WO1992015901A1 - Optical transmitter made of graded index type plastic, and method of producing the same - Google Patents

Description

明 細 書

グ レ ーデッ ドイ ンデ ッ クス型 ブラスチ ッ ク製光伝送体及びその製法

技 術 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 な ど種々の光伝送路 と して有用 に利用 し 得る グ レ ー デ ッ ドイ ンデッ クス型 （以下 G I 型と いう ） ブラスチ ッ ク製光伝送体及びその製法に係 り 、 特に高解 像度で色収差の少ぃ良質の画像伝送を可能と させる光伝 送体及びその製法に関する。

背 景 技 術

近年、 フ ァ ク シ ミ リ 、 複写機、 イ メ ー ジセ ンサ ー等 の画像伝送用 と して棒状光伝送体を使用する こ とが多 く な っ ている。 かかる光伝送体は高解像で色収差も少ない 良質の画像伝送を可能と させる ものである こ と 、 及び、 大量生産 して も光伝送体間の品質のばらつきが少ない製 法が採用可能である こ とが望まれていた。

こ の よ う な画像伝送用光伝送体には、 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に屈 折率を小さ く して、 その分布に山型の傾斜を付けた G I 型光伝送体が使用される。 かかる G I 型光伝送休が日本 特公昭 4 7 - 8 1 6 号公報、 同 4 7 - 2 8 0 5 9 号公 報、 E P公開公報第 2 0 8 1 5 9号公報等に示されてい る。

特公昭 4 7 — 8 1 6号公報に示された G I 型光伝送体 は ガラ ス を素材 と し 、 イ オ ン交換法で作成 し ている た め、 その生産性は低 く 同一形状で同一性能を備えたもの を、 異なる ロ ッ ト 間で生産する こ と は難し く 、 特に一定 の共役長 ( total conjugate length) で同一の長さの棒 状レ ンズで同一性能を備えたものを異なる ロ ヅ 卜 間で作 る こ と は難し く 、 その結果、 同一性能を備えた G I 型光 伝送体の長さは不揃いと な り 、 その取扱いが困難になる と いう難点があった。

特公昭 4 7 — 2 8 0 5 9号公報に示された G I型ブラ スチ ッ ク光伝送体は、 屈折率が異な 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の混合物 よ り なる棒状ま たはフ ァ イ バ状賦形物を、 前記溶剤に浸 漬し、 該成形物の表面からその中心部にかけて前記ニ以 上の重合体の混合割合を変化させたものとする こ と によ つて作られている。 この方法によ って一応プラスチ ッ ク 製 G I型光伝送体を作る こ とはできるが、 屈折率の異な る二以上の重合体を混合した ものは屈折率分布に乱れを 生じ易 く 、 中心部から外周方向に向かっての屈折率分布 を最適の分布曲線に沿っ た形のものとする こ とが困難で ある。 また光伝送体の透明性が低下する と と も に光散乱 を起こ し易いもの と な り 、 G I 型光伝送体と しての特性 が十分でな く その用途開発は進んでいない。

E P公開特許 0 2 0 8 1 5 9号公報には、 少な く と も 一種の熱可塑性重合体 （ A ) と、 重合した場合に重合体 ( A ) と相溶し得、 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中心部にかけ 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 り G I 型ブラス チ ヅ ク光伝送体を作る方法が示されている。

G I 型光伝送体の屈折率分布曲線は理想的 に は次式 ( 3 ) に よ っ て表わされる二次分布曲線を有すべき と さ れ、 かかる曲線は図 2 中の Aに示した曲線と なる と いわ れている。

N = N 0 ( 1 - a r ² ) ( 3 ) と こ ろが本発明者等の検討による と上記の従来方法に よ っ て作られた G I 型光伝送体のイ ンタ ー フ ア コ干渉顕 微鏡にて測定した屈折率分布曲線は図 2 中の B に示すご と く 、 その中心から半径方向 0. 5 r 。 〜 0 . 7 5 r 。 までの範囲 （同図中、 c〜 dの範囲、 ちなみに e は外周 部を示す。 ） は比較的式 （ 3 ) で示される最適曲線に近 い形状の屈折率分布曲線 と なるが、 それよ り も外側及び 内側の屈折率分布はその形状が最適曲線から大き く はず れた もの と なっ ている。

式 （ 3 ) で規定する最適曲線にほぼ正確に従う よ う な 屈折率分布曲線を有する光伝送体を用いて格子模様を観 察する と 図 3 ( a ) に示すよ う な正常な格子像を得る こ と ができ るが、 上述の図 2 B に示すよ う に屈折率分布が 理想的な屈折率分布からはずれたものである光伝送体を 用いて格子像を観察する と図 3 ( b ) 又は （ c ) に示す よ う に大き く ゆがんだ格子.像しか得られず、 正確な画像 伝送を行い得ないもの と なっている。 こ のよ う な光伝送 体の解像度はモデュ レー シ ョ ン ' ト ラ ンスフ ァ ー ' フ ァ ク タ一 （以下、 M T F と いう ） で示すこ とができる。 従 来技術の光伝送体、 及び、 本発明の光伝送体の M T F値 の算出は、 先ず図 4に示すごと く 、 光源 （ 4 2 ) の光を レ ンズ （ 4 3 ) にて調整し、 格子定数 4 (ライ ンペアノ m m ) を有する格子 （ 4 5 ) を通っ た光を G I型光伝送 体 （ 4 1 ) に当て、 この光伝送体を通過した格子像を C C Dセ ンサ （ 4 6 ) にて読取 り 、 その測定光量の最大値 i ». x と最小値 i を図 5 に示すごと く 測定し、 下記 ( 4 ) 式によ り求めた。 こ こで格子定数と は図 4の格子 に示すごと く 、 白ライ ン と黒ライ ンとの 1組の組合わせ を 1 ラ イ ンペア と し こ のラ イ ンペア力 ^s l m mの巾内に何 本設けられているかを示す値であ り 、 このライ ンペアが 4本 Zm mのものを 4 ライ ンペアノ m m と して表示した

MTF (¾) = { (im, x-i»l n) / (im.x + im i n) } X 100 ( 4 ) 前述の式 （ 3 ) で規定する最適曲線にほぽ正確に従う 屈折率分布を有している G I型ブラスチ ッ ク製光伝送体 は未だ開発されていない。

本発明者等は本発明以前に LED 等の単色光源を用い、 フ ァ ク シミ リ ゃイ メ ー ジセ ンサー用の光伝送体と して有 用 に使用 し得る程に解像度が高く 、 色収差が少ない G I 型ブラスチ ッ ク製光伝送体を得る こ と を目的と して検討 し、 半径 r 。 が 0 . 5 ± 0. 1 m mの範囲内にあ り 、 中 心軸部から外周面に向かつ.て少な く と も 0 . 2 5 r 。 〜 0 . 7 0 r 。 の範囲の屈折率分布が前記式 （ 3 ) で規定 する屈折率分布曲線に近似の屈折率分布を備えてお り 、 かつ、 4 ラ イ ンペアノ m mである格子像を該光伝送体を 通 して C C Dラ イ ンセ ンサ上に結像させて測定した最大 光量値 i m と 最小光量値 i »i _n と を測定 し 、 前記式 ( 4 ) で算出 した M T Fが 4 0 %以上である と い う特性 を備えている こ と を特徴と する G I 型ブラスチ ッ ク製光 伝送体を 日本特願平 1 一 3 0 7 6 3 6号で提案した。

こ の発明で達成された G I 型光伝送体の半径方向の屈 折率分布は図 1 の [ Π ] に示した通 り であ り 、 （ 3 ) 式 の最適曲線に従 う 曲線 [ I ] に一致 し た部分が多 く な り 、 実際に こ の光伝送体にて画像伝送を行っ た場合、 従 来開発されていたブラスチ ッ ク製光伝送体の画像伝送特 性に比べ、 その性能は著し く 改良された もの と なっ た。

しかし こ の G I 型光伝送体の外周近傍、 特に光伝送体 の中心からの半径を r 。 と した と き、 0 . 7 0 r 。 よ り 外周部の屈折率は式 （ 3 ) の最適曲線から大き く はずれ た もの と な り 、 このよ う な光伝送体によ って伝送された 画像の周辺部は歪んだ り 、 ぼけた り し、 高画質の画像伝 送用の光伝送体と しては必ずし も満足したもの と は言え ない。 こ の よ う な不都合を除 く ため、 0 . 7 0 r 。 よ り 外周部の領域を黒色化する方法が検討され、 それな り の 効果は得られてはいるが、 光伝送体全体と しての画像伝 送効果は黒色化によ り その分だけ低下する と い う 問題が あ り 充分な もの と は言えない。

発 明 の 開 示

そ こ で本発明者等は図 1 中の [ I ] に示したご と き屈 折率分布を備えた G I 型ブラスチ ッ ク製光伝送体ブ リ フ オ ー ムを作 り 、 図 1 に示す C〜 Eの領域よ り C〜 Dの領 域 （ F ) を除去する こ と によ り 、 上述した難点を著し く 改良し得た G I 型光伝送体が得られる こ と を見出 し本発 明を完成した。

本発明の要旨 と する と こ ろは、 半径 r 。 が 0 . 4 5 士 0 . 1 m mの範囲内にある円形断面を有する G I 型ブラ スチ ッ ク製光伝送体であ り 、 該光伝送体の中心軸部から 外周面 に 向か っ て少な く と も 0 . 2 5 r 。 〜 0 . 8 r o 、 好ま し く は 0 . 2 5 r 。 〜 0 . 8 5 r 。 の範囲の 屈折率分布が下記式 （ 1 ) で規定する屈折率分布曲線に 近似の屈折率分布を備えている こ と を特徴と する G I 型 ブラスチ ッ ク製光伝送体にある。

n (r) =n₀{l- (gV2)r²} ( 1 )

(上記式中、 η。 は該光伝送体の中心軸部の屈折率であ り 、 1 . 5 ± 0 . 1 の範囲内にある任意の値である。 η ( r ) は該光伝送体の中心軸部よ り外周方向への距離 r の位置部の屈折率、 gは該光伝送体の屈折率分布定数を 示し、 0 . 3〜 0 . 7 の値であ り 、 r は該光伝送体の中 心軸よ り外周方向への距離を示す。 ）

更に、 半径 L 。 が 0 . 5 ± 0 . 1 m mの範囲内にある 円形断面を有する G I 型ブラスチ ッ ク製光伝送体プリ フ オ ー ムの中心軸部から外周面に向かって少な く と も 0 . 2 5 L 。 〜 0 . 7 0 L 。 の範囲の屈折率分布が下記式 ( 2 ) で規定する屈折率分布曲線に近似の屈折率分布を 備えた光伝送体プ リ フ ォ ー ムの外周を除去する こ と を特 徵 と する上記の G I 型ブラスチ ッ ク製光伝送体の製造方 法にある。

n(L) =No{l- (g²/2) L²} ( 2 )

(上記式中、 N 。 は該光伝送体ブ リ フ ォ ー ムの中心軸部 の屈折率であ り 、 1 . 5 ± 0 . 1 の範囲内にある任意の 値である。 n ( L ) は該光伝送体ブ リ フ ォ ー ムの中心軸 部よ り外周方向への距離 Lの位置部の屈折率、 gは該光 伝送体ブ リ フ ォ ー ムの屈折率分布定数を示し、 0 . 3〜 0 . 7の値であ り 、 Lは該光伝送体の中心軸部よ り外周 方向への距離を示す。 ）

本発明の G I 型ブラスチ ッ ク製光伝送体は、 その中心 軸部から外周面に向かって少な く と も 0 . 2 5 r 。 〜 0 . 8 r 。 、 好ま し く は 0 · 2 5 Γ。 〜 0 · 8 5 Γ 。 の範 囲の屈折率分布が上記式 （ 1 ) で規定する屈折率分布の 最適曲線に近似の屈折率分布を備えているため、 4 ライ ンペアノ m mである格子像を該光伝送体を通して C C D ライ ンセ ンサ上に結像させて測定した最大光量値 i «·_χ と最小光量値 i _η と を測定し、 上記式 （ 4 ) で算出 し た M T Fが 6 0 %以上である と いう特性を備える こ と力⁵ 可能と な り 、 従来開発されてきた G I 型光伝送体に比べ 良質な画像伝送を行う こ とができ、 特に周辺部の画像ボ ケのない優れた光伝送体 と なる。

本発明の光伝送体は半径 r 。 が 0 . 4 5 ± 0 . 1 m m の範囲内にある 円形断面を有しているため、 少な く と も r = 0 . 2 5 r 。 〜 0 . 8 r 。 の範囲で屈折率分布を最 適分布の もの と する こ とができ る。 半径 r 。 が上記範囲 よ り大きい と 0 . 2 5 r 。 〜 0 . 8 r 。 の範囲で式 （ 1 ) 満足する もの とする こ とが困難になる。 一方、 半径 r

0 が上記下限未満である とハン ド リ ング性が劣る よ う に なる。

本発明において、 屈折率分布の最適曲線に 「近似 J し ている と はその規定された範囲において屈折率が最適曲 線力 ら ± 0 . 0 0 0 1 の範囲内にある こ と を言う 。

上記式 （ 1 ) において、 中心軸部の屈折率 n。 が上記 規定範囲外である と M T F を 6 0 %以上にする こ とが困 難と なる。 又、 屈折率分布定数 gが上記規定範囲よ り大 きい と共役長が短く な り すぎて作動するための距離を設 定するのが困難となる。 逆に小さ く な り すぎる と共役長 が長く なるため光伝送体を組み込んだフ ァ ク シミ リ ゃィ メ ー ジスキ ャナ等を小型化する こ とが困難と なる。

以下、 本発明の G I 型光伝送体の製法と共に本発明の G I 型光伝送体について更に説明する。

本発明の光伝送体は特定の性能を備えた光伝送体プ リ フ ォ ームを製造し、 次いでそのプ リ フ ォ ームの外周部を 例えば物理的にはぎ取る等して除去する こ と によ って得 られる。

このプ リ フ ォ ームは硬化後の屈折率が互いに異な り 、 未硬化状態での粘度が 1 0 ³ 〜 1 0 ⁸ ボイ ズである 3種 以上の未硬化液状物質を用意し、 この未硬化液状物質を 中心部から外周面に向かって順次屈折率が低く なる よ う に し、 かつ、 同心円状に積層する よ う に、 例えば多層複 合紡糸ノ ズルに供給して未硬化状態のス ト ラ ン ドフ アイ バに賦形 し、 各層の硬化後の屈折率と層の厚みをス ト ラ ン ド フ ア イ ノ に し た と き の各層の中心位置をス 卜 ラ ン ド フ ァ イ バからの中心軸からの距離を横軸に、 各眉の屈折 率を縦軸にブロ ッ 卜 した と き、 前記式 （ 2 ) に一致する よ う に し、 次いで、 このス ト ラ ン ドフ ァ イ バの各層間の 屈折率分布が連続的屈折率分布と なる よ う に隣接層間の 物質の相互拡散処理を施しながら、 あるいは相互拡散処 理を施した後、 未硬化ス ト ラ ン ド フ ァ イ バを硬化せ しめ る こ と によ っ て得る こ とができ る。

互いに屈折率の異なる未硬化液状物質を 2 種のみ用い た場合はブ リ フ ォ ー ムの中心部から 0 . 2 5 L。 〜 0 . 7 0 L 。 の範囲内で屈折率分布を式 （ 2 ) の二次曲線に 近似した もの と する こ とが困難と なる。 従って、 互いに 屈折率の異なる未硬化液状物質は 3種以上である こ とが 好ま し い。 逆に種類を多 く して も屈折率分布の調整が難 し く 、 結局 3〜 7種である こ とがよ り好ま し く 、 3〜 5 種である こ とが更に好ま しい。

本発明において用いられる未硬化液状物質の粘度はい ずれもが 1 0 ³ 〜 1 0 ^β ボイ ズの範囲にある こ とが好ま し い。 粘度が 1 0 ³ ボイ ズよ り 小さいと賦形の際に糸切 れが多発して糸状物の形成が困難 と なる傾向にある。 粘 度が 1 0 ^β ボイ ズよ り 大 き い と 賦形操作性が不良 と な り 、 各層を同心円状に配置さ せる こ と が困難 にな っ た り 、 太さ斑の大き い賦形物にな り易 く なる。

本発明で用いる未硬化液状物質は硬化即ち重合 · 架橋 可能な物質であ り 、 ラ ジカル重合性 ビニル単量体又は該 単量体と該単量体に可溶なポ リ マー とからなる組成物な どを用いる こ とができる。

用い得る ラ ジカル重合性ビニル単量体の具体例と して は、 メ チルメ タ ク リ レー ト （ η = 1 · 4 9 ) 、 スチ レ ン ( η = 1 . 5 9 ) 、 ク ロルスチ レ ン （ η = 1 . 6 1 ) 、 酢酸ビュル （ η - 1 . 4 7 ) 、 2, 2，3, 3-テ ト ラ フルォロ ブロ ピル （メ タ ） ァク リ レー ト、 2, 2, 3, 3, 4, 4，5, 5 -ォク タ フルォロペンチル （メ タ） ァク リ レー ト 、 2, 2, 3, 4, 4, 4-へキサフルォロ ブチル （メ タ） ァク リ レー ト 、 2, 2， 2- ト リ フルォロェチル （メ タ） ァク リ レー ト等のフ ッ素化 アルキル （メ タ ） ァク リ レー 卜 （ η - 1 . 3 7〜 ； L . 4 4 ) 、 屈折率 1 . 4 3〜 ： I . 6 2 の （メ タ） ァク リ レー ト類、 例えばェチル （メ タ ） ァ ク リ レ ー ト 、 フ エ ニル (メ タ） ァク リ レー ト 、 ベンジル （メ タ） ァク リ レー ト 、 ヒ ド ロ キシアルキル （メ タ） ァク リ レー ト、 アルキ レ ングリ コ ールジ （メ タ） ァク リ レー ト、 ト リ メ チロ ール プロパンジ （メ タ） ァク リ レー ト、 ト リ メ チロ ールプロ ノ \·ン ト リ （メ タ） ァク リ レー ト 、 ペンタエ リ ス リ ト ール ジ、 ト リ 又はテ ト ラ （メ タ） ァク リ レー ト、 ジグ リ セ リ ンテ ト ラ （メ タ） ァク リ レー ト 、 ジペンタエ リ ス リ 卜 ー ルへキサ （メ タ ） ァク リ レー ト並びにジエチ レ ング リ コ 一ルビスァ 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） ァク リ レー ト等が挙げられる。

これら未硬化液状物質の粘度を調整し、 かつ、 得られ るス ト ラ ン ド フ ァ イ バ状賦形物の中心部から外周へ向か つ て屈折率分布を もたせるため、 前記の未硬化物質は上 述の よ う な ビニル系単量体 と該ビュル単量体に可溶なボ リ マ ー と力 ら構成されている こ とが好ま しい。 こ こ に用 い う るポ リ マ ー は前記のラ ジカ ル重合性 ビュル単量体力 > ら生成するポ リ マー と相溶性が良いこ とが必要であ り 、 そのよ う なポ リ マ ー と しては、 例えばポ リ メ チルメ タ ク リ レ ー ト （ n = l . 4 9 ) 、 ボ リ メ チルメ タ ク リ レ ー 卜 系 コ ポ リ マ ー （ n = l . 0 4 7〜 1 . 5 0 ) 、 ボ リ 一 4 ー メ チルペ ン テ ン一 1 ( n = l . 4 6 ) 、 エチ レ ン /酢 酸 ビュルコ ポ リ マ ー （ n = l . 4 6〜 ； I . 5 0 ) 、 ポ リ カ ー ボネ ー ト （ n = l . 5 0〜 ： I . 5 7 ) 、 ポ リ フ ツイヒ ビニ リ デン （ n = l . 4 2 ) 、 フ ッ化 ビニ リ デン テ ト ラ フルォロエチ レ ン コ ボ リ マ （ n = l . 4 2〜 ： I . 4 6 ) 、 フ ッ 化 ビニ リ デン テ ト ラ フルォロエチ レ ン /へキ サフルォロ ブロ ビ レ ン コ ポ リ マー （ n = l . 4 0〜 ； I . 4 6 ) 、 ポ リ フ ヅ化アルキル （メ タ ） ァ ク リ レ ー ト ポ リ マ ー な どがあげられる。

粘度を調整するため各層に同一の屈折率を有するポ リ マ ー を用いる と 、 中心から表面に向かって連続的な屈折 率分布を有するブラスチ ヅ ク光伝送体が得られ易いので 好ま し い。 と く に、 ポ リ メ チルメ タ ク リ レ ー ト は透明性 に優れ、 かつ、 それ自体の屈折率も高いので本発明の G I 型光伝送体を作る に際して用いるポ リ マ ー と して好適 である。

前記未硬化物よ り形成されたス ト ラ ン ド フ ァ イ バを硬 化する には未硬化物中に熱硬化触媒及びノ又は光硬化触 媒を添加 してお く こ とが好ま し い。 即ち、 熱硬化触媒及 びノ又は光硬化触媒を含有するス 卜 ラ ン ドフ ァ イ バを加 熱処理するか又は光照射、 好ま し く は紫外線を周囲から 照射する。

熱硬化触媒と しては、 通常のパ ーォキサイ ド系触媒が 用いられる。 光硬化触媒と してはべンゾフ エノ ン、 ベン ゾイ ンアルキルエー テル、 4 ' 一イ ソプロ ビル一 2 — ヒ ド ロ キ シー 2 —メ チルーブロ ピオフ エノ ン、 1 ー ヒ ド ロ キ シシク ロへキ 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 キシァセ ト フ エ ノ ン、 ク ロ ロ チ ォキサン ト ン、 チォキサン ト ン系化合物、 ベンゾフ エ ノ ン系化合物、 4 ー ジメ チルァ ミ ノ 安息香酸ェチル、 4一 ジメ チルァ ミ ノ安息香酸イ ソァ ミル、 N—メ チルジェタ ノ ールァ ミ ン、 ト リ ェチルァ ミ ン、 などが挙げられる。

光重合に用いる光源と しては、 1 5 0〜 6 0 0 n m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 ーザー光などがあげられる。

光伝送体ブ リ フ ォ ー ムのロ ッ ドの半径は 0. 5 ± 0 · l m mの範囲にある こ とが必要であ り 、 この範囲よ り半 径が大き く なる と、 ブ リ フ ォ ームロ ッ ドの 0 . 2 5 L。 〜 0 . 7 0 L。 の範囲で式 （ 2 ) で示す最高式に近似し た屈折率分布の もの とする こ とが難し く な り 、 本発明の 目的 とする高解像度の G I型光伝送体製造用のプリ フ ォ ー ム と する こ とが難し く なる。

プ リ フ ォ ーム ロ ツ ドの製造にあたって、 各未硬化物質 の組成 （モノ マーノポ リ マー比、 屈折率な ど） 各層の吐 出割合、 吐出ノ ズル温度、 相互拡散時の温度、 時間、 光 又は熱硬化 （重合） 条件等を適切に組み合わせる こ と に よ り プ リ フ ォ ー ム ロ ッ ドの屈折率が 0 . 2 5 L。 〜 0 . 7 0 L。 の範囲で式 （ 2 ) の二次式に近似した もの と す る こ とができ る。

こ の光伝送体プ リ フ ォ ー ムの外周部を除去する方法と し ては、 （ 1 ) 光伝送体ブ リ フ ォ ー ムの外周を溶剤で膨 潤させてその状態で所定の寸法の孔径を有する穴に通 し て膨潤 した部分を削 り取る方法、 （ 2 ) 光伝送体プ リ フ オ ー ムの外周を刃物によ っ て切削する方法、 （ 3 ) 光伝 送体ブ リ フ ォ ー ムをアルカ リ 溶液な どに浸演し、 外周部 を溶解除去する方法等を挙げる こ とができ る。

( 1 ) の光伝送体ブ リ フ ォ ー ムを溶剤で膨潤させる方 法は、 ブラスチ ッ ク製光伝送体ブ リ フ ォ ームをそのブラ スチ ッ ク を溶解する能力のある溶剤中に浸漬し所定範囲 で膨潤させた後に、 所定の口径の円形の穴の中を通 し、 膨潤 し た部分を削 り 取る方法であ り 、 用 いる溶剤の種 類、 溶剤への浸漬時間、 膨潤温度及び円形の穴の寸法に よ っ て、 削 り 幅な どの調節が可能と なる。

光伝送体ブ リ フ ォ ー ム用ブラスチ ッ ク を溶解する溶剤 と しては、 ク ロ 口 ホルム、 塩化メ チ レ ン、 四塩化炭素、 メ チルェチルケ ト ン、 アセ ト ン、 酢酸ェチル等を挙げる こ と ができ る。

( 2 ) の刃物によ っ て光伝送体ブ リ フ ォ ー ムの外周部 を削 り 取る方法は、 例えば、 図 6の切削器の斜視図に示 す よ う な方法で行う こ とができ る。 同図中、 （ 1 0 ) は 光伝送体ブ リ フ ォ ー ムであ り 、 （ 1 1 ) は本発明の高解 像特性を備えた G I 型光伝送体である。 切削歯 （ 2 2 ) は 1 枚でも よ いが、 複数枚組み合わせて用いるのがよ く 、 複数枚組み合わせた切削歯を回転体 （ 2 1 ) に取 り付 け、 駆動源 （ 2 4 ) で回転させる こ と によ り 回転中心の 穴を通過する光伝送体プリ フ ォ ームに外周を効率よ く 、 かつ、 ブ リ フ ォ ームに不要な傷を発生させる こ と な く 切 削できる。

( 1 2 ) は光伝送体ブ リ フ ォ ーム （ 1 0 ) を切削する 際に発生する熱によるプ リ フ ォ ームの切削不良を防止す るため切削油吹き付け装置である。 （ 3 0 ) は本発明の G I 型光伝送钵を引 き取る ためのニ ヅ ブロ ー ラ ー であ り 、 ブ リ フ ォ ームの切削速度は回転歯 （ 2 2 ) の回転速 度とニ ヅ ブロ ー ラ ー （ 3 0 ) の引き取 り速度を調節する こ と によ って行える。

図面の簡単な説明

図 1 は本発明の光伝送体の屈折率分布を示す図、 図 2 は従来よ り 開発されてきた光伝送体の屈折率分布を示す 図、 図 3 は光伝送体で観察した格子像を示す図であ り 、 その内、 （ a ) は屈折率分布が式 （ 3 ) で規定する二次 曲線に近似する ものである光伝送体を用いて観察した格 子像、 （ b ) 、 ( c ) は各々屈折率分布が理想屈折率分 布よ り 離れた光伝送体を用いて観察した格子像である。

図 4は光伝送体で格子像を観察した際、 C C Dセ ンサ を用いて透過光量の最大値 （ i «·χ ) と最小値 （ i mi n

) を測定する装置を示す図、 図 5は図 4の装置で測定し た最大光量 と最小光量の測定結果を示す図、 図 6 は本発 明の光伝送体を作成するのに用いる光伝送体プ リ フ ォ ー ムの外周切削装置を示す図、 そ して図 7 は本発明の光伝 送体の屈折率分布を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 以下、 実施例を用いて本発明を具体的に説明する。 な お、 以下の各実施例において、 使用 した複合紡糸ノ ズル はノ ズルの各層の幅が、 複数種の未硬化液状物質を中心 部から順次硬化物の屈折率が低 く な り 、 各層の硬化後の 屈折率 と層の厚みをス ト ラ ン ド フ ァ イ バに した と きの各 層の中心位置をス ト ラ ン ドフ ァ イ バからの中心軸部から の距離を横軸に、 各層の屈折率を縦軸にプロ ッ ト した と き、 前記式 （ 2 ) で示される二次曲線にのるよ う に設計 された ものを用 いた。

実施例 1

ポ リ メ チルメ タ ク リ レー ト （ [ TJ ] = 0 . 5 6、 メ チ ルェチルケ ト ン （ M E K ) 中 2 5 にて測定） 4 6重量 部、 ベ ン ジルメ タ ク リ レー ト 4 4重量部、 メ チルメ タ ク レ ー ト 1 0重量部、 1 ー ヒ ド ロ キ シシク ロ へキ シルフ ェ 二ルケ ト ン 0 . 2重量部及びハイ ド ロ キノ ン 0 . 1 重量 部を 7 0 ^eCに加熱混合して第 1 層 （中心部） 形成用未硬 化液状物質 と した。

ポ リ メ チルメ タ ク リ レ ー ト （ [ r? ] = 0 . 4 1 、 M E K中 2 5で にて測定） 5 0重量部、 メ チルメ タ ク リ レ ー ト 5 0重量部、 1 ー ヒ ド ロ キ シシク ロ へキ 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 7 0 ^eCに加熱混合 して第 2層形成用未硬化液状物質と し、 ポ リ メ チルメ タ ク リ レ ー ト （ [ rj ] = 0 . 3 4、 M E K中 2 5 °Cにて測定） 4 5重量部、 2, 2, 3， 3, 4， 4， 5， 5- ォク タ フルォロペンチルメ タ ク リ レー 卜 3 5重童部、 メ チルメ タ ク リ レー ト 2 0重量部、 1 - ヒ ド ロキシシク ロ へキシルフ 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 7 0でに加熱混合して第 3層形成用未 硬化液状物質と した。

卜ルー コ ンジユゲー ト型 3層複合紡糸ノ ズルを備えた 成形装置を用い、 上記 3種類の未硬化液状物質を同時に 押し出 してス ト ラ ン ドフ ァ イ バと した。 押し出 し時の粘 度は第 1 層の物質が 4 . 5 1 0 - ボイ ズ、 第 2層が 2 . 0 X 1 0 ⁴ ボイズ、 第 3層が 2 . 2 X 1 0 ⁴ ボイ ズ であ っ た。 ま た、 複合紡糸ノ ズルの温度は 5 5 X； と し た。 次いで、 窒素雰囲気下の筒内を 9 0 c m通過させ て各層間の相互拡散処理を行っ た後、 長さ 1 2 0 c m、 4 0 Wの蛍光灯 1 2本を円状に等間隔に配置してなる照 射部の中心を通る よ う にス ト ラ ン ド フ ァ イ バを走行さ せ、 5 0 c mZ分の速度で半径 （ L。 ） 0. 5 0 m mの 光伝送体ブ リ フ ォ ー ムをニ ヅ プロ ー ラ ーで引 き取っ 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 （ N。 ） が 1 . 5 1 2 で、 周辺 部が 1 . 4 7 0であ り 、 屈折率分布定数 （ g ) は 0 . 5 2 で、 図 1 中の [ Π〕 に示すよ う にその中心から外面に 向かっ て 0 . 2 5 L。 〜 0 . 7 5 L。 の範囲で式 （ 2 ) を満足する二次曲線 [ I ] に近似した屈折率分布曲線を 有 していた。

上記光伝送体ブ リ フ ォ ー ムの両端面を研磨し、 レ ンズ 長 7 . 2 m m と し、 4 ラ イ ンペアノ m mの格子を用いて 測定 し た M T Fは 5 7 %であ り 、 その時の共役長は 1 5 . 4 m mであっ た。 得られた格子の結像は歪みの少ない 鮮明な像であつ たが、 周辺部に歪みが認められた。 こ の 光伝送体ブ リ フ ォ ー ム複数本を図 4の 4 7 に示すよ う な 構造の レ ン ズ長 7 . 1 m mの光伝送体ア レ イ に組み上 げ、 こ の光伝送体ア レイ の 4 ラ イ ンペア Zm mの格子を 用 いて測定した M T Fは 4 9 %で共役長は 1 5 . 4 m m であっ た。

上記光伝送体ブ リ フ ォ ー ムを 1 0 に保温したク ロ 口 ホルムに 4 5秒浸演し、 厚さ 1 m mのシ リ コ ン ゴム製の シー 卜 にあけた微小の穴を通してク ロ 口ホルムで膨潤 し た部分 （図 1 中の Fの部分） を削 り取 り 、 半径 （ r 。 ） が 0 . 4 8 m mの光伝送体を得た。 こ の光伝送体の屈折 率分布は図 1 中 I に示すごと く 中心軸部 （ n。 ） が 1 . 5 1 2 、 周辺部が 1 . 4 7 4 であ り 、 屈折率分布定数 ( ) は 0 . 5 2 で図 1 中 Π に示すごと く 、 その中心部 力 ら外周面に向かって 0 . 2 4 r 。 〜 0 . 8 2 r 。 の範 囲が （ 1 ) 式を満足する二次曲線 I に近似した屈折率分 布を有 していた。

上記光伝送体の両端面を研磨し、 レ ンズ長 7 . 2 m m と し、 4 ライ ンペア / m mの格子を用いて測定 した M T Fは 6 5 %であ り 、 その時の共役長は 1 5 . 4 m mであ つ た。 ま た得られた格子の結像は表面を削 り 取る前の光 伝送体ブ リ フ ォ ー ム と比較して、 周辺部をも含めて非常 に歪みの少ない鲜明な像であった。 .

この光伝送体複数本を図 4中の 4 7 に示すよ う な構造 を も つ レ ンズ長 7 . 2 m mの光伝送体ア レ イ に組み上 げ、 こ の光伝送体ア レイ の 4ラ イ ンペア Zm mの格子を 用 いて測定 し た M T Fは 5 6 %であ り 、 その共役長は 1 5 . 4であっ た。 こ の光伝送体ア レイ に L E Dを光源 と し、 C C Dを受光素子と して結合したイ メ ー ジスキヤ ナーを組み立てた。 このイ メ ー ジスキ ャナ一 は解像度の 高いものであ り 、 鲜明な画像を伝送する こ とができた。 実施例 2

実施例 1 で用いた第 1層用液状物質を第 1層に、 ポ リ メ チルメ タ ク リ レー ト （ [ 77 ] = 0 . 4 0、 M E K中、 2 5でにて測定） 5 0重量部、 メ チルメ タ ク リ レー ト 2 0重量部、 ベンジルメ タク リ レー 卜 3 0重量部、 1 ー ヒ ドロキシシク ロへキ 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 6 5でで加熱混練した ものを第 2層形成用液状物質と して用い、 実施例 1 で用 いた第 2層用液状物質を第 3層に用い、 更に、 ポ リ メ チ ルメ タ ク リ レ ー 卜 （ [ 7? ] = 0 . 4 0、 M E K中、 2 5 でにて測定） 5 0重量部、 メ チルメ タ ク リ レー 卜 3 0重 量部、 2, 2, 3, 3 -テ ト ラ フルォロブ口 ビルメ タ ク リ レー 卜 2 0重量部、 1 ー ヒ ド ロ キシシク ロへキシルフ 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 6 5でで加熱混練 し第 4層形成用液状物質と した。

前記の 4種類の液状物質を同心円状 4層複合ノ ズルを 用い実施例 1 と 同様に して同時に押 し出 しス ト ラ ン ド フ ア イ バ と した。 押し出 し時の粘度は第 1 層の液状物が 4 . 5 X 1 0 ⁴ ボイ ズ、 第 2層の液状物が 4 . 0 1 0⁴ ボイ ズ、 第 3層の液状物が 2 . 0 X 1 0 " 、 第 4層の液 状物が 2 . 2 X 1 0⁴ ボイ ズであっ た。 複合ノ ズルの温 度は 6 0 ^eCであっ た。

次いで実施例 1 と 同様に して硬化し半怪 （ L。 ） が 0 . 4 8 m mの光伝送体ブ リ フ ォ ー ムを得た。 吐出比が （ 第 1 層） ： （第 2層） ： （第 3層） ： （第 4層） - 2:1: 1:1 と して得た光伝送体ブ リ フ ォ ー ムをイ ンタ ー フ ア コ 干渉顕微鏡に よ り測定した屈折率分布は中心軸部 （ N。

) カ3 1 . 5 1 3 、 周辺部が 1 . 4 7 9 であ り 、 屈折率分 布定数 （ g ) は 0. 5 3 で、 図 7中 ΠΙに示すごと く その 中心から外周面に向かって 0 . 2 L。 〜 0. 7 5 L。 の 範囲で （ 2 ) 式で示される二次曲線 IVに近似した屈折率 分布を有 していた。 また、 4 ラ イ ンペア Z m mの格子を 用いて測定した M T Fは レ ンズ長 7. 1 m m、 共役長 1 4 . 9 m mで 5 7 %であっ た。

更に こ の光伝送体プ リ フ ォ ー ムを複数本組み合わせ実 施例 1 と 同様に して光伝送体ア レイ を作成した結果その M T F は 5 3 %であった。

上記光伝送体ブ リ フ ォ ー ムを 1 2 . 5 に保温したク ロ 口 ホルム に 4 5秒浸滇し、 厚さ l m mのシ リ コ ン ゴム製 のシー 卜 にあけた微小の穴を通してク ロ 口 ホルムで膨潤 した部分 （図 7中の Gの部分） を削 り取 り 、 半径 （ r 。

) が 0 . 4 4 5 m mの光伝送体を得た。 こ の光伝送体の 屈折率分布は中心軸部 （ _n。 ） が 1 . 5 1 2、 周辺部が 1 . 4 8 1 であ り 、 屈折率分布定数 （ g ) は 0 . 5 3で 、 中心力 ら外周面に向かっ て 0 . 1 9 Γ 。 〜 0 · 8 7 r 。 の範囲が （ 1 ) 式を満足する最適曲線に近似した屈 折率分布を有していた。

上記光伝送体の両端面を研磨し、 レンズ長 7. 1 m m と し、 4ライ ンペア Zm mの格子を用いて測定した M T Fは 7 1 %であ り 、 その時の共役長は 1 4. 9 m mであ つ た。 ま た得られた格子の結像は表面を削 り取る前の光 伝送体ブ リ フ ォ ーム と比較して、 周辺部をも含めて非常 に歪みの少ない鲜明な像であっ た。

この光伝送体複数本を図 4中の 4 7に示すよ う な構造 を も つ レ ンズ長 7 . 1 m mの光伝送体ア レイ に組み上 げ、 この光伝送体ア レイ を 4ライ ンペア Zm mである格 子を用いて測定した M T Fは、 その共役長 1 4. 9で 6 3 %であ っ た。 こ の光伝送体ア レイ に L E D を光源 と し、 C C Dを受光素子と して結合したイ メ ー ジスキ ャナ 一を組み立てた。 このイ メ ー ジスキャナ一 は解像度の高 いものであ り 、 鲜明な画像を伝送する こ とができた。 実施例 3

実施例 2 で用いた第 1層から第 4層までを形成するた めの各々 の液状物質と 、 更に、 第 5層形成溶液状物質と して、 実施例 1 で第 3層形成に用いた ものを用い、 これ らの各層用液状物質を 5層の同心円状複合ノ ズルに供給 して同時に押し出し、 ス ト ラ ン ドフ ァ イ バと し、 硬化さ せて光伝送体プ リ フ ォ ームを得た。 吐出比が （第 1 層） ： （第 2層） ： （第 3層） ： （第 4層） ： （第 5層） = 3:1:1:1:2 と して得た光伝送体ブ リ フ ォ ー ム （ L。： 0 . 4 8 m m ) 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中心軸部 （ N。 ） が 1 . 5 1 4、 周辺部が 1 . 4 6 9であ り 、 屈折率分布定 数 （ g ) は 0 . 5 7で、 中心部から外周面に向かって 0 . 1 5 L。 〜 0 . 7 9 L。 の範囲で （ 2 ) 式で示される 最適曲線に近似した屈折率分布を有していた。 また、 4 ラ イ ンペア Z m mの格子を用いて測定した M T Fは レ ン ズ長 8 . O m m、 共役長 1 5 . 9 m mで 5 9 %であっ た 。 更に、 こ の光伝送体ブ リ フ ォ ー ムを用いて実施例 1 と 同様に して作成 した光伝送体ア レイ の M T Fは 5 7 % ( 4 ラ イ ンペアノ m mの格子で測定） であっ た。

上記光伝送体プ リ フ ォ ー ムを耐水性のサン ドペー パー ( 2 0 0 0番） を用 いて、 外周面か ら 除去 し 、 半径 （ r 。 ） が 0 . 4 4 m mの光伝送体を得た。 こ の光伝送体 の屈折率分布は中心軸部 （ _n 。 ） が 1 . 5 1 4、 周辺部 力 s i . 4 7 2 であ り 、 屈折率分布定数 （ g ) は 0 . 5 7 で、 中心から外周面に向かって 0. 1 3 L。 〜 0 . 8 9 L。 の範囲で （ 1 ) 式で示される最適曲線に近似した屈 折率分布を有してお り 、 実施例 1 を同様に測定 した M T Fは レ ンズ長 8 . 0 m m、 共役長 1 5 . 9 m mで 7 5 % であっ た。 更に こ の光伝送体を用いて実施例 1 と 同様に して作成した光伝送体ア レイ の M T Fは 7 1 % ( 4 ラ イ ンペア m mの格子で測定） であ り 、 このア レイ を用い たイ メ ー ジス キ ャ ナは非.常に解像度の高い画像を伝送す る こ とができた。

産業上の利用可能性

本発明の G I 型ブラスチ ッ ク製光伝送体は、 その中心 部から少な く と も 0 . 2 5 Γ 。 〜 0 ' 8 0 Γ 。 の範囲の 屈折率分布が式 （ 1 ) で示される分布曲線に極めて近似 した もの と なっているため、 周辺部の画像ボケがな く 良 質な画像伝送を行う こ とができ、 特に高解像度が要求さ れる複写機、 フ ァ ク シミ リ 、 L E Dプ リ ンタ用の光伝送 体と して極めて有用なものである。

Claims

請 求 の 範 囲

. 半径 。 力 0 . 4 5 ± 0 · 1 m mの範囲内にある円 形断面を有するグレ ー デ ッ ドイ ンデッ クス型ブラスチ ッ ク製光伝送体であ り 、 該光伝送体の中心軸部から外 周面に向かっ て少な く と も 0 . 2 5 r 。 〜 0 . 8 r ₀ の範囲の屈折率分布が下記式 （ 1 ) で規定する屈折率 分布曲線に近似の屈折率分布を備えている こ と を特徴 と する グ レ ー デッ ドイ ンデッ クス型プラスチ ッ ク製光 伝送体 ο

n (r) =no {1- (g²/2)r²} ( 1 )

(上記式中、 n 。 は該光伝送体の中心軸部の屈折率で あ り 1 . 5 ± 0 . 1 の範囲内にある任意の値であ り 、 n ( r ) は該光伝送体の中心軸よ り外周方向への距離 r の位置部の屈折率、 g は該光伝送体の屈折率分布定 数を示 し、 0 . 3〜 0 . 7 の値であ り 、 r は該光伝送 体の中心軸部よ り外周方向への距離を示す。 ）

. ブラスチ ッ ク製光伝送体の中心軸部から外周面に向 力 >つ て少な く と も 0 . 2 5 r 。 〜 0 . 8 5 r 。 の範囲 の屈折率分布が上記式 （ 1 ) で規定する屈折率分布曲 線に近似の屈折率分布を備えている こ と を特徴と する 請求の範囲第 1 項記載のグレ ーデッ ドイ ンデ ッ クス型 ブラスチ ッ ク製光伝送体。

. 半径 L 。 力 S O . 5 ± 0 . 1 m mの範囲内にある円形 断面を有する グレ ーデッ ドイ ンデ ッ クス型ブラスチ ヅ ク製光伝送体ブ リ フ ォ ー ムであっ て、 該光伝送体プ リ フ ォ ー ム の中心軸部から外周面に向かって少な く と も

0 . 2 5 L。 〜 0. 7 0 L。 の範囲の屈折率分布が下 記式 （ 2 ) で規定する屈率分布曲線に近似の屈折率分 布を備えた光伝送体プ リ ォ ー ムの外周を除去する こ と を特徴と する請求の範囲第項記載のグレーデジ ドイ ン デッ クス型ブラスチ ッ ク製伝送体の製造方法。

n(L)=no {l-(g²/2)L²} ( 2 )

上記式中、 N。 は該光伝送体の中心軸部の屈折率であ り 1 . 5 ± 0 . 1 の範囲内にある任意の値であ り 、 n ( L ) は該光伝送体の中心軸よ り外周方向への距離 L の位置部の屈折率、 gは該光伝送体の屈折率分布定数 を示し、 0 . 3〜 0 . 7の値であ り 、 Lは該光伝送体 の中心軸よ り外周方向への距離を示す。 ）