(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック光ファイバの原料となる樹脂をそれぞれ計量しながら紡糸ノズルに供給する複数の定量ポンプと、供給された複数の樹脂を複合紡糸する紡糸ノズルと、定量ポンプの吐出圧力変動を電気的な圧力信号に変換する圧力変換手段と、圧力変換手段から出力される圧力信号を入力し特定周波数帯の信号のみを通過させる信号フィルターと、信号フィルターを通過した圧力信号の変動を低減させるように定量ポンプの駆動モーター回転速度を変化させる手段と、定量ポンプ駆動モーターの単位時間あたりの回転速度を検出し、検出された回転速度と予め設定した単位時間当たりの回転速度とのずれを補正する手段と、紡糸ノズルから吐出され一定速度で引き取られるプラスチック光ファイバの直径を連続的に測定し、その測定値から、所定長さの範囲における（最大直径ー最小直径）／２で表されるプラスチック光ファイバの平均直径を算出し、この平均直径と予め設定された光ファイバの直径とにずれが生じた場合、そのずれを補正するように定量ポンプの駆動モーターの回転設定速度を変更する手段とを有する紡糸装置を備えたプラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項２】
紡糸ノズルとして、複数の紡出孔を有し、定量ポンプから供給された樹脂を紡糸ノズル内で複数の紡出孔に分配可能な構造を有する紡糸ノズルを用い、定量ポンプとして１つの駆動モーターで駆動される計量部を１つのみ有する定量ポンプを用い、各定量ポンプがそれぞれ１台の駆動モーターで駆動されることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック光ファイバの製造装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の製造装置を用いて光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長手方向の直径変動が少ないプラスチック光ファイバ、並びにそのプラスチック光ファイバを安定して製造するために好適に用いられるプラスチック光ファイバの製造方法及びそれに用いる製造装置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（以下ＰＯＦと略す）において長手方向の直径変動が存在すると、その光伝送特性、機械的特性の均一性を低下させる原因となる。例えばＰＯＦにその端面から光を入射し、ＰＯＦ内部での光散乱等によってその側面からわずかに漏れ出す側面漏光を利用して装飾用に用いる場合、光ファイバに直径の変動があると、光の進行方向に向かって直径が小さくなる部分では芯鞘界面に入射する光の角度が大きくなりＰＯＦ内を伝播している光が芯鞘界面の臨界角を超え易くなるため漏光量が大きくなり、逆に光の進行方向に向かって直径が大きくなる部分では芯鞘界面に入射する光の角度が小さくなりＰＯＦ内を伝播している光が芯鞘界面の臨界角を超え難くなるため漏光量が小さくなる。そのため、ＰＯＦ外に漏出する光の光量差が生じ、それが漏光斑となって視覚的品質を低下させる原因となる。その直径変動幅が大きく変動周期が短い部分、すなわち急激な直径変動が起こる部分では、ＰＯＦ中心軸に対して芯鞘界面がなす角度が大きくなるので、漏出する光の光量差が特に大きくなる。また光通信や光センサ用途に長手方向に直径変動が大きいＰＯＦを用いると、ＰＯＦの端部の直径がコネクターのＰＯＦ挿入部内径より大きい場合コネクターへの挿入が困難となり、逆にコネクターのＰＯＦ挿入部内径より小さい場合コネクター内でＰＯＦにガタが発生してコネクター中心軸に対して偏芯した状態で固定されてしまうため、コネクター同士を接合したり機器にコネクターを差し込んで受発光素子などとＰＯＦを接合する場合に接合面のずれが発生し結合損失が増大する原因となる。これらの理由からＰＯＦ長手方向の直径変動の抑制が強く要求されている。
【０００３】
ＰＯＦは通常、原料である複数の熱可塑性樹脂を溶融させ、それぞれ定量ポンプを用いて紡糸ノズルに定量供給して複合紡糸し、冷却・固化させる複合溶融紡糸法によって製造される。
【０００４】
紡糸されたＰＯＦは、通常その機械的強度を向上させるために加熱延伸処理が施され、さらに必要に応じて延伸応力緩和のための定長熱処理や緩和熱処理が行われるが、それらの処理を施したＰＯＦは処理を施す前に比べ長手方向の直径変動の幅が大きくなる。その原因は延伸工程において長手方向の直径変動を持ったＰＯＦに加熱下で張力を作用させると、直径が細い部分には太い部分より高い応力が作用し、細い部分が太い部分よりも伸長され易く、元の直径変動が増幅されてしまうことにある。したがって延伸処理が施されたＰＯＦの直径変動を小さくするためには、ＰＯＦを紡糸する際にＰＯＦの直径変動を小さくすることが極めて重要である。
【０００５】
ＰＯＦを紡糸する際に直径変動を生じさせる大きな原因として、定量ポンプの吐出量変動がある。定量ポンプは、駆動軸、駆動ギヤの偏芯等の定量ポンプの加工斑、駆動装置の回転速度変動、駆動装置と定量ポンプを接続する回転伝達部の芯ずれ等による計量部の回転速度変動などによって吐出量変動を生じる。紡糸ノズルから紡出される溶融樹脂は定量ポンプの吐出量に関わらず一定速度で引き取られ冷却固化されるため、吐出量変動によりＰＯＦの直径が変動してしまうことになる。
【０００６】
従来、ＰＯＦの直径変動原因となる定量ポンプの吐出量変動を抑制する方法として、特開平５ー１１１２７号公報では、原料である複数の溶融された熱可塑性樹脂を紡糸ノズルに定量供給する定量ポンプとして、１つの駆動モーターで駆動される計量部を複数個有するギヤ式定量ポンプを用い、各計量部で発生する同一周期の吐出量変動の変動位相を互いの吐出量変動を相殺するようにずらし、各計量部にて計量された樹脂を合流させ吐出量変動をうち消す方法が提案されている。しかし、この方法は複雑な構造の定量ポンプを必要とし、また各計量部の吐出量変動の周期や大きさが異なる場合は互いに吐出量変動を打ち消し合うことができない。さらに定量ポンプの吐出量変動が、定量ポンプ駆動装置の回転駆動速度の変動や、駆動装置と定量ポンプを接続する回転伝達部の芯ずれ等により発生する計量部の回転速度変動に起因する場合、この装置では吐出量変動を抑制することができない。
【０００７】
一方、定量ポンプからの吐出量変動を抑制するため、定量ポンプの吐出圧力変化を検出し、それを低減するように定量ポンプの回転速度を変化させる方法が挙げられる。しかし、この方法では原料流体の温度、分子量変動等による粘度変化等によって生じた吐出圧力変動と吐出量変化とを区別できず、吐出量が変化していない場合でもそれ以外の原因によって生じた吐出圧力変動により定量ポンプの回転速度を補正してしまうため、定量ポンプの単位時間当たりの平均吐出量が変化してしまうという問題があった。この問題を解決する方法として、特許第２８１６９６２号公報には、定量ポンプの吐出量変動に対応する特定の周波数帯の吐出圧力変動信号のみを検出し、その変動をうち消すように定量ポンプの回転速度を変更し、さらに定量ポンプ駆動モーターの単位時間あたりの回転速度を検出し、検出回転速度と設定回転速度との間にずれが生じた場合、そのずれを補正する方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許第２８１６９６２号公報に記載の方法は、定量ポンプの吐出量変化に起因した吐出圧力変化のうち、定量ポンプの回転による吐出量変動に対応する特定の周波数帯以外の非常にゆるやかな吐出圧力変化で、例えば定量ポンプ１回転での理論吐出量に対する実吐出量を示すポンプ効率の変化といった原因で発生する吐出量変動については吐出量の補正ができず、そのような吐出量変動が生じた場合は依然としてＰＯＦの平均直径が変化してしまうという問題点を有していた。
【０００９】
本発明の目的は、長手方向の直径変動及び平均直径斑が極めて少なく光学特性、機械特性の均一性に優れたＰＯＦ、そのようなＰＯＦを安定して製造する方法、及びそれに用いるＰＯＦの製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、加熱延伸処理が施されたプラスチック光ファイバであって、長さ１０００ｍの光ファイバについて、光ファイバ長手方向における直径変化をフーリェ変換して得られる直径変化の振幅ー波長周期特性評価における波長周期０．１ｍから２０ｍでの最大振幅が３μｍ以下であり、測定長２０ｍ毎における（最大直径ー最小直径）／２で表される光ファイバの平均直径値の最大値と最小値の差が２μｍ以下であることを特徴とするプラスチック光ファイバにある。
【００１１】
また、本発明の要旨は、プラスチック光ファイバの原料となる樹脂をそれぞれ計量しながら紡糸ノズルに供給する複数の定量ポンプと、供給された複数の樹脂を複合紡糸する紡糸ノズルと、定量ポンプの吐出圧力変動を電気的な圧力信号に変換する圧力変換手段と、圧力変換手段から出力される圧力信号を入力し特定周波数帯の信号のみを通過させる信号フィルターと、信号フィルターを通過した圧力信号の変動を低減させるように定量ポンプの駆動モーター回転速度を変化させる手段と、定量ポンプ駆動モーターの単位時間あたりの回転速度を検出し、検出された回転速度と予め設定した単位時間当たりの回転速度とのずれを補正する手段と、紡糸ノズルから吐出され一定速度で引き取られるプラスチック光ファイバの直径を連続的に測定し、その測定値から、所定長さの範囲における（最大直径ー最小直径）／２で表されるプラスチック光ファイバの平均直径を算出し、この平均直径と予め設定された光ファイバの直径とにずれが生じた場合、そのずれを補正するように定量ポンプの駆動モーターの回転設定速度を変更する手段とを有する紡糸装置を備えたプラスチック光ファイバの製造装置にある。
【００１２】
さらに、本発明の要旨は、前記の製造装置を用いて光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法にある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
ＰＯＦ直径を連続的に測定したデータ（本発明においては１０ｍｍ以下の間隔で測定されたデータをいう）をフーリェ変換することによって、ＰＯＦ直径の周期的な変動の振幅とその波長を知ることができる。本発明のＰＯＦは、１０００ｍの間で測定されたＰＯＦ長手方向における直径変化をフーリェ変換して得られる直径変化の振幅ー波長周期特性評価における波長周期０．１ｍから２０ｍでの最大振幅が３μｍ以下であり、１０００ｍの間で２０ｍ毎に、好ましくは１０ｍ毎に測定された（最大直径ー最小直径）／２で表される平均直径の最大値と最小値との差が１μｍ以下である。即ち、本発明のＰＯＦは、このように周期的な直径変動振幅を小さく、その変動周期を長く、かつ平均直径変動を小さくすることにより、光伝送特性及び機械的特性の均一性に優れ、ＰＯＦの側面漏光を利用する用途においては漏光斑が小さく、コネクタ等に挿入して使用する場合も偏芯などの問題を起こさずにコネクタにＰＯＦを容易に挿入することができる。
【００１４】
直径変動をフーリェ変換すると、それぞれ特定の変動周期を有する様々な直径変動成分が合成されて形成される全体の直径変動を各直径変動成分に分解することができ、これにより、各直径変動成分についての変動の振幅を求めることができる。本発明のＰＯＦ長手方向における直径変化をフーリェ変換して得られる直径変化の振幅ー波長周期特性評価では、連続的に測定した直径変動をフーリェ変換によって、例えば波長周期０．０１ｍ毎の直径変動成分に分解し、各波長周期の直径変動成分の変動振幅を求め、各直径変動成分の波長周期とその波長周期における直径変動の振幅を求める。そのデータを横軸に波長周期、縦軸にその波長周期の変動振幅としてプロットしたものが、図１〜図４に例示したようなＰＯＦの直径変化の振幅ー波長周期特性を示す図である。なお、図１及び図２は従来のＰＯＦについての測定結果であり、図３及び図４は本発明のＰＯＦについての測定結果である。
【００１５】
本発明においてＰＯＦの構造は特に限定されず、例えば芯ー鞘構造を有しその界面で屈折率が急激に変化するＳＩ型ＰＯＦ、屈折率が中心部から外周部に向かって連続的に変化するＧＩ型ＰＯＦ、屈折率が異なる複数の（共）重合体が同心円状に多層積層されてなり屈折率が中心から外周に向かって段階的に変化する多層ＰＯＦ、複数の島部が共通の海材により互いに隔てられた状態で集束されてなる多芯ＰＯＦ等が挙げられる。
【００１６】
本発明のＰＯＦは例えば下記のようにして製造できる。
図５は本実施形態のＰＯＦの製造装置の概略を示す図である。本実施形態のＰＯＦの製造装置は芯ー鞘構造を有するＰＯＦを製造するための装置である。芯材は芯材用押出機１１ａから押し出され、定量ポンプ１２ａにより定量されて紡糸ノズル１３に供給される。鞘材は鞘材用押出機１１ｂから押し出され、同様に定量ポンプ１２ｂにより定量されて紡糸ノズル１３に供給される。その際、定量ポンプ１２ａ、１２ｂの回転速度は、後述のように制御される。紡糸ノズル１３にて芯材の外周部に鞘材が同心円状に積層され、未延伸のＰＯＦが紡糸ノズルから紡出される。
【００１７】
芯材用押出機１１ａ及び鞘材用押出機１１ｂとしては、ベント型脱揮押出機など公知の押出機が使用される。
【００１８】
本実施形態においては、定量ポンプ１２ａ、１２ｂとしてギア式定量ポンプが使用されている。ギア式定量ポンプは吐出量変動が比較的小さいため、長手方向の直径変動が小さいＰＯＦを製造するために好ましく用いられる。このギア式定量ポンプは、互いに噛み合った状態で回転する１対のギア（駆動ギア、従動ギヤ）と、ケーシングと、ケーシングを挟み込む１対のサイドプレート（フロントプレート、バックプレート）とから構成されている。このケーシングは、繭型の内壁を有し、内壁により形成される空間には１対のギアが収納されており、ギア歯先が内壁に接して回転するように構成されている。そして、ギアを回転させた場合に、ギアの噛み合いが解放される部分に当接するバックプレートに輸送される液体の吸引口が、噛み合いが開始する部分に当接するバックプレートに吐出口が形成されている。このようなギア式定量ポンプにおいては、一端が駆動ギアと結合され他端が定量ポンプ外に突出しているギア駆動軸（ギヤの回転駆動力伝達部）がカップリング等によって公知の駆動モーター２５と接続されており、駆動モーター２５を回転させることにより、噛み合った１対のギアが回転し送液が行われる。その際、輸送される液体は、噛み合っていない状態のギアの歯溝部とケーシングとにより形成される空間内に吸引口から充填され、ギアの回転に伴い輸送され、ギアが噛み合ってギヤ歯溝空間の容積が減少することにより押し出されて吐出口から吐出される。この場合、ギア、ケーシング、吐出口及び吸引口から構成される送液の系を計量部という。即ち、この場合には、一台の駆動モーター２５により駆動される計量部は一つである。なお、本発明において、ギヤ式定量ポンプとして駆動軸一本に対して複数個の計量部を有するものを使用することも可能であるが、後述する理由から一台の駆動モーターで駆動される計量部が一つであるものが好ましい。
【００１９】
紡糸ノズル１３としては製造するＰＯＦの構造に適した複合紡糸ノズルを選択して使用する。紡糸ノズル１３としては、紡出孔を一つのみ有するものを使用しても良く、複数の紡出孔を有し定量ポンプ１２ａ、１２ｂから供給された樹脂を複数の紡出孔に分配する構造のものを使用しても良い。
【００２０】
本発明においては紡糸を行う際に、一つあるいは複数の定量ポンプ１２ａ、１２ｂの回転数を後述する３つの制御法により制御し、定量ポンプ１２ａ、１２ｂから吐出される樹脂の量を一定に保つことにより、紡糸ノズル１３から紡出されるＰＯＦの直径変動を低減する。
【００２１】
本発明においては定量ポンプ１２ａ、１２ｂから吐出される樹脂の圧力を検出することによって、定量ポンプ１２ａ、１２ｂの回転数を制御し、吐出される樹脂量の変動を低減している（第一の制御法）。なお、本実施形態において、芯材用定量ポンプ１２ａと鞘材用定量ポンプ１２ｂは全く同じ機構を用いて制御されているので、以下芯材用の定量ポンプ制御機構についてのみ説明する。
【００２２】
ところで、通常、定量ポンプの加工斑、ギヤ駆動と駆動モーターの接続軸の偏芯などの定量ポンプに起因する吐出圧力変動はポンプ回転速度の１倍以下の周期的変動として現れる。一方、溶融樹脂温度や分子量変化による粘度変化などの定量ポンプ以外に起因し、吐出量は変化しないためＰＯＦ直径変動には影響を及ぼさない吐出圧力変動は、定量ポンプに起因する吐出圧力変動に比べ緩やかな周期的あるいは非周期的変化として現れる。そこで、第一の制御においては、吐出圧力変動の周波数特性、周期性を利用して、定量ポンプの吐出圧力変動を、定量ポンプに起因する変動と定量ポンプ以外に起因する変動に分離し、定量ポンプに起因する吐出圧力変動を低減するように定量ポンプの回転速度を制御する。なお、定量ポンプ以外に起因しＰＯＦ直径変動に影響を及ぼす非周期的な定量ポンプの吐出量変動は後述する第三の制御法により低減する。
【００２３】
以下、具体的に第一の制御の内容について説明する。まず、定量ポンプ１２ａの吐出圧力変動を圧力変換器２０で電気的な圧力信号として検出する。圧力変換器２０の応答周波数は制御精度の面から高いものほどよく、５０Ｈｚ以上であることが好ましく、１００Ｈｚ以上であることがさらに好ましい。
【００２４】
その圧力信号は信号フィルター２２ａと回転速度制御・比較・補正ユニット２２ｂとから構成される吐出量変動制御装置に送られ、定量ポンプ１２ａに起因した圧力変動に対応する周波数帯に対応する圧力信号だけが信号フィルター２２ａにより分離され、回転速度制御・比較・補正ユニット２２ｂに入力される。定量ポンプ１２ａに起因した圧力信号に対応する周波数帯は、信号フィルタ２２ａに予め設定されている。信号フィルター２２ａの設定周波数帯は、定量ポンプ１２ａの１回転の周波数以上の範囲に設定することが好ましく、圧力変換器２０の供給電源から圧力信号に電気ノイズが進入した場合にそのノイズを吐出量変動として検出しないよう供給電源周波数以下の範囲に設定することが好ましい。
【００２５】
回転速度制御・比較・補正ユニット２２ｂは、定量ポンプに起因した圧力変動を低減させるように、定量ポンプ駆動モーター回転速度設定装置２４から発せられた回転指令信号を加工し、加工した回転指令信号を定量ポンプ駆動モーター駆動装置２３に出力し、定量ポンプ駆動モータ２５の回転速度を変化させる。
【００２６】
本実施形態においては、定量ポンプ駆動モータ２５の回転速度を制御するための制御方法として、設定回転速度よりも大きい所定の制御回転速度及び小さい所定の制御回転速度（例えば設定回転速度の１０倍及び０．１倍）を設定しておき、吐出圧力の変化に対してその変化を抑えるいずれか一方の制御回転速度を選択し、その制御回転速度に定量ポンプ１２ａの回転速度を瞬間的に切り替える方法を採用している。この方法を採用した場合、ＰＯＦの原料となる樹脂は溶融状態においては弾性的挙動を示すため、定量ポンプ１２ａの回転速度を瞬間的に急激に変化させ、定量ポンプ１２ａからの吐出圧力を数十Ｈｚ程度変動させても、その圧力変動は定量ポンプ１２ａの下流の樹脂流路内に存在する樹脂に吸収されるので、紡糸ノズル１３から吐出される樹脂の吐出圧力の変動幅が低減し、紡糸されたＰＯＦの直径変動は低減される。本発明において、定量ポンプ駆動モータ２５の回転速度を制御するための制御方法はこれに限定されるものではなく、例えば、定量ポンプ１２ａの吐出圧力変動と連動して、その吐出圧力変動を抑えるように、定量ポンプ駆動モーター２５の回転速度を連続的に変化させる方法を用いることができる。
【００２７】
定量ポンプ１２ａを駆動する駆動モーター２５としては分解能、応答性に優れたモーターが好ましく、サーボモーターが特に好ましい。本発明の信号フィルター２２ａ及び回転速度制御・比較・補正ユニット２２ｂは、例えば、公知の電子部品の組合せから構成することが可能であるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
上述のように、定量ポンプ１２ａの吐出圧力変動を低減させるように定量ポンプ１２ａの回転速度を変化させた場合、定量ポンプ１２ａが１回転するのに要する時間が変化してしまい、単位時間当たりの吐出量が変化してしまう場合がある。それを防ぐために、本発明では、回転速度センサー等（例えば定量ポンプ駆動モーターとしてサーボモーターを用いる場合はモーターに内蔵されたエンコーダー等）により定量ポンプ１２ａの回転速度を常に監視し、単位時間あたりの定量ポンプ回転量が、設定回転速度とずれた場合に、回転速度制御・比較・補正ユニット２２ｂによって、定量ポンプ１２ａの吐出圧力変動を抑制するために選択される設定回転速度よりも大きい制御回転速度又は小さい制御回転速度を微量づつ徐々に変化させることにより、単位時間当たりの定量ポンプ回転量を設定回転速度に一致させ、定量ポンプ１２ａが１回転するのに要する時間を一定に保っている。（第二の制御法）
【００２９】
なお、定量ポンプ１２ａの吐出圧力変動が、前記第一及び第二の制御法により低減される吐出量変動の内、定量ポンプ駆動装置の出力軸の回転速度変動、駆動装置と定量ポンプを接続する回転伝達部の芯ずれ等による計量部の回転速度変動といった定量ポンプ１２ａの計量部の加工斑以外の原因で発生している吐出量変動である場合には、例えば１つの駆動軸に対し複数の計量部を有したタイプの定量ポンプ１２ａを使用するなどして、その一カ所の計量部の吐出圧力変動を検出し制御を行っても十分な吐出圧力変動低減効果が得られる。この場合、各計量部から吐出されたＰＯＦ原料を、複数の紡出孔を有する紡糸ノズル１３のそれぞれ別の紡出孔に供給して、複数のＰＯＦを同時に紡糸することも可能である。
【００３０】
それに対し、駆動軸１本に対し計量部が１ヶ所の定量ポンプ１２ａを用い、それを独立した１台の駆動モーター２５で駆動し、各駆動モータ２５を別々に制御すると、例えば定量ポンプとしてギヤ式定量ポンプを使用した場合の駆動ギヤの偏芯回転、ギヤ歯溝容積斑、ギヤ歯厚斑等に起因する吐出量変動や、ギヤが噛み合いギヤ歯溝に充填されていた液が押し出される際に、ギア歯溝間に形成される空間の単位時間当たりの容積減少量が変化することに起因する吐出量変動（脈動）等の定量ポンプ１２ａの計量部の加工斑に起因する吐出量変動をも抑制することができるようになるので、より好ましい。このようにして定量ポンプ１２ａから吐出されたＰＯＦの原料を、複数の紡出孔を有し定量ポンプ１２ａから供給される原料を複数に分配して各紡出孔に供給して紡出する構造の紡糸ノズル１３に供給して紡糸すると、長手方向の直径変動の極めて少ないＰＯＦを多数本同時に得ることができるので好ましい。
【００３１】
また、定量ポンプ１２ａへ供給される樹脂の供給圧、温度、粘度等の条件は大きく変動することがあり、例えば定量ポンプ１２ａとして輸送する樹脂の一部をギアやギア軸などの摺動部に設けられた数μｍ程度の微小な隙間に供給して摺動部の潤滑液として使用するギア式定量ポンプ等を使用した場合、摺動部からの輸送液のポンプ外への漏出や輸送液の吸引口への逆流（バックフロー）が、輸送液の粘度低下や供給口からの輸送液の供給圧力の低下により増大することがある。このとき、定量ポンプ１回転での理論吐出量に対する実吐出量を示すポンプ効率が変化し、同じ回転速度であっても紡糸されたＰＯＦの直径が変動してしまう場合がある。本実施形態のＰＯＦの紡糸装置は、そのような原因で生じるＰＯＦの直径変動も低減するため、図５に示すように、第１引き取り装置１６の下流に設けた線径測定器３０でＰＯＦの直径を連続的に測定して所定長さ毎のＰＯＦの平均直径を算出し、直径差検出器４０によってその平均直径と予め設定された設定直径との比較を行い、両者の間に差がある場合には定量ポンプ駆動モーター回転速度設定装置２４の回転速度設定値を変更する制御信号を直径差検出器４０が出力するように構成されている（第三の制御法）。直径差検出器４０は例えば平均直径が設定直径より大きい場合には回転速度設定値を減少させ、平均直径が設定直径より小さい場合には回転速度設定値を増加させる制御信号を出力する。そのため、定量ポンプ１２ａへの樹脂の供給条件等の外的要因によって定量ポンプ１２ａの吐出効率が変動しても、紡糸されたＰＯＦの直径を一定値に保つことができる。
【００３２】
なお、ＰＯＦ直径の測定は、設定直径を延伸後のＰＯＦの直径に設定すれば延伸後に行うことも可能であり、この場合、第２引き取り装置１８の前又は後に線径測定器３０を設置する。また、ＰＯＦの平均直径と設定直径との差に応じて、定量ポンプ駆動モーター回転速度設定装置２４の回転速度設定値を変更する際には、芯材用及び鞘材用の定量ポンプ駆動モーター回転速度設定装置２４の回転速度設定値を同じ比率で変更するのがＰＯＦの構造を同じに保つためには最も好ましいが、定量ポンプ１２ａの吐出効率変動に起因して発生する直径変動率は通常、平均直径の数％程度であるため、通常の芯ー鞘構造、又は芯鞘保護層構造のＰＯＦのように、ＰＯＦの芯材占有率、すなわちＰＯＦの全材料に占める芯材の吐出量比が９０％以上を占めるＰＯＦにおいては、芯材用の定量ポンプ駆動モーター回転速度設定装置２４の回転速度設定値のみを変更しても、十分な効果を有する。
【００３３】
このように、本発明のＰＯＦの製造方法においては、定量ポンプ１２ａからの樹脂の吐出量変動を低減することにより、未延伸ＰＯＦの直径変動を小さくすることが可能となるため、そのＰＯＦを延伸した場合もＰＯＦの直径変動を小さくすることが可能となる。
【００３４】
紡糸ノズル１３から紡出されたＰＯＦは、空冷のクエンチ装置１４及びガイド１５を経由して、第１引き取り装置１６、加熱延伸炉１７、第２引き取り装置１８を通過する。その際、第１引き取り装置１６の引き取り速度よりも第２引き取り装置１８の引き取り速度のほうが速く設定されているので、加熱延伸炉１７において加熱されたＰＯＦは延伸される。第１引き取り装置１６、第２引き取り装置１８としては公知のローラーなどが使用される。加熱延伸炉１７においては、熱風などの加熱媒体によりＰＯＦが加熱される。延伸倍率は特に限定されないが、ＰＯＦの直径の斑は延伸により増幅される傾向があるので、直径斑が小さいＰＯＦを得るためには、３倍以下とすることが好ましい。ＰＯＦの熱収縮を小さくするためには、延伸されたＰＯＦをさらに加熱緩和処理することが好ましい。加熱緩和処理は例えば二つの引き取り装置の間に加熱炉を配置し、前段の引き取り装置の引き取り速度を後段の引き取り装置の引き取り速度よりも大きくすることにより行われる。このようにして延伸されたＰＯＦは巻き取り装置１９により巻き取られる。
【００３５】
図４は、上記の方法で紡糸された点を除いて、図２のＰＯＦと全く同じ製造条件で製造されたＰＯＦについて、長さ１０００ｍにわたって直径を測定し、その測定データーについて、ＰＯＦの長手方向における直径変化のフーリェ変換を行った結果を横軸に波長周期を、縦軸にその振幅をとってプロットしたものである。また、図１及び図３は、それぞれ図２及び図４のＰＯＦを２倍に延伸して得られるＰＯＦについて、図４と同様にプロットしたものである。
【００３６】
図３及び図４に示すように、本発明の方法により製造されたＰＯＦは、図１及び図２に示した従来のＰＯＦと比べて直径変動が大幅に低減されており、長さ１０００ｍにわたって、ＰＯＦの長手方向における直径変化をフーリェ変換して得られる直径変化の振幅ー波長周期特性評価における波長周期０．１ｍから２０ｍでの最大振幅が３μｍ以下となっている。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
芯材としてポリメチルメタクリレート、鞘材としてフッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン＝８０／２０（ｍｏｌ％）の共重合体を、芯材、鞘材用の定量ポンプとしてギヤ式定量ポンプ、定量ポンプ駆動モーターとして１／１００減速機付きの出力１００ＷのＡＣサーボモーター、圧力変換器としてダイニスコ（株）製の高温用ひずみゲージ式圧力検出器を用い、芯材、及び鞘材用の定量ポンプの吐出量変動制御装置の信号フィルターの通過周波数帯域がそれぞれのギヤ式定量ポンプ回転周波数〜３０Ｈｚの範囲に設定された図５に示す様な構成のＰＯＦ製造装置に供給した。そして紡糸ノズルより連続的に吐出されたＰＯＦを２５ｍ／分で引き取りながら冷却、固化し、未延伸状態のＰＯＦの直径変動をキーエンス（株）のレーザー外径測定器（分解能０．１μｍ）を用いて連続的に測定し、１分（２５ｍ）毎に平均直径と設定直径の差を算出し、定量ポンプ駆動モーター回転速度設定装置の設定回転数を平均直径と設定直径の差に基づいて補正しながらＰＯＦを紡糸し、紡糸されたＰＯＦに連続して延伸倍率２倍の熱風加熱延伸処理を施し、延伸処理後のＰＯＦ直径変動を同じレーザー外径測定器を用いて連続測定を行ないながら５０ｍ／分の速度で巻き取ることによって平均直径が約７５０μｍ、鞘厚さ約６０μｍのＰＯＦを得た。
【００３８】
未延伸状態のＰＯＦの１０００ｍの間での直径変動幅は約２μｍ、２倍延伸処理後のＰＯＦの１０００ｍ間での直径変動幅は約９μｍで１０ｍ毎の平均直径の最大値と最小値の差は約１μｍと小さかった。また１０００ｍの間での、ＰＯＦ長手方向における直径変化をフーリェ変換して得られる直径変化の振幅ー波長周期特性を評価したところ、０．１ｍから２０ｍの波長周期における最大振幅は延伸処理前で約０．５μｍ、延伸処理後で約１．２μｍと非常に小さかった。
【００３９】
（比較例１）
芯、鞘の定量ポンプ吐出量変動制御装置を取り外し、ＡＣサーボモーターを定回転速度で回転させた以外は実施例１と同様にして平均直径が約７５０μｍ、鞘厚さ約６０μｍの延伸倍率２倍のＰＯＦを得た。実施例１と同じ方法で測定したＰＯＦの直径変動は、未延伸状態のＰＯＦで変動幅は約７μｍ、延伸処理後のＰＯＦの１０００ｍの間での直径変動幅は約２０μｍと大きかった。またＰＯＦ長手方向における直径変化をフーリェ変換して得られる直径変化の振幅ー波長周期特性を評価したところ、０．１ｍから２０ｍの波長周期における最大振幅は延伸処理前で約４μｍ、延伸処理後で約１１μｍと大きかった。また、延伸処理後のＰＯＦについて、１０００ｍの間で２０ｍ毎に測定した平均直径の最大値と最小値の差は約４μｍであった。
【００４０】
（比較例２）
平均直径と設定直径の差を求め、定量ポンプ駆動モーター回転速度設定装置の設定回転数を平均直径と設定直径の差に基づいて補正する制御を停止した点を除いて実施例１と同様にして平均直径が約７５０μｍ、鞘厚さ約６０μｍの延伸倍率２倍の熱風加熱延伸処理が施されたＰＯＦを得た。
【００４１】
このＰＯＦの直径変動を実施例と同じ方法で測定したところ、未延伸状態のＰＯＦで変動幅は約２μｍ、延伸処理後のＰＯＦの１０００ｍ間での直径変動幅は約１１μｍであった。また、延伸処理後のＰＯＦについて、ＰＯＦ長手方向における直径変化をフーリェ変換して得られる直径変化の振幅ー波長周期特性を評価したところ、０．１ｍから２０ｍの波長周期における最大振幅は約１．２μｍであったが、１０００ｍの間で２０ｍ毎に測定した平均直径の最大値と最小値の差は約４μｍあった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のＰＯＦは、長手方向の直径変動が極めて小さいため、光伝送特性、機械的特性の均一性に優れ、ＰＯＦの側面漏光を利用する場合のＰＯＦの漏光斑、センサ又は信号伝送用に使用した場合のＰＯＦ同士又はＰＯＦと受発光素子との接合面のずれによる結合損失が非常に小さい。
【００４３】
本発明の製造方法、及び製造装置によれば、長手方向の直径変動が極めて小さいＰＯＦを容易に製造し得る。
【００４４】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の２倍延伸処理が施されたＰＯＦの直径変化の振幅ー波長周期特性評価結果の一例を示す図である。
【図２】従来の延伸処理前のＰＯＦの直径変化の振幅ー波長周期特性評価結果の一例を示す図である。
【図３】本発明の方法により製造され２倍延伸処理が施されたＰＯＦの直径変化の振幅ー波長周期特性評価結果の一例を示す図である。
【図４】本発明の方法により製造された延伸処理前のＰＯＦの直径変化の振幅ー波長周期特性評価結果の一例を示す図である。
【図５】本発明のＰＯＦ製造装置の一例の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  ＰＯＦ
１１ａ  芯材用押出機
１１ｂ  鞘材用押出機
１２ａ  定量ポンプ
１２ｂ  定量ポンプ
１３  紡糸ノズル
１４  空冷クエンチ装置
１５  ガイド
１６  第１引き取り装置
１７  加熱延伸炉
１８  第２引き取り装置
１９  巻き取り装置
２０  圧力変換器
２２  吐出量変動制御装置
２２ａ  圧力信号フィルター
２２ｂ  回転速度制御・比較・補正ユニット
２３  定量ポンプ駆動モーター駆動装置
２４  定量ポンプ駆動モーター回転速度設定装置
３０  線径測定器
４０  直径差検出器
【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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