(57)【要約】  被覆装置では、低密度プロエチレン１２２がダイス１２０とニップル１２１との間に形成される樹脂流路１２３、１２４に流れ、ＰＯＦ１４の表面に保護層１２９を有する光ファイバ心線が形成される。ダイス１２０及びニップル１２１は以下の条件を満たす：Ｄ≦ＴＡ≦１．３×ＤＴＡ≦Ｌ≦４．０×ＴＡ０．７×ＴＡ≦ＴＢ１≦１．３×ＴＡ（Ｄ１＋１０）μｍ≦ＴＢ２≦（Ｄ１＋３００）μｍＴＡ≦ｄ≦２×ＴＡ  ここで、ＴＡ（μｍ）はダイス１２０の径、ＴＢ１（μｍ）はニップル１２１の外径、ＴＢ２（μｍ）はニップル１２１の内径、Ｄ１（μｍ）はＰＯＦ１４の径、Ｄ（μｍ）は光ファイバ心線の径、ｄ（μｍ）はダイス１２０とニップル１２１との間のクリアランスである。
2008511012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック光ファイバを挿通するファイバ挿通路が形成されたニップルと、前記ニップルの一部が挿入されるダイスとの間に形成される樹脂供給路に熱可塑性樹脂を流し込み、前記ダイスに形成されたダイス出口を通過する前記プラスチック光ファイバに熱可塑性樹脂を被覆する方法において、
前記プラスチック光ファイバの進行方向に関して、前記ニップルの下流側の先端が前記ダイス出口よりも上流側に位置しており、前記プラスチック光ファイバが前記ダイス出口に達する前に前記熱可塑性樹脂で被覆されることを特徴とするプラスチック光ファイバの被覆方法。
【請求項２】
前記ダイスは前記ニップルとの間で前記樹脂供給路を構成するテーパー部と、前記テーパー部と連続して形成され前記ダイス出口に至る円筒状のランド部とを備え、前記ダイスは以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの被覆方法；
Ｄ≦ＴＡ≦１．３×Ｄ
ＴＡ≦Ｌ≦４．０×ＴＡ
ここで、Ｌ（μｍ）は前記ランド部の長さ、ＴＡ（μｍ）は前記ダイス出口の内径、Ｄ（μｍ）は前記熱可塑性樹脂が被覆された前記プラスチック光ファイバの直径である。
【請求項３】
前記ダイスおよび前記ニップルは以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの被覆方法；
０．７×ＴＡ≦ＴＢ１≦１．３×ＴＡ
ここで、ＴＡ（μｍ）は前記ダイス出口の内径、ＴＢ１（μｍ）は前記ニップルの前記先端での外径である。
【請求項４】
前記ニップルは以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの被覆方法；
１０（μｍ）≦ＴＢ２−Ｄ１≦３００（μｍ）
ここで、Ｄ１（μｍ）は前記プラスチック光ファイバの外径、ＴＢ２（μｍ）は前記ニップルに形成された前記ファイバ挿通口の内径である。
【請求項５】
前記プラスチック光ファイバの進行方向における前記テーパー部の長さはＴＡ以上、（２×ＴＡ）以下であることを特徴とする請求項２記載のプラスチック光ファイバの被覆方法。
【請求項６】
前記プラスチック光ファイバの外径が２００μｍ以上８００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの被覆方法。
【請求項７】
前記プラスチック光ファイバはコアとコアの外周を覆うクラッドとを有し、前記コアはアクリル樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの被覆方法。
【請求項８】
前記プラスチック光ファイバへの被覆時における前記熱可塑性樹脂の温度をＴＤ（℃）、前記熱可塑性樹脂の融点をＴｍ（℃）とするとき、Ｔｍ≦ＴＤ≦（Ｔｍ＋３０）の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの被覆方法。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂の融点は１３０℃以上であることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの被覆方法。
【請求項１０】
前記熱可塑性樹脂のメルトフローレートは２０（ｇ／１０分）以下であることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの被覆方法。
【請求項１１】
前記熱可塑性樹脂を被覆した後に、前記プラスチック光ファイバを段階的に冷却することを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの被覆方法。
【請求項１２】
プラスチック光ファイバに熱可塑性樹脂を被覆する被覆装置において、ファイバ挿通口を有するニップルと、前記ニップルの一部が挿入され、ダイス出口が形成されたダイスとを備え、
前記ダイスと前記ニップルとの間に形成される樹脂供給路に熱可塑性樹脂が流し込まれ、前記プラスチック光ファイバの進行方向に関して、前記ニップルの下流側の先端が前記ダイス出口よりも上流側に位置しており、前記プラスチック光ファイバが前記ダイス出口に達する前に前記熱可塑性樹脂で被覆されることを特徴とする被覆装置。
【請求項１３】
前記ダイスは前記ニップルとの間で前記樹脂供給路を構成するテーパー部と、前記テーパー部に連続して形成され前記ダイス出口に至る円筒状のランド部とを備え、前記ダイスは以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１２記載の被覆装置；
Ｄ≦ＴＡ≦１．３×Ｄ
ＴＡ≦Ｌ≦４．０×ＴＡ
ここで、Ｌ（μｍ）は前記ランド部の長さ、ＴＡ（μｍ）は前記ダイス出口の内径、Ｄ（μｍ）は前記熱可塑性樹脂が被覆された前記プラスチック光ファイバの直径である。
【請求項１４】
前記ダイスと前記ニップルは以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１２記載の被覆装置； 
０．７×ＴＡ≦ＴＢ１≦１．３×ＴＡ
ここで、ＴＡ（μｍ）は前記ダイス出口の内径、ＴＢ１（μｍ）は前記ニップルの前記先端での外径である。
【請求項１５】
前記ニップルは以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１２記載の被覆装置；
１０（μｍ）≦ＴＢ２−Ｄ１≦３００（μｍ）
ここで、Ｄ１（μｍ）は前記プラスチック光ファイバの外径、ＴＢ２（μｍ）は前記ニップルに形成された前記ファイバ挿通口の内径である。
【請求項１６】
前記プラスチック光ファイバの進行方向における前記テーパー部の長さはＴＡ以上（２×ＴＡ）以下であることを特徴とする請求項１３記載の被覆装置。
【請求項１７】
前記熱可塑性樹脂を被覆した後に、前記プラスチック光ファイバを段階的に冷却する冷却部を備えることを特徴とする請求項１２記載の被覆装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂を用いたプラスチック光ファイバの被覆方法及び被覆装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック光ファイバは、石英系光ファイバと比べると、光の伝送損失が大きく、長距離の光信号伝送には向いていないが、大口径化による接続容易性、ファイバの端末加工容易性、高精度調芯機構が不要になるメリット、コネクタ部分の低コスト化、人体への突き刺し災害による危険性の低さ、易敷設性、耐振動性、低価格などのメリットがある。したがって、家庭や車載用途に用いられるだけでなく、高速データ処理装置の内部配線やＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）リンクなどの極定距離、大容量ケーブルとしてもプラスチック光ファイバの利用が検討されている。
【０００３】
プラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦと称する）は、一般に重合体をマトリックスとする有機化合物からなるコア部と、コア部より屈折率の低い素材から形成されているクラッド部とから構成される。プラスチック光ファイバはプレポリマーを引き出したり、もしくは押し出したりしてコア部とクラッド部とを同時に繊維状に形成することにより作成される。または、光ファイバ母材（以下、プリフォームと称する）を作製してからプリフォームを溶融延伸することによりプラスチック光ファイバを作成することも可能である。
【０００４】
プリフォームを用いる方法では、１８０℃から２６０℃程度の温度で溶融延伸することによって、所望の外径のＰＯＦができる。溶融延伸工程では、プリフォームを電気ヒータなどによって内部が加熱された円筒形状の加熱炉内で加熱しながら、下端を引っ張って延伸する。例えば、プリフォームを懸架し、ゆっくりと加熱炉中に降ろし、加熱炉中で溶融させる。プリフォームの先端が溶融して自重で落下した後に、加熱炉から引き出して引取ローラにかけることによって、連続的に延伸してＰＯＦを得る（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このようにして製造したＰＯＦは、そのままで使用することは少なく、多くの用途においてＰＯＦの周囲に保護用のコーティングを施したり（例えば、保護層の形成）、あるいは所定の内径をもつチューブ内に挿入したりして用いられている。このようにＰＯＦを保護することによって、ハンドリング中や劣悪の環境下での使用の際に傷や損傷、（マイクロベンディングなど）の構造不整、さらには光学特性の劣化からＰＯＦを守ることができる。保護層が形成されているＰＯＦは、プラスチック光ファイバ心線またはプラスチック光ファイバコード（以下、いずれも光ファイバ心線と称する）と称される。または、プラスチック光ファイバケーブル（以下、光ファイバケーブルと称する）とも称される。ＰＯＦを保護する材料としては、ポリ塩化ビニル、ナイロン（商標）、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ＥＥＡ（エチレン−アクリル酸エチル共重合体）などの熱可塑性樹脂が挙げられるが、これらに限定されず他の熱可塑性樹脂を用いることもできる。なお、従来ＰＯＦへの保護層の形成は、溶融状態または液状のポリマーの浴内にＰＯＦを通過させ、その後にＰＯＦ上でポリマーを固化させる方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
保護層は、ダイスとニップルとを有する被覆装置を用いて形成される。ＰＯＦの外径変動率が小さく、長時間連続して被覆層を形成してもＰＯＦの断線を起こさない被覆装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。また、ＰＯＦを被覆中にニップルから熱可塑性樹脂の樹脂溢れを防止して安定した厚みの保護層を形成する被覆装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。さらには、ＰＯＦに形成した保護層の厚みを均一にする被覆方法も知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３３７７８１号公報
【特許文献２】特開平４−２５４４４１号公報
【特許文献３】特開平１０−１９４７９３号公報
【特許文献４】特開２００２−０１８９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＰＯＦ自身がプラスチック（例えば、ポリメチルメタクリレート；ＰＭＭＡ）であるため、保護層形成用樹脂（通常は、熱可塑性樹脂が用いられる）を１５０℃の温度以上で溶融させると、その熱によりＰＯＦの特性（例えば伝送損失値）が悪化する問題がある。また、熱による伝送損失の悪化を受けない温度範囲内での被覆においても、樹脂流路を形成する金型（ダイスとニップルとの形態）によっては、ＰＯＦに意図しない張力が付与されてしまい、伝送損失の悪化を招く問題も生じている。ＰＯＦの被覆方法には、加圧型とチューブ型の２種類がある。加圧型の被覆では、加圧された状態でＰＯＦに被覆用樹脂が接触するため、チューブ型の被覆と比較すると、保護層はＰＯＦに密着して被覆される。しかし、加圧型の被覆では、ＰＯＦに直接被覆用樹脂の熱が伝わるため、ＰＯＦの変形（例えば伸び）による伝送損失の悪化が特に問題となっている。
【０００９】
特許文献２の被覆方法では、ニップルから熱可塑性樹脂がオーバーフローする現象は解決されている。それにより保護層の外径の変動率を低下させ、被覆外観に優れたプラスチック光ファイバ心線（光ファイバ心線）が得られる。しかしながら、この被覆方法では、被覆時におけるＰＯＦへの熱ダメージによる伝送損失の悪化は検討されていない。また、特許文献３、４に記載されている被覆方法及び被覆装置は、被覆層の精度、寸法安定性の向上は図られているが、ＰＯＦの熱ダメージの問題は検討されていない。
【００１０】
ＰＯＦに保護層を被覆する際に保護層に応力分布が生じることにより前記ＰＯＦの屈折率に差が生じる。屈折率に差が生じることにより前記ＰＯＦ中を通過する光が散乱して伝送損失が上昇する問題がある。また、ＰＯＦに保護層を形成する際に、空気の巻き込みが生じて、ＰＯＦと保護層との界面に不均一が生じて、伝送損失が上昇する問題がある。
【００１１】
被覆材を溶融してＰＯＦに被覆するプレッシャー型被覆の際には、ＰＯＦが熱によりダメージを受けるため、ＰＯＦの光学特性が低下することなしに被覆材を被覆することが困難である。特に厚みが４００μｍ〜１０００μｍのいわゆる厚肉の被覆層を形成する際には、熱によるダメージが問題となる。そのため、被覆を２回に分けて行う２段階の方法が広く採用されているが、この方法は、保護層を被覆する工程数の増加につながる。また、好ましい組み合わせの被覆材を選択する必要があり、被覆材の選択の幅が狭まるという問題も生じている。
【００１２】
本発明の目的は、プラスチック光ファイバの光学特性を悪化させることなく厚みが１００μｍ以上１０００μｍ以下の保護層でプラスチック光ファイバを被覆する方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
加圧型被覆工程により、熱可塑性樹脂をプラスチック光ファイバに加圧状態で密着して接触させることができる。しかし、プラスチック光ファイバのコア部を形成するＰＭＭＡのような材料は、熱に対して敏感であるため、被覆時において溶融樹脂から直接伝わる熱により、プラスチック光ファイバの伝送損失が上昇しやすいという問題がある。さらに、可塑性成分を有するＧＩ（グレイデッドインデックス）型プラスチック光ファイバを作る場合には、コア部のガラス転移温度の分布が熱によって影響を受けるため、伝送損失は大きく上昇する。
【００１４】
この被覆工程時のプラスチック光ファイバの状態について検討した結果、溶融樹脂の熱により光ファイバが伸び、光ファイバが伸びることによってコアとクラッドの界面に不整が生じ、散乱損失の原因となることが判明した。光ファイバの伸びは、溶融樹脂の温度の影響も受けるが、それ以上に、被覆工程中に光ファイバに加わる張力の影響を受けることが分かり、さらに、この張力は光ファイバの送出機の設定張力の他、溶融樹脂の押出機の先端に取り付けられる金型（ダイス及びニップル）の形状の影響を受ける。そこＳでダイスとニップルの形状を調節することにより、光ファイバにかかる張力を減らすことができ、これにより光ファイバの伸びを抑えることが可能となる。
【００１５】
ダイス及びニップルを通過するプラスチック光ファイバに熱可塑性樹脂を被覆する本発明の被覆装置及び方法では、プラスチック光ファイバの進行方向に関してニップルの下流側の先端が、ダイスに形成されたダイス出口に対して上流側に位置しており、プラスチック光ファイバがダイス出口に達する前に熱可塑性樹脂で被覆されることを特徴とする。
【００１６】
ダイスはニップルとの間で樹脂供給路を構成するテーパー部と、テーパー部と連続して形成されダイス出口に至る円筒状のランド部とを備え、ダイスは以下の条件を満たすことが好ましい。なお以下の式において、Ｌ（μｍ）はランド部の長さ、ＴＡ（μｍ）はダイス出口の内径、Ｄ（μｍ）は熱可塑性樹脂が被覆されたプラスチック光ファイバの外径である。
Ｄ≦ＴＡ≦１．３×Ｄ
ＴＡ≦Ｌ≦４．０×ＴＡ
より好ましくは、内径ＴＡは１．０５×Ｄ以上１．２５×Ｄ以下であり、ランド部の長さＬはＴＡ以上３．５×ＴＡ以下である。最も好ましくは、内径ＴＡは１．１×Ｄ以上１．２×Ｄであり、ランド部の長さＬはＴＡ以上３．０×ＴＡ以下である。
【００１７】
また、ニップルとダイスは以下を満たすことが好ましい。
０．７×ＴＡ≦ＴＢ１≦１．３×ＴＡ
１０（μｍ）≦ＴＢ２−Ｄ１≦３００（μｍ）
ここで、ＴＢ１（μｍ）はニップルの先端での外径である。Ｄ１（μｍ）はプラスチック光ファイバの直径、ＴＢ２（μｍ）はニップルに形成されたファイバ挿通口の内径である。より好ましくは、外径ＴＢ１が０．８×ＴＡ以上１．２×ＴＡ以下であり、ＴＢ２−Ｄ１が２０μｍ以上１５０μｍ以下である。最も好ましくは、外径ＴＢ１が０．９×ＴＡ以上１．１×ＴＡ以下であり、ＴＢ２−Ｄ１が３０μｍ以上５０μｍ以下である。
【００１８】
進行方向におけるテーパー部の長さは、ＴＡ以上２×ＴＡ以下であることが好ましく、１．１×Ｔ以上１．８×ＴＡ以下であることがより好ましく、１．２×ＴＡ以上１．６×ＴＡ以下であることが最も好ましい。
【００１９】
プラスチック光ファイバの直径は、２００μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましい。また、プラスチック光ファイバはコアとコアの外周を覆うクラッドとを有し、コアはアクリル樹脂から形成されることが好ましい。
【００２０】
プラスチック光ファイバへの被覆時における熱可塑性樹脂の温度をＴＤ（℃）、熱可塑性樹脂の融点をＴｍ（℃）とするときに、ＴｍとＴＤとは以下の条件を満たすことが好ましい。
Ｔｍ≦ＴＤ≦（Ｔｍ＋３０）
熱可塑性樹脂の融点は１３０℃以上であることが好ましく、熱可塑性樹脂のメルトフローレートは、２０ｇ／１０分以下であることが好ましい。また、熱可塑性樹脂を被覆した後に、プラスチック光ファイバを段階的に冷却することが好ましい。
【００２１】
本発明によれば、プラスチック光ファイバがダイス出口に達する前に熱可塑性樹脂で被覆されるから、プラスチック光ファイバへの張力を減らすことができ、よって、プラスチック光ファイバの変形を招くことなく熱可塑性樹脂を被覆することができる。
【００２２】
さらに、ダイスはプラスチック光ファイバの外表に水平な円筒状のランド部を備えているために、プラスチック光ファイバの肉厚を一定とすることができる。さらに、上述した条件を満たすことにより、プラスチック光ファイバの変形や、プラスチック光ファイバに応力分布が生じることを防止することができる。そのため、熱可塑性樹脂を被覆しても伝送損失を増加させないということが可能となる。
【００２３】
また、本発明によると、熱可塑性樹脂を被覆した後にプラスチック光ファイバを段階的に冷却するので、プラスチック光ファイバの熱ダメージや、熱可塑性樹脂の急激な収縮によって被覆層に生じる気泡の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
光ファイバケーブル製造のフローチャートを図１に示す。コア部とアウタークラッド部との原料であるポリマーを用いてプリフォーム作製工程１１を行い、プリフォーム１２を得る。プリフォーム１２を延伸工程１３に供して、この工程１３で、所望の径（例えば、３００μｍ〜８００μｍ）のプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）１４を得る。ＰＯＦ１４は、巻取リールに巻き取られる。延伸工程１３を行う際に、プリフォーム１２を被覆してＰＯＦ１４を保護しても良い。なお、本発明においては、被覆の有無を問わずいずれもＰＯＦ１４と称する。ＰＯＦ１４には、第１被覆工程１５により保護層が形成されてプラスチック光ファイバ心線（光ファイバ心線）１６となる。
【００２５】
光ファイバ心線１６は、このままの形態で光伝送体として用いることができる。しかしながら、通常は、光ファイバ線１６に耐張力性、耐圧性、耐側圧性、耐曲げ性、耐水性等を付与する。そこで、光ファイバ心線１６を束ね、所望により緩衝材も併せて束ねる。そして、最外層を形成するために第２被覆工程１７を行う。以上の工程を経て、プラスチック光ファイバケーブル（以下、光ファイバケーブルと称する）１８を得る。
【００２６】
［ＰＯＦの原料］
（コア部）
コア部の原料の重合性モノマーとしては、塊状重合が容易である原料を選択するのが好ましい。光透過性が高く塊状重合しやすい原料としては例えば、以下のような（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）等を例示することができ、コア部はこれらのホモポリマー、あるいはこれらモノマーの２種以上からなる共重合体、およびホモポリマー及び／または共重合体の混合物から形成することができる。これらのうち、（メタ）アクリル酸エステル類を重合性モノマーとして含む組成を好ましく用いることができる。
【００２７】
以上に挙げた重合性モノマーとして具体的に、（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（ＭＭＡ）、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（ＢｚＭＡ）、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。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−トリフルオロメ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。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。勿論、これらに限定されるものではない。モノマーの単独あるいは共重合体からなるコア部のポリマーの屈折率は、アウタークラッド部のそれに比べて同等かあるいはそれ以上になるように構成モノマーの種類，組成比を選択するのが好ましい。より好ましい原料ポリマーとしては、透明樹脂であるポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が挙げられる。
【００２８】
さらに、作製するＰＯＦを近赤外線伝送に用いる場合は、光学部材の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（米国特許５，５４１，２４７に該当）に記載されているような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）などを始めとする、Ｃ−Ｈ結合の水素原子（Ｈ）を重水素原子（Ｄ）やフッ素（Ｆ）などで置換した重合体を用いることで、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。なお、原料モノマーは重合後のＰＯＦ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取り除くことが望ましい。
【００２９】
（クラッド部）
クラッド部の素材には、コア部を伝送する光がコア部とクラッド部との界面で全反射するように、コア部の屈折率より低い屈折率を有し、コア部との密着性が良いものを用いることが必要である。ただし、コア部とクラッド部の界面の不整が起こりやすい場合、もしくはクラッド部の素材がコア部に密着しない場合においては、コア部とクラッド部との間にさらに層を設けても良い。例えば、コア部の表面（即ち、中空クラッドパイプの内壁面）に、コア部のマトリックスと同一組成からなるインナークラッド層を形成することにより、コア部とクラッド部との界面状態を矯正することができる。インナークラッド層の詳細については後述する。勿論、インナークラッド層を形成せずに、クラッド部そのものを、コア部のマトリックスと同一組成のポリマーから形成することもできる。インナークラッド層はプラスチック光ファイバの光学的及び／または機械的特性を向上するために好ましく設けられるが、プラスチック光ファイバはインナークラッド層を備えていなくても良い。
【００３０】
クラッド部の素材としては、タフネスに優れ、耐湿熱性にも優れているものが好ましく用いられ、例えば、フッ素含有モノマーの重合体または共重合体からなるのが好ましい。フッ素含有モノマーとしてはフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が好ましい。そして、フッ化ビニリデンを１０重量％含有する１種以上の重合性モノマーを重合させて得られるフッ素樹脂も好ましく用いることができる。
【００３１】
また、溶融押出法により重合体を成形して、クラッド部を作製する場合には、重合体の溶融粘度が適当であることが必要である。重合体の溶融粘度は、分子量、特に重量平均分子量と相関性がある。本実施形態においては、重量平均分子量が１万〜１００万の範囲であることが好ましく、より好ましくは５万〜５０万の範囲である。
【００３２】
さらに、コア部へ水分が浸入することを防ぐことが好ましい。そのためには、吸水率が低いポリマーをクラッド部の素材（材料）として用いる。すなわち飽和吸水率（以下、吸水率と称する）が１．８％未満のポリマーを用いてクラッド部を作製するのが好ましい。より好ましくは１．５％未満のポリマー、最も好ましくは１．０％未満のポリマーを用いてクラッド部を作製することが好ましい。また、前記インナークラッド層を作製する場合にも同様の吸水率のポリマーを用いることが好ましい。吸水率（％）は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５７０試験法に従い、２３℃の水中にポリマーの試験片を１週間浸漬し、その後の吸水率を測定することにより算出することができる。
【００３３】
（重合開始剤）
前記コア部及び／又はクラッド部が重合性モノマーから重合されたポリマーから作製される場合には、モノマーの重合を開始させるために重合開始剤が添加されうる。重合開始剤としては、用いるモノマーや重合方法に応じて適宜選択することができ、例えば、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ラジカルを発生させる重合開始剤として挙げられる。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、重合開始剤は勿論これらに限定されるものではなく、２種類以上を併用してもよい。
【００３４】
（連鎖移動剤）
コア部形成用重合性組成物及びクラッド部形成用重合性組成物は、連鎖移動剤を含有していることが好ましい。前記連鎖移動剤は、主に重合体の分子量を調整するために用いられる。前記クラッド部およびコア部形成用重合性組成物がそれぞれ連鎖移動剤を含有していると、重合性モノマーからポリマーを形成する際に、重合速度および重合度を前記連鎖移動剤によって制御することができ、重合体の分子量を調整することができる。例えば、得られたプリフォームを延伸により線引してＰＯＦとする際に、連鎖移動剤を用いて分子量を調整することによって、延伸工程時におけるＰＯＦの機械的特性を調整することができ、ＰＯＦの生産性の向上にも寄与する。
【００３５】
前記連鎖移動剤については、重合性モノマーの種類に応じて、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、前記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。
【００３６】
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など）、チオフェノール類（例えば、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−トルエンチオールなど）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（Ｄ）やフッ素原子（Ｆ）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。
【００３７】
（屈折率調整剤）
前記コア部用重合性組成物に屈折率調整剤を含有させるのが好ましい。なお、場合によっては、クラッド部重合性組成物に屈折率調整剤を含有させても良い。屈折率調整剤の濃度に分布をもたせることによって、前記濃度の分布に基づいてＧＩ型のコア部を容易に作製することができる。屈折率調整剤を用いなくとも、コア部の形成に２種以上の重合性モノマーを用い、コア部内に共重合比の分布をもたせることによって、屈折率分布構造を導入することもできるが、共重合の組成比制御などを比較すると、屈折率調整剤を用いることが好ましい。
【００３８】
屈折率調整剤はドーパントとも称し、併用する前記重合性モノマーと屈折率が異なる化合物である。屈折率調整剤と重合性モノマーとの屈折率差は０．００５以上であるのが好ましい。ドーパントは、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に、モノマーによって生成される重合体との比較において、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以上である。重合体と比較すると、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、かつ前述の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。
【００３９】
上記性質を有し、屈折率を変化することができ、重合体と安定して共存可能で、かつ前述の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、ドーパントとして用いることができる。本実施形態では、コア部形成用重合性組成物にドーパントを含有させ、コア部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、ドーパントとしての屈折率調整剤の濃度に傾斜をもたせ、コア部に屈折率分布構造を形成する方法を例示する。このように、屈折率の分布を有するコア部を「ＧＩ（グレイデッドインデックス）型コア部」と称する。ＧＩ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ＧＩ型プラスチック光ファイバとなる。また、ドーパントは重合性化合物であってもよく、重合性化合物のドーパントを用いた場合は、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、屈折率が上昇することが好ましい。なお、このような共重合体には、ＭＭＡ−ＢｚＭＡ共重合体が挙げられる。
【００４０】
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）、硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体などが挙げられる。中でも、ＢＥＮ、ＤＰＳ、ＴＰＰ、ＤＰＳＯ、および硫化ジフェニル誘導体、ジチアン誘導体が好ましい。
【００４１】
なお、これらの化合物中に存在する水素原子をフッ素原子または重水素原子に置換した化合物も、広い波長域での透明性を向上させる目的で用いることができる。また、ドーパントがトリブロモフェニルメタクリレート等の重合性化合物である場合、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。
【００４２】
コア部に添加する屈折率調整剤の濃度および分布を調整することによって、ＰＯＦの屈折率を制御することができる。その屈折率調整剤の添加量は、ＰＯＦの用途およびコアの部材などに応じて適宜選ばれる。
【００４３】
本発明に用いられる重合性組成物にドーパントを２種類以上含有させても良い。但し、いずれもベンゼン環を有し、その置換基のＨａｍｍｅｔｔ値（但し、置換基が複数ある場合にはそれらのＨａｍｍｅｔｔ値の加重平均）が０．０４以下でかつ、ＳＰ値が１０．９以下となる化合物を用いることが好ましい。
【００４４】
（その他の添加剤）
コア部およびクラッド部には、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、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、光信号を増幅する目的で、誘導放出機能化合物を添加することもできる。前記誘導放出機能化合物をモノマーに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、光伝送リンクに光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、前記原料モノマーに添加した後、重合することによって、コア部および／またはクラッド部に含有させることができる。
【００４５】
［プリフォームの製造方法］
以下に、本発明の製造方法を、コア部とクラッド部とを有するＧＩ型プラスチック光ファイバ母材の製造方法に適用した実施の形態について説明する。本実施形態は、主として２種類あるが、以下の実施形態に限定されるわけではない。
【００４６】
まず、第１の実施形態は、クラッド部用重合性組成物を重合して中空管を作製する。または熱可塑性樹脂を溶融押し出し成形して中空円筒管を作製する（第１工程）。前記中空円筒管でコア部形成用重合性組成物を界面ゲル重合させることによりコア部を形成し、コア部およびクラッド部からなるプリフォームを作製する（第２工程）。そして得られたプリフォームを所望の形態に加工（第３工程）してＰＯＦを得る。なお、第２工程においてドーパントを加えた重合性組成物を、界面ゲル重合法によって重合させることにより、ＧＩ型ＰＯＦが得られる。
【００４７】
次に、第２の実施形態は、第１の実施形態でクラッド部に相当する中空管（アウタークラッド部）にインナークラッド部を形成する（第１’工程）。
【００４８】
例えば、ポリフッ化ビニリデン樹脂のような含フッ素樹脂から中空円筒管を形成する。インナークラッド用重合性組成物の回転重合法により、１層からなる円筒管の内周面にインナークラッド層を形成し、２層からなる中空円筒管を作製する（第１’工程）。前記２層からなる円筒管の中空部にコア部を形成する。コア部は、コア部形成用重合性組成物を界面ゲル重合させて形成する（第２’工程）。そして、得られたプリフォームを所望の形態に加工（第３工程）して光学部材であるＰＯＦを得る。
【００４９】
第２の実施形態においては、２層からなる円筒管を作製する際、上記のように段階的でなく、アウタークラッド部となる含フッ素樹脂とインナークラッド部用重合組成物とを溶融押し出しの方法の一段階で作製する方法なども適用できる。
【００５０】
前記第１の実施の形態ではクラッド部／コア部形成用、第２の実施の形態ではインナークラッド部／コア部形成用に用いられる重合性モノマーの組成は、互いに等しいことが好ましい。ただし、その重合性モノマーの組成比については必ずしも同一でなくてもよく、また重合性モノマーに添加する副成分については必ずしも等しくなくてもよい。等しい種類の重合性モノマーを用いることによって、クラッド部／コア部（または第２の実施の形態におけるインナークラッド部／コア部）界面における光透過性および接着性を向上させることができる。また、アウタークラッド部あるいはインナークラッド部を形成する樹脂が共重合体からなり、共重合成分の屈折率が異なる場合、共重合成分の比率を制御することでコア部との屈折率差を大きくもたせやすく、その結果、屈折率分布構造を形成し易くすることもできる。
【００５１】
第２の実施形態では、アウタークラッド部とコア部との間にインナークラッド層を形成することによって、アウタークラッド部とコア部との材質の違いによる接着性の低下および生産性の低下などを軽減することができる。その結果、アウタークラッド部およびコア部に用いる材料の選択の幅を広げることができる。アウタークラッド部に相当する円筒管は、市販されているフッ素樹脂の溶融押出しや重合性組成物の回転重合により、所望の径と厚みとにすることもできる。さらに、円筒管の中空部で前記インナークラッド部形成用重合性組成物を回転重合させ、その内周面にインナークラッド部を形成することができる。また、その他、前記フッ素樹脂と前記重合性組成物からなる共重合体を共押し出しすることによっても、同様の構造体を作製することもできる。
【００５２】
これらの好ましい実施形態においては、屈折率調整剤を用い、その濃度に傾斜をもたせることによって、ＧＩ型ＰＯＦを作製する。本発明は他のタイプのＰＯＦにも用いられる。さらに、屈折率調整剤の濃度に傾斜をもたせる方法としては、後述する界面ゲル重合法や回転ゲル重合法などを適用することができる。
【００５３】
前記アウタークラッド部、インナークラッド部、およびコア部を重合性組成物で作製する場合、各成分の含有割合の好ましい範囲は、その種類に応じて決定される。一般的には、重合開始剤は、重合性モノマーに対して０．００５重量％〜０．５重量％であることが好ましく、０．０１重量％〜０．５重量％であることがより好ましい。前記連鎖移動剤は、重合性モノマーに対して０．１０重量％〜０．４０重量％であることが好ましく、０．１５重量％〜０．３０重量％であることがより好ましい。また、前記屈折率調整剤は、重合性モノマーに対して１重量％〜３０重量％であることが好ましく、１重量％〜２５重量％であることがより好ましい。
【００５４】
前記アウタークラッド部、インナークラッド部、およびコア部形成用重合体組成物を重合することによって得られるポリマーの分子量は、プリフォームを延伸する関係から、重量平均分子量で１万〜１００万の範囲であることが好ましく、３万〜５０万であることがより好ましい。さらにプリフォームの延伸性には、分子量分布（ＭＷＤ：重量平均分子量／数平均分子量）も影響する。プリフォームのＭＷＤが大きくなると、極端に分子量が高い成分がわずかでもあると延伸性が悪くなり、場合によっては延伸できなくなることもあるので好ましくない。したがって、ＭＷＤの範囲としては、４以下が好ましく、３以下がより好ましい。
【００５５】
次に、前記第１および第２の実施形態（特に前記第１の実施形態）の各工程について詳細に説明する。
【００５６】
（第１工程）       
前記第１工程では、クラッド部に相当する１層の、またはアウタークラッド部およびインナークラッド部に相当する２層の円筒管を作製する。円筒管の作製方法としては、モノマーを重合させつつ中空管状に成形して作製する。この方法には、例えば特許３３３２９２２号に記載されているような回転重合による製造方法や、樹脂の溶融押し出しなどが挙げられる。
【００５７】
中空円筒管を重合性組成物から製造する場合は、回転重合法で行われる。回転重合法では、組成物が注入された円筒形状の重合容器（またはアウタークラッドパイプ）が回転する間に、重合性組成物が重合される。クラッド部形成用重合性組成物（またはインナークラッド部形成用重合性組成物）が重合容器（またはフッ素樹脂からなるアウタークラッド部）に注入された後、重合容器（またはアウタークラッド部）が回転し（好ましくは、重合容器の軸を水平に維持した状態で回転する）、重合性組成物が重合する。これにより、円筒状の重合容器の内面にクラッド部が形成される。第２の実施形態では、アウタークラッド部の内面にインナークラッド部が形成される。
【００５８】
クラッド部または中空のインナークラッド部に重合性組成物を注入する前に、その重合性組成物をフィルタにより濾過して、重合性組成物中に含まれる塵埃を除去する。また、プリフォームの性能劣化や重合の前工程および後工程の煩雑化などを起こさない限りにおいて、特開平１０−２９３２１５号公報に記載されるように、取り扱いやすい様に、原料（重合性組成物）の粘度調整やプレ重合を行うことによる、重合時間の短縮なども行うことができる。重合温度および重合時間は、重合に用いるモノマーや重合開始剤によって決定されるが、一般的には、重合時間は５時間〜２４時間であることが好ましく、重合温度は６０℃〜１５０℃であることが好ましい。このときに、特開平８−１１０４１９号公報に記載されているように、原料をプレ重合して原料粘度を上昇させてから重合させることで、円筒管の形成に要する重合時間を短縮しても良い。また、重合容器が回転によって変形してしまうと、得られる円筒管に歪みを生じさせることから、充分な剛性をもつ金属管・ガラス管を用いることが望ましい。
【００５９】
また、円筒管をペレット状や粉末状の樹脂（好ましくはフッ素樹脂）で作成してもよい。ペレット状や粉末状の樹脂を含んだ円筒形状の重合容器の両端を塞ぎ、前記重合容器を回転（好ましくは、重合容器の軸を水平に維持した状態で回転）させる。そして、前記樹脂の融点以上に加熱して樹脂を溶融させることにより、重合体からなる中空円筒管を作製することができる。このときに、溶融による樹脂の熱または酸化、および熱酸化分解を防ぐために、前記重合容器内を窒素や炭酸ガス、アルゴンガスなどの不活性気体で充填することが好ましい。また、前記樹脂を重合前に充分乾燥させておくことが好ましい。
【００６０】
一方、重合体を溶融押出ししてクラッド部を形成する場合は、一旦重合した後、押出し成形等の成形技術を利用して、所望の形状（円筒形状）の構造体のポリマーを得ることもできる。これらに用いられるポリマーの溶融押出装置としては、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つのタイプがある。
【００６１】
図２に、インナーサイジングダイ方式の溶融押出装置を説明する。溶融押出装置本体から１軸スクリュー押出機（図示しない）により、クラッド部の原料ポリマー３１がダイス本体３２に押し出される。ダイス本体３２には、原料ポリマー３１を円筒状に導くガイド３３が設けられている。原料ポリマー３１は、ガイド３３を経てダイス本体３２とインナーロッド３４との間の流路３４ａを通る。ダイス本体３２の出口３２ａから原料ポリマー３１は押し出され、中空円筒管の形状のクラッド部３５が形成される。クラッド部３５の押出速度について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、押出速度は１ｃｍ／分〜１００ｃｍ／分の範囲であることが好ましい。
【００６２】
ダイス本体３２には、原料ポリマー３１を加熱するための加熱装置（図示しない）が設置されていることが好ましい。例えば、流路３４ａに沿って、ダイス本体３２を覆うように１つまたは２以上の加熱装置（例えば、蒸気、熱媒油、電気ヒータなどを利用した装置）を設置していてもよい。また、ダイス本体３２の出口３２ａ近傍に温度計３６を取り付ける。温度計３６によって出口３２ａ付近でのクラッド部３５の温度を測定して、加熱温度を調節することが好ましい。
【００６３】
また、ダイス本体３２に冷却区画を設けても良い。クラッド部３５の温度の制御は、温度調節装置（例えば、水、不凍液、オイルなどの液体や、電子冷却などを使用した冷却装置）をダイス本体３２に取り付けてもよいし、ダイス本体３２の自然冷却によりクラッド部３５を冷却してもよい。ダイス本体３２に加熱装置が設置されている場合は、冷却装置は原料ポリマー３１の進行方向に対して加熱装置の位置よりも下流に取り付けるのが好ましい。
【００６４】
次に、図３及び４でアウターダイ減圧吸引方式の溶融押出装置について説明する。なお、図３には、溶融押出装置の製造ライン４０の一例を示し、図４には製造ライン４０の成形ダイス４３の断面図を示す。
【００６５】
図３に示す製造ライン４０は、溶融押出装置４１と、押出ダイス４３と、冷却装置４４と、引取装置４５とを備える。ペレット投入ホッパ４６から投入された原料ポリマーは、溶融押出装置４１の溶融部４１ａで溶融され、押出ダイス４２から押し出され、成形ダイス４３に送り込まれる。成形ダイス４３には真空ポンプ４７が取り付けられている。押出速度Ｓは、０．１（ｍ／分）以上、１０（ｍ／分）以下が好ましく、より好ましくは０．３（ｍ／分）以上、５．０（ｍ／分）以下であり、最も好ましくは０．４（ｍ／分）以上、１．０（ｍ／分）以下である。しかしながら、押出速度Ｓ（ｍ／分）は、前述した範囲に限定されるものではない。
【００６６】
図４の成形ダイス４３は、成形管５０を備えており、成形管５０に原料ポリマーを通すことにより、原料ポリマーが成形され中空円筒形状のクラッド５２が得られる。成形管５０には、多数の吸引孔５０ａが設けられていて、成形管５０の外側に設けられた減圧チャンバ５３に連結しており、減圧チャンバ５３を真空ポンプ４７により減圧することで、クラッド５２の外壁面が成形管５０の成形面（内壁面）に密着するため、クラッド５２の肉厚が一定になって成形される。なお、減圧チャンバ５３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。また、成形ダイス４３の入口に、クラッド５２の外径を規定するためのスロート（外径規定部材）５４を取り付けることが好ましい。
【００６７】
成形ダイス４３により形状が調整されたクラッド５２は、冷却装置４４に送られる。冷却装置４４には、多数のノズル６０が備えられている。ノズル６０から冷却水６１をクラッド５２に向けて放水する。これによりクラッド５２が冷却されて固化する。放水された冷却水６１は、受け器６２で回収して、排出口６２ａから排出される。クラッド５２は、冷却装置４４から引取装置４５により引き出される。引取装置４５には、駆動ローラ６５と加圧ローラ６６とが備えられている。駆動ローラ６５には、モータ６７が取り付けられており、引取装置４５による引取速度の調整が可能になっている。クラッド５２は駆動ローラ６５と加圧ローラ６６との間に挟まれて配置されている。クラッド５２の引取速度は駆動ローラ６５によって調節され、クラッド５２の移動位置を加圧ローラ６６によって調節する。よってクラッド５２の形状、および厚みを均一にすることが可能となる。なお、必要に応じて、駆動ローラ６５と加圧ローラ６６はベルト状にすることも出来る。
【００６８】
クラッドは、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、算術平均粗さが特定の範囲の中空円筒管を作製した後、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。
【００６９】
クラッド５２の外径Ｄ’は光学特性や生産性の観点から、５０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲である。さらに、クラッド５２の肉厚ｔ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、２ｍｍ以上、２０ｍ以下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、外径Ｄ’及び肉厚ｔの範囲は、前述したものに限定されるものではない。
【００７０】
インナークラッド層の原料となる重合性モノマー等の具体例については、コア部の具体例と同様である。インナークラッド層は、主にコア部製造のために設けられるものであり、その厚みはコア部の塊状重合に必要な程度の厚みであればよく、コア部の塊状重合の後にコア部と一体となり、単なるコア部となっていてもよい。そのため、インナークラッド層の厚みｔ２としては、塊状重合前に０．５ｍｍ〜１ｍｍ以上あれば好ましく、その上限はコア部に屈折率分布が形成できる限りは、プリフォームのサイズに応じて選択することができる。
【００７１】
前記１層または２層からなる円筒形状の重合体からなる構造体は、コア部の原料となる重合性組成物を注入できるように、一端を封止するための底部を有しているのが好ましい。また、底部を前記円筒管を構成している重合体に対して密着性および接着性に富む材質で形成するのが好ましい。また、底部を前記円筒管と同一の重合体で構成することもできる。重合体からなる底部は、例えば、重合容器を回転させて重合する前、もしくは中空円筒管形成後に、重合容器を垂直に静置した状態で、重合容器内に少量の重合性モノマーを注入し、重合することによって形成する。
【００７２】
前記回転重合後に、残存するモノマーや重合開始剤を充分に反応させることを目的として、前記回転重合工程中の温度より高い温度で中空管に加熱処理を施してもよく、中空管が得られた後、未重合の組成物を取り除いてもよい。
【００７３】
（第２工程）
第２工程では、前記中空管内に充填された重合性組成物中の重合性モノマーを重合させて、コア部を形成する。界面ゲル重合法では、前記重合性モノマーの重合は、前記中空管の内壁面から断面の中心に向かって進行する。２種以上の重合性モノマーを用いた場合は、前記中空管を構成している重合体に対して親和性の高いモノマーが始めに重合し、前記中空管の内壁面に偏在する。前記中空管の表面から中心に向かうに従って、形成された重合体中の前記親和性の高いモノマーの比率は低下し、他のモノマーの比率が増加する。このようにして、コア部となる領域内にモノマー組成の分布が生じ、その結果、屈折率の分布が導入される。
【００７４】
重合性モノマーに屈折率調整剤を添加して重合すると、特許３３３２９２２号公報に記載されているように、コア液が中空管内壁を凝固し、内壁面を構成している重合体が膨潤してゲルを構成しながら、重合が進む。重合中、前記中空管に対して親和性の高いモノマーが中空管の内壁面に偏在する。重合体中の前記屈折率調整剤の濃度は中空管の内壁面付近ほど低く、前記中空管の内壁面からの距離が遠くなるにつれて前記屈折率調整剤の濃度は増加する。このようにして、屈折率調整剤の濃度分布が生じ、その結果、コア部に屈折率の分布が導入される。
【００７５】
また、重合性モノマーの重合速度および重合度を、重合開始剤および所望により添加される連鎖移動剤によって制御し、重合体の分子量を調整する。例えば、重合体を延伸により線引して、ＰＯＦとする場合は、連鎖移動剤によって分子量（好ましくは１万〜１００万、より好ましくは３万〜５０万）を調整すれば、延伸時における機械的特性を所望の範囲とすることができ、ＰＯＦの生産性の向上にも寄与する。
【００７６】
第２工程では、コア部となる領域に屈折率の分布が導入されるが、屈折率によってポリマーの熱挙動も異なる。そのためコア部におけるモノマーの重合を一定温度で行うと、その熱挙動の違いからコア部となる領域では、重合反応に対して発生する体積収縮の応答性が変化し、プリフォーム内部に気泡が混入する。もしくはミクロな空隙がプリフォームに発生し、得られたプリフォームを加熱延伸した際に多数の気泡が発生する現象が生じる可能性がある。重合温度が低過ぎると、重合効率が低下する。また、プリフォームの生産性を損ない、重合が不完全となって光透過性が低下し、作製される光学部材の光伝送性能を損なう。一方、初期の重合温度が高過ぎると、初期の重合速度が著しく上昇し、コア部となる領域の体積の収縮に対してポリマーが応答緩和できず、気泡発生の傾向が著しくなる。
【００７７】
そこで、初期の重合温度Ｔ１（℃）を下記関係式を満たす温度に維持することが好ましい。
（Ｔｂ―１０）（℃）≦Ｔ１（℃）≦Ｔｇ（℃）
ここで、Ｔｂ（℃）は前記重合性モノマーの沸点を示し、Ｔｇ（℃）は前記重合性モノマーの重合体のガラス転移点（ガラス転移温度）を示す。
【００７８】
初期重合時間Ｔ１（℃）を維持して重合した後に、下記関係式を満たす重合温度Ｔ２（℃）で、さらにモノマーを重合する。
Ｔｇ（℃）≦Ｔ２（℃）≦（Ｔｇ＋４０）（℃）
Ｔ１（℃）＜Ｔ２（℃）
【００７９】
重合温度Ｔ１（℃）からＴ２（℃）まで昇温して重合を完結すると、光透過性が低下するのを防止でき、光伝送能の良好なプリフォームが得られる。また、プリフォームの熱劣化や解重合の影響を抑制しつつ、プリフォーム内部に存在するポリマー密度の揺らぎを低減し、プリフォームの透明性を向上させることができる。ここで重合温度Ｔ２（℃）は、Ｔｇ（℃）以上（Ｔｇ＋３０）℃以下であることが好ましく、（Ｔｇ＋１０）℃程度で行うことがより好ましい。重合温度Ｔ２がＴｇ（℃）未満であると、この効果を得ることはできず、（Ｔｇ＋４０）℃を超えてしまうと、熱劣化や解重合により、プリフォームの透明性が低下する傾向がある。さらにＧＩ型のコア部を形成する場合は、コア部の屈折率分布が崩れてしまい、ＰＯＦとしての性能が顕著に低下する。
【００８０】
重合温度Ｔ２（℃）での重合性モノマーの重合は、重合開始剤が残留しないように、重合が完結するまで行うことが好ましい。プリフォーム内に未反応の重合開始剤が残っていると、プリフォーム加工時、特に溶融延伸において加熱され、重合開始剤が分解してプリフォーム内で気泡などを発生するおそれがあるため、重合開始剤の反応を終了させておくのが好ましい。重合温度Ｔ２（℃）の保持時間は、用いる重合開始剤の種類によって好ましい範囲が異なり、重合温度Ｔ２（℃）での重合開始剤の半減期時間以上とするのが好ましい。
【００８１】
重合性モノマーの沸点をＴｂ（℃）とした場合に、重合開始剤として十時間半減期温度が（Ｔｂ−２０）℃以上である化合物を用いることが好ましい。十時間半減期温度が（Ｔｂ−２０）℃以上である化合物を重合開始剤として用い、前記初期重合温度Ｔ１（℃）でモノマーを重合すると、初期の重合速度を減少させることができる。また、上記の条件を満たす前記初期重合温度Ｔ１（℃）で、前記重合開始剤の半減期時間の１０％以上の時間までモノマーを重合することが好ましく、初期重合における体積収縮応答に対し圧力により速やかに追随させることができる。前記条件とすることで、初期重合速度を減速させ、初期重合における体積収縮応答性を向上させることができ、その結果、プリフォーム中の体積収縮による気泡混入を軽減することができ、生産性を向上させることができる。なお、重合開始剤の十時間半減期温度とは、重合開始剤が分解して、十時間でその量が１／２になる温度である。
【００８２】
上記条件を満たす重合開始剤を用いて、初期重合温度Ｔ１（℃）で前記重合開始剤の半減期時間の１０％以上の時間モノマーを重合する場合、重合を完結するまで初期重合温度Ｔ１（℃）に維持してもよい。しかしながら、光透過性の高い光学部材を得るには、初期重合温度Ｔ１（℃）より高い重合温度Ｔ２（℃）で重合を完結することが好ましい。重合温度Ｔ２（℃）の好ましい温度、および重合温度Ｔ２（℃）の好ましい保持時間は前述の通りである。
【００８３】
第２工程において、重合性モノマーとして、沸点Ｔｂ（℃）が、１００℃のメチルメタクリレート（ＭＭＡ）を用いた場合、十時間半減期温度が（Ｔｂ−２０）℃以上の重合開始剤としては、前述の例示した重合開始剤のうち、ＰＢＤおよびＰＨＶを用いることができる。例えば、重合性モノマーとしてＭＭＡを用い、重合開始剤としてＰＢＤを用いた場合は、初期重合温度Ｔ１（℃）を１００℃〜１１０℃に４８時間〜７２時間維持し、その後に重合温度Ｔ２（℃）を１２０℃〜１４０℃まで昇温して２４時間〜４８時間重合するのが好ましい。また、重合開始剤としてＰＨＶを用いた場合は、初期重合温度Ｔ１（℃）を１００℃〜１１０℃に４時間〜２４時間維持し、重合温度Ｔ２（℃）を１２０℃〜１４０℃まで昇温して２４時間〜４８時間重合するのが好ましい。なお、重合の際の昇温は段階的に行っても、連続的に行ってもよいが、昇温にかける時間は短いほうがよい。
【００８４】
第２工程においては、特開平９−２６９４２４号公報に記載のように加圧するか、もしくは特許３３３２９２２号に記載されているように減圧して重合を行っても良く、更には、重合工程で圧力を変化させてもよい。重合中に圧力を変化させることにより、重合性モノマーの沸点Ｔｂ（℃）近傍の温度である上記関係式を満たす初期重合温度Ｔ１（℃）および重合温度Ｔ２（℃）での重合の重合効率を向上させることができる。加圧状態で重合を行う（以下、加圧状態で行う重合を「加圧重合」と称する）場合は、前記重合性モノマーを注入した中空管を治具の中空部に挿入して、治具に支持された状態で重合を行うのが好ましい。さらに、重合前の重合性モノマーを減圧雰囲気で脱水・脱気することで効果的に気泡の発生を低減させることができる。
【００８５】
中空管を支持するための治具は、前記中空管を挿入可能な中空部を有する形状であり、前記中空部は前記中空管と類似の形状を有しているのが好ましい。即ち、前記治具も中空円筒形状であるのが好ましい。治具は、加圧重合中に前記中空管が変形するのを抑制するとともに、加圧重合が進むに従ってコア部が収縮するのを緩和可能に支持する。従って、好ましくは治具の中空部は前記中空管の径より大きい径を有し、前記中空管の内壁面と非密着状態である。前記治具の中空部は、前記中空管の外径に対して０．１％〜４０％だけ大きい径を有していることが好ましく、１０％〜２０％だけ大きい径を有していることがより好ましい。
【００８６】
前記中空管を治具に挿入した状態で、重合容器内に配置する。重合容器内において、前記中空管は、円筒の高さ方向を垂直にして配置されるのが好ましい。前記治具に支持された状態で前記中空管を重合容器内に配置した後、前記重合容器内を加圧する。加圧重合進行中、窒素などの不活性ガス雰囲気下で重合容器を加圧するのが好ましい。重合時の加圧の好ましい範囲については、重合するモノマーのタイプによって異なるが、重合時の圧（ゲージ圧）は、一般的には０．０５ＭＰａ〜１．０ＭＰａ程度が好ましい。
【００８７】
コア部の作製方法は、前記各方法に限定されるものではない。例えば、コアのモノマーを回転させながら界面ゲル重合を行う回転重合法により形成できる。なお、説明はコアを形成する例で行う。インナークラッドが形成されているアウタークラッドパイプにコア液を注入する。その後に、その一端を密閉し回転重合装置内に水平状態（クラッドパイプの高さ方向が水平になる状態）にアウタークラッドパイプを維持し、回転させながらコア液の重合を行う。このときに、アウタークラッドパイプへのコアの供給は一括でも良いし、逐次や連続して供給しても良い。コア用重合性組成物の供給量、組成、重合度を調整することで、グレーデッドインデックス型（ＧＩ型）ＰＯＦのほかに、階段状の屈折率分布を有するマルチステップ型光ファイバの製造方法にも適用できる。なお、好ましい実施形態において、この重合方法をコア部回転重合法（コア部回転ゲル重合法）と称する。
【００８８】
前記回転重合法は、界面ゲル重合法に比べてコア液の表面積をゲルよりも大きく取れるので、コア液から発生する気泡の脱気を行うことができる。そのため、得られるプリフォーム内の泡の含有が低減される。また、回転重合法によりコア部を形成すると、その中心部が中空になるプリフォームが得られる場合がある。そのプリフォームをプラスチック光学部材、特にＰＯＦに用いる際には、溶融延伸時にその中空が塞がれつつ延伸される。また、前記プリフォームを他の光学部材、例えばプラスチックレンズに用いる際には、プリフォームの中空部を塞ぐように溶融延伸を行う。
【００８９】
なお、第２工程終了時において、プリフォームの冷却操作を圧力の制御下において一定の冷却速度で行うことによって、重合後に発生する気泡を抑制することができる。不活性ガス（窒素など）雰囲気下でコア部を加圧重合することが、コア部の圧力応答のために好ましい。しかし、プリフォーム中から気体を完全に抜くことは不可能であり、冷却工程でポリマーが急激に収縮すると、プリフォームの空隙に気体が凝集し気泡核が形成されて気泡の発生を招いてしまう。これを防ぐには冷却速度を０．００１℃／分〜３℃／分に制御することが好ましく、０．０１℃／分〜１℃／分に制御することがより好ましい。この冷却操作は温度がガラス転移温度Ｔｇ（℃）に近づく過程でのコア部のポリマーの体積収縮の進行に応じて、２段以上で行っても良い。この場合、重合直後は冷却速度を速くし、徐々に緩やかにしていくことが好ましい。
【００９０】
以上の操作によって得られたプリフォームは、均一な屈折率の分布および充分な光透過性を有するとともに、気泡およびマクロ空隔等の発生は抑制されている。また、クラッド部（またはインナークラッド部）とコア部との界面の平滑性が良好となる。また、１層のインナークラッド部を有する円筒形状のプリフォームの作製方法を示したが、インナークラッド部は２層以上であってもよい。また、インナークラッド部は、界面ゲル重合や延伸等によって光ファイバの形態となった後は、コア部と一体になってもよい。
【００９１】
得られたプリフォームを加工することによって、種々のプラスチック光学部材を作製することができる。例えば、プリフォームを長手方向に垂直にスライスすれば断面が凹凸を有しない円盤状もしくは円筒状のレンズを作成することができる。また、プリフォームを溶融延伸することによりＰＯＦを作製することができる。このとき、プリフォームのコア部が屈折率分布を有する場合は、均一な光伝送能を有するＰＯＦを生産性高くしかも安定して製造することができる。
【００９２】
（第３工程）
第３工程である延伸工程１３は、プリフォームを加熱炉（例えば円筒状の加熱炉）の内部を通過させることによって加熱し、溶融させた後、延伸する。加熱温度は、プリフォームの材質に応じて決定することができるが、一般的には、１８０℃〜２５０℃が好ましい。延伸条件（延伸温度等）は、ＰＯＦの径および用いた材料等を考慮して決定することができる。ＧＩ型ＰＯＦの形成においては、コア部で屈折率が変化する構造を有するため、この屈折率分布を破壊しないように、均一にＰＯＦの径方向に加熱かつ延伸する必要がある。従って、プリフォームの加熱には、プリフォームを断面方向において均一に加熱可能である円筒形状の加熱炉を用いることが好ましい。また、加熱炉はプリフォームの延伸方向に温度分布をもつことが好ましい。この屈折率分布を破壊しないようにプリフォームにおける加熱領域はできるだけ狭くなることが好ましい。すなわち、加熱領域の上流側でプレ余熱を行い、下流側で除冷を行うことが好ましい。さらに、加熱工程に用いる加熱装置としてはレーザーのような狭い加熱領域に対しても高出力のエネルギーを供給できるものがよい。
【００９３】
プリフォームの真円度を維持させるため、コアの位置を一定に保つ調芯機構を有する延伸装置を用いて延伸工程を行うのが好ましい。延伸条件を調節することによりＰＯＦを構成する重合体の配向を制御することができ、機械特性（曲げ性能等）や熱収縮などを制御することもできる。
【００９４】
図５にＰＯＦ１７を製造するための製造設備７０を示す。プリフォーム１２はＸＹ調芯装置７２を介して上下用アーム（以下、アームと称する）７３に懸架されている。アーム７３は、上下用スクリュー（以下、スクリューと称する）７４の回転によって鉛直方向に上下に可動である。プリフォーム１２を延伸する際は、スクリュー７４を一定速度で回転させて、アーム７３をゆっくり（例えば１ｍｍ／分から２０ｍｍ／分）下降させる。これによりプリフォーム１２の下端が中空円筒状の加熱炉７５内に挿入される。プリフォーム１２は、その下端から少しずつ溶融延伸されてプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）１４が得られる。なお、プリフォーム１２表面全体はフレキシブル円筒７７でカバーされていることが好ましい。フレキシブル円筒７７は、プリフォーム１２を外部からの塵埃の侵入、および空気の流れから遮蔽して、加熱される前のプリフォーム１２近傍の雰囲気を一定に保つ。また、加熱炉７５中の上昇気流の発生を抑制するために、フレキシブル円筒７７の上部を袋小路にすることが好ましい。
【００９５】
加熱炉７５は、加熱炉外筒７８内に収納されており、製造設備７０外の雰囲気の影響を受けなくなり、プリフォーム１２を通過させる領域の雰囲気を安定させることができる。さらに、加熱炉外筒７８内の雰囲気を清浄なものとするために、クリーンガス導入装置７９を取り付けることも好ましい。
【００９６】
重合体の質を保つため、加熱炉７５内を不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。なお、加熱炉７５内に導入するガスには、窒素ガス（熱伝導率：０．０２４２Ｗ／（ｍ・Ｋ））及び希ガスであるヘリウムガス（熱伝導率：０．１４１５Ｗ／（ｍ・Ｋ））、アルゴンガス（熱伝導率０．００１５Ｗ／（ｍ・Ｋ））、ネオンガスなどが好ましく用いられる。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、数種類のガスを混合させた混合ガス（例えば、ヘリウムガスとアルゴンガスとの混合ガス）を用いることは、所望の熱伝導率のガスを得ることおよびコスト低減を図ることもできるために好ましい。不活性ガスは加熱炉７５内を不活性な状態に保ち熱伝導を調整するために用いるので、循環しても良い。それによりコストを低減することができる。不活性ガスの好ましい供給量は、加熱条件や供給するガスの種類によって異なるが、例えばヘリウムガスを用いる場合には、１Ｌ／分〜１０Ｌ／分（温度が室温のとき）とすることが好ましい。
【００９７】
加熱炉外筒７８のプリフォーム入口及びＰＯＦ出口も出来る限り遮蔽して、外部環境の影響を受けなくするのが好ましい。そのために、加熱炉外筒７８にある出入口に一対のシャッタ８０、８１を取り付けることが好ましい。シャッタ８０、８１の開閉により、加熱炉外筒７８にある出入口の隙間を小さくすることができる。またはシャッタ８０、８１の代わりに、摺動性能、耐熱性能等に優れている素材により出入り口を遮蔽してもよい。
【００９８】
得られたＰＯＦ１４は、線径測定装置８２で線径が測定される。測定した線形に基づいて、ＰＯＦ１４の線径が所定の値になるように、アーム７３の下降速度、加熱炉７５での加熱温度、ＰＯＦ１４の引取り速度などを制御する。ＰＯＦの線径ムラが生じることによる伝送機能の損失を減少させるため、応答性が良い線径制御のための制御系を選ぶことが好ましい。図５に示されている製造設備７０では、巻取リール８３での巻取速度を調節することでＰＯＦ１４の線径を制御している。なお、製造設備７０の他の箇所を調整することで線径を制御してもよい。例えば、プリフォームの加熱をレーザー加熱などのレスポンスが良い加熱装置で行う際には、加熱熱量を制御しても良い。
【００９９】
延伸工程および紡糸工程での雰囲気はできる限り清浄に保つ必要がある。雰囲気中に塵埃があると、プリフォーム１２の延伸が均一に出来なくなったり、溶融状態のプリフォーム１２に貼りついてコブ状異物になる。ＰＯＦ１４の均一性および光学性能を保つため、クリーンボックス８４を取り付け、ＰＯＦ１４の雰囲気を清浄に保つことが好ましい。クリーンボックス８４には、クリーンガス導入装置８５が取り付けられている。クリーンガス導入装置８５からクリーンガスをクリーンボックス８４内に導入することでクリーンボックス８４内の清浄度を保つ。クリーンボックス８４内の清浄度としてはクラス１００００以下が好ましく、３０００以下がより好ましい。なお、図５では省略しているが、クリーンガス導入装置８５に、ＨＥＰＡフィルタを通して清浄空気を循環し、塵埃を除去する空気循環装置を設けることが好ましい。
【０１００】
ＰＯＦ１４は、巻取リール８３に巻き取られる。このときにＰＯＦ１４を巻き取る張力を張力測定装置８６で測定してリール駆動装置８７で張力を制御することが好ましい。
【０１０１】
線引時の張力（線引張力）は、特開平７−２３４３２２号公報に記載されているように、０．０９８Ｎ以上とすることが好ましい。溶融延伸後にＰＯＦ１４に歪みを残さないようにするために、特開平７−２３４３２４号公報に記載されているように、線引張力を０．９８Ｎ以下とすることが好ましい。但し、線引張力は得られるＰＯＦの直径やＰＯＦを構成する材質により異なるため、上記条件に限定されるものではない。また、特開平８−１０６０１５号公報に記載されているように、溶融延伸の際に予備加熱工程を実施することもできる。以上の方法によって得られるＰＯＦの破断伸びや硬度については、特開平７−２４４２２０号公報に記載のように規定することで、ＰＯＦの曲げや側圧特性を改善することができる。また、特開平８−５４５２１号公報のように低屈折率の層をＰＯＦの外周に反射層として設けてＰＯＦの伝送性能を向上させることもできる。
【０１０２】
［保護層形成用材料］
保護層形成用材料には、ＰＯＦに熱的ダメージ（例えば、変形、変性、熱分解など）を与えないものを選択する。そこで、保護層形成用材料には、ＰＯＦを形成するポリマーのガラス転移温度Ｔｇ（℃）以下で、かつ（Ｔｇ−５０）℃以上で硬化可能なポリマーを用いることが好ましい。また、生産コストの低減のために、成形時間（保護層形成用材料が硬化する時間）は１秒以上１０分以下、より好ましくは１秒以上５分以下とすることが好ましい。なお、ＰＯＦが複数のポリマーから形成される場合には、それら各ポリマーのガラス転移温度のなかで、最も低い温度のガラス転移温度をＴｇ（℃）とみなす。なお、ガラス転移温度Ｔｇ（℃）が常温以下（例えば、ＰＶＤＦのガラス転移温度をＴｇ（℃）が約−４０℃）の場合や、ガラス転移温度を有さないＰＯＦのポリマーの場合には、Ｔｇ（℃）は他の相転移温度（例えば融点）である。
【０１０３】
保護層形成用材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などに代表される一般的なオレフィン系ポリマーや塩化ビニル、ナイロンなどの汎用性の高いポリマーのほかに、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挙げることができる。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。
【０１０４】
保護層形成用材料としては、室温で流動性を示しており、加熱することにより硬化する液状ゴムを用いることができる。具体的には、液状ゴムとしてはポリジエン系ゴム（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）、ポリオレフィン系ゴム（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）、ポリエーテル系ゴム（例えば、基本構造がポリ（オキシプロピレン）など）、ポリスルフィド系ゴム（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。
【０１０５】
より好ましくは、保護層の材料は、エチレン、プロピレンあるいはα−オレフィンの重合体などの熱可塑性樹脂を挙げることができる。これらの重合体としては、例えば、エチレンの単独重合体、エチレンとα−オレフィンとの共重合体、エチレン−プロピレン共重合体などである。さらに、これらの熱可塑性樹脂に金属水和物あるいはリン、窒素を含有する難燃性物質を配合したマスターバッチ（ｍａｓｔｅｒ  ｂａｔｃｈ）などを用いることもできる。また、熱可塑性樹脂の分子量（例えば、数平均分子量、重量平均分子量など）、および分子量分布などは特に限定されるものではない。しかしながら、熱可塑性樹脂は、ＰＯＦを被覆するために流動性が高いものを用いることが好ましい。流れ試験方法（ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０  １９１６）により得られるメルトフローレート（ＭＦＲ）が樹脂の流動性の指標となる。熱可塑性樹脂は溶融温度が１３０℃以下であり、ＭＦＲが５ｇ／１０分以上１５０ｇ／１０分以下であり、曲げ弾性率が８０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下であることが好ましい。より好ましくは溶融温度が１２５℃以下であり、ＭＦＲが２０ｇ／１０分以上９０ｇ／１０分以下であり、曲げ弾性率が１００ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下である。また、本実施形態で用いられる熱可塑性樹脂は、その融点Ｔｍ（℃）が１３５℃以下であることが好ましく、より好ましくは１００℃以上１３０℃以下であり、最も好ましくは１１５℃以上１２５℃以下である。また、被覆温度は１４０℃以下が好ましく、より好ましくは１３０℃以下である。
【０１０６】
保護層の材料としてはさらには、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、高温で可塑化されて成形が容易である。具体的には、熱可塑性エラストマーとしては、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、ＰＯＦのポリマーのガラス転移温度Ｔｇ（℃）以下で被覆層が形成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。
【０１０７】
また、保護層以外の層については、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たものを好ましく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、ＷＯ９５／２６３７４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。
【０１０８】
［保護層の形成方法］
保護層の形成方法について図を参照して以下に説明する。なお、被覆装置を、延伸装置に直結し、延伸と同時または延伸直後に一括して被覆を行っても差し支えない。
【０１０９】
図６では、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）１４の外周に保護層を形成する被覆ライン１００を図示する。本実施形態においては、従来から知られている電気ケーブルや石英ガラス製光ファイバを被覆する被覆ラインを、被覆ライン１００として使用することができる。ＰＯＦ１４は送出機１０１により冷却装置１０２に送り出される。ＰＯＦ１４は、冷却装置１０２により５℃〜３５℃の温度まで冷却される。ＰＯＦ１４に保護層を形成する前に冷却を行うと、被覆時におけるＰＯＦ１４の熱ダメージを軽減できるために好ましいが、被覆ライン１００は冷却装置１０２を含まなくてもよい。その後に被覆装置１０３によりＰＯＦ１４の外周に熱可塑性樹脂（被覆材）を被覆して、プラスチック光ファイバ心線（光ファイバ心線）１６を得る。なお、この被覆については、後に説明する。
【０１１０】
光ファイバ心線１６は、第１ないし第３冷却用水槽１０４、１０５、１０６により徐々に冷却されることが好ましい。熱可塑性樹脂にポリエチレンを用いる場合、溶融温度は１２０℃〜１３０℃、搬送速度は２０ｍ／分〜５０ｍ／分、第１冷却用水槽１０４は水温を４０℃〜８０℃、第２冷却用水槽１０５は水温を２０℃〜５０℃、第３冷却用水槽１０６は水温を５℃〜２０℃とし、各槽１０４〜１０６での光ファイバ心線１６の水槽内通過時間が０．１分〜０．２分となるようにすることが好ましいが、勿論、本発明は前記数値範囲に限定されるものではない。また、冷却用水槽の数も変更可能である。本発明においては、２〜６が好ましく、３〜５がより好ましく、３〜４が最も好ましい。
【０１１１】
光ファイバ心線１６は、水分除去装置１０７に搬送されて、その表面に付着している水分が除去される。そして、搬送ローラ１０８により搬送されて巻取ボビン１０９に巻き取られる。なお、図６の被覆ライン１００は、ＰＯＦ１４を送出機１０１から供給する形態であったが、被覆ライン１００は図６に示した形態に限定されるものではない。例えば、ＰＯＦ１４形成用の製造設備７０（図５参照）を被覆ラインが含んでいてもよい。この場合には、製造設備７０により連続的にＰＯＦ１４が供給され、そのＰＯＦ１４に連続的に被覆材を被覆する。
【０１１２】
図７では、被覆装置１０３に備えられているダイス１２０とニップル１２１とを示す。被覆装置１０３では、ダイス１２０とニップル１２１は、その隙間が被覆材である熱可塑性樹脂１２２の樹脂流路１２３、１２４となるように、ダイス１２０内にニップル１２１が嵌め込められている。
【０１１３】
ダイス１２０、ニップル１２１には、熱可塑性樹脂１２２に流動性をもたせるために温度調節装置１２５、１２６が取り付けられている。被覆する際の熱可塑性樹脂１２２の温度（被覆温度）は、ＰＯＦ１４に移動する熱量を低減するためにも、可能な程度に低くすることが好ましい。例えば、ポリエチレンを被覆材として用いる場合には被覆温度は１４０℃以下とすることが好ましく、より好ましくは１３０℃以下とすることである。なお、被覆温度ＴＤ（℃）の下限値は、特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂１２２が流動性を有する温度以上とする必要がある。そこで、熱可塑性樹脂１２２の被覆温度ＴＤ（℃）は、Ｔｍ（℃）以上、（Ｔｍ＋３０）℃以下とすることが好ましく、より好ましくはＴｍ（℃）以上、（Ｔｍ＋２０）℃以下であり、最も好ましくはＴｍ（℃）以上、（Ｔｍ＋１０）℃以下である。なお、Ｔｍ（℃）は前記熱可塑性樹脂１２２の融点である。例えば、熱可塑性樹脂１２２に融点が１２０℃の低密度ポリエチレンを用いる際には、被覆温度は１２０℃〜１３０℃であることが好ましい。ニップル１２１内のファイバ通過孔をＰＯＦ１４が通過し、出口開口部１２１ａからニップル１２１の外へ送り出される。熱可塑性樹脂１２２は一定の圧力が加わった状態でＰＯＦ１４と接触することとなり、保護層のＰＯＦ１４への密着性が向上する。
【０１１４】
ＰＯＦ１４の形態などは、特に限定されるものではないが、その直径（μｍ）が２００μｍ以上８００μｍ以下のものを用いることが好ましく、より好ましくは３００μｍ以上７５０μｍ以下のものを用いることである。ＰＯＦ１４の搬送速度も特に限定されるものではないが、１０ｍ／分以上１００ｍ／分以下の範囲であることが好ましい。１０ｍ／分未満であると、生産性が悪化しコスト高の原因となる。さらには、加熱されているニップル１２１内のファイバ通過孔を通過する時間が長くなるため、ニップル１２１からの放射熱によりＰＯＦ１４に熱ダメージが生じるおそれがある。また、搬送速度を１００ｍ／分より速くすると、被覆材である熱可塑性樹脂１２２とＰＯＦ１４との密着性が劣り、熱可塑性樹脂１２２の剥離や樹脂の結晶化による機械的特性の変化などの問題が生じるおそれがある。
【０１１５】
ダイス１２０とニップル１２１との空隙（クリアランス）は、樹脂流路１２３、１２４となる。所望の温度に加熱され流動性を有する熱可塑性樹脂１２２は、樹脂入口１２７、１２８から樹脂流路１２３、１２４に送り込まれる。溶融した熱可塑性樹脂１２２は、樹脂流路１２３、１２４を流れた後に、ＰＯＦ１４に向かって樹脂出口１２３ａ、１２４ａから送り出される。熱可塑性樹脂１２２は、ＰＯＦ１４の外周面を被覆して保護層１２９を形成する。保護層１２９が形成されたＰＯＦ１４は、光ファイバ心線１６となる。
【０１１６】
保護層１２９で被覆されているＰＯＦ１４がダイス１２０から送り出される出口をダイス出口１２０ａと称する。樹脂出口１２３ａ、１２４ａの最もダイス出口１２０ａ側をランド開始部１２０ｂと称する。ランド開始部１２０ｂからダイス出口１２０ａまでは、筒状の空隙（以下ランド部１３０と称する）となっており、熱可塑性樹脂１２２が被覆されているＰＯＦ１４の搬送路になっている。長さＬ（μｍ）は、ＰＯＦ１４の搬送方向におけるランド部１３０の長さとする。また、ＰＯＦ１４の搬送方向における樹脂出口１２３ａ、１２４ａの長さｄ（μｍ）は、ニップル先端部１２１ｂとランド開始部１２０ｂとの距離である。本実施形態では、ダイス１２０内部でＰＯＦ１４の被覆が進行するようにダイス１２０にランド部１３０が形成されている。これにより被覆工程中、ＰＯＦ１４に搬送される熱可塑性樹脂１２２の熱の拡散を図ることができる。
【０１１７】
ダイス１２０とニップル１２１の形態及び配置位置を調整することで、ＰＯＦ１４の熱ダメージによる伝送損失の悪化をより低減できる。
【０１１８】
図７では、ダイス１２０の空隙部の径をＴＡ（μｍ）とする。ニップル１２１の外径をＴＢ１（μｍ）とし、内径をＴＢ２（μｍ）とする。また、光ファイバ心線１６の径をＤ（μｍ）とする。この場合に、Ｄ≦ＴＡ（μｍ）≦（１．３×Ｄ）の範囲であることが好ましく、より好ましくは、（１．０５×Ｄ）≦ＴＡ（μｍ）≦（１．２５×Ｄ）であり、最も好ましくは、（１．１×Ｄ）≦ＴＡ（μｍ）≦（１．２×Ｄ）である。外径ＴＡ（μｍ）が大きすぎると、より大きな伸張応力がＰＯＦ１４にかかり伝送損失の悪化を招くおそれがある。
【０１１９】
ランド部１３０の長さＬ（μｍ）は、ＴＡ≦Ｌ（μｍ）≦（４．０×ＴＡ）の範囲とすることが好ましく、より好ましくは、ＴＡ≦Ｌ（μｍ）≦（３．５×ＴＡ）であり、最も好ましくは、ＴＡ≦Ｌ（μｍ）≦（３×ＴＡ）である。ランド部１３０の長さＬ（μｍ）が長いと、熱可塑性樹脂１２２による背圧が大きくなるためにＰＯＦ１４が変形（例えば、伸び）するため、伝送損失の悪化を招くおそれがある。
【０１２０】
ニップル１２１の外径ＴＢ１（μｍ）は、（０．７×ＴＡ）≦ＴＢ１（μｍ）≦（１．２×ＴＡ）の範囲とすることが好ましく、より好ましくは（０．８×ＴＡ）≦ＴＢ１（μｍ）≦（１．２×ＴＡ）であり、最も好ましくは、（０．９×ＴＡ）≦ＴＢ（μｍ）≦（１．１×ＴＡ）である。ニップルの外径ＴＢ１（μｍ）が大きいと、ダイス１２０とニップル１２１との距離を狭くすることが困難となり、被覆時にＰＯＦ１４が伸びて伝送損失の悪化を招くおそれがある。
【０１２１】
ニップル１２１の内径ＴＢ２（μｍ）は、（Ｄ１＋１０）μｍ≦ＴＢ２（μｍ）≦（Ｄ１＋３００）μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは、（Ｄ１＋２０）μｍ≦ＴＢ２（μｍ）≦（Ｄ１＋５０）μｍであり、最も好ましくは、（Ｄ１＋３０）μｍ≦ＴＢ２≦（Ｄ１＋５０）μｍである。ニップル内径ＴＢ２（μｍ）が大きいと、ＰＯＦ１４の偏芯が大きくなり、ＰＯＦ１４にかかる側圧が不均一化することで伝送損失の悪化を招くおそれがある。
【０１２２】
クリアランスｄ（μｍ）は、（１．０×ＴＡ）≦ｄ（μｍ）≦（２．０×ＴＡ）の範囲とすることが好ましく、より好ましくは、（１．１×ＴＡ）≦ｄ（μｍ）≦（１．８×ＴＡ）であり、最も好ましくは、（１．２×ＴＡ）≦ｄ（μｍ）≦（１．６×ＴＡ）である。クリアランスｄ（μｍ）が大きいと、熱可塑性樹脂１２２をＰＯＦ１４に被覆する際に、ＰＯＦ１４が伸びるおそれがある。これらにより厚肉（例えば、４００μｍ〜１０００μｍ）の保護層１２９を形成することができる。
【０１２３】
ダイス１２０とニップル１２１を用いることで、ＰＯＦ１２４へ熱可塑性樹脂１２２の被覆を容易に行うことが可能となり、ＰＯＦ１４への熱ダメージや保護層形成不良などのトラブルの発生を防止できる。また、ＰＯＦ１４の直径Ｄ１（μｍ）は、２００μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３００μｍ以上７５０μｍである。保護層１２９の厚みＴＣ（μｍ）は１００μｍ以上１０００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以上８００μｍ以下、最も好ましくは４００μｍ以上６００μｍ以下とする。
【０１２４】
プラスチック光ファイバ心線１６の断面を図８に示す。光ファイバ心線１６の中心にコア部１４ａがあり、その周囲をクラッド部１４ｂが覆っている。さらに、クラッド部１４ｂの外周部に保護層１２９が形成されている。また、ＰＯＦ１４の屈折率分布を図９に示す。図９のグラフから、コア部１４ａの屈折率は、その中心が最も屈折率が高く、半径方向に向けて徐々に２乗分布的に低下していることがわかる。そして、クラッド部１４ｂの屈折率がコア部１４ａの屈折率よりも小さいことで、コア部１４ａとクラッド部１４ｂとの界面で光が全反射して信号光がコア部１４ａ内を伝送する。また、コア部１４ａには、ＰＭＭＡや重水素化ＰＭＭＡを用いることが好ましい。また、このような屈折率分布を有するＧＩ型ＰＯＦは、第１の実施形態により製造されたプリフォームから製造することができる。
【０１２５】
ＰＯＦの屈折率分布の他の形状を図１０に示す。クラッド部１４１はインナークラッド部１４２及びアウタークラッド部１４３を備える。コア部１４０は、中心が最も高屈折率で半径方向に向けて徐々に２乗分布的に屈折率が低下する。コア部１４０内の信号光を全反射するために、インナークラッド部１４２の外周に形成されたアウタークラッド部１４３は、コア部１４０よりも低い屈折率を有する。なお、このような屈折率分布を有するＧＩ型ＰＯＦは、第２の実施形態により製造されるプリフォームから製造することができる。
【０１２６】
ＰＯＦには、コア部の屈折率分布がその中心が最も高くなっており、半径方向に向けて段階的に低くなる形状であるマルチステップインデックス型（ＭＳＩ型）を用いることもできる。ステップインデックス型（ＳＩ型）光ファイバやシングルモード型（ＳＭ型）光ファイバを用いることもできる。
【０１２７】
［被覆の構造］
ＰＯＦおよび／または光ファイバ心線を被覆することにより、プラスチック光ファイバケーブル（光ファイバケーブル）が得られる。例えば、ＰＯＦ心線１６を用いて第２被覆工程１７を行うことで光ファイバケーブル１８が得られる。被覆の形態としては、被覆層とＰＯＦの表面が全体にわたって接して被覆されている密着型の被覆と、被覆層とＰＯＦとの間に空隙を有するルース型被覆がある。ルース型の被覆層では、コネクタとの接続部において剥離した場合、ＰＯＦと被覆層との空隙に水分が浸入して、光ファイバケーブルの長手方向に拡散されるおそれがあるため、密着型のほうが好ましい。
【０１２８】
しかし、ルース型の被覆の場合、被覆層とＰＯＦとの空隙により、光ファイバケーブルにかかる応力や熱を始めとするダメージを緩和することができる。ＰＯＦにかかるダメージを軽減させることができるため、ルース型の被覆は使用目的によっては好ましく用いることができる。空隙部にゲル状の半固体や粉粒体を充填することで、光ファイバケーブルの端面からの水分の浸入を防止できる。また、これらのフィラーとしてのゲル状の半固体や粉粒体に耐熱や機械的強度の向上などの機能をもたせるようにすることで、より高い性能層の被覆層を形成できる。なお、ルース型の被覆層は、クロスヘッドダイの押出ニップルの位置を調整し、減圧装置の圧力を加減することで形成できる。ＰＯＦと被覆層との空隙層の厚みは前述のニップル厚みと空隙層に対する圧力とを調節することで調整可能である。
【０１２９】
最外層は、難燃剤、酸化防止剤、ラジカル捕獲剤、および滑剤などの添加剤を含んでもよい。また、光学特性に影響を及ぼさない限り、第１被覆工程１５において形成された保護層にも添加剤を含ませることができる。
【０１３０】
なお、難燃剤については臭素などのハロゲン含有の樹脂や添加剤やリン含有のものがあるが、毒性ガス放出低減のために難燃剤として金属水酸化物を用いることが好ましい。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、ＰＯＦの製法過程でその水分が完全に除去できないため、金属水酸化物による難燃性層は、最外層として設けることが望ましい。
【０１３１】
また、ＰＯＦは多重機能を有する複数の被覆層により被覆されてもよい。被覆層は、例えば、上記の難燃性層以外に、被覆層間や被覆層内に設けられたＰＯＦの吸湿を抑制するためのバリア層や吸湿材料（例えば吸湿テープや吸湿ジェル）、ＰＯＦの可撓時の応力緩和のための緩衝材としての柔軟性素材層や発泡層、剛性を強化するための強化層などがある。被覆層としての熱可塑性樹脂は、光ファイバケーブルの強度を高めるための構造材を含んでもよい。構造材は高い弾性率を有する抗張力繊維および／または剛性の高い金属線などの線材が好ましい。
【０１３２】
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。構造材は前述したものに限定されるものではない。また、保護のための金属管、および光ファイバケーブル架空用の支持線などの他の素材を設けることもできる。さらに光ファイバケーブル配線時の作業性を向上させる機構も組み込むことができる。
【０１３３】
また、使用形態によって、ＰＯＦを同心円上にまとめたケーブルアセンブリや、１列に並べたテープ心線、さらにそのテープ心線を押え巻やラップシースなどでまとめたケーブルアセンブリなど、ＰＯＦは用途に応じてその形態を選ぶことができる。
【０１３４】
また、本発明により製造されるＰＯＦを備えた光ファイバケーブルは、軸ズレに対して従来の光ファイバケーブルに比べて許容度が高いため、直接接合することができる。しかし、本発明により製造される光部材としてのＰＯＦの端部を光コネクタを用いて固定することが好ましい。光コネクタとしては一般に知られている、ＰＮ型、ＳＭＡ型、ＳＭＩ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。
【０１３５】
［光伝送体システム］
ＰＯＦを用いて光信号を伝送するシステムでは、光部材としての光ファイバ素線および光ファイバケーブルは、種々の発光素子や受光素子、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で構成される。また、前記システムは、他のＰＯＦと組み合わせてもよい。本発明にはいかなる公知の技術も適用でき、例えば、プラスチ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による光部材と組み合わせることによって、光部材は（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、及び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システムに用いることができる。
【０１３６】
さらに、光伝送システムと組み合わされる他の技術は、例えば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」に開示されている。また、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２０００−２３０１１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、光分波器などもある。本発明による光部材を有する光システムをこれらの技術と組み合わせると、多重化した光信号の送受信のための、より高度な光伝送システムを構築することができる。本発明による光部材は、照明、エネルギー伝送、イルミネーション、センサ分野などの他の用途にも用いることができる。
【実施例】
【０１３７】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。実験（１）〜（４）は本発明の実施例であり、実験（５）〜（８）は比較例である。以下の実施例に示す材料の種類、それらの割合、操作等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す実施例に制限されるものではない。なお、説明は実験（１）で詳細に行い、実験（２）〜（８）においては、実験１と異なる箇所のみを説明する。
【０１３８】
実験（１）では、ダイスおよびニップルを有する金型の取り付けられた押出機（３０ｍｍφスクリュ径）を使用して、保護層がＰＯＦの外周に形成される。ダイスにおける径ＴＡは１２００μｍ、ランド部の長さＬは１５００μｍとした。クリアランスｄは１５００μｍとした。ニップルにおける外径Ｔｂ１は１３００μｍ、内径ＴＢ２は８５０μｍとした。低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ；東ソー製  ニポロンＬ，ＭＦＲ＝５０ｇ／１０分）を被覆材として１３０℃で１３．２ｇ／分の割合で押出機により押し出した。７５０μｍの径を有するプラスチック光ファイバが２０ｍ／分の速度で送り出されると、被覆材はダイスのプラスチック光ファイバと接触し、被覆されたＰＯＦの直径は１２００μｍになる。熱可塑性樹脂を被覆した後、ＰＯＦを（６０℃の水が入れられている）第１水槽内で１０秒間搬送した。その後に（３０℃の水が入れられている）第２水槽内で１０秒間搬送した。さらに（１０℃の水が入れられている）第３水槽内で１０秒間搬送した後、水分を除去し、プラスチック光ファイバを巻取ボビンに巻き取った。被覆されたプラスチック光ファイバの伝送損失を測定した結果、保護層形成後の伝送損失は０．５ｄＢ／ｋｍ上昇した。また、被覆されたプラスチック光ファイバ（３０ｍｍ）からファイバ心線を１００ｍ／分の速度で引き抜く際に必要な力は５（Ｎ）と良好な密着性を示した。さらに、被覆された光ファイバの硬度は（荷重を掛けた場合の変位から、ＪＩＳ  Ｃ６８５１に従って測定した結果）、３．００×１０−４（Ｎ／ｍ２）と良好な値を示した。
【０１３９】
実験（２）では、ダイスにおける径ＴＡが２３００μｍ、ランド部の長さＬが３５００μｍとし、ニップルにおける外径ＴＢ１が２２００μｍ、内径ＴＢ２が８５０μｍとした。クリアランスｄは３０００μｍとした。被覆材としての低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ；東ソー製  ニポロンＬ、ＭＦＲ＝５０ｇ／１０分）を１３０℃で６４．１ｇ／分の割合で押し出した。７５０μｍ径のプラスチック光ファイバを２０ｍ／分の速度で送り出し、被覆材をダイスのプラスチック光ファイバと接触させると、被覆されたＰＯＦの径は２２００μｍになった。熱可塑性樹脂を被覆した後、実験（１）と同様の条件でプラスチック光ファイバを冷却した。水分を除去した後、プラスチック光ファイバを巻取ボビンに巻き取った。被覆されたプラスチック光ファイバの伝送損失を測定した結果、保護層形成後の伝送損失は１ｄＢ／ｋｍ上昇した。
【０１４０】
実験（３）では、ダイスにおける径ＴＡは７５０μｍ、ランド部の長さＬは１０００μｍとし、ニップルにおける外径ＴＢ１は８００μｍ、内径ＴＢ２は５００μｍとした。クリアランスｄは１０００μｍとした。被覆材としての低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ；ＪＰＥ製 ＪＭＡ０７Ａ、ＭＦＲ＝５０ｇ／１０分）を、１３０℃で６．９ｇ／分の割合で押出し機により押し出した。３１６μｍの径を有するプラスチック光ファイバを２０ｍ／分の速度で送り出し、被覆材をダイス内でプラスチック光ファイバと接触させると、被覆されたＰＯＦの径は７５０μｍになった。熱可塑性樹脂を被覆した後、実験（１）と同じ条件でプラスチック光ファイバの冷却を行った。水分を除去した後、プラスチック光ファイバを巻取ボビンに巻き取った。被覆されたプラスチック光ファイバの伝送損失を測定した結果、保護層形成後の伝送損失は０．５ｄＢ／ｋｍ上昇した。
【０１４１】
実験（４）では、ダイスにおける径ＴＡは１４００μｍ、ランド部の長さＬは２５００μｍとし、ニップルにおける外径ＴＢ１は１２５０μｍ、内径ＴＢ２は４００μｍとした。クリアランスｄは２０００μｍとした。被覆材としての低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ；東ソー製、ニポロンＬ、ＭＦＲ＝５０ｇ／１０分）を１３０℃で２０．１ｇ／分の割合で押出し機により押し出した。３１６μｍの径を有するプラスチック光ファイバを２０ｍ／分の速度で送り出し、被覆材をダイス内でプラスチック光ファイバと接触させた。被覆されたＰＯＦの径は１２００μｍになった。熱可塑性樹脂を被覆した後、プラスチック光ファイバを実験（１）と同じ条件で冷却した。水分を除去した後、プラスチック光ファイバを巻取ボビンに巻き取った。被覆されたプラスチック光ファイバの伝送損失を測定した結果、保護層形成後の伝送損失は０．０ｄＢ／ｋｍ上昇した。
【０１４２】
比較例である実験（５）では、ランド部を有するニップルを使用し、熱可塑性樹脂をダイスからチューブ状に押し出し、ＰＯＦとチューブ状樹脂をダイスの外側で接触させて被覆層をＰＯＦに形成した。この実験ではランド部の長さが３０００μｍのニップルを用いた以外は実験（１）と同じ条件を用いた。被覆したプラスチック光ファイバの伝送損失を測定した結果、保護層形成後の伝送損失は３０ｄＢ／ｋｍ上昇した。また、被覆された光ファイバ（３０ｍｍ）から１００ｍ／分の速度でファイバ心線を引き抜く際に必要な力は２（Ｎ）であり、実験（１）の半分以下であった。
【０１４３】
実験（６）では、ダイスにおける径ＴＡは７５０μｍ、ランド部の長さＬは１０００μｍとし、ニップルにおける外径ＴＢ１は８００μｍ、内径ＴＢ２は５００μｍとした。クリアランスｄは３０００μｍとした。被覆材としての低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ；東ソー製、ニポロンＬ、ＭＦＲ＝５０ｇ／１０分）を１３０℃で６．９ｇ／分の割合で押出し機により押し出した。３１６μｍの径のプラスチック光ファイバを２０ｍ／分の速度で送り出し、被覆材をダイス内でプラスチック光ファイバと接触させた。被覆されたＰＯＦの径は７５０μｍになった。熱可塑性樹脂を被覆した後、プラスチック光ファイバを実験（１）と同じ条件で冷却した。水分を除去した後、プラスチック光ファイバを巻取ボビンに巻き取った。被覆されたプラスチック光ファイバの伝送損失を測定した結果、保護層形成後の伝送損失は２０．０ｄＢ／ｋｍ上昇した。被覆後のプラスチック光ファイバの長さを被覆前と比較すると、２．０％伸びた。これはクリアランスが大きくなることで押し出し速度が送り出し速度に比べて小さくなり、ファイバ心線に抵抗力が掛かったためである。ＰＯＦの長さが伸びることで、クラッドとコアの界面で不整が生じ、伝送損失が上昇したのである。
【０１４４】
実験（７）では、ダイスにおける径ＴＡが２０００μｍ、ランド部の長さＬは２５００μｍとし、ニップルにおける外径ＴＢ１は１２５０μｍ、内径ＴＢ２は４００μｍとした。クリアランスｄは２０００μｍとした。被覆材としての低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ；ＪＰＥ製 ＪＭＡ０７Ａ、ＭＦＲ＝５０ｇ／１０分）を１３０℃で２０．１ｇ／分の割合で押出し機により押し出した。３１６μｍの径を有するプラスチック光ファイバを２０ｍ／分の速度で送り出し、被覆材をダイス内でプラスチック光ファイバと接触させた。被覆されたＰＯＦの径は１２００μｍになった。熱可塑性樹脂を被覆した後、プラスチック光ファイバを実験（１）と同じ条件で冷却した。水分を除去した後、プラスチック光ファイバを巻取ボビンに巻き取った。被覆されたプラスチック光ファイバの伝送損失を測定した結果、保護層形成後の伝送損失は１５．０ｄＢ／ｋｍ上昇した。ダイス穴径が大きいことで、ダイスから押し出された熱可塑性樹脂が伸長されるため、プラスチック光ファイバに応力が掛かり、伝送損失が上昇したものと推定される。
【０１４５】
実験（８）では、ダイスにおける径ＴＡは１３００μｍ、ランド部の長さＬは２５００μｍとした。クリアランスｄは２０００μｍとした。ニップルにおける外径ＴＢ１は１２５０μｍ、内径ＴＢ２は４００μｍとした。被覆材としての低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ；東ソー製、ニポロンＬ、ＭＦＲ＝５０ｇ／１０分）を１３０℃で６．９ｇ／分の割合で押出し機により押し出した。３１６μｍの径を有するプラスチック光ファイバを２０ｍ／分の速度で送り出し、被覆材をダイス内でプラスチック光ファイバと接触させた。被覆されたＰＯＦの径は１２００μｍになった。熱可塑性樹脂を被覆した後、ＰＯＦを（１０℃の水が入れられている）第１水槽内で１０秒間搬送した。その後に（１０℃の水が入れられている）第２水槽内で１０秒間搬送した。さらに（１０℃の水が入れられている）第３水槽内で１０秒間搬送した後、水分を除去し、プラスチック光ファイバを巻取ボビンに巻き取った。プラスチック光ファイバの伝送損失を測定した結果、保護層形成後の伝送損失は２０ｄＢ／上昇した。光ファイバには所々に隙間が発生している箇所があり、熱可塑性樹脂が急激に冷却されることで、熱可塑性樹脂内側が外周方向に収縮し、隙間が発生したものと推定される。これによってＰＯＦ心線に加わる応力が不均一となり、伝送損失が上昇したのである。
【０１４６】
以上の実験から本発明に係る条件を満たすことにより、ＰＯＦの伝送損失が上昇しないことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明はプラスチック光ファイバの表面を被覆する際に用いられる方法と装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】プラスチック光ファイバ製造のフローチャートである。
【図２】プラスチック光ファイバのプリフォームを製造する装置の概略図である。
【図３】プリフォームを製造する装置の他の実施形態の概略図である。
【図４】図３の装置の要部断面図である。
【図５】プラスチック光ファイバを製造する設備の概略図である。
【図６】プラスチック光ファイバを被覆するための被覆ラインの概略図である。
【図７】図６の被覆ラインの要部断面図である。
【図８】被覆ライン後に製造されるプラスチック光ファイバ心線の断面図である。
【図９】プラスチック光ファイバの半径方向の屈折率分布を示す図である。
【図１０】他の実施形態のプラスチック光ファイバの屈折率分布を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2008511012.tif 000014