(57)【要約】【課題】プリフォームを高速で延伸して線径変動が抑制されたファイバ素線を得る。【解決手段】溶融延伸設備１０は、下方にプリフォームホルダ１８、その上方に加熱炉２０、さらに上方に引取ローラ３０を備えている。プリフォーム１１をＰＭＭＡを主材料として界面ゲル重合法により製作する。プリフォームホルダ１８にプリフォーム１１をセットして加熱する。プリフォーム１１が溶融した後に、引取ローラ３０まで引き出す。プリフォーム１１を引取ローラ３０を用いて上方に延伸速度を１０ｍ／ｍｉｎで延伸する。延伸されたファイバ素線１１ａを光ファイバに用いると、線径変動が抑制されており、光学特性に優れる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送体母材を溶融する手段と、前記溶融した光伝送体母材を繊維状に延伸する延伸手段とを備えた光伝送体の製造装置において、
独立して温度制御可能な区画を３区画以上備え、
母材を加温する予熱部の区画の最低温度と延伸が行われる溶融部の区画の最高温度との温度差が、５℃以上５０℃以下である溶融手段によって、
前記延伸手段が前記光伝送体母材を上向きに延伸する手段であることを特徴とする光伝送体の製造装置。
【請求項２】
前記区画が下部より、少なくとも予熱部、溶融部となるように配置され、
予熱部の長さが溶融部の長さの３倍以下であることを特徴とする請求項１記載の光伝送体の製造装置。
【請求項３】
母材上端部を把持する治具を有することを特徴とする請求項１または２記載の光伝送体の製造装置。
【請求項４】
光伝送体母材を溶融し、前記溶融した光伝送体母材を繊維状に延伸する光伝送体の製造方法において、
独立して温度制御可能な区画を３区画以上備え、母材を加温する予熱部の区画の最低温度と延伸が行われる溶融部の区画の最高温度との温度差が、５０℃以下である溶融手段によって、前記光伝送体母材を上向きに延伸することを特徴とする光伝送体の製造方法。
【請求項５】
前記光伝送体母材の延伸速度を５〜３０ｍ／ｍｉｎの範囲で行うことを特徴とする請求項４記載の光伝送体の製造方法。
【請求項６】
前記母材として断面方向の屈折率に分布を有するものを用いることを特徴とする請求項４または５記載の光伝送体の製造方法。
【請求項７】
前記プリフォームを構成するプラスチックが、（メタ）アクリル酸及びそのエステルの単量体を重合させた重合体を主成分とすることを特徴とする請求項４ないし６いずれか１つ記載の光伝送体の製造方法。
【請求項８】
前記光伝送体が、請求項４ないし７いずれか１つ記載の光伝送体の製造方法を用いて製造されたことを特徴とするプラスチック光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送体の製造装置及び製造方法並びにそ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関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック光ファイバは、石英系光ファイバと較べると、光の伝送損失が大きいが、大口径化による接続容易性、端末加工容易性、高精度調芯機構が不要になるメリット、コネクター部分の低コスト化、人体への突き刺し災害による危険性の低さ、高い柔軟性による易加工性、易敷設性、耐振動性、低価格などのメリットから、家庭や、車載用途に注目されているだけでなく、高速データ処理装置の内部配線やＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）  リンクなどの極短距離、大容量ケーブルとしても利用が検討されている。
【０００３】
プラスチック光ファイバは、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芯材（以下、コア部と称する）とコア部と屈折率の異なる外殻（以下、クラッド部と称する）とから構成される。これら部材の製法はプレポリマーを引き出してコア部またはクラッド部を同時に繊維状に成形する方法や、光ファイバ母材（以下、プリフォームと称する）を製作してからこのプリフォームを溶融延伸する方法などがある。
【０００４】
このプリフォームを１８０℃から２６０℃程度の雰囲気中で溶融延伸することによって、所定の外径のプラスチック光ファイバができる。溶融延伸工程では、通常、プリフォームを電気ヒータ等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、プリフォームの上部を懸架し、ゆっくりと加熱炉中に降ろし、プリフォームを加熱炉中で溶融させる。糸引きできる柔らかさになるまで加熱し、プリフォームの先端が溶融して自重で落下した後に、糸引きした部分を加熱炉から下方に引き出して引取ローラにかけることによって、連続的に延伸する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３３７７８１号公報  （第６頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の延伸方法では、０．５ｍｍから０．２ｍｍといった細い線径のプラスチック光ファイバを高速に安定して線引きすることは困難であり、径が太く、屈曲しない、延伸不充分なファイバが引き取られることになる。このような光ファイバは伝送損失が極端に悪く、コネクターに接続ができず商品価値がないばかりか、張力測定器や、引取ローラを破損すると言ったトラブルを生じる場合がある。また、プリフォームの懸架装置に大きな張力が加わってプリフォームホルダ、ユニバーサルジョイント（プリフォーム角度調整装置）、調芯装置など、種々の部品が破壊されて装置が使用できなくなると言うトラブルもあった。
【０００７】
本発明の目的は、光伝送体母材を溶融延伸する際に、光伝送体の外径精度を安定させ、且つ高速に線引きできる光伝送体の製造装置及び製造方法並びにその製造方法により製造されたプラスチック光ファイバを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らが、鋭意検討を行った結果、光伝送体母材から光伝送体を溶融延伸する際に、母材を上向きに延伸することによって本課題を解決できることを見出した。
【０００９】
本発明の光伝送体の製造装置は、光伝送体母材を溶融する手段と、前記溶融した光伝送体母材を繊維状に延伸する延伸手段とを備えた光伝送体の製造装置において、独立して温度制御可能な区画を３区画以上備え、前記光伝送体母材を加温する予熱部の区画の最低温度と、延伸が行われる溶融部の区画の最高温度との温度差が、５℃以上５０℃以下である前記溶融手段によって、前記延伸手段が前記光伝送体母材を上向きに延伸する手段である。前記区画が下部より、少なくとも予熱部、溶融部となるように配置され、前記予熱部の長さが前記溶融部の長さの３倍以下であることが好ましい。前記光伝送体母材の上端部を把持する治具を有することが好ましい。
【００１０】
本発明の光伝送体の製造方法は、光伝送体母材を溶融し、前記溶融した光伝送体母材を繊維状に延伸する光伝送体の製造方法において、独立して温度制御可能な区画を３区画以上備え、母材を加温する予熱部の区画の最低温度と延伸が行われる溶融部の区画の最高温度との温度差が、５０℃以下である溶融手段によって、前記光伝送体母材を上向きに延伸する。前記光伝送体母材の延伸速度を５ｍ／ｍｉｎ〜３０ｍ／ｍｉｎの範囲で行うことが好ましい。前記光伝送体母材として断面方向の屈折率に分布を有するものを用いることが好ましい。前記プリフォームを構成するプラスチックが、（メタ）アクリル酸及び／またはそのエステルの単量体を重合させた重合体を主成分とすることが好ましい。例えば、前記重合体にはポリメチルメタクリレートが挙げられる。前記光伝送体の製造方法を用いて製造されたプラスチック光ファイバも本発明には含まれる。また、前記プラスチック光ファイバがグレーデッドインデックス型であることが好ましい。前記グレーデッドインデックス型の光伝送体母材を界面ゲル重合法を用いて製造されたものが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において製造される光伝送体の１つであるプラスチック光ファイバ素線の製造方法を例に示して説明する。始めに、本発明に好ましく用いられる原料ポリマー，開始剤，連鎖移動剤，ドーパントを例示する。次にクラッド部からコア部へ連続的に屈折率の変化する屈折率分布型（グレーデッドインデックス型、ＧＩ型）プラスチック光ファイバ素線の母材（プリフォーム）の製造方法について説明する。そして、プリフォームを溶融延伸してプラスチック光ファイバ素線（以下、ファイバ素線と称する）を製造する方法を説明し、最後にそのファイバ素線に被覆層を設けたプラスチック光ファイバ及び他の形態の光伝送体についても説明する。以下、実施の形態を例示するが、この例示はあくまでも本発明を詳細に説明するためのものであり、本発明を何ら制限するものではない。
【００１２】
光伝送体、特にプラスチック光ファイバを作るための材料は、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。特に材料として好ましく用いられるものとしては、光透過性が高い有機材料がある。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），ポリカーボネート類等を例示することができ、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が挙げられる。これらのうち、（メタ）アクリル酸エステル類を組成として含むものが好ましく用いることができる。
【００１３】
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、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。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く、モノマーの単独あるいは共重合体からなるポリマーの屈折率が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，組成比を組むことが好ましい。
【００１４】
さらに、光学部材を近赤外光用途に用いる場合は、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号公報など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結合の水素原子を重水素原子やフッ素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低減することが望ましい。
【００１５】
合成樹脂製光ファイバー（プラスチック光ファイバ）は、モノマーを重合させてプリフォームを製造する必要がある。モノマーの重合反応を開始させる開始剤としては、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。
【００１６】
重合度の調整のために連鎖移動剤を使う事ができる。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。
【００１７】
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、前記連鎖移動剤は、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。
【００１８】
プラスチック光ファイバの中心部であるコア部が、コア部の中心から外周方向に向かって屈折率分布を有する、屈折率分布型プラスチック光ファイバ（グレーデッドインデックス型光ファイバ、以下、ＧＩ型光ファイバと称する）の場合には、コア部を形成する重合体に複数の屈折率を有する重合体の組合せやその共重合体を用いるか、または、ポリマーマトリクスに屈折率分布を付与するための添加剤（以下、ドーパントと称する）を添加する必要がある。
【００１９】
ドーパントは、併用する前記重合性モノマーの屈折率と異なる化合物である。その屈折率差は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な、モノマーの合成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。
【００２０】
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、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、屈折率調整剤の濃度に傾斜を持たせ、コア部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のが好ましい。（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。
【００２１】
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）、ビフェニル（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。屈折率調整剤の、コア部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。その添加量は、用途および組み合わされるコア部原料などに応じて適宜選ばれる。
【００２２】
［プリフォームの製造方法］
以上の素材を用いてプリフォームを製造する。製造方法に関しては、特に制限はなく、既知の方法を等しく適用することができる。例えば、コア部とクラッド部をそれぞれ形成する方法としては、コア部の作成後クラッド部の積層付与による方法や、クラッド部となる中空管を作成した後にその内部にコア部を作成する方法等が挙げられる。
【００２３】
ＧＩ型のプラスチック光ファイバ母材（ＧＩ型プリフォーム）の製造方法は、国際公開第９３／０８４８８号パンフレットに記載されているように、クラッド部となる樹脂の中空管を作成し、その管内にコア部を形成する樹脂組成物を注入し、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部を形成する方法を例示することができる。なお、本発明に用いられるＧＩ型プリフォームの製造方法は、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、これらプラスチック光ファイバの製造方法に適用することもできる。
【００２４】
［溶融延伸設備及び溶融延伸方法］
図１に本発明の光伝送体の製造装置に用いられる溶融延伸設備１０を示す。加熱源としての電気ヒータを複数積み上げた加熱炉を例示するが、この例示はあくまでも本発明を分かりやすく説明するためのものであって、本発明を制限するものではない。
【００２５】
溶融延伸設備１０は、プリフォーム１１を支持するアーム１２と、プリフォーム１１を加熱するための加熱炉２０と、加熱炉２０によって加熱され軟化したプリフォーム１１を上方に引っ張る一対の引取ローラ３０とを備える。プリフォーム１１は、引取ローラ３０で上方に引っ張られることにより、ファイバ素線１１ａとなる。アーム１２は、スクリュー駆動用モータ１３によって駆動するスクリュー駆動装置１４のスクリュー１５に取りつけられており、上下に移動することができる。また、調芯装置１６によってプリフォーム１１の中心軸を水平方向へ移動し、延伸軸のずれを修正することができる。また、延伸軸に対して垂直に回転する機構を設けて、回転してひねりながら延伸することも可能である。アーム１２の先端にはプリフォーム角度調整装置１７、プリフォームホルダ１８が取りつけられており、プリフォーム１１を垂直に支持できるようになっている。
【００２６】
加熱炉２０はヒーターユニット２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの集合から出来ている。なお、図では６個のヒータユニット２０ａ〜２０ｆを示したが、本発明に用いられる加熱炉２０が備えるヒータユニットの数は、特に限定されるものではないが、溶融条件を厳密に制御するため、複数、特に３個以上のヒータユニットを備えていることが好ましい。また、それぞれが予熱部，溶融部，必要に応じて徐冷部に相当する様な温度分布にする事が好ましい。予熱部は溶融部に進む部分を昇温させるために設ける。予熱部が無い場合、溶融部の温度を高温で制御しなくてはならず溶融箇所の範囲の制御が行いにくくなる。好ましい温度範囲としては溶融が始まらない温度範囲までが好ましく、予熱部の範囲が長いとプリフォームが軟化してしまい、不安定となり好ましくないため、狭い範囲とすることが好ましい。そのため、予熱部の温度は溶融部の温度に近い範囲が好ましく、複数部有する場合でも溶融部との温度差が５℃〜５０℃であることが好ましく、１０℃〜３０℃がより好ましい。
【００２７】
溶融部の範囲が長いと安定した線径が得られにくいため、母材が溶融温度近傍で安定した溶融状態を保つように制御されることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチルを主成分とする母材の場合は２００℃〜２５０℃に制御することが好ましい。また、予熱部と溶融部はそれぞれの区画毎に独立に設定温度を制御する手段を有することが望ましい。徐冷部は溶融状態の高温の樹脂が外気により急激に冷却されないようにするために設ける。徐冷部は溶融部と外気温の中間をとるように配置すればよい。複数段有する場合は延伸の進行方向に対して徐々に降温するように配置すればよい。徐冷部はその設定温度によっては温風機など、加熱機でなくとも良い。
【００２８】
なお、各ヒータユニット２０ａ〜２０ｆは、個別に温度調節ができ、各ヒータユニット２０ａ〜２０ｆの温度が、一定の範囲に収まるように制御される。加熱炉２０によってプリフォーム１１は、加熱溶融される。加熱炉２０は円筒形状を有しその筒の中でプリフォーム１１を加熱することが加熱を均一に行うために好ましい。また、本発明において、ヒータユニット２０ａ〜２０ｆに備えられているヒータには公知のいずれをも用いることができる。
【００２９】
隣り合うヒーターユニット間には、必要に応じてドーナツ状の薄板のオリフィス２１が挿入されて、コンパートメント２２を形成する。オリフィス２１とプリフォーム（延伸されていないとき）１１との間隔は１ｍｍから１０ｍｍ程度が好ましい。各コンパートメントの内部は、プリフォームの劣化が進まない温度範囲に制御されている。また、加熱炉２０の下部にはリング状のエアー吸引装置２３が取りつけられており、ヒーター加熱時の上昇気流により各コンパートメント内部の温度が乱れないように調整される。
【００３０】
ファイバ素線１１ａは必要に応じて、加熱炉２０の上部に配置された冷却装置４０で冷却される。冷却装置４０は、冷却ファン４１，４２から冷風を冷却室４３の内部に通過させて、ファイバ素線１１ａを冷却する。この冷風が加熱炉２０に入ると対流を起こして、均熱分布が崩れるので、吹込みを防止するよう、冷却装置４０の上下に遮風板４４，４５を備えることが好ましい。
【００３１】
一対の引取ローラ３０によってプリフォーム１１の一端が上方に引取られながら延伸して繊維状のファイバ素線１１ａとなる。引取ローラ３０は、引取ローラ用モータ３１により駆動され、引取速度を連続的に変化させることができる。
【００３２】
ファイバ素線１１ａを引取る引取力は、ファイバ素線１１ａの外径を測定するレーザ式線径測定器３２，張力測定器３３，ファイバの延伸長さを計測する距離カウンタ３４などの測定値に基づいてコントローラ３５が引取ローラ用モータ３１、スクリュー駆動用モータ１３、ヒータユニット２０ａ〜２０ｆの出力、冷却装置４０の冷却能力等を制御することで最適化することができる。６個のヒータユニット２０ａ〜２０ｆは、コントローラ３５，３６により独立して温度制御が行われる。また、引取ローラ３０に圧着装置３７を取り付け、ファイバ素線１１ａを圧着しつつ引っ張ることがより好ましい。さらに、レーザー式線径測定器３２に演算表示器３８を取り付け、演算結果を作業者が逐次確認しながら、実験条件を制御しても良い。
【００３３】
プリフォーム１１の溶融延伸は、まずプリフォーム１１の先端を加熱炉２０内に入れてプリフォーム１１の先端より数ｃｍ下の部分を溶融することからスタートする。プリフォームの溶融と共にプリフォームの先端は加熱炉内に落ち込んでしまう。これを防止するために、金属ロッド（図示しない）の先にプリフォーム先端を挟むことができるクリップの付いた治具を取り付ける。この金属ロッドで、プリフォームの先端を固定しておく。通常１０分から５０分で糸引き可能になるので、金属ロッドをゆっくり上方に上げてプリフォームの先端を加熱炉２０から引出し、糸引きした部分を引取ローラ３０にかける。このとき、ロッドと先端部を系から外す。この後に、制御系を生かして、所定の線径のファイバ素線を作製するための延伸を開始する。なお、本発明において、延伸速度は５ｍ／ｍｉｎ〜３０ｍ／ｍｉｎの範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０ｍ／ｍｉｎ〜２０ｍ／ｍｉｎの範囲とすることである。
【００３４】
本発明で製造されるファイバ素線１１ａの平均直径は０．２ｍｍから２．０ｍｍの範囲であ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。この場合に、ファイバ素線１１ａの直径Ｄが、平均直径Ｄａｖｅ  に対して、
０．９７×Ｄａｖｅ  ≦Ｄ≦１．０３×Ｄａｖｅ  の変動幅のものが得られ、線径変動が抑制されたファイバ素線１１ａが得られる。なお、ファイバ素線１１ａのコア部の直径は０．１ｍｍから１．５ｍｍが好ましいが、この範囲に制限されるものではない。
【００３５】
［光ファイバ］
延伸されたファイバ素線１１ａは通常、そのままの状態で使用されることはない。例えば、ファイバ素線の曲げ・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ファイバ素線の表面に１層以上の被覆層を設けた光ファイバとして使用する。
【００３６】
被覆層の付与方法としては、金属電線の被覆に習い、熱可塑性樹脂を溶融押出しして、ファイバ素線表面に流して固化させる方法が一般的に多く用いられている。しかしながら、プラスチック光ファイバ素線は金属電線と異なり、熱に弱いため、被覆用の熱溶融した樹脂の温度が高いと、ファイバ素線が収縮したり、コア部とクラッド部の界面が凹凸になって、構造不整を発現し、伝送損失が著しく増加して性能の悪化を招く問題がある。また、被覆材料がファイバ素線に融着すると、光ファイバをコネクタに接続する端末の処理工程で、スムーズに被覆を除去できず、時間をロスしたり、ファイバ素線を曲げてしまうこともある。特にシングルモード以外の、コア部内に段階的、或いは連続的に屈折率分布を持たせた光ファイバ（特に、ＧＩ型）においては、被覆時の熱によって、屈折率分布が乱れてしまい、損失が増大する他、帯域が狭くなり、データの高速伝送に支障が出る場合がある。
【００３７】
これらを勘案して、融点が低く、溶融時の流動性が高く、かつ固化した状態での強度の高い被覆材料の選定が行われる。これら樹脂のＭＦＲ（メルトフローレート）は２以上であることが望ましい。なお、ＭＦＲは、ポリマーの種類に対応した測定方法（ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０：１９９９）により測定した値を用いる。
【００３８】
前述した方法で製造されたプラスチック光ファイバは、そのままの形態で種々の用途に供することができる。また、保護や補強を目的として、その外側に被覆層を有する形態、繊維層を有する形態、および／または複数のファイバを束ねた状態で、種々の用途に供することができる。被覆工程は、例えばファイバ素線の通る穴を有する対向したダイスにファイバ素線を通し、対向したダイス間に溶融した被覆用の樹脂を満たし、ファイバ素線をダイス間に移動することで被覆されたファイバを得ることができる。被覆層は可撓時に内部のファイバへの応力から保護するため、ファイバ素線と融着していないことが望ましい。さらにこのとき、溶融した樹脂と接することでファイバ素線に熱的ダメージが加わるので、極力ダメージを押さえるような移動速度や低温で溶融できる樹脂を選ぶことも望ましい。このとき、被覆層の厚みは被覆材の溶融温度や素線の引き抜き速度、被覆層の冷却温度による。その他にも、光部材に塗布したモノマーを重合させる方法やシートを巻き付ける方法、押し出し成形した中空管に光部材を通す方法などが知られている。
【００３９】
（被覆の構造）
素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製造が可能となる。その際にその被覆の形態として、被覆材とプラスチック光ファイバ素線の界面が全周にわたって接して被覆されている密着型の被覆と、被覆材とプラスチック光ファイバ素線の界面に空隙を有するルース型被覆がある。ルース型被覆では、たとえばコネクターとの接続部などにおいて被覆層を剥離した場合、その端面の空隙から水分が浸入して長手方向に拡散されるおそれがあるため、通常は密着型が好ましい。
【００４０】
しかし、ルース型の被覆の場合、被覆と素線が密着していないので、ケーブルにかかる応力や熱とはじめとするダメージの多くを被覆材層で緩和させることができ、素線にかかるダメージを軽減させることができるため、使用目的によっては好ましく用いることができる。水分の伝播については、空隙部に流動性を有するゲル状の半固体や粉粒体を充填することで、端面からの水分伝播を防止でき、かつ、これらの半固体や粉粒体に耐熱や機械的機能の向上などの水分伝播防止と異なる機能をあわせ持つようにすることでより高い性能の被覆を形成できる。
【００４１】
ルース型の被覆を製造するには、クロスヘッドダイの押出し口ニップルの位置を調整し減圧装置を加減することで空隙層を作ることができる。空隙層の厚みは前述のニップル厚みと空隙層を加圧／減圧することで調整が可能である。
【００４２】
さらに、必要に応じて被覆層（１次被覆層）の外周にさらに被覆層（２次被覆層）を設けても良い。２次被覆層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く、耐透湿性能を満足する限りにおいては、１次被覆層にも導入は可能である。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加える主流となりつつある。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本発明の対透湿性被覆（１次被覆層）の外層被覆（２次被覆層）として設けることが望ましい。
【００４３】
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、本発明のような難燃化以外に、素線の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、剛性を挙げ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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、ケーブルの形状は使用形態によって、素線を同心円上にまとめた集合ケーブルや、一列に並べたテープ心線と言われる態様、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。
【００４６】
また、本発明の光ファイバを用いたケーブルは、突き合せによる接合でも用いることができるが、端部に接続用光コネクタを用いて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。
【００４７】
本発明の光学部材としての光ファイバ、および光ファイバケーブルを用いて光信号を伝送するシステムには、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、必要に応じて他の光ファイバなどと組合わせてもよい。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システムに好適に用いることができる。
【００４８】
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、光分波器などと組み合わせることで、多重化した送受信などを使用した、より高度な光伝送システム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、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。
【００４９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
【００５０】
［実施例１］
ＰＭＭＡからなる円筒管型のクラッド部を公知の回転重合法で製造した。次に、界面ゲル重合法によりＭＭＡ（メタクリル酸メチル）を主原料にコア部を重合した。この際に、ドーパントとしてＤＰＳ（硫化ジフェニル）を用いて、ＭＭＡに対して１２．５重量％加えた。こうして直径２２ｍｍ、長さ８０ｃｍのプリフォームを製作した。このプリフォームのガラス転移温度Ｔｇは、コア中心部８５℃、クラッド部１０７℃であり、コア部の中心からクラッド部にかけてガラス転移温度はゆるやかに上昇していた（Ｔｇｍｉｎ  ＝８５℃）。また、このプリフォームの屈折率は、コア部の中心で１．５０４、クラッド部１．４９１であり、コア部の中心からクラッド部にかけて屈折率はゆるやかに下降していた。このプリフォーム１１を図１に示した溶融延伸設備１０で溶融延伸した。
【００５１】
加熱炉２０の同じ高さからなるヒータユニット２０ａ〜２０ｆの温度は、次のように調整した。ヒータユニット２０ａを７０℃±１℃、ヒータユニット２０ｂを１４０℃±１℃、ヒータユニット２０ｃを１６０℃±１℃、ヒータユニット２０ｄを２１５℃±１℃、ヒータユニット２０ｅを２３０℃±１℃、ヒータユニット２０ｆを２００℃±１℃とした。この場合には、ヒータユニット２０ｆが予熱部に、ヒータユニット２０ｅが溶融部に、ヒータユニット２０ａ〜２０ｄが徐冷部に相当する。延伸速度を１０ｍ／ｍｉｎの一定速度とし、外径０．５ｍｍ、線径変動が±１０μｍのファイバ素線１１ａを得た。このファイバ素線１１ａの波長６５０ｎｍの光を用いた伝送損失測定値は、１５８ｄＢ／ｋｍであった。また、このファイバ素線１１ａの帯域特性の測定値は、１．８Ｇｂｐｓ／１００ｍであった。通常のプラスチック光ファイバ素線の伝送損失測定値は、１７２ｄＢ／ｋｍ〜１８５ｄＢ／ｋｍであり、帯域特性の測定値は、１．２Ｇｂｐｓ／１００ｍ〜１．５Ｇｂｐｓ／１００ｍの範囲であることが知られており、本発明を用いて得られたファイバ素線は、良好な光学特性を有することが分かった。
【００５２】
［実施例２］
延伸速度を２０ｍ／ｍｉｎと高速にした以外は、実施例１と同じ実験条件で行った。外径０．５ｍｍ、線径変動が±１３μｍのファイバ素線１１ａが得られたた。このファイバ素線１１ａの波長６５０ｎｍの光を用いた伝送損失測定値は、１６５ｄＢ／ｋｍであった。また、このファイバ素線１１ａの帯域特性の測定値は、１．７Ｇｂｐｓ／１００ｍであった。このように、本発明によれば、延伸速度を高速にしても線径変動が抑制され、光学特性に優れたファイバ素線が得られることが分かった。
【００５３】
［比較例１］
比較例１として、加熱炉２０のヒータユニット２０ａ〜２０ｆの温度は、次のように調整した。ヒータユニット２０ａを２００℃±１℃、ヒータユニット２０ｂを２３０℃±１℃、ヒータユニット２０ｃを２１５℃±１℃、ヒータユニット２０ｄを１６０℃±１℃、ヒータユニット２０ｅを１４０℃±１℃、ヒータユニット２０ｆを７０℃±１℃とした。この場合には、ヒータユニット２０ｃ〜２０ｆが予熱部に、ヒータユニット２０ｂが溶融部に、ヒータユニット２０ａが徐冷部に相当する。延伸速度を１０ｍ／ｍｉｎの一定速度とし、外径０．５ｍｍ、線径変動が±１８μｍのファイバ素線１１ａを得た。このファイバ素線１１ａの波長６５０ｎｍの光を用いた伝送損失測定値は、１８５ｄＢ／ｋｍであった。また、このファイバ素線１１ａの帯域特性の測定値は、１．２Ｇｂｐｓ／１００ｍであった。
【００５４】
［比較例２］
延伸速度を２０ｍ／ｍｉｎと高速にした以外は、実施例１と同じ実験条件で行った。外径０．５ｍｍ、線径変動が±２５μｍのファイバ素線１１ａが得られた。このファイバ素線１１ａの波長６５０ｎｍの光を用いた伝送損失測定値は、２１３ｄＢ／ｋｍであった。また、このファイバ素線１１ａの帯域特性の測定値は、０．９Ｇｂｐｓ／１００ｍであった。
【００５５】
このように、本発明によれば、延伸速度を高速にしても線径変動が抑制され、光学特性に優れたファイバ素線が得られることが分かった。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光伝送体の製造方法によれば、光伝送体母材を溶融し、前記溶融した光伝送体母材を繊維状に延伸する光伝送体の製造方法において、前記光伝送体母材を上向きに延伸すると、外径精度が優れ、更に光伝送体の延伸速度を速くすることも可能となる。また、プラスチック光ファイバの製造方法に適用すると、外径精度が優れたファイバ素線を高速延伸でき、コストの点からも有利となる。またそのファイバ素線から形成された光ファイバの光学特性も優れている。
【００５７】
さらに、本発明の光伝送体の製造方法は、独立して温度制御可能な区画を３区画以上備え、母材を加温する予熱部の区画の最低温度と延伸が行われる溶融部の区画の最高温度との温度差が、５０℃以下である溶融手段によって、前記光伝送体母材を上向きに延伸することにより、より外径精度が優れ、更に光伝送体の伝送速度を速くすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光伝送体の製造方法に用いられる溶融延伸設備の概略図である。
【符号の説明】
１０  溶融延伸設備
１１  プリフォーム
１１ａ  ファイバ素線
２０  加熱炉
３０  引取ローラ
【図１】
2004302374.tif 000003