JP4753679B2 - プラスチック光学材料用プリフォームの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック光ファイバなどのプラスチック光学材料の母材となるプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置に関するものである。

光ファイバとしてプラスチック光ファイバがよく知られている。プラスチック光ファイバ（以下、単にＰＯＦという）は、石英系光ファイバと比較すると光の伝送損失が大きいため長距離の光伝送には向かないものの、プラスチックの性質により大口径化が容易である。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などのメリットを有する。

近年、ＰＯＦの一態様として、中心から外側に向かって屈折率が連続的に低くなるコアと、コアよりも低い屈折率を有し、コアの外側面を覆うクラッドとを有するグレートインデックス（ＧＩ）型のＰＯＦが急速に普及し始めている。このＧＩ型ＰＯＦは、コアの特有の屈折率分布により伝送する光信号が歪みにくくなるため、広帯域の光信号の伝送を行えるという利点がある。このようなＧＩ型ＰＯＦを製造する方法としては、ＧＩ型ＰＯＦの母材となる管形状または柱形状のプリフォーム（母材）を形成し、これを長手方向に加熱延伸してＧＩ型ＰＯＦとする方法が一般的である。

プリフォームを形成する方法としては種々の提案がされている。例えば、特許文献１に記載されているように、最初に円管状のクラッドパイプ（クラッド）を溶融押出法等で形成する。また、重合後に異なる屈折率を示す２種類以上のコア形成用の重合性化合物をその配合比率を変えて混合した混合溶液を複数種類形成する。そして、これらの中で重合後に最も屈折率が低くなるものをクラッドパイプの内部に注液してパイプ両端をシールする。次いで、このクラッドパイプを回転重合装置にセットして、パイプをその中心軸周りに回転させつつ、装置内温度を重合性化合物の重合が促進される所定の重合温度に温度調整する。これにより、クラッドパイプの内側面に円管状の樹脂層が形成される。以下同様にして、重合後に屈折率の低くなる混合溶液から順に注液して重合させることで、上述のような屈折率分布を有する複層構造のコアが形成されたプリフォームが得られる。

また、特許文献２に記載されているように、回転重合装置にクラッドパイプをセットして、このパイプを所定の重合温度下で中心軸周りに回転させる。次いで、上述の混合溶液を、その各重合性化合物の配合を重合後の屈折率が徐々に高くなるように変えながらパイプ内部に注液して回転重合させる。そして、一定時間回転重合を行ったら、このパイプを上述の重合温度よりも高い温度で加熱して、残存している重合性化合物を全て重合させる。この場合も同様に上述のような屈折率分布を有するコアが形成されたプリフォームが得られる。
特開平１１−９６８２５号公報（第４〜第５頁、第１図参照） 特開２００１−２１５３４５号公報（第４〜第５頁参照）

ところで、前記特許文献１記載されている方法では、注液時と回転重合時とで回転重合装置内温度、つまり、クラッドパイプの内部の温度が一定ではないので、コアの分子量及び分子量分散にばらつきが生じてしまう。また、回転重合により形成された樹脂層（樹脂パイプ）内に温度の異なる液が注液されると、歪の緩和やヒートショックによりクラックが発生するおそれがある。その結果、このコアを有するプリフォームを加熱延伸して得られたＧＩ型ＰＯＦの光学性能が低下してしまう。

また、前記特許文献２に記載されている方法でも、同様に回転重合により形成された樹脂層（樹脂パイプ）内に温度の異なる液が注液されて、歪の緩和やヒートショックによりクラックが発生するおそれがある。さらに、特許文献２に記載されている方法では、注液時にクラッドパイプ内部内圧が上がって注液ができないおそれがある。また、逆にクラッドパイプの内部圧力が低いと、このパイプは回転重合時に加熱されるので、内部の混合溶液が沸騰してコア中に気泡が発生してしまう。その結果、ＧＩ型ＰＯＦの光学性能が低下してしまう。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、良好な光学性能を有するＧＩ型ＰＯＦが得られるプリフォームを製造可能な光学材料用プリフォームの製造装置を提供することを目的とする。

本発明のプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置は、一端及び他端にそれぞれ開口を有する筒状の重合容器内にその一端側の開口からコア形成用の重合性化合物を注液して重合させて、前記重合容器の内面に光伝送路となるコアを形成するプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置において、筒状の重合容器をその中心軸周りに回転させる回転手段と、回転中の前記重合容器の温度を、前記重合性化合物が重合する所定の重合温度に調整する重合容器温度調整手段と、前記重合容器の温度を検出する温度センサと、回転中の前記重合容器内に前記重合性化合物を注液する注液手段と、前記温度センサの検出結果に基づき、前記重合容器の温度が前記重合温度に達したときに回転中の前記重合容器内へ前記重合性化合物の注液が行われるように前記注液手段を制御する注液制御手段と、前記重合容器内に注液される前の前記重合性化合物の温度を調整する液温調整手段と、を備え、前記液温調手段は、前記重合容器の温度をＴｐとしたときに、前記重合性化合物の温度ＴｓをＴｐ−５０℃≦Ｔｓ≦Ｔｐに調整することを特徴とする。

回転中の前記重合容器の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備えることが好ましい。また、前記重合容器の内部の圧力を制御する圧力制御手段を備えることが好ましい。

前記重合容器の前記一端の開口には、前記重合容器の内部に連通する連通路を備える第１栓部材が着脱自在に嵌合されており、前記注液手段は、前記第１栓部材に回転自在且つ着脱自在に連結され、この連結時に前記連通路に接続される第１流通路を有する第１回転継手を備え、前記第１回転継手及び前記第１栓部材の連通路を介して回転中の前記重合容器内部に前記重合性化合物を注液することが好ましい。さらに、前記第１回転継手が前記第１栓部材に連結されたときに、前記連通路と前記第１流通路とが密閉状態で接続されることが好ましい。

前記重合容器の前記他端の開口には、前記重合容器の内部に連通する連通路を備える第２栓部材が着脱自在に嵌合されており、前記圧力制御手段は、前記第２栓部材に回転自在且つ着脱自在に連結され、この連結時に前記連通路に接続される第２流通路を有する第２回転継手を備え、前記第２回転継手及び前記第２栓部材の連通路を介して、加圧時には加圧気体を回転中の前記重合容器の内部に供給し、減圧時には回転中の前記重合容器の内部を吸引することが好ましい。また、前記重合容器は、光を閉じ込めるクラッドであることが好ましい。

本発明のプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置は、重合容器をその中心軸周りに回転させる回転手段と、前記重合容器の温度を調整する重合容器温度調整手段と、前記重合容器が回転されているときに、前記重合性化合物を前記重合容器の内部に注液する注液手段とを備えるようにしたので、注液時と重合時とで前記重合容器の内部の前記重合性化合物の温度をほぼ一定にすることができる。これにより、前記コアの分子量及び分子量分散のばらつきが低減される。また、前記コアが歪んでクラックが発生することが防止される。その結果、前記コアからなるプリフォームを加熱延伸して、良好な光学性能を有するＧＩ型ＰＯＦを製造することができる。

また、前記重合容器を装置外に取り外すことなく、前記重合性化合物の注液と重合とを繰り返すことができるので、プリフォームの製造工程数及び製造に掛かる時間を減らすことができる。

本発明のプラスチック光学材料用プリフォームの製造方法は、重合容器をその中心軸周りに回転させつつ、前記重合容器の温度をコア形成用の重合性化合物が重合する所定の重合温度に調整し、前記重合容器の温度が前記所定の重合温度に達した後に、前記重合性化合物を回転中の前記重合容器の内部に注液して重合させることで、前記重合容器の内面にコアを形成するようにしたので、同様に前記コアの分子量及び分子量分散のばらつきを低減できる。また、前記コアにクラックが発生することが防止できる。さらに、プリフォームの製造工程数及び製造に掛かる時間を減らすことができる。

前記コアのガラス転移温度をＴｇとしたとき、形成された前記コアをＴｇ≦Ｔａ≦Ｔｇ＋５０を満たす温度Ｔａにてアニールするようにしたので、前記コアの組成物の密度の揺らぎを低減させ、散乱損失を低減させることができる。

図１は、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０の製造工程１１の一例を示したフロー図である。製造工程１１は、大別して重合容器形成工程１２、コア形成工程１３、クラッドパイプ装着工程１４、延伸工程１５、被覆工程１６から構成される。なお、本発明は上記構成に限定されるものではない。

本実施形態では、重合容器形成工程１２〜クラッドパイプ装着工程１４において、ＧＩ型ＰＯＦ（ＧＩ型ＰＯＦ素線）１７の母材となるプラスチック光ファイバプリフォーム（以下、単にプリフォームという）１８を形成する。具体的には、重合容器形成工程１２で重合容器１９を形成した後、コア形成工程１３で重合容器１９の内面にコア２０（図２参照）を形成する。形成されたコア２０は重合容器１９内から取り出される。クラッドパイプ装着工程１４では、予め形成されたクラッドパイプ２１内にコア２０を挿入してプリフォーム１８を形成する。延伸工程１５では、プリフォーム１８を延伸してＧＩ型ＰＯＦ素線１７を形成する。そして、被覆工程１６では、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７を被覆してＧＩ型ＰＯＦケーブル１０を形成する。

重合容器１９は、略円筒形状の容器であり、用いる素材は特に限定されない。例えば、コア２０の最外周の屈折率よりも低い屈折率を有するポリマー、好ましくはフッ素含有の低結晶性ポリマーやアモルファスポリマーなどから形成される略円筒形状の樹脂成形体を重合容器１９として用いる事で、この樹脂成形体を後述のクラッドパイプ２１とすることができる。この場合、重合容器１９は、溶融押出製造法などを用いてフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）等より形成された略円筒形状の樹脂成形体を用いることができる。また、重合容器１９は多層で構成されていても良く、その場合は変形しにくい剛性素材を用いた外壁と、前述の低い屈折率を有するポリマーなどから形成される樹脂の内壁とする事で、同様に樹脂の内壁を後述のクラッド２１とすることができる。一方、クラッドパイプ２１をコア２０の形成後に付与する場合であれば、この重合容器１９は、如何なる素材より形成されていても良く、例えば、剛性の強い材料を用いて後述の回転容器３２の機能を併せ持つ様にすることもできる。

図２は、プリフォーム１８の断面図を示したものである。プリフォーム１８は、略円管状のクラッドパイプ２１と、このクラッドパイプ２１の内部に設けられ、光伝送路となる略円管状のコア２０とから構成される。クラッドパイプ２１は、コア２０よりも屈折率の低い材料、例えばテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ビニリデンフルオライド三元系コポリマー（ＴＨＶ樹脂）等より形成される。なお、クラッドパイプ２１は、コア２０の保護や、伝送損失の増加の抑制及び曲げ損失の低減などの光学特性の向上の役割も果たす。そのため、重合容器１９を径の異なる複数のパイプから構成してもよい。

コア２０は、異なる屈折率を有する透光性の第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）［α＝１〜Ｎ］を重合容器１９の内面から同心円状に順次積層した複層構造に形成されているとみなしてよく、各樹脂層２２（α）は、中心軸Ｃに近い層ほどその屈折率が高くなるように形成されている。つまり、第１樹脂層２２（１）の屈折率が一番低くなり、第Ｎ樹脂層２２（Ｎ）の屈折率が一番高くなる。従って、コア２０は中心軸Ｃからクラッドパイプ２１の内面に向かって屈折率がほぼ連続的に低くなるような屈折率分布（以下、単に屈折率分布という）を有する。

樹脂層２２（α）の屈折率を各層ごとに変えるため、本実施形態では、重合後の屈折率が異なる２種類以上のコア形成用の重合性化合物を異なる配合比で共重合させることで、樹脂層２２（α）を形成する。これにより、各層に屈折率の差を発現させることができる。例えば、重合後の屈折率が低い方のコア用重合性化合物の配合割合を増やすことで屈折率を低くすることができ、屈折率が高い方のコア用重合性化合物の配合割合を増やすことで屈折率を高くすることができる。

コア形成用の重合性化合物としては、アモルファスポリマーの原料、好ましくはラジカル重合性のアモルファスポリマーの原料、更に好ましくはフッ素または重水素含有のアモルファスポリマー原料などが用いられる。なお、本発明はこれらに限定されるものではなく、モノマーの単独あるいは共重合体からなるポリマーが光学的な透明性を有し、且つポリマーの屈折率がＧＩ型ＰＯＦ素線１７を形成したときに所定の性能を発揮するような範囲で調整できるものであれば任意の原料を用いてよい。

具体的に、本実施形態ではコア形成用の重合性化合物として、重合後の屈折率が約１．４１を示す全重水素化２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート（以下、３ＦＭｄ７という）と、重合後の屈折率が約１．４９を示す全重水素化ペンタフルオロフェニルメタクリレート（以下、ＰＦＰＭＡｄ５という）とを用いる。そして、両者の配合比を調整することで、樹脂層２２（α）の屈折率を各層ごとに変えることができる。

３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５を共重合させてコポリマーとする際には重合開始剤を使用する。本実施形態では、重合開始剤として２，２ジメチルアゾビスイソブチレート及びドデシルメルカプタンを使用する。なお、本発明はこれらに限定されるものではなく、適宜適切なものを選択してもよい。また、コ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、連鎖移動剤を添加して重合度の調整を行うようにしてもよい。

また、上述した方法以外に、各樹脂層２２（α）の屈折率を各層ごとに変える方法として、各層を形成する重合性化合物に屈折率調整剤（ドーパント）を添加し、各層ごとにドーパントの添加量を変えることで各層に屈折率の差を発現させる方法もある。この場合には、ドーパントの添加量を多くすることで屈折率を高くし、ドーパントの添加量を少なくすることで屈折率を低くすることができる。このドーパントとしては、高屈折率で分子体積が大きく、重合に関与しないものを用いることが好ましい。

各樹脂層２２（α）を形成する前には、第１〜第Ｎ混合溶液２４（α）［α＝１〜Ｎ］（図３参照）をそれぞれ形成する。各混合溶液２４（α）は、３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５、重合開始剤などを混合したものであり、形成する樹脂層２２（α）に応じて３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５の配合比が異なっている。そして、詳しくは後述するが、この混合溶液２４（α）を重合容器１９内部に注液して重合させることで、所望の屈折率を有する樹脂層２２（α）が形成される。

次にコア２０の形成について具体的に説明を行う。図１に示すようにコア形成工程１３は、各樹脂層２２（α）を形成する第１〜第Ｎ層形成工程１３（α）［α＝１〜Ｎ］から構成される。各層形成工程１３（α）は、クラッドパイプ２１内へ混合溶液２４（α）を注液させる注液工程と、注液された混合溶液２４（α）を重合させて樹脂層２２（α）を形成する重合工程とからなる。つまり、コア形成工程１３では、混合溶液２４（α）の注液及び重合の工程を所望数だけ繰り返すことにより、上述の屈折率分布を有する複層構造のコア２０を形成する。以下、コア形成工程１３を構成するコア形成機２５について図３及び図４を用いて説明する。

図３はコア形成機２５の概略図であり、図４は図３中のＩＶ−ＩＶに沿う断面である。コア形成機２５は、本発明の光学材料用プリフォームの製造装置に相当するものであり、大別して回転重合装置２７と、本発明の注液手段に相当する注液装置２８と、本発明の不活性ガス供給手段に相当するガス供給装置２９と、本発明の圧力制御手段に相当する圧力制御装置３０とから構成される。

回転重合装置２７は、詳しくは後述する回転容器３２内に収納された重合容器１９を中心軸周りに回転させながら加熱して、この重合容器１９内部に注液された混合溶液２４（α）を重合させる所謂回転重合を行う。この回転重合装置２７は、恒温槽として機能する装置本体３３と、駆動ローラ３４と、モータ３５と、押さえローラ３７と、ヒータ３８と、温度センサ３９とから構成される。装置本体３３は、回転容器３２が収納される恒温室４１を有している。

駆動ローラ３４及びモータ３５は、本発明の回転手段に相当するものであり、重合容器１９を収納した回転容器３２を中心軸周りに回転させる。駆動ローラ３４は、恒温室４１内に平行且つ水平に複数配置されている（図４参照）。各駆動ローラ３４は、その回転軸３４ａの両端部が装置本体３３の側壁部３３ａに回動自在に保持されている。また、各駆動ローラ３４の回転軸３４ａの一端は装置本体３３外に設けられたモータ３５に接続されおり、各駆動ローラ３４はそれぞれ独立して回転駆動される。そして、回転容器３２は、隣り合う駆動ローラ３４の周面により形成される谷部にセットされ、駆動ローラ３４の回転に応じて回転される。これにより、回転容器３２内の重合容器１９も中心軸周りに回転される。

押さえローラ３７は、各駆動ローラ３４との間で回転容器３２を挟み込むように複数配置されており、その回転軸３７ａの両端が側壁部３３ａに回動自在、且つ着脱自在に保持されている。各押さえローラ３７は、回転容器３２の浮き上がりを防止する。

ヒータ３８は、本発明のクラッド温度調整手段に相当するものであり、恒温室４１内に配置されている。このヒータ３８は、恒温室４１の温度を調整することで、回転容器３２内の重合容器１９の温度を調整する。なお、ヒータ３８としては、恒温室４１内の温度を制御可能であれば任意のヒータを用いてよい。温度センサ３９は、恒温室４１内に配置されている。この温度センサ３９は、恒温室４１の温度、つまり、重合容器１９の温度を検出して温度信号を出力する。従って、この温度センサ３９から出力される温度信号に基づき、ヒータ３８の駆動を制御することで、重合容器１９の温度をその内部に注液された混合溶液２４（α）が重合する所定の重合温度に保つことができる。

この際に、上述の重合温度は、下記（１）及び（２）の条件を満たす範囲内の温度であることが好ましい。
（１）混合溶液２４（α）の沸点をＴ１ｂし、重合開始剤の半減期温度Ｔｈとしたときに 、重合容器１９の内部の混合溶液２４（α）の温度Ｔ１が、Ｔｈ−３０℃≦Ｔ１≦ Ｔ１ｂ、好ましくはＴｈ−２０℃≦Ｔ１≦Ｔ１ｂ、より好ましくはＴｈ−１０℃≦ Ｔ１≦Ｔ１ｂを満たすこと。
（２）重合容器１９の温度をＴｐとしたときに、Ｔｐ≦Ｔ１ｂを満たすこと。

回転容器３２に収納された重合容器１９を回転させつつ、その温度を重合温度に保つことで、重合容器１９内部に注液された混合溶液２４（α）を重合させて、ほぼ均一な厚みを有する樹脂層２２（α）を形成することができる。この際に、上述したように注液時と回転重合時とで重合容器１９の温度が一定でないと、形成された各樹脂層２２（α）、つまり、コア２０の分子量及び分子量分散にばらつきが生じたり、コア２０にクラックが発生したりするおそれがある。これを防止するため、本実施形態では重合容器１９の温度を注液時と回転重合時とで一定にする。具体的には、重合容器１９の温度が所定の重合温度に達し、且つ重合容器１９が回転されている時に混合溶液２４（α）を重合容器１９内に注液する。そのため、回転容器３２は、回転中でもその内部に収納された重合容器１９内に混合溶液２４（α）を注液可能な構造を有している。

図５に示すように、回転容器３２は略円筒状の容器本体４３と、栓ユニット４４，４５とから構成される。容器本体４３は、例えばＳＵＳ材等から形成されている。この容器本体４３は、その長手方向の長さが重合容器１９の長さよりも長く形成されているとともに、その内径が重合容器１９の外径よりも僅かに太くなるように形成されている。

栓ユニット４４，４５は、本発明の栓部材に相当するものであり、混合溶液２４（α）中に溶解せず且つ可塑剤等を溶出させるような化合物を含まない素材で形成される。このような素材としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。これら栓ユニット４４，４５は、容器本体４３の両端の開口部４３ａ、及び重合容器１９の両端の開口部２０ａを塞ぎつつ、容器本体４３の回転に応じて重合容器１９が回転されるように、この重合容器１９を容器本体４３内で保持する。

栓ユニット４４は、略円筒状のユニット本体４７と、第１栓部４８と、第２栓部４９と、連結部５０とが一体に形成されている。ユニット本体４７は、重合容器１９の内部に連通する連通路５１を有し、回転容器３２が恒温室４１内にセットされたときに装置本体３３の側壁部３３ａに設けられた軸受け５３（図３参照）に回転自在に嵌合される。そして、第１栓部４８及び第２栓部４９は、ユニット本体４７の重合容器１９と対向する側の一端部の周面上に略環状に形成され、連結部５０は、ユニット本体４７の他端部に形成されている。

第１栓部４８は、図示しないシール材を介して重合容器１９の一方の開口部１９ａを塞ぐ。第２栓部４９は、図示しないシール材を介して容器本体４３の一方の開口部４３ａを塞ぐ。連結部５０は、装置本体３３（図３参照）外に形成されており、ユニット本体４７の連通路５１に連通する嵌合孔５３と、この嵌合孔５３の内部に設けられた略環状のオムニシール（登録商標）５４とを備えている。この連結部５０には、詳しくは後述する注液装置２８の第１ロータリジョイント５６が着脱自在に連結される。

栓ユニット４５も栓ユニット４４と同じ構造であり、連通路５８を有するユニット本体５９と、第１栓部６０と、第２栓部６１と、嵌合孔６２及びオムニシール（登録商標）６３を備える連結部６４とが一体に形成されている。この連結部６４には、詳しくは後述する圧力制御装置３０の第２ロータリジョイント６６が着脱自在に連結される。なお、栓ユニット４４，４５は、上述したものに限定はされず、任意の形状のものを用いてよい。

図３に示すように、注液装置２８は、栓ユニット４４を介して回転容器３２内の重合容器１９の内部に混合溶液２４（α）を注液するものであり、大別して液供給ユニット６８と、送液配管６９と、液温調整ユニット７０と、上述の本発明の第１回転継手に相当する第１ロータリジョイント５６とから構成される。

液供給ユニット６８は、３ＦＭｄ７が貯留される第１貯留槽７２と、ＰＦＰＭＡｄ５が貯留される第２貯留槽７３と、混合槽７４と、フィルタ７５と、送液ポンプ７６とから構成される。第１貯留槽７２及び第２貯留槽７３はそれぞれ混合槽７４に接続されており、両槽７２，７３からそれぞれ所定量ずつ送液された３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５は混合槽７４内で混合される。また、混合時には上述の重合開始剤、連鎖移動剤も同時に混合される。これにより、形成する樹脂層２２（α）に応じた混合溶液２４（α）が形成される。

混合槽７４で形成された混合溶液２４（α）は、フィルタ７５で濾過されて異物が除去された後、送液ポンプ７６に送られる。なお、フィルタ７５としては、例えば孔径０．２μｍのメンブランフィルタが用いられる。送液ポンプ７６は、送液配管６９を介して濾過された混合溶液２４（α）を第１ロータリジョイント５６に向けて送液する。

送液配管６９は一端部が送液ポンプ７６に接続され、他端部が第１ロータリジョイント５６に接続されている。この送液配管６９としては、孔径１ｍｍのテフロン（登録商標）製のチューブが用いられる。また、この送液配管６９の途中には液温調整ユニット７０が設けられている。この液温調整ユニット７０は、送液配管６９に連結された熱交換器７８と、この熱交換器７８が配置されるウォータバス７９とから構成される。そして、熱交換器７８を介して混合溶液２４（α）とバス７９中の水との間で熱交換を行わせることで、重合容器１９の内部に注液される混合溶液２４（α）の温度を所定温度に調整できる。本実施形態では、重合容器の温度をＴｐとしたときに、混合溶液２４(α)の温度ＴｓをＴｐ−５０℃≦Ｔｓ≦Ｔｐに調整する。このように、混合溶液２４（α）の液温を調整することで、注液した際に重合を均一に進行させることができる。また、コア２０を形成中にヒートショックによるクラックの発生も防ぐことができる。

図６に示すように第１ロータリジョイント５６は、送液配管６９に接続された液通路８１を有しており、栓ユニット４４の連結部５０に相対回転自在、且つ着脱自在に連結される。第１ロータリジョイント５６は、ジョイント本体８２と、この本体８２に回動自在に保持されている回転軸部８３とからなる。そして、回転軸部８３を連結部５０のオムニシール（登録商標）５４に嵌合させることで、両者が連結されて液通路８１と連通路５１とが密閉状態で接続される。これにより、両者の間からの混合溶液２４（α）の漏れが防止される。なお、液通路８１と連通路５１とを密閉状態で接続可能であれば、オムニシール（登録商標）５４の代わりにＯリング等の樹脂リングを用いてもよい。また、第１ロータリジョイント５６と栓ユニット４４の連結部５０とを油圧連結してもよい。

このように、栓ユニット４４に第１ロータリジョイント５６を連結させることで、栓ユニット４４が容器本体４３と一体に回転されているときでも、回転中の重合容器１９内に混合溶液２４（α）を注液することができる。これにより、重合容器１９の温度が所定の重合温度に達し、且つ重合容器１９の回転が開始された後でも混合溶液２４（α）を重合容器１９内に注液することが可能となる。

上述のように混合溶液２４（α）を重合容器１９内に注液した際に、この混合溶液２４（α）中に空気、特に酸素が溶存していると、この酸素が重合禁止剤として機能して重合反応が阻害される場合がある。また、重合が阻害された結果、多くの未反応モノマーが残存し、延伸工程１５において気泡が発生する場合がある。重合が不均一であったり、気泡が生じたりするとその部位で光が散乱するため、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の光学性能および生産性が低下してしまう。そこで、本実施形態では、混合溶液２４（α）の注液が完了した後に上述のガス供給装置２９を用いて重合容器１９内部に不活性ガスである窒素ガスをパージする。なお、不活性ガスとしては、窒素ガスの代わりにアルゴンガス、ヘリウムガスなどの希ガスを用いても良い。

ガス供給装置２９は、窒素ガス供給ユニット８５と、ガス配管８６とから構成される。窒素ガス供給ユニット８５は、設定された任意の圧力で窒素ガスを供給する。なお、本実施形態では、送液配管６９の一部と第１ロータリジョイント５６とを用いて重合容器１９内部に窒素ガスをパージする。そのため、ガス配管８６は、一端部が窒素ガス供給ユニット８５に接続され、他端部が送液配管６９に接続される。また、本実施形態では、ガス配管８６は二股に分岐されており、液供給ポンプ７６と液温調整ユニット７０との間、及び液温調整ユニット７０と第１ロータリジョイント５６との間の２箇所で送液配管６９に接続されている。

このように、ガス供給装置２９と注液装置２８とで送液配管６９の一部及び第１ロータリジョイント５６を共用しているので、混合溶液２４（α）の注液と窒素ガスの供給とを切替できるように、送液配管６９の送液ポンプ７６に接続されている側の端部と、ガス配管８６の送液配管６９に接続されている側の端部とに第１〜第３の電磁弁８８，８９，９０が設けられている。そして、注液時には、第１電磁弁８８のみが開かれ、第２及び第３電磁弁８９，９０が閉じられるので、混合溶液２４（α）がガス配管８６内に混入するおそれはなくなる。

また、窒素ガスパージ時には、第１電磁弁８８が閉じられ、第２及び第３電磁弁８９，９０が開かれるため、送液配管６９の一部及び第１ロータリジョイント５６を介して、窒素ガスが重合容器１９内部にパージされる。これと同時に、送液配管６９内に残った混合溶液２４（α）の大部分を重合容器１９内に排出させることができる。この際、1つの樹脂層２２（α）となる混合溶液２４（α）の必要注液量は、送液配管６９に残存している溶液を含めて計算することが好ましい。これにより、一つの樹脂層２２（α）［ただし、α＝１〜（Ｎ−１）］を形成した後、引き続き次の樹脂層２２（α＋１）を形成するときに、送液される混合溶液２４（α＋１）に先の混合溶液２４（α）が混入する混入量を低減させることができる。

なお、本実施形態のように、回転中の重合容器１９内に混合溶液２４（α）を注液する場合に、注液中に重合容器１９の内部圧力が高くなると注液ができなくなる。さらに、本実施形態では、回転重合時に重合容器１９を加熱しているので、逆に内部圧力が低いと混合溶液２４（α）が沸騰してコア２０中に気泡が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、注液時は重合容器１９の内部を常圧にし、回転重合時には上述の圧力制御装置３０を用いて重合容器１９の内部を加圧する。

また、別の実施形態としては液供給経路とガス供給経路を独立した経路とし（図示は省略）、連通路５１内に管を通す事により２重の同心管として重合容器内にガスとモノマーを独立に導入させることも考えられる。このとき、内側管（図示せず）の固定をオムニシール（登録商標）等で行えば、シール材が低摩擦係数のため内側管を軸方向に移動させることも可能となる。これにより、内側管を長尺の重合容器に対して軸方向に移動させながら液やガスを供給する事ができるので、より均一に供給を行うことができる。

重合容器１９の内部を常圧にするため、本実施形態では栓ユニット４５の連結部６４と、圧力制御装置３０の第２ロータリジョイント６６との連結を解除して、栓ユニット４５の連通路５８（図４参照）を開放する。これにより、重合容器１９内に混合溶液２４（α）が注液されても内部圧力が常圧に保たれるので、混合溶液２４（α）の注液を問題なく行うことができる。また、注液時の内部圧力の変動で混合溶液２４（α）が沸騰するおそれもなくなる。

圧力制御装置３０は、回転重合時に重合される混合溶液２４（α）の重合率が７０〜１００％に達するまでは重合容器１９の内部を加圧する。また、この圧力制御装置３０は、コア２０が形成された後に重合容器１９の内部を減圧する。この圧力制御装置３０は、圧力制御ユニット９１と、圧力制御用配管９２と、本発明の第２回転継手に相当する第２ロータリジョイント６６とから構成される。なお、本発明は上述の構成に限定されるものではない。

第２ロータリジョイント６６は、回転重合時に栓ユニット４５の連結部６４に相対回転自在、且つ着脱自在に連結される。この際に、栓ユニット４５は容器本体４３と一体に回転しているので、第２ロータリジョイント６６の連結は図示しない自動連結機構により行われる。この第２ロータリジョイント６６は、図示は省略するが、栓ユニット４５に連結されたときに連通路５８に接続される圧力制御用通路を有している。また、第２ロータリジョイント６６には、圧力制御用配管９２を介して圧力制御ユニット９１が接続されている。

圧力制御ユニット９１は、加圧時には圧力制御用配管９２、第２ロータリジョイント６６、連通路５８を介して重合容器１９の内部に加圧気体を送り込むことで、重合容器１９の内部を加圧する。この加圧気体としては、空気の混入を防ぐために窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスが用いられる。なお、本実施形態において圧力制御ユニット９１は、配管９２の途中に設けられたパイプ内部圧力検出センサ９３からの検出信号に基づき、加圧量が０．０１Ｍｐａ〜１Ｍｐａ、好ましくは０．０１Ｍｐａ〜０．５Ｍｐａ、より好ましくは０．０１Ｍｐａ〜０．１Ｍｐａになるように加圧する。これにより、回転重合時の混合溶液２４（α）が反応熱により沸点以上に上昇した場合でも、その沸騰を防止することができる。

また、圧力制御ユニット９１は、減圧時には圧力制御用配管９２と第２ロータリジョイント及び連通路５８を介して重合容器１９の内部を吸引することで、重合容器１９の内部を減圧する。本実施形態において圧力制御ユニット９１は、パイプ内部圧力検出センサ９３からの検出信号に基づき、減圧量が−０．０１Ｍｐａ〜−０．１０１Ｍｐａ、好ましくは−０．０５Ｍｐａ〜−０．１０１Ｍｐａ、より好ましくは−０．０８Ｍｐａ〜−０．１０１になるように減圧する。このように、コア形成後に減圧させることでコア２０中に残った加圧気体や残存した未反応のモノマーなどを除去することができる。なお、本実施形態では減圧時に重合容器１９を上述の重合温度で所定時間加熱して、残存している重合性化合物（３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５）を全て重合および除去させる。

なお、ガス供給装置２９と圧力制御装置３０を連結する経路を設けてガスを循環可能として使用ガス量やガスの温度調整コストを低減させるなどが考えられ、また、循環経路にガスクロマトグラフ等の分析機器を接続する経路を設けて、内部の反応状態を詳細に分析しながらフィードバック制御を行う様にすることもできる。

図７に示すように、これらコア形成機２５を構成するモータ３５、ヒータ３８、液供給ユニット６８、液温調整ユニット７０、窒素ガス供給ユニット８５、第１〜第３電磁弁８８〜９０、圧力制御ユニット９１の駆動は、コントローラ９５により制御される。このコントローラ９５としては、例えば市販のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの各種コンピュータが用いられる。このコントローラ９５は、モータ制御部９７と、温度制御部９８と、液供給制御部９９と、液温制御部１００と、電磁弁制御部１０１と、ガス供給制御部１０２と、圧力制御部１０３と、図示は省略するが温度センサ３９及びパイプ内部圧力検出センサ９３からの検出信号が入力される入力ポートとを有している。

モータ制御部９７は、モータ３５の駆動を制御する。温度制御部９８は、ヒータ３８とともに本発明のクラッド温度調整手段を構成するものであり、ヒータ３８の駆動を制御して恒温室４１内の温度、つまり、回転容器３２内に収納された重合容器１９の温度を調整する。

液供給制御部９９は、液供給ユニット６８の駆動を制御する。具体的には、液供給制御部９９は、形成する樹脂層２２（α）に応じて、両貯留槽７２，７３から混合槽７４に向けてそれぞれ送液される３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５の送液量を調整して混合溶液２４（α）を形成する。また、液供給制御部９９は、温度センサ３９から出力される検出信号に基づき重合容器１９の温度が所定の重合温度に達し、且つ回転容器３２（重合容器１９）が回転されている時に、送液ポンプ７６を駆動して混合溶液２４（α）の送液を開始する。

液温制御部１００は、液温調整ユニット７０のウォータバス７９の温度を制御して、送液される混合溶液２４（α）の温度を所定温度に調整する。また、電磁弁制御部１０１は、第１〜第３電磁弁８８〜９１の開閉を制御する。

ガス供給制御部１０２は、電磁弁制御部１０１により第１電磁弁８８が閉じられ、且つ第２及び第３電磁弁８９，９０が開かれたら、窒素ガス供給ユニット８５を駆動して重合容器１９の内部に窒素ガスをパージさせる。

圧力制御部１０３は、混合溶液２４（α）の注液が完了して、上述の自動連結機構（図示せず）により第２ロータリジョイント６６が栓ユニット４５に連結された後、混合溶液２４（α）の重合率が７０〜１００％に達するまでは、圧力制御ユニット９１を駆動して重合容器１９の内部に加圧気体を送り込み、この重合容器１９の内部を加圧する。このとき、圧力制御部１０３は、パイプ内部圧力検出センサ９３からの検出信号に基づき、加圧量が所定範囲内に収まるように加圧気体の送り込み量などを調整する。

また、圧力制御部１０３は、コア２０の形成が完了したら、圧力制御ユニット９１を駆動して重合容器１９の内部を吸引し、この重合容器１９の内部を減圧させる。このときも同様に、圧力制御部１０３は、パイプ内部圧力検出センサ９３からの検出信号に基づき、減圧量が所定範囲内に収まるように吸引量などを制御する。

なお、図示は省略するが、コントローラ９５としてＰＣを用いた場合には、そのモニタ（図示せず）に、例えば何番目の樹脂層２２（α）まで形成されたかなどのコア形成工程１３の進捗状況を表示させることができる。

コア形成時には、温度制御部９８はヒータ３８を駆動して回転容器３２内に収納された重合容器１９の温度を所定の重合温度に調整し、モータ制御部９７は、モータ３５を駆動して重合容器１９を回転させる。これと同時に液供給制御部９９は、両貯留槽７２，７３から混合槽７４に向けて３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５を所定量ずつ送液して、混合槽７４内で第１混合溶液２４（１）（図示せず）を形成する。この第１混合溶液２４（１）はフィルタ７５で濾過された後、送液ポンプ７６に送られる。

液供給制御部９９は、温度センサ３９からの検出信号に基づき、重合容器１９の温度が所定の重合温度に達したら、送液ポンプ７６を駆動して第１混合溶液２４（１）を第１ロータリジョイント５６に向けて送液する。この際に、電磁弁制御部１０１は、予め第１電磁弁８８を開き、且つ第２及び第３電磁弁８９，９０を閉じておく。また、液温制御部１００は、ウォータバス７９の温度を制御して、第１混合溶液２４（１）の温度Ｔｓを上述したようにＴｐ−５０℃≦Ｔｓ≦Ｔｐに調整する。また、栓ユニット４５の連結部６４と第２ロータリジョイント６６との連結を解除しておき、連通路５８を開放しておく。

第１ロータリジョイント５６に達した第１混合溶液２４（１）は、ジョイント５６内の液通路８１、及び栓ユニット４４内の連通路５１を介して、回転中の重合容器１９の内部に注液される。そして、注液が完了したら、電磁弁制御部１０１は第１電磁弁８８を閉じ、且つ第２及び第３電磁弁８９，９０を開く。次いで、ガス供給制御部１０２は、窒素ガス供給ユニット８５を駆動して、回転中の重合容器１９の内部に窒素ガスをパージさせる。

窒素ガスパージが完了したら、自動連結機構（図示せず）により第２ロータリジョイント６６が栓ユニット４５に連結される。そして、圧力制御部１０３は、第１混合溶液２４（１）の重合率が７０〜１００％に達するまでの間、圧力制御ユニット９１を駆動して回転中の重合容器１９の内部に加圧気体を送り込み、この重合容器１９の内部を所定の加圧量で加圧する。重合容器１９を重合温度にて回転させながら所定時間保持することで、重合容器１９の内面に第１樹脂層２２（１）が形成される（図２参照）。

以上により第１層形成工程１３（１）が完了する。以下、同様の手順で第２層形成１４（２）〜第Ｎ層形成工程１３（Ｎ）を繰り返すことで、第２〜第Ｎ樹脂層２２（２〜Ｎ）が順次形成される（図１参照）。上述したように各樹脂層２２（α）は、コア２０の中心軸Ｃに近い層ほど屈折率が高くなるように形成されている。これにより、上述の屈折分布を有する複層構造のコア２０が形成される。

コア２０が形成されたら、温度制御部９８は、ヒータ３８を駆動して重合容器１９を所定温度で一定時間加熱してアニールを行う。次いで、圧力制御部１０３は、圧力制御ユニット９１を駆動して重合容器１９の内部を吸引し、この重合容器１９の内部を所定の減圧量で減圧してコア２０中に残った加圧気体などを抜く。また、温度制御部９８は、減圧前にヒータ３８を駆動して重合容器１９をそのまま上述の重合温度で一定時間加熱して、残存している３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５を全て重合させる。なお、アニールに関しては減圧後に行ってもよい。アニールを行うことで重合による密度揺らぎを除去し過剰な光散乱を抑制することができる。また、残存する未反応モノマーの重合を進め、より残存するモノマーを減少させることができる。この観点では、アニールは減圧前に行うことが好ましい。

減圧が終了したら、回転容器３２を回転重合装置２７外に取り外す。次いで、重合容器１９内からコア２０を取り外す。そして、図１に示すようにクラッドパイプ装着工程１４において、予め形成されたＴＨＶ樹脂製のクラッドパイプ２１にコア２０を挿入してプリフォーム１８を形成する。このプリフォーム１８を延伸工程１５において長手方向に加熱延伸することにより、所望の径のＧＩ型ＰＯＦ素線１７が形成される。この際に、プリフォーム１８を減圧しながら延伸させることで、プリフォーム１８（コア２０）の中空部（図２参照）を完全に消失させて、空隙のないＧＩ型ＰＯＦ素線１７が得られる。

被覆工程１６では、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７にポリエチレン、ポリプロピレン等からなる第１被覆材（図示せず）を被覆してＧＩ型ＰＯＦコード（図示せず）を形成する。次いで、このＧＩ型ＰＯＦコードにアラミド繊維、ポリエステル繊維などからなる抗張力繊維（図示せず）、及びポリエチレン、ポリプロピレン等からなる第２被覆材（図示せず）を順次被覆してＧＩ型ＰＯＦケーブル１０を形成する。このＧＩ型ＰＯＦケーブル１０は、コイル状に巻き取られた後、出荷される。

次に、本実施形態の作用について説明を行う。最初に重合容器製造工程１３において、溶融押出製造法などを用いてフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）製の重合容器１９が形成される。この重合容器１９は、回転容器３２に収納された後、回転重合装置２７の恒温室４１内にセットされる。また、重合容器製造工程１３と同様の方法で、ＴＨＶ樹脂製のクラッドパイプ２１が別途形成される。

回転容器３２のセットが完了したら、コントローラ９５の温度制御部９８はヒータ３８を駆動して重合容器１９の温度を所定の重合温度に調整し、モータ制御部９７は、モータ３５を駆動して回転容器３２と一体に重合容器１９を回転させる。また、液供給制御部９９は、混合槽７４内で第１混合溶液２４（１）（図示せず）を形成し、この第１混合溶液２４（１）をフィルタ７５で濾過した後に送液ポンプ７６に送液する。

液供給制御部９９は、温度センサ３９からの検出信号に基づき、重合容器１９の温度が所定の重合温度に達したら、送液ポンプ７６を駆動して第１混合溶液２４（１）を送液する。この前に、電磁弁制御部１０１は、第１電磁弁８８を開き、且つ第２及び第３電磁弁８９，９０を閉じておく。また、液温制御部１００は、ウォータバス７９の温度を制御して、第１混合溶液２４（１）の温度Ｔｓを上述のように調整する。

第１混合溶液２４（１）は、第１ロータリジョイント５６等を介して回転中の重合容器１９の内部に注液される。この際に、予め栓ユニット４５の連結部６４と第２ロータリジョイント６６との連結を解除しておき、連通路５８を開放しておく。これにより、注液時にも重合容器１９の内部は常圧に保たれるので、第１混合溶液２４（１）の注液ができなくなるおそれはない。また、注液時の内部圧力の変動で第１混合溶液２４（１）が沸騰するおそれもなくなる。

注液が完了したら、電磁弁制御部１０１は、第１電磁弁８８を閉じ、且つ第２及び第３電磁弁８９，９０を開く。次いで、ガス供給制御部１０２は、窒素ガス供給ユニット８５を駆動して、重合容器１９の内部に窒素ガスをパージさせて、重合容器１９の内部の空気を除去する。これにより、第１混合溶液２４（１）中に溶存している空気が除去されて、コア２０中に重合の不均一性が生じたり、多量のモノマーが残存したりすることが防止される。

窒素ガスパージが完了したら、自動連結機構（図示せず）により第２ロータリジョイント６６が栓ユニット４５に連結される。次いで、圧力制御部１０３は、第１混合溶液２４（１）の重合率が７０〜１００％に達するまでの間、圧力制御ユニット９１を駆動して重合容器１９の内部を加圧する。これにより、重合中の第１混合溶液２４（１）の沸騰が防止されるので、同様に後工程でコア２０の中に気泡が生じることが防止される。そして、重合容器１９を重合温度にて回転させながら所定時間保持することで、重合容器１９の内面に第１樹脂層２２（１）が形成される。

以上により第１層形成工程１３（１）が完了する。以下、同様の手順で第２層形成１４（２）〜第Ｎ層形成工程１３（Ｎ）を繰り返すことで、第２〜第Ｎ樹脂層２２（２〜Ｎ）が順次形成されて、重合容器１９の内面にコア２０が形成される。コア２０が形成され、アニールが行われたら、圧力制御部１０３は圧力制御ユニット９１を駆動してこの重合容器１９の内部を所定の減圧量で減圧する。これにより、コア２０中に残った加圧気体などが抜かれて、コア２０の中に気泡が生じることが防止される。また、この減圧時に重合容器１９を上述の重合温度で一定時間加熱して、残存している３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５を全て重合または除去させる。

このように、本実施形態では重合容器１９の温度が所定の重合温度に達し、且つこの重合容器１９が回転されてから混合溶液２４（α）の注液を行い、この重合温度を保持したまま混合溶液２４（α）中の３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５（重合性化合物）を重合させるようにしたので、注液時と重合時とで重合容器１９の内部の混合溶液２４（α）の温度をほぼ一定にすることができる。これにより、形成されたコア２０の分子量及び分子量分散のばらつきが低減される。また、コア２０が歪んでクラックが発生することを防止できる。その結果、良好な光学性能を有するＧＩ型ＰＯＦを製造可能なプリフォーム１８が得られる。

また、本実施形態では回転容器３２を回転重合装置２７の外に取り外すことなく、混合溶液２４（α）の注液及び重合を繰り返すことができるので、プリフォーム１８の製造工程数及び製造に掛かる時間を減らすことができる。

減圧が終了したら、回転容器３２を回転重合装置２７外に取り外すとともに、重合容器１９内からコア２０を取り外す。そして、予め形成されたＴＨＶ樹脂製のクラッドパイプ２１にコア２０を挿入してプリフォーム１８を形成する。

延伸工程１５では、プリフォーム１８を長手方向に加熱延伸してＧＩ型ＰＯＦ素線１７を形成する。次いで、被覆工程１６では、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７に第１被覆材（図示せず）を被覆してＧＩ型ＰＯＦコード（図示せず）を形成し、このＧＩ型ＰＯＦコードに抗張力繊維（図示せず）及び第２被覆材（図示せず）を順次被覆してＧＩ型ＰＯＦケーブル１０を形成する。このＧＩ型ＰＯＦケーブル１０は、コイル状に巻き取られた後、出荷される。

なお、上記実施形態では、注液装置２８とガス供給装置２９とで送液配管６９の一部を共用するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではく、ガス配管８６を第１ロータリジョイント５６に接続して、このジョイント５６内で注液と窒素ガスパージとを切り替えるようにしてもよい。また、上記実施形態では、加圧時に圧力制御ユニット１６は、窒素ガス等の不活性ガスからなる加圧気体を重合容器１９の内部に送り込んでいるので、この圧力制御ユニット９１をガス供給装置として用いて窒素パージ等を行わせるようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、注液時に重合容器１９の内部を常圧に保つために、栓ユニット４５の連結部６４と、第２ロータリジョイント６６との連結を解除して、連通路５８を開放するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧力制御用配管９２の途中に分岐配管を設けるとともに、この分岐配管の途中に電磁弁等を設けようにしてもよい。この場合には、注液時にのみ電磁弁を開くことで重合容器１９の内部を常圧に保つことができる。その結果、栓ユニット４５の連結部６４と、第２ロータリジョイント６６との連結及び連結解除を行う必要がなくなる。

また、上記実施形態では、回転中の重合容器１９の内部に混合溶液２４（α）を注液するために、栓ユニット４４に第１ロータリジョイント５６を連結させるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、栓ユニット４４に対して相対回転自在に連結可能であれば、任意の回転継手を用いてもよい。例えば、栓ユニット４４の略円筒状のユニット本体４７の周面に、その周方向に沿って連通路５１に連通する貫通孔を複数形成する。そして、各貫通孔を覆うようにユニット本体４７の周面上に略環状の回転継手を回転自在に取り付けるようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、回転容器３２を隣り合う駆動ローラ３４の周面により形成される谷部にセットして、各駆動ローラ３４を回転させることで回転容器３２と一体に重合容器１９を回転させるようにしているが、本発明はこれに限定されるものでない。例えば、図示は省略するが栓ユニット４４，４５のいずれか一方に駆動連結機構を介してモータを接続して、直接回転容器３２を回転させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、重合容器１９として略円筒状のものが用いられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、中空部を有する断面形状が多角形状のクラッドパイプを用いても良い。この場合には、上述したように直接回転容器３２を回転させる。

なお、上記実施形態では、重合容器１９内にコア２０を形成して、このコア２０を別途に形成されたクラッドパイプ２１に挿入させることでプリフォーム１８を形成するようにしたが本発明はこれに限定されるものではなく、重合容器１９としてクラッドパイプ２１を用いるようにしてもよい。この場合には、クラッドパイプ２１の内部に直接コア２０を形成できるので、工程数を減らすことができるという利点がある。

［実施例］
以下、本発明の効果を明確にするために、本発明の製造法で製造されたプリフォーム１８を加熱延伸させたＧＩ型ＰＯＦ素線１７と、従来の方法で製造されたプリフォームを加熱延伸させたＧＩ型ＰＯＦ素線との伝送損失をそれぞれ測定して比較を行った。最初に本発明の製造法で製造されたプリフォーム１８の製造条件についての説明を行う。

ＰＶＤＦ製の重合容器１９が収納された回転容器３２を回転重合装置２７の恒温室４１内にセットした。次いで、この重合容器１９を温度が９０℃に達するまで２０００ｒｐｍの回転を与えながら保持した。同時に、液供給ユニット６８は、下記表１−（１）に示す配合比で３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５を混合して第１混合溶液２４（１）を形成した。なお、第１混合溶液２４（１）中には、重合開始剤として２，２ジメチルアゾビスイソブチレートを０．１ｍｏｌ％及びドデシルメルカプタンを０．０５ｍｏｌ％添加した。そして、形成された第１混合溶液２４（１）を、フィルタ７５（孔径０．２μｍのメンブランフィルタ）で濾過した後、送液ポンプ７６に送った。

重合容器１９の温度が９０℃に達したら、第１混合溶液２４（１）を重合容器１９の内部に注液した。この際に、液温調整ユニット７０のウォータバス７９の温度を５０℃に調整して、重合容器１９の内部に注液される第１混合溶液２４（１）の液温を５０℃に調整した。また、注液時には栓ユニット４５の連結部６４と第２ロータリジョイント６６との連結を解除しておき、連通路５８を開放しておいた。重合容器１９の内部で圧力変化はなく、注液時の液漏れもなかった。

注液完了後、窒素ガスを重合容器１９の内部に圧力０．０５Ｍｐａで１０秒間パージした。次いで、栓ユニット４５の連結部６４と第２ロータリジョイント６６とを連結して、重合容器１９の内部を加圧した。そして、加圧したまま温度９０℃にて１時間保持して第１混合溶液２４（１）を重合させ、重合容器１９の内面に第１樹脂層２２（１）を形成した。この第１樹脂層２２（１）の重合率は９０％であった。

以下、同様にして第２〜第１１混合溶液２４（２〜１１）の注液及び重合を繰り返して、第２〜第１１樹脂層２２（２〜１１）を形成した。これにより、１１層構造のコア２０が形成された。なお、第２〜第１１混合溶液２４（２〜１１）を形成する際には、３ＦＭｄ７とＰＦＰＭＡｄ５とをそれぞれ下記表１−（２）〜（１１）に示す配合比で混合した。コア２０が形成されたら、１３０℃にて２４時間のアニールを行った。次いで、重合容器１９の内部を減圧しながら９０℃にて６時間保持して残存している重合性化合物（３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５）を全て重合または除去させた。

減圧後、コア２０を重合容器１９内から取り出して、このコア２０を予め形成されたＴＨＶ樹脂（Ｄｙｎｅｏｎ：住友スリーエム（株）製）からなるクラッドパイプ２１に挿入した。これにより、プリフォーム１８が得られた。

プリフォーム１８のコア２０は、図８に示したような断面径方向における屈折率を有していた。このコア２０の重量平均分子量は、第１樹脂層２２（１）が２０万であり、第１１樹脂層２２（１１）が２５万であった。また、分子量分散は、第１樹脂層２２（１）が３であり、第１１樹脂層２２（１１）が４であった。

次いで、このプリフォーム１８を、そのコア２０の中空部を減圧しながら２００℃にて加熱延伸してＧＩ型ＰＯＦ素線１７を形成した。なお、延伸時には屈折率分布を有する領域、つまり、コア２０の径が２２０μｍになるように延伸倍率を調整した。得られたＧＩ型ＰＯＦ素線１７の外径の変動は±１５μｍであった。

次に、従来の方法で製造されたプリフォームの製造条件について説明を行う。このプリフォームの製造時には、上述の注液装置２８を用いずに回転重合装置２７のみを用いて第１〜第１１樹脂層２２（１〜１１）を形成した。具体的には、一つの樹脂層２２（α）が形成されたら回転容器３２を装置外に取り出して、容器３２が冷却された後に次の混合溶液２４（α＋１）を注液した。そして、この回転容器３２を再度回転重合装置３２内にセットして混合溶液２４（α＋１）を重合させることを繰り返した。なお、重合時の温度、加熱時間は上述のプリフォーム１８形成時と同じ条件にした。得られたプリフォームのコアの重量平均分子量は、第１樹脂層（１）が３０万であり、第１１樹脂層が５０万であった。また、分子量分散は、第１樹脂層が４であり、第１１樹脂層が８であった。また、このプリフォームを加熱延伸して得られたＧＩ型ＰＯＦの外径の変動は±３０μｍであった。

ＧＩ型ＰＯＦ素線１７と、比較例のＧＩ型ＰＯＦ素線との伝送損失をそれぞれ測定した。ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の伝送損失は、６５０ｎｍで９０ｄＢ／ｋｍ、７８０ｎｍで８０ｄＢ／ｋｍ、８５０ｎｍで１００ｄＢ／ｋｍであった。また、従来の方法で製造されたＧＩ型ＰＯＦ素線の伝送損失は、６５０ｎｍで１５０ｄＢ／ｋｍ、７８０ｎｍで１００ｄＢ／ｋｍ、８５０ｎｍで１３０ｄＢ／ｋｍであった。

以上の結果より、本発明の製造法で製造されたプリフォーム１８を加熱延伸したＧＩ型ＰＯＦ素線１７が、従来の方法で製造されたプリフォームを加熱延伸したＧＩ型ＰＯＦ素線よりも伝送損失が小さくなることが確認された。

ＧＩ型ＰＯＦケーブル製造工程のフロー図である。 プリフォームの断面図である。 コア形成機の概略図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 重合容器の概略図である。 重合容器の栓ユニットの断面図である。 コア形成機の電気的構成を示したブロック図である。 コアの断面径方向の屈折率を示したグラフである。

符号の説明

１０ ＧＩ型プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）ケーブル
１３ コア形成工程
１７ ＧＩ型ＰＯＦ素線
１８ プリフォーム
１９ 重合容器
２０ コア
２１ クラッドパイプ
２２（α） 第１〜第Ｎ樹脂層
２４（α） 第１〜第Ｎ混合溶液
２５ コア形成機
２７ 回転重合装置
２８ 注液装置
２９ ガス供給装置
３０ 圧力制御装置
３２ 回転容器
３５ モータ
３８ ヒータ
４４，４５ 栓ユニット
５６ 第１ロータリジョイント
６６ 第２ロータリジョイント

Claims (7)

1. 一端及び他端にそれぞれ開口を有する筒状の重合容器内にコア形成用の重合性化合物を注液して重合させて、前記重合容器の内面に光伝送路となるコアを形成するプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置において、
   筒状の重合容器をその中心軸周りに回転させる回転手段と、
   回転中の前記重合容器の温度を、前記重合性化合物が重合する所定の重合温度に調整する重合容器温度調整手段と、
   前記重合容器の温度を検出する温度センサと、
   回転中の前記重合容器内に前記重合性化合物を注液する注液手段と、
   前記温度センサの検出結果に基づき、前記重合容器の温度が前記重合温度に達したときに回転中の前記重合容器内へ前記重合性化合物の注液が行われるように前記注液手段を制御する注液制御手段と、
   前記重合容器内に注液される前の前記重合性化合物の温度を調整する液温調整手段と、を備え、
   前記液温調手段は、前記重合容器の温度をＴｐとしたときに、前記重合性化合物の温度ＴｓをＴｐ−５０℃≦Ｔｓ≦Ｔｐに調整することを特徴とするプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置。
2. 回転中の前記重合容器の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備えることを特徴とする請求項１記載のプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置。
3. 前記重合容器の内部の圧力を制御する圧力制御手段を備え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材料用プリフォームの製造装置。
4. 前記重合容器の前記一端の開口には、前記重合容器の内部に連通する連通路を備える第１栓部材が着脱自在に嵌合されており、
   前記注液手段は、前記第１栓部材に回転自在且つ着脱自在に連結され、この連結時に前記連通路に接続される第１流通路を有する第１回転継手を備え、前記第１回転継手及び前記第１栓部材の連通路を介して回転中の前記重合容器内部に前記重合性化合物を注液することを特徴とする請求項３記載のプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置。
5. 前記第１回転継手が前記第１栓部材に連結されたときに、前記連通路と前記第１流通路とが密閉状態で接続されることを特徴とする請求項４記載のプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置。
6. 前記重合容器の前記他端の開口には、前記重合容器の内部に連通する連通路を備える第２栓部材が着脱自在に嵌合されており、
   前記圧力制御手段は、前記第２栓部材に回転自在且つ着脱自在に連結され、この連結時に前記連通路に接続される第２流通路を有する第２回転継手を備え、前記第２回転継手及び前記第２栓部材の連通路を介して、加圧時には加圧気体を回転中の前記重合容器の内部に供給し、減圧時には回転中の前記重合容器の内部を吸引することを特徴とする請求項４または５記載のプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置。
7. 前記重合容器は、光を閉じ込めるクラッドであることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載のプラスチック光学材料用プリフォームの製造装置。

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