(57)【要約】【課題】プラスチック光学部材における気泡を抑制し、伝送特性等の光学特性を向上させる。【解決手段】円柱状のプリフォーム１１を延伸工程２７により長手方向に延伸してプラスチック光ファイバ２１を製造する。延伸工程２７の前には、減圧加熱工程２６によりプリフォームを減圧加熱処理する。これにより、延伸工程２７で気化するような物質をプリフォーム１１から予め除去することができるので、プラスチック光ファイバにおける気泡を抑制することができる。そのため、プラスチック光ファイバの伝送特性を向上させることができる。【選択図】        図３
2006119587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状のプリフォームを長手方向に加熱延伸してプラスチック光学部材とするプラスチック光学部材の製造方法において、
前記プリフォームを前記加熱延伸する前に、予め加熱処理することを特徴とするプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項２】
前記加熱処理を減圧下で行うことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項３】
管状の第１部材の中空部に重合性化合物を入れてこの重合性化合物を重合することにより、屈折率が前記第１部材の屈折率以下である第２部材を前記中空部に形成して、前記第１部材と前記第２部材とを有する前記プリフォームとすることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項４】
前記第２部材の含水率が０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下となるように前記加熱処理をすることを特徴とする請求項３記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項５】
前記重合により生成される重合体は、２５℃における飽和含水率が１．０ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項３または４記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項６】
前記重合体は、アクリル系重合体であることを特徴とする請求項４または５記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項７】
前記重合は、塊状重合であることを特徴とする請求項３ないし６いずれか１項記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項８】
前記プリフォームは円柱形状または円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項９】
前記第２部材は、前記重合により生成される重合体との屈折率差が０．００１以上である物質を含み、
前記物質は、前記第２部材における所定の方向に沿って濃度勾配を有して分布していることを特徴とする請求項３ないし８いずれか１項記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項１０】
前記プラスチック光学部材がプラスチック光ファイバであることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載のプラスチック光学部材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし１０いずれか１項記載の製造方法により製造されたことを特徴とするプラスチック光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック光学部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送体などの光学用途においては、プラスチック系材料と石英系材料とが一般に用いられている。両者を比べてみると、前記プラスチック系材料は、前記石英系材料に比べて、成型加工性，部材の軽量化，低コスト化，可撓性，耐衝撃性などにおいて優れている。例えば、プラスチック光ファイバ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ；ＰＯＦ）は、石英系光ファイバと比べて、光の伝送損失が大きいために長距離の光伝送には向いていないが、上記のプラスチックの性質により、光ファイバのコア部を数１００μｍ以上とするような大口径化を図ることができる。
【０００３】
前記大口径化を図ることにより、光ファイバの分岐や接続に用いる各種周辺部品および機器の光ファイバとの接続精度を上げる必要がなくなる。その結果として、ＰＯＦは、周辺部品や機器との接続容易性や端末加工容易性の向上が図れ、また、高精度の調芯が不要となるなどの利点がある。また、ＰＯＦは上記のようなコネクタ部分の低コスト化を実現するとともに、プラスチックの性質により、人体への突き刺し災害などの危険性を低減することができること、高い柔軟性により加工性や敷設性に優れること、さらには、耐振動性に優れること、低価格であるなどの利点もある。したがって、ＰＯＦは、家庭や車載用途に注目されるだけでなく、高速データ処理装置の内部配線や、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）リンクなどにおける極短距離かつ大容量のケーブルとしても注目されている。
【０００４】
プラスチック光ファイバの中でも、その断面円形の径方向において、屈折率が中央に向けて連続的あるいは段階的に高くなるものがあり、これらは一般に、屈折率分布型プラスチック光ファイバと称されている。このような屈折率分布型プラスチック光ファイバの製造方法としては、プラスチック光ファイバ母材、いわゆるプリフォームを、界面ゲル重合法により作製してから、このプリフォームを長手方向に加熱延伸させてプラスチック光ファイバとする方法がある（特許文献１〜３）。
【０００５】
プリフォームを加熱延伸してプラスチック光ファイバとする場合には、気泡が発生してプラスチック光ファイバの導光部であるコア部中に微細な空隙ができてしまうことが多い。微細な空隙のあるプラスチック光ファイバは伝送損失が大きくなるので問題がある。また、微細な空隙が目視で確認されなくとも、μｍオーダーの空隙ができていることがあり、このレベルの空隙でも伝送損失を大きく損なう。
【０００６】
プリフォームの加熱延伸時における発泡の原因としては、これまで、プリフォーム中の水分、プリフォームのコア部分における溶存ガス、プリフォーム中の空隙、等が挙げられてきた。そして、プリフォーム中の水分を低減するために、プリフォームの原料であるモノマーの水分量を低減するプラスチック光学部材の製造方法が提案され（例えば、特許文献４参照）、プリフォームのコア部分における溶存ガスを低減するために、コア部分の原料であるモノマーを減圧脱気することとコア部分を圧力制御下で重合生成させることとが提案されている（例えば、特許文献５参照）。また、プリフォーム中の空隙を抑制するために、プリフォームの作製工程における回転重合ではゾル化工程を設けて、モノマー添加率を高めるという製造方法（例えば、特許文献６参照）や、中空管の一端を樹脂で密封してから、中空管の中空部に重合性化合物を注入してプリフォームを重合作製する方法（例えば、特許文献７参照）、コアが重合生成した後のプリフォームを所定の冷却速度で冷却する方法（例えば、特許文献８参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開昭６１−１３０９０４号公報
【特許文献２】特許第３３３２９２２号公報
【特許文献３】特開平１０−２５３８３８号公報
【特許文献４】特開２００３−１４９４６３号公報
【特許文献５】特開２００３−３２９８５９号公報
【特許文献６】特開２００３−１９５０６５号公報
【特許文献７】特開２００３−２３２９４０号公報
【特許文献８】特開２００３−３２９８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献４の方法では、モノマーの重合反応工程中や光学部材を作成した後の吸湿による水分量増加を防ぐことができないという問題があり、特許文献５の方法では、沸点がモノマーの沸点と同等またはそれ以上である揮発物質は、原料の減圧脱気処理では十分に除去されないという点で問題がある。また、特許文献６の方法については、未反応モノマー以外の揮発物質、例えば水分の含有量を低くすることができないという問題があり、特許文献７の方法では、重合過程における気泡の混入を抑制する効果はあるが、モノマーに溶解するあるいは溶解しているような揮発物質を減少させる効果はないという問題があり、特許文献８の方法は、重合での体積収縮によるボイドの発生や成長を防ぐという効果はあるが、プリフォームの加熱延伸時における発泡の原因となる揮発物質そのものを減少させる効果はない点で問題がある。このように、従来の方法では、プリフォームの加熱延伸時における発泡を十分には抑制することができなかった。これは、発泡が、上記の原因に加えて、プリフォームのコア部の成分も原因としてあるからである。つまり、加熱延伸時に気化してしまうものがコア部の成分として使用されていると気泡が発生する。
【０００８】
加熱延伸時に気化してしまうものとしては、プリフォーム作製において重合しなかったモノマー、いわゆる残留モノマーがあり、その他にも、加熱延伸により分解しやすい低分子量化合物、プリフォームの素材自体の吸湿性により含まれてしまった水分等がある。そして、このような気化物質は、上記の種々の方法や、例えばコア部のポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度でプリフォームをアニーリングしても、充分に除去されない。
【０００９】
また、プリフォームのコア部には、その光伝送特性の観点から、アクリル系ポリマーに代表される各種透明ポリマーが用いられており、これらポリマーの多くは、室温における飽和吸水率が、おおむね０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下である。そのために、プリフォームは、製造された時点ではコア部の含水率が非常に低くても、加熱延伸されるまでの保管期間が長くなるほどコア部の含水率は保管環境に応じて高くなり、延伸時における局所発泡の頻度が高くなるという問題が生じる。この問題は、プラスチック光ファイバ以外のプラスチック光学部材に加熱加工する各プリフォームに共通する。
【００１０】
そこで、本発明は、プラスチック光学部材の光学特性、例えば伝送特性を向上するために、プリフォームを加熱延伸する際の気泡発生を抑制するプラスチック光学部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明では、棒状のプリフォームを長手方向に加熱延伸してプラスチック光学部材とするプラスチック光学部材の製造方法において、前記プリフォームを前記加熱延伸する前に、予め加熱処理することを特徴として構成されている。
【００１２】
前記加熱処理は減圧下で行われることが好ましい。管状の第１部材の中空部に重合性化合物を入れてこの重合性化合物を重合することにより、屈折率が第１部材の屈折率以下である第２部材を中空部に形成して、第１部材と第２部材とを有する前記プリフォームとすることが好ましく、第２部材の含水率が０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下となるように前記加熱処理をすることが好ましい。前記重合により生成される重合体は、２５℃における飽和含水率が１．０ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下であるときに特に効果があり、重合体がアクリル系重合体であることがさらに好ましい。なお、前記重合は、塊状重合であることが好ましい。プリフォームは円柱形状または円筒形状であることが好ましい。第２部材は、前記重合により生成される重合体との屈折率差が０．００１以上である物質を含み、この物質は、第２部材における所定の方向に沿って濃度勾配を有して分布していることが好ましい。そして、前記プラスチック光学部材がプラスチック光ファイバであることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明は、上記の各製造方法により製造されたプラスチック光学部材を含んで構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、プリフォームを加熱延伸する際の気泡発生を抑制することができるので、光学特性、特に伝送特性に優れるプラスチック光学部材を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。本発明では、棒状のプリフォームを作製してから、このプリフォームを長手方向に延伸することによりプラスチック光学部材を作製する。なお、延伸倍率を大きくするとプラスチック光ファイバを作製することができるし、比較的低い延伸倍率とするとＧｒａｄｉｅｎｔ  Ｉｎｄｅｘ（ＧＲＩＮ）レンズを製造することができる。なお、延伸倍率とは、長手方向における延伸前の長さに対する延伸後の長さを意味する。以降の説明では、プリフォームからプラスチック光ファイバを製造する場合を例とする。まず、プリフォームの構造とその屈折率について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、プリフォームの断面図であり、図２はプリフォームの断面の径方向における屈折率を示す図である。なお、図２において、横軸はプリフォームの断面径方向を示し、縦軸は屈折率を示す。屈折率は、上方向が高い値であることを意味している。図１に示すプリフォーム１１は、光信号を伝達するコア１２と、外殻部であるアウタークラッド部１６とを有し、アウタークラッド部１６は、コア１２の外周に接するインナークラッド部１５とインナークラッド部１５の外側のアウタークラッド部１６とを有している。したがって、インナークラッド部１５の外径はアウタークラッド部１６の内径に等しく、コア部１２の直径はインナークラッド部１５の内径に等しい。
【００１７】
アウタークラッド部１６は、外径及び内径が長手方向にそれぞれ一定で、厚みが均一の管形状となっている。アウタークラッド部１６の材料は、本実施形態ではポリフッ化ビニリデン（以降、ＰＶＤＦと称する）としており、溶融押出成型により得られる。ただし、アウタークラッド部１６の材料は、後述のようにＰＭＭＡであってもよいし、後で詳細に述べるような他の物質であってもよい。インナークラッド部１５は、アウタークラッド部１６と同様に外径及び内径が長手方向に一定で、厚みが略均一の管形状となっている。インナークラッド部１５の材料はＰＭＭＡである。アウタークラッド部１６とインナークラッド部１５とは、溶融押出により同時に一体成型されてもよいし、他の作製法、例えばアウタークラッド部１６が溶融押出成型で得られて、この中にＭＭＡ等の重合性化合物を注入して、回転させながら重合反応をさせＰＭＭＡ等からなるインナークラッド部１５を形成するように、逐次的に形成されてもよい。
【００１８】
図２において、横軸の符号（Ａ）で示される範囲は、図１におけるアウタークラッド部１６の屈折率であり、符号（Ｂ）で示される範囲は図１におけるインナークラッド部１５の屈折率であり、符号（Ｃ）で示される範囲は図１におけるコア１２の屈折率である。
【００１９】
コア１２は、図２に示されるように、インナークラッド部１５との境界から中心に向けて屈折率が連続的に高くなっている。アウタークラッド部１６はインナークラッド部１５よりも屈折率が低く、インナークラッド部１５の屈折率はコア１２の屈折率以下である。そして、コア１６の屈折率が、図２に示すように断面円形の径の外側から中心に向けて連続的に高くなるように、コア１２の生成には後述の界面ゲル重合法を用いることが好ましい。なお、断面円形の径方向において、屈折率の最大値と最小値との差が０．００１以上０．３以下であることが好ましい。このような構造によりプリフォーム１１は、延伸してプラスチック光ファイバとしなくとも、このままの状態で光伝送体としての機能を発現する。また、図１では、インナークラッド部１５とコア１２との境界を、説明の便宜上示してはいるが、製造の条件等によりこの境界の明確さは異なり必ずしも確認できるものでなくともよい。
【００２０】
また、本実施形態のインナークラッド部１５は、図２に示すように屈折率が概ね一定となっているが、コア１６に近づくほど屈折率が大きくなっていてもよく、この屈折率の変化はコア１６に近づくほど段階的に大きくなってもよいし連続的に大きくなってもよい。
【００２１】
プリフォーム１１およびプラスチック光ファイバ２１の屈折率分布係数は、以下の式（１）におけるｇの値として知られている。下記の式（１）において、Ｒはプリフォーム１１またはプラスチック光ファイバ２１の外径であり、ｒは断面円形の中心から測定位置までの距離であり、ｎ１は断面径方向における屈折率の最大値であり、ｎ２は断面径方向における屈折率の最小値であり、Δは（ｎ１−ｎ２）／ｎ１で表される値である。
（１）：ｎ（ｒ）＝ｎ１｛１−（ｒ／Ｒ）g ×Δ｝1/2  （ｒ≦Ｒのとき）
＝ｎ１（１−Δ）  （ｒ＞Ｒのとき）
【００２２】
本実施形態において例示されるプリフォーム１１ならびにプラスチック光ファイバ２１の屈折率分布係数は、０．５以上４．０以下であることが好ましく、より好ましくは１．５以上３．０以下であり、理想的には２．０である。
【００２３】
また、コア１２とインナークラッド１５とが上記のような構造ではなく他の構造とされていても本発明は適用される。コア１２とインナークラッド部１５との他の構造としては、例えば、インナークラッド部１５とコア１２との境界が存在せずに、アウタークラッド部１６の内周からコア１２の中央に向かって屈折率が連続的もしくは段階的に高くなる構造や、あるいは、コア１２が複層である構造を挙げることができる。また、アウタークラッド部１６は単層構造とされているが、本発明はこれに限定されず、例えば必要に応じ２層以上の複層構造とされてもよい。そして、製造条件によっては、コア１２は、図１に示すように円柱形状として形成される場合もあるし、あるいは、中空部を有する管形状として形成される場合もある。なお、本実施形態によるプリフォーム１１及びこのプリフォーム１１から得られるプラスチック光ファイバでは、端面から入射した光は、アウタークラッドとインナークラッドとの界面で反射してインナークラッドとの両方を通過することもあるし、コアのみを通過することもある。また、プリフォームとプラスチック光ファイバとの構造ならびに屈折率分布の状態は基本的に同じであるので、プラスチック光ファイバについての構造ならびに屈折率についての図示と説明とは略すものとする。
【００２４】
次に、上記のプリフォーム１１の作製方法及びプラスチック光ケーブルを製造する方法について説明する。図３は、プラスチック光ファイバ及びこのプラスチック光ファイバを使用したプラスチック光ケーブルの製造工程図である。製造方法の各工程の詳細については後述するものとし、ここでは工程の流れについてのみ説明する。プラスチック光ファイバ２１は、予め作製されるプリフォーム１１を長手方向に延伸することにより得られる。したがって、プラスチック光ファイバ２１はプリフォーム１１より径が小さいがその基本構造はプリフォーム１１とほぼ同じである。つまり、プラスチック光ファイバ２１は、クラッドとコアとを有し、クラッドは外側のアウタークラッド部と内側のインナークラッド部とからなる。そして、プリフォーム１１のコアとクラッドとはそれぞれプラスチック光ファイバのコアとクラッドとになる。なお、プリフォームのコアが中空部をもつ管形状に形成された場合であっても、延伸することにより中空部は消失して、中空部が存在しないプラスチック光ファイバが製造される。
【００２５】
まず、アウターアウタークラッド部作製工程２２において、プリフォーム１１のアウタークラッド部となるパイプ２３が製造される。アウタークラッド部は、上記の通りプリフォーム１１の外殻部分であるので、得られるアウタークラッド部用パイプ２３は円管である。そして、インナークラッド部形成工程２４において、インナークラッド部は、プリフォーム１１の断面中央が中空となるようにアウタークラッド部用パイプ２３の内面に形成される。なお、アウタークラッド部とインナークラッド部とが、例えば溶融押出等により、一体に成型されて作製される場合もある。次に、インナークラッド部の中空部にコアを生成する工程をコア形成工程２５とし、このコア形成工程２５を経て、プリフォーム１１が得られる。そして、得られたプリフォーム１１を、減圧加熱工程２６において減圧下で加熱することにより、後の延伸工程２７で気化する物質を除去する。その後、プリフォーム１１は延伸工程２７により長手方向に延伸されてプラスチック光ファイバ２１となる。プラスチック光ファイバ２１は、その外周を被覆材により被覆される被覆工程２８を経て、プラスチック光ケーブル２９となる。
【００２６】
以下に、プラスチック光ファイバ２１の製造方法について詳細に説明する。アウタークラッド部用のパイプ２３は、所定のポリマーを溶融押出により管状に成型して得ることもできるし、あるいは、回転重合法等により重合性化合物の重合反応と成型とを同時に行い作製することもできる。ここでは、アウタークラッド部を形成するためのポリマー（以下、アウタークラッド部クラッド形成ポリマーと称する。）としてＰＶＤＦを用いて、これを溶融押出することによりアウタークラッド部を製造した場合について説明する。溶融押出には、市販の各種混練押出成型機を用いることができ、混練押出成型機には、主として、インナーサイジングダイ方式とアウターダイ減圧吸引方式の２つのタイプがあり、そのいずれも用いることができる。
【００２７】
まず、アウターダイ減圧吸引方式による成形方法の概略を説明する。図４は、アウターダイ減圧吸引方式による溶融成型設備３０の概略図であり、図５は、成型ダイスの一例の概略を示す断面図である。図４に示すように、溶融成型設備３０は、溶融押出装置３１と、押出ダイス３２と、成形ダイス３３と、冷却装置３４と、パイプ２３を引き取るための引取装置３５とを備える。溶融押出装置３１には、内部に原料ポリマーを供給するためのペレット投入ホッパ（以下、単にホッパと称する。）３６が備えられるとともに、原料ポリマーを溶融するための溶融押出部３１ａを有している。成形ダイス３３には真空ポンプ３７が取り付けられている。また、成形ダイス３３は、図５に示すように成形管４０を備えており、成型管４０にはアウタークラッド部用パイプ２３としてのポリマーを減圧するための多数の吸引孔４０ａが設けられ、成形管４０の外側には減圧チャンバ４３が設けられている。
【００２８】
また、冷却装置３４には、多数のノズル４５が備えられており、このノズル４５からは冷却水４６が出され、この冷却水４６を回収するための受け皿４７が下方に備えられている。また、引取装置３５には、駆動ローラ４８と加圧ローラ４９とが備えられている。駆動ローラ４８にはモータ４８ａが取り付けられており、アウタークラッド部用パイプ２３の引取速度の調整が可能になっている。
【００２９】
ホッパ３６から投入された原料ポリマー４１は、溶融押出部３１ａで溶融され、押出ダイス３２によって押出されて成形ダイス３３に送り込まれる。このときの押出速度Ｓ（単位；ｍ／分）は、０．１≦Ｓ≦１０を満たすことが好ましく、より好ましくは０．３≦Ｓ≦５．０であり、最も好ましくは０．４≦Ｓ≦１．０である。しかしながら、本発明は、押出速度Ｓに依存するものではない。
【００３０】
成形管４０に原料ポリマー４１を通すことにより、原料ポリマー４１が円筒状に成形されてアウタークラッド部用パイプ２３が得られる。成形管４０には、減圧チャンバ４３を真空ポンプ３７により減圧することで、パイプ２３の外壁面が、成形管４０の成形面（内壁面）に密着するために、パイプ２３の肉厚ｔ１が一定になって成形される。なお、減圧チャンバ４３内の圧力（絶対圧力）は、２０ｋＰａ〜５０ｋＰａの範囲とすることが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。なお、成形ダイス３３の入口に、パイプ２３の外径を規定するためのスロート（外径規定部材）４４を取り付けることが好ましい。
【００３１】
成形ダイス３３により形成されたパイプ２３は、冷却装置３４に送られる。そしてノズル４５から冷却水４６をパイプ２３に向けて放出する。これによりパイプ２３が冷却されて固化する。冷却水４６は、受け器４７で回収して、排出口４７ａから排出される。パイプ２３は、冷却装置４４から引取装置４５により引き出される。また、パイプ２３を挟んで駆動ローラ４８と対向して配置されている加圧ローラ４９により、パイプ２３の微小な位置のずれを修正することが可能となっている。この駆動ローラ４８の引取速度と溶融押出装置３１の押出速度とを調整したり、加圧ローラ４９によるパイプ２３の移動位置を微調整したりすることにより、パイプ２３の形状、特に肉厚を均一にすることが可能となる。必要に応じて、駆動ローラ４８と加圧ローラ４９はベルト状にすることも出来る。
【００３２】
パイプ２３は、機械的強度向上や難燃性などの多種の機能性を付与させるために複層からなっていてもよく、内壁の算術平均粗さが特定の範囲の中空管を作製した後、その外壁面をフッ素樹脂等によって被覆することもできる。
【００３３】
得られるパイプ２３の外径Ｄ１（単位；ｍｍ）、つまり得られるプリフォームの外径は光学特性や生産性の観点から、２０≦Ｄ１≦５０の範囲であることが好ましく、より好ましくは２≦Ｄ１≦３２の範囲である。さらに、パイプ２３の厚みｔ１（単位；ｍｍ）は、形状を保つことができる限りにおいて薄くすることが可能であるが、０．５≦ｔ１≦３の範囲であることが好ましい。しかしながら、本発明において、それらの範囲は、前述したものに限定されるものではない。
【００３４】
次に、インナーサイジングダイ方式によるクラッド作製方法について説明する。図６は、インナーサイジングダイ方式の押出成型機の一部の概略を示す断面図であり、図７は、図６に示した押出成型機に備えられるガイド５７の斜視図である。なお、図６において、原料ポリマーとアウタークラッド部用パイプとは、図４及び図５と同じ符号を付している。インナーサイジングダイ方式の押出成型機５１は、押出機本体５２とダイ５４とを備え、ダイ５４の内部にはインナーロッド５５が備えられている。インナーロッド５５は、ダイ５４の内部にクラッドの原料ポリマー４１の流路５４ａを形成しており、この流路５４ａに原料ポリマー４１を導くためのガイド５７が押出機本体５２とダイ５４との間に設けられている。ガイド５７は図７に示すようにポリマーを流路５４ｂに導くための案内路５７ａを有しており、この案内路５７ａは、インナーロッド５５に接続する軸部５７ｂと、案内路５７ａを形成するとともにポリマーの流れを規制する本体部５７ｃと、この本体部５７ｃに軸部５７ｂを支持させるための支持部５７ｄとにより形成されている。本実施形態における原料ポリマー４１であるＰＶＤＦは、ベント付き１軸スクリュー押出部（図示しない）により、押出機本体５２からダイ５４に押出される。そして、この原料ポリマー４１は、ダイ５４とインナーロッド５５との間の流路５４ａを通り、ダイの出口５４ｂから押出され、円筒状のパイプ２３を形成する。押出速度は特に制限されないが、形状を均一に保つとともに、生産性の点から１ｃｍ／分〜２００ｃｍ／分の範囲であることが好ましい。
【００３５】
ダイ５４には、原料ポリマー４１を加熱するための加熱手段（図示せず）が設置されていることが好ましい。加熱手段は、例えば、流路５４ａに沿って、ダイ本体５２を覆うように１つまたは２以上配され、この加熱手段としては、蒸気，熱媒油，電気ヒータなどを利用したものが例示される。本実施形態においては、ダイの出口５４ｂの近傍に温度センサ５６を取り付けており、この温度センサ５６によって、ダイ出口５４ｂの温度を測定し、その測定結果に基づいてパイプ２３の温度を調節している。
【００３６】
前記加熱手段による加熱の温度は、原料ポリマー４１の種類に応じて適宜設定されるものである。この温度の好ましい範囲は、原料ポリマー４１のガラス転移点以上であり、これにより、パイプ２３の形状を均一に保持することができる。また、ダイ５４の出口５４ｂでのパイプ２３の温度が４０℃以上であることが、急激な温度変化による形状変化を抑えられる点で好ましい。このパイプ２３の温度を制御するために、例えば、冷却手段をダイ５４に取り付けてもよいし、あるいは自然冷却により冷却してもよい。冷却手段を用い、かつ加熱手段を配しているときには、加熱手段の下流に冷却手段を備えることが好ましい。なお、冷却手段としては、水や不凍液、オイル等の液体や、電子冷却等を利用したものが例示される。
【００３７】
次に、プリフォームの製造方法について図８〜図１０を参照しながら詳細に説明する。図８はパイプが装填された状態の重合容器の断面図であり、図９は、回転重合装置の概略斜視図であり、図１０は重合装置による重合反応についての説明図である。ただし、本発明は図８〜図１０に示す重合装置及び重合容器に依存するものではなく、また、本実施形態は、本発明の一様態としての例示である。
【００３８】
パイプ２３は、６００〜１５００ｍｍの長さに切られる。所定の材料からなる栓６１によりパイプ２３の片端部を塞ぐ。この栓６１は、インナークラッド及びコアを形成する重合性化合物に溶解しない素材からなり、可塑剤等を溶出させるような化合物も含まないものとする。このような素材としてはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。栓６１で端部を塞いだあとに、インナークラッド部形成用モノマー１５Ａをパイプ２３の中に注入して、他方の端部も栓６１で塞いだ後、回転重合によりインナークラッド部（図１参照）を生成する。インナークラッド生成時においては、パイプ２３は、図８に示されるような重合容器６２の中に入れられる。重合容器６２は容器本体６２ａと蓋６２ｂとを有し、本実施形態においてはＳＵＳ製とされている。重合容器６２は、図８に示すように、その内径がパイプ２３の外径よりもわずかに大きいものであり、後に述べるような重合容器６２の回転に同期してパイプ２３が回転することができるようにされている。なお、パイプ２３が重合容器６２の回転に上記のように応じることができるように、重合容器６２の内面等にパイプ２３を支持する支持部材等を設けてもよい。
【００３９】
回転重合装置７１は、図９に示すように、装置本体７２の中に複数の回転部材７３と、装置本体７２の外側にモータ７６と、装置本体７２内の温度を検知してその検知結果に応じて内部温度を制御するための温度コントローラ７７とを有している。
【００４０】
回転部材７３は、円柱形状であり、２本の周面で少なくともひとつの重合容器６２を支持することができるように、長手方向が互いに概ね平行かつ略水平となっている。各回転部材７３は、その一端が装置本体７２の側面に回動自在に取り付けられており、モータ７６によりそれぞれ独立した条件で回転駆動される。モータ７６にはコントローラ（図示なし）が備えられており、このコントローラによりモータ７６の駆動が制御される。そして、所定の重合反応時においては、図９に示すように、隣り合う回転部材７３の周面により形成される谷部に重合容器６２は載せられて回転部材７３の回転に応じて回転する。図１０においては、回転部材７３の回転軸を符号７３ａで示している。このように、ここに例示される本実施形態においては、重合容器６２の回転はサーフェスドライブ式としているが、この回転方式については限定されるものではない。
【００４１】
重合容器６２の回転部材７３からの浮きを防止する方法としては、回転部材７３と同様な回転手段を、セットされた重合容器６２の上部に接するようにさらに設けて、同様に回転させ、これにより重合容器６２の浮きを防止することもある。またこの方法の他に、例えば重合容器６２に上方に押さえ手段等を設けて、重合容器６２に所定の荷重をかける方法等もあるが、本発明は浮き防止方法に依存するものではない。
【００４２】
続いて、インナークラッド部の生成方法について説明する。インナークラッド部用モノマーを始めとするインナークラッド部の各種原料については後で詳細に述べる。インナークラッド部は、アウタークラッドとコア部との間に存在し、コア用モノマーの重合反応にも関与する。ただし、インナークラッド部は、コアの生成条件によっては不要である場合もあるし、また、前述のようにコアの生成過程においてコアと一体化して消失する場合もある。使用するモノマー等の原料はろ過や蒸留等により、重合禁止剤や水分、不純物等を予め十分除去してから用いる。さらにモノマーや重合開始剤を混合した後で、この混合物を超音波処理により溶存気体や揮発成分を除去することが好ましい。注入後には、パイプ２３の注入口が所定材料からなる栓により塞がれる。この注入工程の前後では、必要に応じて、公知の減圧装置により、アウタークラッド部１６や注入物を減圧処理してもよい。
【００４３】
その後、パイプ２３を装填した重合容器６２を、その長手方向を略水平状態にして回転、つまり、水平回転させながら重合を生起進行させるとインナークラッド部が生成しパイプ２３はアウタークラッド部となる。このように、インナークラッド部は、パイプ２３の円管軸を回転中心にしながら重合する回転重合により生成される。なお、回転重合の前には、パイプ２３を立てた状態で予備重合をしてもよい。この予備重合の際には必要に応じて所定の回転機構により、パイプ２３の円管軸を回転中心として回転させてもよい。このような回転重合においては、パイプ２３の長手方向をおおむね水平に保ちながら回転すると、パイプ２３の内面全体にインナークラッド部が形成されやすくなる。なお、インナークラッド部の重合時においては、パイプ２３の長手方向を水平とすることが、パイプ２３の内面全体にインナークラッド部を形成する上で最も好ましいが、略水平であれば好適であり、回転軸の許容される角度は水平に対しておおむね５°以内であることが、特に好ましい。
【００４４】
インナークラッド部用モノマーの重合温度は、６０〜９０℃とすることが好ましく、水平回転における回転速度は５００〜３０００ｒｐｍであることが好ましい。アウタークラッド部の内径をD２（ｍｍ）とすると、インナークラッド部の厚みは０．０５×D２（ｍｍ）以上０．３×D２（ｍｍ）以下であることが好ましい。
【００４５】
インナークラッド部の原料について説明する。本発明においては、インナークラッド部用モノマーと所定の重合開始剤（反応開始剤）とを、インナークラッド部の原料として用いている。また、連鎖移動剤（分子量調整剤）をインナークラッド部の原料中に添加してもよい。
【００４６】
インナークラッド部用モノマーとしては、ここに例示した実施形態ではメチルメタクリレート（ＭＭＡ）または重水素化メチルメタクリレート（ＭＭＡ−ｄ８）を用いている。これらは、ラジカル重合とアニオン重合とにより、反応することができる化合物である。インナークラッド部用モノマーとしては、ラジカル重合性化合物とアニオン重合性化合物とを好ましく用いることができ、ＭＭＡやＭＭＡ−ｄ８に限定されるものではない。しかし、他の重合性化合物をインナークラッド部用モノマーとして用いることができ、好ましいものとしてはコア用のモノマーとともに後で詳細に例示する。
【００４７】
本発明では、クラッドの作製方法について上記の実施形態には限定されず、用いる材料に応じて適宜公知の方法を用いて作製することができる。例としては、アウタークラッド部とインナークラッド部とを同時一体押出により管状に成型することもできる。また、他の方法としては、アウタークラッド部用パイプの代わりに所定の内径を有するガラス製等の管状部材を用い、この中空部にインナークラッド部用モノマーを注入して重合させてから、このガラス製管状部材をはずして、得られた管状のインナークラッド部材の外周面に別途作製された管状のアウタークラッド用パイプを取り付ける方法や、インナークラッド部材の外周面に所定の方法によりアウタークラッド部を生成させてもよい。
【００４８】
以上のようにしてクラッド用部材を、回転重合装置７１から取り出す。取り出した後には、必要に応じて、所定温度に設定された恒温槽等の加熱手段により所定時間の加熱処理をすることが好ましい。
【００４９】
次に、インナークラッド部の中空部にコア用モノマーを注入する。コア用モノマーとしてＭＭＡを用いるときには、重合開始剤、連鎖移動剤、および適宜屈折率調整剤（ドーパント）等がコア用モノマーとともに注入されることが好ましい。これらは、例えば注入前にコア用モノマーと予め混合し、この混合液を所定の濾過手段で濾過した後、インナークラッド部の中に注入される。このように、注入前には濾過工程を設けて、その濾液を注入に供することが好ましく、この濾過工程における濾材としては、例えば捕集粒子径０．２μｍ程度のものが好ましい。重合開始剤や連鎖移動剤、ドーパントの各添加量については、後述する。なお、ドーパントを用いずに、例えばコア用モノマーを２種以上用いる等によっても、コア１２（図１参照）の断面の径方向における屈折率を変化させることもできる。本実施形態においては、ドーパントとして、高屈折率で分子体積が大きく、重合に関与しない低分子化合物を用いており、これを添加することによりコアの径方向における屈折率を変化させている。なお、コア用モノマーの注入の前後においては、必要に応じて、公知の減圧装置によりクラッド部材や注入物を減圧処理してもよい。
【００５０】
本実施形態においては、コア用モノマーの重合は、回転ゲル重合法により実施している。この方法では、管状のクラッド１３は、コア用モノマー及び重合開始剤、連鎖移動剤、ドーパント等の混合物が注入された後、栓６１で端部を塞がれ、再び重合容器６２に入れられる。そして、インナークラッド部の形成方法と同様に、水平回転での重合反応が生起進行される。コア用モノマーが重合を開始すると、インナークラッド部の内壁がコア用モノマーにより膨潤し、重合初期段階では膨潤層を形成する。この膨潤層は、ゲル状態となっており、そのため、重合速度が加速（ゲル効果と称する）する。つまり、ここでの反応は、塊状重合としている。そして、重合は、インナークラッド部の内面から開始し、断面中心に向かって進行する。このとき、膨潤層の内部へは、分子体積の小さい化合物ほど優先的に入り込むため、重合の進行と共に、共存する他の化合物と比べて分子体積の大きなドーパントが膨潤層から前記中心方向へと押し出される。この結果、形成されたコア部の断面円形の中心部は、高屈折率のドーパントの濃度が高くなり、図２に示したように、断面円形の径方向における中心に向かって屈折率が徐々に高くなったプリフォームを得ることができる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、インナークラッド部とコアとは、ともにＰＭＭＡとからなり、上記のように膨潤層を形成しながらプリフォームが作成されることから、インナークラッド部とコア部とは明確な境界を有するものではない。つまり、インナークラッド部とコアとの材料の互いの親和性、または膨潤層形成の有無等の製造条件に応じて、得られたプリフォームにおけるインナークラッド部とコアとの境界の明確度は異なったものとなる。そして、コアの外径は、０．７３×D２（ｍｍ）以上０．９７×D２（ｍｍ）以下であることが好ましい。
【００５２】
コア用モノマーの重合は加熱下でなされることが好ましい。その温度は、コア用モノマー及び用いる重合開始剤の種類等に応じて決定されるものであり、主にその重合速度と変質温度とを考慮して決定される。例えば、コア用モノマーの主成分として、典型的なメタクリレート系低分子化合物を用いた場合には、その温度は５０℃〜１５０℃とすることが好ましく、８０℃〜１４０℃とすることがさらに好ましく、６０℃〜１２０℃とすることが特に好ましい。このような温度範囲とすることにより、光損失の少ないコアを形成することができるという効果がある。また、重合時間は、４時間〜７２時間であることが好ましいが、これもコア用モノマーの種類等に応じて決定される。そして、水平回転における回転速度は５００〜３０００ｒｐｍであることが好ましい。このような回転速度とすることにより、均一な直径のコアを形成できるような十分な遠心力が得られるという効果がある。
【００５３】
また、上記のように加圧下で加熱重合を実施した後、さらに、所定条件での熱処理をして重合を進め、さらに、この重合を完了させる。なお、本明細書においては、インナークラッド部とコア部とを生成する各重合性化合物のことをインナークラッド用モノマーとコア用モノマーと称しているが、これらは必ずしもモノマーでなくともよく、２量体や３量体等としてもよい。なお、本発明はプリフォームの製造方法に依存するものではない。
【００５４】
このプリフォームをしたときに気泡が発生しないように、プリフォームを減圧加熱する。これにより、延伸時における加熱により気化する物質を取り除くので延伸工程でのコアにおける気泡発生が抑制される。この減圧加熱処理は、共押出成型により製造されたプリフォームにおいてよりも、重合によりインナークラッドやコア等が形成されたプリフォームにおいての方が、上記効果が大きい。これは、共押出成型ではポリマーを一旦加熱溶融して所定の形状に作られるが、重合によるプリフォーム製造では、未重合物質やオリゴマー等の含有率が共押出によるプリフォームよりも多くなってしまうからと考えられる。減圧乾燥は、例えば減圧恒温装置等の公知の減圧加熱装置で行うことができる。ただし、気化する物質を減圧乾燥装置の外へ排出できるものがより好ましい。
【００５５】
減圧加熱時における温度は、２０℃以上１２０℃以下が好ましく、４０℃以上１１０℃以下がより好ましく、５０℃以上１００℃以下であることがさらに好ましい。しかし、この温度は、プリフォームを構成する材料により適宜変更することが好ましく、上記温度範囲に限定されるものではない。温度の設定方法としては、材料のガラス転移点や熱変形温度、検出される融点等を考慮するとよい。温度が高すぎると、プリフォームの変形や、ドーパントがプリフォーム内で移動して屈折率分布が乱れる等の問題が起きることがある。
【００５６】
減圧加熱時における圧力は、低いほど好ましく、例えば、ＰＭＭＡやＰＶＤＦを主として含むプリフィームでは、５０Ｐａ以下が好ましく、１０Ｐａ以下がより好ましく、５Ｐａ以下がさらに好ましい。減圧することにより、減圧しない場合に比べて上記温度を低めに設定しても気化物質を効果的に取り除くことができる。５０Ｐａよりも大きい圧力としても、気化物質の除去効果や設定温度を低下させる効果はあまりない。
【００５７】
減圧加熱処理の時間は５時間以上４８時間以下であることが好ましく、８時間以上４０時間以下であることがより好ましく、１０時間以上３０時間以下であることがさらに好ましい。なお、気化物質の除去効果は概ね４８時間を境にほとんど向上しない。
【００５８】
ところで、作製されたプリフォームは、溶融延伸に供されるまでの間、所定の保管場所で保管されることがある。プリフォームは、延伸時におけるコアの含水率が０．００１ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下となるように、保管環境を制御されることが好ましい。クラッドが多層構造を有しインナークラッド部が吸湿性をもつ材料を含んでいる場合には、プリフォーム中での水分の移動や発泡による外径の変動等を考慮すると、インナークラッドの含水率も上記範囲とされることがより好ましい。作製された直後のプリフォームが、上記の含水率である場合には、その含水率を維持できる環境下に保管するとよい。しかし、その含水率を維持できるような保管場所を確保することが困難である場合には、延伸に供される直前に、上記の減圧加熱処理を施して上記含水率範囲にするとよい。延伸時におけるコアの含水率を上記範囲とすることにより、発泡が抑制される。延伸時の含水率が１．５ｗｔ％よりも大きい場合には、発泡が頻発して延伸できなくなったり、得られるプラスチック光ファイバ中に気泡が生じたりすることが多い。また、この含水率は、低ければ低いほど好ましいが、処理時間と含水率低減との両面を考慮すると、０．００１ｗｔ％が好ましい。
【００５９】
含水率の制御は、圧力と温度と相対湿度との少なくともいずれかひとつを制御することができる乾燥手段により実施することが好ましい。この乾燥手段としては、真空処理機能を有するデシケータなどが例示されるが、保管時においてプリフォームのコアでの含水率の上昇をできる限り抑制できるもの、あるいは、含水率が上記範囲となるように乾燥できるものであれば、他のものでもよい。他の乾燥手段としては、減圧処理機能を備えた温度制御器なども例示される。
【００６０】
乾燥手段としてデシケータを用いる場合には、２３℃，２０％ＲＨ以下の内部雰囲気下にプリフォームを静置保管する方法が例示される。なお、コアとインナークラッドのみならず、プリフォーム全体における含水率を低含水率に保持することが特に好ましい。
【００６１】
延伸される際のコアにおける含水率は、０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下であることがより好ましく、さらに好ましくは、０．００１ｗｔ％以上０．２ｗｔ％以下であり、特に好ましくは０．００５ｗｔ％以上０．１ｗｔ％以下である。本発明における含水率は、カールフィッシャー方法により求められる値であり、このカールフィッシャー方法は、測定の簡易性と測定値の正確性との両方を考慮すると、材料の含水率測定方法の中で特に好ましい方法とされている。ただし、本発明における含水率の測定方法は、これに限定されるものではなく、他の方法により測定された場合であっても、その測定値とカールフィッシャー方法による測定との相関性を、あらかじめ求めておき、結果的に、カールフィッシャー方法での対応する値が、上記範囲になった場合にも有効である。
【００６２】
カールフィッシャー方法とは、破壊検査方法の一種であり、下記の式（Ｉ）のように、水と選択的かつ定量的に反応するカールフィッシャー試薬（例えば、ヨウ素，二酸化硫黄，塩基およびアルコールなどの溶剤により構成）を用いて水分量を測定する方法である。ただし、前記プリフォームでの水分量を求める方法としては、特に限定はされず、ポリマーに含まれる水分量を求めることができる方法であれば、特に限定はされない。
（Ｉ）：Ｉ2 ＋ＳＯ2 ＋３Ｂａｓｅ＋ＲＯＨ＋Ｈ2 Ｏ⇒
２Ｂａｓｅ・ＨＩ＋Ｂａｓｅ・ＨＳＯ4 Ｒ
【００６３】
カールフィッシャー方法には電量滴定法と容量滴定法とがあり、これらの滴定法を利用した水分計は数多く市販されている。本実施形態においては、電量滴定法を用いたカールフィッシャー水分計（型式；ＭＫＣ−２１０型，京都電子工業社製）に水分気化装置（ＡＤＰ−３５１型，京都電子工業社製）を接続した装置により、カールフィッシャー試薬をクーロマットＡおよびクーロマットＣとして、プリフォーム中の水分量を求めたが、滴定方法および装置などに関しては、特に限定されない。下記に電量滴定法および容量滴定法についての簡易的な滴定方法の原理について示す。
【００６４】
〔カールフィッシャー方法（電量滴定法）〕
（１）前記プリフォームを密封中で粉砕したものをサンプルとして所定量ｘ（ｇ）を採取し、採取したサンプルを入れた容器の内部を窒素（Ｎ2 ）パージすることにより、Ｎ2 で置換する。
（２）ヨウ化物イオン，二酸化硫黄，塩基およびアルコールなどの溶剤を主成分とする電解液に、（１）のサンプルを加える。このとき、下記の式（II）のような電解酸化が液中において起こることにより、ヨウ素が発生する。
（II）：２Ｉ＋２ｅ- ⇒Ｉ2 
このとき、発生したヨウ素は、ファラデーの法則に基づき、電気量に比例して生成することから、電気酸化に要したクーロン量からサンプル中の水分量を求める。ただし、水１ｍｇ＝１０．７１クーロンである。
【００６５】
〔カールフィッシャー方法（容量滴定法）〕
（１）前記プリフォームを密封中で粉砕したものをサンプルとして所定量ｘ（ｇ）を採取し、採取したサンプルを入れた容器の内部をＮ2 パージすることにより、Ｎ2 で置換する。
（２）所定の容器Ａ（例えば、滴定フラスコ）の中に、上記（１）でのサンプル量ｘ（ｇ）に応じた量の脱水溶剤を入れて、さらに、容器Ａの中にカールフィッシャー試薬を添加して、前記脱水溶剤を無水状態にした後に、（１）のサンプルを加える。
（３）あらかじめ、所定の手段により力価（ｍｇＨ2 Ｏ／ｍｌ）を求めたカールフィッシャー試薬を用いて滴定を実施して、その滴定量（ｍｌ）から前記サンプル中の水分量を求める。
【００６６】
ところで、アクリル系ポリマーは、周知である他のコア材料（たとえば、ポリスチレン，ポリカーボネート，ポリ−４−メチルペンテン−１など）に比べて、ともに加工性や伝送特性には優れるものの、２５℃における飽和含水率が比較的高い。例えば、前者の前記飽和含水率は、おおむね０．０１％〜０．４％であり、後者の前記飽和含水率は、おおむね０．０１％〜０．４％である。本発明は、プリフォームのコア及びインナークラッド部の材料が、上記材料であるときに特に有効である。
【００６７】
次に、プリフォームを延伸してプラスチック光ファイバとする。図１１は、プリフォームを延伸してプラスチック光ファイバとするための延伸設備の概略図である。ただし、本発明は、延伸方法及び延伸設備に依存するものではなく、公知の延伸方法及び延伸設備を用いることができる。
【００６８】
延伸設備１２０には、プリフォーム１１を加熱するための加熱装置１２１と、加熱されたプリフォームを延伸するときの張力を測定するための線引張力測定装置１２２と、この線引張力測定装置１２２の検知結果に基づいて延伸における張力を制御するための張力を調整するダンサーローラ１２３と、延伸速度を制御するための線引ローラ対１２６と、延伸されて生成したプラスチック光ファイバ２１の外径を測定するための外径測定装置１２７と、プラスチック光ファイバ２１を巻き取るための巻取装置１３０と、巻き取りにおいてプラスチック光ファイバ２１に付与されている張力（以下、巻取張力と称する。）を測定するための巻取張力測定装置１３１とを備える。
【００６９】
また、加熱装置１２１の上流側には、プリフォーム１１を保持しながら下方向へ変位させるための保持部材１３５と、保持部材１３５によるプリフォーム１１の保持及びその解除と保持部材１３５の変位とを制御するためのシフト装置１３７が備えられる。
【００７０】
そして、加熱装置１２１には、円筒状の加熱炉１４０が備えられており、この加熱炉１４０は、プリフォーム１１の搬送方向に沿って温度を変化させることができる。また、線引ローラ対１２６は、駆動ローラ１４１と加圧ローラ１４２とがプラスチック光ファイバ２１を挟みこむように対向して配置されたものである。駆動ローラ１４１にはモータ１４３が接続しており、このモータ１４３の回転速度を調整することにより駆動ローラ１４１の回転速度が調整される。さらに、ダンサーローラ１２３には、変位するためのシフト機構（図示なし）が備えられており、この変位により、延伸における張力が制御される。また、延伸による張力については、プリフォーム１１が下降する速度や、駆動ローラ１４１の回転速度や加熱炉１４０における加熱温度によっても調整することができる。
【００７１】
プリフォーム１１は、保持部材１３５により上部を保持された状態で延伸される。プリフォーム１１の上部を保持する保持部材１３５は、延伸速度に応じて下方に変位する。プリフォーム１１の大部分が延伸されて所定の位置に達したことは、シフト機構１３７により検知され、このシフト機構１３７が保持部材１３５による保持を解除する。
【００７２】
プリフォーム１１は、保持部材１３５に保持された状態で加熱炉１４０の内部に案内されて延伸され、延伸速度に応じた速度で下降を続ける。なお、第１シフト機構１３７には、調芯手段（図示せず）が備えられており、延伸中にはこの調芯手段により、プリフォーム１１の断面円形の中心位置を精緻に調整することができる。これによりプラスチック光ファイバ２１の線形と断面の真円度とを良好に維持することができる。
【００７３】
加熱溶融によるプリフォーム１１の劣化を防ぐためには、加熱装置１２１内を不活性雰囲気とするために不活性ガスを供給する供給装置（図示しない）が取り付けられていることが好ましい。不活性ガスは、特に限定されるものではないが、窒素ガス，ヘリウムガス，ネオンガス及びアルゴンガスなどが挙げられる。コストの点からは、窒素ガスを用いることが好ましく、熱伝導効率の点からはヘリウムガスを用いることが好ましい。また、ヘリウムガスとアルゴンガスとの混合ガスのような複数種類のガスが混合している混合ガスを用いることもできる。
【００７４】
プリフォーム１１は、加熱炉１４０内でその先端から少しずつ溶融され、延伸されることによりプラスチック光ファイバ２１となる。加熱時の温度は、プリフォーム１１の材質等に応じて適宜決定することができるが、一般的には、１８０℃〜２５０℃が好ましい。延伸温度等の延伸条件は、プリフォーム１１の径や、所望とするプラスチック光ファイバ２１の径、プリフォーム１１の材料等を考慮して、適宜決定することができる。特に、ＧＩ型プラスチック光ファイバにおいては、その断面円形の中心から円周に向け屈折率が変化するため、この屈折率変化を破壊しないように、加熱と延伸とを均一に行う必要がある。したがって、プリフォーム１１の加熱には、プリフォーム１１を断面でみたときに同心円状に均一加熱することができるような円筒形状の加熱炉等を用いることが好ましい。
【００７５】
また、加熱炉１４０では、プリフォーム１１の長手方向に沿って温度の高低分布がつけられることが好ましい。つまりこれは、プリフォーム１１が溶融している時間をできるだけ短くできること、長手方向における溶融範囲をできるだけ短くすることを意味している。長手方向における溶融範囲が長いと、プリフォーム１１が溶融している時間が長くなりプリフォーム１１の構成分子の流動化が起きて、断面円形の径方向における屈折率変化が乱れてしまうことがあるため、長手方向における溶融範囲が短くすることにより、図２に示したような径方向における屈折率分布曲線の形状が歪みにくくして収率を上げることができる。したがって、加熱炉では、溶融領域となるプリフォーム長手方向における長さができるだけ短くなるように、溶融領域の上流が予熱領域、下流側が冷却領域となるように温度条件を設定できこることが好ましい。なお、この冷却領域における冷却は、自然冷却による徐冷でもよい。さらに、溶融領域に用いる熱源としては、例えばレーザ等のように、狭い範囲に対して高出力のエネルギーを供給できるものを使用することができる。
【００７６】
プラスチック光ファイバ２１は、線引張力測定装置１２２により延伸した際の張力（以下、線引張力と称する。）が測定される。そして、外径測定装置１２７により外径が測定される。線引速度は、線引ローラ対１２６により所望の値、例えば２ｍ／分〜５０ｍ／分に設定され、この制御は、駆動ローラ１４１の回転速度がモータ１４３により調整されることでなされる。そして、プラスチック光ファイバ２１の外径が所定の値となるように、保持部材１３５の下降速度や加熱炉１４０での加熱温度、線引ローラ対１２６による引取り速度などを制御する。
【００７７】
線引張力は、特開平７−２３４３２２号公報に記載されているように、溶融したポリマーを配向させるために０．０９８Ｎ以上とすることが好ましい。また、特開平７−２３４３２４号公報に記載されているように、溶融延伸後に分子配向の歪みを残さないようにするために０．９８Ｎ以下とすることが好ましい。ただし、この線引張力は、目的とするプラスチック光ファイバの直径やその材料の種類に応じて最適な値が変わるために、適宜調整することが必要である。また、本発明では、特開平８−１０６０１５号公報に記載されているように、溶融の前に予備加熱を行うこともできる。
【００７８】
プラスチック光ファイバ２１は、張力を調整するダンサ−ローラ１２３に巻き掛けられて搬送される。ダンサ−ローラ１２３には、駆動装置（図示なし）が取り付けられており、この駆動装置によりダンサ−ローラ１２３の位置を変化させる。プラスチック光ファイバ２１は、ローラ１３２で巻取張力測定装置１３１に搬送され、張力（巻取張力）が測定される。そして、プラスチック光ファイバ２１は回転制御手段（図示しない）により回転する巻取装置１３０にロール状に巻き取られる。巻取張力の調整は、巻取張力測定装置１３１で測定される巻取張力の測定値に基づき行われる。なお、この巻取張力の制御は巻取装置１３０の回転速度によっても制御されている。
【００７９】
そして、本発明により得られるプラスチック光ファイバについては、破断伸びや硬度について特開平７−２４４２２０号公報に記載されるように規定することにより、プラスチック光ファイバとしての曲げや側圧特性を改善することができる。また、本発明により得られるプラスチック光ファイバに対して特開平８−５４５２１のように低屈折率層をクラッドの外周に設けてこれを反射層として機能させることにより、伝送性能をさらに向上させることができる。以上のような各種延伸条件を適宜制御することにより、プラスチック光ファイバを構成するポリマーの配向を制御することができ、プラスチック光ファイバの曲げ性能等の機械特性や熱収縮などを制御することができる。
【００８０】
本発明においては、プリフォームを構成するクラッド及びコアの材料は、光伝送の機能を損なわない限りにおいて特に限定されるものではない。特に好ましく用いられるものとしては、有機材料として光透過性が高いものである。ただし、入射した光がアウタークラッド部とコアとの界面で全反射するようにするときには、アウタークラッド部の材料は、インナークラッド部の屈折よりも低い屈折率を有するようなポリマーとする。また、インナークラッド部及びコアの材料は、光散乱を生じないように、非晶性のポリマーとすることが好ましく、互いに密着性に優れるポリマーとし、これらがタフネス等に示される機械的特性に優れ、耐湿熱性にも優れていることがより好ましい。さらにまた、水分がコアに侵入することをできるだけ防ぐことが好ましいので、クラッド、特にアウタークラッド部の材料を吸水率が低いものとするとよい。例えば、アウタークラッド部は、飽和吸水率が１．８％未満のポリマーを主たる成分とすることが好ましい。そして、より好ましくは、アウタークラッドが１．５％未満の飽和吸水率、さらに好ましくは１．０％未満の飽和吸水率であるポリマーにより形成されることである。なお、ここでの飽和吸水率は、ＡＳＴＭによるＤ５７０により基づく値であり、具体的には、２３℃の水中にサンプルを１週間浸漬したときの吸水率を測定した値である。
【００８１】
コアとインナークラッド部との材料例としては、（メタ）アクリル酸エステル類（フッ素不含（メタ）アクリル酸エステル（ａ），含フッ素（メタ）アクリル酸エステル（ｂ）），スチレン系化合物（ｃ），ビニルエステル類（ｄ）、ポリカーボネート類の原料であるビスフェノールＡ等を重合性化合物として用いて重合させたものとすることができる。そして、クラッド形成ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）も好ましい。これらを原料として、各々を重合させたホモポリマー、あるいはこれらのうち２種以上を組み合わせて重合させた共重合体、および上記のホモポリマーや共重合体の各種組み合わせによる混合物も例として挙げることができる。混合物を用いる場合においては、上記沸点Ｔｂは、混合物を構成する複数の原料化合物の沸点の中で最も低い温度、もしくは共沸混合物を成すことにより沸点が下がるときには沸点下降後の温度として定義される。また、混合物を原料として得られた共重合体及びブレンドポリマーの場合には、各共重合体またはブレンドポリマーのガラス転移点を上記Ｔｇとして定義する。そして、これらのうち、（メタ）アクリル酸エステル類または含フッ素ポリマーを成分として含むものが光伝送体を構成する上でより好ましい。次に、上記の例について、より詳細に示す。
【００８２】
上記の（ａ）フッ素不含メタクリル酸エステルおよびフッ素不含アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル、トリシクロ［５・２・１・０2,6 ］デカニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ノルボニルメタクリレート等が挙げられ、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。
【００８３】
また、（ｂ）含フッ素アクリル酸エステルおよび含フッ素メタクリル酸エステルとしては、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、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、1 −トリフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエ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、２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレート等が挙げられる。
【００８４】
さらに、（ｃ）スチレン系化合物としては、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る。さらには、（ｄ）ビニルエステル類としては、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が挙げられる。もちろん、これらに限定されるものではなく、重合性化合物の単独あるいは共重合体からなるポリマーの屈折率が、光伝送体に成型されたときに所定の屈折率分布を成型体のなかで有するように、種類や組成比を決定することが好ましい。
【００８５】
また、アウタークラッド部を形成する好ましいポリマーとしては、コアならびにインナークラッド部の上記の各種化合物の他に、以下のものを例示することができる。例えば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）とトリフルオロエチルメタクリレート（ＦＭＡ）やヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート等のフッ化（メタ）アクリレートとの共重合体を挙げることができる。また、ＭＭＡと，ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレートなどの分岐を有する（メタ）アクリレート、イソボルニルメタクリレート、ノルボルニルメタクリレート、トリシクロデカニルメタクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートなどとの共重合体がある。さらにはポリカーボネート（ＰＣ）、ノルボルネン系樹脂（例えば、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標：日本ゼオン（株）製））、ファンクショナルノルボルネン系樹脂（例えば、ＡＲＴＯＮ（登録商標：ＪＳＲ製）など）、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）など）を用いることもできる。また、フッ素樹脂の共重合体（例えば、ＰＶＤＦ系共重合体）や、テトラフルオロエチレンパーフルオロ（アルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）ランダム共重合体、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）共重合体などを用いることもできる。
【００８６】
なお、プリフォームを構成するポリマーが水素原子（Ｈ）を含んでいる場合には、その水素原子が重水素原子（Ｄ）に置換されていることが好ましく、これにより伝送損失の低減、特に近赤外領域の波長における伝送損失の低減を図ることができる。
【００８７】
さらに、近赤外光用途に用いるためには、ポリマーを構成するＣ−Ｈ結合に起因した吸収損失が起こるために、特許３３３２９２２号公報や特開２００３−１９２７０８号公報などに記載されているような、Ｃ−Ｈ結合の水素原子を重水素原子やフッ素などで置換したポリマーを用いることで、この伝送損失を生じる波長域を長波長化することができ、伝送信号光の損失を軽減することができる。このようなポリマーとしては、例えば、重水素化ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ−ｄ８）、ポリトリフルオロエチルメタクリレート（Ｐ３ＦＭＡ）、ポリヘキサフルオロイソプロピル２−フルオロアクリレート（ＨＦＩＰ  ２−ＦＡ）などを例示することができる。なお、原料となる化合物は、重合後の透明性を損なわないためにも、不純物や散乱源となる異物は重合前に十分に除去されることが望ましい。
【００８８】
また、プリフォームを形成するポリマーは、プリフォームを好適に延伸できるという観点から、重量平均分子量が１万〜１００万であることが好ましく、より好ましくは３万〜５０万である。さらに、延伸に対する適性は、分子量分布（ＭＷＤ：重量平均分子量／数平均分子量）にも関係している。ＭＷＤが大きすぎる場合には、極端に分子量の大きい成分が混在しているときに延伸性が悪くなり、延伸が不可能となることもある。したがって、好ましいＭＷＤの範囲は４以下であり、より好ましい範囲は３以下である。
【００８９】
重合させてポリマーとする場合においては、重合開始剤を使用する場合がある。重合開始剤としては、例えば、ラジカルを生成するものが各種ある。例えばラジカルを生成するものとして、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート（ＰＢＯ）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシド（ＰＢＤ）、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート（ＰＢＩ）、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）バラレート（ＰＨＶ）などのパーオキサイド系化合物が挙げられる。また、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロパン）、２，２’−アゾビス（２−メチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３−ジメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルヘキサン）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３，３−トリメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルヘキサン）、３，３’−アゾビス（３，４−ジメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−エチルペンタン）、ジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジエチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）などのアゾ系化合物が挙げられる。なお、重合開始剤は、これらに限定されるものではなく、また、２種類以上を併用してもよい。
【００９０】
ポリマーとしたときの機械特性や熱物性などの各種物性値を全体にわたって均一に保つために、重合度の調整を行うことが好ましい。重合度の調整のためには、連鎖移動剤を使うことができる。連鎖移動剤については、併用する重合性モノマーの種類に応じて、適宜、種類および添加量を選択できる。各モノマーに対する連鎖移動剤の連鎖移動定数は、例えば、ポリマーハンドブック第３版（Ｊ．ＢＲＡＮＤＲＵＰおよびＥ．Ｈ．ＩＭＭＥＲＧＵＴ編、ＪＯＨＮ  ＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮ発行）を参照することができる。また、該連鎖移動定数は大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和４７年刊を参考にして、実験によっても求めることができる。
【００９１】
連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類（例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−ペンチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン等）、チオフェノール類（チオフェノール、ｍ−ブロモチオフェノール、ｐ−ブロモチオフェノール、ｍ−トルエンチオール、ｐ−トルエンチオール等）などを用いることが好ましい。特に、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタンのアルキルメルカプタンを用いるのが好ましい。また、Ｃ−Ｈ結合の水素原子が重水素原子やフッ素原子で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、連鎖移動剤は勿論これらに限定されるものではなく、これら連鎖移動剤は２種類以上を併用してもよい。
【００９２】
ドーパントは、上記のような重合性化合物とは異なる屈折率を有する化合物である。その屈折率差は０．００５以上であることが好ましい。ドーパントは、これを含有するポリマーが無添加のポリマーと比較して、屈折率が高くなる性質を有する。これらは、特許３３３２９２２号公報や特開平５−１７３０２６号公報に記載されているような、モノマーの合成によって生成されるポリマーとの比較において、溶解性パラメータとの差が７（ｃａｌ／ｃｍ3 ）1/2 以内であると共に、屈折率の差が０．００１以上であり、これを含有する重合体が無添加の重合体と比較して屈折率が変化する性質を有し、重合体と安定して共存可能で、且つ前述の原料である重合性モノマーの重合条件（加熱および加圧等の重合条件）下において安定であるものを、いずれも用いることができる。
【００９３】
また、ドーパントは重合性化合物であってもよい。重合性化合物のドーパントを用いた場合には、これを共重合成分として含む共重合体が、これを含まない重合体と比較して、屈折率が上昇する性質を有するものを用いることが好ましい。上記性質を有し、重合体と安定した共存が可能で、かつ、前述のコア用モノマーあるいはインナークラッド原料である重合性化合物の各種重合条件（加熱および加圧等の重合条件）下において安定であるものを、ドーパントとして用いることができる。本実施の形態では、コア用モノマーにドーパントを含有させ、コアを形成する工程において界面ゲル重合法により重合の進行方向を制御し、屈折率調整剤の濃度に傾斜を持たせ、コアに屈折率調整剤の濃度分布に基づく屈折率分布構造を形成する方法を例示しているが、それ以外にもプリフォーム形成後に屈折率調整剤を拡散させる方法も知られている（以下、屈折率の分布を有するコア部を「屈折率分布型コア部」と称する）。屈折率分布型コア部を形成することにより、得られる光学部材は、広い伝送帯域を有する屈折率分布型プラスチック光学部材となる。
【００９４】
前記ドーパントとしては、例えば、安息香酸ベンジル（ＢＥＮ）、硫化ジフェニル（ＤＰＳ）、リン酸トリフェニル（ＴＰＰ）、フタル酸ベンジル−ｎ−ブチル（ＢＢＰ）、フタル酸ジフェニル（ＤＰＰ）、ジフェニル（ＤＰ）、ジフェニルメタン（ＤＰＭ）、リン酸トリクレジル（ＴＣＰ）、ジフェニルスルホキシド（ＤＰＳＯ）などが挙げられ、中でも、ＢＥＮ、ＤＰＳ、ＴＰＰ、ＤＰＳＯが好ましい。また、ドーパントは、例えばトリブロモフェニルメタクリレートのように重合性化合物でもよく、その場合、マトリックスを形成する際に、重合性モノマーと重合性ドーパントとを共重合させるので、種々の特性（特に光学特性）の制御がより困難となるが、耐熱性の面では有利となる可能性がある。ドーパントの、コアにおける濃度および分布を調整することによって、プラスチック光ファイバの屈折率を所望の値に変化させることができる。
【００９５】
前述した重合開始剤や連鎖移動剤、屈折率調整剤の各添加量については、用いるコア用モノマーの種類等に応じて、好ましい範囲を適宜決定することができる。本実施形態においては、重合開始剤は、コア用モノマーに対して、０．００５〜０．０５０質量％となるように添加しており、この添加率を０．０１０〜０．０２０質量％とすることがより好ましい。また、前記連鎖移動剤は、コア用モノマーに対して、０．１０〜０．４０質量％となるように添加しており、この添加率を０．１５〜０．３０質量％とすることがより好ましい。そして、本実施形態のように、ドーパントを添加する場合の添加率は、コア用モノマーに対して、１質量％以上５０質量％以下とすることが好ましい。
【００９６】
その他、コア、クラッドもしくはそれらの一部には、光伝送性能を低下させない範囲で、その他の添加剤を添加することができる。例えば、コアの少なくとも一部に耐候性や耐久性などを向上させる目的で、安定剤を添加することができる。また、光伝送性能の向上を目的として、光信号増幅用の誘導放出機能化合物を添加することもできる。該化合物を添加することにより、減衰した信号光を励起光により増幅することができ、伝送距離が向上するので、例えば、光伝送リンクの一部にファイバ増幅器として使用することができる。これらの添加剤も、前記原料となる各種重合性化合物に添加した後、重合することによって、コア、クラッドもしくはそれらの一部に含有させることができる。
【００９７】
ＧＩ型プラスチック光ファイバのプリフォームの製造方法は、特許３３３２９２２号公報に記載されているように、クラッドとなる樹脂の中空管を作成し、その管内にコアを形成する樹脂組成物を注入し、塊状重合法の一種である界面ゲル重合法によりポリマーを重合することによりコアを形成する方法を例示することができる。この場合の重合条件、つまり重合温度や順号時間は、用いるモノマーや重合開始剤により異なるが、生産性や取り扱い易さから、一般的に好ましい条件がある。その条件とは、例えば重合温度は、６０℃以上で、かつ生成するポリマーのガラス転移点以下であることが好ましく、６０℃以上１５０℃以下であることが好ましい。また、例えば重合時間は、０．５〜７２時間であることが好ましく、１．５〜４８時間であることがより好ましい。不活性ガス雰囲気中で重合反応を行うことが好ましく、必要に応じて、加圧や減圧を実施してもよい。この他にも、国際公開第０３／１９２５２号パンフレット記載の重合条件を適用することにより、密度揺らぎのないコア部を形成することができる。また、その他には、重合後の屈折率が異なる重合性組成物を逐次添加するコア部の形成法も知られている。なお、本発明に用いられるＧＩ型光ファイバのプリフォームの製造方法は、前述の如く界面ゲル重合法に限定されるものではない。また、樹脂組成物は前述のように、単一の屈折率を持つ樹脂組成物に屈折率調整剤を添加するものや、屈折率の異なる樹脂を混合するもの、共重合などが用いられる。また、プラスチック光ファイバは、ＧＩ型の他に、シングルモード型、ステップインデックス型など様々な屈折率プロファイルを持つものが知られており、本発明は、これらの製造方法により製造されたプラスチック光ファイバに適用することもできる。
【００９８】
プラスチック光ファイバの場合には、曲げ、耐候性の向上，吸湿による性能低下抑制，引張強度の向上，耐踏付け性付与，難燃性付与，薬品による損傷からの保護，外部光線によるノイズ防止，着色などによる商品価値の向上などを目的として、通常、その表面に１層以上の保護層を被覆して使用する。
【００９９】
保護層形成用材料としては、具体的に以下の材料を挙げることができる。これらは高い弾性を有しているため、曲げなどの機械的な特性付与の観点でも効果がある。まず、ポリマーの一形態であるゴムを用いることもできる。具体的には、イソプレン系ゴム（例えば、天然ゴム，イソプレンゴムなど），ブタジエン系ゴム（例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム，ブタジエンゴムなど），ジエン系特殊ゴム（例えば，ニトリルゴム，クロロプレンゴムなど），オレフィン系ゴム（例えば、エチレン−プロピレンゴム，アクリルゴム，ブチルゴム，ハロゲン化ブチルゴムなど），エーテル系ゴム，ポリスルフィド系ゴム，ウレタン系ゴムなどが挙げられる。
【０１００】
また、保護層形成用材料としては、室温では流動性を示し、加熱することによりその流動性が消失して硬化する液状ゴムを用いることができる。具体的には、ポリジエン系（例えば、基本構造がポリイソプレン，ポリブタジエン，ブタジエン−アクリロニトリル共重合体，ポリクロロプレンなど），ポリオレフィン系（例えば、基本構造がポリオレフィン，ポリイソブチレンなど），ポリエーテル系（例えば、基本構造がポリ（オキシプロピレン）など），ポリスルフィド系（例えば、基本構造がポリ（オキシアルキレンジスフィド）など），ポリシロキサン系（例えば、基本構造がポリ（ジメチルシロキサン）など）などを挙げることができる。
【０１０１】
保護層形成用材料として、さらには、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を用いることもできる。熱可塑性エラストマーは、室温ではゴム弾性を示し、高温では可塑化されて成形が容易である物質群である。具体的には、スチレン系ＴＰＥ，オレフィン系ＴＰＥ，塩化ビニル系ＴＰＥ，ウレタン系ＴＰＥ，エステル系ＴＰＥ，アミド系ＴＰＥなどが挙げられる。なお、前記列記したポリマーは、素線のポリマーのガラス転移温度Ｔｇ以下で成形可能なものであれば、特に上記材料に限定されず、各材料間もしくは上記以外の共重合体や混合ポリマーを用いることもできる。
【０１０２】
また、ポリマー前駆体と反応剤などとを混合した液を熱硬化させるものを保護層形成用材料として用いることができる。例えば、特開平１０−１５８３５３号公報に記載のＮＣＯブロックプレポリマーと微粉体コーティングアミンとから製造される１液型熱硬化性ウレタン組成物を挙げることができる。また、国際公開第９５／２６３７４号パンフレットに記載のＮＣＯ基含有ウレタンプレポリマーと２０μｍ以下の固形アミンとからなる１液型熱硬化性ウレタン組成物なども用いることもできる。その他に、性能を改善する目的で難燃剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、滑剤などの添加剤や、無機化合物及び／または有機化合物からなる各種フィラーを加えることができる。
【０１０３】
本発明では、所定の光伝送体にさらに必要に応じて上記の保護層を１次被覆層とし、外周にさらに２次（または多層）被覆層を設けたものを用いてもよい。１次被覆が充分な厚みを有している場合には、１次被覆の存在により熱ダメージが減少するため、２次被覆層の素材の硬化温度の制限は、１次被覆層を被覆する場合に比べて、緩くすることができる。２次被覆層には前述と同様に、難燃剤や紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、昇光剤、滑剤などを導入してもよい。なお、難燃剤については臭素を始めとするハロゲン含有の樹脂や添加剤や燐含有のものがあるが、毒性ガス低減などの安全性の観点で難燃剤として金属水酸化物を好ましく使うことができる。金属水酸化物はその内部に結晶水として水分を有しており、またその製法過程での付着水が完全に除去できないため、金属水酸化物による難燃性被覆は、１次被覆層の外層に耐湿性被覆を設けてその外層にさらに被覆層として設けることが望ましい。
【０１０４】
また、複数の機能を付与させるために、様々な機能を有する被覆を積層させてもよい。例えば、前述の難燃化以外に、吸湿を抑制するためのバリア層や水分を除去するための吸湿材料、例えば吸湿テープや吸湿ジェルを被覆層内や被覆層間に有することができ、また可撓時の応力緩和のための柔軟性素材層や発泡層等の緩衝材、剛性を向上させるための強化層など、用途に応じて選択して設けることができる。樹脂以外にも構造材として、高い弾性率を有する繊維（いわゆる抗張力繊維）および／または剛性の高い金属線等の線材を熱可塑性樹脂に含有すると、得られるケーブルの力学的強度を補強することができることから好ましい。抗張力繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維が挙げられる。また、金属線としてはステンレス線、亜鉛合金線、銅線などが挙げられる。いずれのものも前述したものに限定されるものではない。その他に保護のための金属管の外装、架空用の支持線や、配線時の作業性を向上させるための機構を組み込むことができる。
【０１０５】
また、本発明により製造されたプラスチック光ファイバはプラスチック光ケーブルに好適であり、そのケーブル形状は使用形態によって、プラスチック光ファイバを同心円上にまとめた集合ケーブルや、これらを横に一列に並べたテープ状のもの、さらにそれらを押え巻やラップシースなどでまとめた集合ケーブルなど用途に応じてその形態を選ぶことができる。
【０１０６】
また、本発明によるプラスチック光ファイバを用いた光デバイスを使用する場合には、接続用光コネクタを用いることにより光デバイスにおける接続部を確実に固定することが好ましい。コネクタとしては一般に知られている、ＰＮ型、ＳＭＡ型、ＳＭＩ型、Ｆ０５型、ＭＵ型、ＦＣ型、ＳＣ型などの市販の各種コネクタを利用することも可能である。
【０１０７】
本発明によるプラスチック光ファイバでは、種々の発光素子を用いることができるが、光の放射角が狭いうえに集積率が上げられ、比較的低い電流で動作することや、構成する元素組成比によって発振波長を変化させることができることから、特開平７−３０７５２５号公報、特開平１０−２４２５５８号公報、特開２００３−１５２２８４号公報の記載の様に、面発光型半導体レーザー（ＶＣＳＥＬ）を光源として用いることがより好ましい。その他に本発明では、種々の受光素子、光スイッチ、光アイソレータ、光集積回路、光送受信モジュールなどの光部品を含む光信号処理装置等が組み合わされて通信することができる。それらに関連する技術としてはいかなる公知の技術も適用でき、例えば、プラスティックオプティカルファイバの基礎と実際（エヌ・ティー・エス社発行）、日経エレクトロニクス２００１．１２．３号１１０頁〜１２７頁「プリント配線基板に光部品が載る，今度こそ」などを参考にすることができる。前記文献に記載の種々の技術と組み合わせることによって、コンピュータや各種デジタル機器内の装置内配線、車両や船舶などの内部配線、光端末とデジタル機器、デジタル機器同士の光リンクや一般家庭や集合住宅・工場・オフィス・病院・学校などの屋内や域内の光ＬＡＮ等をはじめとする、高速大容量のデータ通信や電磁波の影響を受けない制御用途などの短距離に適した光伝送方式に好適に用いることができる。
【０１０８】
さらに、ＩＥＩＣＥ  ＴＲＡＮＳ．  ＥＬＥＣＴＲＯＮ．，ＶＯＬ．Ｅ８４−Ｃ，Ｎｏ．３，ＭＡＲＣＨ  ２００１，ｐ．３３９−３４４  「Ｈｉｇｈ−Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ  Ｓｔａｒ  Ｃｏｕｐｌｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｅｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」，エレクトロニクス実装学会誌  Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．６，２０００  ４７６頁〜４８０頁「光シートバス技術によるインタコネクション」の記載されているものや、特開２００３−１５２２８４号公報に記載の導波路面に対する発光素子の配置；特開平１０−１２３３５０号、特開２００２−９０５７１号、特開２００１−２９００５５号等の各公報に記載の光バス；特開２００１−７４９７１号、特開２０００−３２９９６２号、特開２００１−７４９６６号、特開２００１−７４９６８号、特開２００１−３１８２６３号、特開２００１−３１１８４０号等の各公報に記載の光分岐結合装置；特開２０００−２４１６５５号等の公報に記載の光スターカプラ；特開２００２−６２４５７号、特開２００２−１０１０４４号、特開２００１−３０５３９５号等の各公報に記載の光信号伝達装置や光データバスシステム；特開２００２−２３０１１号等に記載の光信号処理装置；特開２００１−８６５３７号等に記載の光信号クロスコネクトシステム；特開２００２−２６８１５号等に記載の光伝送システム；特開２００１−３３９５５４号、特開２００１−３３９５５５号等の各公報に記載のマルチファンクションシステム；や各種の光導波路、光分岐器、光結合器、光合波器、光分波器などを組み合わせることで、多重化した送受信などを使用した、より高度な光伝送方式を構築することができる。以上の光伝送用途以外にも照明（導光）、エネルギー伝送、イルミネーション、センサ分野にも用いることができる。
【０１０９】
なお、本発明は、上記の実施形態のＧＩ型プラスチック光ファイバ以外のものとして、例えば、ステップインデックス（ＳＩ）型や単一モード（ＳＭ）型のプラスチック光ファイバを製造する場合についても適用可能である。
【実施例１】
【０１１０】
溶融押出成形によりアウタークラッド部としてのパイプ２３を作製した。このパイプ２３は内径１８．７ｍｍ、長さ９０ｃｍのＰＶＤＦ管である。このパイプ２３の中空部に、インナークラッド部用の原料を注入した。インナークラッド部用の原料は、蒸留によって水分を１００ｐｐｍ以下に除去したラジカル重合性化合物としての重水素化メタクリル酸メチル（ＭＭＡ−ｄ８）を２０４．１ｇと（ポリ重水素化メタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ−ｄ８）としてＴｇ；８０℃〜１１５℃）、重合開始剤としてのジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）（商品名；Ｖ−６０１、和光純薬（株）製）（７０℃での半減期時間：５時間）と、連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンとの混合物であり、この混合物は所定温度に調整してから注入された。ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）とｎ−ラウリルメルカプタンとのＭＭＡに対する添加率は、それぞれ０．０１２モル％と０．２モル％とした。アウターコア用の原料を注入されたアウタークラッドを容器本体６２ａに入れて、長手方向が水平となるようにこれを回転重合装置７１の装置本体７２にセットし、３０００ｒｐｍで回転しながら７０℃の雰囲気下で２２時間加熱重合を行った。このとき、回転する重合容器６２の近傍、具体的には１〜２ｃｍ離れたところに非接地型熱電対を設け、この熱電対による測定温度を、重合反応による温度としてみなした。そしてこの方法により測定された重合反応の発熱における温度ピーク（以降、発熱ピークと称する。）を求めた。本実施例１においては、重合開始から約１５時間経過したときに６０．８℃の発熱ピークが認められた。そして、これによりパイプ２３の内面にＰＭＭＡ−ｄ８からなる層を形成してこの層をインナークラッド部１３とした。
【０１１１】
インナークラッド部１３の中空部に、コア用の原料を常温常圧下で注入した。コア用の原料は、水分を１００ｐｐｍ以下に除去した８１．７ｇのＭＭＡ−ｄ８と、重合開始剤としてのジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）（Ｖ−６０１）と、連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンと、ドーパントとしてのジフェニルスルフィド（ＤＰＳ）との混合物を用いた。なお、ＤＰＳは非重合性化合物である。ジメチル−２，２‘−アゾビス（２−メチルプロピオネート）とｎ−ラウリルメルカプタンとＤＰＳとのＭＭＡに対する添加率は、それぞれ０．０４モル％、０．２モル％、７重量％とした。次に、クラッド１３を、長手方向が水平となるように、回転重合装置７１の装置本体７２に再びセットして、回転速度を３０００ｒｐｍとして回転させながら、７０℃の雰囲気下で５時間加熱重合した。その後、９０℃に雰囲気温度を上げて５時間、さらに回転速度を５００ｒｐｍとして回転しながら、１２０℃で２４時間、熱処理して、インナーコアを形成した。さらに、回転させながら自然冷却し、ＧＩ−ＰＯＦ用母材としてプリフォーム１１を得た。
【０１１２】
内部を２３℃／５％以下の雰囲気とした乾燥手段としてのデシケータを用いて、作製したプリフォーム１１を１週間静置した。その後、プリフォーム１１を延伸させて、プラスチック光ファイバ２１とした。なお、延伸させる際のプリフォーム１１の含水率は、カールフィッシャー方法によると、０．０２３ｗｔ％であった。
【実施例２】
【０１１３】
作製したプリフォーム１１の保存条件を２３℃／２５％ＲＨ、１週間とした他は、実施例１と同じ条件である。延伸させる際のプリフォーム１１の含水率は、０．１８５ｗｔ％であった。
【実施例３】
【０１１４】
作製したプリフォーム１１の保存条件を２３℃／６０％ＲＨ、１週間とした他は、実施例１と同じ条件である。延伸する際のプリフォーム１１の含水率は、０．４８２ｗｔ％であった。
【実施例４】
【０１１５】
実施例１と同様の条件で作製したプリフォーム１１を、減圧乾燥器（形式；ＤＰ６３，ヤマト科学社製）を用いて、５０℃，１ｋＰａ以下の雰囲気で１５時間減圧乾燥した。また、静置したプリフォーム１１を延伸させてプラスチック光ファイバ２１を作製した。延伸させる際におけるプリフォーム１１の含水率は、カールフィッシャー方法により求めた結果、０．０１８ｗｔ％であった。
【実施例５】
【０１１６】
作製したプリフォーム１１を、減圧乾燥器（形式；ＤＰ６３，ヤマト科学社製）を用い、９０℃、１ｋＰａ以下の雰囲気で４０時間減圧乾燥した。延伸させる際におけるプリフォーム１１の含水率は、カールフィッシャー方法により求めた結果、０．００７ｗｔ％であった。
【実施例６】
【０１１７】
実施例１と同じ製造条件で作製したプリフォーム１１の保存条件をデシケータ中２５℃／５５％ＲＨ、１週間とした。その後、プリフォーム１１を延伸させてプラスチック光ファイバ２１を作製した。延伸させる際におけるプリフォーム１１の含水率は、０．８２２ｗｔ％であった。
【０１１８】
〔評価方法〕
実施例１〜６について、プラスチック光ファイバ２１を１０００ｍの長さ作製する際に生じる局所発泡の有無、およびその大きさを目視により観察して評価した。このとき、局所発泡が確認できたものを×、確認できなかったものを〇、僅かながらも確認できたものを△とした。大きさについては、延伸後のプラスチック光ファイバ２１を長手方向で２０倍のルーペで全長に渡って観察し、長さが１ｍ以上ある発泡部の数を調べた。また、プラスチック光ファイバ２１を作製する際に、プラスチック光ファイバ２１の外径の変動をレーザ寸法測定器（型式；ＬＳ−３０００，キーエンス社製）により測定し、その値を線径変動の値とした。
【０１１９】
表１に、実施例１〜実施例６における実施条件と評価結果とを示す。
【０１２０】
【表１】
2006119587.tif 000003
【０１２１】
表１から明らかなように、所定の期間デシケータにより保存、もしくは減圧乾燥器により減圧乾燥したプリフォーム１１の延伸前の含水率（以下、含水率と称する）と延伸時における局所発泡の有無および大きさを比較した場合、含水率が０．０２３ｗｔ％である実施例１においては、局所発泡は確認することができなかった（○）とともに、ＰＯＦの線径変動においては±５μｍと小さいものであった。一方、含水率が０．８２２ｗｔ％である実施例６においては、局所発泡を確認した（×）。また、その際に確認されたＰＯＦ１００ｍあたりの１ｍ以上の局所発泡は６個と多かった。くわえて、ＰＯＦの線径変動においては±５０μｍと非常に大きいものであった。減圧乾燥を施し、含水率が０．０１８ｗｔ％である実施例４および０．００７ｗｔ％である実施例５においては、延伸中の目視で局所発泡は見受けられず（○）、またＰＯＦ中に１ｍ以上の局所発泡は確認されなかった。その時の線径変動も、±３μｍと非常に小さいものであった。
【０１２２】
実施例１〜実施例６の結果を比較することにより、延伸前における含水率が延伸の際に生じる局所発泡の生成具合に対して与える影響について把握することができる。表１から明らかなように、含水率が０．４８２ｗｔ％以下の場合において局所発泡を確認することはできなかった（○）、または、僅かながら確認した（△）。一方で、実施例６においては、局所発泡を確認した（×）。各含水率と局所発泡の発生具合を照合してみると、含水率が低いものほど、局所発泡の生成を抑制することができるとともに、その大きさも縮小することができることが分かった。また、特に含水率に関しては、０．５ｗｔ％を境目にして、局所発泡の生成の具合に違いが生じていることも確認できた。以上より、延伸前の含水率は局所発泡の生成の具合に対して影響すること、また、その含水率を０．５ｗｔ％以下にした場合において、局所発泡の生成を抑制することに特に効果があることが分かった。また、延伸前の含水率が低いプリフォーム１１ほど、局所発泡の発生が抑制できたことから、プリフォーム１１を作製後から延伸させるまでの間においては、低含水率を保持することも重要であることが分かった。
【実施例７】
【０１２３】
［実験１］
溶融押出成型により、ＰＶＤＦからなるアウタークラッド部１６用のパイプ２３を作製した。パイプ２３は、外径２０ｍｍ、内径が１９ｍｍ、長さが９０５ｍｍである。このパイプ２３を、十分な剛性を有する重合容器６２の中に装填した。このパイプ２３を純水により洗浄して９０℃で乾燥し、その後に、所定の材料（ＫＦ８５０ペレット、呉羽化学（株）製）を用いて、パイプ２３の片端部を栓６１で塞いだ。その後に、インナークラッド部１５を形成するための前処理を実施した。この前処理は、エタノールによるパイプ２３内面の洗浄処理と減圧処理とである。この減圧処理条件は、８０℃のオーブン内にて−０．０８ＭＰａ（対大気圧値）の減圧下で１２時間である。
【０１２４】
次に、インナークラッド部１５を形成した。重合開始剤と連鎖移動剤とをインナークラッド部用モノマーとしての全重水素化メチルメタクリレート（ＭＭＡ−ｄ８）に以下の濃度で混合させた混合液をつくった。重合開始剤としてのジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）（Ｖ−６０１）は０．０１２モル％であり、連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンは０．２モル％である。この混合液をパイプ２３の中に約２００ｇ注入した。
【０１２５】
パイプ２３の先端部分の空気をアルゴンに置換した後、パイプ２３の他方の端部をシリコン製の栓６１を用いて塞ぎ、シールテープを用いて密閉した。インナークラッド液が入れられたパイプ２３を、重合容器６２に入れ、これを回転重合装置７１にセットして、水平状態で回転させてインナークラッド液を重合させ、パイプ２３の内面にインナークラッド部１５を形成した。この回転重合は２段階の条件としており、はじめの条件は、重合温度６０℃、１８時間であり、次の条件は、重合温度９０℃、４時間である。回転速度はいずれも５００〜３０００ｒｐｍである。
【０１２６】
次にコア１２を形成した。コア用モノマーとしての全重水素化メチルメタクリレート（ＭＭＡ−ｄ８）に重合開始剤と連鎖移動剤とドーパントとを以下の濃度で混合させた混合液をつくった。重合開始剤としてのジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）（Ｖ−６０１）は０．０４モル％であり、連鎖移動剤としてのｎ−ラウリルメルカプタンは０．２モル％であり、ドーパントとしてのジメチルスルフィド（ＤＰＳ）は７重量％である。この混合液をコア液としてクラッド１３の中空部に約１００ｇ注入した。
【０１２７】
コア液が入れられたクラッド１３を、重合容器６２に入れ、これを回転重合装置７１にセットして、水平状態で回転させてコア液を重合させ、クラッド１３の内面にコア１２を形成した。この回転重合は３段階の条件としており、はじめの条件は、重合温度７０℃、５時間であり、次の条件は、重合温度９０℃、５時間、さらに次の条件は、重合温度１２０℃、２４時間である。回転速度はいずれも５００〜２０００ｒｐｍである。
【０１２８】
得られたプリフォーム２１を市販の減圧恒温乾燥装置の中に入れて減圧し、圧力５０Ｐａ以下、温度９０℃で１５時間、減圧加熱した。減圧加熱後のプリフォーム２１について、２００℃までの熱重量分析を実施したところ、減少重量率は０．１０６％であった。
【０１２９】
実施例１と同じ保存条件でプリフォーム２１を保存した後に、図１１に示すような延伸設備１２０を用いて、プリフォーム２１を延伸してプラスチック光ファイバ２１を製造した。
【０１３０】
延伸するための加熱炉１４０は電気炉であり、プリフォーム１１の走行方向に沿って温度を変化させるために４つの領域からなる。それぞれの領域での設定温度は、上流側から２４０℃、２２０℃、１７０℃、１４０℃とした。溶融されたプリフォーム１１の先端が細くなったところで、その外径が安定するように延伸条件を調整して、連続延伸をした。得られたＰＯＦ２１は、外径が３１６μｍである。
【０１３１】
延伸機に設置したカメラでプラスチック光ファイバ２１の画像を連続的に撮影するインライン泡検出機により、得られたプラスチック光ファイバ２１について空隙の有無と大きさとを測定評価し、また、伝送損失を光波長６５０ｎｍで測定した。その結果、プラスチック光ファイバ２１には、空隙は確認されず、また、伝送損失は、６５ｄＢ／ｋｍであった。
【０１３２】
［比較実験１］
プリフォーム２１の減圧加熱処理を実施しなかった他は、本実施例７の実験１と同様の条件で行った。そして延伸に供するプリフォームについて、２００℃までの熱重量分析を実施したところ、減少重量率は０．２％であった。
【０１３３】
本比較実験１で得られたプラスチック光ファイバには、長さ２０ｍｍ、幅５０μｍほどの大きさの長細い空隙が多く確認され、また伝送損失は１００ｄＢ／ｋｍであった。
【０１３４】
実施例７により、本発明により、加熱延伸による気泡の発生を抑制し、空隙のないプラスチック光ファイバを得ることができることがわかる。また、これにより、プラスチック光ファイバの伝送損失を小さくすることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施形態としてのプリフォームの断面図である。
【図２】プリフォームの径方向における屈折率を示す図である。
【図３】プラスチック光ケーブルの製造工程図である。
【図４】アウタークラッド部となるパイプを作成するために用いた、アウターダイ減圧吸引方式の溶融成型設備の概略図である。
【図５】成型ダイスの一例の概略を示す断面図である。
【図６】インナーサイジングダイ方式の押出成型機の一部の概略を示す断面図である。
【図７】インナーサイジングダイに備えられるガイドの斜視図である。
【図８】回転重合用の重合容器の概略を示す断面図である。
【図９】回転重合装置の概略を示す斜視図である。
【図１０】回転重合装置における回転方法の説明図である。
【図１１】延伸設備の概略図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１１    プリフォーム
１２    コア
１３    クラッド
１５    インナークラッド部
１６    アウタークラッド部
２１    プラスチック光ファイバ
２６    減圧加熱工程
【図１】
2006119587.tif 000004
【図２】
2006119587.tif 000005
【図３】
2006119587.tif 000006
【図４】
2006119587.tif 000007
【図５】
2006119587.tif 000008
【図６】
2006119587.tif 000009
【図７】
2006119587.tif 000010
【図８】
2006119587.tif 000011
【図９】
2006119587.tif 000012
【図１０】
2006119587.tif 000013
【図１１】
2006119587.tif 000014