JP2006163007A - プラスチック光ファイバの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的強度が強く、外径が均一なプラスチック光ファイバを製造する。
【解決手段】ＰＯＦ原糸１２を連続走行させながら、加熱機７２により加熱するとともに、延伸手段としての第１及び第２ローラ対５６，７３により延伸する。加熱機７２の加熱範囲長さＬ１を０．１〜１ｍとし、長手方向における延伸倍率を１．５〜３．５とする。第１ローラ対５６のローラ５７と第２ローラ対７３のローラ９１は独立駆動とされ、各回転速度は独立して制御される。得られるＰＯＦ１１は、機械的強度に優れるとともに均一な外径を有し、光伝送特性と施工性に優れる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、プラスチック光ファイバの製造方法及び装置に関するものである。

光伝送体等においては、プラスチック系材料は、一般には成型加工性、部材の軽量化、低コスト化、可撓性、耐衝撃性等に関して、石英系材料に比べ優位性がある。例えばプラスチック光ファイバ（以降、ＰＯＦと称する。）は、石英系光ファイバと比べると、光の伝送損失が大きいために長距離の光伝送には向いていないが、上記のプラスチックの性質により、光ファイバのコア部を数１００μｍ以上とするような大口径化を図ることができる。この大口径化により、光ファイバの分岐や接続に用いる各種周辺部品や機器の、光ファイバとの接続精度を上げる必要がなくなる。そのため、ＰＯＦは、周辺部品や機器との接続容易性、端末加工容易性、高精度の調芯が不要になるメリットを有する。その他にもＰＯＦは、上記のようなコネクタ部分の低コスト化の他に、上記のプラスチックの性質により、人体への突き刺し災害等の危険性の低さ、高い柔軟性による易加工性や易敷設性や耐振動性、そして低価格等のメリットがある。これにより、ＰＯＦは、家庭や、車載用途に注目されているだけでなく、高速データ処理装置の内部配線や、ＤＶＩ（ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）リンクなどの極短距離かつ大容量のケーブルとしても、利用が検討されている。

そして、ＰＯＦには、その断面円形の径方向において、屈折率が中央に向けて高くなる屈折率分布型ＰＯＦがあり、この屈折率分布型ＰＯＦは主にＳＩ（ステップインデックス）型とＧＩ（グレーデッドインデックス）型とに分類される。前者は屈折率が中央に向けて段階的に高くなるＰＯＦであり、後者は連続的に高くなるものであってモード分散を抑える点で前者よりも優れている。

ＧＩ型ＰＯＦの製造方法は主にふたつに分類される。ひとつは円柱形状であるプリフォームを作ってからこれを長手方向に延伸してＰＯＦとする方法であり、他のひとつはＰＯＦ原料である重合体を溶融押出により繊維状にしてＰＯＦとする方法である。溶融押出による方法は、プリフォームを経て製造する方法に比べて、製造設備が小型かつ簡易であり、連続製造が容易である点で優れている。

ＧＩ型ＰＯＦの溶融押出製造法については種々の提案がされており、例えば特許文献１〜特許文献４では、断面における屈折率変化を発現させるように重合性物質を重合させ、溶融して糸引きしたことによりＰＯＦを製造する方法が提案されている。そして、この中で、特許文献３及び４では、低い光伝送損失を発現する含フッ素系材料を使う場合の製造方法が提案されている。また、特許文献５では、ＰＯＦの外径の均一化を図るために、所定の方向に流す加熱気体によりＰＯＦを熱処理しながら、ＰＯＦを所定倍率に延伸する方法が提案されており、特許文献６では、ＰＯＦの加熱延伸における加熱不足を解消し、かつ、延伸による光伝送特性の劣化を防止するために、加熱室のファイバ入口と出口との各外側に、加熱室内の熱媒体の外部流出を防ぐシール機構を備えるとともに、ＰＯＦを定速で加熱室に送り込むための定速供給装置と定速引き取り装置とがさらに備えられた加熱処理装置が提案されている。また、特許文献７では、熱可塑性樹脂製の繊維状成型物を延伸した際に発生する径変動を抑制するために、熱可塑性樹脂の応力ひずみ曲線に基づいて延伸倍率を規定する方法が提案されている。
特開平８−３３４６３５号公報 特開２０００−３５６７１６号公報 特開平８−３３４６３４号公報 特開平８−３３６９１１号公報 特開平５−１１１２８号公報 特開２０００−１２１８４２号公報 特開２００２−２６６１８９号公報

しかしながら、特許文献１〜４は、重合体（ポリマー）を溶融押出しによりＰＯＦとする方法であって、いずれも外径変動や機械的強度については言及しておらず、実際に溶融押出しでＰＯＦを製造すると、その外径変動が大きいとともに機械的強度が小さすぎるという問題がある。外径変動が大きいと、光伝送特性が悪いとともに、コネクタとの接続等における接続精度にばらつきが生じてしまうし、また、機械的強度が小さすぎると施工性等で制限されてしまい実用性に劣る。そして、このような問題は特許文献３や特許文献４に提案されているようなフッ素系材料を用いた際に特に顕著となる。また、特許文献５〜７に提案される繊維状成型体の延伸方法によると、特許文献１〜４記載の方法に比べて機械的強度に関してはある程度の向上はみられるが、ＰＯＦとしての実用的強度と光伝送特性を鑑みた場合の外径変動とを両立するには至らないという問題がある。

そこで、本発明は、上記のような問題に鑑み、ＰＯＦの機械的強度を向上させるとともに外径変動を抑制するＰＯＦの製造方法ならびに装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のプラスチック光ファイバの製造方法では、連続走行する光ファイバ原糸のうち０．１〜１ｍの範囲を加熱手段により加熱しながら、延伸手段により１．５〜３．５倍に延伸してプラスチック光ファイバとすることを特徴として構成されている。

そして、前記加熱手段の上流と下流とに配置されて前記光ファイバ原糸を支持する第１及び第２ローラを前記延伸手段が有し、第１ローラと第２ローラとの各回転速度を制御することにより前記延伸の倍率を制御することが好ましい。また、前記第１ローラと前記第２ローラとの少なくともいずれか一方は、光ファイバ原糸を狭持するためのニップ部材を備えることが好ましい。

上記製造方法においては、光ファイバ原糸は含フッ素重合体により形成されたものであることが好ましく、外周部を構成するクラッドと、このクラッドの内側を構成するとともに断面円形の径方向において屈折率が変化するコアとを有することが好ましい。

また、本発明は、走行する光ファイバ原糸のうち０．１〜１ｍの長さ範囲を加熱する加熱手段と、この加熱手段により前記光ファイバ原糸の加熱部分を延伸する延伸手段とを有し、前記延伸手段は、加熱される前の光ファイバ原糸を搬送する第１ローラと、加熱された後の光ファイバ原糸を搬送するとともに第１ローラとは独立に回転速度が制御可能な第２ローラと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を含んで構成されている。

そして、前記製造装置においては、前記第１ローラと第２ローラとの少なくともいずれか一方が、走行する前記光ファイバ原糸を狭持するためのニップ部材を備えることが好ましい。

本発明のＰＯＦの製造方法及び装置によると、機械的強度を向上させるとともに外径変動を抑制し、光伝送特性と施工性等に優れたＰＯＦを製造することができる。

本発明は、ＰＯＦの層数について限定されるものではないが、ここでは３層構造のＰＯＦを製造する場合を本発明の一様態として例示する。図１は、本発明を実施した一様態としてのプラスチック光ケーブルを製造するフロー図、図２は、得られたＰＯＦの断面図、図３は図２に示すＰＯＦの断面径方向における屈折率を示すグラフである。なお、図３において、横軸はＰＯＦの断面径方向を示し、縦軸は屈折率を示す。屈折率は、上にいくほど高い値であることを意味している。本発明のプラスチック光ケーブルの製造工程は、ＰＯＦ１１の３層を形成する各重合体を溶融して３層構造のＰＯＦ原糸１２として共に押し出す溶融押出工程１３と、ＰＯＦ原糸１２を加熱して所定倍率に延伸することによりＰＯＦ１１とする加熱延伸工程１６と、ＰＯＦ１１に所定の被覆材を設けてプラスチック光ケーブル（以下、単に光ケーブルと称することもある。）１７を得る被覆工程１８とを有している。

被覆工程１８では、通常は、先に一次被覆が実施され、この一次被覆の後に二次被覆が実施される。ただし、被覆層の数については１層または２層に限定されるものではない。被覆工程１８を経たＰＯＦ１１はプラスチック光ファイバ心線またはプラスチック光ファイバコード（ともに、ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｄｅ）と称される。本発明においては、このファイバ心線が１本のままであって必要に応じてさらに被覆を施されたものをシングルファイバケーブルと称し、一方、ファイバ心線がテンションメンバ等とともに複数本組み合わされてさらなる被覆材を被されたものをマルチファイバケーブルと称することとし、プラスチック光ケーブル（ｐｌａｓｔｉｃ ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｂｌｅ）１７とは、これらのシングルファイバケーブルとマルチファイバケーブルとの両方を含む。

この工程により得られるＰＯＦ１１は、図２に示すように、光を通すコア２１と、外殻部であるクラッド２２とを有し、このクラッド２２は、外径ｄ３及び内径ｄ２が長手方向にそれぞれ一定で、厚みが均一の管形状となっている。コア２１は、クラッド２２の内面に接するアウターコア部２４とアウターコア部２４の内側のインナーコア部２５とを有している。したがって、インナーコア部２５の直径をｄ１（単位；μｍ）とし、アウターコア部２４の外径をｄ２（単位；μｍ）とし、クラッド２２の外径をｄ３（単位；μｍ）とすると、アウターコア部２４の外径ｄ２はクラッド２２の内径に等しく、インナーコア部２５の直径ｄ１はアウターコア部２４の内径に等しいものとなっている。

図３において、横軸の符号（Ａ）で示される範囲は、図２におけるクラッド２２の屈折率であり、符号（Ｂ）で示される範囲は図１におけるアウターコア部２４の屈折率であり、符号（Ｃ）で示される範囲はインナーコア部２５の屈折率である。

インナーコア部２５は、図３に示されるように、アウターコア部２４との境界から中心に向けて屈折率が連続的に高くなっている。クラッド２２はアウターコア部２４よりも屈折率が低く、アウターコア部２４はインナーコア部２５よりも屈折率が低くなっている。なお、断面円形の径方向において、屈折率の最大値と最小値との差が０．００１以上０．３以下であることが好ましい。上記のような構造によりＰＯＦ１１は、ＧＩ型光伝送体としての機能を発現する。なお、ＰＯＦ原糸１２は、ＰＯＦ１１よりもｄ１〜ｄ３で示される各径が大きいが、基本的構造はＰＯＦ１１と同じであるので図示は略す。また、図２ではアウターコア部２４とインナーコア部２５との境界を、説明の便宜上、示してはいるが、製造の条件等により境界の明確さは異なり必ずしも確認できるものでなくともよい。

また、本実施形態のアウターコア部２４は、図３に示すように屈折率が概ね一定となっているが、インナーコア部２５に近づくほど屈折率が大きくなっていてもよく、この屈折率の変化はインナーコア部２５に近づくほど段階的に大きくなってもよいし連続的に大きくなってもよい。

また、コア２１が本実施形態のようなアウターコア部２４とインナーコア部２５との２層のみの構造ではなく、他の構造とされていても本発明は適用される。コア２１の他の構造としては、例えば、アウターコア部とインナーコア部との境界が存在せずに、クラッド２２の内周からコア２１の中央に向かって屈折率が連続的もしくは段階的に高くなる構造や、あるいは、３層以上の構造を挙げることができる。また、本実施形態ではクラッド２２が単層構造とされているが、本発明はこれに限定されず、例えば必要に応じ２層以上の複層構造とされてもよい。なお、本実施形態におけるＰＯＦでは、光はアウターコア部２４とクラッド２２との界面で反射してアウターコア部２４とインナーコア部２５との両方を通過することもあるが、また、インナーコア部２５のみを通過することもある。本発明は、製造するＰＯＦについて、シングルモード、マルチモード、そして、ＳＩ型、ＧＩ型のいずれのタイプであっても適用することができるが、以上のようなＧＩ型ＰＯＦとすることで、ＳＩ型よりも光伝送特性に優れたＰＯＦを得ることができる。

コア２１及びクラッド２２は、ポリマーをその主たる成分としており、必要に応じて各種の物質が添加される。コア２１とクラッド２２とを形成するためのポリマーとしては、ＰＯＦとして好ましい周知のものを用いることができる。特に好ましく用いられるものとしては、有機材料として光透過性が高いものである。ただし、コア２１を伝送する光がコア２１とクラッド２２との界面で全反射するように、クラッド２２の材料は、コア２１の屈折よりも低い屈折率を有するようなポリマーとする。また、クラッド２２及びコア２１
の材料は、光散乱を生じないように、非晶性のポリマーとすることが好ましく、互いに密着性に優れるポリマーとし、これらがタフネス等に示される機械的特性に優れ、耐湿熱性にも優れていることがより好ましい。さらにまた、水分がコアに侵入することをできるだけ防ぐことが好ましいので、クラッド２２の材料を吸水率が低いものとするとよい。例えば、クラッド２２が、飽和吸水率が１．８％未満のポリマーを主たる成分とすることが好ましい。そして、より好ましくは、アウターコア部２４が１．５％未満の飽和吸水率、さらに好ましくは１．０％未満の飽和吸水率であるポリマーにより形成されることである。なお、ここでの飽和吸水率は、ＡＳＴＭによるＤ５７０により基づく値であり、具体的には、２３℃の水中にサンプルを１週間浸漬したときの吸水率を測定した値である。

コア２１の材料例としては、（メタ）アクリル酸エステル類（フッ素不含（メタ）アクリル酸エステル（ａ），含フッ素（メタ）アクリル酸エステル（ｂ）），スチレン系化合物（ｃ），ビニルエステル類（ｄ）、ポリカーボネート類の原料であるビスフェノールＡ等を重合性化合物として用いて重合させたものとすることができる。そして、クラッド形成ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）も好ましい。これらを原料として、各々を重合させたホモポリマー、あるいはこれらのうち２種以上を組み合わせて重合させた共重合体、および上記のホモポリマーや共重合体の各種組み合わせによる混合物も例として挙げることができる。そして、これらのうち、（メタ）アクリル酸エステル類または含フッ素ポリマーを成分として含むものが光伝送体を構成する上でより好ましい。次に、上記の例について、より詳細に示す。

上記の（ａ）フッ素不含メタクリル酸エステルおよびフッ素不含アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルメチル、トリシクロ［５・２・１・０2,6 ］デカニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ノルボニルメタクリレート等が挙げられ、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸フェニル等が挙げられる。

また、（ｂ）含フッ素アクリル酸エステルおよび含フッ素メタクリル酸エステルとしては、２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、1 −トリフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロ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。もちろん、これらに限定されるものではなく、重合性化合物の単独あるいは共重合体からなるポリマーの屈折率が、光伝送体に成型されたときに所定の屈折率分布を成型体のなかで有するように、種類や組成比を決定することが好ましい。

また、クラッドを形成する好ましいポリマーとしては、上記の各種化合物の他に以下のものを例示することができる。例えば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）とトリフルオロエチルメタクリレート（ＦＭＡ）やヘキサフルオロイソプロピルメタクリレート等のフッ化（メタ）アクリレートとの共重合体を挙げることができる。また、ＭＭＡと，ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレートなどの分岐を有する（メタ）アクリレート、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、トリシクロデカニルメタクリレートなどの脂環式（メタ）アクリレートなどとの共重合体がある。さらにはポリカーボネート（ＰＣ）、ノルボルネン系樹脂（例えば、ＺＥＯＮＥＸ（登録商標：日本ゼオン（株）製））、ファンクショナルノルボルネン系樹脂（例えば、ＡＲＴＯＮ（登録商標：ＪＳＲ製）など）、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）など）を用いることもできる。また、フッ素樹脂の共重合体（例えば、ＰＶＤＦ系共重合体）や、テトラフルオロエチレンパーフルオロ（アルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）ランダム共重合体、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）共重合体などを用いることもできる。

なお、これらのポリマーが水素原子（Ｈ）を含んでいる場合には、その水素原子が重水素原子（Ｄ）に置換されていることが好ましく、これにより伝送損失の低減、特に近赤外領域の波長における伝送損失の低減を図ることができる。

さらに、ＰＯＦを近赤外光用途に用いるためには、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号公報や特開２００３−１９２７０８号公報などに記載されているような、Ｃ−Ｈ結合の水素原子を重水素原子やフッ素などで置換したポリマーを用いることで、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。このようなポリマーとしては、例えば、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）などを例示することができる。なお、原料となる化合物は、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除去されることが望ましい。

また、コアとクラッドとを形成するポリマーは、線状体に押出成型して後述のように好適に延伸できるという観点から、重量平均分子量が１万〜１００万であることが好ましく、より好ましくは３万〜５０万である。さらに、延伸に対する適性は、分子量分布（ＭＷＤ：重量平均分子量／数平均分子量）にも関係している。ＭＷＤが大きすぎる場合には、極端に分子量の大きい成分が混在しているときに延伸性が悪くなり、延伸が不可能となることもある。したがって、好ましいＭＷＤの範囲は４以下であり、より好ましい範囲は３以下である。

コア２１とクラッド２２とを形成するためのポリマーとしては、上記の中でも、フッ素含有ポリマーが特に好ましい。フッ素含有ポリマーは、耐熱性，耐湿性，耐薬品性が高く、また紫外光から近赤外光までの波長帯の光の透過性が他のポリマーに比べて非常に高いため、多種多様な波長の光システムに有効利用が可能になるという効果がある。

重合性化合物を重合させてポリマーとする場合においては、重合開始剤を使用する場合がある。重合開始剤としては、例えば、ラジカルを生成するものが各種ある。例えばラジカルを生成するものとして、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート（ＰＢＯ）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシド（ＰＢＤ）、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート（ＰＢＩ）、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）バラレート（ＰＨＶ）などのパーオキサイド系化合物が挙げられる。また、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロパン）、２，２’−アゾビス（２−メチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３−ジメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２−メチルヘキサン）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタン）、２，２’−アゾビス（２，３，３−トリメチルブタン）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−メチルヘキサン）、３，３’−アゾビス（３，４−ジメチルペンタン）、３，３’−アゾビス（３−エチルペンタン）、ジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジエチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）などのアゾ系化合物が挙げられる。なお、重合開始剤は、これらに限定されるものではなく、また、２種類以上を併用してもよい。

ポリマーとしたときの機械特性や熱物性などの各種物性値を全体にわたって均一に保つために、重合度の調整を行うことが好ましい。重合度の調整のためには、連鎖移動剤を使うことができる。連鎖移動剤については、併用する重合性化合物の種類に応じて、適宜、種類および添加量を選択できる。各重合性化合物に対する連鎖移動剤の連鎖移動定数は、例えば、ポリマーハンドブック第３版（Ｊ．ＢＲＡＮＤＲＵＰおよびＥ．Ｈ．ＩＭＭＥＲＧＵＴ編、ＪＯＨＮ ＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮ発行）を参照することができる。また、該連鎖移動定数は大津隆行、木下雅悦共著「高分子合成の実験法」化学同人、昭和４７年刊を参考にして、実験によっても求めることができる。

連鎖移動剤としては、アルキルメルカプタン類（例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−ペンチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン等）、チオフェノール類（チオフェノール、ｍ−ブロモチオフェノール、ｐ−ブロモチオフェノール、ｍ−トルエンチオール、ｐ−トルエンチオール等）などを用いることが好ましい。特に、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタンのアルキルメルカプタンを用いるのが好ましい。また、Ｃ−Ｈ結合の水素原子が重水素原子やフッ素原子で置換された連鎖移動剤を用いることもできる。なお、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。

前述した重合開始剤や連鎖移動剤、屈折率調整剤の各添加量については、用いるコア用の重合性化合物の種類等に応じて、好ましい範囲を適宜決定することができる。本実施形態においては、重合開始剤は、コア用の重合性化合物に対して、０．００５〜０．０５０質量％となるように添加しており、この添加率を０．０１０〜０．０２０質量％とすることがより好ましい。また、前記連鎖移動剤は、コア用の重合性化合物に対して、０．１０〜０．４０質量％となるように添加しており、この添加率を０．１５〜０．３０質量％とすることがより好ましい。

その他、コア、クラッド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、その他の添加剤を添加することができる。例えば、コア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。該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、前記原料となる各種重合性化合物に添加した後、重合することによって、コア、クラッドもしくはそれらの一部に含有させることができる。

さらに、インナーコア部２５を形成するポリマーに、屈折率調整剤（ドーパント）を各所定量混合する。このドーパントとしては、非重合性の化合物が好ましい。インナーコア部２５のみにドーパントを添加する場合には、この添加率は、インナーコア部２５の主成分となるポリマーに対して０．０１重量％以上２５重量％以下とすることが好ましく、１重量％以上２０重量％以下とすることがより好ましい。これにより、断面円形の径方向における屈折率分布係数を上記のような好ましい範囲により制御しやすくなる。

本実施形態においては、ドーパントとしては高屈折率で分子体積が大きく、重合に関与せず、溶融状態のポリマー中で所定の拡散速度を有する低分子化合物を用い、これを添加することによりコアの径方向における屈折率を変化させている。ドーパントは、モノマーに限定されず、オリゴマー（ダイマー、トリマー等含む）であってもよい。したがって、モノマーの状態ではインナーコア用重合性化合物やインナーコアとの重合反応性を有していても、これがオリゴマーとなったときにはこれらと重合しないものであればこのようなオリゴマーをドーパントとすることができる。

そしてドーパントとしての具体的な例としては、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）などが挙げられ、中でも、ＢＥＮ、ＤＰＳ、ＴＰＰ、ＤＰＳＯが好ましい。ドーパントの、コア２１における濃度および分布を調整することによって、ＰＯＦ１１の屈折率を所望の値に変化させることができる。

コア２１、クラッド２２には、光伝送性能を低下させない範囲で、その他の添加剤を添加することができる。例えば、コア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。このような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ファイバ増幅器として使用することができる。

以下の説明においては、クラッド２２用のポリマーを第１原料、アウターコア部２４を形成するポリマーを第２原料、ポリマーとドーパントとの混合物であって、インナーコア部２５を形成するものを第３原料と称する。第１〜第３原料中に含まれるポリマーはペレット状でも粉末状でもよいが、以下の溶融押出工程に用いる前に、乾燥処理を施すことが好ましく、これにより、成型体における気泡や割れの発生等を防ぐことができる。

また、各ポリマーを製造するための重合工程と次に説明する溶融押出工程とを連続させ、重合されて溶融状態にある各ポリマーをそのまま溶融押出工程に供してもよい。この場合には、ドーパントは、重合工程から溶融押出工程への送り中や、溶融押出をするための押出機本体（図示せず）の混練部等で溶融ポリマー中に添加してもよい。

図４は溶融押出装置４１の要部を示す概略図である。ただし、本発明においては、ＰＯＦ原糸の製造方法は、図４に示す設備による方法に限定されない。図４では、第１、第２、第３原料にそれぞれ符号４３，４４，４５を付している。溶融押出装置４１には、市販の溶融押出機（図示なし）の一部であって押出機本体（図示なし）に取り付けられた押出ダイ４８と、押出ダイ４８から出されたＰＯＦ原糸１２を冷却するための冷却手段５１と、冷却手段５１により冷却されたＰＯＦ原糸１２の外径を測定する第１外径測定機５５とが備えられている。なお、ＰＯＦ原糸１２を狭持しながら搬送する第１ローラ対５６は、次工程である溶融延伸工程に設けられているものである。この第１ローラ対５６は、ローラ５７と、このローラ５７の回転速度を制御するためのモータ５８と、ローラ５７とともにＰＯＦ原糸１２を狭持する加圧ローラ５９とを有している。

この溶融押出装置４１について、さらに詳細に説明する。押出ダイ４８は、同心円状に複層形成された繊維状の成型体を製造することができる周知のものであってよく、特に限定されない。本実施形態で用いた押出ダイ４８は、第１ダイ本体６１と第２ダイ本体６２と第３ダイ本体６３とにより一体的に組み立てられており、これら各ダイ本体６１〜６３によって、インナーコア部形成流路６４とアウターコア部形成流路６５とクラッド形成流路６６とが形成されている。そして、インナーコア部形成流路６４には第３原料４５が供給される。また、第１ダイ本体６１と第２ダイ本体６５との間には、第２原料４４の供給路６７が複数形成されており、アウターコア部形成流路６５に第２原料４４を供給する。同様に、第２ダイ本体６２と第３ダイ本体６３との間には、第１原料４３の供給路６８が複数形成されており、クラッド形成流路６６に第１原料４３を供給する。また、クラッド形成流路６６の下端部は、下端に向かうに従い流路径が小さくなるテーパー状とされている。なお、図４では、ＰＯＦ原糸１２が下方向に押し出されるように押出ダイ４８を示しているが、押出ダイ４８の向きはこの状態に限定されず、例えば横向きにしてＰＯＦ原糸１２が水平方向等の角度で押し出されてもよい。

このクラッド形成流路６６を有する第３ダイ本体６３の外周部には、複数のヒータからなる温度制御部（図示なし）が設けられており、クラッド形成流路６６の流路方向において温度勾配がつけられるようになっている。この温度勾配により、ドーパントの拡散が徐々に進行し、図３に示すような径方向における屈折率変化をＰＯＦ原糸に発現させることができる。

冷却手段５１としては、連続搬送されている繊維状の成型体を連続的に冷却することができるものが好ましく、本実施形態では、簡易的かつ十分な冷却を得られる点で水槽を用いている。その他にも、例えば、冷媒を通過させることができるジャケットを備えたパイプを冷却手段５１として用いると、このパイプ中に被冷却物を通すことによりこれを冷却することができるし、また、風を被冷却物に吹き付ける送風機構を冷却手段５１として用いることができる。なお、本実施形態においては、シフト機構を有するガイドプーリ６９を水槽中に設けているが、このガイドプーリ６９の使用について本発明は限定せず、また、用いる場合であってもこのガイドプーリ６９と水槽との相対位置については特に限定されないし、ガイドプーリ６９に代えてローラ等を用いてもよい。

第１外径測定機５５としては、市販の各種測定機を用いることができるが、連続的に搬送されるものの外径を連続的、かつ非接触で測定できるものが好ましい。例えば、本実施形態で用いた デジタル寸法測定器（型式；ＬＳ−７０１０（測定部），ＬＳ−７５００（コントローラ部）、（株）キーエンス製）を挙げることができる。

上記のような溶融押出装置４１を用いた場合には、以下のようにＰＯＦ原糸１２が製造される。まず、第１〜第３原料４３〜４５は、それぞれ別の押出機本体（図示せず）により溶融状態とされ、インナーコア部形成流路６４、供給路６７，６８の各開口部である供給口６４ａ，６７ａ，６８ａからそれぞれ押出ダイ４１の内部に入る。押出ダイ４１の内部では、まず、アウターコア部形成流路６５で、第３原料４５の外周を第２原料４４が覆うことにより２層構造を形成する。そして、クラッド形成流路６６で、この２層構造の外周をさらに第１原料４３が覆う。そして第１〜第３原料４３〜４５は、３層構造を形成した状態でクラッド形成流路６６の内部を通って押出ダイ４８の外部へ押し出される。

クラッド形成流路６６の内部では、第３原料４５に含有されたドーパントが、流路における温度を制御されることにより、各層内と各層間で拡散し、これにより、ＰＯＦ原糸１２の断面円形の径方向における屈折率が前述のようになる。なお、ドーパントの拡散はこの方法以外でも可能である。例えば、押出ダイ４８ではドーパントの拡散を目的とせずに単にＰＯＦ原糸を押し出し、この後に、押し出されたＰＯＦ原糸を加熱手段により加熱することによりドーパントを拡散させてもよい。この場合には、押出ダイ４８と加熱手段との間に冷却手段を設けて、押し出されたＰＯＦ原糸を一旦冷却してから前記加熱手段により加熱してもよい。

そして、押し出されたＰＯＦ原糸１２は凝固する。ＰＯＦ原糸１２は第１外径測定機５５により外径を測定されながら、第１ローラ対５６により搬送される。このとき、本実施形態によると外径の検知結果に応じて第１ローラ対５６による搬送速度を制御することができるので、ＰＯＦ原糸１２の外径を制御することができる。なお、第１ローラ対５６による搬送速度の制御に代えて、または加えて、ガイドプーリ６９の位置を調整することにより、ＰＯＦ原糸１２の径を一定となるようにすることができる。そして、押出ダイ４１を出たＰＯＦ原糸１２の張力の制御は、上記の第１ローラ対５６の速度制御やガイドプーリ６９の位置変更制御により行われる他に、他の周知の方法により実施することができる。

この溶融押出装置４１と、次工程の加熱延伸装置とは、明確に区画されているものではなく、本実施形態では連続工程としている。ただし、この２工程の連続性について、本発明は限定するものではなく、例えば、ＰＯＦ原糸１２を一旦ボビン状に巻き取って、延伸は巻きほどきながら実施する方法もある。

図５には、加熱延伸装置７１の概略図を示す。加熱延伸装置７１は、ＰＯＦ原糸１２を加熱するための加熱機７２と、溶融された後冷却されたＰＯＦ原糸１２を狭持しながら搬送する第２ローラ対７３と、冷却手段としての送風ダクト７６及び送風コントローラ７７と、加熱機７２から出てきたＰＯＦ１１の外径を測定するための第２外径測定機７８と、巻取機８２とを備える。そして、加熱延伸装置７１は、さらに、巻き取り時の巻取テンションを測定するための張力測定機８３と、この張力測定機８３の測定結果に基づき変位可能なローラ８６を有している。

加熱機７２には、ＰＯＦ原糸１２をその走行方向に沿って加熱することができるヒータ８７が備えられており、このヒータ８７は、ＰＯＦ原糸１２の搬送方向に沿って温度を変化させることができる。そして、このヒータ８７によってＰＯＦ原糸１２が加熱される範囲（以降、加熱範囲長さと称する。）をＬ１とすると、本発明ではＬ１を０．１〜１ｍとする。本実施形態で用いた加熱機７２では、加熱機７２の内部全体がヒータ８７により昇温されているので、加熱機７２の内部の搬送方向における長さを加熱範囲長さＬ１とみなす。また、第２ローラ対７３は、ＰＯＦ１１を搬送するローラ９１と、このローラ９１の回転速度を制御するモータ９２と、ローラ９１とともにＰＯＦ１１を挟みこむように配された加圧ローラ９３とを有する。

第２外径測定機７８としては、非接触式の測定機が好ましく、例えば、本実施形態では、デジタル寸法測定機（測定部の型式；ＬＳ−７０１０、コントローラ部の型式；ＬＳ−７５００、いずれも（株）キーエンス製）を用いている。

この加熱延伸装置７１によると、ＰＯＦ１１はＰＯＦ原糸１２から以下の方法で製造される。まず、前述の溶融押出装置４１により製造されたＰＯＦ原糸１２が、第１ローラ対５６により狭持されながら搬送されて加熱機７２の内部に連続的に案内される。ＰＯＦ原糸１２は、ローラ５７の回転速度により搬送速度を制御されており、第１ローラ対５６による狭持力については、バネ等の弾性体が取り付けられた加圧ローラ５９により所定の値にこれを制御することができる。

ＰＯＦ原糸１２は、加熱機７２に入るとヒータ８７により加熱され、第２ローラ対７３により狭持されながら搬送される。加熱された後のＰＯＦ１１の搬送速度はローラ９１の回転速度により制御され、ローラ９１の回転速度をローラ５７の回転速度よりも大きくすることによりＰＯＦ原糸１２が長手方向に延伸される。本発明では、加熱範囲長さＬ１が上記のように０．１〜１ｍである加熱機７２の内部で、延伸前のＰＯＦ原糸１２の長さに対して１．５〜３．５倍となるようにＰＯＦ原糸１２を延伸して所定外径を有するＰＯＦ１１とする。

溶融押出工程のみでＰＯＦを形成する方法ではなく、本発明のように一旦ＰＯＦよりも少し太めのＰＯＦ原糸１２を製造してから、このＰＯＦ原糸１２を延伸することにより、構成分子を配向させることができるので強度を高めることができる。そして、ＰＯＦ原糸１２をＰＯＦ１１とするための延伸倍率を上記範囲とすることにより、ポリマーの分子配向を十分かつ均一にすることができるために、ＰＯＦ１１としての強度を向上することができる。ここでの強度とは、ＪＩＳ Ｃ６８６２に基づき測定される機械強度であって、例えば、降伏強度や破断強度等である。上記延伸倍率を１．５倍未満とすると、ＰＯＦ１１におけるポリマー分子の配向が十分かつ均一でないために、ＰＯＦ１１の強度が小さく、十分な延伸効果が発現しない。一方、３．５倍よりも大きくするとＰＯＦ原糸１２が破断したり、断面の径方向における屈折率変化が乱れて、屈折率分布が図３のグラフに示したような山型にならなかったり、ＰＯＦが経時的に収縮しやすくなって巻取機８２により巻き取ったボビンで巻き締まりが発生して、いわゆるマイクロベンディングによる伝送損失上昇等の問題が生じる。なお、上記に示したような方法により製造した場合でも、ボビンでのわずかな巻き締まりが生じることがあるが、このようなわずかな巻き締まりに対しては、巻きほどいた状態で熱処理をすると歪みを緩和させることができる。

また、延伸するときの加熱範囲長さＬ１を上記範囲とすることにより、ＰＯＦ１１の外径を均一にすることができる。この加熱範囲長さＬ１については、０．２〜０．５ｍとすることがより好ましい。加熱範囲長さＬ１については、これを１ｍよりも大きくすると、ＰＯＦ１１の外径が不均一になりやすいとともにその変動幅が大きくなる。この外径不均一化は、加熱した範囲が長すぎて、延伸点が多くなりすぎるためと考えられる。用いる加熱機の加熱効率が低すぎて、加熱範囲長さＬ１とすると延伸倍率を上記範囲とすることができない場合には、加熱範囲長さＬ１が上記範囲のものを複数用いてこれらを直列に配し、延伸を複数段繰り返す、つまり、溶融延伸と凝固とを繰り返すことにより、未延伸のときの長さに対する最後の延伸後の長さの比が上記延伸倍率となるようにすることが好ましい。一方、加熱範囲長さＬ１は、延伸が可能な範囲でできるだけ短い方が好ましいが、実際の製造効率や加熱方法を考慮するとその最低値は概ね０．１ｍである。

本発明においては、ＰＯＦ原糸１２の加熱方法は、ヒータ８７や加熱気体を吹き付ける方法に限定されない。例えば、赤外線や近赤外線の輻射加熱式等の加熱手段を加熱機７２に代えて用いてもよい。

ＰＯＦ１１は第２外径測定機７８により外径を測定され、この測定結果に基づいて第１ローラ対５６のローラ５７と第２ローラ対７３のローラ９１との各回転速度が制御される。本実施形態においては、押出ダイから出てきたＰＯＦ原糸１２の外径を所定の値とするためにローラ５７の回転速度を決定してから、この回転速度に応じてローラ９１の回転速度を制御するという方法や、延伸条件を決定するためにローラ９１とローラ５７との各回転速度を決定してから、その条件に応じて押出速度を決定する方法等を実施しているが、本発明は、両ローラ５７，９１に関して、押出と延伸との各条件に関わる回転速度の設定順序は必ずしも本実施形態に限定されるものではない。さらに、前述のように、押出ダイよりでてきた繊維状重合体を搬送するローラを第１ローラ対５６の上流に別途設ける場合には、第１ローラ対５６をＰＯＦへの延伸倍率制御のためだけに用いることもできる。

第２ローラ対７３は、加熱部分を狭持してもこれを変形させないように、加熱部分が加熱機７２の外部に出て外気温により十分に冷却されたところに配し、本実施形態では送風ダクト７６を設けてここから加熱延伸された部分に風を吹き付けて製造ラインの短縮化を図っている。なお、本実施形態では冷却手段である送風ダクト７６を加熱機７２の下流側に配しているが、これに代えて、送風ダクト７６を加熱機７２内であってヒータ８７の下流に設けてもよい。また、冷却方法は、本実施形態のような冷風吹き付けによる方法に限定されず、公知の各種冷却方法を適用してよく、例えば、冷媒を通したジャケットを有する管内に溶融部分を通過させる方法等がある。

そして、ＰＯＦ１１は、巻取テンションを制御されながら巻取機８２によりボビン状に巻き取られる。巻取テンションは張力測定機８３により測定されており、この測定結果に基づいて巻取機８２の回転速度及びローラ８６の回転速度と位置とが制御される。張力測定機８３としては、周知の各種測定機を用いることができ、例としては、ロードセルタイプの市販の測定機を挙げることができる。本実施形態では、ＰＬＣロードセル（日本電産シンポ（株）製）を用いている。

本実施形態では、ＰＯＦ原糸１２を溶融押出により作製したが、本発明はＰＯＦ原糸１２の製造方法に依存するものではない。例えば、ＰＯＦ原糸１２は、プリフォームをＰＯＦよりも太い繊維状に加熱延伸されて得られたものであってもよい。この方法によると、プリフォームを１度の溶融延伸でＰＯＦとする方法よりも、機械的強度が大きく、外径の変動幅が小さいＰＯＦが得られ、さらにＰＯＦが巻かれたボビンでの経時的な巻き締まりが抑制されるという効果がある。

本発明による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。

このＰＯＦは、第１の被覆工程を経て光ファイバ心線となり、１本の心線または複数本の心線を束ねた形態で第２の被覆工程により被覆をされて光ケーブルとなる。ただし、光ケーブルの中でもシングルファイバケーブルとする場合には、第２の被覆工程を経ることなく、第１被覆工程における被覆層を外表としたままで光ケーブルとして用いることもある。光ケーブルとされるときの被覆の形態としては、一本の前記心線と被覆材との界面、あるいは複数本束ねた状態の光ファイバ心線の外周と被覆材との界面が、すべて接するように被覆されている密着型の被覆と、被覆材と光ファイバ心線との界面に空隙を有するルース型被覆とがある。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。

しかし、ルース型被覆では、被覆材と光ファイバ心線とが密着していないので、光ケーブルにかかる応力や熱等のダメージの多くを、被覆層により緩和させることができるという利点を有する。そのため、ルース型の被覆は、使用目的によっては好ましく用いることができる。ルース型被覆の場合のコネクタ接続部からの水分の伝播については、光ファイバ心線と被覆材との界面の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により、防止することができる。さらに、これらの半固体や粉粒体に対して耐熱性や機械的機能の向上などの他の異なる機能を付与させることにより、多機能な被覆層を形成した光ファイバケーブルを製造することができる。なお、ルース型の被覆とするには、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による減圧度を加減することにより、前記空隙を有する層を形成することができる。この空隙層の厚みは前述のニップル厚みと空隙層とを加圧／減圧することにより調整することができる。

第１、第２の被覆工程で設けられる被覆材には、難燃剤や、紫外線吸収剤、酸化防止剤、昇光剤、滑材等を、光伝送特性に影響を及ぼさない条件範囲で添加してもよい。

なお、前記難燃剤としては、臭素を始めとするハロゲン含有の樹脂や添加剤、リン含有のものがあるが、燃焼時における毒性ガス低減等の安全性の観点では、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が主流となりつつある。ただし、このような金属水酸化物は、その内部に水分を結晶水として有している。この水分は、これら金属水酸化物の製法過程における付着水に起因するものであり完全除去は不可能とされる。したがって、金属水酸化物による難燃性付与は、ＰＯＦに接する被覆層には含有させず、ケーブルとしての外表となる被覆層に対してのみ行うことが望ましい。

また、光ケーブルに複数の他の機能を付与させるために、適宜機能性層としての被覆層をさらに積層させてもよい。例えば、前述の難燃化層以外に、ＰＯＦの吸湿を抑制するためのバリア層や、ＰＯＦに含有された水分を除去するための吸湿材料層等がある。このような吸湿材料層の付与方法としては、例えば、吸湿テープや吸湿ジェルを、所定の被覆層内や被覆層間に設ける方法がある。他の機能性層としては、可撓時の応力緩和のための柔軟性素材層、外部からの応力を緩衝するための緩衝材としての発泡材料層、剛性を向上させるための強化層などがある。プラスチック光ケーブルの被覆材としては、樹脂以外にも、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させたものが例示され、このような材料を用いると、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。

前記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、前記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が、これら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、プラスチック光ケーブルの外周部に組み込むことができる。

また、光ケーブルの形状は使用形態によって、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形態が選ばれる。

本発明のＰＯＦから得られる光ケーブルは、従来の光ケーブルに比べて、軸ずれに対する許容度が高いために、突き合せにより接合しても用いることができるが、より好ましくは、光ケーブルの端部に接続用光コネクタを備えて、互いの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が可能である。

本発明のＰＯＦから得られる光ケーブルは、種々の発光素子や受光素子、光スイッチ、光アイソレータ、光集積回路、光送受信モジュールなどの光部品を含む光信号処理装置等が組み合わされて好適に用いられる。この際には、必要に応じて他の光ファイバ等と組み合わせてもよい。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。

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２００３−１５２２８４号公報に記載の導波路面に対する発光素子の配置；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（導光）、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。

本発明の製造方法によりＰＯＦを製造するとともに、得られたＰＯＦの機械強度と外径の変動幅とを測定した。なお、実験２〜実験４は実験１に対する比較実験、実験６は実験５に対する比較実験として実施したものである。

［実験１］
３５重量部のパーフルオロ（ブテニルビニルエーテル）（ＰＢＶＥ）と、５重量部の１，１，２−トリクロロトリフルオロエタン（Ｒ１１３）と、１５０重量部のイオン交換水と、０．０９重量部の重合開始剤としての（（ＣＨ₃ ）₂ ＣＨＯＣＯＯ）₂ とを、耐圧ガラス製オートクレーブに入れた。系内を窒素で置換した後、４０℃で懸濁重合を行い、分子量が約１５０，０００の第１原料４３としての重合体Ａを得た。この重合体Ａの屈折率は１．３４である。

次に、重合体Ａを溶媒としてのパーフルオロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）（ＰＢＴＨＦ）中で溶解させ、これに分子量８００のクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）オリゴマーを添加して、混合溶液を得た。なお、重合体混合物に対するＴＦＥオリゴマーの割合は３０重量％である。この混合溶液を脱溶媒してコアの原料（以下、コア用原料と称する。）としての重合体Ｂを得た。この重合体Ｂの屈折率は１．４１である。

ペレット状にした第１原料４３とコア用原料とを十分に乾燥してから、それぞれ別の押出機本体に供する。本実験１では、コアを２層構造とはせずに、クラッドとコアとの２層構造のＰＯＦを作製するので押出機本体のスクリュー混練部は２つであって、各スクリュー径はいずれも１６ｍｍである。押出ダイの内部においては、コア用原料供給路からと第１原料４３の供給路からとの、合流部への吐出量比率が１：２となるように第１原料４３とコア用原料とを押出ダイへ供給した。そして、押出ダイの内部で２層構造を形成し、これをテーパー状であるクラッド形成流路の内部で所定の屈折率分布を発現させて押し出した。

拡散部は、半径が１５ｍｍ、長さが１ｍであって、この下流側には半径１ｍｍの吐出口が形成されており、温度は１９０℃に設定する。この吐出口からは、直径約０．８００ｍｍのＰＯＦ原糸１２が出され、これを冷却手段としての水槽５１により冷却する。冷却されたＰＯＦ原糸１２を、１３０℃に設定された加熱機７２に導入して、加熱しながら延伸する。加熱範囲長さＬ１は０．７５ｍ、第２ローラ対７３の第１ローラ対５６に対する回転速度比は２．０倍としている。これにより外径５００μｍのＰＯＦ１１が得られた。得られたＰＯＦ１１の機械強度をＪＩＳ Ｃ６８６２に準拠した方法で測定した。

得られたＰＯＦの降伏強度は１６〜１７Ｎであり、破断強度は１７〜１８Ｎであって、第２外径測定機７８による外径の変動幅は±３〜５μｍであった。

［実験２］
加熱範囲長さＬ１を１．５ｍとする他は実験１と同様に実施した。本実験２により得られたＰＯＦは、降伏強度が１６〜１７Ｎであり、破断強度は１７〜１８Ｎであり、実験１でのＰＯＦとほぼ同じであったが、第２外径測定機７８による外径の変動幅は±５〜１０μｍであった。

［実験３］
繊維状重合体を、外径が０．９７ｍｍとなるように押出成型した。そして、この繊維状重合体を、３．８倍の延伸倍率で延伸して、外径が５００μｍのＰＯＦ製造を試みた。これ以外の条件は実験１と同じである。本実験３では、加熱延伸工程でＰＯＦ原糸が破断してしまい、ＰＯＦを製造することができなかった。

［実験４］
繊維状重合体を、外径が０．６１ｍｍとなるように押出成型した。そして、この繊維状重合体を、１．５倍の延伸倍率で延伸して、外径が５００μｍのＰＯＦを製造した。これ以外の条件は実験１と同じである。本実験４で得られたＰＯＦは、降伏強度が８〜１０Ｎ、破断強度は１２〜１４Ｎであり、実験１でのＰＯＦよりも脆いものであった。また、第２外径測定機７８による外径の変動幅は±５〜１０μｍであった。

［実験５］
ジフェニルスルフィド（ＤＰＳ）を１５重量％含有するＰＭＭＡを第３原料４５とし、ＰＭＭＡを第２原料４４とし、ＰＶＤＦ（商品；ＫＦ８５０，呉羽化学工業（株）製）を第１原料４３とした。加熱範囲長さＬ１を５０ｃｍとし、加熱機７２における温度を１４０℃に設定した。その他の条件は実施例１の実験１と同じである。

得られたＰＯＦの降伏強度は２０〜２２Ｎであり、破断強度は２２〜２４Ｎであって、第２外径測定機７８による外径の変動幅は±２〜４μｍであった。

［実験６］
実験５の比較実験として、加熱範囲長さＬ１を１３０ｃｍとする他は、実験５と同様に実施した。得られたＰＯＦの降伏強度は２０〜２２Ｎであり、破断強度は２２〜２４Ｎであって、実験５とほぼ同等の結果得られたが、第２外径測定機７８による外径の変動幅は±５〜７μｍであった。

実験１〜６の結果、ＰＯＦ原糸を加熱しながら延伸するときの加熱長さ範囲と延伸倍率とを制御することにより、ＰＯＦの機械的強度を向上させるとともに外径変動を抑えることができることがわかる。

以上のように、本発明により、ＰＯＦの機械的強度を向上させるとともに外径変動を抑制することができるので、光伝送特性と施工性等に優れたＰＯＦを製造することができる。

プラスチック光ケーブルを製造するフロー図である。 ＰＯＦの断面図である。 ＰＯＦの断面径方向における屈折率を示すグラフである。 溶融押出装置の要部を示す概略図である。 加熱延伸装置の概略図である。

符号の説明

１１ プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）
１２ ＰＯＦ原糸
１６ 加熱延伸工程
５６ 第１ローラ対
５７ ローラ
５９ 加圧ローラ
７１ 加熱延伸装置
７２ 加熱機
７３ 第２ローラ対
９１ ローラ
９３ 加圧ローラ
７６ 送風ダクト
８７ 加熱部

Claims (7)

1. 連続走行する光ファイバ原糸のうち０．１〜１ｍの範囲を加熱手段により加熱しながら、延伸手段により１．５〜３．５倍に延伸してプラスチック光ファイバと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。
2. 前記加熱手段の上流と下流とに配置されて前記光ファイバ原糸を支持する第１及び第２ローラを前記延伸手段が有し、
   前記第１ローラと前記第２ローラとの各回転速度を制御することにより前記延伸の倍率を制御することを特徴とする請求項１記載のプラスチック光ファイバの製造方法。
3. 前記第１ローラと前記第２ローラとの少なくともいずれか一方は、前記光ファイバ原糸を狭持するためのニップ部材を備えることを特徴とする請求項２記載のプラスチック光ファイバの製造方法。
4. 前記光ファイバ原糸は含フッ素重合体により形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし３いずれかひとつ記載のプラスチック光ファイバの製造方法。
5. 前記光ファイバ原糸は、外周部を構成するクラッドと、前記クラッドの内側を構成するとともに断面円形の径方向において屈折率が変化するコアとを有することを特徴とする請求項１ないし４いずれかひとつ記載のプラスチック光ファイバの製造方法。
6. 走行する光ファイバ原糸のうち０．１〜１ｍの長さ範囲を加熱する加熱手段と、この加熱手段により前記光ファイバ原糸の加熱部分を延伸する延伸手段とを有し、
   前記延伸手段は、加熱される前の前記光ファイバ原糸を搬送する第１ローラと、加熱された後の前記光ファイバ原糸を搬送するとともに前記第１ローラとは独立に回転速度が制御可能な第２ローラと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。
7. 前記第１ローラと第２ローラとの少なくともいずれか一方が、走行する前記光ファイバ原糸を狭持するためのニップ部材を備えることを特徴とする請求項６記載のプラスチック光ファイバの製造装置。
   

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