(57)【要約】【課題】  外径変動が抑制されているプラスチック光ファイバを得る。【解決手段】  プリフォーム１５をアーム７２から加熱炉７４内に吊り下げる。加熱炉７４は、５台のヒータユニット９０から構成する。加熱炉７４内にガス導入機７７を用いて窒素ガスを供給する。各ヒータユニット間にはオリフィス９６を設ける。ヒータユニット９０を独立して温度制御可能な区画とする。加熱炉７４の上部に封止材１０６を設ける。加熱炉７４の上部からの大気の出入が封止材により抑制される。加熱炉７４内の各区画での温度の乱れが抑制される。プリフォーム１５は常に同一条件で加熱溶融延伸されるので、外径が一定のプラスチック光ファイバ１７となる。【選択図】        図６
2005292656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック光ファイバ母材を加熱炉で加熱溶融延伸してプラスチック光ファイバを製造するプラスチック光ファイバの製造装置において、
前記加熱炉が３段以上の独立して温度制御可能なヒータユニットから構成され、
前記ヒータユニット間にオリフィスを挿入して各ヒータユニットを区画し、
前記加熱炉の上部または下部の少なくともいずれかに前記加熱炉内への気体の流入を防止する封止材を設けた前記加熱炉内における気体の移動を制限する構造を有することを特徴とするプラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項２】
前記加熱炉上部に設けられる封止材は、前記プラスチック光ファイバ母材が貫通する円形の開口を備え、前記開口の直径Ｄ３（ｍｍ）が、
前記プラスチック光ファイバ母材の直径Ｄ１（ｍｍ）に対して、
１×Ｄ１（ｍｍ）＜Ｄ３（ｍｍ）≦１．５×Ｄ１（ｍｍ）の範囲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製造装置。
【請求項３】
前記加熱炉上部に設けられる封止材は、前記プラスチック光ファイバ母材が貫通する円形の開口を備え、前記開口の直径Ｄ３（ｍｍ）が、
前記プラスチック光ファイバ母材の直径Ｄ１（ｍｍ）に対して、
０．７５×Ｄ１（ｍｍ）≦Ｄ３（ｍｍ）≦１×Ｄ１（ｍｍ）の範囲であり、
前記封止材の一部が前記プラスチック光ファイバ母材の外周面を覆う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製造装置。
【請求項４】
前記加熱炉下部に設けられる封止材は、前記プラスチック光ファイバが通過する円形の開口を備え、前記開口の直径Ｄ６（ｍｍ）が、
前記プラスチック光ファイバの外径Ｄ５（ｍｍ）に対して、
１．２×Ｄ５（ｍｍ）≦Ｄ６（ｍｍ）≦１０×Ｄ５（ｍｍ）の範囲であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つ記載のプラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項５】
前記加熱炉内にヘリウム，アルゴン，窒素のうち少なくとも１つの気体を供給する気体供給手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つ記載のプラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項６】
プラスチック光ファイバ母材を加熱炉で加熱溶融延伸し、プラスチック光ファイバとするプラスチック光ファイバの製造方法において、
前記加熱炉が多段の独立して温度制御可能なヒータユニットから構成され、前記ヒータユニット間にオリフィスを挿入して区画としたものを用い、
前記加熱炉の上部または下部の少なくともいずれかに前記加熱炉内に大気の流入を防止する封止材を設け、前記各区画内の温度変動を設定温度±０．５℃以内とし、
前記プラスチック光ファイバ母材を加熱溶融延伸してプラスチック光ファイバを製造することを特徴とするプラスチック光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック光ファイバの製造装置及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信産業の発達に伴い、光ファイバの需要が高まると共に伝送損失が小さく、低価格であるものが要求されている。プラスチック光学部材は、同一構造を有する石英系光学部材と比較して、製造及び加工が容易であること並びに低価格であること等の利点がある。特に、プラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦと称する）は、素材が全てプラスチックで構成されているため、伝送損失が石英系光ファイバと比較してやや大きいという短所を有する。しかしながら、良好な可撓性を有し、軽量で加工性が良く、石英系光ファイバと比較して口径の大きい光ファイバの製造が容易であるという長所を有する。さらに、低コストで製造が可能であるという長所をも有する。従って、伝送損失の大きさが問題とならない程度の短距離用の光伝送体として種々検討されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ＰＯＦは、プラスチックからなる芯（以下、コア又はコア部と称する）とコア部より低屈折率のプラスチックからなる外殻（以下、クラッド又はクラッド部と称する）とから構成されている。ＰＯＦの製造方法の１つに、溶融押出法によりパイプ状のクラッド部（以下、クラッドパイプと称する）を形成し、そのクラッドパイプ中にコア部を形成する方法が知られている。特に、中心から外側に向かって屈折率の大きさに分布を有するコア部を備えた屈折率分布型（グレーデッドインデックス型。以下、ＧＩ型と称する）ＰＯＦは、伝送する光信号の帯域を大きくすることが可能なため、高い伝送容量を有する光ファイバとして最近注目されている。このようなＧＩ型ＰＯＦの製造方法の１つには、界面ゲル重合法を利用して、プリフォーム（母材）を作製する。その後に前記プリフォームを加熱炉に送り込み、加熱溶融延伸させて製造される方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
石英系光ファイバの製造方法では、加熱炉の酸化消耗防止あるいは石英系光ファイバの酸化劣化を防止する目的で、加熱炉に周囲の外気が流れ込まないように密閉構造として不活性ガスをパージする方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【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２００３−１７１１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＰＯＦ、特にグレーデッド型或いはマルチステップ型ＰＯＦは、プリフォームを加熱溶融延伸する際に、前記プリフォームは異なる溶融粘度を持つ複数の樹脂層からプリフォームが形成されるため、加熱炉内の温度に乱れが生じるとプリフォームの溶融状態も乱れて延伸されるＰＯＦの外径が変動を起こしやすい問題が生じている。ＰＯＦに外径変動が生じると、光学特性例えば光伝送損失の悪化を招く場合がある。また、ＰＯＦを保護するために被覆処理する場合に被覆装置のニップル，ダイスの孔に引っかかり工程上或いは品質上問題が生じる。また、ＰＯＦの外径変動を抑制するために加熱炉をそれぞれ区画化して内温度の乱れを小さくした場合でも、外径変動抑制に対しては不十分である。また、前記特許文献３に記載されている方法は、加熱炉内に大気の流入を防止しているが、加熱炉内の温度分布の変動に対して考慮されていない。これは、石英系光ファイバの加熱溶融延伸の場合には、約２０００℃と高温に加熱するため微小な温度の乱れが生じても光ファイバの外径変動がほとんど生じないためである。
【０００７】
本発明の目的は、外径変動が抑制されるプラスチック光ファイバの製造装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のプラスチック光ファイバの製造装置は、プラスチック光ファイバ母材を加熱炉で加熱溶融延伸してプラスチック光ファイバを製造するプラスチック光ファイバの製造装置において、前記加熱炉が３段以上の独立して温度制御可能なヒータユニットから構成され、前記ヒータユニット間にオリフィスを挿入して各ヒータユニットを区画し、前記加熱炉の上部または下部の少なくともいずれかに前記加熱炉内への気体の流入を防止する封止材を設けた前記加熱炉内における気体の移動を制限する構造を有する。前記加熱炉上部に設けられる封止材は、前記プラスチック光ファイバ母材が貫通する円形の開口を備え、前記開口の直径Ｄ３（ｍｍ）が、前記プラスチック光ファイバ母材の直径Ｄ１（ｍｍ）に対して、１×Ｄ１（ｍｍ）＜Ｄ３（ｍｍ）≦１．５×Ｄ１（ｍｍ）の範囲であることが好ましい。前記加熱炉上部に設けられる封止材は、前記プラスチック光ファイバ母材が貫通する円形の開口を備え、前記開口の直径Ｄ３（ｍｍ）が、前記プラスチック光ファイバ母材の直径Ｄ１（ｍｍ）に対して、０．７５×Ｄ１（ｍｍ）≦Ｄ３（ｍｍ）≦１×Ｄ１（ｍｍ）の範囲であり、前記封止材の一部が前記プラスチック光ファイバ母材の外周面を覆うことが好ましい。
【０００９】
前記加熱炉下部に設けられる封止材は、前記プラスチック光ファイバが通過する円形の開口を備え、前記開口の直径Ｄ６（ｍｍ）が、前記プラスチック光ファイバの外径Ｄ５（ｍｍ）に対して、１．２×Ｄ５（ｍｍ）≦Ｄ６（ｍｍ）≦１０×Ｄ５（ｍｍ）の範囲であることが好ましい。前記加熱炉内にヘリウム，アルゴン，窒素のうち少なくとも１つの気体を供給する気体供給手段を備えることが好ましい。
【００１０】
本発明のプラスチック光ファイバの製造方法は、プラスチック光ファイバ母材を加熱炉で加熱溶融延伸し、プラスチック光ファイバとするプラスチック光ファイバの製造方法において、前記加熱炉が多段の独立して温度制御可能なヒータユニットから構成され、前記ヒータユニット間にオリフィスを挿入して区画としたものを用い、前記加熱炉の上部または下部の少なくともいずれかに前記加熱炉内に大気の流入を防止する封止材を設け、前記各区画内の温度変動を設定温度±０．５℃以内とし、前記プラスチック光ファイバ母材を加熱溶融延伸してプラスチック光ファイバを製造する。なお、前記各区画内の温度変動は、設定温度±０．３℃以内がより好ましく、最も好ましくは設定温度±０．２℃以内とすることである。                                                                  
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプラスチック光ファイバの製造装置及び製造方法によれば、プラスチック光ファイバ母材を加熱炉で加熱溶融延伸し、プラスチック光ファイバとするプラスチック光ファイバの製造装置及び製造方法において、前記加熱炉が多段の独立して温度制御可能なヒータユニットから構成され、前記ヒータユニット間にオリフィスを挿入して各区画としたものを用い、前記加熱炉の上部または下部の少なくともいずれかに前記加熱炉内に大気の流入を防止する封止材を設け、前記各区画内の温度変動を設定温度±０．５℃以内とし、前記プラスチック光ファイバ母材を加熱溶融延伸してプラスチック光ファイバを製造するから、加熱炉を封止して、炉内温度の変動を抑えることで、外径変動が小さいプラスチック光ファイバを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るプラスチック光ファイバは、コア部とクラッド部のいずれもがポリマーから形成されている。なお、コア部とクラッド部とからのみなるものをＰＯＦ（プラスチック光ファイバ）と称する。本発明に係るＰＯＦの製造方法を図１に示す。クラッドパイプ作製工程１１で原料ポリマーを溶融押出法によりクラッドパイプ１２を作製する。なお、クラッドパイプ１２の製造方法については、後に詳細に説明する。次に、アウターコア重合工程１３において、クラッドパイプ１２の内周面にアウターコア２０ａ（図５参照）を形成する。重合性組成物を含むアウターコア液形成用液（以下、アウターコア液と称する）を調製し、その液をクラッドパイプ１２内に入れてアウターコア重合を行う。そして、インナーコア重合工程１４でアウターコア２０ａ内にインナーコア２０ｂ（図５参照）を形成する。インナーコア形成用液（以下、インナーコア液と称する）を調製し、そのインナーコア液をアウターコア２０ａが形成されたクラッドパイプ１２内に入れて、インナーコア重合を行いインナーコア２０ｂ（図５参照）を形成する。これらアウターコア２０ａとインナーコア２０ｂとによりコア部２０が形成されてプリフォーム１５が得られる。
【００１３】
プリフォーム１５を延伸工程１６により、加熱溶融延伸してＰＯＦ１７とする。なお、この延伸工程１６については後に詳細に説明する。ＰＯＦ１７は、そ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、取り扱いを容易にしたりＰＯＦ１７の外周面の損傷を抑制したりするために被覆層を形成することが好ましい。被覆層は、被覆工程１８により形成し、ＰＯＦ１７の外周面に被覆材が被覆層として形成されたプラスチック光ファイバ心線（プラスチック光ファイバコードとも称される。以下、光ファイバ心線と称する）１９が得られる。
【００１４】
（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。
【００１５】
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、イソボルニルメタクリレート、ノル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、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。特に好ましいポリマーとしては、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。
【００１６】
さらに、作製するＰＯＦ１７を近赤外線用途に用いる場合は、コア部の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、特許第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（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。
【００１７】
（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それらの界面で全反射するために、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好ましく用いることができる。ただし、素材の選択によってコア部とクラッド部の界面の不整が起こりやすい、もしくは製造適性上好ましくない場合などにおいては、コア部とクラッド部の間にさらに層を設けても良い。例えば、コア部との界面（即ち、中空管の内壁面）に、コア部のマトリックスと同一組成のポリマーからなるアウターコア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。アウターコア層の詳細については後述する。勿論、アウターコア層を形成せずに、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。
【００１８】
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る。例えば、フッ素含有モノマーの単独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）が好ましく、フッ化ビニリデンを１０質量％以上含有する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が好ましく用いることができる。
【００１９】
また、後述の溶融押出法により重合体を成形し、クラッド部を作製する場合は、重合体の溶融粘度が適当であることが必要である。この溶融粘度については、相関する物性として分子量が用いられ特に重量平均分子量との相関がある。本発明においては、重量平均分子量が１万〜１００万の範囲であることが適当であり、より好ましくは５万〜５０万の範囲である。
【００２０】
さらに、できるだけ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、さらに好ましくは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、前記アウターコア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℃の水中に試験片を１週間浸漬し、そのときの吸水率を測定することにより算出することができる。
【００２１】
（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、重合の際に重合開始剤が用いられる。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、更には２種類以上を併用してもよい。
【００２２】
（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より制御することができ、重合体の分子量を所望の分子量に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、分子量を調整することによって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、生産性の向上にも寄与する。
【００２３】
前記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、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。
【００２４】
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。
【００２５】
（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持たせることによって、前記濃度の分布に基づいて屈折率分布型のコア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持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と比較して、製造の簡便さなどを鑑みると屈折率調整剤を用いることが好ましい。
【００２６】
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、特許第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。
【００２７】
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、ドーパントの濃度に傾斜を持たせ、コア部にドーパント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する。このように、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ファイバ（ＧＩ型ＰＯＦ）となる。
【００２８】
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。なお、このような共重合体には、ＭＭＡ−ＢｚＭＡ共重合体などが挙げられる。
【００２９】
前記ドーパントとしては、特許第３３３２９２２号や特開平１１−１４２６５７号公報に記載されている様な、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。なお、これらの化合物中に存在する水素原子を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、重合性化合物として、例えば、トリブロモフェニルメタクリレート等が挙げられる。屈折率調整成分として重合性化合物を用いる場合は、マトリックスを形成する際に、重合性モノマーと重合性屈折率成分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。
【００３０】
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、光学部材であるＰＯＦ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部材に応じて適宜選ばれる。屈折率調整剤は、複数種類添加してもよい。
【００３１】
（その他の添加剤）
その他、コア部、クラッド部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、それらを作製する重合性組成物にその他の添加剤を添加することができる。例えば、コア部もしくはその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。前記誘導放出機能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、クラッド部もしくはそれらの一部に含有させることができる。
【００３２】
（プリフォーム製造方法の説明）
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屈折率分布型プラスチック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。
【００３３】
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クラッド部となる中空円筒管を作製する（第１工程）。前記中空円筒管の中空部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となる領域を形成し、コア部およびクラッド部に各々対応する領域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本発明に係る製造装置及び製造方法により所望の形態に加工（第３工程）してＰＯＦを得る。
【００３４】
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円筒管を形成した後にその内周面にさらにアウターコア部という層を形成する（第１’工程）。なお、このアウターコア層を有する形態においては中心のコア部はインナーコア部とも称される。以下の説明において、態様によって「コア部」という場合は「インナーコア部」の意味も兼ねる。
【００３５】
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なる中空円筒管の中空部で、アウターコア用重合性組成物を回転重合法による重合などで、前記中空円筒管の内周面にアウターコア層を形成し、２層からなる中空円筒管を作製する（第１’工程）。前記中空円筒管の中空部にさらにインナーコア部を形成する。インナーコア部は、インナー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。
【００３６】
第２の実施形態においては、２層からなる同心の中空円筒管を作製する際、上記のように段階的でなく、クラッド部となるフッ素樹脂とアウターコア用重合組成物の重合体とを溶融共押し出しの方法の一段階で作製する方法なども容易に適用できる。
【００３７】
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の実施の形態ではアウターコア部／インナーコア部形成用の各々の重合性組成物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、その組成比については同一でなくてもよく、また副成分については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／コア部またはアウターコア部／インナー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、クラッド部あるいはアウターコア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持たせやすく、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。
【００３８】
第２の実施形態では、クラッド部とコア部との間にアウターコア部を形成することによって、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させる。その結果、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。クラッド部に相当する円筒形状の管は、例えば、市販されているフッ素樹脂を溶融押出しや重合性組成物の回転重合により、所望の径と厚みのパイプに成形することで作製することもできる。さらに、得られたパイプの中空部で前記アウターコア部形成用重合性組成物を回転重合させ、その内周面にアウターコア層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。
【００３９】
本発明に係るＰＯＦを作製する際に、屈折率調整成分を用い、その濃度に傾斜を持たせることによっても、ＧＩ型ＰＯＦを作製することができるが、他の形態のＰＯＦにも本発明は適用できる。屈折率調整成分の濃度に傾斜を持たせる方法としては、後述する重合体へモノマーが含浸して膨潤・溶解することにより重合が進むゲル重合を行う界面ゲル重合法や円筒の軸を中心に回転させた円筒内で界面ゲル重合反応により形成する回転ゲル重合法などを適用することができる。
【００４０】
前記クラッド部、アウターコア部を重合性組成物で作製する場合およびコア部形成用重合性組成物において、各成分の含有割合の好ましい範囲は、その種類に応じて異なり一概に定めることはできないが、一般的には、重合開始剤は、重合性モノマーに対して０．００５質量％〜０．５質量％であることが好ましく、０．０１質量％〜０．５質量％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質量％〜１．０質量％であることが好ましく、０．１５質量％〜０．５０質量％であることがより好ましい。また、前記屈折率調整成分は、重合性モノマーに対して１質量％〜３０質量％であることが好ましく、１質量％〜２５質量％であることがより好ましい。
【００４１】
前記クラッド部、アウターコア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さらに好ましい。さらに延伸性の観点で分子量分布（ＭＷＤ：重量平均分子量／数平均分子量）も影響する。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。したがって、好ましい範囲としては、ＭＷＤが４以下が好ましく、さらには３以下が好ましい。
【００４２】
次に、前記第１および第２の形態（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が、以下に示す方法や順序に限定されるものではない。例えば、アウターコア形成後にインナーコアを作製したロッドにクラッドを塗布や嵌合によって取り付ける態様が挙げられる。また、クラッドとなる中空管にアウターコアを設けずにインナーコア相当部分を作製する態様などが挙げられる。
【００４３】
（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、またはクラッド部およびアウターコア部に相当する２層もしくはそれ以上の中空状（例えば円筒形状）の中空円筒管を作製する。中空円筒管の作製方法としては、例えば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、特開平５−１７３０２５号公報。特開平８−２６２２４０号公報、特開２００１−２１５３４５号公報などに記載されている様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。
【００４４】
中空円筒管を重合性組成物から製造する場合は、重合性組成物を回転させながら重合させて中空管内壁に重合体からなる層を形成させる回転重合法で行われる。例えば、前記クラッド部形成用重合性組成物を円筒形状の重合容器に注入する。前記重合容器を回転（好ましくは、円筒の軸を水平に維持した状態で回転）させつつ、前記重合性組成物を重合させる。これにより円筒管内面にクラッド部を作製できる。さらに、アウターコア部形成用重合性組成物をクラッドとなる中空円筒管に注入し、同様に回転重合を行う。これによりクラッド部内周面にアウターコア部が形成された中空円筒管を作製できる。
【００４５】
重合容器又は中空円筒管に前記いずれかの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、組成物中に含まれる塵埃を除去するのが好ましい。また、性能劣化や前工程、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号公報に記載された原料の粘度調整のように取り扱いやすい様に粘度などの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、用いるモノマーや重合開始剤によって異なるが、一般的には、重合温度は６０℃〜１５０℃であることが好ましく、重合時間は５時間〜２４時間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様に、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、成形に要する重合時間を短縮しても良い。また、重合に使用する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、充分な剛性を持つ金属管・ガラス管を用いることが望ましい。
【００４６】
また、ペレット状や粉末状の樹脂（好ましくはフッ素樹脂）を円筒形状の容器に入れ、両端を塞ぎ、前記容器を回転（好ましくは、円筒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、前記容器内を窒素や炭酸ガス、アルゴンなどの不活性気体雰囲気下で行うことが好ましい。また、前記樹脂を事前に充分乾燥させておくことが好ましい。
【００４７】
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、重合体を合成した後、押出し成形等の成形技術を利用して、所望の形状（本実施の形態では円筒形状）の構造体を得ることもできる。これらに用いられる溶融押出装置としては、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つのタイプがある。
【００４８】
図２に、インナーサイジングダイ方式の溶融押出装置の断面図の一例を示して、インナーサイジングダイ方式の成形の概略を説明する。溶融押出装置本体からベント付き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がダイ本体３２に押出される。ダイ本体３２の内部には、原料ポリマー３１を円筒状に導くガイド３３が挿入されている。原料ポリマー３１は、ガイド３３を経てダイ本体３２とインナーロッド３４との間の流路３４ａを通る。ダイの出口３２ａから原料ポリマー３１は押出され、円筒中空管の形状のクラッド３５が形成される。クラッド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／ｍｉｎ〜１００ｃｍ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。
【００４９】
ダイ本体３２には、原料ポリマー３１を加熱するための加熱装置が設置されていることが好ましい。例えば、原料ポリマー３１の流路３４ａに沿って、ダイ本体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。ダイの出口３２ａ近傍に温度センサ３６を取り付ける。温度センサ３６によってダイの出口３２ａでのクラッド３５の温度を測定して温度を調節することが好ましい。
【００５０】
加熱温度は、特に限定されない。具体的には、原料ポリマー３１にＰＶＤＦを用いた際には、２００℃〜２９０℃の範囲であることが好ましい。また、クラッド３５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の変化を抑制することが可能となり好ましい。クラッド３５の温度の制御は、例えば、温調機（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）をダイ本体３２に取り付けてもよいし、ダイ本体３２の自然空冷により冷却してもよい。ダイ本体３２に加熱装置が設置されている場合は、冷却装置は加熱装置の位置よりも下流に取り付けるのが好ましい。
【００５１】
次に、アウターダイ減圧吸引方式について説明する。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３には成形ダイス４３の断面図の一例を示す。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４２と、成形ダイス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、溶融押出装置内部４１ａで溶融され、押出ダイス４２によって押出され、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≦Ｓ（ｍ／ｍｉｎ）≦１０の範囲が好ましく、より好ましくは０．３≦Ｓ（ｍ／ｍｉｎ）≦５．０であり、最も好ましくは０．４≦Ｓ（ｍ／ｍｉｎ）≦１．０である。しかしながら、本発明において押出速度Ｓ（ｍ／ｍｉｎ）は、前述した範囲に限定されるものではない。
【００５２】
図４に示す様に、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５１を通すことにより、原料ポリマー５１が成形され円筒中空形状のクラッド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）５０ｂに密着するために、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。なお、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。
【００５３】
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５５が備えられており、それらのノズル５５から冷却水５６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。冷却水５６は、受け器５７で回収して、排出口５７ａ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５８と加圧ローラ５９とが備えられている。駆動ローラ５８には、モータ６０が取り付けられており、クラッド５２の引取速度の調整が可能になっている。また、クラッド５２を挟んで駆動ローラ５８と対向して配置されている加圧ローラ５９により、クラッド５２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５８の引取速度と溶融押出装置４１の押出速度とを調整したり、加圧ローラ５９によるクラッドの移動位置を微調整したりすることにより、クラッド５２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５８と加圧ローラ５９はベルト状にすることも出来る。
【００５４】
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、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。
【００５５】
得られるクラッド５２の外径（プリフォーム１５の外径ともなる）Ｄ１は光学特性や生産性の観点から、１０ｍｍ≦Ｄ１（ｍｍ）≦１００ｍｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは２０ｍｍ≦Ｄ１（ｍｍ）≦５０ｍｍの範囲である。さらに、クラッド５２の肉厚ｔ１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、０．３ｍｍ≦ｔ１（ｍｍ）≦２０ｍｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ≦ｔ１（ｍｍ）≦１５ｍｍの範囲である。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。
【００５６】
アウターコア層の原料となる重合性モノマー等の具体例については、インナーコア部の具体例と同様である。アウターコア層は、主にインナーコア部製造のために設けられるものであり、その厚みはインナーコア部の塊状重合に必要な程度厚みであればよく、塊状重合の進行によって屈折率を有するインナーコア部と合一となり単独の層として存在しない、単なるコア部となっていてもよい。そのため、コア部形成前に設けるアウターコアの厚みとしては、塊状重合を行うためにコア部重合前にその肉厚ｔ２（ｍｍ）の下限値は、０．５ｍｍ〜１ｍｍであれば良い。また、その上限は充分な屈折率分布が形成できる空間が残る程度まで厚くしても構わないのでプリフォームのサイズに応じて選択することができる。
【００５７】
前記１重または２重円筒形状の重合体からなる構造体は、コア部（インナーコア部）の原料となる重合性組成物を注入できるように、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と密着性および接着性に富む材質であるのが好ましい。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、いずれかの方法による中空管形成後に、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ことができる。また、インナーコア形成用重合性組成物に溶出せず、インナーコアの重合反応を妨害しない化学的に安定な素材からなる栓で密閉しても良い。
【００５８】
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、前記回転重合の重合温度より高い温度で得られた中空管に加熱処理を施してもよく、所望の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。
【００５９】
（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（またはインナーコア部）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外周から中心に向かって進行する。なお、回転ゲル重合法についても反応容器が静止しているか、回転しているかの差であり、制御方法に差はあるものの現象としてはそれほど大きな差はない。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前記中空管の内壁面に偏在して主に重合し、前記モノマーの比率の高い重合体が形成される。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。また、重合性モノマーに屈折率調整剤を添加して重合すると、特許第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溶解し、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。このとき、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前記中空管表面に偏在して重合し、外側には屈折率調整剤濃度が低い重合体が形成される。中心に向かうに従って、形成された重合体中の該屈折率調整剤の比率は増加する。このようにして、コア部となる領域内に屈折率調整剤の濃度分布が生じ、その結果、屈折率の分布が導入される。
【００６０】
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、重合体の分子量を所望の分子量に調整することができる。例えば、得られた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製造される重合体の分子量（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、生産性の向上にも寄与する。
【００６１】
本工程では、形成されるコア部となる領域に屈折率の分布が導入されるが、屈折率が互いに異なる部分間は熱挙動も互いに異なる。そのため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には、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、生産性を著しく損ない、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収縮に対して応答緩和できず、気泡発生の傾向が著しくなる。
【００６２】
そこで、初期の重合温度を下記関係式を満たす温度Ｔ１（℃）に維持し、重合速度を減少させて初期重合における体積収縮性の応答緩和性を改善することが好ましい。
Ｔｂ（℃）−１０℃≦Ｔ１（℃）≦Ｔｇ（℃）
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。また、温度Ｔ１（℃）を初期重合温度と称する。これらは、以下の説明においても同様である。
【００６３】
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（℃）まで昇温して、さらに重合する。
Ｔｇ（℃）≦Ｔ２（℃）≦Ｔｇ（℃）＋４０（℃）
Ｔ１（℃）＜Ｔ２（℃）
重合温度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、内部に存在するポリマー密度の揺らぎを解消し、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）℃以下であることがより好ましく、（Ｔｇ＋１０）℃程度で行うことが特に好ましい。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。さらに屈折率分布型のコア部を形成する場合は、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。
【００６４】
重合温度Ｔ２（℃）での重合は、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、加熱された未反応の重合開始剤が分解して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。
【００６５】
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。また、前記関係式を満たす初期重合温度Ｔ１（℃）で前記重合開始剤の半減期の１０％以上の時間（好ましくは２５％の時間）重合することも、同様な観点から好ましい。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、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％以上の時間まで重合することにより、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、初期重合速度を減少させ、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、十時間でその数が１／２になる温度をいう。
【００６６】
前記条件を満たす重合開始剤を用いて、初期重合温度Ｔ１（℃）で前記開始剤の半減期時間の１０％以上の時間重合する場合、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（℃）に昇温して、重合を完結することが好ましい。昇温時の温度は前記関係式を満たす重合温度Ｔ２（℃）であることが好ましく、より好ましい温度範囲も前述の通りであり、重合温度Ｔ２（℃）の保持時間の好ましい範囲も前述の通りである。
【００６７】
本工程において、重合性モノマーとして、例えば、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が該当する。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、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。
【００６８】
本工程においては、特開平９−２６９４２４号公報記載のように加圧するもしくは特許第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、重合工程で状況に応じて圧力を変化させてもよい。これらの操作により、重合性モノマーの沸点Ｔｂ（℃）近傍の温度である前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・脱気することでさらに気泡の発生を低減させることができる。
【００６９】
前記治具は、前記中空管を挿入可能な中空を有する形状であり、該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となる領域が収縮するのを緩和可能に支持する。従って、治具の中空部は、前記中空管の外径より大きい径を有し、前記中空管を非密着状態で支持するのが好ましい。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。
【００７０】
前記中空管を治具の中空部に挿入した状態で、重合容器内に配置することができる。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ことができる。加圧させる場合は窒素などの不活性ガスで重合容器内を加圧し、不活性ガス雰囲気下で加圧重合を進行させるのが好ましい。重合時の加圧の好ましい範囲については、用いるモノマーによって異なるが、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。
【００７１】
本発明において、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、インナーコアまたはコアは、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、説明はインナーコアを形成する例で行う。アウターコアが形成されているクラッドパイプの中空内にインナーコア液を注入する。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）として回転させながら重合を行う。このときに、インナーコア液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。インナー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、連続して屈折率分布を有するグレーデッドインデックス型（ＧＩ型）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、本発明において、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。
【００７２】
前記コア部回転重合法は、重合を行っている際に、界面ゲル重合法に比べてコア液の表面積を大きく取れるので、コア液から発生する気泡の脱気が容易に行われる。そのため、得られるプリフォーム内に泡の含有が抑制される。また、コア部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るように延伸するので特に問題は生じない。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ことで、中心部の中空が閉塞されたプリフォームを得ることができ、このプリフォームからプラスチックレンズなども作製することが可能となる。
【００７３】
なお、第２工程終了時において、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。コア部重合時に窒素などの不活性ガスで重合容器内を加圧し、不活性ガス雰囲気下で加圧重合を進行させることが、コア部の圧力応答のために好ましい。しかし、基本的に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、冷却工程などでポリマーが急激に収縮すると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工程で冷却速度を０．００１℃／分〜３℃／分程度に制御することが好ましく、０．０１℃／分〜１℃／分程度に制御することがより好ましい。この冷却操作はポリマーのガラス転移温度Ｔｇ（℃）、特にコア領域のガラス転移温度Ｔｇ（℃）に近づく過程で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。
【００７４】
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、光を反射してＰＯＦ内部に閉じ込めるクラッド部またはアウターコア部とコア部との界面の平滑性が良好となる。また、１層のアウターコア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、アウターコア部は２層以上であってもよい。また、アウターコア部は、界面ゲル重合または回転ゲル重合によってアウターコアが溶解し消失したり、延伸等によって光ファイバの形態となった後は、インナーコア部との境界が識別できなくなっていてもよい。
【００７５】
図５（ａ）にプリフォーム１５の断面の一形態を示す。インナーコア２０ｂは、高い伝送特性が得られるように、その中心部から外周部へ連続的に屈折率が小さくなるグレーデッドインデックス型（以下、ＧＩ型と称する）であることが好ましい（図５（ｂ）参照）。アウターコア２０ａは、インナーコア２０ｂを形成する際に、その中で界面ゲル重合が可能な材料から形成されている。プリフォーム１５の形態は、特に限定されるものではない。具体的には、クラッドパイプ１２の外径Ｄ１（ｍｍ）が１０ｍｍ〜１００ｍｍ、肉厚ｔ１（ｍｍ）が０．５ｍｍ〜１５ｍｍを用いることが好ましい。外径Ｄ１（ｍｍ）が１０ｍｍ未満であるとＰＯＦ１７の生産性が悪くなる。また、外径Ｄ１（ｍｍ）が１００ｍｍを超えると延伸工程１６を行う際にプリフォーム１５の加熱溶融延伸が困難となる場合がある。そして、肉厚ｔ２（ｍｍ）が２ｍｍ〜１５ｍｍのアウターコア２０ａを形成した後に、界面ゲル重合法の場合は直径Ｄ２（ｍｍ）が、２ｍｍ〜１５ｍｍのインナーコア２０ｂを形成することが好ましい。
【００７６】
得られたプリフォームを種々の形態に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、プリフォームを軸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柱状のレンズを作成することができる。また、後述の第３工程に示すように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となる領域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的に製造することができる。
【００７７】
（第３工程）
第３工程である溶融延伸は、例えば、プリフォームを加熱炉（例えば円筒状の加熱炉）等の内部を通過させることによって加熱し、溶融させた後、引き続き連続して延伸紡糸する。加熱温度は、プリフォーム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。延伸条件（延伸温度等）は、得られたプリフォームの径、所望のＰＯＦの径および用いた材料等を考慮して、適宜決定することができる。特に、ＧＩ型ＰＯＦにおいては、その断面の中心方向から円周に向け屈折率が変化する構造を有するため、この分布を破壊しないように、均一に加熱且つ延伸紡糸する必要がある。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等を用いることが好ましい。また、加熱炉は延伸軸方向に温度分布を持つことが好ましい。溶融部分が狭いほど屈折率分布の形状が歪みにくく収率があがるため好ましい。具体的には溶融部分の領域が狭くなるように溶融領域の前後では、予熱と徐冷を行うことが好ましい。さらに、溶融領域に用いる熱源としてはレーザーのような狭い領域に対しても高出力のエネルギーを供給できるものを用いても良い。
【００７８】
延伸は線形とその真円度を維持させるため、中心位置を一定に保つ調芯機構を有する延伸紡糸装置を用いて行うのが好ましい。延伸条件を選択することによりＰＯＦを構成する重合体の配向を制御することができ、線引きで得られるＰＯＦの曲げ性能等の機械特性や熱収縮などを制御することもできる。
【００７９】
図６に本発明に係るＰＯＦ１７を製造するための製造設備７０を示す。プリフォーム１５はＸＹ調芯装置７１を介してプリフォーム上下用アーム（以下、アームと称する）７２に懸架されている。アーム７２は、プリフォーム上下用スクリュー（以下、スクリューと称する）７３の回転によって鉛直方向に上下に動く。プリフォーム１５を延伸する際は、スクリュー７３を一定速度で回転させて, アーム７２をゆっくり（例えば１ｍｍ／ｍｉｎから２０ｍｍ／ｍｉｎ）下降させる。これによりプリフォーム１５の先端が中空円筒状の加熱炉７４内に挿入される。なお、加熱炉７４の形態については、後に詳細に説明する。プリフォーム１５は、その先端から少しずつ溶融されてＰＯＦ１７となる。なお、プリフォーム１５全体はフレキシブル円筒７５でカバーされていることが好ましい。フレキシブル円筒７５は、外部からの塵埃の侵入、付着防止及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１５近傍の雰囲気を一定に保つ。また、加熱炉７４中の雰囲気気体の加熱による上昇気流の発生を, フレキシブル円筒７５の上部を袋小路にすることによって抑制するなどの効果がある。加熱炉７４は、加熱炉外筒７６内に収納されている。製造設備７０外の雰囲気の影響を受けなくなり、延伸雰囲気が安定する。さらに、加熱炉７４内の雰囲気を不活性状態とするためにガス導入機７７を取り付けることが好ましい。
【００８０】
ＰＯＦ１７は、線径測定装置７８で線径が測定される。線径が所定の値になるように、アーム７２の下降速度、加熱炉７４での加熱温度、ＰＯＦ１７の引取り速度などを制御する。その制御は、線径ムラが生じることによる損失を減少させるため応答性が良い制御系を選ぶことが好ましい。図６に示されている製造設備７０では、巻取リール７９での巻取速度を変化させることで制御している。なお、製造設備によっては他の箇所を調整することで線径変動を抑制する制御を行っても良い。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方法で行う際には、加熱熱量を制御しても良い。最後に、ＰＯＦ１７を巻取リール７９で巻き取る。
【００８１】
線引時の張力は、特開平７−２３４３２２号公報に記載されているように、ＰＯＦ１７を配向させるために０．０９８Ｎ（１０ｇ）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ＰＯＦ１７に歪みを残さないようにするために０．９８Ｎ（１００ｇ）以下とすることが好ましい。但し、これら線引き時の張力は得られるＰＯＦの直径やＰＯＦを構成する材質により異なるため前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方法などを採用することもできる。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号公報に記載の様に規定することで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外周に設けて反射層として機能させてさらに伝送性能を向上させることもできる。
【００８２】
図７に本発明に用いられる加熱炉７４の概略図を示す。加熱炉７４内を不活性ガス雰囲気とするためにガス導入機７７が取り付けられている。加熱炉７４は、５個の円筒状のヒータユニット９０，９１，９２，９３，９４が積み重ねられて構成されている。しかしながら、本発明においてヒータユニット数は、図示された５ユニットに限定されるものではない。好ましくは２ユニット〜１０ユニットから構成されていることが好ましく、より好ましくは３ユニット〜８ユニットである。ガス導入機７７は図７に示されているように加熱炉７４に１基取り付けても良いし、各ヒータユニット９０〜９４にそれぞれ独立して取り付けても良い。さらに、数台のヒータユニットに１基のガス導入機を取り付けても良い。なお、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目的や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７４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、循環利用しても良い。それによりガスの媒体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／ｍｉｎ〜１０Ｌ／ｍｉｎ（温度が室温のときの換算値）とすることが好ましい。
【００８３】
オリフィス９５がヒータユニット９０の上面に設けられている。また、オリフィス９６〜９９は、ヒータユニット間に設けられている。さらに、オリフィス１００がヒータユニット９４の下面に設けられている。これにより各ヒータユニット９０〜９４内は、独立して温度制御が可能な区画が形成される。各ヒータユニット９０〜９４内には温度計１０１〜１０５が備えられていることが好ましい。温度計１０１〜１０５により各区画内の温度を測定し、その結果に基づき各ヒータユニット９０〜９４の出力が調整される。また、オリフィス９５の上面には、更に封止材１０６が備えられている。図８に示すように封止材１０６には、プリフォーム１５をヒータユニット９０に送り込むために所定の直径Ｄ３（ｍｍ）の開口１０７が形成されている。
【００８４】
封止材１０６は、プリフォーム１５と接した方が封止効果が高い。そこで、プリフォーム表面に傷を付けない柔らかさ及び耐熱性が必要である。例えば、シリコンラバー材を始めとするゴム材料シートやカーボンフェルト材などが好ましいが、傷を付けなければ例えば耐熱性に優れるガラスやセラミックスなども使用できる。
【００８５】
さらに、封止材１０６は、プリフォーム１５との封止効果を高めるために、その外径Ｄ３（ｍｍ）がプリフォーム外径Ｄ１（ｍｍ）より小さく開口１０７を形成することが好ましい。開口１０７の縁１０７ａから半径方向に数本の切断線１０７ｂを形成する。切断線１０７ｂの端が略円周（以下、外縁円周と称する）１０７ｃ上となる長さで、中心から半径方向に略均等に形成する。この外縁円周１０７ｃの直径をＤ４（ｍｍ）とする。開口縁１０７ａから外縁円周１０７ｃまでの領域を密着領域１０７ｄと称する。これにより封止材１０６にプリフォーム１５を通すと、密着領域１０７ｄがプリフォーム１５の外周面を覆うようになるため、封止の効果をより得ることができる。加熱炉７４の上流側が封止されることにより、下流側からの大気が流入することが抑制されて、加熱炉７４内の温度分布が乱れることが抑制される。
【００８６】
開口外径Ｄ３（ｍｍ）は、プリフォーム１５の直径Ｄ１（ｍｍ）との関係が０．７５×Ｄ１（ｍｍ）≦Ｄ３（ｍｍ）≦１．０×Ｄ１（ｍｍ）の範囲であることが好ましく、より好ましくは、０．８０×Ｄ１（ｍｍ）≦Ｄ３（ｍｍ）≦０．９０×Ｄ１（ｍｍ）の範囲である。また、外縁円周直径Ｄ４（ｍｍ）は、プリフォーム直径Ｄ１（ｍｍ）との関係が、１．０×Ｄ１（ｍｍ）＜Ｄ４（ｍｍ）≦１．５×Ｄ１（ｍｍ）の範囲であることが好ましく、より好ましくは１．１×Ｄ１（ｍｍ）≦Ｄ４（ｍｍ）≦１．３×Ｄ１（ｍｍ）の範囲である。
【００８７】
本発明において、開口１０７の直径Ｄ３（ｍｍ）は必ずしもプリフォーム１５の直径Ｄ１（ｍｍ）より小さくする必要はない。例えば、１．０×Ｄ１（ｍｍ）＜Ｄ３（ｍｍ）≦１．２×Ｄ１（ｍｍ）の開口１０７を形成することで加熱炉７４の上流側の封止の効果を得ることができる。この場合には、封止材１０６とプリフォーム１５とが接触しないため、封止材１０６の素材の選択が広がる利点がある。特に上流側加熱炉９０は温度が高いため（例えば、１５０℃〜２９０℃）、耐熱性に優れるセラミックス系素材を用いることができる利点を有する。
【００８８】
図９に加熱炉７４の下流側に封止材１１０を取り付けた実施形態を示す。なお、ガス導入機の図示は省略している。封止材１１０は、オリフィス１００の下面に取り付けられている。また、図１０に示すように封止材１１０は、ＰＯＦ１７が通過するための開口１１１が形成されている。ＰＯＦ１７を線引して所望の外径となった後に開口１１１にＰＯＦ１７を通過させてオリフィス１００の下面に取り付ける。これにより、加熱炉７４の下流側から大気が加熱炉７４内に入り、温度の乱れが生じることが抑制される。封止材１１０の素材は特に限定されるものではない。しかしながら、加工容易性やコストの点からステンレスやアルミニウムからなる金属板や、使用温度においても変形などを起こさない耐熱性を有するゴムやプラスチックからなる板などを用いることができ、特に好ましくは耐熱性プラスチック板を用いることである。また、加熱炉７４の下流側のヒータユニット９４の温度は、上流側のヒータユニットよりも低温（例えば、３０℃〜８０℃）であるため、使用可能温度は比較的低いが、成型加工が容易なプラスチックが好ましく用いられる。
【００８９】
開口１１１の直径Ｄ６（ｍｍ）は、ＰＯＦ１７の外径Ｄ５（ｍｍ）に対して１．２×Ｄ５（ｍｍ）≦Ｄ６（ｍｍ）≦１０×Ｄ５（ｍｍ）の範囲が好ましく、１．５×Ｄ５（ｍｍ）≦Ｄ６（ｍｍ）≦５×Ｄ５（ｍｍ）の範囲であることがより好ましい。具体的には、ＰＯＦ１７の外径Ｄ５（ｍｍ）が１ｍｍであれば、開口直径Ｄ６（ｍｍ）は、２ｍｍ〜３ｍｍとすることが好ましい。開口直径Ｄ６（ｍｍ）が１．２×Ｄ５（ｍｍ）より狭いと、ＰＯＦ１７の搬送路が変化したときに容易に封止材１１０と接触してしまう。それにより、ＰＯＦ１７の外周面が損傷して光学特性に影響を及ぼす。また、開口直径Ｄ６（ｍｍ）が、１０×Ｄ５（ｍｍ）より広いと大気の流入を防止するという本発明の効果が減じるか、又は全く生じないおそれもある。
【００９０】
封止材１１０に開口１１１を形成する形態に代えて、開口直径Ｄ４（ｍｍ）が可変なシャッタ状の封止材を取り付けても良い。これにより、溶融延伸加熱する際のＰＯＦ１７の直径Ｄ５（ｍｍ）を変える際にも、加熱炉７４の調整時間を短縮することができる。また、封止材として開閉可能な２枚羽根から形成されているものを用いることもできる。また、封止材の一部が分離可能となっており、線引き開始時には分離した状態とし、ＰＯＦ１７の外径が所望のものとなった後に分離部を固定するものを用いることができる。これら封止材を用いると、プリフォーム１５の加熱溶融延伸を開始してＰＯＦ１７が所望の外径となった後に封止材をセットする作業が容易となる点で有利である。
【００９１】
図１１に示す加熱炉７４には、上流側及び下流側のいずれにも封止材１０６，１１０を取り付けている。なお、ガス導入機の図示は省略している。これにより、下流側からの大気の流入を防ぐと共に上流側からの大気の出入りが極めて抑制される。そのため、加熱炉７４内の大気の流れが極めて抑制され温度の乱れが極めて生じ難くなる。そこで、各ヒータユニット９０〜９４での温度制御に従ってプリフォーム１５，ＰＯＦ１７は、所望の温度分布となり加熱溶融延伸の条件変動を抑制することができる。
【００９２】
図１２に示す加熱炉７４には、オリフィス９５上にスペーサ１２１が備えられている。なお、ガス導入機の図示は省略している。最上流側、つまりプリフォーム１５の予熱から溶融までのヒータユニット９０は、高温（例えば、１５０℃〜２９０℃）になっている。一方、封止材１２２は、図８でも説明したように封止の効果を向上させるため、プリフォーム１５の外周面を覆う形状となっている。そのため、通常プラスチックであるプリフォーム１５と接触させてもその表面に傷などの損傷を与えない素材は、ある程度の耐熱性を有するポリイミド樹脂やＰＥＴなどからなるプラスチックフィルム（より好ましくはエンジニアリングプラスチックフィルム）や、エラストマー（例えば、シリコーン系ゴム，ウレタン系エラストマー，発泡樹脂など）など柔らかいものが用いられる。これらは、一般的に耐熱性に劣るため加熱されたオリフィス９５上に直接取り付けると、熱劣化を起こす場合がある。そこで、オリフィス９５上にスペーサ１２１を設け、その上面に封止材１２２（図８の封止材１０６参照）を設けることが好ましい。なお、スペーサ１２１の材質は、特に限定されるものではないが、断熱性に優れるセラミックス（例えば、ロックウール，ヘミサルなど）、ガラスクロスなどを用いることが好ましい。
【００９３】
図１３に示す加熱炉７４には、図１２で説明されているスペーサ１３１と封止材１３２とが設けられている。さらにオリフィス１００の下方に円筒管１３３が取り付けられており、その出口には封止材１３４（図１０の封止材１１０参照）が取り付けられている。これにより、円筒管１３３内は、大気の流れが抑制されている。そのため加熱溶融延伸直後で、未だ柔らかいＰＯＦ１７表面のスジなどの形状変化がおきることが抑制される。なお、円筒管１３３の長さＬ１（ｍｍ）は特に限定されるものではないが、１００ｍｍ≦Ｌ１（ｍｍ）≦１０００ｍｍであることが好ましい。また、円筒管１３３の内径は、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。なお、ガス導入機の図示は省略している。
【００９４】
ＰＯＦ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される。
【００９５】
（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（以下、光ファイバケーブルと称する）の製造が可能となる。その際にその被覆の形態として、被覆材とＰＯＦ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ＰＯＦ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、たとえばコネクタとの接続部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。
【００９６】
しかし、ルース型の被覆の場合、被覆材とＰＯＦとが密着していないので、光ファイバ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層で緩和させることができる。そのため、ＰＯＦにかかるダメージを軽減させることができ、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。なお、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。
【００９７】
これら被覆に用いられる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。一般的な被覆用素材として熱可塑性樹脂素材が挙げられる。これらの素材の例としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、ポリエステル、ナイロンなどが挙げられる。 上記の熱可塑性樹脂以外に各種エラストマーを用いる事もできる。 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。これらエラストマーの例としては、イソプレン系ゴム，ブタジエン系ゴム，ジエン系特殊ゴム等の各種ゴムや、室温では流動性を示すが加熱によりその流動性が消失して硬化するポリジエン系やポリオレフィン系等の液状ゴム、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各種熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などが挙げられる。 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も用いることができる。例えば、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。
【００９８】
前記列記した素材は、ＰＯＦ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として組み合わせて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。
【００９９】
本発明によるＰＯＦは、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）被覆層を設けても良い。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。
【０１００】
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、燃焼時の毒性ガス低減などの安全性の観点で難燃剤として水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの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、低吸湿性の素線や低次被覆層ではない場合、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。難燃性の規格として、ＵＬ(Underwriters Labolatory) ではいくつかの試験方法を決めており、それぞれ難燃性能の低い順から、ＣＭＸ（燃焼試験は一般にＶＷ−１試験と言われている）、ＣＭ（垂直トレイ燃焼試験）、ＣＭＲ（ライザー試験）、ＣＭＰ（プレナム試験）などのグレードが設定されている。 プラスチック光ファイバの被覆の場合、芯材であるプラスチック光ファイバは可燃性素材で出来ているので、火災時に延焼を防ぐためにＶＷ−１の規格を有したコードまたはケーブルであることが好ましい。
【０１０１】
また、被覆層に複数の機能を付与させるために、さら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。
【０１０２】
また、プラスチック光ケーブルの形状は使用形態によって、ＰＯＦまたはプラスチック光ファイバ心線を同心円上にまとめた集合型のものや、一列に並べたテープ型のもの、さらにそれらを押え巻やラップシースなどでまとめたものなど用途に応じてその使用形態が選ばれる。
【０１０３】
また、本発明に係るＰＯＦを用いた光ファイバケーブルは、軸ずれ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。
【０１０４】
本発明の光学部材としてのＰＯＦ、光ファイバ心線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。
【０１０５】
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ページ「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。
【０１０６】
以下に実施例１ないし実施例５及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料の種類、それらの割合、操作などは、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具体例に制限されるものではない。なお、説明は実施例１で詳細に行う。実施例２ないし実施例５及び比較例では、実施例１と異なる箇所のみを説明する。
【実施例１】
【０１０７】
溶融押出成形により作製した外径Ｄ１が２０ｍｍ，内径１９ｍｍ（クラッド肉厚ｔ１が０．５ｍｍ）、長さ９００ｍｍのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなるクラッドパイプ１２を用いた。このクラッドパイプ１２を充分に剛性を有する内径２０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの重合容器に挿入した。この重合容器をクラッドパイプ１２ごと純水にて洗浄した後に９０℃にて乾燥させた。その後、クラッドパイプ１２にテフロン（登録商標）製の栓を用いて一端を封止した。エタノールにてクラッドパイプ１２の内壁を洗浄した後に、８０℃の熱オーブンにて圧力を（大気圧に対して−０．０８ＭＰａ）として１２時間、減圧処理を行った。
【０１０８】
次に、アウターコア重合工程１３を行った。三角フラスコ内に、重水素化メチルメタクリレート（ＭＭＡ−ｄ８  和光純薬（株）社製）２０５．０ｇと、２，２' −アゾビス（イソ酪酸）ジメチル０．０５１２ｇと、１−ドデカンチオール（ラウリルメルカプタン）０．７６６ｇとをそれぞれ計量してアウターコア液を調製した。このアウターコア液を井内盛栄堂（株）社製の超音波洗浄装置ＵＳＫ−３（３８０００ＭＨｚ、出力３６０Ｗ）を用いて１０分間超音波照射を行った。次に、クラッドパイプ１２内にそのアウターコア液を注液した後に減圧濾過装置を用いてクラッドパイプ１２内を大気圧に対して０．０１ＭＰａ減圧した。減圧脱気しつつ前記超音波洗浄装置を用いて超音波処理を５分間行った。
【０１０９】
クラッドパイプ１２の先端部分の空気をアルゴンにて置換後、クラッドパイプ１２の先端部をシリコン栓とシールテープを用いて密閉した。アウターコア液を含んだクラッドパイプ１２ごと、６０℃の湯浴中にいれ、震盪させつつ２時間予備重合を行った。その後、前記予備重合を行ったクラッドパイプ１２を水平状態（クラッドパイプの長さ方向が水平になる状態）で６０℃の温度を保持しつつ５００ｒｐｍにて回転させながら２時間加熱重合（回転重合）を行った。その後に回転速度３０００ｒｐｍで６０℃，１６時間、さらに３０００ｒｐｍで９０℃，４時間の回転重合を行った。クラッドパイプ１２の内側にＰＭＭＡ−ｄ８からなるアウターコア２０ａを有する円筒管を得た。
【０１１０】
次に、インナーコア部作製前処理を行った。前述したアウターコア２０ａが形成されているクラッドパイプ１２を９０℃の熱オーブンにて圧力を（大気圧に対して−０．０８ＭＰａ）として３時間、減圧処理を行った。さらに、インナーコア重合工程１４を行った。三角フラスコ内に重水素化メチルメタクリレート（ＭＭＡ−ｄ８）８２．０ｇと、２，２’−アゾビス（イソ酪酸）ジメチル０．０７０ｇと、１−ドデカンチオール０．３０６ｇと、ドーパントとしてジフェニルスルフィド（ＤＰＳ）６．００ｇとをそれぞれ計量してインナーコア液を調製した。その後に超音波洗浄装置ＵＳＫ−３を用いて１０分間超音波照射を行った。
【０１１１】
アウターコア２０ａが形成されているクラッドパイプ１２を８０℃で２０分保温した後にインナーコア液を中空部に注入した。クラッドパイプ１２の一端をテフロン（登録商標）栓で密封した。７０℃で５時間、回転速度３０００ｒｐｍで回転ゲル重合法を行った。その後に１２０℃で更に２４時間の加熱重合及び熱処理を行いインナーコア２０ｂを形成した。その後にオートクレーブ外にプリフォーム１５として取り出した。プリフォーム１５は、その外径Ｄ１（ｍｍ）が２０ｍｍ、中空部の径が４．５ｍｍ、クラッドパイプ肉厚ｔ１が０．５ｍｍであった。
【０１１２】
このプリフォーム１５を、図６ないし８に示した製造設備７０を用いて延伸工程１６を行った。５段のヒータユニット（内径８０ｍｍ）９０〜９４からなる加熱炉７４を用いた。ヒータユニット９０〜９４の上段から順に、２１５℃，１６４℃，１４４℃，１１１℃，６０℃の内温となるように加熱温度を設定した。また、封止材１０６には、シリコーンラバーから形成されているものを用いた。開口直径Ｄ３はプリフォーム１５の外径Ｄ１と同じ２０ｍｍとして、密着領域１０７ｄは設けなかった。ＰＯＦ１７の外径Ｄ５が３１６μｍとなるように加熱溶融延伸を行った。そのとき各ヒータユニットの内温の温度変動は上段４段のヒータユニット９０〜９３が±０．１５℃であり、最下段部のヒータユニット９４の内温は±０．４℃であった。この状態で延伸したときのＰＯＦ１７の線径変動は±３μｍであり、良好の結果を得た。
【実施例２】
【０１１３】
図９及び図１０に示した加熱炉７４を用いた以外は、実施例１と同じ条件で実験を行った。封止材１１０の素材は、シリコーンラバーを用い、開口直径Ｄ４は２ｍｍのものを用いた。このときの各ヒータユニット９０〜９４内の温度変動は５段とも±０．１℃であった。また、この状態で延伸したときのＰＯＦ１７の線径変動は±２μｍであり、良好の結果を得た。
【実施例３】
【０１１４】
図１１に示したように加熱炉７４の上部及び下部に封止材１０６，１１０を取り付けた。封止材１０６には、ポリカーボネートから作製され、開口直径Ｄ３が２０ｍｍのものを用いた。また、封止材１１０には、シリコーンラバーから作製され、開口直径Ｄ６が２ｍｍのものを用いた。このときの各ヒータユニット９０〜９４の温度変動はいずれも±０．１℃であった。またこの状態で延伸したときのＰＯＦ１７の線径変動は±２μｍであり、良好な結果を得た。
【実施例４】
【０１１５】
図１２に示したように加熱炉７４の上部に高さ１０ｃｍで、断熱材であるヘミサルから作製されたスペーサ１２１を取り付けた。そのスペーサ１２１上面に封止材１２２を取り付けた。封止材１２２はウレタンラバーから作製され開口直径Ｄ３が１９ｍｍのものを用いた。このとき内温の温度変動はヒータユニット上部４段９０〜９３が±０．１５℃あり、最下段部のヒータユニット９４の内温の温度変動は±０．４℃であった。この状態で延伸したときのＰＯＦ１７の線径変動は±３μｍであり、良好の結果を得た。
【実施例５】
【０１１６】
図１３に示したように加熱炉７４の上部に高さ５ｃｍで、断熱材であるヘミサルから作製されたスペーサ１３１を取り付けた。そのスペーサ１３１上面に封止材１３２を取り付けた。封止材１３２はシリコーンラバーから作製され開口直径Ｄ３が１９．５ｍｍのものを用いた。また、加熱炉７４の下部には直径１ｃｍ、長さ２０ｃｍのステンレス製円筒管１３３を連結した。そして、円筒管１３３出口側に封止材１３４を取り付けた。封止材１３４には、ポリカーボネートから作製され、開口直径Ｄ６が２ｍｍのものを用いた。また、５段のヒータユニット９０〜９４を用いて上段から順に２２０℃，１７０℃，１５０℃，１１６℃，６４℃の内温となるように加熱温度を設定した。ＰＯＦ１７の外径Ｄ５が７５０μｍとなるように加熱溶融延伸を行った。このときの温度変動は５段のヒータユニット９０〜９４いずれもが±０．１℃であった。またこの状態で延伸したときのＰＯＦ１７の線径変動は±４μｍであり、良好の結果を得た。
【０１１７】
また、開口直径Ｄ６が３ｍｍの封止材１３４を用いて同様の実験を行ったところ、開口直径Ｄ６が２ｍｍの封止材１３４と同等の結果が得られた。
【０１１８】
さらに、比較例の実験として以下の方法で実験を行った。図７に示した加熱炉７４に封止材を取り付けずにプリフォーム１５の加熱溶融延伸を行いＰＯＦを得た。各ヒータユニット９０〜９４の温度変動は、０．７℃〜１．５℃であった。また得られたＰＯＦの線径変動は±１５μｍの結果であり、線径変動は大きくなった。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明に係るプラスチック光ファイバの製造方法を説明する工程図である。
【図２】本発明に係るプラスチック光ファイバのクラッド部を作製する製造装置の要部断面図である。
【図３】本発明に係るプラスチック光ファイバのクラッド部を作製する製造ラインの概略図である。
【図４】図３の製造ラインの要部断面図である。
【図５】本発明に係るプラスチック光ファイバのプリフォームの断面図及び屈折率分布のグラフである。
【図６】本発明に係るプラスチック光ファイバの製造に用いられる製造設備の概略図である。（実施例１）
【図７】図６の製造設備の要部断面図である。
【図８】図６の製造設備に用いられる封止材の正面概略図である。
【図９】本発明に係るプラスチック光ファイバの製造に用いられる製造設備の他の実施形態の概略図である。（実施例２）
【図１０】図９の製造設備に用いられる封止材の正面概略図である。
【図１１】本発明に係るプラスチック光ファイバの製造に用いられる製造設備の他の実施形態の概略図である。（実施例３）
【図１２】本発明に係るプラスチック光ファイバの製造に用いられる製造設備の他の実施形態の概略図である。（実施例４）
【図１３】本発明に係るプラスチック光ファイバの製造に用いられる製造設備の他の実施形態の概略図である。（実施例５）
【符号の説明】
【０１２０】
１５  プリフォーム
１７  プラスチック光ファイバ
７４  加熱炉
９０，９１，９２，９３，９４  ヒータユニット
９５，９６，９７，９８，９９，１００  オリフィス
１０６，１１０，１２２，１３２  封止材
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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