JP2006163031A

JP2006163031A - プラスチック光学部材の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2006163031A
Application number: JP2004355202A
Authority: JP
Inventors: Takanori Sato; 隆則佐藤
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】ドーパントを拡散し屈折率分布を有するプラスチック光ファイバを溶融押出法で製造する。
【解決手段】コア部とクラッド部とを形成する材料を共押出ダイスに供給する。共押出ダイスでコア部の外周にクラッド部を被覆して光ファイバ原糸２０を形成する。光ファイバ原糸２０をノズル１４に送り拡散部１４ａでドーパントを拡散させる。吐出部１４ｂから光ファイバ２１として送り出す。拡散部１４ａの半径をＲ（ｍｍ），吐出部１４ｂの半径をｒ（ｍｍ）とする。光ファイバ原糸２０を絞る絞り部１４ｃの長さをＬ（ｍｍ）とする。０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ））＜１０を満たすように絞り部１４ｃを構成することで、光ファイバ２１の屈折率分布形状の変動を抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラスチック光学部材の製造方法及び製造装置に関し、より詳しくはコア部が屈折率分布を有するプラスチック光学部材の製造方法及び製造装置に関するものである。

近年、通信産業の発達に伴い、プラスチック光伝送体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。プラスチック光伝送体は、同一構造を有する石英系光伝送体と比較して、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などの利点がある。プラスチック光伝送体のなかでプラスチック光ファイバ（以下、ＰＯＦ又は光ファイバとも称する）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ファイバとして種々検討されている（例えば、特許文献１参照。）。

プラスチック光ファイバは、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。プラスチック光ファイバの製造方法の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。）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伝送体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する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、ＧＩ型ＰＯＦの他の製造方法として溶融押出法が挙げられる（例えば、特許文献３ないし特許文献６参照。）。この方法は、合成繊維の複合紡糸法を適用でき、また多芯化により生産性を高めることが可能である。さらにクリーンな繊維を連続的に効率良く生産できるという利点を有する。すなわち、コアとクラッドとを同時に押し出し延伸を行うことで連続してＰＯＦを得ることができる。さらには、コアとクラッドと最外層（通常は保護層として機能する）とを同時に押し出し延伸を行うことでプラスチック光ファイバコード（プラスチック光ファイバ心線とも称される。以下、光ファイバコードと称する。）を連続して得ることもできる。
特開昭６１−１３０９０４号公報特許第３３３２９２２号公報特開２００３−５３１３９４号公報特開平８−３３４６３５号公報特許第３４７１０１５号公報特開２０００−３５６７１６号公報

特許文献３ないし特許文献６に記載されているＧＩ型ＰＯＦの製造方法は、いずれも屈折率調整剤（以下、ドーパントとも称する）を含有している同心円状積層体（以下、光ファイバ原糸と称する）を溶融押し出しした後に、光ファイバ原糸中でドーパントを熱拡散させる方法である。特許文献３には、共押出ダイス（重層ダイ）で各層を押し出した後に、最外層のＴｇ以下の温度で光ファイバ原糸を加熱して拡散性添加剤を熱拡散させてＧＩ型を形成している。特許文献４にはドーパントを２種類以上用いる例が開示されている。また、共押出ダイス内を流れる重合体について中心部は速く、外周部ほど遅くなる速度分布の存在から、外周部に溶融粘度の低い重合体を使うことも開示されている。さらに、特許文献５には、ドーパントを拡散可能な重合体を同心円状に流して、所定時間内に拡散させる方法が記載されている。

しかしながら、前記特許文献３ないし特許文献５には具体的な製造設備、製造条件の記載が無い。そこで、これらの方法でＧＩ型ＰＯＦを製造する場合には、製造条件を試行錯誤して探索する必要がある。特に近年ＰＯＦが様々な状況下で用いられているので外径が異なるＰＯＦを複数種類製造する場合がある。この場合には、各外径に対応する製造条件の探索に多大な時間及び試行実験によるコストを必要としている。

前記特許文献６には、直径２．５ｍｍ〜２０ｍｍの管状拡散ゾーンで光ファイバ原糸に含有しているドーパントを拡散させ外径が１ｍｍ〜０．１２５ｍｍの光ファイバとして吐出させている方法が記載されている。このとき光ファイバ原糸は拡散部ゾーンの直径から出口側ダイの吐出口ランド面の直径（吐出部径）に径を変えて吐出されている。特に実施例として管状拡散ゾーンの口金テーパーを１０°とした例が開示されている。しかしながら、製造されるＰＯＦの外径の変化に対する製造設備、製造条件については、詳細に検討されていない。

本発明は、コア部に屈折率分布を有し、且つプラスチック光ファイバの外径の大きさに好適なプラスチック光学部材の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

ドーパントを含有する光ファイバ原糸を溶融状態で保持してドーパントの拡散により屈折率分布を形成する際には、ドーパント拡散に必要な時間を有する。そこで、ドーパントを拡散させるために光ファイバ原糸をドーパント拡散ノズル（以下、ノズルと称する）内に搬送してドーパント拡散時間を得る手法が行われている。ドーパント拡散時間を長くするためには、ノズルを長くする手法が挙げられる。または、光ファイバ原糸の滞留時間が長くなるようにノズル直径をより大きくする手法も挙げられる。本発明者が鋭意検討した結果、製造速度を速くすることが可能なノズル直径を大きくする手法がより効果的であることを見出した。しかしながら、ノズル直径を大きくすると、吐出部直径との差が大きくなり、光ファイバ原糸の外径に急激な径変化が起こる。そのため、同心円状に積層する各樹脂の粘度差によっては流れの速度差が生じたりあるいは滞留を引き起こしたりして、同心円状態に乱れを生じさせることがあることを見出した。そのため、同心円を構成する各層の直径や真円性に影響を与え、その結果として光ファイバの屈折率分布に乱れを生じさせることを見出した。さらに、本発明者が鋭意検討した結果、吐出部と拡散部との間にテーパー状の絞り部を設け、前記絞り部の形状を規定することで光ファイバの屈折率分布に乱れが生じることなく、ノズルから光ファイバ原糸を吐出させ光ファイバが得られることを見出した。

本発明のプラスチック光学部材の製造方法は、屈折率が異なる非重合性化合物を含む重合体を溶融共押出して同心円状積層体を作製する工程と、前記積層体が溶融状態で加熱され、拡散部で前記非重合性化合物を拡散させて前記積層体に屈折率分布を形成する工程と、前記屈折率分布を形成した積層体が絞り部にて絞られて吐出部よりファイバ状に押し出される工程とを有する屈折率分布型プラスチック光学部材の製造方法において、
前記絞り部が式（１）で表わされる。
０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ）＜１０式（１）
Ｒは前記拡散部の半径（ｍｍ）、ｒは前記吐出部の半径（ｍｍ）、Ｌは前記拡散部の半径から吐出部の半径になるまでの絞り部の距離（ｍｍ）を意味する。

前記吐出部に設けられている前記積層体のガイド長Ｌ２（ｍｍ）が、１ｍｍ以上であることが好ましい。前記拡散部の半径Ｒ（ｍｍ）が、１．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。前記吐出部の半径ｒ（ｍｍ）が、０．１５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。前記絞り部の距離Ｌ（ｍｍ）が、４０ｍｍ以上であることが好ましい。前記重合体がポリメチルメタクリレートを主成分とすることが好ましい。

本発明のプラスチック光学部材の製造装置は、屈折率が異なる非重合性化合物を含む重合体を溶融共押出して同心円状積層体を作製し、溶融状態で加熱して前記非重合性化合物を拡散させ前記積層体に屈折率分布を形成する拡散部と、前記積層体の径を絞る絞り部と、前記積層体をファイバ状に押し出す吐出部とを有する前記非重合性化合物の拡散ノズルを備えるプラスチック光学部材の製造装置において、前記絞り部が式（１）で表わされる。
０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ）＜１０式（１）
Ｒは前記拡散部の半径（ｍｍ）、ｒは前記吐出部の半径（ｍｍ）、Ｌは前記拡散部の半径から前記吐出部の半径になるまでの前記絞り部の距離（ｍｍ）を意味する。

前記吐出部に設けられている前記積層体のガイドのランド長Ｌ２（ｍｍ）が、１ｍｍ以上であることが好ましい。前記拡散部の半径Ｒ（ｍｍ）が、１．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。前記吐出部の半径ｒ（ｍｍ）が、０．１５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。前記絞り部の距離Ｌ（ｍｍ）が、４０ｍｍ以上であることが好ましい。前記プラスチック光学部材がプラスチック光ファイバであることが好ましい。

本発明のプラスチック光学部材の製造方法によれば、ドーパントを含む同心円状積層体をドーパント拡散ノズルに連続押出した後にドーパントを拡散させてコア部に屈折率分布を形成するプラスチック光学部材の製造方法において、前記ノズルの絞り部を構造を式（１）の範囲に規定することで、前記同心円状積層体の各層の乱れがなくなり、屈折率分布を安定に保持したプラスチック光学部材を製造することができる。前記プラスチック光学部材がプラスチック光ファイバであると、そのプラスチック光ファイバの伝送損失の悪化は抑制されている。これにより、さらには前記ノズルの吐出部における樹脂滞留による樹脂劣化の欠陥を防止することができる。
０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ））＜１０式（１）
Ｒは前記拡散部の半径（ｍｍ）、ｒは前記吐出部の半径（ｍｍ）、Ｌは前記拡散部の半径から前記吐出部の半径になるまでの前記絞り部の距離（ｍｍ）を意味する。

本発明のプラスチック光学部材の製造装置によれば、屈折率が異なる非重合性化合物を含む重合体を溶融共押出して同心円状積層体を作製し、溶融状態で加熱して前記非重合性化合物を拡散させ前記積層体に屈折率分布を形成する拡散部と、前記積層体の径を絞る絞り部と、前記積層体をファイバ状に押し出す吐出部とを有する前記非重合性化合物の拡散ノズルを備えるプラスチック光学部材の製造装置において、前記絞り部が式（１）で表わされるから、製造装置のサイズの最適化を容易に行うことができる。
０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ）＜１０式（１）
Ｒは前記拡散部の半径（ｍｍ）、ｒは前記吐出部の半径（ｍｍ）、Ｌは前記拡散部の半径から前記吐出部の半径になるまでの前記絞り部の距離（ｍｍ）を意味する。

以下、本発明について詳細に説明する。実施の形態については、本発明の好適な適用例を記載しているものであり、本発明を何ら制限するものではない。

（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）、主鎖環状含フッ素ポリマー形成モノマー類（ｅ）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。

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・０^2,6］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、（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、（ｅ）主鎖環状含フッ素ポリマー形成モノマー類としては、モノマーとして環状構造を有するまたもしくは環化重合することによって非晶質の主鎖に環状構造を有する含フッ素重合体を形成するポリマーを形成するものであり、ポリパーフルオロブタニルビニルエーテルや特開平８−３３４６３４号公報などに例示される主鎖に脂肪環もしくは複素環を有するようなポリマーを形成するモノマー、および特願２００４−１８６１９９号に例示されるものなどが挙げられる。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。

さらに、作製する光学部材の一種であるプラスチック光ファイバ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（ＨＦＩＰ２−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。

（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。

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。

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。

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、ＡＳＴＭＤ５７０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。

（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。

（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きして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。

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、ＪＯＨＮＷＩＬＥＹ＆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。

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。

（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。

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。

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層内の含有量と熱拡散とによってドーパントの濃度分布を制御し、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。

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。

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。

（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。

［保護層形成用材料］
本発明で製造されるＰＯＦに保護層を形成して、光ファイバコードとすることで機械的強度が上昇してハンドリングが容易となる。用いられる保護層形成用材料には、ＰＯＦに熱的ダメージ（例えば、変形，変性，熱分解など）を与えないものを選択する。そこで、ＰＯＦを形成するポリマーのガラス転移温度Ｔｇ（℃）以下で、かつ（Ｔｇ−５０）℃以上で硬化可能なポリマーを用いることが好ましい。また、生産コストの低減のために、成形時間（材料が硬化する時間）が１秒以上１０分以下、好ましくは１秒以上５分以下であるものを用いることがより好ましい。なお、ＰＯＦが複数のポリマーから形成される場合には、それら各ポリマーのガラス転移温度のなかで、最も低い温度のガラス転移温度をＴｇ（℃）とみなす。なお、ＰＶＤＦなどようにガラス転移温度Ｔｇ（℃）が常温以下（例えば、ＰＶＤＦでは約−４０℃）の場合や、ガラス転移温度を有さないポリマーの場合には、他の相転移温度、例えば融点を基準温度とする。

保護層形成用材料としては、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ）などに代表される一般的なオレフィン系ポリマーや塩化ビニル，ナイロンなどの汎用性の高いポリマーのほかに、具体的に以下の材料を挙げることができる。これらは高い弾性を有しているため、曲げなどの機械的特性付与の観点でも効果がある。まず、ポリマーの一形態であるゴムを挙げることもできる。具体的には、イソプレン系ゴム（例えば、天然ゴム，イソプレンゴムなど），ブタジエン系ゴム（例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム，ブタジエンゴムなど），ジエン系特殊ゴム（例えば、ニトリルゴム，クロロプレンゴムなど），オレフィン系ゴム（例えば、エチレン−プロピレンゴム，アクリルゴム，ブチルゴム，ハロゲン化ブチルゴムなど），エーテル系ゴム，ポリスルフィド系ゴム，ウレタン系ゴムなどが挙げられる。

保護層形成用材料としては、室温で流動性を示して加熱することにより、その流動性が消失して硬化する液状ゴムを用いることができる。具体的には、ポリジエン系（例えば、基本構造がポリイソプレン，ポリブタジエン，ブタジエン−アクリロニトリル共重合体，ポリクロロプレンなど），ポリオレフィン系（例えば、基本構造がポリオレフィン，ポリイソブチレンなど），ポリエーテル系（例えば、基本構造がポリ（オキシプロピレン）など），ポリスルフィド系（例えば、基本構造がポリ（オキシアルキレンジスフィド）など），ポリシロキサン系（例えば、基本構造がポリ（ジメチルシロキサン）など）などを挙げることができる。

本発明において用いられる樹脂（マスターバッチのベースレジン含む）としては、エチレン，プロピレンあるいはα−オレフィンの重合体などの熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの重合体としては、例えばエチレンの単独重合体、エチレン−α−オレフィンの共重合体、エチレン−プロピレン共重合体である。

これらの熱可塑性樹脂に金属水和物あるいはリン，窒素を含有し、着色剤である難燃性物質を配合したマスターバッチ（master batch）が併せて用いられる。マスターバッチとは、機能性添加剤を高濃度として樹脂に混合し混練したものである。添加剤はバルク樹脂と混練させるため、熱に対して安定な無機化合物を選択することが多く、その機能性としては、帯電防止のための導電性物質、難燃性物質、着色用の染料や顔料などが挙げられ、特に添加剤として着色剤を用いる場合に用いられる事が多い。またマスターバッチを作成する際に高濃度で分散させるため、さらに分散剤や滑剤を添加したり、添加剤を改質して製造されることもある。

本発明において用いられる添加剤としての無機微粒子は粒度の細かなものが好ましい。特にプラスチック光ファイバと接する最内層や最外層は粗い粒子が混入していると、光ファイバを傷つけたり、作業性が悪化したりするので好ましくない。

添加剤として具体的には限定されるものではないが、例えば導電性物質としては錫や亜鉛合金粉や銀等の貴金属微粒子、難燃性物質としては水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物などが挙げられ、着色の顔料としては、カーボンブラック，酸化チタン，酸化ジルコニウムなどが好ましく用いられる。カーボンブラックは、低コストであり、光ファイバ用被覆材として用いる場合に、着色以外に制電性も有しているので静電気を帯びにくくなる、近赤外域に吸収を持つので外乱光の遮閉性に富むうえ、曲げなどで光ファイバの外部へ放出された光が再度戻ってくる事を抑制することを抑制するなど有利な点が多く、特に好ましい。

マスターバッチ中に含まれる添加剤の濃度は３０．０重量％以下の範囲内であり、好ましくは５重量％以上２０．０重量％以下の範囲内であり、更に好ましくは１０．０重量％以上、１５．０重量％以下の範囲内である。添加剤があまり少ないとマスターバッチとしての効果がなく、３０重量％を超えて含有しているとマスターバッチが脆くなったり、分散性が低下する。

マスターバッチとバルク樹脂を混合して得られるポリマー中に含まれる好ましい添加剤の濃度は０．１０重量％以上１０．０重量％以下であり、より好ましくは０．１５重量％以上５．０重量％以下であり、０．２０重量％以上、３．０重量％以下であることが更に好ましい。０．１０重量％未満であると実質的に添加剤の添加効果が発現しない、１０重量を超えると、樹脂の流動性や靭性が損なわれ、被覆中に樹脂切れや外径変動等のトラブルが発生する。

また、本発明に用いられる熱可塑性樹脂及びマスターバッチの分子量（例えば、数平均分子量，重量平均分子量など），分子量分布，融点，メルトフローレートなどは特に限定されるものではない。メルトフローレートは、熱可塑性プラスチックの流れ試験方法（ＪＩＳＫ７２１０１９１６）により得られるメルトフローレート（ＭＦＲ）が、樹脂の流動性の指標となる。ＭＦＲは、値が近い方が押し出しが均一になる。

バルク樹脂とマスターバッチとの樹脂溶融温度が異なると、押出装置内の流動が不均一になる（スクリューで押し出す量が変動する）ため、吐出変動が大きくなり、被覆後の外径も変動してしまう。そのためこれら樹脂の融点、バルク樹脂融点Ｔａ（℃）とマスターバッチ融点Ｔｂ（℃）との温度差が小さい方が好ましい。

本発明では、熱可塑性樹脂の融点Ｔａ（℃）とマスターバッチの融点Tｂ（℃）との差を
｜Ｔａ−Ｔｂ｜℃≦２５℃とすることが好ましく、より好ましくは
｜Ｔａ−Ｔｂ｜℃≦１０℃であり、最も好ましくは
｜Ｔａ−Ｔｂ｜℃≦５℃である。
Ｔａの方がＴｂよりも２０℃より大きいと、熱可塑性樹脂の溶融は進むが、マスターバッチの溶融が進行しないため保護層の形成が困難となる。また、２０℃より差が大きいと、熱可塑性樹脂あるいはマスターバッチを溶解させるために高温とする必要が生じる。この場合に、マスターバッチを構成しているベースレジン（ベース樹脂）の分解が生じるおそれがある。

また、本発明においては、熱可塑性樹脂のメルトフローレートＭ１（ｇ／１０ｍｉｎ）とマスターバッチのメルトフローレートＭ２（ｇ／１０ｍｉｎ）との比を
（１／４）≦（Ｍ２／Ｍ１）≦（４／１）とすることが好ましく、より好ましくは
（１／２）≦（Ｍ２／Ｍ１）≦（２／１）であり、最も好ましくは
（１／１．５）≦（Ｍ２／Ｍ１）≦（１．５／１）である。
１／４よりも小さい場合あるいは、４／１よりも比が大きい場合には、熱可塑性樹脂とマスターバッチとの相溶性が劣る被覆材となり、均一な保護層の形成が困難となる。それにより、添加剤の分散に問題が生じたり、保護層の可撓性が失われたりするおそれがある。

本発明において、被覆材中の有色微粒子の含有量ｘ（ｗｔ％）を
０．０５≦ｘ（ｗｔ％）≦２０とすることが好ましく、より好ましくは
０．０７≦ｘ（ｗｔ％）≦１０であり、最も好ましくは
０．１≦ｘ（ｗｔ％）≦５である。
０．０５ｗｔ％より少ないと添加剤の機能が十分発現しないおそれがある。また、２０ｗｔ％を超えると、保護層のポリマーの可撓性が失われるおそれがある。

保護層の材料としてはさらには、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）なども用いることもできる。熱可塑性エラストマーは、室温ではゴム弾性を示し、高温で可塑化されて成形が容易である物質群である。具体的には、スチレン系ＴＰＥ，オレフィン系ＴＰＥ，塩化ビニル系ＴＰＥ，ウレタン系ＴＰＥ，エステル系ＴＰＥ，アミド系ＴＰＥなどが挙げられる。なお、前記列記したポリマーは、ＰＯＦのポリマー、特にコア部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を用いることもできる。

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を用いることができる。例えば、特開平１０−１５８３５３号公報に記載のＮＣＯブロックプレポリマーと微粉体コーティングアミンとから製造される１液型熱硬化性ウレタン組成物を挙げることができる。また、ＷＯ９５／２６３７４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。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。

図１に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ための概略図を示す。コア部形成用材料押出装置１１とクラッド部形成用材料押出装置１２とが２層共押出ダイス（クロスヘッドとも称される）１３に接続している。また、２層共押出ダイス１３の下流側にはドーパント拡散ノズル（以下、ノズルと称する）１４が設けられている。ノズル１４の下流側には光ファイバ冷却用の水槽１５、光ファイバ引取用のローラ１６，巻取機１７が配置している。なお、２層共押出ダイス１３，ノズル１４には図示しない温調機が設けられており、所望の温度となるように調整されている。それぞれに複数の温調機を設けて、より精度良く温度調整を行うことがより好ましい。

各押出装置１１，１２からコア部形成用材料及びクラッド部形成用材料が２層共押出ダイス１３に送られる。２層共押出ダイス１３により各材料はファイバ（以下、光ファイバ原糸と称する）２０となる。光ファイバ原糸２０はノズル１４を通過している間に非重合性化合物であるドーパントが光ファイバ原糸２０の横断面においてその中心の濃度が高くなり、外周（半径方向）に向けて濃度が低くなる屈折率分布型となる。そして、引取ローラ１６でノズル１４から光ファイバ原糸２０は引き出されて、光ファイバ２１となる。光ファイバ２１は、水槽１５内に搬送される。水槽１５内には−５℃〜３０℃の冷却水が入れられており、光ファイバ２１は冷却される。最後に光ファイバ２１は、巻取機１７によりロール状に巻き取られ、光ファイバロール２２となる。

コア部とクラッド部との屈折率に変化を持たせて光ファイバ２１とする。この場合に、コア部形成用材料に屈折率調整剤（ドーパント）のうち屈折率を上昇させる化合物（硫化ジフェニル），ＢＥＮ（安息香酸ベンジル），ＴＰＰ（リン酸トリフェニル）など）を含有させておく。また、クラッド部形成用材料に屈折率を低下させる材料（例えば、共重合フッ化物，環式フッ素樹脂など）を含有させておく。これにより、光ファイバ２１のコア部とクラッド部との間に屈折率の差が生じてコア部が光導波路となる。

コア部の横断面においてその中心が最も高い屈折率とし、外周（半径方向）に向けて連続的に低下するグレーデッドインデックス型（ＧＩ型）とする場合には重合性モノマー（例えば、ＭＭＡ）とドーパント（例えば、ＤＰＳ）と更に重合開始剤などの添加剤を混合して、ＭＭＡが重合しながらＰＭＭＡとなりその中心部が最も屈折率が高くなり半径方向に向けて連続的に屈折率が低下する形態の光ファイバ２１が得られる。なお、コア部形成用材料に予め重合されているＰＭＭＡにドーパントを含むものを用いても良い。

押出機に供給される各重合体は樹脂重合槽から溶融状態で直に供給する方法やペレットで供給する方法がある。ペレット供給の場合は必要に応じて重合体を乾燥することが必要である。

図２に本発明に用いられるノズル１４の要部拡大図を示す。ノズル１４には光ファイバ原糸２０のドーパントが拡散する拡散部１４ａが形成されている。拡散部１４ａから光ファイバ原糸２０の吐出部１４ｂに向けてテーバー状に形成される絞り部１４ｃが形成されている。絞り部１４ｃで光ファイバ原糸２０を絞ることで、光ファイバ原糸２０に所望の圧力が付与されて機械的強度が向上する。絞り部１４ｃのテーパー形状が急激に細くなる形態であると、光ファイバ原糸２０に変形が生じるおそれがある。さらには、屈折率分布に変形が生じて伝送損失の悪化を招くおそれもある。また、極めて緩やかであると、絞り部１４ｃでの絞り効果が発現しないおそれがある。そこで、本発明において、絞り部１４ｃの長さをＬ（ｍｍ）とし、拡散部１４ａの半径をＲ（ｍｍ）とし、吐出部１４ｂの半径をｒ（ｍｍ）とした場合に、
０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ）＜１０とすることが好ましく、
０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ）＜７とすることがより好ましく、
０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ）＜５とすることが最も好ましい。

拡散部１４ａの半径Ｒ（ｍｍ）は特に限定されるものではないが、１．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、最も好ましくは５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。Ｒ（ｍｍ）が１．５ｍｍ未満であると光ファイバ原糸２０内でドーパントの拡散時間は短くなる。そのため、製造速度を速めることとなり、それに対応させるため製造設備がコスト高となるおそれがある。Ｒ（ｍｍ）が２０ｍｍを超えると非重合性化合物であるドーパントの拡散に時間がかかるおそれがある。この場合、光ファイバ２１の生産性の悪化を招くおそれがある。また、拡散時間を長くすると光ファイバ原糸２０の主成分であるポリマーの熱分解などの欠陥が生じる問題もある。

吐出部１４ｂの半径ｒ（ｍｍ）も特に限定されるものではないが、前記式を満たす範囲である必要があり、且つ製造される光ファイバ２１の外径により規定される。具体的には０．１５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが挙げられる。

絞り部１４ｃの長さＬ（ｍｍ）も特に限定されるものではないが、前記式を満たす範囲である必要がある。具体的には、光ファイバ原糸２０の押し出し（引き取り）の容易さから４０ｍｍ以上であることが挙げられる。また、その上限は特に限定されるものではないが、設備の大きさの観点から１００００ｍｍ以下であることが好ましい。

また、吐出部１４ｂの吐出口にはガイド２５が設けられている。ガイド２５を設けることにより吐出部１４ｂにおける光ファイバ２１の形状が安定する。ガイド２５の高さ（ランド長とも称される）Ｌ２（ｍｍ）は特に限定されるものではないが、１ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましく、最も好ましくは２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

図３に本発明に係るプラスチック光ファイバ２１の横断面図を示す。光ファイバ２１は、光の導波路となるコア部３０及びコア部３０よりも低屈折率でその界面により伝送光を全反射するクラッド部３１とからなる。これら各部の径や厚みは特に限定されるものではないが、クラッド厚みは２μｍ以上であることが好ましい。

本発明に係る光ファイバ２１において非重合性化合物を含有する重合体は少なくとも１層を共押し出しするが、屈折率分布の調整のため複数層としても良い。また非重合性化合物も複数用いても良い。ノズル１４は光ファイバ原糸２０の加熱を精密に行うためにブロック構造として独立に温度調節できる構造としても良い。

光ファイバ２１は強度アップのため、引取ローラ１６の後方に加熱恒温槽ともう１台の引取ローラを配して、光ファイバ２１を加熱しながら引取ローラ間の周速差で延伸しても良い。また延伸のひずみを緩和させるため延伸した光ファイバに加熱させながら若干収縮させて巻き取ることもできる。

また、本発明に用いられる連続製造装置１０は図１に示されているものに限定されるものではない。例えば、コアとクラッドとを同時に連続押し出しする２層共押出ダイスやより多層を共押出可能なダイスを用いるものなどが挙げられる。または、コア部とクラッド部と保護層とを同時に溶融押し出ししてプラスチック光ファイバコード（プラスチック光ファイバ心線）を得ることもできる。また、引取速度を制御して所望の径に押出成形したものを長尺方向に対して垂直方向に切断して得られる平板状のプラスチック成形体は中央部と外周部とで屈折率が異なるため、いわゆるＧＲＩＮレンズとして用いることができる。

本発明に係る光ファイバ、その光ファイバを用いて製造される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。

以下、本発明に係るプラスチック光ファイバの製造方法について、本発明に係る実験１及び実験２並びに比較例である実験３及び実験４を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、説明は実験１で詳細に行い、その他の実験では実験１と異なる箇所のみを説明する。以下に示す材料の種類、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できる。従って、本発明の範囲は以下に示す実施例に制限されるものではない。

＜実験１＞
光ファイバ２１のコア部３０の原料としてジフェニルスルフィド（硫化ジフェニル；ＤＰＳ）１５ｗｔ％を含有するＰＭＭＡ樹脂を用いた。またクラッド部３１の原料としてＰＭＭＡ樹脂を用いた。これらを２台のスクリュー径φ１６ｍｍ押出装置１１，１２にペレット状で供給した。コア部原料が１９０℃、クラッド部原料が２４０℃となるように温度調節を行い、２層共押出ダイス１３へ供給して光ファイバ原糸２０を形成した。ノズル１４には、拡散部半径Ｒが１５ｍｍ、長さが１ｍのものを用いた。吐出部半径ｒは０．５ｍｍとし、ランド長Ｌ２が２ｍｍのガイド２５を設けて吐出口とした。絞り部１４ｃの高さＬが１５０ｍｍのものを用いた。なお、絞り部１４ｃはその縦断面が直線的に吐出口に向かって流路が狭くなる構造のものを用いた。（１）式は５．５となった。ノズル１４を１９０℃に加温して、コア部形成用成分とクラッド部形成用成分との吐出量比を１：２の割合で押し出し、両成分合わせて約１９ｇ／ｍｉｎの吐出量で連続運転した。ノズル１４内の搬送時間は約１０分であった。押し出された光ファイバ２１は水槽（水温１２℃）１５で冷却して、引取ローラ１６で引き取り、直径７５０μｍの光ファイバ２１を得た。

（屈折率分布の変動測定方法）
ミソジリ製屈折率分布測定器を用いて、光ファイバの半径方向の屈折率分布を求めた。このときある屈折率になっている点と光ファイバの直径の中心点との距離を分布径（Ｘ）として求める。これを光ファイバ周方向に９０度ずつ、ずらして測定してそのときの最大距離をＸmax、最小距離をXminと表わした。これを光ファイバ長５０ｃｍごとに２０点繰り返し、XmaxおよびXminの平均値を算出した。

得られた光ファイバ２１の屈折率は、最表層まではまだＤＰＳが拡散せず１．４８８を示し、光ファイバの中心点は１．５１２となり途中の中間部はなだらかな放物線状で表層に向かって小さくなる屈折率分布となっていた。ここで、屈折率が１．５００となる分布径（ｘ）を求めると、Ｘmax平均値とXmin平均値との比は１．０３となり、屈折率分布の乱れは抑制されていた。

＜実験２＞
拡散部半径Ｒが５ｍｍ、絞り部長さＬが２００ｍｍのノズル１４を用いた。また、吐出部半径ｒが０．３７５ｍｍ、ランド長Ｌ２が１ｍｍのガイド２５を設けて吐出口とした。コア部形成用材料及びクラッド部形成用材料とを合わせた吐出量を約８．１ｇ／ｍｉｎとし、引取速度を調整して直径Ｄ２が５００μｍの光ファイバ２１とした以外は実験１と同じ条件で行った。この場合に、（１）式は約１．３となった。屈折率が１．５００となる分布径（ｘ）を求めたところ、Ｘmax平均値と、Xmin平均値との比は１．０１であり、屈折率分布の乱れは抑制されていた。

＜実験３＞
絞り部長さＬを２０ｍｍとして、ランド長Ｌ２が０．５ｍｍのガイド２５をノズルに取り付けた。このとき（１）式は３５．９となった。両成分を合わせて約２０ｇ／ｍｉｎの吐出量で連続押し出しした以外は実験１と同じ条件で行った。屈折率が１．５００となる分布径（ｘ）を求めたところ、Ｘmax平均値とXmin平均値との比は１．１１となり、屈折率分布に乱れが生じていた。

＜実験４＞
絞り部長さＬを２０ｍｍとしたノズルを用いた。また、ランド長Ｌ２が０．５ｍｍのガイドを取り付けた。両成分を合わせて約９ｇ／分の吐出量で連続押し出した以外は実験２と同じ条件とした。このとき（１）式は１３．０となった。屈折率が１．５００となる分布径（ｘ）を求めたところ、Ｘmax平均値とＸmin平均値との比は１．１０となり、屈折率分布に乱れが生じていた。

本発明に係るプラスチック光ファイバの製造装置の概略図である。図１の要部拡大図である。本発明に係るプラスチック光ファイバの横断面図である。

符号の説明

１４ドーパント拡散ノズル
１４ａ拡散部
１４ｂ吐出部
１４ｃ絞り部
２０光ファイバ原糸
２１プラスチック光ファイバ

Claims

屈折率が異なる非重合性化合物を含む重合体を溶融共押出して同心円状積層体を作製する工程と、
前記積層体が溶融状態で加熱され、拡散部で前記非重合性化合物を拡散させて前記積層体に屈折率分布を形成する工程と、
前記屈折率分布を形成した積層体が絞り部にて絞られて吐出部よりファイバ状に押し出される工程と、
を有する屈折率分布型プラスチック光学部材の製造方法において、
前記絞り部が式（１）で表わされることを特徴とするプラスチック光学部材の製造方法。
０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ）＜１０式（１）
Ｒは前記拡散部の半径（ｍｍ）、ｒは前記吐出部の半径（ｍｍ）、Ｌは前記拡散部の半径から吐出部の半径になるまでの絞り部の距離（ｍｍ）を意味する。
前記吐出部に設けられている前記積層体のガイド長Ｌ２（ｍｍ）が、１ｍｍ以上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学部材の製造方法。
前記拡散部の半径Ｒ（ｍｍ）が、１．５ｍｍ以上２０ｍｍ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学部材の製造方法。
前記吐出部の半径ｒ（ｍｍ）が、０．１５ｍｍ以上１ｍｍ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学部材の製造方法。
前記絞り部の距離Ｌ（ｍｍ）が、４０ｍｍ以上であ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学部材の製造方法。
前記重合体がポリメチルメタクリレートを主成分とす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学部材の製造方法。
屈折率が異なる非重合性化合物を含む重合体を溶融共押出して同心円状積層体を作製し、溶融状態で加熱して前記非重合性化合物を拡散させ前記積層体に屈折率分布を形成する拡散部と、前記積層体の径を絞る絞り部と、前記積層体をファイバ状に押し出す吐出部とを有する前記非重合性化合物の拡散ノズルを備えるプラスチック光学部材の製造装置において、
前記絞り部が式（１）で表わされることを特徴とするプラスチック光学部材の製造装置。
０＜１８０／π×ｔａｎ^-1（（Ｒ−ｒ）／Ｌ）＜１０式（１）
Ｒは前記拡散部の半径（ｍｍ）、ｒは前記吐出部の半径（ｍｍ）、Ｌは前記拡散部の半径から前記吐出部の半径になるまでの前記絞り部の距離（ｍｍ）を意味する。
前記吐出部に設けられている前記積層体のガイドのランド長Ｌ２（ｍｍ）が、１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項７記載のプラスチック光学部材の製造装置。
前記拡散部の半径Ｒ（ｍｍ）が、１．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７または８記載のプラスチック光学部材の製造装置。
前記吐出部の半径ｒ（ｍｍ）が、０．１５ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７ないし９いずれか１つ記載のプラスチック光学部材の製造装置。
前記絞り部の距離Ｌ（ｍｍ）が、４０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項７ないし１０いずれか１つ記載のプラスチック光学部材の製造装置。