プラスチック光学材料用プリフォーム及びその製造方法
【課題】 伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を製造する。
【解決手段】 ＰＯＦの母材となるプリフォーム（図示せず）のコア１９を、その中心軸Ｃの周りに多数に分割した形状のコア素片２０を形成する。コア素片２０を、屈折率の異なる透光性の第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）［α＝１〜Ｎ］を屈折率の高いものから順に積層して形成する。形成されたコア素片２０を組み合せてコア１９を形成する。コア１９にクラッドパイプ（図示せず）を装着してプリフォームを形成する。このプリフォームを延伸させることで、伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するＰＯＦが得られる。
【解決手段】 ＰＯＦの母材となるプリフォーム（図示せず）のコア１９を、その中心軸Ｃの周りに多数に分割した形状のコア素片２０を形成する。コア素片２０を、屈折率の異なる透光性の第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）［α＝１〜Ｎ］を屈折率の高いものから順に積層して形成する。形成されたコア素片２０を組み合せてコア１９を形成する。コア１９にクラッドパイプ（図示せず）を装着してプリフォームを形成する。このプリフォームを延伸させることで、伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するＰＯＦが得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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メリットを有する。また、この他にもＰＯＦには、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、その次世代規格のＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）リンク用のケーブルとしても利用が検討されている。
【０００３】
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原料であるポリマーを溶融押出により繊維状（ＧＩ型ＰＯＦ原糸）にしてＧＩ型ＰＯＦとする方法（溶融押出法）や、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、これを長手方向に延伸してＧＩ型ＰＯＦとする方法が一般的である。
【０００４】
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に記載されているように、ペレット状にしたコア形成用ポリマーとクラッド形成用ポリマーとを溶融押出装置に供する。溶融押出装置では両ポリマーを溶融状態とした後に、装置内の押出ダイによりコア及びクラッドの２層構造を形成する。また、押出ダイの内部では２層構造とされた両ポリマーの液流路の温度調整を行って、コア用ポリマーに添加された屈折率調整剤（ドーパント）を熱拡散させることで、上述のような屈折率分布を有するＧＩ型ＰＯＦ原糸を形成してＧＩ型ＰＯＦとしている。
【０００５】
また、ドーパントを熱拡散させる代わりに、溶融押出装置で共押出し（多層溶融押出し）を行って内側の層ほど屈折率が高くなるようにした多層のコアを形成する方法もよく知られている。この場合には、ドーパントの添加量を変えたコア形成用ポリマーを層数分だけ用意しておく。
【０００６】
プリフォームを延伸してＧＩ型ＰＯＦとする方法では、回転ゲル重合法を利用してプリフォームを形成するのが一般的である。具体的には、特許文献２に記載されているように、溶融押出法等で形成されたクラッドの内部に、ドーパントが添加されたコア形成用モノマーを注入する。次いで、このクラッドを回転重合装置にセットして回転重合させることで、コア形成用モノマーの重合の進行と共にコア中心部のドーパントの濃度が高くなるため、上述のような屈折率分布を有するプリフォームが形成される。そして、このプリフォームを延伸装置にセットして長手方向に延伸させることでＧＩ型ＰＯＦが得られる。
【０００７】
また、回転ゲル重合法を利用してプリフォームを形成する代わりに、特許文献３に記載されているように、一端側から他端側に向かって屈折率が連続的に低くなる長尺フイルムを形成し、このフイルムをその一端側を中心としてロール状に巻き取ることで上述のような屈折率分布を有するプリフォームを形成する方法も知られている。また、屈折の異なる２本以上のパイプを入れ子にした多重パイプをプリフォームとして用いる方法も知られている。
【特許文献１】特開２０００−３５６７１６号公報（第６〜８頁、第１〜２図参照）
【特許文献２】特許第３３３２９２２号公報（第７〜９頁参照）
【特許文献３】特開２００５−３７９１０号公報（第９頁、第１図参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記特許文献１に記載されている方法では、ドーパントを熱拡散させることで屈折率分布を持たせるようにしているが、熱拡散ではドーパントの移動の制御が難しいので高度な屈折率分布制御が行えない。その結果、高伝送帯域を持つＧＩ型ＰＯＦの製造が難しくなってしまう。また、溶融押出法は、工程数が多くなり、その生産効率も悪いため、ＧＩ型ＰＯＦの製造コストが高くなってしまうという問題もある。
【０００９】
多層溶融押出しを行う場合には、層ごとにドーパントの混合量を変えたコア用ポリマーを別途容易する必要があり、大掛かりな重合設備が必要になる。その結果、重合設備の運転コストが高くなるので、ＧＩ型ＰＯＦの製造コストが高くなってしまう。なお、重合設備の数が層数よりも少ない場合には、１つのコア用ポリマーを形成した後に設備を洗浄する必要があるので、同様にＧＩ型ＰＯＦの製造コストが高くなってしまう。また、コア用ポリマーを形成する重合設備はクリーン化が必要なため、設備の製造コスト及び運転コストが高くなってしまう。さらに、多層溶融押出しを行う際に、層数が５層以上になると各層の界面制御が非常に困難となるので、伝送損失及び伝送帯域が悪化してしまう。また、溶融押出装置も層数が増えた分だけ大型化してしまうので、設置に広いスペースが必要となり、装置の製造コストも高くなってしまう。
【００１０】
前記特許文献２に記載されているように、回転ゲル重合法を利用してプリフォームを形成する場合にも、同様にドーパントの移動の制御が難しいので高度な屈折率分布制御が行えないという問題がある。さらに、ドーパントの移動で屈折率分布を形成するため、ドーパント以外の他の素材、例えばコポリマー（共重合体）等を用いて屈折率分布を持たせることが難しい。また、溶融押出法と同様に工程数が多くなり、その生産効率も悪いという問題もある。
【００１１】
前記特許文献３に記載されているように、屈折率が連続的に変化する長尺フイルムをロール状に巻き取ってプリフォームを形成する場合には、屈折率を精度よく変化させた長尺フイルムを形成すること自体が困難である。さらに、長尺フイルムをロール状に巻き取った際に、巻き取られたフイルム同士が完全に密着していないと、ＧＩ型ＰＯＦの光学性能が劣化してしまう。
【００１２】
多重パイプをプリフォームとして形成する場合には、多層溶融押出しを行う場合と同様に大掛かりな重合設備が必要になってしまう。さらに、このプリフォームを延伸させた際に全てのパイプが先端側から一様につぶれるとは限らず、各層（パイプ）が密着しない部分（欠陥）が発生してしまうおそれがある。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するＧＩ型ＰＯＦなどのプラスチック光学材料を製造可能なプラスチック光学材料用プリフォーム及び、このプラスチック光学材料用プリフォームを複雑な工程を経ずに安価に製造する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】
【００１４】
本発明は、光伝送路となるコアと、前記コアよりも低い屈折率を有し、前記コアの外側面を覆う略管状のクラッドとからなるプラスチック光学材料用プリフォームの製造方法において、前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片を形成し、前記中心軸となる任意の軸を囲うように前記コア素片を組み合わせて前記コアを形成することを特徴とする。
【００１５】
また、前記コア素片は、屈折率の異なるプラスチック層を５層以上積層して形成されていることが好ましい。また、前記樹脂層は、前記コア素片を組み合わせて形成された前記コアの屈折率が前記外側面から前記中心軸に向かうに従い次第に高くなるような順序で積層されることが好ましい。さらに、隣接する前記樹脂層の屈折率の差Δｎが、５×１０-5≦Δｎ＜５×１０-3を満たすことが好ましい。
【００１６】
また、前記クラッドを前記中心軸周りに前記コア素片と同数に分割した形状のクラッド素片を前記コア素片と一体に形成し、前記コア素片の組み合せ時に、前記クラッド素片も同時に組み合せて前記クラッドを形成することが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、光伝送路となるコアと、前記コアよりも低い屈折率を有し、前記コアの外側面を覆う略管状のクラッドとからなるプラスチック光学材料用プリフォームにおいて、前記コアは、前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片が前記中心軸となる任意の軸を囲うように組み合わされて形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
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、プリフォームのコアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片を形成し、前記コア素片を組み合わせて前記コアを形成するようにしたので、従来のプラスチック光学材料よりも伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するプラスチック光学材料の母材となるプリフォームを複雑な工程を経ずに安価に製造することができる。
【００１９】
本発明のプラスチック光学材料用プリフォームは、そのコアが前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片を組み合わせて形成されるようにしたので、同様にして伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するプラスチック光学材料の母材となるプリフォームを安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、大別してコア素片形成工程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。
【００２１】
本実施形態では、コア素片形成工程１３及び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。具体的には後述するが、コア素片形成工程１３においては、プリフォーム１８のコア１９（図２参照）を形成するためのコア素片２０を形成し、クラッドパイプ装着工程１４においては、コア１９にクラッドとなるクラッドパイプ２１（図２参照）を装着してプリフォーム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。
【００２２】
図２は、本発明のプリフォーム１８の斜視図を示したものである。プリフォーム１８は、上述したように光伝送路となる略管状のコア１９と、コア１９のコア外側面を覆う略管状のクラッドパイプ（クラッド）２１とから構成される。コア１９は、断面が略８角形状であり、その中心軸Ｃから外側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分布（以下、単に屈折率分布という）を有している。クラッドパイプ２１は、コア外側面を隙間無く覆って密着しなければならないが、そのために、必ずしもその中空部の断面形状が８角形状に形成されている必要はなく、中空部の断面形状は円形状でもよい。このクラッドパイプ２１は、後述する組み合わされたコア素片２０（コア１９）に装着される。そして、クラッドパイプ２１は、延伸時にパイプ２１と組み合わされたコア素片２０との隙間を減圧吸引させたり、熱収縮させたりする事によって、コア１９に密着される。クラッドパイプ２１は、コア１９よりも低い屈折率を有している。
【００２３】
コア１９に上述の屈折率分布を持たせるため、本実施形態では、コア１９をその中心軸Ｃの周りに８つに分割した形状のコア素片２０を形成する。コア素片２０は、詳しくは後述するが、屈折率の異なる透光性の第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）［α＝１〜Ｎ］（図５参照）を屈折率の高いものから順に少なくとも５層以上積層して形成されており、その断面は略台形状である。
【００２４】
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モノマーを異なる配合比で共重合させて樹脂層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、重合後の屈折率の低い方のコア形成用モノマー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形成用モノマー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。
【００２５】
コア形成用モノマーとしては、下記の（ａ）〜（ｅ）のものが例示できる。
（ａ） （メタ）アクリル酸エステル（フッ素含まず）
（ｂ） 含フッ素（メタ）アクリル酸エステル
（ｃ） スチレン系化合物
（ｄ） ビニルエステル類
（ｅ） 含フッ素主鎖環状モノマー類
【００２６】
（ａ）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、アダマンチルメタクリレート、イソボニルメタクリレート、ノルボニルメタクリレート、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などが挙げられる。
【００２７】
（ｂ）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などが挙げられる。
【００２８】
（ｃ）としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレンなどが挙げられる。（ｄ）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などが挙げられる。（ｅ）としては、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などが挙げられる。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良い。
【００２９】
具体的に、本実施形態ではコア形成用モノマーとして、重合体の屈折率が１．４１を示し、水素原子が一部重水素原子とされた（重水素置換された）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、重合体の屈折率が１．４９を示し、重水素置換されたペンタフルオロフェニルメタクリレート（ＰＦＰＭＡｄ５）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（α）の屈折率を各層ごとに変えて、屈折率の高いものから順に積層を行う。
【００３０】
この際に、本実施形態では３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５を共重合させてコポリマーとする際に重合開始剤を使用する。重合開始剤としては下記（ａ）〜（ｃ）ものが例示される。
（ａ） 約８０℃以上での使用が好ましいもの
（ｂ） ４０℃〜８０℃程度での使用が好ましいもの
（ｃ） −１０℃〜４０℃での使用が好ましいのも
これらの中でも、一般的には常温以上で使用することができる重合開始剤を用いることが好ましい。
【００３１】
（ａ）としては、クメンヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド等が挙げられる。（ｂ）としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、アゾビスイソブチルニトリル等が挙げられる。（ｃ）としては、過酸化水素−第一鉄塩、過硫酸塩−酸性亜硫酸ナトリウム、クメンヒドロペルオキシド−第一鉄塩、過酸化ベンゾイル−ジメチルアニリン等が挙げられる。そして、これらの中でも過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチルニトリル等を用いることが好ましい。また、過酸化物−有機金属アルキル、酸素−有機金属アルキルなどを組み合せても重合反応を開始させることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、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、重合度の調整を行う。この重合度の調整は連鎖移動剤を用いて行う。連鎖移動剤については、併用する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、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。
【００３３】
上述した方法以外に、第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）の屈折率を各層ごとに変える方法として、各層を形成するコア形成用モノマーに屈折率調整剤（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、屈折率を高くすることができる。
【００３４】
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。具体的には、ベンジルベンゾエート、ベンジルｎ−ブチルフタレート、ベンジルサルチレート、ベンジルフェニルエーテル、ベンゾイックアンハイドライド、ジベンジルエーテル、ジフェニルフタレート、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリフェニルフォスフェート、ジフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、ジフェニルサルファイド、ｍ−フェノキシトルエン、フェニルベンゾエート、１，２−プロパンジオールジベンゾエート、トリクレジルフォスフェート、ジブチルフタレート、ジフェニルスルフォキシドなどが挙げられる。また、ドーパントの代わりに、またはドーパントに加えて、屈折率が互いに異なる複数のポリマーの混合物や、屈折率が互いに異なる繰り返し単位をもつ共重合物等を用いることもできる。
【００３５】
このように、第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）の屈折率を各層ごとに変えて、屈折率の高いものから順に積層して形成したコア素片２０を中心軸Ｃ周りに８個組み合せることで、上述の屈折率分布を有するコア１９を形成することができる。コア素片２０は、コア素片形成工程１３を構成するコア素片形成装置２５により形成される。
【００３６】
図３は、コア素片形成装置２５の概略図を示したものである。このコア素片形成装置２５は、コア素片２０を連続生産するためのものであり、トレイ３０、重合室３１、第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）［α＝１〜Ｎ］、トレイ循環ユニット３３、取出しユニット３４から構成される。トレイ３０は、略長方体形状の容器であり、その上面にはコア素片２０と同じ形状の断面台形状の型（溝）３６が形成されている。
【００３７】
重合室３１は、その内部が隔壁３８により鉛直方向にＮ個に仕切られており、図中下方から順に第１〜第Ｎ乾燥室３９（α）［α＝１〜Ｎ］を有している。各乾燥室３９（α）は、本実施形態では１．２気圧、９０℃に保たれている。各乾燥室３９（α）の一側面には開口４０が形成されている。そして、各開口４０の近傍には、第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）がそれぞれ配置されている。
【００３８】
第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）は、各樹脂層２２（α）を形成するための第１〜第Ｎ混合溶液４２（α）［α＝１〜Ｎ］をトレイ３０の型３６内に注入する。第１〜第Ｎ混合溶液４２（α）は、上述の３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５、重合開始剤、連鎖移動剤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。なお、図示は省略するが、各注入ユニット３２（α）には、それぞれ対応する混合溶液４２（α）を供給する液供給ユニットと、供給ユニットから送り出される混合溶液４２（α）をろ過するろ過ユニットとか接続されている。液供給ユニットとしては、単に３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５、重合開始剤、連鎖移動剤を混合したものを供給できればよいので大掛かりな設備は必要ない。また、ろ過ユニットでろ過する際も、第１〜第Ｎ混合溶液４２（α）は粘度が低いので簡単に高精度ろ過を行うことができる。その結果、品質故障の原因となる異物を除去することができる。
【００３９】
トレイ循環ユニット３３は、図３及び図４に示すように、一対の無端チェーン４４、トレイ保持フレーム４５（図４参照）、チェーンスプロケット４６，４７から構成される。トレイ３０は、一対の無端チェーン４４間上にトレイ保持フレーム４５を介して保持される。なお、図３中では、図面の煩雑化を防ぐために各トレイ３０間に広い間隔を設けているが、トレイ３０の搬送速度は遅いので実際の間隔は図よりも狭い。
【００４０】
トレイ保持フレーム４５は、一対の無端チェーン４４間に掛け渡される底板４５ａと、この底板４５ａの両端部に立設される側板４５ｂとから構成されている。側板４５ｂには軸孔４５ｃが形成されており、この軸孔４５ｃには、トレイ３０の両端部から突出した取付軸３０ａが回動自在に取り付けられる。取付軸３０ａは、トレイ３０の重心位置よりも高い位置に形成されており、トレイ３０の自重によって型３６の開口が常に上方を向いた状態となる。
【００４１】
無端チェーン４４は、トレイ３０の搬送経路上に複数配置されたチェーンスプロケット４６，４７に巻き掛けられている。各チェーンスプロケット４６，４７は、図示しないモータにより回転駆動され、トレイ３０の搬送経路を略９０°または略Ｕ字型に屈曲させつつ、無端チェーン４４を駆動してトレイ３０を搬送する。
【００４２】
チェーンスプロケット４６は、隔壁３８の開口４０側の端部の近傍、第Ｎ乾燥室３９（Ｎ）の開口４０と反対側の側面に形成された排出口４８の近傍、トレイ３０の搬送経路のコーナ等に設けられている。このチェーンスプロケット４６は、詳しい図示は省略するが、一対の無端チェーン４４をそれぞれ駆動する一対の略円板状のスプロケット部４６ａと、両スプロケット部４６ａを接続する取付軸４６ｂとから構成される。
【００４３】
チェーンスプロケット４７は、第１〜第（Ｎ−１）乾燥室３９（α）の開口４０と反対の奥部に設けられている。このチェーンスプロケット４７も一対のスプロケット部４７ａと、両スプロケット部４７ａを接続する取付軸４７ｂとから構成される。開口４０から第１〜第Ｎ−１乾燥室３９（α）内に搬送されたトレイ３０は、チェーンスプロケット４７により折り返されて再び開口４０に向けて搬送される。この際に、トレイ３０は略Ｕ字型の搬送経路の内側を搬送されるので、スプロケット部４７ａを、取付軸４７ｂによりトレイ３０の搬送が妨げられない程度の大きさに形成している。
【００４４】
チェーンスプロケット４６，４７が回転されると、無端チェーン４４の搬送が開始され、これに伴いトレイ３０の搬送が開始される。トレイ３０が第１注入ユニット３２（１）と対向する位置まで搬送されたら、第１注入ユニット３２（１）はトレイ３０の型３６内に混合溶液４２（１）を注入する。なお、トレイ３０が第１注入ユニット３２（１）と対向する位置まで搬送されたことを確認する方法として、図示は省略するが光学センサ等をトレイ３０の搬送経路上に配置しておけばよい。
【００４５】
混合溶液４２（１）が注入されたトレイ３０は、開口４０より第１乾燥室３９（１）内に搬送される。トレイ３０は、第１乾燥室３９（１）内を所定時間をかけて搬送され、その間に混合溶液４２（１）中の３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５が共重合して第１樹脂層２２（１）が形成される。この際に、混合溶液４２（α）は粘度が低いため十分な流動性を有しており、さらに、トレイ３０はその型３６の開口が常に上方を向いた状態になっているので、混合溶液４２（１）の界面は重力によりレべリング（平滑化）される。これにより、凹凸のない第１樹脂層２２（１）の界面を形成することができる。
【００４６】
次いで、第１樹脂層２２（１）が形成されたトレイ３０は、第２注入ユニット３２（２）と対向する位置まで搬送される。第２注入ユニット３２（２）は、トレイ３０の型３６内の第１樹脂層２２（１）上に混合溶液４２（２）を注入する。このトレイ３０は、再び第２乾燥室３９（２）内に搬送されて、この搬送中に第２樹脂層２２（２）が形成される。以下、同様にして混合溶液４２（α）［α＝３〜Ｎ］の注入と、樹脂層２２（α）［α＝３〜Ｎ］の形成とが繰り返される。そして、図５に示すように、トレイ３０の型３６内に第１〜Ｎ樹脂層２２（α）が順次積層してコア素片２０が形成される。なお、図中のＷ１、Ｗ２、θは、型３６の寸法・形状を表したものであり、詳しくは後述するのでここでは説明を省略する。
【００４７】
このように、一つの樹脂層２２（α）の上に次の混合溶液４２（α＋１）を注入して共重合させると、混合溶液４２（α＋１）中のモノマー（３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５）の一部が樹脂層２２（α）内に僅かに溶け込む。そのため、樹脂層２２（α）と樹脂層２２（α＋１）とが界面で強固に接着して、光学的な欠陥が発生しにくくなる。
【００４８】
また、本実施形態では、隣接する樹脂層２２（α）と樹脂層（α＋１）との屈折率の差Δｎが、５×１０-5≦Δｎ＜５×１０-3を満たすように、第１〜第Ｎ混合溶液４２（α）中の３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５の配合比を調整している。これにより、各樹脂層２２（α）間の界面で曇りを生じさせずに透明性を保つことができるので、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の光学性能の劣化が防止される。
【００４９】
図３に示すように、トレイ３０は、第Ｎ樹脂層２２（Ｎ）が形成された後、第Ｎ乾燥室３９（Ｎ）の排出口４８より重合室３１外に排出される。排出口４８より排出されたトレイ３０の搬送経路上には、取出しユニット３４が設けられている。この取出しユニット３４としては、コア素片２０を把持して型３６内から取り出す把持ユニットや、コア素片２０を吸着して型３６内から取り出す吸着ユニット等の各種ユニットが用いられる。なお、図示は省略するが、例えばトレイ３０内に押出しピンからなる押出機構を設けて、取出し時にコア素片２０を型３６内から押し出すようにしてもよい。これにより、取出しユニット３４がコア素片２０を把持または吸着し易くなるので、コア素片２０を型３６内から容易に取り出すことができる。取出しユニット３４により取り出されたコア素片２０は、図示しない集積装置に集積される。
【００５０】
取出しユニット３４によりコア素片２０が取り出されたトレイ３０は、無端チェーン４４の搬送に伴い再び第１注入ユニット３２（１）と対向する位置まで搬送される。以下、同様にして各トレイ３０の型３６内に、第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）が順次積層されてコア素片２０が形成され、形成されたコア素片２０が取出しユニット３４により順次取り出される。
【００５１】
図２及び図６に示すように、コア素片形成装置２５で形成されたコア素片２０を中心軸Ｃとなる任意の軸周りに８個組み合せることで、上述の屈折率分布を有するコア１９が形成される。なお、組み合せ時には各コア素片２０が位置ずれしたりしないように、専用の位置決め冶具等を用いて組み合せることが好ましい。
【００５２】
コア素片２０を組み合せてコア１９が形成されたら、クラッドパイプ装着工程１４においてコア１９の外側面にクラッドパイプ（クラッド）２１が装着される（図１及び図２参照）。このクラッドパイプ２１は、図示は省略するが、溶融押出製造法などを用いてコア１９よりも屈折率の低い材料、例えばフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）等より形成される。このクラッドパイプ２１は、コア１９の外側面に装着された後、熱収縮されてコア１９の外側面に密着される。これにより、プリフォーム１８が形成される。なお、クラッドパイプ２１は、コア１９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、コア１９の外側面上に径の異なる複数のクラッドパイプ２１を装着するようにしてもよい。形成されたプリフォーム１８は、延伸工程１５を構成する延伸装置５０にセットされる。
【００５３】
図７に示すように、延伸装置５０は保持アーム５２、アーム駆動用スクリュウ５３、プリフォームホルダ５４、減圧ユニット５５、延伸ヒータ５６、引取りローラ対５７、巻取りユニット５８から構成される。
【００５４】
保持アーム５２は、アーム駆動用スクリュウ５３に取り付けられている。そして、アーム駆動スクリュウ５３が図示しないモータによって回転駆動されると、保持アーム５２が図中上下方向に移動される。この保持アーム５２には、プリフォーム１８の一端を把持するプリフォームホルダ５４が設けられている。
【００５５】
プリフォームホルダ５４には、プリフォーム１８の一端に連通した通気孔６０が形成されている。そして、この通気孔６０の他端側には、チューブ６１を介して減圧ユニット５５が接続されている。減圧ユニット５５としては、例えば真空ポンプなどが用いられる。この減圧ユニット５５は、チューブ６１、通気孔６０を介して空気を吸引する。この際に、予めプリフォーム１８の他端（図中下端）を熱溶融したＰＶＤＦに浸漬させておき、その他端側に開口したプリフォーム１８の中空部１８ａ（図６参照）の開口や、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間を封止しておく。これにより、中空部１８ａや、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間が減圧された状態となる。
【００５６】
アーム駆動スクリュウ５３が回転され、保持アーム５２が図中下方向に移動されると、プリフォーム１８の先端が略円筒形状の延伸ヒータ５６内に挿入される。プリフォームホルダ５４と延伸ヒータ５６との間は円筒カバー６２で覆われており、溶融前のプリフォーム１８に塵埃が付着するのが防止される。そして、延伸ヒータ５６内に挿入されたプリフォーム１８はその先端から少しずつ溶融され、延伸される。この際に、中空部１８ａや、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間は、減圧ユニット５５により減圧されているので溶融の際に消失する。これにより、空隙（欠陥）のないＧＩ型ＰＯＦ素線１７が得られる。また、プリフォーム１８が溶融・延伸される際に、互いに隣接するコア素片２０が接合される。各コア素片２０の接合面は、光の伝播方向に平行な方向に延び、且つ中心軸Ｃ（図２参照）を通る面に対して平行である。従って、このような各コア１９の接合面では、接合面が中心軸Ｃ（図２参照）に対して直交している場合や、前記特許文献３記載のプリフォームのように接合面が中心軸Ｃを囲うように形成されている場合などと比較して、接合面の欠陥による伝送損失の上昇などの性能劣化が起こりにくい。
【００５７】
ＧＩ型ＰＯＦ素線１７は、延伸ヒータ５６の鉛直下方に配置された引取りローラ対５７により所定の引き取り速度で引き取られる。また、この引取り速度に応じて保持アーム５２は図中下方に移動される。そして、引取りローラ対５７により引き取られたＧＩ型ＰＯＦ素線１７は、巻取りユニット５８によってコイル状に巻き取られる。
【００５８】
巻取りユニット５８によりコイル状に巻き取られたＰＯＦコイル５９は、被覆工程１６（図１参照）を構成する図示しない被覆装置にセットされる。この被覆装置（図示せず）としては、電気ケーブルや石英系光ファイバケーブルの製造ラインに用いられている被覆装置を用いることができる。なお、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７に対して熱ダメージを与えることがないように、被覆装置の前後に水槽を配置してＰＯＦを冷却することが好ましい。
【００５９】
図８に示すように、被覆工程１６では、ＰＯＦコイル５９から引き出されたＧＩ型ＰＯＦ素線１７に第１被覆材６０を被覆してＧＩ型ＰＯＦコード６１を形成し、このＧＩ型ＰＯＦコード６１に抗張力繊維６３、第２被覆材６４を順次被覆してＧＩ型ＰＯＦケーブル１０を形成する。なお、図示は省略するが、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０を形成する際に複数本のＧＩ型ＰＯＦコード６１を束ねた状態で張力繊維６３、第２被覆材６４を被覆するようにしてもよい。
【００６０】
第１被覆材６０は、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７を保護するとともに、その機械的強度を補う。第１被覆材６０を形成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）等が挙げられる。中でもＰＥが好ましく、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）またはリニアー低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が特に好ましい。そして、第１被覆材６０には、被覆後のＧＩ型ＰＯＦ素線１７の性能や商品価値を向上させるために、酸化防止剤、遮光剤、滑剤、無機フィラー、着色剤、ポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＦＥ）微粒子等を添加することが好ましい。
【００６１】
これらの添加剤としては液体のものと固体のものとの両方があるが、後者の場合には混合が不均一になりやすいために、これを充分微細な粉体にしてから混合添加することが好ましい。これらの微粒子の大きさが充分小さくない場合には、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７が被覆された際に、これら微粒子のうち主に第１被覆材６０の内面及び内面付近に存在するものによりＧＩ型ＰＯＦ素線１７に局部的な側圧がかかってしまう。その結果、ＧＩ型ＰＯＦコード６１に局部的な歪みが与えられて、伝送損失が大きくなることがある。このため、これら添加剤の粒子径は１μｍ以下であることが望ましい。また、第１被覆材６０に、既知の難燃剤（例えば縮合リン系の難燃剤である旭電化工業(株)社製のアデカスタブＦＰ−２０００，２１００、Ｔ−１０６３Ｆなど）を添加しても良い。
【００６２】
抗張力繊維６３は、ＧＩ型ＰＯＦコード６１よりも高い弾性率を有する繊維である。この抗張力繊維６３を第１被覆材６０と第２被覆材６４との間に設けることで、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０の力学的強度、引っ張り強度などを向上させることができる。さらに、この抗張力繊維６３と後述の第２被覆材６４とを組み合せることで、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０の難燃性を強化することができる。
【００６３】
抗張力繊維６３としては、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、カーボン繊維などを用いることができ、中でもアラミド繊維が難燃性の向上の点で特に好ましい。ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０の力学的強度や引張強度等をさらに向上させるために、金属線等の線状体を抗張力繊維とともに用いてもよい。金属線の材料としては、ステンレス、メッキを付した鉄、あるいは、電気配線との複合化を狙って銅などが用いられるが、いずれもこれら材料に限定されるものではない。
【００６４】
第２被覆材６４を形成する材料としては、被覆によるＧＩ型ＰＯＦ素線１７の熱劣化を抑制するために、できるだけ低温での流動性が高いものが好ましいが、固化後の力学的強度も必要であるので、この両者の兼ね合いで選択される。
【００６５】
第２被覆材６４を形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、ナイロン（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１など）、エチレンエチルアクリレート及びその変性ポリマーなどが挙げられる。中でもエチレン−ビニルアセテート共重合体が好ましく、エチレン−ビニルアセテート共重合体の中でもエチレン構造の繰り返し単位が３５〜４５重量％であるものがより好ましい。なお、本発明は、これらのポリマーの分子量、分子量分布、分岐の程度、架橋の程度に依存するものではなく、また、官能基の種類等を適宜変えてもよい。また、これらのポリマーを必要に応じてブレンドして使用することもできる。
【００６６】
また、第２被覆材６４に、難燃剤として金属水酸化物などを含有してもよい。さらに、難燃性向上のために、金属水酸化物に加えて、第２被覆材６４に難燃助剤を添加してもよい。難燃助剤としては、公知のものを各種用いることができる。例えば、発泡断熱効果のあるポリリン酸アンモニウム等の縮合リン酸エステル化合物が有効であり、窒素系化合物では、過酸化処理した４−ブチルアミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジンと２，４，６−トリクロロ−１，３，５−トリアジン、及びシクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’エタン−１，２−ジイルビス（１，３−プロパンジアミン）との反応生成物などが有効である。これら難燃助剤を加える事により、金属水酸化物の含有量を下げる事ができ、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０の柔軟性を向上させることが可能である。
【００６７】
また、第２被覆材６４に含まれる可燃性物質の割合を減らす、第２被覆材６４の内表面及び外表面の面状を改良して滑り性を付与する、等の目的で、タルク、シリカ、カルシウムなどを添加してもよい。
【００６８】
また、形成されたＧＩ型ＰＯＦケーブル１０が、難燃性の規格であるＵＬ１５８１（ＶＷ−１）に合格するためには、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０を燃焼しながら溶融・滴下（ドリップ）した際に、このケーブル１０の下に置かれた脱脂綿に着火しない事が必要条件となる。従って、このドリップ抑制の観点からの難燃性向上のためにも、第２被覆材６４のポリマー成分のうち７０〜９０重量％は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が４０〜７０ｇ／１０分のエチレン−ビニルアセテート共重合体であることが好ましく、このエチレン−ビニルアセテート共重合体においてエチレン部が３５重量％以上４５重量％以下であることがより好ましい。
【００６９】
さらに、ドリップ抑制の点から、第２被覆材６４にメラミン樹脂などの熱硬化性樹脂やエポキシ樹脂、ポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等の微粒子などを添加することが特に好ましい。なお、ジオクタデシルジメチルアンモニウムで変性したモンモリロナイトやベントナイト、ヘクトライトのようなナノクレーや、アルミニウム、銅、鉄などのナノ金属化合物粒子を第２被覆材６４へ微量添加することも、熱硬化性樹脂やエポキシ樹脂等の粒子添加と同じような効果がある。
【００７０】
また、第２被覆材６４には、酸化チタン、着色のためのカーボン等を添加してもよい。これにより、長期間の使用で第２被覆材６４の表面が黄ばんでしまうのを抑制し、白色度を保つあるいは変色を目立たぬようにすることができるので、商品価値が向上する。
【００７１】
また、第１被覆材６０と同様に、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０としての性能や商品価値をさらに向上させるために、酸化防止剤、遮光材、滑材、無機フィラー、着色剤、ＰＴＦＥ微粒子等を添加してもよい。
【００７２】
上述のような第１被覆材６０、抗張力繊維６３、第２被覆材６４が順次被覆されて形成されたＧＩ型ＰＯＦケーブル１０は、図示しないケーブル巻取りユニットによりコイル状に巻き取られた後、出荷される。
【００７３】
次に本実施形態の作用について説明する。コア素片形成装置２５の運転開始操作がなされると、チェーンスプロケット４６，４７が回転されて、無端チェーン４４の搬送が開始され、これに伴いトレイ３０の搬送が開始される。トレイ３０が第１注入ユニット３２（１）と対向する位置まで搬送されたら、第１注入ユニット３２（１）により混合溶液４２（１）が型３６内に注入される。次いで、トレイ３０は、開口４０より第１乾燥室３９（１）内に搬送され、その搬送中に混合溶液４２（１）中の３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５が共重合して第１樹脂層２２（１）が形成される。
【００７４】
引き続きトレイ３０の搬送が継続して、以下、同様に混合溶液４２（α）［α＝２〜Ｎ］の注入と、樹脂層２２（α）［２＝３〜Ｎ］の形成とが繰り返される。これにより、トレイ３０の型３６内に第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）が順次積層してコア素片２０が形成される（図５参照）。トレイ３０は、第Ｎ樹脂層２２（Ｎ）が形成された後、排出口４８より重合室３１外に排出される。そして、取出しユニット３４により形成されたコア素片２０がトレイ３０の型３６から取り出される。取り出されたコア素片２０は、図示しない集積装置等に集積される。
【００７５】
集積されたコア素片２０は、組立作業者等により組み合わせられてコア１９となる（図６参照）。コア１９が形成されたら、コア１９の外側面にクラッドパイプ（クラッド）２１（図２参照）が装着される。このクラッドパイプ２１は、熱収縮されてコア１９の外側面に密着される。これにより、プリフォーム１８が形成される。形成されたプリフォーム１８は、延伸装置５０のプリフォームホルダ５４にセットされる（図７参照）。この際に、予めプリフォーム１８の他端（図中下端）を熱溶融したＰＶＤＦに浸漬させておき、その他端側に開口したプリフォーム１８の中空部１８ａの開口や、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間を封止しておく。
【００７６】
プリフォーム１８がセットされたら、減圧ユニット５５を駆動して中空部１８ａや、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間を減圧させる。次いで、保持アーム５２を図中下方向に移動させて、プリフォーム１８の先端を延伸ヒータ５６内に挿入させる。これにより、プリフォーム１８はその先端から少しずつ溶融され、延伸されてＧＩ型ＰＯＦ素線１７が得られる。ＧＩ型ＰＯＦ素線１７は、引取りローラ対５７により所定の引き取り速度で引き取られる。引取りローラ対５７により引き取られたＧＩ型ＰＯＦ素線１７は、巻取りユニット５８によってコイル状に巻き取られて、ＰＯＦコイル５９となる。
【００７７】
ＰＯＦコイル５９は、被覆工程１６を構成する図示しない被覆装置にセットされる。そして、ＰＯＦコイル５９から引き出されたＧＩ型ＰＯＦ素線１７に第１被覆材６０が被覆されてＧＩ型ＰＯＦコード６１が形成される。次いで、このＧＩ型ＰＯＦコード６１に抗張力繊維６３、第２被覆材６４が順次被覆されてＧＩ型ＰＯＦケーブル１０が形成される。
【００７８】
以上のように、本実施形態では樹脂層２２（α）を屈折率の高いものから順に積層して形成したコア素片２０を組み合せることで、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の母材となるプリフォーム１８を形成するようにしたので、従来のＧＩ型ＰＯＦよりも伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するＧＩ型ＰＯＦ（ＧＩ型ＰＯＦコード６１、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０）が得られる。また、プリフォーム１８を複雑な工程を経ずに安価に製造することができる。
【００７９】
このようにして形成されたＧＩ型ＰＯＦケーブル１０は、種々の発光素子、受光素子、他の光ケーブル、光バス、導光板、光カプラ、光信号処理装置、接続用光コネクタ等とともに用いることにより光信号を伝送するシステムを構成することができる。この際、必要に応じて他の光ファイバなどと組合せてもよい。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することができる。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。
【００８０】
また、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など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。特に本実施形態のＧＩ型ＰＯＦ素線１７では、コア１９を多数のコア素片２０を組み合せて形成するようにしたので、コア１９内を螺旋状に回転しながら伝播するスキュー光を各コア素片２０の接合面を通過する際に散乱させて減衰させることができる。その結果、伝送損失は若干高くなるが、スキュー光を減衰させることで光信号のひずみ成分を除去できるので、帯域を広くすることができる。そのため、特に筐体内配線などの極短距離の高速通信に適している。
【００８１】
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号など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号などの各公報に記載の光分岐結合装置；特開２０００−２４１６５５号など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号など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号などに記載の光信号処理装置；特開２００１−８６５３７号などに記載の光信号クロスコネクトシステム；特開２００２−２６８１５号などに記載の光伝送システム；特開２００１−３３９５５４号、特開２００１−３３９５５５号など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。なお、以上の光伝送用途以外にも、信号伝達用の導光板などの成形品、導光型の照明器具、エネルギー伝送、イルミネーション、レンズ、センサ分野にも用いることができる。
【００８２】
なお、上記実施形態では、トレイ３０に形成された型３６の断面が略Ｖ字形状に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。図９に示すように、型３６の断面が略Ｖ字形状であると混合溶液４２（α）の粘度や表面張力により、型３６と接する混合溶液４２（α）の界面部分６８が僅かに上昇することがある。その結果、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の光学性能が若干低下するおそれがある。そこで、例えば図１０及び図１１に示すように、断面が逆Ｖ字形状の型７０を有するトレイ７１を用いるようにしてもよい。
【００８３】
トレイ７１を用いる場合には、トレイ３０を用いる場合とは逆に樹脂層２２（α）を屈折率の低いものから順に積層してコア素片２０を形成すればよい。この際に、トレイ７１は、その型７０の開口７０ａの面積が底部７０ｂの面積よりも小さく形成されているので、形成されたコア素片２０を取り出すことが困難である。
【００８４】
そこで、トレイ７１を、例えば支持台７２と、コア素片２０の短手方向の側面に接する側壁７３（図１１参照）と、コア素片２０の長手方向の側面に接する側壁７４とから構成する。側壁７３は、支持台７２と一体に形成される。側壁７４は、その一部が支持台７２に形成された嵌合溝７５に嵌合することで、支持台７２に着脱自在に嵌め込まれている。従って、コア素片２０が形成された後、側壁７４を支持台７２から取り外すことで、コア素片２０の取り出しを容易に行うことができる。ここで、側壁７４の取り外し、及びコア素片２０取り外し後の側壁の取り付けは、作業者が行ってもよいし、または、専用のユニットを用いて行うようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、コア素片２０を組み合せてコア１９を形成し、このコア１９にクラッドパイプ（クラッド）２１を装着してプリフォーム１８を形成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、図１２に示すように、樹脂層２２（α）を屈折率の高いものから順に積層してコア素片２０を形成した後、さらに、このコア素片２０の第Ｎ樹脂層２２（Ｎ）上に、ＰＶＤＦ等からなるクラッド素片（クラッド層）７６を同様の方法で積層して形成するようにしてもよい。この場合は、コア素片２０を組み合わせたときに同時にクラッド素片７６も組み合わされて、プリフォーム１８が形成される。
【００８６】
なお、本実施形態では、１つのトレイ３０に型３６が１つしか形成されていないが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つのトレイ３０に複数の型３６が形成されていてもよい。また、トレイ３０を光透過性の光学材料で作成し、そこにコア形成用モノマーなどの材料を注入して重合させた後、コア素片２０をトレイ３０から取り出さずに、そのまま光導波路などの信号伝達用部材として使用することも出来る。この場合には、トレイ３０やコア素片２０は、上記実施形態で例示した形状に限定される事はない。
【００８７】
また、上記実施形態では、コア素片２０は、コア１９をその中心軸Ｃの周りに８つに分割した形状に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、コア１９を任意の数に分割した形状に形成されていてもよい。また、コア１９は中空部１８ａ（図６参照）を有する略管状に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではく、中空部１８ａを有さない略柱状に形成されていてもよい。
【００８８】
なお、上記実施形態では、第１〜第Ｎ乾燥室３９（α）が鉛直方向に配列された重合室３１を有するコア素片形成装置２５を例に挙げて説明を行ったが、コア素片形成装置はこれに限定されるものではない。以下、図１３を用いて他の実施形態のコア素片形成装置８０について説明を行う。ここで、コア素片形成装置２５と同一の部材については同一符号を付してその説明は省略する。
【００８９】
コア素片形成装置８０は、トレイ循環ユニット８１及び第１〜第Ｎ乾燥室８２（α）［α＝１〜Ｎ］と、上述のトレイ３０、トレイ保持フレーム４５（図４参照）、第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）［α＝１〜Ｎ］、取出しユニット３４とから構成される。トレイ循環ユニット８１は、所定距離をあけて配置された一対のチェーンスプロケット８３，８４と、両チェーンスプロケット８３，８４に掛け渡された一対の無端チェーン４４とから構成される。そして、図中上側のトレイ３０の搬送経路上に、第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）と第１〜第Ｎ乾燥室８２（α）とが交互に配置されている。
【００９０】
このコア素片形成装置８０でも、トレイ３０が搬送される間に混合溶液４２（α）の注入と、樹脂層２２（α）の形成とが繰り返されて、トレイ３０の型３６内に第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）［α＝１〜Ｎ］が順次積層してコア素片２０が形成される。このようなコア素片形成装置８０は、コア素片形成装置２５と比較して広い設置スペースを必要とするが、逆に構造がシンプルになるという利点がある。
【００９１】
［実施例］
以下、本発明の効果を明確にするために、上述の方法でＧＩ型ＰＯＦ素線１７を製造して、その伝送損失及び伝送帯域を測定した。最初にＧＩ型ＰＯＦ素線１７の製造条件についての説明を行う。
【００９２】
トレイ３０として、型３６の開口の短手方向の長さＷ１が３０ｍｍ、型３６の底面の短手方向の長さＷ２が２ｍｍ、型３６の両側面がなすテーパ角度θが４５°のものを用いた（図５参照）。そして、上述のコア素片形成装置２５を用いて、トレイ３０内への混合溶液４２（α）の注入と、樹脂層２２（α）の形成とを１１回繰り返して行い、トレイ３０内に第１〜第１１樹脂層２２（α）［α＝１〜１１］を順次積層してコア素片２０を形成した。各混合溶液４２（α）［α＝１〜１１］中の３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５の混合比率、及び各層樹脂層２２（α）の厚みを下記表１に記載した。なお、表１中の混合比率は、両成分の混合比率を容積比で表したものである。例えば、表中において３ＦＭｄ７が１０、ＰＦＰＭＡｄ５が７である場合には、３ＦＭｄ７とＰＦＰＭＡｄ５とを容積で１０：７の比率で混合している。
【００９３】
第１〜第１０樹脂層２２（α）［α＝１〜１０］形成時には、１．２気圧、９０℃の条件で３時間熱処理して重合させた。また、第１１樹脂層２２（１１）形成時には、１．２気圧、９０℃の条件で１１時間熱処理して重合させた。このようにして形成されたコア素片２０の各層ごとの屈折率を測定して下記表１に記載した。
【００９４】
【表１】
【００９５】
形成されたコア素片２０を８個組み合せてコア１９を形成した。そして、このコア１９に厚み０．５ｍｍのＰＶＤＦ製のクラッドパイプ（クラッド）２１を装着した。次いで、このクラッドパイプ２１を熱収縮させてコア１９の外側面に密着させて、プリフォーム１８を形成した。このプリフォーム２８を上述の延伸装置５０にセットして、外径４８０μｍのＧＩ型ＰＯＦ素線１７に延伸した。
【００９６】
このように形成されたＧＩ型ＰＯＦ素線１７の伝送損失と伝送帯域とを測定した。その結果、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の波長６５０ｎｍにおける伝送損失は１３３ｄＢ／Ｋｍであり、波長７８０ｎｍにおける伝送損失は１１７ｄＢ／Ｋｍであり、波長８５０ｎｍにおける伝送損失は１２８ｄＢ／Ｋｍであった。なお、ドーパントを用いて作成されたＧＩ型ＰＯＦファイバーとして特開２００５−０９９１９６号公報を例に挙げると、波長６５０ｎｍにおける伝送損失は１７０ｄＢ／Ｋｍである。
【００９７】
また、このＧＩ型ＰＯＦ素線１７の伝送帯域は波長８５０ｎｍにおいて距離１００ｍで３ＧＨｚであった。なお、同様に特開２００５−０９９１９６号公報を例に挙げると、伝送帯域は波長７８０ｎｍにおいて距離１００ｍで１．２ＧＨｚ以下である。
【００９８】
以上の結果より、本発明のプリフォーム１８を延伸したＧＩ型ＰＯＦ素線１７が、上述の溶融押出法や界面ゲル重合法で形成されたＧＩ型ＰＯＦと同等以上の伝送損失であり、且つ優れた伝送帯域特性を有することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】ＧＩ型ＰＯＦケーブル製造工程のフロー図である。
【図２】プリフォームの斜視図である。
【図３】コア素片形成装置の概略図である。
【図４】コア素片形成装置に設けられたトレイ及びトレイ保持フレームの斜視図である。
【図５】トレイの断面図であり、コア素片形成後の状態を示したものである。
【図６】コアの断面図である。
【図７】延伸装置の概略図である。
【図８】ＧＩ型ＰＯＦケーブルの断面図である。
【図９】図５を拡大表示した拡大図である。
【図１０】他の実施形態のトレイの断面図であり、コア素片形成前の状態を示したものである。
【図１１】他の実施形態のトレイの断面図であり、コア素片形成後に側壁を取り外した状態を示したものである。
【図１２】トレイの断面図であり、コア素片上にクラッド素片を形成した状態を示したものである。
【図１３】コア素片形成装置の他の実施形態を示した概略図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０ ＧＩ型プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）ケーブル
１７ ＧＩ型ＰＯＦ素線
１８ プリフォーム
１９ コア
２０ コア素片
２２（α） 第１〜第Ｎ樹脂層
２５ コア素片形成装置
３０ トレイ
３２（α） 第１〜第Ｎ注入ユニット
３９（α） 第１〜第Ｎ乾燥室
４２（α） 第１〜第Ｎ混合溶液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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メリットを有する。また、この他にもＰＯＦには、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、その次世代規格のＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）リンク用のケーブルとしても利用が検討されている。
【０００３】
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原料であるポリマーを溶融押出により繊維状（ＧＩ型ＰＯＦ原糸）にしてＧＩ型ＰＯＦとする方法（溶融押出法）や、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、これを長手方向に延伸してＧＩ型ＰＯＦとする方法が一般的である。
【０００４】
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に記載されているように、ペレット状にしたコア形成用ポリマーとクラッド形成用ポリマーとを溶融押出装置に供する。溶融押出装置では両ポリマーを溶融状態とした後に、装置内の押出ダイによりコア及びクラッドの２層構造を形成する。また、押出ダイの内部では２層構造とされた両ポリマーの液流路の温度調整を行って、コア用ポリマーに添加された屈折率調整剤（ドーパント）を熱拡散させることで、上述のような屈折率分布を有するＧＩ型ＰＯＦ原糸を形成してＧＩ型ＰＯＦとしている。
【０００５】
また、ドーパントを熱拡散させる代わりに、溶融押出装置で共押出し（多層溶融押出し）を行って内側の層ほど屈折率が高くなるようにした多層のコアを形成する方法もよく知られている。この場合には、ドーパントの添加量を変えたコア形成用ポリマーを層数分だけ用意しておく。
【０００６】
プリフォームを延伸してＧＩ型ＰＯＦとする方法では、回転ゲル重合法を利用してプリフォームを形成するのが一般的である。具体的には、特許文献２に記載されているように、溶融押出法等で形成されたクラッドの内部に、ドーパントが添加されたコア形成用モノマーを注入する。次いで、このクラッドを回転重合装置にセットして回転重合させることで、コア形成用モノマーの重合の進行と共にコア中心部のドーパントの濃度が高くなるため、上述のような屈折率分布を有するプリフォームが形成される。そして、このプリフォームを延伸装置にセットして長手方向に延伸させることでＧＩ型ＰＯＦが得られる。
【０００７】
また、回転ゲル重合法を利用してプリフォームを形成する代わりに、特許文献３に記載されているように、一端側から他端側に向かって屈折率が連続的に低くなる長尺フイルムを形成し、このフイルムをその一端側を中心としてロール状に巻き取ることで上述のような屈折率分布を有するプリフォームを形成する方法も知られている。また、屈折の異なる２本以上のパイプを入れ子にした多重パイプをプリフォームとして用いる方法も知られている。
【特許文献１】特開２０００−３５６７１６号公報（第６〜８頁、第１〜２図参照）
【特許文献２】特許第３３３２９２２号公報（第７〜９頁参照）
【特許文献３】特開２００５−３７９１０号公報（第９頁、第１図参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記特許文献１に記載されている方法では、ドーパントを熱拡散させることで屈折率分布を持たせるようにしているが、熱拡散ではドーパントの移動の制御が難しいので高度な屈折率分布制御が行えない。その結果、高伝送帯域を持つＧＩ型ＰＯＦの製造が難しくなってしまう。また、溶融押出法は、工程数が多くなり、その生産効率も悪いため、ＧＩ型ＰＯＦの製造コストが高くなってしまうという問題もある。
【０００９】
多層溶融押出しを行う場合には、層ごとにドーパントの混合量を変えたコア用ポリマーを別途容易する必要があり、大掛かりな重合設備が必要になる。その結果、重合設備の運転コストが高くなるので、ＧＩ型ＰＯＦの製造コストが高くなってしまう。なお、重合設備の数が層数よりも少ない場合には、１つのコア用ポリマーを形成した後に設備を洗浄する必要があるので、同様にＧＩ型ＰＯＦの製造コストが高くなってしまう。また、コア用ポリマーを形成する重合設備はクリーン化が必要なため、設備の製造コスト及び運転コストが高くなってしまう。さらに、多層溶融押出しを行う際に、層数が５層以上になると各層の界面制御が非常に困難となるので、伝送損失及び伝送帯域が悪化してしまう。また、溶融押出装置も層数が増えた分だけ大型化してしまうので、設置に広いスペースが必要となり、装置の製造コストも高くなってしまう。
【００１０】
前記特許文献２に記載されているように、回転ゲル重合法を利用してプリフォームを形成する場合にも、同様にドーパントの移動の制御が難しいので高度な屈折率分布制御が行えないという問題がある。さらに、ドーパントの移動で屈折率分布を形成するため、ドーパント以外の他の素材、例えばコポリマー（共重合体）等を用いて屈折率分布を持たせることが難しい。また、溶融押出法と同様に工程数が多くなり、その生産効率も悪いという問題もある。
【００１１】
前記特許文献３に記載されているように、屈折率が連続的に変化する長尺フイルムをロール状に巻き取ってプリフォームを形成する場合には、屈折率を精度よく変化させた長尺フイルムを形成すること自体が困難である。さらに、長尺フイルムをロール状に巻き取った際に、巻き取られたフイルム同士が完全に密着していないと、ＧＩ型ＰＯＦの光学性能が劣化してしまう。
【００１２】
多重パイプをプリフォームとして形成する場合には、多層溶融押出しを行う場合と同様に大掛かりな重合設備が必要になってしまう。さらに、このプリフォームを延伸させた際に全てのパイプが先端側から一様につぶれるとは限らず、各層（パイプ）が密着しない部分（欠陥）が発生してしまうおそれがある。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するＧＩ型ＰＯＦなどのプラスチック光学材料を製造可能なプラスチック光学材料用プリフォーム及び、このプラスチック光学材料用プリフォームを複雑な工程を経ずに安価に製造する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】
【００１４】
本発明は、光伝送路となるコアと、前記コアよりも低い屈折率を有し、前記コアの外側面を覆う略管状のクラッドとからなるプラスチック光学材料用プリフォームの製造方法において、前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片を形成し、前記中心軸となる任意の軸を囲うように前記コア素片を組み合わせて前記コアを形成することを特徴とする。
【００１５】
また、前記コア素片は、屈折率の異なるプラスチック層を５層以上積層して形成されていることが好ましい。また、前記樹脂層は、前記コア素片を組み合わせて形成された前記コアの屈折率が前記外側面から前記中心軸に向かうに従い次第に高くなるような順序で積層されることが好ましい。さらに、隣接する前記樹脂層の屈折率の差Δｎが、５×１０-5≦Δｎ＜５×１０-3を満たすことが好ましい。
【００１６】
また、前記クラッドを前記中心軸周りに前記コア素片と同数に分割した形状のクラッド素片を前記コア素片と一体に形成し、前記コア素片の組み合せ時に、前記クラッド素片も同時に組み合せて前記クラッドを形成することが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、光伝送路となるコアと、前記コアよりも低い屈折率を有し、前記コアの外側面を覆う略管状のクラッドとからなるプラスチック光学材料用プリフォームにおいて、前記コアは、前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片が前記中心軸となる任意の軸を囲うように組み合わされて形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
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、プリフォームのコアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片を形成し、前記コア素片を組み合わせて前記コアを形成するようにしたので、従来のプラスチック光学材料よりも伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するプラスチック光学材料の母材となるプリフォームを複雑な工程を経ずに安価に製造することができる。
【００１９】
本発明のプラスチック光学材料用プリフォームは、そのコアが前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片を組み合わせて形成されるようにしたので、同様にして伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するプラスチック光学材料の母材となるプリフォームを安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、大別してコア素片形成工程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。
【００２１】
本実施形態では、コア素片形成工程１３及び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。具体的には後述するが、コア素片形成工程１３においては、プリフォーム１８のコア１９（図２参照）を形成するためのコア素片２０を形成し、クラッドパイプ装着工程１４においては、コア１９にクラッドとなるクラッドパイプ２１（図２参照）を装着してプリフォーム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。
【００２２】
図２は、本発明のプリフォーム１８の斜視図を示したものである。プリフォーム１８は、上述したように光伝送路となる略管状のコア１９と、コア１９のコア外側面を覆う略管状のクラッドパイプ（クラッド）２１とから構成される。コア１９は、断面が略８角形状であり、その中心軸Ｃから外側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分布（以下、単に屈折率分布という）を有している。クラッドパイプ２１は、コア外側面を隙間無く覆って密着しなければならないが、そのために、必ずしもその中空部の断面形状が８角形状に形成されている必要はなく、中空部の断面形状は円形状でもよい。このクラッドパイプ２１は、後述する組み合わされたコア素片２０（コア１９）に装着される。そして、クラッドパイプ２１は、延伸時にパイプ２１と組み合わされたコア素片２０との隙間を減圧吸引させたり、熱収縮させたりする事によって、コア１９に密着される。クラッドパイプ２１は、コア１９よりも低い屈折率を有している。
【００２３】
コア１９に上述の屈折率分布を持たせるため、本実施形態では、コア１９をその中心軸Ｃの周りに８つに分割した形状のコア素片２０を形成する。コア素片２０は、詳しくは後述するが、屈折率の異なる透光性の第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）［α＝１〜Ｎ］（図５参照）を屈折率の高いものから順に少なくとも５層以上積層して形成されており、その断面は略台形状である。
【００２４】
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モノマーを異なる配合比で共重合させて樹脂層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、重合後の屈折率の低い方のコア形成用モノマー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形成用モノマー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。
【００２５】
コア形成用モノマーとしては、下記の（ａ）〜（ｅ）のものが例示できる。
（ａ） （メタ）アクリル酸エステル（フッ素含まず）
（ｂ） 含フッ素（メタ）アクリル酸エステル
（ｃ） スチレン系化合物
（ｄ） ビニルエステル類
（ｅ） 含フッ素主鎖環状モノマー類
【００２６】
（ａ）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、アダマンチルメタクリレート、イソボニルメタクリレート、ノルボニルメタクリレート、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などが挙げられる。
【００２７】
（ｂ）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などが挙げられる。
【００２８】
（ｃ）としては、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレンなどが挙げられる。（ｄ）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などが挙げられる。（ｅ）としては、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などが挙げられる。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良い。
【００２９】
具体的に、本実施形態ではコア形成用モノマーとして、重合体の屈折率が１．４１を示し、水素原子が一部重水素原子とされた（重水素置換された）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、重合体の屈折率が１．４９を示し、重水素置換されたペンタフルオロフェニルメタクリレート（ＰＦＰＭＡｄ５）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（α）の屈折率を各層ごとに変えて、屈折率の高いものから順に積層を行う。
【００３０】
この際に、本実施形態では３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５を共重合させてコポリマーとする際に重合開始剤を使用する。重合開始剤としては下記（ａ）〜（ｃ）ものが例示される。
（ａ） 約８０℃以上での使用が好ましいもの
（ｂ） ４０℃〜８０℃程度での使用が好ましいもの
（ｃ） −１０℃〜４０℃での使用が好ましいのも
これらの中でも、一般的には常温以上で使用することができる重合開始剤を用いることが好ましい。
【００３１】
（ａ）としては、クメンヒドロペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペルオキシド等が挙げられる。（ｂ）としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、アゾビスイソブチルニトリル等が挙げられる。（ｃ）としては、過酸化水素−第一鉄塩、過硫酸塩−酸性亜硫酸ナトリウム、クメンヒドロペルオキシド−第一鉄塩、過酸化ベンゾイル−ジメチルアニリン等が挙げられる。そして、これらの中でも過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチルニトリル等を用いることが好ましい。また、過酸化物−有機金属アルキル、酸素−有機金属アルキルなどを組み合せても重合反応を開始させることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、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、重合度の調整を行う。この重合度の調整は連鎖移動剤を用いて行う。連鎖移動剤については、併用する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、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。
【００３３】
上述した方法以外に、第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）の屈折率を各層ごとに変える方法として、各層を形成するコア形成用モノマーに屈折率調整剤（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、屈折率を高くすることができる。
【００３４】
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。具体的には、ベンジルベンゾエート、ベンジルｎ−ブチルフタレート、ベンジルサルチレート、ベンジルフェニルエーテル、ベンゾイックアンハイドライド、ジベンジルエーテル、ジフェニルフタレート、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリフェニルフォスフェート、ジフェニル、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、ジフェニルサルファイド、ｍ−フェノキシトルエン、フェニルベンゾエート、１，２−プロパンジオールジベンゾエート、トリクレジルフォスフェート、ジブチルフタレート、ジフェニルスルフォキシドなどが挙げられる。また、ドーパントの代わりに、またはドーパントに加えて、屈折率が互いに異なる複数のポリマーの混合物や、屈折率が互いに異なる繰り返し単位をもつ共重合物等を用いることもできる。
【００３５】
このように、第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）の屈折率を各層ごとに変えて、屈折率の高いものから順に積層して形成したコア素片２０を中心軸Ｃ周りに８個組み合せることで、上述の屈折率分布を有するコア１９を形成することができる。コア素片２０は、コア素片形成工程１３を構成するコア素片形成装置２５により形成される。
【００３６】
図３は、コア素片形成装置２５の概略図を示したものである。このコア素片形成装置２５は、コア素片２０を連続生産するためのものであり、トレイ３０、重合室３１、第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）［α＝１〜Ｎ］、トレイ循環ユニット３３、取出しユニット３４から構成される。トレイ３０は、略長方体形状の容器であり、その上面にはコア素片２０と同じ形状の断面台形状の型（溝）３６が形成されている。
【００３７】
重合室３１は、その内部が隔壁３８により鉛直方向にＮ個に仕切られており、図中下方から順に第１〜第Ｎ乾燥室３９（α）［α＝１〜Ｎ］を有している。各乾燥室３９（α）は、本実施形態では１．２気圧、９０℃に保たれている。各乾燥室３９（α）の一側面には開口４０が形成されている。そして、各開口４０の近傍には、第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）がそれぞれ配置されている。
【００３８】
第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）は、各樹脂層２２（α）を形成するための第１〜第Ｎ混合溶液４２（α）［α＝１〜Ｎ］をトレイ３０の型３６内に注入する。第１〜第Ｎ混合溶液４２（α）は、上述の３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５、重合開始剤、連鎖移動剤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。なお、図示は省略するが、各注入ユニット３２（α）には、それぞれ対応する混合溶液４２（α）を供給する液供給ユニットと、供給ユニットから送り出される混合溶液４２（α）をろ過するろ過ユニットとか接続されている。液供給ユニットとしては、単に３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５、重合開始剤、連鎖移動剤を混合したものを供給できればよいので大掛かりな設備は必要ない。また、ろ過ユニットでろ過する際も、第１〜第Ｎ混合溶液４２（α）は粘度が低いので簡単に高精度ろ過を行うことができる。その結果、品質故障の原因となる異物を除去することができる。
【００３９】
トレイ循環ユニット３３は、図３及び図４に示すように、一対の無端チェーン４４、トレイ保持フレーム４５（図４参照）、チェーンスプロケット４６，４７から構成される。トレイ３０は、一対の無端チェーン４４間上にトレイ保持フレーム４５を介して保持される。なお、図３中では、図面の煩雑化を防ぐために各トレイ３０間に広い間隔を設けているが、トレイ３０の搬送速度は遅いので実際の間隔は図よりも狭い。
【００４０】
トレイ保持フレーム４５は、一対の無端チェーン４４間に掛け渡される底板４５ａと、この底板４５ａの両端部に立設される側板４５ｂとから構成されている。側板４５ｂには軸孔４５ｃが形成されており、この軸孔４５ｃには、トレイ３０の両端部から突出した取付軸３０ａが回動自在に取り付けられる。取付軸３０ａは、トレイ３０の重心位置よりも高い位置に形成されており、トレイ３０の自重によって型３６の開口が常に上方を向いた状態となる。
【００４１】
無端チェーン４４は、トレイ３０の搬送経路上に複数配置されたチェーンスプロケット４６，４７に巻き掛けられている。各チェーンスプロケット４６，４７は、図示しないモータにより回転駆動され、トレイ３０の搬送経路を略９０°または略Ｕ字型に屈曲させつつ、無端チェーン４４を駆動してトレイ３０を搬送する。
【００４２】
チェーンスプロケット４６は、隔壁３８の開口４０側の端部の近傍、第Ｎ乾燥室３９（Ｎ）の開口４０と反対側の側面に形成された排出口４８の近傍、トレイ３０の搬送経路のコーナ等に設けられている。このチェーンスプロケット４６は、詳しい図示は省略するが、一対の無端チェーン４４をそれぞれ駆動する一対の略円板状のスプロケット部４６ａと、両スプロケット部４６ａを接続する取付軸４６ｂとから構成される。
【００４３】
チェーンスプロケット４７は、第１〜第（Ｎ−１）乾燥室３９（α）の開口４０と反対の奥部に設けられている。このチェーンスプロケット４７も一対のスプロケット部４７ａと、両スプロケット部４７ａを接続する取付軸４７ｂとから構成される。開口４０から第１〜第Ｎ−１乾燥室３９（α）内に搬送されたトレイ３０は、チェーンスプロケット４７により折り返されて再び開口４０に向けて搬送される。この際に、トレイ３０は略Ｕ字型の搬送経路の内側を搬送されるので、スプロケット部４７ａを、取付軸４７ｂによりトレイ３０の搬送が妨げられない程度の大きさに形成している。
【００４４】
チェーンスプロケット４６，４７が回転されると、無端チェーン４４の搬送が開始され、これに伴いトレイ３０の搬送が開始される。トレイ３０が第１注入ユニット３２（１）と対向する位置まで搬送されたら、第１注入ユニット３２（１）はトレイ３０の型３６内に混合溶液４２（１）を注入する。なお、トレイ３０が第１注入ユニット３２（１）と対向する位置まで搬送されたことを確認する方法として、図示は省略するが光学センサ等をトレイ３０の搬送経路上に配置しておけばよい。
【００４５】
混合溶液４２（１）が注入されたトレイ３０は、開口４０より第１乾燥室３９（１）内に搬送される。トレイ３０は、第１乾燥室３９（１）内を所定時間をかけて搬送され、その間に混合溶液４２（１）中の３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５が共重合して第１樹脂層２２（１）が形成される。この際に、混合溶液４２（α）は粘度が低いため十分な流動性を有しており、さらに、トレイ３０はその型３６の開口が常に上方を向いた状態になっているので、混合溶液４２（１）の界面は重力によりレべリング（平滑化）される。これにより、凹凸のない第１樹脂層２２（１）の界面を形成することができる。
【００４６】
次いで、第１樹脂層２２（１）が形成されたトレイ３０は、第２注入ユニット３２（２）と対向する位置まで搬送される。第２注入ユニット３２（２）は、トレイ３０の型３６内の第１樹脂層２２（１）上に混合溶液４２（２）を注入する。このトレイ３０は、再び第２乾燥室３９（２）内に搬送されて、この搬送中に第２樹脂層２２（２）が形成される。以下、同様にして混合溶液４２（α）［α＝３〜Ｎ］の注入と、樹脂層２２（α）［α＝３〜Ｎ］の形成とが繰り返される。そして、図５に示すように、トレイ３０の型３６内に第１〜Ｎ樹脂層２２（α）が順次積層してコア素片２０が形成される。なお、図中のＷ１、Ｗ２、θは、型３６の寸法・形状を表したものであり、詳しくは後述するのでここでは説明を省略する。
【００４７】
このように、一つの樹脂層２２（α）の上に次の混合溶液４２（α＋１）を注入して共重合させると、混合溶液４２（α＋１）中のモノマー（３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５）の一部が樹脂層２２（α）内に僅かに溶け込む。そのため、樹脂層２２（α）と樹脂層２２（α＋１）とが界面で強固に接着して、光学的な欠陥が発生しにくくなる。
【００４８】
また、本実施形態では、隣接する樹脂層２２（α）と樹脂層（α＋１）との屈折率の差Δｎが、５×１０-5≦Δｎ＜５×１０-3を満たすように、第１〜第Ｎ混合溶液４２（α）中の３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５の配合比を調整している。これにより、各樹脂層２２（α）間の界面で曇りを生じさせずに透明性を保つことができるので、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の光学性能の劣化が防止される。
【００４９】
図３に示すように、トレイ３０は、第Ｎ樹脂層２２（Ｎ）が形成された後、第Ｎ乾燥室３９（Ｎ）の排出口４８より重合室３１外に排出される。排出口４８より排出されたトレイ３０の搬送経路上には、取出しユニット３４が設けられている。この取出しユニット３４としては、コア素片２０を把持して型３６内から取り出す把持ユニットや、コア素片２０を吸着して型３６内から取り出す吸着ユニット等の各種ユニットが用いられる。なお、図示は省略するが、例えばトレイ３０内に押出しピンからなる押出機構を設けて、取出し時にコア素片２０を型３６内から押し出すようにしてもよい。これにより、取出しユニット３４がコア素片２０を把持または吸着し易くなるので、コア素片２０を型３６内から容易に取り出すことができる。取出しユニット３４により取り出されたコア素片２０は、図示しない集積装置に集積される。
【００５０】
取出しユニット３４によりコア素片２０が取り出されたトレイ３０は、無端チェーン４４の搬送に伴い再び第１注入ユニット３２（１）と対向する位置まで搬送される。以下、同様にして各トレイ３０の型３６内に、第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）が順次積層されてコア素片２０が形成され、形成されたコア素片２０が取出しユニット３４により順次取り出される。
【００５１】
図２及び図６に示すように、コア素片形成装置２５で形成されたコア素片２０を中心軸Ｃとなる任意の軸周りに８個組み合せることで、上述の屈折率分布を有するコア１９が形成される。なお、組み合せ時には各コア素片２０が位置ずれしたりしないように、専用の位置決め冶具等を用いて組み合せることが好ましい。
【００５２】
コア素片２０を組み合せてコア１９が形成されたら、クラッドパイプ装着工程１４においてコア１９の外側面にクラッドパイプ（クラッド）２１が装着される（図１及び図２参照）。このクラッドパイプ２１は、図示は省略するが、溶融押出製造法などを用いてコア１９よりも屈折率の低い材料、例えばフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）等より形成される。このクラッドパイプ２１は、コア１９の外側面に装着された後、熱収縮されてコア１９の外側面に密着される。これにより、プリフォーム１８が形成される。なお、クラッドパイプ２１は、コア１９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、コア１９の外側面上に径の異なる複数のクラッドパイプ２１を装着するようにしてもよい。形成されたプリフォーム１８は、延伸工程１５を構成する延伸装置５０にセットされる。
【００５３】
図７に示すように、延伸装置５０は保持アーム５２、アーム駆動用スクリュウ５３、プリフォームホルダ５４、減圧ユニット５５、延伸ヒータ５６、引取りローラ対５７、巻取りユニット５８から構成される。
【００５４】
保持アーム５２は、アーム駆動用スクリュウ５３に取り付けられている。そして、アーム駆動スクリュウ５３が図示しないモータによって回転駆動されると、保持アーム５２が図中上下方向に移動される。この保持アーム５２には、プリフォーム１８の一端を把持するプリフォームホルダ５４が設けられている。
【００５５】
プリフォームホルダ５４には、プリフォーム１８の一端に連通した通気孔６０が形成されている。そして、この通気孔６０の他端側には、チューブ６１を介して減圧ユニット５５が接続されている。減圧ユニット５５としては、例えば真空ポンプなどが用いられる。この減圧ユニット５５は、チューブ６１、通気孔６０を介して空気を吸引する。この際に、予めプリフォーム１８の他端（図中下端）を熱溶融したＰＶＤＦに浸漬させておき、その他端側に開口したプリフォーム１８の中空部１８ａ（図６参照）の開口や、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間を封止しておく。これにより、中空部１８ａや、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間が減圧された状態となる。
【００５６】
アーム駆動スクリュウ５３が回転され、保持アーム５２が図中下方向に移動されると、プリフォーム１８の先端が略円筒形状の延伸ヒータ５６内に挿入される。プリフォームホルダ５４と延伸ヒータ５６との間は円筒カバー６２で覆われており、溶融前のプリフォーム１８に塵埃が付着するのが防止される。そして、延伸ヒータ５６内に挿入されたプリフォーム１８はその先端から少しずつ溶融され、延伸される。この際に、中空部１８ａや、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間は、減圧ユニット５５により減圧されているので溶融の際に消失する。これにより、空隙（欠陥）のないＧＩ型ＰＯＦ素線１７が得られる。また、プリフォーム１８が溶融・延伸される際に、互いに隣接するコア素片２０が接合される。各コア素片２０の接合面は、光の伝播方向に平行な方向に延び、且つ中心軸Ｃ（図２参照）を通る面に対して平行である。従って、このような各コア１９の接合面では、接合面が中心軸Ｃ（図２参照）に対して直交している場合や、前記特許文献３記載のプリフォームのように接合面が中心軸Ｃを囲うように形成されている場合などと比較して、接合面の欠陥による伝送損失の上昇などの性能劣化が起こりにくい。
【００５７】
ＧＩ型ＰＯＦ素線１７は、延伸ヒータ５６の鉛直下方に配置された引取りローラ対５７により所定の引き取り速度で引き取られる。また、この引取り速度に応じて保持アーム５２は図中下方に移動される。そして、引取りローラ対５７により引き取られたＧＩ型ＰＯＦ素線１７は、巻取りユニット５８によってコイル状に巻き取られる。
【００５８】
巻取りユニット５８によりコイル状に巻き取られたＰＯＦコイル５９は、被覆工程１６（図１参照）を構成する図示しない被覆装置にセットされる。この被覆装置（図示せず）としては、電気ケーブルや石英系光ファイバケーブルの製造ラインに用いられている被覆装置を用いることができる。なお、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７に対して熱ダメージを与えることがないように、被覆装置の前後に水槽を配置してＰＯＦを冷却することが好ましい。
【００５９】
図８に示すように、被覆工程１６では、ＰＯＦコイル５９から引き出されたＧＩ型ＰＯＦ素線１７に第１被覆材６０を被覆してＧＩ型ＰＯＦコード６１を形成し、このＧＩ型ＰＯＦコード６１に抗張力繊維６３、第２被覆材６４を順次被覆してＧＩ型ＰＯＦケーブル１０を形成する。なお、図示は省略するが、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０を形成する際に複数本のＧＩ型ＰＯＦコード６１を束ねた状態で張力繊維６３、第２被覆材６４を被覆するようにしてもよい。
【００６０】
第１被覆材６０は、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７を保護するとともに、その機械的強度を補う。第１被覆材６０を形成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）等が挙げられる。中でもＰＥが好ましく、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）またはリニアー低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が特に好ましい。そして、第１被覆材６０には、被覆後のＧＩ型ＰＯＦ素線１７の性能や商品価値を向上させるために、酸化防止剤、遮光剤、滑剤、無機フィラー、着色剤、ポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＦＥ）微粒子等を添加することが好ましい。
【００６１】
これらの添加剤としては液体のものと固体のものとの両方があるが、後者の場合には混合が不均一になりやすいために、これを充分微細な粉体にしてから混合添加することが好ましい。これらの微粒子の大きさが充分小さくない場合には、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７が被覆された際に、これら微粒子のうち主に第１被覆材６０の内面及び内面付近に存在するものによりＧＩ型ＰＯＦ素線１７に局部的な側圧がかかってしまう。その結果、ＧＩ型ＰＯＦコード６１に局部的な歪みが与えられて、伝送損失が大きくなることがある。このため、これら添加剤の粒子径は１μｍ以下であることが望ましい。また、第１被覆材６０に、既知の難燃剤（例えば縮合リン系の難燃剤である旭電化工業(株)社製のアデカスタブＦＰ−２０００，２１００、Ｔ−１０６３Ｆなど）を添加しても良い。
【００６２】
抗張力繊維６３は、ＧＩ型ＰＯＦコード６１よりも高い弾性率を有する繊維である。この抗張力繊維６３を第１被覆材６０と第２被覆材６４との間に設けることで、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０の力学的強度、引っ張り強度などを向上させることができる。さらに、この抗張力繊維６３と後述の第２被覆材６４とを組み合せることで、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０の難燃性を強化することができる。
【００６３】
抗張力繊維６３としては、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、カーボン繊維などを用いることができ、中でもアラミド繊維が難燃性の向上の点で特に好ましい。ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０の力学的強度や引張強度等をさらに向上させるために、金属線等の線状体を抗張力繊維とともに用いてもよい。金属線の材料としては、ステンレス、メッキを付した鉄、あるいは、電気配線との複合化を狙って銅などが用いられるが、いずれもこれら材料に限定されるものではない。
【００６４】
第２被覆材６４を形成する材料としては、被覆によるＧＩ型ＰＯＦ素線１７の熱劣化を抑制するために、できるだけ低温での流動性が高いものが好ましいが、固化後の力学的強度も必要であるので、この両者の兼ね合いで選択される。
【００６５】
第２被覆材６４を形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、ナイロン（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１など）、エチレンエチルアクリレート及びその変性ポリマーなどが挙げられる。中でもエチレン−ビニルアセテート共重合体が好ましく、エチレン−ビニルアセテート共重合体の中でもエチレン構造の繰り返し単位が３５〜４５重量％であるものがより好ましい。なお、本発明は、これらのポリマーの分子量、分子量分布、分岐の程度、架橋の程度に依存するものではなく、また、官能基の種類等を適宜変えてもよい。また、これらのポリマーを必要に応じてブレンドして使用することもできる。
【００６６】
また、第２被覆材６４に、難燃剤として金属水酸化物などを含有してもよい。さらに、難燃性向上のために、金属水酸化物に加えて、第２被覆材６４に難燃助剤を添加してもよい。難燃助剤としては、公知のものを各種用いることができる。例えば、発泡断熱効果のあるポリリン酸アンモニウム等の縮合リン酸エステル化合物が有効であり、窒素系化合物では、過酸化処理した４−ブチルアミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジンと２，４，６−トリクロロ−１，３，５−トリアジン、及びシクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’エタン−１，２−ジイルビス（１，３−プロパンジアミン）との反応生成物などが有効である。これら難燃助剤を加える事により、金属水酸化物の含有量を下げる事ができ、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０の柔軟性を向上させることが可能である。
【００６７】
また、第２被覆材６４に含まれる可燃性物質の割合を減らす、第２被覆材６４の内表面及び外表面の面状を改良して滑り性を付与する、等の目的で、タルク、シリカ、カルシウムなどを添加してもよい。
【００６８】
また、形成されたＧＩ型ＰＯＦケーブル１０が、難燃性の規格であるＵＬ１５８１（ＶＷ−１）に合格するためには、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０を燃焼しながら溶融・滴下（ドリップ）した際に、このケーブル１０の下に置かれた脱脂綿に着火しない事が必要条件となる。従って、このドリップ抑制の観点からの難燃性向上のためにも、第２被覆材６４のポリマー成分のうち７０〜９０重量％は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が４０〜７０ｇ／１０分のエチレン−ビニルアセテート共重合体であることが好ましく、このエチレン−ビニルアセテート共重合体においてエチレン部が３５重量％以上４５重量％以下であることがより好ましい。
【００６９】
さらに、ドリップ抑制の点から、第２被覆材６４にメラミン樹脂などの熱硬化性樹脂やエポキシ樹脂、ポリテトラフッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等の微粒子などを添加することが特に好ましい。なお、ジオクタデシルジメチルアンモニウムで変性したモンモリロナイトやベントナイト、ヘクトライトのようなナノクレーや、アルミニウム、銅、鉄などのナノ金属化合物粒子を第２被覆材６４へ微量添加することも、熱硬化性樹脂やエポキシ樹脂等の粒子添加と同じような効果がある。
【００７０】
また、第２被覆材６４には、酸化チタン、着色のためのカーボン等を添加してもよい。これにより、長期間の使用で第２被覆材６４の表面が黄ばんでしまうのを抑制し、白色度を保つあるいは変色を目立たぬようにすることができるので、商品価値が向上する。
【００７１】
また、第１被覆材６０と同様に、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０としての性能や商品価値をさらに向上させるために、酸化防止剤、遮光材、滑材、無機フィラー、着色剤、ＰＴＦＥ微粒子等を添加してもよい。
【００７２】
上述のような第１被覆材６０、抗張力繊維６３、第２被覆材６４が順次被覆されて形成されたＧＩ型ＰＯＦケーブル１０は、図示しないケーブル巻取りユニットによりコイル状に巻き取られた後、出荷される。
【００７３】
次に本実施形態の作用について説明する。コア素片形成装置２５の運転開始操作がなされると、チェーンスプロケット４６，４７が回転されて、無端チェーン４４の搬送が開始され、これに伴いトレイ３０の搬送が開始される。トレイ３０が第１注入ユニット３２（１）と対向する位置まで搬送されたら、第１注入ユニット３２（１）により混合溶液４２（１）が型３６内に注入される。次いで、トレイ３０は、開口４０より第１乾燥室３９（１）内に搬送され、その搬送中に混合溶液４２（１）中の３ＦＭｄ７及びＰＦＰＭＡｄ５が共重合して第１樹脂層２２（１）が形成される。
【００７４】
引き続きトレイ３０の搬送が継続して、以下、同様に混合溶液４２（α）［α＝２〜Ｎ］の注入と、樹脂層２２（α）［２＝３〜Ｎ］の形成とが繰り返される。これにより、トレイ３０の型３６内に第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）が順次積層してコア素片２０が形成される（図５参照）。トレイ３０は、第Ｎ樹脂層２２（Ｎ）が形成された後、排出口４８より重合室３１外に排出される。そして、取出しユニット３４により形成されたコア素片２０がトレイ３０の型３６から取り出される。取り出されたコア素片２０は、図示しない集積装置等に集積される。
【００７５】
集積されたコア素片２０は、組立作業者等により組み合わせられてコア１９となる（図６参照）。コア１９が形成されたら、コア１９の外側面にクラッドパイプ（クラッド）２１（図２参照）が装着される。このクラッドパイプ２１は、熱収縮されてコア１９の外側面に密着される。これにより、プリフォーム１８が形成される。形成されたプリフォーム１８は、延伸装置５０のプリフォームホルダ５４にセットされる（図７参照）。この際に、予めプリフォーム１８の他端（図中下端）を熱溶融したＰＶＤＦに浸漬させておき、その他端側に開口したプリフォーム１８の中空部１８ａの開口や、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間を封止しておく。
【００７６】
プリフォーム１８がセットされたら、減圧ユニット５５を駆動して中空部１８ａや、コア１９とクラッドパイプ２１との間の隙間を減圧させる。次いで、保持アーム５２を図中下方向に移動させて、プリフォーム１８の先端を延伸ヒータ５６内に挿入させる。これにより、プリフォーム１８はその先端から少しずつ溶融され、延伸されてＧＩ型ＰＯＦ素線１７が得られる。ＧＩ型ＰＯＦ素線１７は、引取りローラ対５７により所定の引き取り速度で引き取られる。引取りローラ対５７により引き取られたＧＩ型ＰＯＦ素線１７は、巻取りユニット５８によってコイル状に巻き取られて、ＰＯＦコイル５９となる。
【００７７】
ＰＯＦコイル５９は、被覆工程１６を構成する図示しない被覆装置にセットされる。そして、ＰＯＦコイル５９から引き出されたＧＩ型ＰＯＦ素線１７に第１被覆材６０が被覆されてＧＩ型ＰＯＦコード６１が形成される。次いで、このＧＩ型ＰＯＦコード６１に抗張力繊維６３、第２被覆材６４が順次被覆されてＧＩ型ＰＯＦケーブル１０が形成される。
【００７８】
以上のように、本実施形態では樹脂層２２（α）を屈折率の高いものから順に積層して形成したコア素片２０を組み合せることで、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の母材となるプリフォーム１８を形成するようにしたので、従来のＧＩ型ＰＯＦよりも伝送損失が低く、且つ優れた伝送帯域特性を有するＧＩ型ＰＯＦ（ＧＩ型ＰＯＦコード６１、ＧＩ型ＰＯＦケーブル１０）が得られる。また、プリフォーム１８を複雑な工程を経ずに安価に製造することができる。
【００７９】
このようにして形成されたＧＩ型ＰＯＦケーブル１０は、種々の発光素子、受光素子、他の光ケーブル、光バス、導光板、光カプラ、光信号処理装置、接続用光コネクタ等とともに用いることにより光信号を伝送するシステムを構成することができる。この際、必要に応じて他の光ファイバなどと組合せてもよい。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することができる。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。
【００８０】
また、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など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。特に本実施形態のＧＩ型ＰＯＦ素線１７では、コア１９を多数のコア素片２０を組み合せて形成するようにしたので、コア１９内を螺旋状に回転しながら伝播するスキュー光を各コア素片２０の接合面を通過する際に散乱させて減衰させることができる。その結果、伝送損失は若干高くなるが、スキュー光を減衰させることで光信号のひずみ成分を除去できるので、帯域を広くすることができる。そのため、特に筐体内配線などの極短距離の高速通信に適している。
【００８１】
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号など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号などの各公報に記載の光分岐結合装置；特開２０００−２４１６５５号など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号など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号などに記載の光信号処理装置；特開２００１−８６５３７号などに記載の光信号クロスコネクトシステム；特開２００２−２６８１５号などに記載の光伝送システム；特開２００１−３３９５５４号、特開２００１−３３９５５５号など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。なお、以上の光伝送用途以外にも、信号伝達用の導光板などの成形品、導光型の照明器具、エネルギー伝送、イルミネーション、レンズ、センサ分野にも用いることができる。
【００８２】
なお、上記実施形態では、トレイ３０に形成された型３６の断面が略Ｖ字形状に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。図９に示すように、型３６の断面が略Ｖ字形状であると混合溶液４２（α）の粘度や表面張力により、型３６と接する混合溶液４２（α）の界面部分６８が僅かに上昇することがある。その結果、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の光学性能が若干低下するおそれがある。そこで、例えば図１０及び図１１に示すように、断面が逆Ｖ字形状の型７０を有するトレイ７１を用いるようにしてもよい。
【００８３】
トレイ７１を用いる場合には、トレイ３０を用いる場合とは逆に樹脂層２２（α）を屈折率の低いものから順に積層してコア素片２０を形成すればよい。この際に、トレイ７１は、その型７０の開口７０ａの面積が底部７０ｂの面積よりも小さく形成されているので、形成されたコア素片２０を取り出すことが困難である。
【００８４】
そこで、トレイ７１を、例えば支持台７２と、コア素片２０の短手方向の側面に接する側壁７３（図１１参照）と、コア素片２０の長手方向の側面に接する側壁７４とから構成する。側壁７３は、支持台７２と一体に形成される。側壁７４は、その一部が支持台７２に形成された嵌合溝７５に嵌合することで、支持台７２に着脱自在に嵌め込まれている。従って、コア素片２０が形成された後、側壁７４を支持台７２から取り外すことで、コア素片２０の取り出しを容易に行うことができる。ここで、側壁７４の取り外し、及びコア素片２０取り外し後の側壁の取り付けは、作業者が行ってもよいし、または、専用のユニットを用いて行うようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、コア素片２０を組み合せてコア１９を形成し、このコア１９にクラッドパイプ（クラッド）２１を装着してプリフォーム１８を形成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、図１２に示すように、樹脂層２２（α）を屈折率の高いものから順に積層してコア素片２０を形成した後、さらに、このコア素片２０の第Ｎ樹脂層２２（Ｎ）上に、ＰＶＤＦ等からなるクラッド素片（クラッド層）７６を同様の方法で積層して形成するようにしてもよい。この場合は、コア素片２０を組み合わせたときに同時にクラッド素片７６も組み合わされて、プリフォーム１８が形成される。
【００８６】
なお、本実施形態では、１つのトレイ３０に型３６が１つしか形成されていないが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つのトレイ３０に複数の型３６が形成されていてもよい。また、トレイ３０を光透過性の光学材料で作成し、そこにコア形成用モノマーなどの材料を注入して重合させた後、コア素片２０をトレイ３０から取り出さずに、そのまま光導波路などの信号伝達用部材として使用することも出来る。この場合には、トレイ３０やコア素片２０は、上記実施形態で例示した形状に限定される事はない。
【００８７】
また、上記実施形態では、コア素片２０は、コア１９をその中心軸Ｃの周りに８つに分割した形状に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、コア１９を任意の数に分割した形状に形成されていてもよい。また、コア１９は中空部１８ａ（図６参照）を有する略管状に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではく、中空部１８ａを有さない略柱状に形成されていてもよい。
【００８８】
なお、上記実施形態では、第１〜第Ｎ乾燥室３９（α）が鉛直方向に配列された重合室３１を有するコア素片形成装置２５を例に挙げて説明を行ったが、コア素片形成装置はこれに限定されるものではない。以下、図１３を用いて他の実施形態のコア素片形成装置８０について説明を行う。ここで、コア素片形成装置２５と同一の部材については同一符号を付してその説明は省略する。
【００８９】
コア素片形成装置８０は、トレイ循環ユニット８１及び第１〜第Ｎ乾燥室８２（α）［α＝１〜Ｎ］と、上述のトレイ３０、トレイ保持フレーム４５（図４参照）、第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）［α＝１〜Ｎ］、取出しユニット３４とから構成される。トレイ循環ユニット８１は、所定距離をあけて配置された一対のチェーンスプロケット８３，８４と、両チェーンスプロケット８３，８４に掛け渡された一対の無端チェーン４４とから構成される。そして、図中上側のトレイ３０の搬送経路上に、第１〜第Ｎ注入ユニット３２（α）と第１〜第Ｎ乾燥室８２（α）とが交互に配置されている。
【００９０】
このコア素片形成装置８０でも、トレイ３０が搬送される間に混合溶液４２（α）の注入と、樹脂層２２（α）の形成とが繰り返されて、トレイ３０の型３６内に第１〜第Ｎ樹脂層２２（α）［α＝１〜Ｎ］が順次積層してコア素片２０が形成される。このようなコア素片形成装置８０は、コア素片形成装置２５と比較して広い設置スペースを必要とするが、逆に構造がシンプルになるという利点がある。
【００９１】
［実施例］
以下、本発明の効果を明確にするために、上述の方法でＧＩ型ＰＯＦ素線１７を製造して、その伝送損失及び伝送帯域を測定した。最初にＧＩ型ＰＯＦ素線１７の製造条件についての説明を行う。
【００９２】
トレイ３０として、型３６の開口の短手方向の長さＷ１が３０ｍｍ、型３６の底面の短手方向の長さＷ２が２ｍｍ、型３６の両側面がなすテーパ角度θが４５°のものを用いた（図５参照）。そして、上述のコア素片形成装置２５を用いて、トレイ３０内への混合溶液４２（α）の注入と、樹脂層２２（α）の形成とを１１回繰り返して行い、トレイ３０内に第１〜第１１樹脂層２２（α）［α＝１〜１１］を順次積層してコア素片２０を形成した。各混合溶液４２（α）［α＝１〜１１］中の３ＦＭｄ７、ＰＦＰＭＡｄ５の混合比率、及び各層樹脂層２２（α）の厚みを下記表１に記載した。なお、表１中の混合比率は、両成分の混合比率を容積比で表したものである。例えば、表中において３ＦＭｄ７が１０、ＰＦＰＭＡｄ５が７である場合には、３ＦＭｄ７とＰＦＰＭＡｄ５とを容積で１０：７の比率で混合している。
【００９３】
第１〜第１０樹脂層２２（α）［α＝１〜１０］形成時には、１．２気圧、９０℃の条件で３時間熱処理して重合させた。また、第１１樹脂層２２（１１）形成時には、１．２気圧、９０℃の条件で１１時間熱処理して重合させた。このようにして形成されたコア素片２０の各層ごとの屈折率を測定して下記表１に記載した。
【００９４】
【表１】
【００９５】
形成されたコア素片２０を８個組み合せてコア１９を形成した。そして、このコア１９に厚み０．５ｍｍのＰＶＤＦ製のクラッドパイプ（クラッド）２１を装着した。次いで、このクラッドパイプ２１を熱収縮させてコア１９の外側面に密着させて、プリフォーム１８を形成した。このプリフォーム２８を上述の延伸装置５０にセットして、外径４８０μｍのＧＩ型ＰＯＦ素線１７に延伸した。
【００９６】
このように形成されたＧＩ型ＰＯＦ素線１７の伝送損失と伝送帯域とを測定した。その結果、ＧＩ型ＰＯＦ素線１７の波長６５０ｎｍにおける伝送損失は１３３ｄＢ／Ｋｍであり、波長７８０ｎｍにおける伝送損失は１１７ｄＢ／Ｋｍであり、波長８５０ｎｍにおける伝送損失は１２８ｄＢ／Ｋｍであった。なお、ドーパントを用いて作成されたＧＩ型ＰＯＦファイバーとして特開２００５−０９９１９６号公報を例に挙げると、波長６５０ｎｍにおける伝送損失は１７０ｄＢ／Ｋｍである。
【００９７】
また、このＧＩ型ＰＯＦ素線１７の伝送帯域は波長８５０ｎｍにおいて距離１００ｍで３ＧＨｚであった。なお、同様に特開２００５−０９９１９６号公報を例に挙げると、伝送帯域は波長７８０ｎｍにおいて距離１００ｍで１．２ＧＨｚ以下である。
【００９８】
以上の結果より、本発明のプリフォーム１８を延伸したＧＩ型ＰＯＦ素線１７が、上述の溶融押出法や界面ゲル重合法で形成されたＧＩ型ＰＯＦと同等以上の伝送損失であり、且つ優れた伝送帯域特性を有することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】ＧＩ型ＰＯＦケーブル製造工程のフロー図である。
【図２】プリフォームの斜視図である。
【図３】コア素片形成装置の概略図である。
【図４】コア素片形成装置に設けられたトレイ及びトレイ保持フレームの斜視図である。
【図５】トレイの断面図であり、コア素片形成後の状態を示したものである。
【図６】コアの断面図である。
【図７】延伸装置の概略図である。
【図８】ＧＩ型ＰＯＦケーブルの断面図である。
【図９】図５を拡大表示した拡大図である。
【図１０】他の実施形態のトレイの断面図であり、コア素片形成前の状態を示したものである。
【図１１】他の実施形態のトレイの断面図であり、コア素片形成後に側壁を取り外した状態を示したものである。
【図１２】トレイの断面図であり、コア素片上にクラッド素片を形成した状態を示したものである。
【図１３】コア素片形成装置の他の実施形態を示した概略図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０ ＧＩ型プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）ケーブル
１７ ＧＩ型ＰＯＦ素線
１８ プリフォーム
１９ コア
２０ コア素片
２２（α） 第１〜第Ｎ樹脂層
２５ コア素片形成装置
３０ トレイ
３２（α） 第１〜第Ｎ注入ユニット
３９（α） 第１〜第Ｎ乾燥室
４２（α） 第１〜第Ｎ混合溶液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路となるコアと、前記コアよりも低い屈折率を有し、前記コアの外側面を覆う略管状のクラッドとからなるプラスチック光学材料用プリフォームの製造方法において、
前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片を形成し、前記中心軸となる任意の軸を囲うように前記コア素片を組み合わせて前記コアを形成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方法。
【請求項２】
前記コア素片は、屈折率の異なる透光性の樹脂層を５層以上積層して形成されてい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方法。
【請求項３】
前記樹脂層は、前記コア素片を組み合わせて形成された前記コアの屈折率が前記外側面から前記中心軸に向かうに従い次第に高くなるような順序で積層されることを特徴とする請求項２記載のプラスチック光学材料用プリフォームの製造方法。
【請求項４】
隣接する前記樹脂層の屈折率の差Δｎが、５×１０-5≦Δｎ＜５×１０-3を満たす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方法。
【請求項５】
前記クラッドを前記中心軸周りに前記コア素片と同数に分割した形状のクラッド素片を前記コア素片と一体に形成し、
前記コア素片の組み合せ時に、前記クラッド素片も同時に組み合せて前記クラッドを形成することを特徴とする請求項１ないし４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方法。
【請求項６】
光伝送路となるコアと、前記コアよりも低い屈折率を有し、前記コアの外側面を覆う略管状のクラッドとからなるプラスチック光学材料用プリフォームにおいて、
前記コアは、前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片が前記中心軸となる任意の軸を囲うように組み合わされて形成され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。
【請求項１】
光伝送路となるコアと、前記コアよりも低い屈折率を有し、前記コアの外側面を覆う略管状のクラッドとからなるプラスチック光学材料用プリフォームの製造方法において、
前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片を形成し、前記中心軸となる任意の軸を囲うように前記コア素片を組み合わせて前記コアを形成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方法。
【請求項２】
前記コア素片は、屈折率の異なる透光性の樹脂層を５層以上積層して形成されてい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方法。
【請求項３】
前記樹脂層は、前記コア素片を組み合わせて形成された前記コアの屈折率が前記外側面から前記中心軸に向かうに従い次第に高くなるような順序で積層されることを特徴とする請求項２記載のプラスチック光学材料用プリフォームの製造方法。
【請求項４】
隣接する前記樹脂層の屈折率の差Δｎが、５×１０-5≦Δｎ＜５×１０-3を満たす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方法。
【請求項５】
前記クラッドを前記中心軸周りに前記コア素片と同数に分割した形状のクラッド素片を前記コア素片と一体に形成し、
前記コア素片の組み合せ時に、前記クラッド素片も同時に組み合せて前記クラッドを形成することを特徴とする請求項１ないし４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方法。
【請求項６】
光伝送路となるコアと、前記コアよりも低い屈折率を有し、前記コアの外側面を覆う略管状のクラッドとからなるプラスチック光学材料用プリフォームにおいて、
前記コアは、前記コアをその中心軸周りに複数に分割した形状のコア素片が前記中心軸となる任意の軸を囲うように組み合わされて形成され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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−７２２９５（Ｐ２００７−７２２９５Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６０９２９（Ｐ２００５−２６０９２９）
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
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