側面漏光プラスチック光ファイバ、ならびにその製造方法および製造装置
【課題】簡便に製造でき、側面から軸方向に沿って筋状に漏光する装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦ、ならびにその製造方法および製造装置の提供を目的とする。
【解決手段】芯部２と、芯部２の外側に形成された鞘部３とを有する断面円形状の芯鞘構造であり、側面に、鞘部３の厚みが薄い漏光部４が、軸方向に沿って筋状に形成されている側面漏光ＰＯＦ１。また、該側面漏光ＰＯＦ１の製造装置および製造方法。
【解決手段】芯部２と、芯部２の外側に形成された鞘部３とを有する断面円形状の芯鞘構造であり、側面に、鞘部３の厚みが薄い漏光部４が、軸方向に沿って筋状に形成されている側面漏光ＰＯＦ１。また、該側面漏光ＰＯＦ１の製造装置および製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側面漏光プラスチック光ファイバ、ならびにその製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック光ファイバ（以下、「ＰＯＦ」という。）は、ガラス製の光ファイバに比べて伝送距離は短いが、端面加工や取り扱いが容易であると共に、安価で軽量であり、大口径に設定できるなどの利点を有する。そのため、ＰＯＦは、照明、センサー、通信などの多岐にわたる用途で利用されている。さらに前記用途の他に、車載用途にも用いられており、ＰＯＦの生産量は増加傾向にある。このようなＰＯＦとしては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などで形成される芯部の周りに、該芯部よりも屈折率の低い鞘部が同心円状に形成された芯鞘構造のＰＯＦが広く用いられている。
【０００３】
照明に用いられるＰＯＦにおいては、鞘部の側面から漏光する側面漏光ＰＯＦが装飾用途に用いられている。例えば、以下に示すような側面漏光ＰＯＦが挙げられる。
（ｉ）断面形状が三角形や星形の芯部の外側に鞘部が形成された断面形状が真円形の側面漏光ＰＯＦ（特許文献１）。この側面漏光ＰＯＦは、芯部が三角形や星形などの非円形であることで、芯部を通る光の一部が鞘部を通過して外側に漏れて側面から漏光する。漏光は、芯部の断面形状が角になっている部分で多くなる。
（ii）芯部と鞘部が同心円状に形成され、鞘部がレーザー加工により凹凸状にされた側面漏光ＰＯＦ（特許文献２）。この側面漏光ＰＯＦは、鞘部の内面が凹凸状にされることで、芯部を通る光の一部が鞘部を通過して外側に漏れて側面から漏光する。
（iii）凹凸構造を有するギアによりＰＯＦ側面を押圧し、側面に所定の間隔で歪みを形成させた側面漏光ＰＯＦ（特許文献３）。この側面漏光ＰＯＦでは、側面に形成した歪み部分から漏光する。
（iv）加熱した粗面プレートをＰＯＦに押し付けることで、側面に細かい凹凸が形成された側面漏光ＰＯＦ（特許文献４）。この側面漏光ＰＯＦでは、側面に形成した傷から漏光する。
（ｖ）芯部と、該芯部の外側に形成された鞘部とを有し、芯部と鞘部とがそれぞれ相溶性が低い樹脂により形成されている側面漏光ＰＯＦ（特許文献５）。この側面漏光ＰＯＦは、相溶性が低い樹脂からなる芯部と鞘部の境界に、光散乱を生じるような構造不整が形成されることで、芯部を通る光の一部が鞘部を通過して外側に漏れて側面から漏光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５８０２８号公報
【特許文献２】特開２００９−２５１１０６号公報
【特許文献３】特開平４−６６９０４号公報
【特許文献４】特開昭６３−２９３５０５号公報
【特許文献５】特開２００３−２４０９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、側面漏光ＰＯＦ（ｉ）は、側面からの漏光による装飾効果を高めようとすると芯部の断面形状が複雑になり、製造が難しくなる。また、側面漏光ＰＯＦ（ii）〜（iv）は、ＰＯＦを紡糸した後に側面加工が必要であり、製造工程が煩雑である。側面漏光ＰＯＦ（ｖ）は、側面全体から漏光するものであり、側面から所望の形状に漏光させることはできない。
以上のように、簡便に製造でき、かつ装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦが望まれている。
【０００６】
本発明は、簡便に製造でき、側面から軸方向に沿って筋状に漏光する装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦ、ならびにその製造方法および製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
［１］芯部と、該芯部の外側に形成された鞘部とを有する断面円形状の芯鞘構造のＰＯＦであって、側面に、前記鞘部の厚みが薄い漏光部が、軸方向に沿って筋状に形成されている側面漏光ＰＯＦ。
［２］芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸工程を有するＰＯＦの製造方法であって、断面円形状の芯材の外側に、該芯材の軸方向に沿って厚みが薄い薄肉部を有するように鞘材を複合した複合溶融樹脂を形成し、該複合溶融樹脂の断面形状を、その断面積が徐々に小さくなるように、断面円形状に賦形して紡糸することを特徴とする側面漏光ＰＯＦの製造方法。
［３］芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸手段を備えたプラスチック光ファイバの製造装置であって、前記紡糸手段の内部の樹脂流路に、断面円形状の芯材の周りに鞘材が同心円状に複合される複合部と、流路の断面積が前記複合部側から徐々に小さくなっている円錐形状のテーパー部とが設けられ、前記複合部の鞘材が供給される部分に、鞘材の流れを規制する堰が、前記複合部に供給される芯材に近接するように設けられていることを特徴とする側面漏光ＰＯＦの製造装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の側面漏光ＰＯＦは、簡便に製造できるうえ、側面から軸方向に沿って筋状に漏光でき、装飾性に優れている。
本発明のＰＯＦの製造方法によれば、側面から軸方向に沿って筋状に漏光できる装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦを簡便に製造できる。
本発明のＰＯＦの製造装置を用いれば、側面から軸方向に沿って筋状に漏光できる装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦを簡便に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の側面漏光ＰＯＦの実施形態の一例を示した横断面図である。
【図２】本発明のＰＯＦの製造装置の実施形態の一例を示した模式図である。
【図３】本発明における紡糸手段の実施形態の一例を示した縦断面図（Ａ）、およびそのテーパー部１６近傍の拡大図（Ｂ）である。
【図４】図２の第２ノズル１２を上面から見た平面図（Ａ）、およびその堰１８ａ近傍の拡大図（Ｂ）である。
【図５】図１の紡糸手段１の複合部１５における複合溶融樹脂の断面図である。
【図６】本発明における紡糸手段に適用できるシム板の他の実施形態例を示した平面図である。
【図７】本発明における紡糸手段の複合部に設けられる堰の他の実施形態例を示した平面図である。
【図８】本発明における紡糸手段の第２ノズルおよびシム板の他の実施形態例を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［側面漏光ＰＯＦ］
以下、本発明の側面漏光ＰＯＦの実施形態の一例を示して詳細に説明する。図１は、本発明の側面漏光ＰＯＦの一例である側面漏光ＰＯＦ１を、軸方向に対して垂直な方向に切断した様子を示した横断面図である。
本実施形態の側面漏光ＰＯＦ１（以下、単に「ＰＯＦ１」という。）は、図１に示すように、芯部２と、芯部２の外側に形成された鞘部３とからなる芯鞘構造を有している。ＰＯＦ１の側面には、鞘部３の厚みが薄い漏光部４が軸方向に沿って筋状に形成されている。
【００１１】
芯部２を形成する芯材としては、ＰＯＦの芯部として通常用いられる樹脂を用いることができ、光学的性能、機械的強度、信頼性などの点から、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が好ましい。
芯部２の断面形状は、ほぼ円形状であり、漏光部４の部分で鞘部３側に張り出した形状になっている。
【００１２】
鞘部３を形成する鞘材としては、ＰＯＦの鞘部として通常用いられる樹脂を用いることができ、フッ化ビニリデン系重合体などのフッ素樹脂組成物が好ましい。
ＰＯＦ１の側面には、軸方向に沿って、鞘部３の厚みが部分的に薄い漏光部４が筋状に形成されている。漏光部４は、鞘部３の厚みが３μｍ以下の部分を意味する。漏光部４では、鞘部３の厚みが薄いことで、芯部２内を伝播する光がその部分で全反射されずにＰＯＦ１の外に漏れてくる。また漏光部４では、鞘部３の厚みがゼロ、すなわち芯部２が露出していてもよい。
鞘部３における漏光部４以外の部分の厚みは、ＰＯＦ１の直径の０．５〜１．５％であることが好ましい。これにより、ＰＯＦ１の伝送損失が低くなって光源からの光がＰＯＦ１の端面から遠くまで届きやすくなるので、ＰＯＦ１からの筋状の漏光をより長くすることが容易になる。
【００１３】
漏光部４の数は特に限定されない。この例では、ＰＯＦ１の側面に３つの漏光部４が、ＰＯＦ１の外周に沿って等間隔に形成されている。ＰＯＦ１の側面に形成される漏光部４の数は、１つであっても２つであってもよく、４つ以上であってもよい。この場合、後述する図４に示す鞘材流路の堰１８ａを適宜増減することで漏光部の数を変更することが可能となる。また、この例では、３つの漏光部４がＰＯＦ１の外周に沿って等間隔に形成されているが、このように複数の漏光部が形成されている場合は、それらの間隔は等間隔でなくてもよい。
【００１４】
漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）は、ＰＯＦ１の外周に対して１５％以下（ＰＯＦの断面の中心角は５４°以下）になるように設計することが好ましく、１０％以下（ＰＯＦの断面の中心角は３６°以下）になるように設計することがより好ましい。漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）がＰＯＦ１の外周に対して１５％より大きいと、ＰＯＦ１の側面から漏光する光が多くなりすぎて、ＰＯＦ１の一端から光を入れた場合、ＰＯＦ１の他端まで均一に漏光することが難しくなるため好ましくない。
【００１５】
以上説明したように、本発明のＰＯＦ１は、側面に、軸方向に沿って筋状に形成された漏光部が形成されているため、側面から筋状に漏光させることができる。そのため、装飾性に優れており、従来の側面漏光ＰＯＦでは表現しきれなかった装飾用途に好適に用いることができる。
【００１６】
［側面漏光ＰＯＦの製造装置］
本発明のＰＯＦの製造装置は、ＰＯＦの側面に、鞘部の厚みが部分的に薄い漏光部が、軸方向に沿って筋状に形成された側面漏光ＰＯＦを製造する装置である。以下、本発明のＰＯＦの製造装置の実施形態の一例として、前述したＰＯＦ１を製造する装置を示して詳細に説明する。
本実施形態のＰＯＦの製造装置１００（以下、単に「製造装置１００」という。）は、図２に示すように、芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸手段１０と、溶融状態の芯材を押し出す芯材押出機２０と、芯材押出機２０から紡糸手段１０に供給する芯材の流量を制御する定量ポンプ３０と、溶融状態の鞘材を押し出す鞘材押出機４０と、鞘材押出機４０から紡糸手段１０に供給する鞘材の流量を制御する定量ポンプ５０と、紡糸手段１０により紡糸されたＰＯＦ１に延伸処理を施す延伸手段６０と、延伸されたＰＯＦ１を巻き取る巻取り手段７０と、ＰＯＦ１の走行を規制するガイド部材８０とを有している。
芯材押出機２０と定量ポンプ３０、定量ポンプ３０と紡糸手段１０、鞘材押出機４０と定量ポンプ５０、および定量ポンプ５０と紡糸手段１０は、それぞれ溶融樹脂（芯材、鞘材）が流通する配管を介して接続されている。
【００１７】
紡糸手段１０は、図３（Ａ）に示すように、第１ノズル１１と第２ノズル１２とを有する。第１ノズル１１には、溶融樹脂が流通する樹脂流路として、流路の断面形状が円形状で、芯材押出機２０から供給された芯材が流通する芯材流路部１３と、鞘材押出機４０から供給された鞘材が流通する鞘材流路部１４が設けられている。第２ノズル１２には、溶融樹脂が流通する樹脂流路として、芯材流路部１３から断面円形状の芯材が供給され、該芯材の周りに、鞘材流路部１４から供給された鞘材が複合される複合部１５と、流路の断面積が複合部１５側から徐々に小さくなっている円錐形状のテーパー部１６と、流路の断面形状が円形状でその断面積が芯材流路部１３の断面積より小さい吐出部１７と、が設けられている。
紡糸手段１０の樹脂流路においては、芯材流路部１３、テーパー部１６および吐出部１７の中心軸が一致している。
【００１８】
紡糸手段１０においては、芯材が芯材供給口１０ａから芯材流路部１３に供給され、鞘材が鞘材供給口１０ｂから鞘材流路部１４に供給され、複合部１５で芯材と鞘材が複合され、その複合された複合溶融樹脂がテーパー部１６および吐出部１７を流通し、吐出口１０ｃから吐出される。
【００１９】
第１ノズル１１および第２ノズル１２の材質は、ＰＯＦの紡糸ノズルとして通常用いられるものが使用でき、耐熱性、耐食性、強度などの点から、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）が好ましい。
芯材流路部１３の断面形状は、円形状である。
芯材流路部１３の内径Ｄは、製造するＰＯＦの芯部の直径に応じて適宜選定すればよく、１．０〜１０．０ｍｍが好ましい。
鞘材流路部１４の断面形状および内径は特に限定されず、鞘材流路部１４の断面形状は円形状が好ましく、内径は２．５〜５．０ｍｍが好ましい。
【００２０】
複合部１５は、芯材流路部１３から供給される断面円形状の芯材の周りに、軸方向に沿って薄肉部を有するように鞘材を複合させた複合溶融樹脂を形成する部分である。
複合部１５は、図３（Ａ）および図４（Ａ）に示すように、芯材流路部１３および鞘材流路部１４と連通しており、その流路の形状がシム板１８により形成されている。この例の複合部１５の流路形状は、図４（Ａ）に示すように、シム板１８によって、芯材流路部１３から供給される芯材の周りが円形状になっており、芯材流路部１３側から鞘材流路部１４に向かって流路幅が徐々に狭くなるように窄まった形状になっている。鞘材は、複合部１５における流路が窄まった部分に鞘材流路部１４から供給される。
【００２１】
複合部１５においては、芯材流路部１３から供給される断面円形状の芯材の周りが円形状になっているので、芯材の周りには鞘材がほぼ円形状に供給される。そのため、供給される芯材の周りの流路形状が非円形状の形態に比べて、芯材と鞘材に均一に圧力が加わりやすい。したがって、複合部１５における芯材の中心軸が、鞘材に押されてずれることを抑制しやすい。また、それにより複合する鞘材の厚みが、予期しない部分で厚くなりすぎたり薄くなりすぎたりすることを抑制しやすい。
【００２２】
複合部１５の鞘材が供給される部分には、シム板１８の内壁から、鞘材の流れを規制する板状の堰１８ａが、芯材流路部１３から供給される芯材に向かって延びるように設けられている。堰１８ａは、複合部１５に芯材流路部１３から供給される芯材側の側面が、芯材に近接するように設けられている。堰１８ａを設けることにより、複合部１５に供給される芯材の周りにおける堰１８ａが設けられた部分への鞘材の供給が妨げられる。そのため、複合部１５では、図５に示すように、芯材２Ａの周りに、堰１８ａが設けられた位置の鞘材の厚みが部分的に薄い薄肉部４Ａを有するように鞘材３Ａが複合された複合溶融樹脂１Ａが形成される。鞘部３Ａにおける薄肉部４Ａは、最終的に得られるＰＯＦ１の側面の漏光部４となる部分である。
【００２３】
堰１８ａの複合部１５に供給される芯材側の側面と芯材との距離は、５０μｍ以下であることが好ましい。堰１８ａの芯材側の側面と芯材の外側面とが接するように、つまり堰１８ａの芯材側の側面が、芯材流路部１３の内壁と一致するように設けられていることが好ましい。
【００２４】
堰１８ａの数は、特に限定されず、ＰＯＦ１の側面にその軸方向に沿って形成する漏光部の数に応じて設ければよい。この例では、３つの堰１８ａが、複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔になるように設けられている。ただし、堰１８ａは１つであっても２つであってもよく、４つ以上であってもよい。例えば、図６に示すように、４つの堰１８ａが複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔になるように設けられたシム板１８Ａを用いてもよい。シム板１８Ａを用いれば、側面に４つの漏光部が外周に沿って等間隔に形成された側面漏光ＰＯＦを製造できる。
また、この例では３つの堰１８ａが芯材の外周に沿って等間隔になるように設けられているが、堰１８ａが２つ以上である場合、芯材の外周に沿った間隔は等間隔には限定されない。
【００２５】
堰１８ａの幅ｄ（図４（Ｂ））と複合部１５に供給される芯材の直径Ｄとの比、すなわち堰１８ａの幅ｄと芯材流路部１３の内径Ｄ（図３（Ａ））の比（ｄ／Ｄ）は、ＰＯＦの側面に設ける漏光部の幅に応じて適宜選定すればよく、０．０８〜０．６が好ましい。前記比（ｄ／Ｄ）が０．０８以上であれば、薄肉部４Ａの幅が充分に大きくなりやすく、所望の幅の漏光部を形成することが容易になる。前記比（ｄ／Ｄ）が０．６以下であれば、得られるＰＯＦ１の側面に形成される漏光部４の幅（外周に沿った長さ）が大きくなりすぎて、光の伝播効率が低くなることを抑制しやすい。
【００２６】
堰１８ａの形状は、芯材２Ａの周りに供給される鞘材３Ａの厚みを部分的に薄くできるものであればよい。例えば、図７に示すように、堰１８ａの複合部１５に供給される芯材側の側面の形状が、その芯材の外周形状に沿って湾曲した凹形状になっていてもよい。
【００２７】
また、複合部１５には、図３（Ａ）および図４（Ａ）に示すように、その底面に溝１５ａが円環状に形成されていることが好ましい。複合部１５の溝１５ａの円環の中心は、芯材流路部１３の中心軸、すなわち複合部１５に供給される芯材の中心軸と一致している。
複合部１５の底面に円環状の溝１５ａが形成されていれば、堰１８ａが設けられていても、複合部１５の流路が窄まった側に鞘材流路部１４から供給された鞘材が、溝１５ａに沿って複合部１５の反対側の内壁の方まで均一に行き渡りやすくなる。これにより、複合部１５に供給された芯材における堰１８ａを設けた部分以外に、鞘材を均一に供給して複合することが容易になる。
溝１５ａが形成される位置は、円環状の溝１５ａの外側に、複合部１５において鞘材が供給される位置、すなわち鞘材流路部１４と複合部１５の連結位置が位置するようにすればよい。
【００２８】
テーパー部１６は、複合部１５において芯材２Ａの周りに、薄肉部４Ａが形成されるように鞘材３Ａが複合された複合溶融樹脂１Ａを、その断面積が小さくなるように断面円形状に変形させる部分である。
テーパー部１６は、その断面積が複合部１５側から徐々に小さくなるように円錐形状に窄まった形状になっている。つまり、テーパー部１６の複合部１５側の開口端部１６ａの断面形状は芯材流路部１３と同等の円形状であり、吐出部１７側の開口端部１６ｂの断面形状は開口端部１６ａ側よりも断面積の小さい円形状である。
【００２９】
テーパー部１６を通過する際、複合溶融樹脂１Ａはその断面積が小さくなるように変形される。このとき、複合溶融樹脂１Ａの薄肉部４Ａの部分では、鞘材３Ａが少ないので、鞘材３Ａによって芯材２Ａが内側に押される力が小さい。そのため、芯材２Ａは薄肉部４Ａの部分がその他の部分に比べると小さくならないので、その部分が部分的に外側に張り出した状態となるように変形し、図１に示すように、芯部２の周りに鞘部３が形成された芯鞘構造で、鞘部３の厚みが部分的に薄い漏光部４が軸方向に沿って筋状に形成されたＰＯＦ１が紡糸される。
【００３０】
テーパー部１６の内壁の傾斜角度（テーパー角度）θ（図３（Ｂ））は、１５〜４５°が好ましい。傾斜角度θが１５°以上であれば、テーパー部１６の全長（軸方向の長さ）が長くなりすぎることを抑制できるので、芯材や鞘材に熱劣化が生じてＰＯＦの伝送損失が増大することを抑制しやすい。傾斜角度θが４５°以下であれば、流路の断面形状の変化がより緩やかになるので、芯材２Ａの鞘材３Ａの軸ずれや、薄肉部４Ａ以外の部分の鞘材３Ａの厚みの不均一化を抑制しつつ、複合溶融樹脂１Ａをより断面積の小さい断面円形状に賦形することが容易になる。
【００３１】
テーパー部１６の複合部１５側の開口端部１６ａの断面積ＳＡと、テーパー部１６の吐出部１７側の開口端部１６ｂの断面積ＳＢの比（ＳＢ／ＳＡ）は、０．１〜０．６が好ましい。比（ＳＢ／ＳＡ）が前記範囲内であれば、側面に所望の漏光部４が形成されたＰＯＦ１得られやすい。
【００３２】
吐出部１７の流路断面の形状は、テーパー部１６の開口端部１６ｂと同じ円形状である。吐出部１７の開口端である吐出口１０ｃから、前述した芯鞘構造のＰＯＦ１が紡糸される。
【００３３】
延伸手段６０は、紡糸手段１０により紡糸されたＰＯＦ１に延伸処理を施すものである。ＰＯＦ１に延伸処理を施すことにより、ＰＯＦ１の機械的強度を向上させたり、ＰＯＦ１の口径を一定に調整したりすることができる。
延伸手段６０は、ＰＯＦ１に延伸処理を施すことができるものであればよく、図２に示すように、加熱型の延伸炉６１を用いることが好ましい。延伸炉６１では、炉内に供給される加熱気体または蒸気（スチーム）などによって、ＰＯＦ１を加熱しながら延伸する。
延伸炉６１の前後には、駆動式の送り側延伸ロール６２および引き取り側延伸ロール６３が設けられている。ＰＯＦ１は、送り側延伸ロール６２によって延伸炉６１に導かれ、引き取り側延伸ロール６３によって延伸炉６１から引き取られる。このとき、引き取り側延伸ロール６３の引き取り速度を、送り側延伸ロール６２の送り速度よりも速くすることによって、円滑に延伸処理が行える。
【００３４】
巻取り手段７０は、ＰＯＦ１をボビンなどに巻取れるものであればよく、例えば、ＰＯＦの損傷による特性の低下を防止するため、ＰＯＦ同士の間隔（ピッチ）を狭め、巻崩れが生じない範囲内でできるだけ低い張力で巻き取れるもの（特開平１−３２１２５９号公報参照）が好ましい。張力を制御しながらＰＯＦ１をボビンに巻き取る装置としては、テンションロール、トルクモーターなどによりＰＯＦの張力を制御し、ガイドまたはボビンをトラバースさせながらＰＯＦを巻き取る構成を有する装置が好ましい。
【００３５】
ガイド部材８０は、製造装置１００において、紡糸手段１０から、延伸手段６０、巻取り手段７０までのＰＯＦ１の走行を規制するものである。ガイド部材８０を設けることにより、糸垂れを抑制することができ、それによりＰＯＦ１の融着および各手段の内外や出入り口付近などでの接触を防止できる。
ガイド部材８０は、ＰＯＦの製造に通常用いられるものが使用でき、金属製またはセラミック製のガイド部材などが挙げられる。
【００３６】
以上説明した製造装置１００を用いれば、芯部２と鞘部３の芯鞘構造で、側面に軸方向に沿った筋状の漏光部４が形成された、装飾性に優れたＰＯＦ１を簡便に製造できる。
なお、本発明のＰＯＦの製造装置は、前述した製造装置１００には限定されない。例えば、複合部における堰がシム板に設けられている形態には限定されず、図８に示すように、第２ノズル１２における複合部１５の底面に、芯材流路部１３から供給される芯材側の側面が芯材に近接するように、堰１５ｂがシム板１８Ｂとは独立に設けられている形態であってもよい。また、この場合には、シム板を設けずに、シム板を設置する断面円形状の部分をそのまま複合部１５として使用する形態であってもよい。ただし、前述したような、堰１８ａが流路の内壁に設けられたシム板１８（シム板１８Ａ）を用いる形態の方が、従来から用いられているノズルを改造することなく、シム板の形状を変更するのみで漏光部の幅や数を容易に変更できる点で好ましい。
また、本発明のＰＯＦの製造装置における紡糸手段は、吐出部が設けられていない形態、すなわちテーパー部から直接紡糸される形態になっていてもよい。
また、紡糸した直後のＰＯＦ１を冷却する冷却手段が設けられた製造装置であってもよい。また、延伸手段が設けられていない製造装置であってもよい。
【００３７】
［側面漏光ＰＯＦの製造方法］
本発明の側面漏光ＰＯＦの製造方法は、芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸工程を有する方法であって、断面円形状の芯材の外側に、該芯材の軸方向に沿って厚みが薄い薄肉部を有するように鞘材を複合した複合溶融樹脂を形成し、該複合溶融樹脂の断面形状を、その断面積が徐々に小さくなるように、断面円形状に賦形して紡糸することを特徴とする方法である。以下、本発明の側面漏光ＰＯＦの製造方法の実施形態の一例として、前述した製造装置１００を用いてＰＯＦ１を製造する方法を説明する。
【００３８】
製造装置１００を用いるＰＯＦ１の製造方法は、紡糸手段１０により、芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸工程と、延伸手段６０により、紡糸されたＰＯＦ１に延伸処理を施す延伸工程と、巻取り手段７０により、延伸されたＰＯＦ１を巻き取る巻取り工程とを有する。
【００３９】
紡糸工程では、芯の原料となる樹脂を芯材押出機２０によって溶融して芯材として押出し、定量ポンプ３０を用いて、一定の流量で芯材供給口１０ａから紡糸手段１０の芯材流路部１３に供給する。同様に、鞘の原料となる樹脂を鞘材押出機４０によって溶融して鞘材として押出し、定量ポンプ５０を用いて、一定の流量で鞘材供給口１０ｂから紡糸手段１０の鞘材流路部１４に供給する。
【００４０】
紡糸手段１０の複合部１５では、シム板１８により形成された流路形状の複合部１５に、芯材流路部１３から断面円形状の芯材が供給され、その周りに鞘材が供給される。このとき、供給される芯材の外周に沿うように３つの堰１８ａが設けられていることで、その部分への鞘材の供給が妨げられる。そのため、芯材２Ａの周りに、部分的に鞘材の厚みが薄い薄肉部４Ａが形成されるように、鞘材３Ａが複合された複合溶融樹脂１Ａが形成される。
その後、複合溶融樹脂１Ａは、テーパー部１６において断面積が徐々に小さくなるように断面円形状に変形される。このとき、複合溶融樹脂１Ａの薄肉部４Ａの部分は、鞘材３Ａが薄いため、それ以外の部分に比べて芯材２Ａが内側に押し込まれず、部分的に張り出した状態となるように変形していく。そのため、その部分の鞘部３の厚みが薄くなって、部分的に鞘部３の厚みの薄い漏光部４が軸方向に沿って形成されたＰＯＦ１が吐出口１０ｃから紡糸される。
【００４１】
このように、製造装置１００を用いたＰＯＦ１の製造方法では、紡糸工程において、芯材２Ａの外側に、軸方向に沿って部分的に厚みの薄い薄肉部４Ａを有するように鞘材３Ａを複合した複合溶融樹脂１Ａを一旦形成した後に、その複合溶融樹脂１Ａを、その断面積が徐々に小さくなるように断面円形状に変形させていくことで、側面に所望の筋状の漏光部４が形成されたＰＯＦ１を紡糸することができる。
【００４２】
延伸工程では、延伸手段６０において、紡糸されたＰＯＦ１に延伸処理を施す。
延伸炉６１におけるＰＯＦ１の加熱温度は、Ｔｇ以上、Ｔｇ＋５０℃以下が好ましい。ここで、Ｔｇとは、芯材（コア材）のガラス転移温度である。延伸処理は、前記範囲の温度に加熱された加熱気体や蒸気を吹きつけながら延伸する方法などにより行うことができる。
巻取り工程では、巻取り手段７０により、延伸処理が施されたＰＯＦ１を巻き取る。巻取りは、ボビンなどを用いて行うことができる。
【００４３】
以上説明したＰＯＦの製造方法によれば、側面から軸方向に沿って筋状に漏光できる漏光部を有する、装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦを簡便に製造できる。
なお、本発明の製造方法は、前記製造装置１００を用いた方法には限定されない。例えば、前述した他の形態の紡糸手段を備えたＰＯＦの製造装置を用いた方法であってもよい。また、紡糸工程と延伸工程の間に、紡糸直後のＰＯＦを冷却する冷却工程を設けた方法であってもよく、延伸手段を設けない方法であってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
本実施例で得られたＰＯＦの鞘部の厚みは、以下に示す方法で測定した。
［鞘部の厚みの測定］
鞘部の厚みは、製造したＰＯＦを線方向に対して垂直になるように０．５ｍｍ程度の厚さに切断し、キーエンス社製のデジタルＨＤマイクロスコープ ＶＨ−７０００により観察して、２００倍に拡大した画像を基に測定した。
【００４５】
［実施例１］
芯材としてポリメチルメタクリレート、鞘材としてフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（混合比＝８０／２０（モル％））を用いた。図２および図３に例示した、紡糸手段１０を備えた製造装置１００により、外径約１．０ｍｍのＰＯＦ１を製造した。
紡糸手段１０は、芯材流路部１３の内径を６ｍｍ、鞘材流路部１４の内径を１．６ｍｍ、テーパー部１６の傾斜角度θを３０°、吐出部１７の内径を２．５ｍｍとした。シム板１８の堰１８ａは、複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔となるように３箇所設置し、そのそれぞれの幅ｄを２ｍｍとした。
【００４６】
得られたＰＯＦ１の鞘部３の厚みは、１０μｍ（ＰＯＦの直径に対して１．０％）であり、３つの漏光部４の部分では３μｍであった。漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）は約１７．４μｍ（ＰＯＦの外周に対して約０．５６％、中心角は約２°。）であった。
また、得られたＰＯＦ１を５０ｍとし、その両端にハロゲンランプを設置して白色光を入射したところ、ＰＯＦ１はその軸方向に沿って、光源の他端まで均一に、側面から３本の筋状の漏光を生じた。
【００４７】
［実施例２］
ＰＯＦの製造時に使用するシム板を後述するものに変更した以外は、実施例１と同じ原材料を用いて外径約０．７５mmのＰＯＦ１を作製した。シム板１８の堰１８ａは、複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔となるように４箇所設置し、そのそれぞれの幅ｄを１．５ｍｍとした。
得られたＰＯＦ１の鞘部３の厚みは、５μｍ（ＰＯＦの直径に対して０．６７%）であり、４つの漏光部４の部分では２μｍであった。また漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）は約１０μｍ（ＰＯＦの外周に対して約０．４２％、中心角は約１．５°。）であった。
得られたＰＯＦ１を８０ｍとし、その両端にハロゲンランプを設置して白色光を入射したところ、ＰＯＦ１はその軸方向に沿って、光源の他端まで均一に、側面から４本の筋状の漏光を生じた。
【００４８】
［実施例３］
ＰＯＦの製造時に使用するシム板を後述するものに変更した以外は、実施例１と同じ原材料を用いて外径約１．０mmのＰＯＦ１を作製した。シム板１８の堰１８ａは、複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔となるように４箇所設置し、そのそれぞれの幅ｄを２．５ｍｍとした。
得られたＰＯＦ１の鞘部３の厚みは、９μｍ（ＰＯＦの直径に対して０．９０%）であり、４つの漏光部４の部分では２μｍであった。また漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）は約３１．４μｍ（ＰＯＦの外周に対して約１．０％、中心角は約３．６°。）であった。
得られたＰＯＦ１を２０ｍとし、その両端にハロゲンランプを設置して白色光を入射したところ、ＰＯＦ１はその軸方向に沿って、光源の他端まで均一に、側面から４本の筋状の漏光を生じた。
【符号の説明】
【００４９】
１ 側面漏光ＰＯＦ
２ 芯部
３ 鞘部
４ 漏光部
１０ 紡糸手段
１１ 第１ノズル
１２ 第２ノズル
１３ 芯材流路部
１４ 鞘材流路部
１５ 複合部
１６ テーパー部
１７ 吐出部
１８ シム板
１８ａ 堰
１００ ＰＯＦの製造装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側面漏光プラスチック光ファイバ、ならびにその製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック光ファイバ（以下、「ＰＯＦ」という。）は、ガラス製の光ファイバに比べて伝送距離は短いが、端面加工や取り扱いが容易であると共に、安価で軽量であり、大口径に設定できるなどの利点を有する。そのため、ＰＯＦは、照明、センサー、通信などの多岐にわたる用途で利用されている。さらに前記用途の他に、車載用途にも用いられており、ＰＯＦの生産量は増加傾向にある。このようなＰＯＦとしては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などで形成される芯部の周りに、該芯部よりも屈折率の低い鞘部が同心円状に形成された芯鞘構造のＰＯＦが広く用いられている。
【０００３】
照明に用いられるＰＯＦにおいては、鞘部の側面から漏光する側面漏光ＰＯＦが装飾用途に用いられている。例えば、以下に示すような側面漏光ＰＯＦが挙げられる。
（ｉ）断面形状が三角形や星形の芯部の外側に鞘部が形成された断面形状が真円形の側面漏光ＰＯＦ（特許文献１）。この側面漏光ＰＯＦは、芯部が三角形や星形などの非円形であることで、芯部を通る光の一部が鞘部を通過して外側に漏れて側面から漏光する。漏光は、芯部の断面形状が角になっている部分で多くなる。
（ii）芯部と鞘部が同心円状に形成され、鞘部がレーザー加工により凹凸状にされた側面漏光ＰＯＦ（特許文献２）。この側面漏光ＰＯＦは、鞘部の内面が凹凸状にされることで、芯部を通る光の一部が鞘部を通過して外側に漏れて側面から漏光する。
（iii）凹凸構造を有するギアによりＰＯＦ側面を押圧し、側面に所定の間隔で歪みを形成させた側面漏光ＰＯＦ（特許文献３）。この側面漏光ＰＯＦでは、側面に形成した歪み部分から漏光する。
（iv）加熱した粗面プレートをＰＯＦに押し付けることで、側面に細かい凹凸が形成された側面漏光ＰＯＦ（特許文献４）。この側面漏光ＰＯＦでは、側面に形成した傷から漏光する。
（ｖ）芯部と、該芯部の外側に形成された鞘部とを有し、芯部と鞘部とがそれぞれ相溶性が低い樹脂により形成されている側面漏光ＰＯＦ（特許文献５）。この側面漏光ＰＯＦは、相溶性が低い樹脂からなる芯部と鞘部の境界に、光散乱を生じるような構造不整が形成されることで、芯部を通る光の一部が鞘部を通過して外側に漏れて側面から漏光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５８０２８号公報
【特許文献２】特開２００９−２５１１０６号公報
【特許文献３】特開平４−６６９０４号公報
【特許文献４】特開昭６３−２９３５０５号公報
【特許文献５】特開２００３−２４０９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、側面漏光ＰＯＦ（ｉ）は、側面からの漏光による装飾効果を高めようとすると芯部の断面形状が複雑になり、製造が難しくなる。また、側面漏光ＰＯＦ（ii）〜（iv）は、ＰＯＦを紡糸した後に側面加工が必要であり、製造工程が煩雑である。側面漏光ＰＯＦ（ｖ）は、側面全体から漏光するものであり、側面から所望の形状に漏光させることはできない。
以上のように、簡便に製造でき、かつ装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦが望まれている。
【０００６】
本発明は、簡便に製造でき、側面から軸方向に沿って筋状に漏光する装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦ、ならびにその製造方法および製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
［１］芯部と、該芯部の外側に形成された鞘部とを有する断面円形状の芯鞘構造のＰＯＦであって、側面に、前記鞘部の厚みが薄い漏光部が、軸方向に沿って筋状に形成されている側面漏光ＰＯＦ。
［２］芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸工程を有するＰＯＦの製造方法であって、断面円形状の芯材の外側に、該芯材の軸方向に沿って厚みが薄い薄肉部を有するように鞘材を複合した複合溶融樹脂を形成し、該複合溶融樹脂の断面形状を、その断面積が徐々に小さくなるように、断面円形状に賦形して紡糸することを特徴とする側面漏光ＰＯＦの製造方法。
［３］芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸手段を備えたプラスチック光ファイバの製造装置であって、前記紡糸手段の内部の樹脂流路に、断面円形状の芯材の周りに鞘材が同心円状に複合される複合部と、流路の断面積が前記複合部側から徐々に小さくなっている円錐形状のテーパー部とが設けられ、前記複合部の鞘材が供給される部分に、鞘材の流れを規制する堰が、前記複合部に供給される芯材に近接するように設けられていることを特徴とする側面漏光ＰＯＦの製造装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の側面漏光ＰＯＦは、簡便に製造できるうえ、側面から軸方向に沿って筋状に漏光でき、装飾性に優れている。
本発明のＰＯＦの製造方法によれば、側面から軸方向に沿って筋状に漏光できる装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦを簡便に製造できる。
本発明のＰＯＦの製造装置を用いれば、側面から軸方向に沿って筋状に漏光できる装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦを簡便に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の側面漏光ＰＯＦの実施形態の一例を示した横断面図である。
【図２】本発明のＰＯＦの製造装置の実施形態の一例を示した模式図である。
【図３】本発明における紡糸手段の実施形態の一例を示した縦断面図（Ａ）、およびそのテーパー部１６近傍の拡大図（Ｂ）である。
【図４】図２の第２ノズル１２を上面から見た平面図（Ａ）、およびその堰１８ａ近傍の拡大図（Ｂ）である。
【図５】図１の紡糸手段１の複合部１５における複合溶融樹脂の断面図である。
【図６】本発明における紡糸手段に適用できるシム板の他の実施形態例を示した平面図である。
【図７】本発明における紡糸手段の複合部に設けられる堰の他の実施形態例を示した平面図である。
【図８】本発明における紡糸手段の第２ノズルおよびシム板の他の実施形態例を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［側面漏光ＰＯＦ］
以下、本発明の側面漏光ＰＯＦの実施形態の一例を示して詳細に説明する。図１は、本発明の側面漏光ＰＯＦの一例である側面漏光ＰＯＦ１を、軸方向に対して垂直な方向に切断した様子を示した横断面図である。
本実施形態の側面漏光ＰＯＦ１（以下、単に「ＰＯＦ１」という。）は、図１に示すように、芯部２と、芯部２の外側に形成された鞘部３とからなる芯鞘構造を有している。ＰＯＦ１の側面には、鞘部３の厚みが薄い漏光部４が軸方向に沿って筋状に形成されている。
【００１１】
芯部２を形成する芯材としては、ＰＯＦの芯部として通常用いられる樹脂を用いることができ、光学的性能、機械的強度、信頼性などの点から、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が好ましい。
芯部２の断面形状は、ほぼ円形状であり、漏光部４の部分で鞘部３側に張り出した形状になっている。
【００１２】
鞘部３を形成する鞘材としては、ＰＯＦの鞘部として通常用いられる樹脂を用いることができ、フッ化ビニリデン系重合体などのフッ素樹脂組成物が好ましい。
ＰＯＦ１の側面には、軸方向に沿って、鞘部３の厚みが部分的に薄い漏光部４が筋状に形成されている。漏光部４は、鞘部３の厚みが３μｍ以下の部分を意味する。漏光部４では、鞘部３の厚みが薄いことで、芯部２内を伝播する光がその部分で全反射されずにＰＯＦ１の外に漏れてくる。また漏光部４では、鞘部３の厚みがゼロ、すなわち芯部２が露出していてもよい。
鞘部３における漏光部４以外の部分の厚みは、ＰＯＦ１の直径の０．５〜１．５％であることが好ましい。これにより、ＰＯＦ１の伝送損失が低くなって光源からの光がＰＯＦ１の端面から遠くまで届きやすくなるので、ＰＯＦ１からの筋状の漏光をより長くすることが容易になる。
【００１３】
漏光部４の数は特に限定されない。この例では、ＰＯＦ１の側面に３つの漏光部４が、ＰＯＦ１の外周に沿って等間隔に形成されている。ＰＯＦ１の側面に形成される漏光部４の数は、１つであっても２つであってもよく、４つ以上であってもよい。この場合、後述する図４に示す鞘材流路の堰１８ａを適宜増減することで漏光部の数を変更することが可能となる。また、この例では、３つの漏光部４がＰＯＦ１の外周に沿って等間隔に形成されているが、このように複数の漏光部が形成されている場合は、それらの間隔は等間隔でなくてもよい。
【００１４】
漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）は、ＰＯＦ１の外周に対して１５％以下（ＰＯＦの断面の中心角は５４°以下）になるように設計することが好ましく、１０％以下（ＰＯＦの断面の中心角は３６°以下）になるように設計することがより好ましい。漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）がＰＯＦ１の外周に対して１５％より大きいと、ＰＯＦ１の側面から漏光する光が多くなりすぎて、ＰＯＦ１の一端から光を入れた場合、ＰＯＦ１の他端まで均一に漏光することが難しくなるため好ましくない。
【００１５】
以上説明したように、本発明のＰＯＦ１は、側面に、軸方向に沿って筋状に形成された漏光部が形成されているため、側面から筋状に漏光させることができる。そのため、装飾性に優れており、従来の側面漏光ＰＯＦでは表現しきれなかった装飾用途に好適に用いることができる。
【００１６】
［側面漏光ＰＯＦの製造装置］
本発明のＰＯＦの製造装置は、ＰＯＦの側面に、鞘部の厚みが部分的に薄い漏光部が、軸方向に沿って筋状に形成された側面漏光ＰＯＦを製造する装置である。以下、本発明のＰＯＦの製造装置の実施形態の一例として、前述したＰＯＦ１を製造する装置を示して詳細に説明する。
本実施形態のＰＯＦの製造装置１００（以下、単に「製造装置１００」という。）は、図２に示すように、芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸手段１０と、溶融状態の芯材を押し出す芯材押出機２０と、芯材押出機２０から紡糸手段１０に供給する芯材の流量を制御する定量ポンプ３０と、溶融状態の鞘材を押し出す鞘材押出機４０と、鞘材押出機４０から紡糸手段１０に供給する鞘材の流量を制御する定量ポンプ５０と、紡糸手段１０により紡糸されたＰＯＦ１に延伸処理を施す延伸手段６０と、延伸されたＰＯＦ１を巻き取る巻取り手段７０と、ＰＯＦ１の走行を規制するガイド部材８０とを有している。
芯材押出機２０と定量ポンプ３０、定量ポンプ３０と紡糸手段１０、鞘材押出機４０と定量ポンプ５０、および定量ポンプ５０と紡糸手段１０は、それぞれ溶融樹脂（芯材、鞘材）が流通する配管を介して接続されている。
【００１７】
紡糸手段１０は、図３（Ａ）に示すように、第１ノズル１１と第２ノズル１２とを有する。第１ノズル１１には、溶融樹脂が流通する樹脂流路として、流路の断面形状が円形状で、芯材押出機２０から供給された芯材が流通する芯材流路部１３と、鞘材押出機４０から供給された鞘材が流通する鞘材流路部１４が設けられている。第２ノズル１２には、溶融樹脂が流通する樹脂流路として、芯材流路部１３から断面円形状の芯材が供給され、該芯材の周りに、鞘材流路部１４から供給された鞘材が複合される複合部１５と、流路の断面積が複合部１５側から徐々に小さくなっている円錐形状のテーパー部１６と、流路の断面形状が円形状でその断面積が芯材流路部１３の断面積より小さい吐出部１７と、が設けられている。
紡糸手段１０の樹脂流路においては、芯材流路部１３、テーパー部１６および吐出部１７の中心軸が一致している。
【００１８】
紡糸手段１０においては、芯材が芯材供給口１０ａから芯材流路部１３に供給され、鞘材が鞘材供給口１０ｂから鞘材流路部１４に供給され、複合部１５で芯材と鞘材が複合され、その複合された複合溶融樹脂がテーパー部１６および吐出部１７を流通し、吐出口１０ｃから吐出される。
【００１９】
第１ノズル１１および第２ノズル１２の材質は、ＰＯＦの紡糸ノズルとして通常用いられるものが使用でき、耐熱性、耐食性、強度などの点から、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）が好ましい。
芯材流路部１３の断面形状は、円形状である。
芯材流路部１３の内径Ｄは、製造するＰＯＦの芯部の直径に応じて適宜選定すればよく、１．０〜１０．０ｍｍが好ましい。
鞘材流路部１４の断面形状および内径は特に限定されず、鞘材流路部１４の断面形状は円形状が好ましく、内径は２．５〜５．０ｍｍが好ましい。
【００２０】
複合部１５は、芯材流路部１３から供給される断面円形状の芯材の周りに、軸方向に沿って薄肉部を有するように鞘材を複合させた複合溶融樹脂を形成する部分である。
複合部１５は、図３（Ａ）および図４（Ａ）に示すように、芯材流路部１３および鞘材流路部１４と連通しており、その流路の形状がシム板１８により形成されている。この例の複合部１５の流路形状は、図４（Ａ）に示すように、シム板１８によって、芯材流路部１３から供給される芯材の周りが円形状になっており、芯材流路部１３側から鞘材流路部１４に向かって流路幅が徐々に狭くなるように窄まった形状になっている。鞘材は、複合部１５における流路が窄まった部分に鞘材流路部１４から供給される。
【００２１】
複合部１５においては、芯材流路部１３から供給される断面円形状の芯材の周りが円形状になっているので、芯材の周りには鞘材がほぼ円形状に供給される。そのため、供給される芯材の周りの流路形状が非円形状の形態に比べて、芯材と鞘材に均一に圧力が加わりやすい。したがって、複合部１５における芯材の中心軸が、鞘材に押されてずれることを抑制しやすい。また、それにより複合する鞘材の厚みが、予期しない部分で厚くなりすぎたり薄くなりすぎたりすることを抑制しやすい。
【００２２】
複合部１５の鞘材が供給される部分には、シム板１８の内壁から、鞘材の流れを規制する板状の堰１８ａが、芯材流路部１３から供給される芯材に向かって延びるように設けられている。堰１８ａは、複合部１５に芯材流路部１３から供給される芯材側の側面が、芯材に近接するように設けられている。堰１８ａを設けることにより、複合部１５に供給される芯材の周りにおける堰１８ａが設けられた部分への鞘材の供給が妨げられる。そのため、複合部１５では、図５に示すように、芯材２Ａの周りに、堰１８ａが設けられた位置の鞘材の厚みが部分的に薄い薄肉部４Ａを有するように鞘材３Ａが複合された複合溶融樹脂１Ａが形成される。鞘部３Ａにおける薄肉部４Ａは、最終的に得られるＰＯＦ１の側面の漏光部４となる部分である。
【００２３】
堰１８ａの複合部１５に供給される芯材側の側面と芯材との距離は、５０μｍ以下であることが好ましい。堰１８ａの芯材側の側面と芯材の外側面とが接するように、つまり堰１８ａの芯材側の側面が、芯材流路部１３の内壁と一致するように設けられていることが好ましい。
【００２４】
堰１８ａの数は、特に限定されず、ＰＯＦ１の側面にその軸方向に沿って形成する漏光部の数に応じて設ければよい。この例では、３つの堰１８ａが、複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔になるように設けられている。ただし、堰１８ａは１つであっても２つであってもよく、４つ以上であってもよい。例えば、図６に示すように、４つの堰１８ａが複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔になるように設けられたシム板１８Ａを用いてもよい。シム板１８Ａを用いれば、側面に４つの漏光部が外周に沿って等間隔に形成された側面漏光ＰＯＦを製造できる。
また、この例では３つの堰１８ａが芯材の外周に沿って等間隔になるように設けられているが、堰１８ａが２つ以上である場合、芯材の外周に沿った間隔は等間隔には限定されない。
【００２５】
堰１８ａの幅ｄ（図４（Ｂ））と複合部１５に供給される芯材の直径Ｄとの比、すなわち堰１８ａの幅ｄと芯材流路部１３の内径Ｄ（図３（Ａ））の比（ｄ／Ｄ）は、ＰＯＦの側面に設ける漏光部の幅に応じて適宜選定すればよく、０．０８〜０．６が好ましい。前記比（ｄ／Ｄ）が０．０８以上であれば、薄肉部４Ａの幅が充分に大きくなりやすく、所望の幅の漏光部を形成することが容易になる。前記比（ｄ／Ｄ）が０．６以下であれば、得られるＰＯＦ１の側面に形成される漏光部４の幅（外周に沿った長さ）が大きくなりすぎて、光の伝播効率が低くなることを抑制しやすい。
【００２６】
堰１８ａの形状は、芯材２Ａの周りに供給される鞘材３Ａの厚みを部分的に薄くできるものであればよい。例えば、図７に示すように、堰１８ａの複合部１５に供給される芯材側の側面の形状が、その芯材の外周形状に沿って湾曲した凹形状になっていてもよい。
【００２７】
また、複合部１５には、図３（Ａ）および図４（Ａ）に示すように、その底面に溝１５ａが円環状に形成されていることが好ましい。複合部１５の溝１５ａの円環の中心は、芯材流路部１３の中心軸、すなわち複合部１５に供給される芯材の中心軸と一致している。
複合部１５の底面に円環状の溝１５ａが形成されていれば、堰１８ａが設けられていても、複合部１５の流路が窄まった側に鞘材流路部１４から供給された鞘材が、溝１５ａに沿って複合部１５の反対側の内壁の方まで均一に行き渡りやすくなる。これにより、複合部１５に供給された芯材における堰１８ａを設けた部分以外に、鞘材を均一に供給して複合することが容易になる。
溝１５ａが形成される位置は、円環状の溝１５ａの外側に、複合部１５において鞘材が供給される位置、すなわち鞘材流路部１４と複合部１５の連結位置が位置するようにすればよい。
【００２８】
テーパー部１６は、複合部１５において芯材２Ａの周りに、薄肉部４Ａが形成されるように鞘材３Ａが複合された複合溶融樹脂１Ａを、その断面積が小さくなるように断面円形状に変形させる部分である。
テーパー部１６は、その断面積が複合部１５側から徐々に小さくなるように円錐形状に窄まった形状になっている。つまり、テーパー部１６の複合部１５側の開口端部１６ａの断面形状は芯材流路部１３と同等の円形状であり、吐出部１７側の開口端部１６ｂの断面形状は開口端部１６ａ側よりも断面積の小さい円形状である。
【００２９】
テーパー部１６を通過する際、複合溶融樹脂１Ａはその断面積が小さくなるように変形される。このとき、複合溶融樹脂１Ａの薄肉部４Ａの部分では、鞘材３Ａが少ないので、鞘材３Ａによって芯材２Ａが内側に押される力が小さい。そのため、芯材２Ａは薄肉部４Ａの部分がその他の部分に比べると小さくならないので、その部分が部分的に外側に張り出した状態となるように変形し、図１に示すように、芯部２の周りに鞘部３が形成された芯鞘構造で、鞘部３の厚みが部分的に薄い漏光部４が軸方向に沿って筋状に形成されたＰＯＦ１が紡糸される。
【００３０】
テーパー部１６の内壁の傾斜角度（テーパー角度）θ（図３（Ｂ））は、１５〜４５°が好ましい。傾斜角度θが１５°以上であれば、テーパー部１６の全長（軸方向の長さ）が長くなりすぎることを抑制できるので、芯材や鞘材に熱劣化が生じてＰＯＦの伝送損失が増大することを抑制しやすい。傾斜角度θが４５°以下であれば、流路の断面形状の変化がより緩やかになるので、芯材２Ａの鞘材３Ａの軸ずれや、薄肉部４Ａ以外の部分の鞘材３Ａの厚みの不均一化を抑制しつつ、複合溶融樹脂１Ａをより断面積の小さい断面円形状に賦形することが容易になる。
【００３１】
テーパー部１６の複合部１５側の開口端部１６ａの断面積ＳＡと、テーパー部１６の吐出部１７側の開口端部１６ｂの断面積ＳＢの比（ＳＢ／ＳＡ）は、０．１〜０．６が好ましい。比（ＳＢ／ＳＡ）が前記範囲内であれば、側面に所望の漏光部４が形成されたＰＯＦ１得られやすい。
【００３２】
吐出部１７の流路断面の形状は、テーパー部１６の開口端部１６ｂと同じ円形状である。吐出部１７の開口端である吐出口１０ｃから、前述した芯鞘構造のＰＯＦ１が紡糸される。
【００３３】
延伸手段６０は、紡糸手段１０により紡糸されたＰＯＦ１に延伸処理を施すものである。ＰＯＦ１に延伸処理を施すことにより、ＰＯＦ１の機械的強度を向上させたり、ＰＯＦ１の口径を一定に調整したりすることができる。
延伸手段６０は、ＰＯＦ１に延伸処理を施すことができるものであればよく、図２に示すように、加熱型の延伸炉６１を用いることが好ましい。延伸炉６１では、炉内に供給される加熱気体または蒸気（スチーム）などによって、ＰＯＦ１を加熱しながら延伸する。
延伸炉６１の前後には、駆動式の送り側延伸ロール６２および引き取り側延伸ロール６３が設けられている。ＰＯＦ１は、送り側延伸ロール６２によって延伸炉６１に導かれ、引き取り側延伸ロール６３によって延伸炉６１から引き取られる。このとき、引き取り側延伸ロール６３の引き取り速度を、送り側延伸ロール６２の送り速度よりも速くすることによって、円滑に延伸処理が行える。
【００３４】
巻取り手段７０は、ＰＯＦ１をボビンなどに巻取れるものであればよく、例えば、ＰＯＦの損傷による特性の低下を防止するため、ＰＯＦ同士の間隔（ピッチ）を狭め、巻崩れが生じない範囲内でできるだけ低い張力で巻き取れるもの（特開平１−３２１２５９号公報参照）が好ましい。張力を制御しながらＰＯＦ１をボビンに巻き取る装置としては、テンションロール、トルクモーターなどによりＰＯＦの張力を制御し、ガイドまたはボビンをトラバースさせながらＰＯＦを巻き取る構成を有する装置が好ましい。
【００３５】
ガイド部材８０は、製造装置１００において、紡糸手段１０から、延伸手段６０、巻取り手段７０までのＰＯＦ１の走行を規制するものである。ガイド部材８０を設けることにより、糸垂れを抑制することができ、それによりＰＯＦ１の融着および各手段の内外や出入り口付近などでの接触を防止できる。
ガイド部材８０は、ＰＯＦの製造に通常用いられるものが使用でき、金属製またはセラミック製のガイド部材などが挙げられる。
【００３６】
以上説明した製造装置１００を用いれば、芯部２と鞘部３の芯鞘構造で、側面に軸方向に沿った筋状の漏光部４が形成された、装飾性に優れたＰＯＦ１を簡便に製造できる。
なお、本発明のＰＯＦの製造装置は、前述した製造装置１００には限定されない。例えば、複合部における堰がシム板に設けられている形態には限定されず、図８に示すように、第２ノズル１２における複合部１５の底面に、芯材流路部１３から供給される芯材側の側面が芯材に近接するように、堰１５ｂがシム板１８Ｂとは独立に設けられている形態であってもよい。また、この場合には、シム板を設けずに、シム板を設置する断面円形状の部分をそのまま複合部１５として使用する形態であってもよい。ただし、前述したような、堰１８ａが流路の内壁に設けられたシム板１８（シム板１８Ａ）を用いる形態の方が、従来から用いられているノズルを改造することなく、シム板の形状を変更するのみで漏光部の幅や数を容易に変更できる点で好ましい。
また、本発明のＰＯＦの製造装置における紡糸手段は、吐出部が設けられていない形態、すなわちテーパー部から直接紡糸される形態になっていてもよい。
また、紡糸した直後のＰＯＦ１を冷却する冷却手段が設けられた製造装置であってもよい。また、延伸手段が設けられていない製造装置であってもよい。
【００３７】
［側面漏光ＰＯＦの製造方法］
本発明の側面漏光ＰＯＦの製造方法は、芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸工程を有する方法であって、断面円形状の芯材の外側に、該芯材の軸方向に沿って厚みが薄い薄肉部を有するように鞘材を複合した複合溶融樹脂を形成し、該複合溶融樹脂の断面形状を、その断面積が徐々に小さくなるように、断面円形状に賦形して紡糸することを特徴とする方法である。以下、本発明の側面漏光ＰＯＦの製造方法の実施形態の一例として、前述した製造装置１００を用いてＰＯＦ１を製造する方法を説明する。
【００３８】
製造装置１００を用いるＰＯＦ１の製造方法は、紡糸手段１０により、芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸工程と、延伸手段６０により、紡糸されたＰＯＦ１に延伸処理を施す延伸工程と、巻取り手段７０により、延伸されたＰＯＦ１を巻き取る巻取り工程とを有する。
【００３９】
紡糸工程では、芯の原料となる樹脂を芯材押出機２０によって溶融して芯材として押出し、定量ポンプ３０を用いて、一定の流量で芯材供給口１０ａから紡糸手段１０の芯材流路部１３に供給する。同様に、鞘の原料となる樹脂を鞘材押出機４０によって溶融して鞘材として押出し、定量ポンプ５０を用いて、一定の流量で鞘材供給口１０ｂから紡糸手段１０の鞘材流路部１４に供給する。
【００４０】
紡糸手段１０の複合部１５では、シム板１８により形成された流路形状の複合部１５に、芯材流路部１３から断面円形状の芯材が供給され、その周りに鞘材が供給される。このとき、供給される芯材の外周に沿うように３つの堰１８ａが設けられていることで、その部分への鞘材の供給が妨げられる。そのため、芯材２Ａの周りに、部分的に鞘材の厚みが薄い薄肉部４Ａが形成されるように、鞘材３Ａが複合された複合溶融樹脂１Ａが形成される。
その後、複合溶融樹脂１Ａは、テーパー部１６において断面積が徐々に小さくなるように断面円形状に変形される。このとき、複合溶融樹脂１Ａの薄肉部４Ａの部分は、鞘材３Ａが薄いため、それ以外の部分に比べて芯材２Ａが内側に押し込まれず、部分的に張り出した状態となるように変形していく。そのため、その部分の鞘部３の厚みが薄くなって、部分的に鞘部３の厚みの薄い漏光部４が軸方向に沿って形成されたＰＯＦ１が吐出口１０ｃから紡糸される。
【００４１】
このように、製造装置１００を用いたＰＯＦ１の製造方法では、紡糸工程において、芯材２Ａの外側に、軸方向に沿って部分的に厚みの薄い薄肉部４Ａを有するように鞘材３Ａを複合した複合溶融樹脂１Ａを一旦形成した後に、その複合溶融樹脂１Ａを、その断面積が徐々に小さくなるように断面円形状に変形させていくことで、側面に所望の筋状の漏光部４が形成されたＰＯＦ１を紡糸することができる。
【００４２】
延伸工程では、延伸手段６０において、紡糸されたＰＯＦ１に延伸処理を施す。
延伸炉６１におけるＰＯＦ１の加熱温度は、Ｔｇ以上、Ｔｇ＋５０℃以下が好ましい。ここで、Ｔｇとは、芯材（コア材）のガラス転移温度である。延伸処理は、前記範囲の温度に加熱された加熱気体や蒸気を吹きつけながら延伸する方法などにより行うことができる。
巻取り工程では、巻取り手段７０により、延伸処理が施されたＰＯＦ１を巻き取る。巻取りは、ボビンなどを用いて行うことができる。
【００４３】
以上説明したＰＯＦの製造方法によれば、側面から軸方向に沿って筋状に漏光できる漏光部を有する、装飾性に優れた側面漏光ＰＯＦを簡便に製造できる。
なお、本発明の製造方法は、前記製造装置１００を用いた方法には限定されない。例えば、前述した他の形態の紡糸手段を備えたＰＯＦの製造装置を用いた方法であってもよい。また、紡糸工程と延伸工程の間に、紡糸直後のＰＯＦを冷却する冷却工程を設けた方法であってもよく、延伸手段を設けない方法であってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
本実施例で得られたＰＯＦの鞘部の厚みは、以下に示す方法で測定した。
［鞘部の厚みの測定］
鞘部の厚みは、製造したＰＯＦを線方向に対して垂直になるように０．５ｍｍ程度の厚さに切断し、キーエンス社製のデジタルＨＤマイクロスコープ ＶＨ−７０００により観察して、２００倍に拡大した画像を基に測定した。
【００４５】
［実施例１］
芯材としてポリメチルメタクリレート、鞘材としてフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体（混合比＝８０／２０（モル％））を用いた。図２および図３に例示した、紡糸手段１０を備えた製造装置１００により、外径約１．０ｍｍのＰＯＦ１を製造した。
紡糸手段１０は、芯材流路部１３の内径を６ｍｍ、鞘材流路部１４の内径を１．６ｍｍ、テーパー部１６の傾斜角度θを３０°、吐出部１７の内径を２．５ｍｍとした。シム板１８の堰１８ａは、複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔となるように３箇所設置し、そのそれぞれの幅ｄを２ｍｍとした。
【００４６】
得られたＰＯＦ１の鞘部３の厚みは、１０μｍ（ＰＯＦの直径に対して１．０％）であり、３つの漏光部４の部分では３μｍであった。漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）は約１７．４μｍ（ＰＯＦの外周に対して約０．５６％、中心角は約２°。）であった。
また、得られたＰＯＦ１を５０ｍとし、その両端にハロゲンランプを設置して白色光を入射したところ、ＰＯＦ１はその軸方向に沿って、光源の他端まで均一に、側面から３本の筋状の漏光を生じた。
【００４７】
［実施例２］
ＰＯＦの製造時に使用するシム板を後述するものに変更した以外は、実施例１と同じ原材料を用いて外径約０．７５mmのＰＯＦ１を作製した。シム板１８の堰１８ａは、複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔となるように４箇所設置し、そのそれぞれの幅ｄを１．５ｍｍとした。
得られたＰＯＦ１の鞘部３の厚みは、５μｍ（ＰＯＦの直径に対して０．６７%）であり、４つの漏光部４の部分では２μｍであった。また漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）は約１０μｍ（ＰＯＦの外周に対して約０．４２％、中心角は約１．５°。）であった。
得られたＰＯＦ１を８０ｍとし、その両端にハロゲンランプを設置して白色光を入射したところ、ＰＯＦ１はその軸方向に沿って、光源の他端まで均一に、側面から４本の筋状の漏光を生じた。
【００４８】
［実施例３］
ＰＯＦの製造時に使用するシム板を後述するものに変更した以外は、実施例１と同じ原材料を用いて外径約１．０mmのＰＯＦ１を作製した。シム板１８の堰１８ａは、複合部１５に供給される芯材の外周に沿って等間隔となるように４箇所設置し、そのそれぞれの幅ｄを２．５ｍｍとした。
得られたＰＯＦ１の鞘部３の厚みは、９μｍ（ＰＯＦの直径に対して０．９０%）であり、４つの漏光部４の部分では２μｍであった。また漏光部４の幅（ＰＯＦ外周上の弧の長さ）は約３１．４μｍ（ＰＯＦの外周に対して約１．０％、中心角は約３．６°。）であった。
得られたＰＯＦ１を２０ｍとし、その両端にハロゲンランプを設置して白色光を入射したところ、ＰＯＦ１はその軸方向に沿って、光源の他端まで均一に、側面から４本の筋状の漏光を生じた。
【符号の説明】
【００４９】
１ 側面漏光ＰＯＦ
２ 芯部
３ 鞘部
４ 漏光部
１０ 紡糸手段
１１ 第１ノズル
１２ 第２ノズル
１３ 芯材流路部
１４ 鞘材流路部
１５ 複合部
１６ テーパー部
１７ 吐出部
１８ シム板
１８ａ 堰
１００ ＰＯＦの製造装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯部と、該芯部の外側に形成された鞘部とを有する断面円形状の芯鞘構造のプラスチック光ファイバであって、
側面に、前記鞘部の厚みが薄い漏光部が、軸方向に沿って筋状に形成されている側面漏光プラスチック光ファイバ。
【請求項２】
芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸工程を有するプラスチック光ファイバの製造方法であって、
断面円形状の芯材の外側に、該芯材の軸方向に沿って厚みが薄い薄肉部を有するように鞘材を複合した複合溶融樹脂を形成し、該複合溶融樹脂の断面形状を、その断面積が徐々に小さくなるように、断面円形状に賦形して紡糸することを特徴とする側面漏光プラスチック光ファイバの製造方法。
【請求項３】
芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸手段を備えた側面漏光プラスチック光ファイバの製造装置であって、
前記紡糸手段の内部の樹脂流路に、
断面円形状の芯材の周りに鞘材が同心円状に複合される複合部と、流路の断面積が前記複合部側から徐々に小さくなっている円錐形状のテーパー部とが設けられ、
前記複合部の鞘材が供給される部分に、鞘材の流れを規制する堰が、前記複合部に供給される芯材に近接するように設けられていることを特徴とする側面漏光プラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項１】
芯部と、該芯部の外側に形成された鞘部とを有する断面円形状の芯鞘構造のプラスチック光ファイバであって、
側面に、前記鞘部の厚みが薄い漏光部が、軸方向に沿って筋状に形成されている側面漏光プラスチック光ファイバ。
【請求項２】
芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸工程を有するプラスチック光ファイバの製造方法であって、
断面円形状の芯材の外側に、該芯材の軸方向に沿って厚みが薄い薄肉部を有するように鞘材を複合した複合溶融樹脂を形成し、該複合溶融樹脂の断面形状を、その断面積が徐々に小さくなるように、断面円形状に賦形して紡糸することを特徴とする側面漏光プラスチック光ファイバの製造方法。
【請求項３】
芯材と鞘材を芯鞘構造に複合紡糸する紡糸手段を備えた側面漏光プラスチック光ファイバの製造装置であって、
前記紡糸手段の内部の樹脂流路に、
断面円形状の芯材の周りに鞘材が同心円状に複合される複合部と、流路の断面積が前記複合部側から徐々に小さくなっている円錐形状のテーパー部とが設けられ、
前記複合部の鞘材が供給される部分に、鞘材の流れを規制する堰が、前記複合部に供給される芯材に近接するように設けられていることを特徴とする側面漏光プラスチック光ファイバの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２２７３３５（Ｐ２０１１−２２７３３５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７８１３（Ｐ２０１０−９７８１３）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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