(57)【要約】【課題】 溶融押出成形法によるプラスチック光ファイバーの製造装置において製造しながらの使用が可能であり、コア径およびクラッド径の制約が無く、検査装置を新たに追加する場合のコストおよび手間を低減し、しかも、検査装置のメンテナンスや製造中の調整を容易としたプラスチック光ファイバーの検査装置およびこのような検査装置を備えたプラスチック光ファイバーの製造装置を提供する。【解決手段】  プラスチック光ファイバーの検査装置10は、コア部溶融押出機2のホッパー11上端部に着脱可能に取り付けられる光導入部21と、ホッパー11外部に設けられて光導入部21からホッパー11内に溶融コア出口部15の軸線と同一方向のレーザー光24を送り込むレーザー光源22と、多層用紡糸ノズル7の出口部下流側に設けられてレーザー光24の損失を測定する光損失測定部23とを備えている。【選択図】    図１
2014002002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部を溶融押出するコア部溶融押出機と、クラッド部を溶融押出するクラッド部溶融押出機と、コア部にクラッド部を積層する多層ダイと、多層ダイ内の多層溶融プラスチックを吐出する多層用紡糸ノズルと、多層溶融プラスチックを巻き取る巻取り機とを備え、コア部溶融押出機の溶融コア出口部の軸線と多層用紡糸ノズルの軸線とが同一線上に位置させられているプラスチック光ファイバーの製造装置において使用されるプラスチック光ファイバーの検査装置であって、
コア部溶融押出機のホッパー上端部に着脱可能に取り付けられる光導入部と、ホッパー外部に設けられて光導入部からホッパー内に溶融コア出口部の軸線と同一方向のレーザー光を送り込むレーザー光源と、多層用紡糸ノズルの出口部下流側に設けられてレーザー光の損失を測定する光損失測定部とを備えていることを特徴とするプラスチック光ファイバーの検査装置。
【請求項２】
コア部を溶融押出するコア部溶融押出機と、クラッド部を溶融押出するクラッド部溶融押出機と、コア部にクラッド部を積層する多層ダイと、多層ダイ内の多層溶融プラスチックを吐出する多層用紡糸ノズルと、多層溶融プラスチックを巻き取る引取ローラーとを備え、コア部溶融押出機の溶融コア出口部の軸線と多層用紡糸ノズルの出口部に軸線とが同一線上に位置させられており、コア部を溶融押出するコア部溶融押出機は、ロッド状プラスチック原料が収納されるホッパーと、ホッパーのプラスチック原料収納部の下流側に設けられてロッド状プラスチック原料の下端部分を加熱溶融させる加熱溶融部と、加熱溶融部を加熱する加熱手段と、ガス圧で溶融樹脂を順次押し出すためのガス加圧手段とを備えているプラスチック光ファイバーの製造装置において、
検査手段をさらに備えており、検査手段は、コア部溶融押出機のホッパー上部に着脱可能に取り付けられた耐圧蓋形状の光導入部と、ホッパー外部に設けられて光導入部からホッパー内にレーザー光を送り込むレーザー光源と、多層用紡糸ノズルの出口部に設けられてレーザー光の損失を測定する光損失測定部とを備えていることを特徴とするプラスチック光ファイバーの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信用途などに用いられるプラスチック光ファイバーの検査装置および製造装置に関し、より詳細には、溶融押出成形により得られ、この製造過程において主には光学的な信号伝達損失の悪化が少なく、かつ径精度の高いプラスチック光ファイバーを製造する装置において好適に使用されるプラスチック光ファイバーの検査装置およびこのような検査装置を備えたプラスチック光ファイバーの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでの代表的なプラスチック光ファイバーの製造技術には、１．押出方式、２．界面ゲル重合法によるプリフォームを溶融引き落としする方法等が提案されている。  
光ファイバー用途においては、光の伝達性に優れたプラスチック光ファイバーが求められている。
【０００３】
そこで、特許文献１には、溶融押出成形するとともに、ロッド状のプラスチック原料を少しずつ溶融して送り出すことを可能とした押出原料供給装置を使用することで、従来困難であった光信号の伝達損失悪化が極めて少なく、押出成形法本来の生産性を併せ持つ光伝送体（プラスチック光ファイバーなど）の製造装置が提案されている。
【０００４】
プラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）としては、ＳＩ−ＰＯＦとＧＩ−ＰＯＦとが知られている。ＳＩ−ＰＯＦは、コア径が約０．９８ｍｍ、クラッド径が１ｍｍで、コアが太くクラッドが薄い。ＧＩ−ＰＯＦは、コア径が約５０μｍ〜３００μｍであり、ＳＩ−ＰＯＦに比べて、コア径が細く、クラッドの厚みが厚くなっている。
【０００５】
また、プラスチック光ファイバーの製造装置において、製品の光伝送損失を測定する検査装置として、プラスチック光ファイバーの側面から光を入射して、下流側のプラスチック光ファイバーの側面から漏れる光を検出するもの（特許文献２）、プラスチック光ファイバーの製造装置を構成する紡糸ノズル内に光学窓などの検査用構成を設置するもの（特許文献３）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１０／１０９９３８号
【特許文献２】特開昭５９−９００２７号公報
【特許文献３】特開２００２−３１０８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の製造装置において、製造されるプラスチック光ファイバーの製品品質（光信号の伝送損失）を向上させるためには、製造しながら（インラインで）光伝送損失を測定することが望まれている。
【０００８】
しかしながら、特許文献２の検査装置では、ＧＩ−ＰＯＦを対象とする場合、コア径が細いために光の導入位置決めがしにくく、また、クラッド径が大きいために入射光がコアまで入射されにくいという問題があった。
【０００９】
また、特許文献３の検査装置では、検査装置が製造装置に内蔵されているので、既存の製造装置に検査装置を追加する場合に、製造装置の方を改造する必要があり、コストと手間がかかるという問題があった。また、製造装置をそのままにして、検査装置だけを取り外すことができないので、検査装置のメンテナンスが困難という問題があった。また、製造中に検査装置を調整することが困難であるという問題もあった。
【００１０】
本発明の目的は、溶融押出成形法によるプラスチック光ファイバーの製造装置において製造しながらの使用が可能であり、コア径およびクラッド径の制約が無く、検査装置を新たに追加する場合のコストおよび手間を低減し、しかも、検査装置のメンテナンスや製造中の調整を容易としたプラスチック光ファイバーの検査装置およびこのような検査装置を備えたプラスチック光ファイバーの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明によるプラスチック光ファイバーの検査装置は、コア部を溶融押出するコア部溶融押出機と、クラッド部を溶融押出するクラッド部溶融押出機と、コア部にクラッド部を積層する多層ダイと、多層ダイ内の多層溶融プラスチックを吐出する多層用紡糸ノズルと、多層溶融プラスチックを巻き取る巻取り機とを備え、コア部溶融押出機の溶融コア出口部の軸線と多層用紡糸ノズルの軸線とが同一線上に位置させられているプラスチック光ファイバーの製造装置において使用されるプラスチック光ファイバーの検査装置であって、コア部溶融押出機のホッパー上端部に着脱可能に取り付けられる光導入部と、ホッパー外部に設けられて光導入部からホッパー内に溶融コア出口部の軸線と同一方向のレーザー光を送り込むレーザー光源と、多層用紡糸ノズルの出口部下流側に設けられてレーザー光の損失を測定する光損失測定部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
光導入部は、例えば、ホッパー開口を閉鎖する円盤状の蓋と、蓋を貫通する光ファイバーとからなるものとされる。レーザー光源としては、例えば、半導体レーザーが使用される。光損失測定部は、例えば、受光素子およびその出力を処理する処理部を備えているものとされる。
【００１３】
レーザー光源および光損失測定部は、プラスチック光ファイバーの製造装置の外部に配置される。また、光導入部は、コア部溶融押出機のホッパー上端部に着脱可能に取り付けられる。したがって、この発明のプラスチック光ファイバーの検査装置は、既存のプラスチック光ファイバーの製造装置に容易に追加することができ、コストおよび手間を低減して、製造しながら検査を行うことができる。また、レーザー光源、光導入部および光損失測定部は、いずれも、プラスチック光ファイバーの製造装置の外部から部品交換や位置調整が可能であり、検査装置のメンテナンスや製造中の調整を容易に行うことができる。
【００１４】
この発明のプラスチック光ファイバーの検査装置を使用するプラスチック光ファイバーの製造装置においては、コア部及びクラッド部を構成する重合体等を、それぞれ加熱溶融させ、個々の流路から多層ダイ及び多層用紡糸ノズルへ注入する。このダイ及びノズルでコア部を押出成形すると同時に、その外周に１層又は２層以上の同心円状のクラッド部を押出し、溶着一体化させ、ノズルより吐出させ所定の条件下で引き取ることでプラスチック光ファイバーを形成する。引取ローラーは公知の引取ローラーが使用でき、ベルト式ローラー、ゴム式ローラーが挙げられる。
【００１５】
プラスチック光ファイバーの製造装置では、クラッド部として光学的なクラッド層と、その外側に機械的、及び熱的な補強層（以下、「オーバークラッド層」と記すことがある）を同時、または逐次押出することが好ましい。オーバークラッド材は、ポリカーボネートを主成分とするプラスチックで形成されているものが好ましい。オーバークラッド材は、機械強度特性に優れ、且つ光学的クラッド層と十分な密着性が得られるものであれば、どのようなもので形成してもよいが、特に、光学的クラッド層の外周をポリカーボネートで被覆することにより、透明性、耐熱性を維持しながら可撓性に優れたプラスチック光ファイバーとして使用することができる。オーバークラッド材による被覆層の厚みは、特に限定されないが、５０μｍ以上５００μｍ以下が適している。この範囲とすることにより、可撓性に優れ、且つ柔軟性等のプラスチック光ファイバーに必要な物性を満足できる。
【００１６】
この発明によるプラスチック光ファイバーの製造装置は、コア部を溶融押出するコア部溶融押出機と、クラッド部を溶融押出するクラッド部溶融押出機と、コア部にクラッド部を積層する多層ダイと、多層ダイ内の多層溶融プラスチックを吐出する多層用紡糸ノズルと、多層溶融プラスチックを巻き取る引取ローラーとを備え、コア部溶融押出機の溶融コア出口部の軸線と多層用紡糸ノズルの出口部に軸線とが同一線上に位置させられており、コア部を溶融押出するコア部溶融押出機は、ロッド状プラスチック原料が収納されるホッパーと、ホッパーのプラスチック原料収納部の下流側に設けられてロッド状プラスチック原料の下端部分を加熱溶融させる加熱溶融部と、加熱溶融部を加熱する加熱手段と、ガス圧で溶融樹脂を順次押し出すためのガス加圧手段とを備えているプラスチック光ファイバーの製造装置において、検査手段をさらに備えており、検査手段は、コア部溶融押出機のホッパー上部に着脱可能に取り付けられた耐圧蓋形状の光導入部と、ホッパー外部に設けられて光導入部からホッパー内にレーザー光を送り込むレーザー光源と、多層用紡糸ノズルの出口部に設けられてレーザー光の損失を測定する光損失測定部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明のプラスチック光ファイバーの製造装置によると、製造しながら検査を行うことができる。そして、検査手段によって、製造中のプラスチック光ファイバーの不良が発見された場合、製造を継続しながら、コア部溶融押出機の加熱手段による加熱温度の調整やガス加圧手段による加圧力の調整など、適宜な調整を行うことで、不良を解消することができる。
【００１８】
プラスチック光ファイバーに使用されるプラスチックの種類は、透明性が高く光伝送に用いることができるものであれば限定されない。例えば、（メタ）アクリル酸エステル系モノマーの重合体、スチレン系モノマーの重合体が挙げられる。（メタ）アクリル酸エステル系モノマーとして、メタクリル酸メチル、メタクリル酸トリクロロエチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル等；スチレン系モノマーとして、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等が挙げられ、これらの共重合体でも構わない。その他共重合成分として、ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニルフェニルアセテート、ビニルクロロアセテート等のビニルエステル類；Ｎ―ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ―ｔｅｒｔ−ブチルマレイミド、Ｎ―イソプロピルマレイミド、Ｎ―シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類等が例示される。その他、ポリカーボネート系プラスチック、シクロオレフィン系プラスチック、非晶フッ素系プラスチックなどを用いることもできる。
【００１９】
光ファイバーのコア部及び光学的クラッド層を構成する重合体は、当該分野で公知の方法によって製造することができる。例えば、重合体を構成するモノマーの混合物を、溶液重合、塊状重合、乳化重合又は懸濁重合等に付す方法などが挙げられる。なかでも、異物、不純物の混入を防ぐという観点から、塊状重合法が好ましい。
【００２０】
光ファイバーは、通常、マルチモード光ファイバーと、シングルモード光ファイバーとに分類され、さらにマルチモード光ファイバーは、ステップインデックス（ＳＩ）型と屈折率分布を有するグレーデッドインデックス（ＧＩ）型に分類されるが、本発明のプラスチック光ファイバーの検査装置は、ＧＩ型（中心から半径方向外側に向かって屈折率の大きさに分布を有するコアを備えたタイプの）光ファイバーの製造により有利である。ここで、屈折率分布とは、ファイバーの中心から半径方向に向かって屈折率が放物線に近い曲線で又は一定幅で段階的に変化することを意味する。なかでも、中心から半径方向に向かって屈折率が低下しているものが好ましい。このような屈折率分布をもたせることにより、通信速度を向上させることができる。
【００２１】
プラスチック光ファイバーのコア部はドーパントを含んでなることが好ましい。ドーパントを含有させることにより、プラスチック光ファイバーにおけるコア部の屈折率を変化させ、屈折率分布をもたせることができる。特に、屈折率分布をもたせるために、コア部においてドーパントの濃度分布を調整することが有効である。なお、クラッド部には、ドーパントが含有されていてもよい。
【００２２】
ドーパントは、コア部及び／又はクラッド部の主たる構成成分である重合体と相溶性があり、これら重合体の屈折率よりも高い又は低い屈折率をもつ化合物であることが適している。相溶性の良好な化合物を用いることにより、コア部の濁りを生じさせず、散乱損失を極力抑え、通信できる距離を増大させることができる。
【００２３】
高い屈折率をもつ化合物をドーパントとする場合は、中心から半径方向に向かってドーパント濃度が低下するように濃度分布を調整することにより、中心から半径方向に向かって屈折率が低下する屈折率分布をもたせることができる。
【００２４】
低い屈折率をもつ化合物をドーパントとする場合は、中心から半径方向に向かってドーパント濃度が上昇するように濃度分布を調整することにより、中心から半径方向に向かって屈折率が低下する屈折率分布をもたせることができる。
【００２５】
また、ドーパントを配合する際に、二種類以上の屈折率の異なる化合物を配合してもよい。この二種類以上の化合物の中に、コア部及び／又はクラッド部の主たる構成成分である重合体の屈折率と比較して、高屈折率の化合物及び低屈折率の化合物が含まれることが好ましい。このような高屈折率の化合物及び低屈折率の化合物を併用することにより、高屈折率の化合物のみ又は低屈折率の化合物のみを配合した場合と比較して、これと同じ屈折率差を得るために配合させるドーパントの添加量を相対的に少なくすることができる。このため、ガラス転移点が相対的に高くなり、これによって得られる光ファイバーの耐熱性を向上させることができる。
【００２６】
なお、光ファイバーにおいてＧＩ型の屈折率分布、特に、少なくともコア部に屈折率分布をつけるには、２台以上の溶融押出機と２層以上の多層ダイ及び多層用紡糸ノズルを用いて、コア部及びクラッド部を形成した後、引続いて設けられた熱処理ゾーンで、予めコア部に配合されたドーパントを周辺部方向に及び／または予めクラッドに配合されたドーパントを中心部に向かって拡散させ、ドーパントの濃度分布を付与する溶融押出ドーパント拡散法、２台以上の溶融押出機にそれぞれドーパント量を変えた重合体等を導入して、多層構造でコア部および／またはクラッド部を押出成形する方法等が例示される。
【００２７】
ＳＩ型及びマルチステップ型の屈折率分布をつける場合には、ドーパントを含まないコア部及びクラッド部を構成する重合体等を、２台以上の溶融押出機と２層以上の多層ダイ及び多層用紡糸ノズルを用いて溶融押出することが適している。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のプラスチック光ファイバーの検査装置によれば、コストおよび手間を低減して、製造しながら検査を行うことができるプラスチック光ファイバーの製造装置を得ることができる。また、検査装置のメンテナンスや製造中の調整を容易に行うことができる。
【００２９】
本発明のプラスチック光ファイバーの製造装置によれば、コストおよび手間を低減して、製造しながら検査を行うことができる。そして、プラスチック光ファイバーの不良が発見された場合、製造を継続しながら、コア部溶融押出機の加熱手段による加熱温度の調整やガス加圧手段による加圧力の調整など、適宜な調整を行うことで、不良を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明によるプラスチック光ファイバーを製造する装置およびこれに取り付けられた本発明によるプラスチック光ファイバーの検査装置の１実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、プラスチック光ファイバーの光導入部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明のプラスチック光ファイバーの検査装置の実施態様を詳細に説明するが、本発明は下記の例に限定されるものではない。
【００３２】
図１に、溶融押出法を使用してプラスチック光ファイバーを製造する装置およびこれに取り付けられたプラスチック光ファイバーの検査装置を示している。同図において、プラスチック光ファイバー製造装置(1)は、コア部(31)を溶融押出するコア部溶融押出機(2)と、クラッド部(32)を溶融押出するクラッド部溶融押出機(3)と、コア部溶融押出機(2)から押し出されたコア部(31)にクラッド部溶融押出機(3)から押し出されたクラッド部(32)を積層するための多層ダイ(4)と、補強層を押し出す補強層押出機(5)と、補強層押出機(5)から押し出された補強層をクラッド部(32)のさらに外層に積層するための多層ダイ(6)と、コア部(31)、クラッド部(32)及び補強層からなる多層溶融プラスチックを吐出する多層用紡糸ノズル(7)と、多層溶融プラスチックを鉛直下方向に引き取るための引取ローラー(8a)を有する巻取機(8)とを備えている。
【００３３】
コア部溶融押出機(2)は、ホッパー(11)と、ホッパー(11)に設けられてその内周によって原料ロッドRを案内するプラスチック原料収納部(12)と、プラスチック原料収納部(12)の上端部内にガスを導入するガス加圧手段(13)と、プラスチック原料収納部(12)の下流側に設けられて原料ロッドRの下端部分を加熱溶融させる加熱溶融部(14)と、加熱溶融部(14)の下端部に設けられた溶融コア出口部(15)とからなり、ガス加圧手段(13)によるガス圧で溶融樹脂を多層ダイ(4)へ供給するようになっている。
【００３４】
コア部溶融押出機(2)の溶融コア出口部(15)の軸線と多層用紡糸ノズル(7)の軸線とは、同一線上に位置させられている。
【００３５】
プラスチック光ファイバーの検査装置(10)は、コア部溶融押出機(2)に着脱可能に取り付けられる耐圧蓋形状の光導入部(21)と、光導入部(21)からコア部溶融押出機(1)内にレーザー光(24)を送り込むレーザー光源(22)と、多層用紡糸ノズル(7)の出口部下流側に設けられてレーザー光(24)の損失を測定する光損失測定部(23)とを備えている。
【００３６】
光導入部(21)は、図２に示すように、円盤状の蓋(25)と、蓋(25)を貫通する光ファイバー(26)とからなる。光導入部(21)は、ボルト(27)により、コア部溶融押出機(2)のホッパー(11)上端部に着脱可能に取り付けられる。蓋(25)は、圧力容器であるホッパー(11)の開口を閉鎖可能な耐圧性を有しており、蓋(25)と光ファイバー(26)との間は密封されている。光ファイバー(26)内を通ったレーザー光(24)は、溶融コア出口部(15)の軸線と同一方向のレーザー光(24)としてホッパー(11)内に送り込まれる。このような光導入部(21)としては、例えば、両側ＦＣ型耐圧コネクタという商品名で雄島試作研究所から販売されているものを使用することができる。
【００３７】
レーザー光源(22)としては、半導体レーザーが使用されている。レーザー光源(22)は、半導体レーザーに限られるものではない。
【００３８】
光損失測定部(23)は、受光素子およびその出力を処理する処理部を備えている。このような光損失測定部(23)の構成は、公知のものである。受光素子の数は、１つに限定されるものではなく、複数設けられることがある。
【００３９】
レーザー光源(22)から出力されたレーザー光(24)は、コア部溶融押出機(2)から押し出されたコア(31)内を通過する。この際、コア(31)が正常に形成されている場合、レーザー光(24)が散乱することは無く、光損失測定部(23)で測定される光損失はゼロとなる。コア(31)に欠陥（異物や亀裂など）がある場合には、レーザー光(24)が散乱し、これにより、光損失測定部(23)で測定される光損失が増加する。こうして、製造しながら（インラインで）の検査でプラスチック光ファイバーの光伝送損失が測定される。
【００４０】
上記実施形態のプラスチック光ファイバーの検査装置(10)によると、レーザー光源(22)および光損失測定部(23)は、プラスチック光ファイバーの製造装置(1)の外部に配置でき、耐圧蓋形状の光導入部(21)は、コア部溶融押出機(1)のホッパー(11)上端部に着脱可能に取り付けられるので、既存のプラスチック光ファイバーの製造装置に容易に追加することができる。したがって、コストおよび手間を低減して、製造しながら検査を行うことができるプラスチック光ファイバーの製造装置を得ることができる。また、レーザー光源(22)、耐圧蓋形状の光導入部(21)および光損失測定部(23)は、いずれも、プラスチック光ファイバーの製造装置(1)の外部から部品交換や位置調整が可能であり、検査装置(10)のメンテナンスや製造中の調整を容易に行うことができる。
【００４１】
上記実施形態のプラスチック光ファイバーの製造装置(1)によると、追加の工程を実施することなく、検査済のプラスチック光ファイバーを得ることができる。そして、検査装置（検査手段）(10)によって、製造中のプラスチック光ファイバーの不良が発見された場合には、製造を継続しながら、適宜な調整を行うことで、不良の解消が図られる。例えば、加熱溶融部(14)の温度が低いことに起因する不良と考えられる場合、コア部溶融押出機(2)の加熱溶融部(14)における加熱温度が上げられる。また、例えば、ガス圧が低いことに起因する不良と考えられる場合、ガス加圧手段(13)による加圧力が上げられる。こうして、プラスチック光ファイバの検査結果を即座に反映させての製造を行うことができる。
【符号の説明】
【００４２】
(1)     プラスチック光ファイバー製造装置
(2)     コア部溶融押出機
(3)     クラッド部溶融押出機
(4)     多層ダイ
(7)     多層用紡糸ノズル
(8)     巻取機
(11)    ホッパー
(12)    プラスチック原料収納部
(13)    ガス加圧手段
(14)    加熱溶融部
(15)    溶融コア出口部
(21)    光導入部
(22)    レーザー光源
(23)    光損失測定部
(24)    レーザー光
【図１】
2014002002.tif 000003
【図２】
2014002002.tif 000004