JP2000039518A

JP2000039518A - 光伝送チューブ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000039518A
Application number: JP10209752A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ishiharada; 石原田　　稔; Hideo Sugiyama; 秀夫杉山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】側周面から指向性を持って高輝度に発光し、
汚れなどが付着しても優れた発光特性を維持し、かつ量
産性に優れた安価な光伝送チューブであって、全方位に
向けて高輝度の光を放出できる光伝送チューブを提供す
る。【解決手段】管状クラッド３と、このクラッド材より
も高屈折率の材料で構成されるコア２とを備え、管状ク
ラッド３とコア２との間にその長さ方向に延在する帯状
の反射層４を螺旋状に形成し、コア２を通る光を、反射
層４で反射・散乱させて反射層形成側と反対側の管状ク
ラッド３の外側周面から螺旋状に放出させるようにした
光伝送チューブ１。多色押出機を用い、コア材、クラッ
ド材、及び白色顔料又は散乱材を含む反射材を同時に押
出機の各口金部に導入し、コア材を円柱状に、反射材を
この円柱状コア材外周面上に帯状に、クラッド材をコア
材及び反射材を覆ってチューブ状にそれぞれ同時に押し
出し、押し出し物を捩りながら引き取って、この光伝送
チューブを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管状クラッドと、
この管状クラッドの構成材料よりも高屈折率の材料より
なるコアとを備えた光伝送チューブにおいて、管状クラ
ッドとコアとの間に螺旋状の反射層を形成することによ
り、管状クラッドの側周面（外表面部）から全方位に向
けて高輝度の光を放出させるようにした光伝送チューブ
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、数ｍ程度の長さに亘り発光が得ら
れる発光体としては、ネオン管や蛍光管がある。しか
し、ネオン管や蛍光管は高電圧を必要とし、感電や漏電
等の危険があるため例えば水中や雨、雪のかかる箇所で
は使用できず、更にガラス管で形成されているため、耐
衝撃性に難があり、人や車などの物体が接触するような
場所では使用できなかった。

【０００３】そこで、これらの問題を解決するものとし
て、可撓性チューブに透明コア液又は柔軟な透明ポリマ
ーを充填した光伝送チューブや、プラスチック光ファイ
バーを撚り合わせたものが提案されている。これらは光
源から出てくる光をチューブの一端から入射させ、数十
ｍの長さに亘りチューブ側面から光を出射させるもの
で、光源と発光部分を分離でき、破損の危険性もないこ
とから、水中や屋外、爆発の恐れのある環境等において
も使用することができ、また、ガラス細工などの複雑な
加工が不要で製造が容易である上に、施工性も良好なも
のであった。

【０００４】しかしながら、管状クラッドと、この管状
クラッドの構成材料より高屈折率の材料よりなる透明コ
アとからなる光伝送チューブは、一般により多くの光を
光伝送チューブ先端に送ることを目的とするため、チュ
ーブの側周面の輝度は高くない。

【０００５】チューブ側周面の輝度を高めるために、管
状クラッド内面に凹凸を付けたりコアに光散乱性を有す
る粒子を分散させることが考えられるが、この方法で
は、チューブ側周面から断面方向の全方位に光が放射し
てしまうため、所望の方向において十分に高い輝度を得
ることはできなかった。

【０００６】そこで、ガラスや透明樹脂製の透明ロッド
の側周面に、光反射性塗料を点状又は線状に印刷して反
射層を形成し、特定方向に光を放射させる光散乱ロッド
が提案されている。この光散乱ロッドによれば、放射さ
せる光に指向性を持たせた分だけ輝度を高めることがで
きるが、ロッドの外周部に汚れが付着した場合には、該
透明ロッドの光伝送性が低下するため、輝度が低下した
り長さ方向の輝度分布が変化したりするなどの問題があ
り、ロッドが汚れないような環境でしか利用できなかっ
た。また、このような光散乱ロッドは、押し出しや注型
重合などの方法で透明ロッドを作製した後、この透明ロ
ッドの外周に光反射性塗料を印刷する方法で製造される
が、印刷塗膜の乾燥工程に時間がかかり、また少なくと
もロッドの成形と印刷との２つの工程を経なければなら
ないため、生産性が悪く、高価となるという欠点もあっ
た。また、ロッド状のものに印刷するため、側周面の一
側にしか反射層を形成することができず、このため、光
の放射方向に制約を受けるという不具合もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来にお
いては、側周面から特定の指向性を持って光を放出させ
ることにより輝度を高めた光伝送チューブであって、汚
れ等による発光特性の低下の問題がなく、量産性に優
れ、かつ安価な光伝送チューブは提供されていないのが
現状である。

【０００８】上記従来の問題点を解決し、側周面（外表
面部）から指向性を持って高輝度に発光し、汚れなどが
付着しても優れた発光特性を維持し、かつ量産性に優れ
た安価な光伝送チューブを提供するべく、本出願人は先
に、管状クラッドとこの管状クラッドより高屈折率を有
するコアとの間にその長さ方向に沿って帯状に反射層を
形成し、コアを通る光を反射層で反射・散乱させて反射
層形成側と反対側の管状クラッド側周面から放出させる
ようにした光伝送チューブを提案した（特願平９−１２
１６７６号。以下「先願」という。）。

【０００９】この先願の光伝送チューブによれば、指向
性を有する高輝度の光を光伝送チューブの側周面から取
り出すことができるが、放出される光条は、反射層を形
成した側と反対側に制約されてしまい、全方位に向けて
高輝度の光を放出することはできない。

【００１０】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、汚れ等による発光特性の低下の問題がな
く量産性に優れ安価な光伝送チューブであって、高輝度
の光を全方位へ向けて放出することができる光伝送チュ
ーブ及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の光伝送チューブ
は、管状クラッドと、該管状クラッドの構成材料よりも
高屈折率の材料で構成されるコアとを備える光伝送チュ
ーブにおいて、該管状クラッドとコアとの間に該管状ク
ラッドの長さ方向に延在する帯状の反射層を形成し、前
記コアを通る光を該反射層で反射・散乱させて該反射層
形成側と反対側の管状クラッド側周面から放出させるよ
うにした光伝送チューブであって、該帯状の反射層を螺
旋状に形成し、前記コアを通る光を管状クラッド側周面
から螺旋状に放出させるようにしたことを特徴とする。

【００１２】本発明の光伝送チューブでは、反射層を管
状クラッドとコアとの間にチューブの長さ方向に延在す
るように帯状に形成してあり、光量の最も多いコア内部
を通る強い光がこの帯状の反射層で反射され、該反射層
と反対側のチューブ側周面から指向性の高い強い光とし
て放出される。この結果、著しく輝度が高くなり、非常
に明るいものとなる。なお、反射層は螺旋状に設けられ
ているので、この指向性を持つ光条も螺旋状に放出され
るため、全方位に向けて高輝度の光が放出されるように
なる。

【００１３】本発明においては、管状クラッドは（メ
タ）アクリル系ポリマーよりなり、コアはポリスチレ
ン、ポリカーボネート又はスチレン−（メタ）アクリル
共重合体よりなり、反射層は白色顔料又は散乱材を含む
（メタ）アクリル系ポリマーよりなることが好ましい。

【００１４】このような本発明の光伝送チューブは、３
個のスクリュー部を有する３色押出機等の多色押出機を
用い、コア材、クラッド材、及び白色顔料又は散乱材を
含む反射材を該多色押出機の例えば各口金部に導入し、
コア材を円柱状に、反射材をこの円柱状コア材外周面上
に帯状に、かつクラッド材を上記コア材及び反射材を覆
うチューブ状にそれぞれ同時に押し出し、押し出し物を
捩りながら引き取ることにより、管状クラッドとコアと
の間にその長さ方向に延在する帯状の反射層を螺旋状に
形成する本発明の光伝送チューブの製造方法により、高
い生産性のもとに安価に製造することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明の光伝送チューブの実施の形
態を示し、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は管状クラッド
の図示を省略した状態を示す斜視図、（ｃ）図は（ａ）
図のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【００１７】図１に示す光伝送チューブ１は、コア２と
これを覆う管状クラッド３との間に、チューブの長手方
向に延在する帯状の反射層４を螺旋状に形成したもので
ある。なお、反射層４はコア３の表面から若干コア３の
内部に侵入した状態で形成されていても良い。

【００１８】コア２を構成する材料（コア材）には、管
状クラッド３を構成する材料（クラッド材）よりも屈折
率が高い透明材料が用いられ、一般的には、プラスチッ
ク、エラストマー等の中から目的に応じて適宜選択使用
される。

【００１９】コア材の具体例としては、ポリスチレン、
スチレン・メチルメタクリレート共重合体、（メタ）ア
クリル樹脂、ポリメチルペンテン、アリルグリコールカ
ーボネート樹脂、スピラン樹脂、アモルファスポリオレ
フィン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアリレー
ト、ポリサルホン、ポリアリルサルホン、ポリエーテル
サルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ジアリル
フタレート、フッ素樹脂、ポリエステルカーボネート、
ノルボルネン系樹脂（ＡＲＴＯＮ）、脂環式アクリル樹
脂（オプトレッツ）、シリコン樹脂、アクリルゴム、シ
リコンゴム等の透明材料が挙げられる（なお、「（メ
タ）アクリル」とは「アクリル及びメタクリル」を示
す。）。

【００２０】一方、クラッド材としては、屈折率の低い
透明材料の中から選定することができ、プラスチックや
エラストマー等の有機材料が挙げられる。

【００２１】クラッド材の具体例としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、フッ
化ポリメチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン−酢酸
ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリエチレン
−ポリビニルアルコール共重合体、フッ素樹脂、シリコ
ン樹脂、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエ
ンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、ブチルゴム、
ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴ
ム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤ
Ｍ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、フッ素
ゴム、シリコンゴム等が挙げられる。

【００２２】上記のコア材、クラッド材のうち、透明性
や屈折率等の光学特性及び同時押し出し加工性の面か
ら、コア材としては、ポリスチレン、ポリカーボネー
ト、スチレン−（メタ）アクリル共重合体（ＭＳポリマ
ー）等が好ましく、また、クラッド材としては（メタ）
アクリル系ポリマー等が好ましい。

【００２３】反射層は白色顔料や散乱材を含む（メタ）
アクリル系ポリマーで形成することが好ましい。

【００２４】ここで白色顔料や散乱材としては、シリコ
ーン樹脂粒子やポリスチレン樹脂粒子等の有機ポリマー
粒子、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂等の金属酸化物粒
子、ＢａＳＯ₄等の硫酸塩粒子、ＣａＣＯ₃等の炭酸塩粒
子等が挙げられ、これらの１種を単独で又は２種以上を
併用して使用することができる。

【００２５】反射効率や同時押し出し加工性等を考慮し
た場合、これら白色顔料や散乱材の粒子の平均粒径は
０．１〜２００μｍ程度特に０．５〜５０μｍ程度であ
ることが好ましく、また、反射層構成材料（反射材）中
の含有量は０．５〜２０重量％程度特に１〜１０重量％
程度であることが好ましい。

【００２６】反射層４の厚さは特に制限されないが、１
０〜２００μｍ特に５０〜１００μｍとすることが好適
である。この厚さが薄すぎると反射される光が少なくな
るため輝度が低くなり、厚すぎると反射される光が多く
なり輝度が高くなるが、これは光源から近距離の場合
で、更に光源から離れた所では逆に輝度が低くなる不利
を伴う場合がある。

【００２７】なお、コア２の直径は特に制限されない
が、通常２〜３０ｍｍ特に５〜１５ｍｍ程度とされる。
また、管状クラッド３の肉厚は通常０．０５〜４ｍｍ特
に０．２〜２ｍｍ程度とされる。

【００２８】本発明においては、螺旋状に形成される帯
状の反射層の形成位置、反射層の帯幅や螺旋のピッチ等
には特に制限はなく、反射層で反射された光が指向性を
有する螺旋状の光条として放出されるように形成すれば
良い。

【００２９】図１のように反射層４を螺旋状に形成した
光伝送チューブ１であれば、図１（ａ）にドットを付し
た螺旋状の領域Ｌ及び図１（ｃ）に示す領域Ｌに、指向
性のある高輝度の反射光を得ることができる。

【００３０】反射層４のピッチ（図１（ｂ）のＰ）は、
反射層４の幅（図１（ｂ）のＷ）やコア２の直径（図１
（ｂ）のＤ）によっても異なるが、ピッチＰが狭すぎる
と反射層４自体に遮られて放出光を得ることができず、
逆に広すぎると放出光がまばらになって全方位に向けて
均一かつ高輝度の光を得ることができなくなるため、一
般的には、反射層４のピッチＰはコア２の直径Ｄの０．
１〜１０倍程度とし、反射層４の幅Ｗは、コア２の周長
の３〜５０％、特に５〜２０％程度とするのが好まし
い。

【００３１】本発明の光伝送チューブでは、図１（ｃ）
に破線で示す如く、反射層４を覆うように、管状クラッ
ド３の外表面に反射性保護層５を形成しても良い。この
ような反射性保護層５を形成した光伝送チューブであれ
ば、反射層４にピンホール等の欠陥がある場合、この欠
陥部分を通って反射層４の裏側に漏洩する光や反射層４
の側部から漏洩する光をこの反射性保護層５で反射する
ことにより光の損失を低減し、反射層４の反対側の輝度
をより一層高めることができる。

【００３２】この反射性保護層５の構成材料としては、
反射層４から漏れた光を外部に透過させず、また、この
光を吸収せず、効率的に反射させるものが好ましく、具
体的には、銀、アルミニウム等の金属箔や金属シート、
或いは光を散乱する上記したような散乱性粒子を分散し
た塗膜等を用いることができる。反射性保護層５は、反
射層４を覆う領域にのみ設けても良いが、反射光の放出
部（図１（ａ）のＬの領域に対応する管状クラッド外周
部）以外の管状クラッド３の外周面を覆うように設けて
も良い。

【００３３】この光伝送チューブを製造するには、多色
押出機例えば３個のスクリュー部を有する３色押出機を
用い、コア材、クラッド材、及び白色顔料又は散乱材を
含む反射材を押出機に導入し、コア材を円柱状に、反射
材をこの円柱状コア材の外周面上に帯状に、かつクラッ
ド材を上記コア材及び反射材を覆うチューブ状に同時に
押し出すに当り、螺旋状の反射層が所定のピッチで形成
されるように、軟化状態の押し出し物を捩りながら引き
取れば良い。

【００３４】この方法によれば、屈折率や物性の異なる
３種の材料を同時に押し出し、３種の機能を持った積層
構造体を一度に成形することができ、成形速度が速く、
しかも各材料が軟化状態で積層されるため、各層間の密
着性にも優れた光伝送チューブを効率的に製造すること
ができる。

【００３５】なお、本発明においては、螺旋状の反射層
は１条に限らず、複数条形成しても良く、このように複
数条の反射層を形成するべく、反射材を複数条に分割し
て押し出すためには、上記押し出し成形方法において、
反射材の口金を複数個用いても良く、１つの口金に反射
層間の間隔に相当する仕切壁を設けて押し出しても良
い。

【００３６】反射性保護層を形成する場合には、上記押
し出し成形後に金属箔や金属シートを貼着したり、散乱
性粒子を分散させた塗料を塗布したりすれば良いが、同
時押し出しにより反射性保護層を形成することも可能で
ある。

【００３７】なお、本発明の光伝送チューブは上記以外
の方法で製造されても良い。

【００３８】

【実施例】以下に実施例及び参考例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。説明の便宜上、まず参考例を示
す。

【００３９】参考例１３個のスクリュー部を有し、コア材、クラッド材及び反
射材を同時に押し出せる多色押し出し機を用い、表１に
示すコア材、アクリルポリマーからなるクラッド材、こ
のクラッド材と同様のアクリルポリマーにＴｉＯ₂（平
均粒径１０μｍ）を１５重量％分散させた反射材を同時
に押し出し機の口金部に導入し、この口金部から直径６
ｍｍの円柱状ロッド（コア）、その外周表面に幅約１．
５ｍｍ、厚さ０．０１〜０．０２ｍｍの帯状の白色反射
層、これらロッド及び反射層を覆う管状クラッドを同時
に押し出し、外径６．５ｍｍの円柱状光伝送チューブＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．３を作成した。

【００４０】得られた光伝送チューブの一端から光を入
射させた場合の反射層形成側と反対側の側面輝度をミノ
ルタＣＳ１００色彩色差計で測定し、結果を表１に示し
た。なお、光源には緑色のＬＥＤ（印加電流：２０ｍ
Ａ、出射光量：１ｌｕｍｅｎ）を用いた。

【００４１】比較のため、メタクリル酸メチル、メタク
リル酸ラウリル、ベンゾイルパーオキサイドからなるモ
ノマー溶液を外径６ｍｍ、長さ２５ｍのＦＥＰ（四フッ
化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）チューブに
注入し、これを６５℃の温浴槽に置き、両端からそれぞ
れ３．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えながら、３時間重合
反応させて固化させることにより、コアとＦＥＰ管状ク
ラッドとの間に反射層のない、外径６．５ｍｍ、長さ２
０ｍの光伝送チューブＮｏ．４を得、この光伝送チュー
ブについても上記と同様に側面輝度の測定を行って結果
を表１に示した。

【００４２】

【表１】

【００４３】この結果から、コアと管状クラッドとの間
に反射層を形成することにより側面輝度を格段に高める
ことができることがわかる。

【００４４】実施例１反射材押し出し用の口金の幅を変えると共に、押し出し
物を捩りながら引き取って、約１ｍｍ幅の反射層を６．
５ｍｍのピッチで螺旋状に形成したこと以外は、参考例
１のＮｏ．１の場合と同様に行って本発明の光伝送チュ
ーブを製造し、参考例１と同様にして光を入射させ、側
面輝度を調べたところ、螺旋状の光が放出されることに
より、全方位にわたって、光の放出部において、参考例
１のＮｏ．１と同等の輝度が得られた。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の光伝送チュ
ーブによれば、側面から指向性のある光を螺旋状に放出
させて、輝度を効果的に高めることができる。

【００４６】また、本発明の光伝送チューブの製造方法
によれば、このような光伝送チューブを高い生産性にて
容易かつ効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送チューブの実施の形態を示し、
（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は管状クラッドの図示を省
略した状態を示す斜視図、（ｃ）図は（ａ）図のＣ−Ｃ
線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１光伝送チューブ２コア３管状クラッド４反射層５反射性保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管状クラッドと、該管状クラッドの構成
材料よりも高屈折率の材料で構成されるコアとを備える
光伝送チューブにおいて、該管状クラッドとコアとの間に該管状クラッドの長さ方
向に延在する帯状の反射層を形成し、前記コアを通る光
を該反射層で反射・散乱させて該反射層形成側と反対側
の管状クラッド側周面から放出させるようにした光伝送
チューブであって、該帯状の反射層を螺旋状に形成し、前記コアを通る光を
管状クラッド側周面から螺旋状に放出させるようにした
ことを特徴とする光伝送チューブ。
【請求項２】請求項１において、前記管状クラッドが
（メタ）アクリル系ポリマーよりなり、前記コアがポリ
スチレン、ポリカーボネート又はスチレン−（メタ）ア
クリル共重合体よりなり、前記反射層が白色顔料又は散
乱材を含む（メタ）アクリル系ポリマーよりなることを
特徴とする光伝送チューブ。
【請求項３】請求項１又は２に記載の光伝送チューブ
を製造する方法であって、多色押出機を用い、コア材、クラッド材、及び反射材を
該多色押出機に導入し、コア材を円柱状に、反射材をこ
の円柱状コア材外周面上に帯状に、かつクラッド材を上
記コア材及び反射材を覆うチューブ状にそれぞれ同時に
押し出し、押し出し物を捩りながら引き取ることを特徴
とする光伝送チューブの製造方法。