(57)【要約】【課題】  線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】  コアとクラッドとからなるプリフォームを作製する。プリフォームを加熱炉内に挿入して加熱溶融延伸する。加熱炉は、円筒状である６個のヒータユニットから構成されている。各ヒータユニット５８の内周面には、らせん状突起５８ａが形成されている。らせん状突起５８は、立ち上がり角度θ１が約６３°であり、ピッチＰは３０ｃｍである。このらせん状突起５８をヒータユニット５８の内周面に６条形成する。ヒータユニット５８内に発生する気流が、らせん状突起５８により整流されることでヒータユニット５８内の温度分布が均一となり、溶融延伸における線径変動が抑制される。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状加熱面を有する加熱炉内に母材を鉛直方向で吊り下げて加熱溶融延伸させ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、
前記円筒状加熱面にらせん状の凸部または凹部を備え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】
前記らせん状の凸部または凹部は複数条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】
前記らせん状の凸部または凹部の水平方向に対する立ち上がり角度θ１が８０°以下であることを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項４】
前記らせん状の凸部または凹部のピッチＰが５ｃｍ以上１００ｃｍ以下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】
前記円筒状加熱面の内径をＤＡ（ｍｍ）とし、前記円筒状加熱面からの前記凸部の高さまたは凹部の深さをＤＴとしたときに、
０．０５×ＤＡ（ｍｍ）≦ＤＴ（ｍｍ）≦０．４×ＤＡ（ｍｍ）の関係を満たす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】
前記円筒状加熱面または凸部と、前記母材との最小距離が２ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５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７】
前記加熱炉は、鉛直方向で複数に分割されたヒータユニットを備え、各ヒータユニットは個別に温度制御されることを特徴とする請求項１ないし６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８】
円筒状加熱面を有する加熱炉内に母材を鉛直方向で吊り下げて加熱溶融延伸させて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、
前記円筒状加熱面にらせん状の凸部または凹部を設け、前記凸部または凹部によって前記円筒状加熱面内の上昇気流をらせん方向に案内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。
【請求項９】
前記加熱炉は、鉛直方向で複数に分割されたヒータユニットを備え、各ヒータユニットは個別に温度制御されることを特徴とする請求項８記載の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】
プラスチック光学部材は、同一の構造を有する石英系の光学部材と比較して、製造及び加工が容易であること、および低価格であること等の利点があり、近年、光ファイバおよび光レンズ、光導波路など種々の応用が試みられている。特にこれら光学部材の中でも、プラスチック光ファイバは、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、加工性がよく、石英系光ファイバと比較して、口径の大きい光ファイバとして製造し易く、さらに低コストに製造可能であるという長所を有する。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通信伝送媒体として種々検討されている。
【０００３】
プラスチック光ファイバは、一般的には、重合体をマトリックスとする有機化合物からなる芯（以下、コアまたはコア部と称する）とコア部と屈折率の異なる（一般的には低屈折率の）有機化合物からなる外殻（以下、クラッドまたはクラッド部と称する）とから構成される。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プラスチック光ファイバは、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注目されている。この様な屈折率分布型光学部材の製法の一つに、界面ゲル重合を利用して光学部材母材（以下、プリフォームと称する）を作製し、その後に前記プリフォームを延伸する方法などが提案されている（例えば、特許文献１および２参照。）。
【０００４】
ところで、プリフォームを延伸する方法としては、円筒形の電気ヒータや炭酸ガスレーザー加熱などが用いられる。このうち円筒形電気ヒータは、装置コストが安いこともあり一般的に使われている。プリフォームを延伸する際、重要なポイントは、いかにプリフォームを均一に加熱するかということである。また、特にプリフォームの長軸に対して、直角方向の面（プリフォームの円周上）では均一に加熱されないと、延伸されたプラスチック光ファイバの断面が楕円になったり、変形したり、プラスチック光ファイバの長手方向にスジが入ったりしてしまうことがある。このように、本来真円であるべきプラスチック光ファイバ断面が変形したり凹凸があると、伝送損失が増加するなど光ファイバ性能に大きな問題が発生して、製品として使えず、廃棄している。この問題を回避する為に様々な工夫が行われている。
【０００５】
例えば、図１１に示す加熱炉１１０が知られている。温度制御を精度良くするために、加熱炉１１０は、高さが低い電気ヒータ（以下、ヒータユニットと称する）複数個１１１，１１２，１１３から構成されている。そして、それらヒータユニット間に絞り（オリフィス）１１４，１１５を入れる。そして、各ヒータユニット１１１〜１１３で個別に温度制御精度を上げると同時に、オリフィス１１４，１１５によりそれぞれのヒータ間の干渉抑制も図られている。また図１２に示す加熱炉１２０も知られている。加熱炉本体１２１の上部及び／又は下部に開閉調整機構を有するシャッタ１２２，１２３を取り付けて外気の流入を抑制している。さらに、図１３に示すものも知られている。加熱炉１３０内にプリフォーム１３１の一部が挿入されている。加熱炉１３０に挿入されていない部分のプリフォーム１３１は、伸縮自在な容器で囲われて遮熱されている。なお、そのような容器としては、フレキシブル円筒１３２が挙げられる。さらには、これらを組み合わせて相乗的な効果を狙ったものもある。また、ヒータの上下あるいは途中に精密に作られたスリットを設けて、雰囲気ガス（空気や不活性ガス）を僅かに吹き込んだり、吸引させて、炉内の気体の動きを抑制させる方法も考えられている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１３０９０４号公報
【特許文献２】特許３３３２９２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来からの方法では、延伸速度を速くするとプラスチック光ファイバの線径変動を抑制するという効果を充分に発揮しているとはいえない。それは、プリフォーム周囲の気体を完全に静止させる事は困難で、特にプリフォームに沿って上昇する気流が僅かながらでも発生し、プリフォームの円周上で温度の不均一が発生しやすいからである。
【０００８】
本発明は、線径変動が抑制するためのプラスチック光ファイバの製造装置及び線径変動を抑制するプラスチック光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、プリフォームを加熱溶融延伸する際に、加熱炉内部にらせん状の凸部または凹部を設けることにより加熱炉内の気流の上昇を緩やかにすることができ、温度分布の制御を行うことでプラスチック光ファイバの線径変動を抑制できることを見出した。
【００１０】
本発明のプラスチック光ファイバの製造装置は、円筒状加熱面を有する加熱炉内に母材を鉛直方向で吊り下げて加熱溶融延伸させ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、前記円筒状加熱面にらせん状の凸部または凹部を備える。前記らせん状の凸部または凹部は複数条であることが好ましい。前記らせん状の凸部または凹部の水平方向に対する立ち上がり角度θ１が８０°以下であることが好ましい。前記らせん状の凸部または凹部のピッチＰが５ｃｍ以上１００ｃｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
前記円筒状加熱面の内径をＤＡ（ｍｍ）とし、前記円筒状加熱面からの前記凸部の高さまたは凹部の深さをＤＴとしたときに、０．０５×ＤＡ（ｍｍ）≦ＤＴ（ｍｍ）≦０．４×ＤＡ（ｍｍ）の関係を満たすことが好ましい。前記円筒状加熱面または凸部と、前記母材との最小距離が２ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。前記加熱炉は、鉛直方向で複数に分割されたヒータユニットを備え、各ヒータユニットは個別に温度制御されることが好ましい。
【００１２】
本発明のプラスチック光ファイバの製造方法は、円筒状加熱面を有する加熱炉内に母材を鉛直方向で吊り下げて加熱溶融延伸させて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、前記円筒状加熱面にらせん状の凸部または凹部を設け、前記凸部または凹部によって前記円筒状加熱面内の上昇気流をらせん方向に案内する。  前記加熱炉は、鉛直方向で複数に分割されたヒータユニットを備え、各ヒータユニットは個別に温度制御されることが好ましい。
【００１３】
前記プラスチック光ファイバのコア部が、ポリメチルメタクリレートを主成分として形成されていることが好ましい。前記プラスチック光ファイバのコア部が、中心の屈折率が最も大きく外周方向に連続的に小さくなるものであることが好ましい。前記プラスチック光ファイバのクラッド部が、フッ素系樹脂からなるものであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明には、母材を加熱溶融させてファイバとする中空状の加熱炉において、前記加熱炉の内周面にらせん状の凸部または凹部の少なくともいずれかが設けられている加熱炉も含まれる。さらに、本発明に係るプラスチック光ファイバの製造装置及び製造方法は、他の光学部材、例えばレンズなどを作製する際にも適用できる。
【発明の効果】
【００１５】
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、円筒状加熱面を有する加熱炉内に母材を鉛直方向で吊り下げて加熱溶融延伸させ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、前記円筒状加熱面にらせん状の凸部または凹部を備えるから、前記加熱炉内で発生する上昇気流を緩やかな旋廻流に変えることができ、前記母材の円周方向での温度分布をほぼ均一にすることができる。したがって、線径変動が抑制されたプラスチック光ファイバが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
さらに、作製するＰＯＦ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。
【００２０】
（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、非晶性であり、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、もしくは製造適正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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
（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、２種類以上を併用してもよい。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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。
【００３１】
前記ドーパントとしては、特許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。
【００３２】
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。
【００３３】
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以下となる化合物でなければならない。
【００３４】
（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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。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屈折率分布型プラスチック光ファイバが得られる。
【００３７】
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。
【００３８】
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）して光学部材を製造する。
【００３９】
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。
【００４０】
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事もできる。
【００４１】
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。
【００４２】
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、屈折率分布型ＰＯＦを作製することができる。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。
【００４３】
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％〜０．４０質量％であることが好ましく、０．１５質量％〜０．３０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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
（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、特許３３３２９２２号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。
【００４７】
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。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、またはアウターコア部形成用重合性組成物をクラッド部であるフッ素樹脂よりなる中空円筒管に注入する。前記重合容器又は前記中空円筒管を回転（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、前記重合性モノマーを重合させる。これによりクラッド部又はクラッド部内周面にインナーコア部が形成された中空円筒管を作製できる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
図１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１１がダイ本体１２に押出される。ダイ本体１２の内部には、原料ポリマー１１を円筒状に導くガイド１３が挿入されている。原料ポリマー１１は、ガイド１３を経てダイ本体１２とインナーロッド１４との間の流路１４ａ，１４ｂを通る。ダイの出口１２ａから原料ポリマー１１は押出され、円筒中空管の形状のクラッド１５が形成される。クラッド１５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。
【００５２】
ダイ本体１２には、原料ポリマー１１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１１の進行方向に沿って、ダイ本体１２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１２ａ近傍に温度センサ１６を取り付ける。温度センサ１６によってダイの出口１２ａでのクラッド１５の温度を測定して温度を調節することが好ましい。
【００５３】
加熱温度を４０℃以上とすることが、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１５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１２に取り付けてもよいし、ダイ本体１２の自然空冷により冷却してもよい。ダイ本体１２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。
【００５４】
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２には、溶融押出装置の製造ライン２０の一例を示し、図３には成形ダイス２３の断面図の一例を示す。
【００５５】
図２に示す製造ライン２０は、溶融押出装置２１と、押出しダイス２２と、成形ダイス２３と、冷却装置２４と、引取装置２５とを備える。ペレット投入ホッパ２６から投入された原料ポリマーは、溶融押出装置内部２１ａで溶融され、押出しダイス２２によって押出され、成形ダイス２３に送り込まれる。成形ダイス２３には真空ポンプ２７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。
【００５６】
図３に示す様に、成形ダイス２３は、成形管３０を備えており、成形管３０に原料ポリマー３１を通すことにより、原料ポリマー３１が成形され円筒中空形状のクラッド３２が得られる。成形管３０には、多数の吸引孔３０ａが設けられていて、成形管３０の外側に設けられた減圧チャンバ３３を真空ポンプ２７により減圧することで、クラッド３２の外壁面が、成形管３０の成形面（内壁面）３０ｂに密着するために、クラッド３２の肉厚が一定になって成形される。なお、減圧チャンバ３３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２３の入口に、クラッド３２の外径を規定するためのスロート（外径規定部材）３４を取り付けることが好ましい。
【００５７】
成形ダイス２３により形状が調整されたクラッド３２は、冷却装置２４に送られる。冷却装置２４には、多数のノズル４０が備えられており、それらのノズル４０から冷却水４１をクラッド３２に向けて放水する。これによりクラッド３２が冷却されて固化する。冷却水４１は、受け器４２で回収して、排出口４２ａから排出される。クラッド３２は、冷却装置２４から引取装置２５により引き出される。引取装置２５には、駆動ローラ４５と加圧ローラ４６とが備えられている。駆動ローラ４５には、モータ４７が取り付けられており、クラッド３２の引取速度の調整が可能になっている。また、クラッド３２を挟んで駆動ローラ４５と対向して配置されている加圧ローラ４６により、クラッド３２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４５の引取速度と溶融押出装置２１の押出速度とを調整したり、加圧ローラ４６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３２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４５と加圧ローラ４６はベルト状にすることも出来る。
【００５８】
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。
【００５９】
得られるクラッドの外径Ｄ１は光学特性や生産性の観点から、Ｄ１≦５０ｍｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは２≦Ｄ１（ｍｍ）≦３０の範囲である。さらに、クラッド部の肉厚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、２≦ｔ（ｍｍ）≦２０の範囲であることが好ましい。しかしながら、本発明において、それらの範囲は、前述したものに限定されるものではない。
【００６０】
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０．５ｍｍ〜１ｍｍ以上あればよく、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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、該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。
【００６３】
（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半径方向、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前記中空管の内壁面に偏在して主に重合し、該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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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、光ファイバとしての性能が顕著に低下する。
【００６８】
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。
【００６９】
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（℃）で該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。
【００７０】
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。
【００７１】
本工程において、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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つつ延伸され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。
【００７７】
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。
【００７８】
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、界面ゲル重合や延伸等によって光ファイバの形態となった後は、インナーコア部と一体になり、双方が識別できなくなっていてもよい。
【００７９】
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、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。
【００８０】
（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、屈折率分布型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がより好ましい。
【００８１】
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。
【００８２】
図４に本発明に係るＰＯＦを製造するための製造設備５０を示す。プリフォーム５１はＸＹ調芯装置５２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）５３に懸架されている。アーム５３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）５４の回転によって鉛直方向に上下に動く。プリフォーム５１を延伸する際は、スクリュー５４を一定速度で回転させて, アーム５３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５１の先端が中空円筒状の加熱炉５５内に挿入される。プリフォーム５１は、その先端から少しずつ溶融されてプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）５６が得られる。なお、プリフォーム５１全体はフレキシブル円筒５７でカバーされていることが好ましい。フレキシブル円筒５７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５１近傍の雰囲気を一定に保つ。また、加熱炉５５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５７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。
【００８３】
加熱炉５５は、６個の円筒状のヒータユニット５８，５９，６０，６１，６２，６３から構成されている。しかしながら、本発明においてユニット数は、６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〜８ユニットから構成されていることが好ましい。なお、本発明に係るヒータユニット５８〜６３については、後に詳細に説明する。加熱炉５５は、加熱炉外筒６４内に収納されている。製造設備５０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、加熱炉外筒６４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６５を取り付けることがより好ましい。
【００８４】
プラスチック光ファイバ５６を構成する重合体の劣化を防ぐため、加熱炉５５内を不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。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５５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。
【００８５】
加熱炉外筒６４の上面及び下面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良い。そのために、プリフォーム入口及びＰＯＦ出口にシャッタ６６，６７を取り付けることが好ましい。シャッタ６６，６７の開閉を制御することで、出入口の隙間を限りなく小さくすることが好ましい。または、摺動性能, 耐熱性能等に優れている素材により完全にシールしても良い。
【００８６】
ＰＯＦ５６は、線径測定装置６８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５３の下降速度、加熱炉５５での加熱温度、ＰＯＦ５６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４に示されている製造設備５０では、巻取リール６９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。
【００８７】
ＰＯＦ５６は、樹脂塗布装置７０で樹脂が被覆される。樹脂には、熱溶融性樹脂が用いられる。溶融された樹脂をＰＯＦ５６に被覆した後に温調機７１で溶融樹脂を硬化させる。樹脂に熱溶融性樹脂を用いる場合には、温調機７１には冷却装置を用いる。なお、被覆用樹脂に熱硬化性樹脂を用いることもできる。その場合には、温調機７１には、加熱装置を設ける。そして、熱硬化性樹脂をＰＯＦに被覆した後に加熱装置で加熱固化させる。温調機７１に冷却装置、加熱装置のいずれを用いた場合にも伝熱媒体として、液体または気体を用いることができる。しかしながら、液体の方が, 伝熱効率の点で有利なので、水冷方式や温水方式が好ましい。なお、図４の製造設備５０には温調機７１に冷却装置を用い、冷却用ガス導入装置７２を取り付けて冷却ガスにより冷却する形態を示している。このようにＰＯＦ５６を樹脂で被覆することでプラスチック光ファイバ心線（以下、光ファイバ心線）７４が得られる。
【００８８】
樹脂塗布装置７０により塗布直後に外径測定装置（以下、上流側外径測定装置と称する）７３で光ファイバ心線７４の外径が測定される。そして、温調機７１で固化した後にも外径測定装置（以下、下流側外径測定装置と称する）７５により光ファイバ心線７４の外径が測定される。上流側及び下流側外径測定装置７３，７５で測定される光ファイバ心線７４の外径値に基づき温度条件などが調整される。
【００８９】
延伸速度が速くなる（例えば、１５ｍ／ｍｉｎ以上）と、ＰＯＦ５６が液体である溶融樹脂の粘度抵抗を受ける場合がある。その際にはＰＯＦ５６の被覆時の張力が過大となる。それにより伝送損失が増加したり、ＰＯＦ５６の伸びが発生し線径ムラが生じるおそれがある。そのため、ＰＯＦの線径、被覆速度（延伸速度）などを勘案して実験条件を規定する必要がある。例えば、８０℃で硬化する熱硬化性ウレタンエラストマー（例えば、サンスター技研社製ペンギンセメントＲＤ−８０１４ＧＢ）の様に, 比較的常温に近い温度で、あまり熱量も必要としない樹脂を硬化させる場合には、温調機７１に加熱装置を用いて加熱用ガスを流しても良い。加熱用ガス導入装置から清浄な空気、または窒素、炭酸ガスなどの不活性ガスを供給する。なお、比熱の大きなガスを用いて伝熱効率を上げる必要がある場合はヘリウムなども用いることができる。
【００９０】
プリフォーム５１を延伸してＰＯＦ５６として固化するまでの雰囲気は清浄に保つ必要がある。雰囲気中に塵埃があると、それが付着した際に、プリフォーム５１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５１に貼りついてコブ状異物になったり、ＰＯＦ５６の均一性、ひいては光学性能まで悪影響を及ぼす。このためクリーンボックス７６によってＰＯＦ５６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７６には、クリーンガス導入装置７７が取り付けられている。クリーンガス導入装置７７からクリーンガスをクリーンボックス７６内に導入することでクリーンボックス７６内のクリーン度を所定の値に保つ。クリーン度としてはクラス１００００以下が好ましく、３０００以下がより好ましい。なお、図４では省略しているが、クリーンガス導入装置７７でＨＥＰＡフィルタ等に通して塵埃を捕集した清浄空気を供給, 循環させる装置を設けることが好ましい。
【００９１】
ＰＯＦ５６に樹脂が被覆された光ファイバ心線７４は、巻取リール６９に巻き取られる。このときに被覆された光ファイバ心線７４の張力を張力測定装置７８で測定してリール駆動装置７９で張力を制御しながら巻取リール６９に巻き取ることが好ましい。例えば、クラッド外径が３１６μｍの被覆された光ファイバ心線７４の場合には、延伸張力が０．９８Ｎ以上だと、固化する途中の光ファイバ心線７４が高い張力によって再延伸される。これにより、ＰＯＦ５６及び／又は光ファイバ心線７４の線径のムラが発生することがある。線径のムラが発生すると、伝送損失の悪化を招くとともに機械的強度が低下する。
【００９２】
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、ＰＯＦ５６を配向させるために０．０９８Ｎ以上とすることが好ましい。また、特開平７−２３４３２４号公報に記載されているように、溶融延伸後にＰＯＦ５６に歪みを残さないようにするために０．９８Ｎ以下とすることが好ましい。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。
【００９３】
（加熱炉）
図を用いて本発明に用いられる加熱炉を説明するが、本発明は図示した形態に限定されるものではない。図５は、本発明にかかる加熱炉を構成するヒータユニット５８の概略図である。円筒状のヒータユニット５８は、電気ヒーターシース（以下、シースと称する）をアルミニウムで鋳込んだものが好ましく用いられる。アルミニウム中に鋳込まれているシース（図示しない）は、ヒータユニットを均一に加熱させるため、均一に配置することが好ましい。加熱を一様とするために、シースを数周回したり、分割して制御性を向上させることが望ましい。
【００９４】
プリフォーム５１は、溶融している部分を出来るだけ小さくするほうが, 安定した延伸ができる。そこで、加熱炉５５は、プリフォーム５１の長手方向にヒータユニット５８〜６３として配置することが好ましい（図４参照）。そして各ヒータユニット５８〜６３を独立して温度制御する。１つのヒータユニット５８の高さＬ１は１ｃｍ以上１０ｃｍ以下の範囲であることが好ましく、２ｃｍ以上５ｃｍ以下の範囲であることがより好ましい。なお、他のヒータユニット５９〜６３もヒータユニット５８と同様の形態であるので説明は省略する。
【００９５】
図５及び６に示すようにヒータユニット５８の内周面には、らせん状からなる突起（以下、らせん状突起と称する）５８ａが形成されている。なお、図では一条の突起を示しているが、多条の突起を形成しても良い。らせん状突起の立ちあがり角度θ１（°）は、ヒータユニット５８の水平方向に対して８０°以下の角度であることが好ましい。また、らせんのピッチＰは５ｃｍ以上１００ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは、１５ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。さらに、ヒータユニットを複数個設けてヒータとする場合に、各ヒータユニットに形成されているらせん状突起（又はらせん状溝）のらせんが連続するように各ヒータユニットを配置することが好ましい。これによりヒータ内に発生する上昇気流を緩やかな旋廻流とすることができ、プリフォームを加熱する際の円周面方向での温度分布の変動を抑制できる。
【００９６】
図７にヒータユニットの要部断面図を示す。図５のらせん状突起５８ａは、その断面が略台形である（図７（ａ）参照）。しかしながら、本発明においては、らせん状突起の形態はそれに限定されず、図７（ｂ）に示すヒータユニット８０のようにその断面が長方形（矩形）８０ａであるものや、図７（ｃ）に示すヒータユニット８１のようにその断面が三角形８１ａ、図７（ｄ）に示すヒータユニット８２のように略半円形８２ａなどの形状であっても良い。さらには、図７（ｅ）に示すヒータユニット８３のようにらせん状突起に代えてらせん状溝８３ａを形成しても良い。これららせん状突起、らせん状溝の形態は図示したものに特に限定されるものではない。また、らせん状突起５８ａ，８０ａ〜８２ａ及びらせん状溝８３ａの形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、鋳型を作製した後に鋳造する方法、切削加工などの公知のいずれの方法をも適用することができる。また、銅のような熱伝導性が良い素材を突起部として取り付けたり、溝部の底部として埋め込むなどらせん状部分の一部に用いることで、ヒータの発熱ムラなどによる熱の分布の不均一が緩和される。
【００９７】
本発明に用いられるヒータユニットの横断面を図８ないし図１０に示す。円筒状であるヒータユニット９０の内周面に断面が略三角形状で６条のらせん状突起９１が形成されている。ヒータユニット９０の円筒内にプリフォーム９２が挿入されている様子を図示している。プリフォーム９２の外周面９２ａを略均一な温度で加熱するために、プリフォーム９２の外径Ｄｐ２（ｍｍ）に対して１．５×Ｄｐ２≦ＤＡ２（ｍｍ）≦３×Ｄｐ２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。
【００９８】
らせん状突起９１の高さＤＴ２（ｍｍ）も特に限定されるものではない。しかしながら、突起高さＤＴ２（ｍｍ）が大き過ぎるとプリフォーム外周面９２ａと接近してしまい、プリフォーム９２がヒータユニット９０から直接加熱されるおそれが生じる。この場合には、プリフォーム９２が局所的に加熱され溶融延伸の際に線径変動の原因ともなる。さらには、プリフォーム９２を形成しているポリマーが熱分解するおそれも生じ光学特性の悪化を招き、極端な場合にはプリフォーム９２を母材として使用することが出来なくなるおそれもある。
【００９９】
らせん状突起９１の先端９１ａとプリフォーム外周面９２ａとの距離Ｌ２（ｍｍ）が、余りに広いと加熱が不安定になり、線径変動の発生の原因ともなる。さらには、らせん状突起９１に沿って気流を緩やかに上昇させるという本発明の効果が減少したり、全くその効果が得られなくなる場合もある。そこで、らせん状突起先端９１ａとプリフォーム外周面９２ａとの距離Ｌ２（ｍｍ）は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とすることである。さらに、気流を緩やかに上昇させるために、ヒータユニット９０の内径ＤＡ２（ｍｍ）と、突起高さＤＴ２（ｍｍ）とは、０．０５×ＤＡ２≦ＤＴ２（ｍｍ）≦０．４×ＤＡ２の範囲とすることが好ましい。また、気流をらせん状突起に沿って緩やかに上昇させるために、らせん状突起９１の底部両端とヒータユニットの中心とがなす角θ２（°）は、５°≦θ２（°）≦３０°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。
【０１００】
図９のヒータユニット９５は、その横断面が略矩形型のらせん状突起９６が６条形成されている。ヒータユニット９５の円筒内にプリフォーム９７が挿入されている様子を図示している。プリフォーム９７の外周面９７ａを略均一な温度で加熱するために、プリフォーム９７の外径Ｄｐ３（ｍｍ）に対して１．５×Ｄｐ３≦ＤＡ３（ｍｍ）≦４×Ｄｐ３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。らせん状突起９６の高さＤＴ３（ｍｍ）も特に限定されるものではない。しかしながら、らせん状突起９１（図８参照）と同様の理由で、らせん状突起９６の表面９６ａとプリフォーム外周面９７ａとの距離Ｌ３（ｍｍ）は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とすることである。ヒータユニットの内径ＤＡ３と、突起高さＤＴ３とは、０．０５×ＤＡ３≦ＤＴ３（ｍｍ）≦０．４×ＤＡ３の範囲とすることが好ましい。また、気流をらせん状突起９６に沿って緩やかに上昇させるために、らせん状突起９６の底部とヒータユニットの中心とがなす角θ３（°）は、５°≦θ３（°）≦４５°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。
【０１０１】
図１０のヒータユニット１００は、その横断面が略三角型のらせん状溝１０１が６条形成されている。ヒータユニット１００の円筒内にプリフォーム１０２が挿入されている様子を図示している。ヒータユニット１００の内径ＤＡ４（ｍｍ）は、特に限定されるものではない。しかしながら、プリフォーム１０２の外周面１０２ａを略均一な温度で加熱するために、プリフォーム１０２の外径Ｄｐ４（ｍｍ）に対して１．２×Ｄｐ４≦ＤＡ４（ｍｍ）≦２×Ｄｐ４の範囲であることが好ましい。図１０に示されているらせん状溝１０１の深さＤＴ４（ｍｍ）も特に限定されるものではない。しかしながら、らせん状溝１０１の深さＤＴ４（ｍｍ）が浅いと気流を緩やかに上昇させる効果が減ずるか、全く発現しないおそれが生じる。また、らせん状溝１０１の深さＤＴ４（ｍｍ）が、深過ぎるとプリフォーム外周面１０２ａを均一に加熱することが困難となる。そこで、溝底１０１ａとプリフォーム外周面１０２ａとの距離Ｌ４（ｍｍ）は、２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲とすることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とすることである。ヒータユニット１００の内径ＤＡ４と、溝１０１の深さＤＴ４（ｍｍ）とは、０．０５×ＤＡ４≦ＤＴ４（ｍｍ）≦０．４×ＤＡ４の範囲とすることが好ましい。また、気流をらせん状溝１０１に沿って緩やかに上昇させるために、らせん状溝の径とヒータユニットの中心とがなす角θ４（°）は、１０°≦θ４（°）≦２０°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。
【０１０２】
このようならせん状突起及び／又はらせん状溝によって, 僅かながら発生するヒータ内の気体の流れを、上昇もしくは下降が不安定に発生する状況から、緩やかな旋廻流とすることができる。これにより、特にプリフォーム表面での気体の流れを均一にし、プリフォームの長手方向に直角な面での温度分布を均一にして、不均一な延伸を抑制し、延伸後のＰＯＦの断面形状を安定させることができる。特に本発明においては、前記温度分布の変動を±０．５℃の範囲に抑制することができる。そこで、このＰＯＦの伝送損失の低減に寄与することが出来る。またプリフォームの溶融温度を所定の所定の分布とするため、直径が７５０μｍや１ｍｍの太いＰＯＦを安定的に高速延伸することが可能になる。
【０１０３】
前述した方法で製造されたＰＯＦ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、その外側に樹脂又は繊維からなる被覆層を設ける光ファイバ心線を得ることができる。ＰＯＦおよび／または光ファイバ心線を複数束ねた状態で、種々の用途に供することができる。例えばＰＯＦの通る孔を有する対向したダイスにＰＯＦ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、ＰＯＦをダイス間に移動することで被覆された光ファイバ心線を得ることができる。被覆層は可撓時に内部のＰＯＦに応力がかかることを抑制するため。ＰＯＦ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ＰＯＦ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ＰＯＦの引き抜き速度、被覆層の冷却温度による。その他にも、ＰＯＦ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ＰＯＦを通す方法などが知られている。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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、耐透湿性被覆（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。
【０１０８】
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、難燃化以外に、ＰＯＦ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、得られる光ファイバ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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
また、光ファイバケーブルの形状は使用形態によって、ＰＯＦ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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【実施例】
【０１１４】
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。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具体例に制限されるものではない。なお、説明は、実施例である実験１で詳細に行う。実施例である実験２及び比較例である実験３ないし５では、実験１と異なる箇所のみを説明する。
【０１１５】
実験１では、押し出し成形により作製した外径２０ｍｍ，内径１９ｍｍ，長さ６００ｍｍのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなるクラッドパイプを用いた。このクラッドパイプを充分に剛性を有する内径２０ｍｍ，長さ６００ｍｍの重合容器に挿入した。このクラッドパイプを純水にて洗浄、９０℃にて乾燥させた。その後、クラッドパイプを重合容器に入れた状態で鉛直に保持し、ＫＦ８５０ペレット（呉羽化学（株）社製）を用いて下端に２００℃、３０分かけて底付けを行った。エタノールにて管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。
【０１１６】
次に、アウターコア重合を行った。三角フラスコ内に、メチルメタクリレート（ＭＭＡ  和光純薬（株）社製）１２９．０ｇと、２，２' −アゾビス（イソ酪酸）ジメチル０．０６４５ｇと、１−ドデカンチオール（ラウリルメルカプタン）０．５１６ｇ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。
【０１１７】
クラッドパイプ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ごと、６０℃の湯浴中にいれ、震動させつつ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６５℃の温度を保持しつつ３０００ｒｐｍにて回転させながら１時間加熱重合（回転重合）を行った。その後に回転速度３０００ｒｐｍで７０℃，４時間、さらに３０００ｒｐｍで９０℃，２０時間の回転重合を行った。クラッドパイプの内側にＰＭＭＡからなるアウターコア層を有する円筒管を得た。
【０１１８】
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が形成されているクラッドパイプを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）６０．０ｇと、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド１０μＬと、１−ドデカンチオール０．１６５ｇと、ドーパントとしてジフェニルスルフィド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。
【０１１９】
アウターコア部が形成されているクラッドパイプを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。クラッドパイプの一端をシールテープで覆い、その後そのクラッドパイプをオートクレーブ内に鉛直に設定（底付け部が下、シールテープで覆った部分が上で）した後、オートクレーブの蓋をセットした。オートクレーブ内の空気をアルゴンガスにて置換し、そのなかを０．０５ＭＰａの圧力が掛かった雰囲気とした。１００℃で４８時間界面ゲル重合法で加熱重合させた。その後１２０℃で更に２４時間の加熱重合及び熱処理を行った。その後にオートクレーブ外にプリフォームを取り出した。
【０１２０】
外径Ｄｐが２０ｍｍのプリフォーム５１を図４に示す製造設備５０に取りつけて加熱溶融延伸し、外径目標７５０μｍのＰＯＦ５６を得た。なお通常は、製造設備５０に取りつけられた樹脂塗布装置７０によって、熱硬化性ウレタン樹脂塑性物を塗布する。温調機７１には加熱装置を用いて８０℃に加熱して熱硬化性ウレタン樹脂組成物を硬化させる。ウレタン樹脂組成物被覆の外径が、１．２ｍｍの光ファイバ心線７４を得るが、今回は, 解析テストのため、被覆は行わなかった。
【０１２１】
使用した加熱炉５５は、高さＬ１が６ｃｍのヒータユニット５８〜６３を６段積み重ね、プリフォーム５１の加熱が始まるヒータユニット５８の温度を２４５℃に設定した。ヒータユニット内径ＤＡは、５０ｍｍのものを用いた。ヒータユニット間にはオリフィス（図示しない）を設けた。そのオリフィスの穴径は３０ｍｍのものを用いた。加熱炉５５の上部に穴径２４ｍｍの遮風板を設置した。ヒータユニット５８〜６３には、図８に示したヒータユニット９０と同じように三角形のらせん状突起９１を持つものを用いた。らせん状突起６１は加熱炉の内周に６条均等に形成した。らせん状突起９１の立ち上がり角度θ１（°）は、約６３°のものを用いた（図６参照）。ヒータユニット内径ＤＡ２は、５０ｍｍ、突起高さＤＴ２は、７ｍｍ、プリフォーム外周面と突起先端との距離Ｌ２は、８ｍｍ、らせんピッチＰは３０ｃｍのものを用いた。また、突起形状を示す角度θ２は、約３０°のものを用いた。
【０１２２】
巻取リール６９によるＰＯＦ５６の引取速度は、８ｍ／ｍｉｎとなるようにリール駆動装置７９で制御した。なお、引取速度は、線径測定装置６８でＰＯＦ５６の線径を測定しながら調整するため、±２％程度変化した。ＰＯＦ５６は、外径目標７５０μｍとして延伸を行った。得られたＰＯＦの外径変動は、７５０μｍ±１０μｍであり、比円率は０．９Ｈ％であった。なお、比円率の定義は、後に説明する。また、ＰＯＦ５６の任意の１ｍについて光学顕微鏡による目視検査を行ったところ、ＰＯＦ表面にスジ等の凹凸欠陥は無かった。なお、目視検査は５０ｍ毎にＰＯＦ５６を切断せずに実施した。このＰＯＦの７８０ｎｍにおける伝送損失は、１２１ｄＢ/ Ｋｍであり、帯域は、１．６ＧＨｚ/ １００ｍであった。
【０１２３】
（比円率の定義）
ＰＯＦ５６の断面に対して長径（Ｌｍｍ）、短径（Ｓｍｍ）を計測し、比円率（Ｈ％）を式（１）で定義する。
比円率（Ｈ％）＝
（長径（Ｌｍｍ）−短径（Ｓｍｍ））/ 長径（Ｌｍｍ）×１００・・式（１）
【０１２４】
実験２では、特に説明しない箇所は実験１と同じ条件で実験を行った。プリフォーム５１を図４に示す製造設備５０に取りつけて延伸し、外径目標３１６μｍのＰＯＦ５６を得た。このとき使用した加熱炉は、高さＬ１が６ｃｍのヒータユニットを４段積み重ねた。プリフォーム５１の加熱が始まるヒータユニットの温度を２４５℃に設定した。
【０１２５】
巻取リール６９によるＰＯＦ５６の引取速度は１２ｍ／ｍｉｎとなるようにリール駆動装置７９で制御した。ＰＯＦの外径変動は３１６μｍ±６μｍであり、比円率は０．５Ｈ％であった。また、ＰＯＦの任意の１ｍについて光学顕微鏡による目視検査を行った。ＰＯＦ表面にスジ等の凹凸欠陥は無かった。目視検査は５０ｍ毎にＰＯＦを切断せずに実施した。このＰＯＦの７８０ｎｍにおける伝送損失は、１３７ｄＢ/ Ｋｍであり、帯域は１．９ＧＨｚ/ １００ｍであった。
【０１２６】
比較例である実験３では、加熱炉を構成するヒータユニット内周面にらせん状突起のないものを用いた。すなわち、内周面が単純な円筒形状のものである。ＰＯＦの外径変動は７５０μｍ±３５μｍであり、比円率は４．２Ｈ％であった。また、前記ＰＯＦの任意の１ｍについて光学顕微鏡による目視検査を行った結果、ＰＯＦ表面の長手方向に凸または凹のスジが見られた。なお、目視検査は５０ｍごとにＰＯＦを切断せずに実施した。スジが、５箇所〜１０箇所見られた。そのスジは、幅は約１０μｍ〜４０μｍ、凸部の高さまたは凹部の深さは、１μｍ〜５μｍであった。このＰＯＦの７８０ｎｍ波長における伝送損失は１７７ｄＢ／ｋｍ、帯域は１．６ＧＨｚ／１００ｍであった。
【０１２７】
比較例である実験４では、加熱炉を構成するヒータユニット内周面にらせん状突起の無いもの（実験３と同一のヒータユニット）を用いた以外は実験２と同じ条件で行った。ＰＯＦの外径変動は３１６μｍ±２８μｍであり、比円率は３．８Ｈ％であった。光学顕微鏡を用いた目視検査を実施したところ、スジは、４箇所〜７箇所見られた。そのスジは、幅は約１０μｍ〜２０μｍ、凸部の高さまたは凹部の深さは１μｍ〜５μｍであった。伝送損失は１９２ｄＢ／ｋｍ、帯域は１．９ＧＨｚ／１００ｍであった。
【０１２８】
ＰＯＦの引取速度を３ｍ／ｍｉｎとした以外は実験３と同じ条件で行った。ＰＯＦの外径変動は７５０μｍ±１６μｍであり、比円率は２．５Ｈ％であった。また、光学顕微鏡を用いた目視検査を実施したところ、スジは、２箇所〜３箇所見られた。そのスジは、幅は約１０μｍ〜１５μｍ、凸部の高さまたは凹部の深さは１μｍ〜４μｍであった。伝送損失は１５４ｄＢ／ｋｍ、帯域は１．６ＧＨｚ／１００ｍであった。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、プラスチックまたはガラスなどから形成されている母材を加熱溶融延伸して線径変動が抑制されているファイバ（繊維）を製造する用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明に係る光学部材の作製に使用可能な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である。
【図２】本発明に係る光学部材の作製に使用可能なアウターダイ減圧吸引方式の溶融押出し装置の製造ラインの一例である。
【図３】図２の製造ラインの要部拡大図である。
【図４】本発明に係る溶融延伸方法に用いられる製造設備の概略図である。
【図５】本発明に係る加熱炉の要部断面図である。
【図６】本発明に係る加熱炉を説明するための概略図である。
【図７】本発明に係る加熱炉の要部縦断面図である。
【図８】本発明に係る加熱炉の横断面図である。
【図９】本発明に係る他の実施形態の加熱炉の横断面図である。
【図１０】本発明に係る他の実施形態の加熱炉の横断面図である。
【図１１】従来の加熱炉の一実施形態を示す概略断面図である。
【図１２】従来の加熱炉の他の実施形態を示す概略断面図である。
【図１３】従来の加熱溶融延伸を行う際の一実施形態を説明する概略図である。
【符号の説明】
【０１３１】
５１  プリフォーム
５５  加熱炉
５６  プラスチック光ファイバ
５８  ヒータユニット
５８ａ  らせん状突起
Ｌ１  ヒータユニット高さ
θ１  らせん立ち上がり角度
Ｐ  らせんピッチ
【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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