濃度分布を連続的に
変化させることによって該光伝送体内の光量分布を均一
になし得た屈折率分布型光伝送体にある。

【００１０】この光伝送体は、例えば以下の方法により
作成することができる。重合体と常温で液状の単量体と
からなる重合性混合物であって屈折率が異なる２種類以
上の混合物を同心円状複合紡糸ノズル等を用いて２層以
上の積層構造体として所定の形状に賦形し各層間で重合
性混合物中の単量体を相互に拡散移動でなめらかな屈折
率分布をつけさせながら、又はさせた後重合、硬化させ
る。

【００１１】本発明を実施するに際して用いうる重合体
としては、メチルメタクリレート単独又は共重合体、フ
ッ素化アルキルメタクリレート単独又は共重合体、メチ
ルメタクリレートとフッ素化アルキルメタクリレートと
の共重合体、メチルメタクリレート又はフッ素化アルキ
ルメタクリレートと他の共重合可能な単量体との共重合
体等が挙げられる。

【００１２】重合体を得るに際して用いるフッ素化アル
キルメタクリレートとしては例えば２，２，２−トリフ
ルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３−テトラ
フルオロプロピルメタクリレート、２，２，３，４，４
，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレート、２，２，
３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンチルメタ
クリレート等が挙げられる。

【００１３】他の共重合可能な単量体としては、例えば
、単官能の（メタ）アクリレート類例えばメチル（メタ
）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プ
ロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）ア
クリレート、三級ブチル（メタ）アクリレート、シクロ
ヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル
（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）
アクリレート、２−（ｎ−ブトキシ）エチル（メタ）ア
クリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、２−メ
チルグリシジル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ
）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレートなど、
フッ素化アルキルアクリレート類例えば２，２，２−ト
リフルオロエチルアクリレート、２，２，３，３−テト
ラフルオロ（メタ）アクリレート、２，２，３，３，４
，４，４−ペンタフルオロ（メタ）アクリレート、２，
２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチル（メタ）ア
クリレート、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタ
フルオロペンチル（メタ）アクリレート、スチレン、ク
ロルスチレン、メタクリル酸、アクリル酸、アルキレン
グリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプ
ロパンジ又はトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリス
リトールジ、トリ又はテトラ（メタ）アクリレート、ジ
グリセリンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリ
スリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどの他ジエチ
レングリコールビスアリルカーボネート、フッ素化アル
キレングリコールポリ（メタ）アクリレートなどの多官
能（メタ）アクリレート類などを挙げることができる。

【００１３】本発明の光伝送体は、複写機、フアクシミ
リなどの画像伝送用アレイとして用いるものであるから
、生成してくる重合体混合物は透明であることが必要不
可欠である。そこで本発明の光伝送体を作るに際して用
いる重合性混合物は重合体と単量体との相溶性が良好な
ものでなければならない。

【００１４】また本発明に用いることができる光吸収物
質としては、一般に知られているアゾ系色素、アントラ
キノン系色素、キサンテン系色素などの染料があげられ
る。これらの染料を加えた本発明の光伝送体は従来開発
されてきた光伝送体に比べ、光伝送体内の光量分布均一
性に優れたものとすることができるため、画像伝送体素
子として更に優れた性能を発揮し得たものとすることが
できる。

【００１５】本発明を実施するに際しては、重合体と常
温で液状の単量体及び光吸収物質とから成る重合性混合
物であって屈折率の異なる２種以上の重合性混合物を調
整する。屈折率の異なる重合性混合物の屈折率の調整は
重合体を特定化し、この重合体に加える単量体及び光吸
収物質の種類、配合量等を変えることによって調整する
ことができる。

【００１６】これらの２種以上の重合性混合物のうちよ
り高い屈折率を生ずる重合体混合物を内部に、より低い
屈折率を生ずる重合体混合物をより周辺部に配設複合紡
糸することにより、屈折率分布がその中心から外周に向
かって漸減する光伝送体となり、その逆とすることによ
って屈折率分布がその中心から外周部へ向かって高くな
る光伝送体とすることができる。

【００１７】この重合性混合物には熱硬化触媒及び／又
は光硬化触媒も添加する。熱硬化触媒としては普通のパ
ーオキサイド系触媒が用いられる。光硬化触媒としては
ベンゾフェノン、ベンゾインアルキルエーテル、４’−
イソプロピル−２−ヒドロキシ−２−メチル−プロプオ
フェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケト
ン、ベンジルメチルケタール、２，２−ジエトキシアセ
トフェノン、クロロチオキサントン、チオキサントン系
化合物、ベンゾフェノン系化合物、４−ジメチルアミノ
安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミ
ル、Ｎ−メチルジエタノールアミン、トリエチルアミン
などが挙げられる。

【００１８】重合性混合物は、粘度が１０３　〜１０５
　ポイズで硬化性のものであることが必要ある。粘度が
１０３　ポイズよりも小さいと、紡糸により糸切れが生
ずるようになり糸状物の形成が困難である。また粘度が
１０５　ポイズより大きいと、紡糸操作性が不良となり
糸径斑の少ない糸状物を得ることが困難になる。

【００１９】本発明の光伝送体を得るためには例えば同
心円状複合紡糸ノズルを用いて、屈折率の異なる２種以
上の重合性混合物を円形同心円状の積層構造に賦形する
。

【００２０】次いで例えば形成した未重合賦形物を不活
性ガスを流通させた石英ガラス製の誘導管中を通過させ
、この間に各層間の単量体及び光吸収物質を層間で相互
に所定量拡散させて屈折率分布型糸状物としたのち硬化
させる。

【００２１】単量体の相互拡散部では必要に応じ糸状賦
形物を加温賦形物の表面より単量体を揮散させたり、更
に低屈折率単量体を塗布し、糸状成形物体内へ拡散せし
める方法もとりうる。

【００２２】次いで未硬化状の糸状物を硬化させるには
、硬化部において熱又は光、好ましくは紫外線を周囲か
ら作用させて熱硬化触媒及び／又は光硬化触媒を含有す
る糸状物を、熱処理ないし光照射処理すればよい。

【００２３】本発明は例えば図３に示した糸成形装置を
用いて実施することができる。図３は糸成形装置を図式
的に示す工程図で、相互拡散部３及び硬化処理部４だけ
を縦断面図とするものであり、図中の記号１は同心円状
複合ノズル、２は押し出された未硬化状の糸状物、３は
糸状物の各層の単量体を相互に拡散させて屈折率分布を
与えるための相互拡散部、４は未硬化物を硬化させるた
めの硬化処理部、５は引き取りローラー、６は製造され
た屈折率分布型プラスチック光伝送体、７は巻き取り部
、８は不活性ガス導入口、９は不活性ガス排出口である
。糸状物２から遊離する揮発性物質を相互拡散部３及び
硬化処理部４から除去するため、不活性ガス導入口８か
ら不活性ガス例えば窒素ガスを導入する。

【００２４】本発明の屈折率分布型光伝送体には、さら
に低屈折率単量体の被覆層を設け、必要により未硬化成
形体中へ拡散させることもできる。被覆層を形成するた
めには、トリフルオロアルキルアクリレート、ペンタア
ルオロアルキルアクリレート、ヘキサフルオロアルキル
アクリレート、フルオロアルキレンジアクリレート、１
，１，２，２−テトラヒドロヘプタデカフルオロデシル
アクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオ
ペンチルグリコールジアクリレート、ジペンタエリスリ
トールヘキサアクリレートなどを適宜混合し、必要に応
じ塗工性及び屈折率を調整するために前記のフッ素化ア
クリレート又はメタクリレートの重合体を加え、さらに
前記の光重合開始剤を加えたものを用いることが好まし
い。

【００２５】光重合のための光源としては１５０〜６０
０ｎｍの波長の光を発する炭素アーク灯、高圧水銀灯、
超高圧水銀灯、低圧水銀灯、ケミカルランプ、キセノン
ランプ、レーザー光等が用いられる。

【００２６】

【本発明の効果】本発明の屈折率分布型プラスチック光
伝送体は従来開発されてきた同種の光伝送体に比べ、光
伝送体内を伝送する光量分布の均一性が優れ、該光伝送
体を用いたアレイは、複写機、フアクシミリ等の画像伝
送用アレイとして非常に有用に用いることができるもの
である。

【００２７】

【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。

【００２８】

【実施例１】ポリメチルメタクリレート（［η＝０．５
６、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、ＶＡＬＩＦＡＳＴ　ＢＬＡＣＫ　３８０６　（オ
リエンタル工業社製）０．０８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重量部及びハイド
ロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練して未硬化成
形物の中心部を形成する第１層原液とした。

【００２９】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、ＶＡ
ＬＩＦＡＳＴ　ＢＬＡＣＫ（オリエンタル工業社製）０
．０５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
及びハイドロキノン０．１重量部を７０℃に加熱混練し
て未硬化成形物の周辺部層を形成する第１層原液とした
。

【００３０】この両原液を同心円状複合紡糸ノズルを用
い同時に押し出し、糸状物を調整した。押し出し時の粘
度は第１層原液が４．５×１０４　ポイズ、第２層原液
が２．０×１０４　ポイズであった。また複合ノズルの
保温温度は５５℃であった。

【００３１】次いで図３に示した概略構造の装置を用い
、未硬化糸状成形物を長さ９０ｃｍの相互拡散部を通過
させ各層間で単量体の相互拡散を行わせたのち、周囲に
長さ１２０ｃｍの４０Ｗ蛍光灯１２本を円状に等間隔に
設置した石英管の中心部にファイバを導通し、２５ｃｍ
／分の速度で通過させて硬化させ、ニップローラーで引
き取り、巻取り機に巻取り、直径１０００μｍのファイ
バを得た。

【００３２】吐出比が第１層：第２層＝１：２として作
成した画像伝送体をインターフアコ干渉顕微鏡（東独カ
ールツアイス社製）により測定した屈折率分布は、分布
の中心部が１．５１３、周辺部が１．４９４であり、中
心部から周辺部にかけて屈折率は連続的に減少していた
。

【００３３】この光伝送体をハロゲンランプを用いて５
７０ｎｍの白色光にて光量分布を測定したところ、従来
の光伝送体に比べ中心部と外周部で光量の差異が緩和さ
れていた。

【００３４】

【実施例２】実施例１で用いた第１層形成用原液及び第
２層形成用原液と、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２
０重量部、ＶＡＬＩＦＡＳＴ　ＢＬＡＣＫ（オリエンタ
ル工業社製）０．０２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重量部及びハイドロキノン
０．１重量部を７０℃で加熱混練した第３層形成用原液
を用い、紡糸ノズルを用い第１層、第２層及び第３層の
原液を同心円状に同時に押し出し、未硬化糸状物を調整
した。押し出し時の粘度は第１層原液が４．５×１０４
　ポイズ、第２層原液が２．０×１０４　ポイズ、第３
層原液が２．２×１０４　ポイズであった。複合ノズル
の保温温度は６０℃であった。

【００３５】次いで図３の装置を用い、実施例１と同様
にして単量体の拡散処理及び硬化処理を行い直径１００
０μｍのファイバを得た。（図３中の相互拡散部は４５
ｃｍとした。）

【００３６】吐出比が第１層：第２層：第３層＝１：１
：１として得た光伝送体をインターフアコ干渉顕微鏡に
より測定した結果、その屈折率分布は分布の中心部が１
．５１２、周辺部が１．４７０で中心部から周辺部にか
けて屈折率は連続的に減少していた。

【００３７】この画像伝送中のメチルメタクリレート、
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及びベンジルメタクリレートよりな
る未重合単量体残留分は１．２重量％であった。

【００３８】またこの光伝送体を実施例１と同様にして
５７０ｎｍ白色光源を用いて光量分布を測定した結果、
図１に示すように従来の光伝送体図２に比べ中心部と外
周部での光量の差異は著しく緩和されていた。更に、こ
の光伝送体を用いて画像伝送用アレイを作成した結果、
従来の同種アレイと比べてアレイとしての光量分布は、
著しく均一なものとなった。

【００３９】

【実施例３】実施例１で用いた第１層形成用原液とポリ
メチルメタクリレート（［η］＝０．４０）５０重量部
、メチルメタクリレート２０重量部、ベンジルメタクリ
レート３０重量部、ＶＡＬＩＦＡＳＴ　ＢＬＡＣＫ（オ
リエンタル工業社製）０．０５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重量部及びハイド
ロキノン０．１重量部を６５℃に加熱混練し第２層形成
用原液とし、また実施例１で用いた第２層形成用原液を
第３層形成用原液としポリメチルメタクリレート（［η
］＝０．４０）５０重量部、メチルメタクリレート３０
重量部、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタ
クリレート２０重量部、ＶＡＬＩＦＡＳＴ　ＢＬＡＣＫ
（オリエンタル工業社製）０．０１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重量部及びハ
イドロキノン０．１重量部を加熱混練して第４層の原液
とした。

【００４０】前記の４種の原液を同心円状複合ノズルを
用い同時に押し出し、糸状物を調整した。押し出し時の
粘度は第１層原液が４．５×１０４　ポイズ、第２層原
液が４．０×１０４　ポイズ、第３層原液が２．０×１
０４　ポイズ、第４層原液が２．２×１０４　ポイズで
あった。複合ノズルの保温温度は６０℃であった。

【００４１】次いで図３の装置を用い、実施例１と同様
にして単量体の拡散処理、未硬化成形物の硬化処理を行
い、直径１０５０μｍの光伝送体を得た。（相互拡散部
３０ｃｍ）。

【００４２】吐出比を第１層：第２層：第３層：第４層
＝２：１：１：１として得られた画像伝送体をインター
フアコ干渉顕微鏡により測定した屈折率分布は分布の中
心部が１．５１１、周辺部が１．４７９であり、中心部
から周辺部にかけて連続的に減少していた。単量体の残
留分は１．１重量％であった。

【００４３】更にこの光伝送体を実施例１と同様に白色
光源を用いて５７０ｎｍにて光量分布を測定したところ
、光伝送体内での光量分布はほぼ均一であった。

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例２によって得られた光伝送体を同様にし
て光量分布を測定した結果を示す図である。

【図２】従来の同種の光伝送体を５７０ｎｍの白色光源
を用いて光量分布を測定した結果である。

【図３】本発明の実施に光伝送体を作るのに有用に用い
ることのできる糸成形装置の一例の概略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半径ｒｏの円形断面を有する光伝送体
   であり、該光伝送体の中心から外周部にかけて屈折率が
   連続的に変化しており、かつ、光吸収物質の濃度分布が
   連続的に変化していることを特徴とするプラスチック光
   伝送体。