JP2019074571A - 光ファイバー結束体及びその製造方法並びに光ファイバー発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光ファイバーの結束に、熱収縮性スパイラルバンドを使用し、簡易な工程で、光ファイバーが効率よく結束された光ファイバー結束体及びその製造方法、並びに光ファイバー発光装置を提供する。【解決手段】複数の光ファイバー２の各々の一端部側が集束され、結束された光ファイバー結束部と、光ファイバー結束部が内包されたスリーブ１ｂと、を備え、スリーブ１ｂは、熱収縮したスパイラルバンドである。また、複数の光ファイバー２の各々の一端面２ａと、スリーブの一端面と、が略同一面とされている形態とすることができる。更に、光ファイバー２が織物の構成糸であり、光ファイバーが側面発光型光ファイバーであるときは、例えば、車両用内装材の表皮材として用いたときに、その意匠性を向上させることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の光ファイバーの一端部側の結束に、熱収縮性スパイラルバンドを用いた光ファイバー結束体、及び簡易な工程で、光ファイバーを効率よく結束することができる光ファイバー結束体の製造方法、並びに光ファイバーの一端面に対向して光源が配置された光ファイバー発光装置に関する。

インターネットの普及等とともに、光通信などの技術分野において光ファイバーの使用が拡大している。また、一端から入射した光を他端に導いて光を伝送させることができるという光ファイバーの特性に基づき、各種の照明及びディスプレー等の用途でも用いられている。更に、側面漏光する光ファイバーを織物の構成糸として使用し、所定の発光パターンを表現させることができる織物も知られている。

例えば、複数本の光ファイバーの経糸と普通糸からなる経糸とが交互に配列され、光ファイバーの表裏に配列された緯糸と、普通糸からなる経糸、又は所定の間隔で配列された連結経糸が交錯して一体化された光ファイバー織物が知られている（例えば、特許文献１参照。）。そして、この光ファイバー織物では、普通糸からなる経糸と緯糸による光ファイバーの表面の覆われ方により、織物表面側における光ファイバーの露出度が低い領域と高い領域とで織物面にパターンが形成され、光ファイバーの側面漏光により、鮮明な発光パターンが表現されると説明されている。

特開２０１６−３７６８８号公報

特許文献１に記載された光ファイバー織物では、普通糸からなる経糸と緯糸による光ファイバーの表面の覆われ方により、光ファイバーの側面漏光によって、鮮明な発光パターンが表現される。しかし、特許文献１には、結束された複数の光ファイバーの端面に、ＬＥＤ等の光源を対向させ、光ファイバーを発光させるときに、複数の光ファイバーの一端部側を効率よく結束させることについては全く言及されていない。

また、従来、複数の光ファイバーの一端部側を集束させ、結束させる方法として、例えば、光源に接続されて照明装置として用いられる織布において構成糸として織り込まれている光ファイバーの端末を処理する方法が知られている。この端末処理方法では、複数の光ファイバーの一端側の端部に収束端部を形成し、紫外線硬化型等の接着剤を付与し、この接着剤を硬化させ、収束端部における光ファイバー同士を接着させる。これにより、複数の光ファイバーの端部同士が密に接着固定され、光ファイバーの位置ずれが十分に抑制される。

更に、複数の光ファイバー２の一端部側を、スパイラルバンド１ｃにより集束させ（図４参照）、集束された光ファイバー２が収納されたスパイラルバンド１ｃを、アルミニウム等の金属製スリーブ３内に収容し［図５、６及び図７（ａ）参照］、金属製スリーブ３をかしめて光ファイバー２を結束させ、スパイラルバンド１ｃを取り除き［図７（ｂ）参照］、その後、集束された光ファイバー２の端部を金属製スリーブ３の端面においてカットする（図８参照）光ファイバー２の端末処理方法も知られている。このようにスパイラルバンド１ｃと金属製スリーブ３とを用いることにより、複数の光ファイバー２の一端部側を容易に集束させることができ、結束させることができる。

しかし、上述のような、複数の光ファイバーの一端部側を集束させ、結束させる従来の方法では、確実に集束、結束させることはできるものの、いずれも多くの工程を必要とし、長時間を要するとともに、コスト面でも不利である。そのため、複数の光ファイバーの一端部側を、簡易な工程により、確実に集束させ、結束させることができ、コスト面でも有利な集束、結束方法が必要とされている。

本発明は、上述の従来技術の状況に鑑みてなされたものであり、複数の光ファイバーの一端部側の結束に、熱収縮性スパイラルバンドを用いた光ファイバー結束体、及び簡易な工程で、光ファイバーを効率よく結束することができる光ファイバー結束体の製造方法、並びに光ファイバーの一端面に対向して光源が配置された光ファイバー発光装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のとおりである。
１．複数の光ファイバーの各々の一端部側が集束され、且つ結束された光ファイバー結束部と、
前記光ファイバー結束部が内包されたスリーブと、を備え、
前記スリーブは、熱収縮したスパイラルバンドであることを特徴とする光ファイバー結束体。
２．複数の前記光ファイバーの各々の一端面と、前記スリーブの一端面と、が略同一面とされている前記１．に記載の光ファイバー結束体。
３．前記光ファイバーが織物の構成糸であり、前記光ファイバーは側面発光型光ファイバーである前記１．又は２．に記載の光ファイバー結束体。
４．前記織物が車両用内装材の表皮材である前記３．に記載の光ファイバー結束体。
５．複数の光ファイバーの各々の一端部側に熱収縮性スパイラルバンドを捲回させ、集束させて光ファイバー集束部を形成する集束工程と、
前記熱収縮性スパイラルバンドを加熱し、収縮させて、前記光ファイバー集束部における光ファイバーを結束させ、光ファイバー結束部とする結束工程と、を備えることを特徴とする光ファイバー結束体の製造方法。
６．前記２．に記載の光ファイバー結束体と、
複数の前記光ファイバーの各々の前記一端面に対向して配置された光源と、を備えることを特徴とする光ファイバー発光装置。
７．前記光ファイバーが織物の構成糸であり、前記光ファイバーは側面発光型光ファイバーである前記６．に記載の光ファイバー発光装置。
８．前記織物が車両用内装材の表皮材である前記７．に記載の光ファイバー発光装置。

本発明の光ファイバー結束体では、光ファイバー結束部が、熱収縮したスパイラルバンドからなるスリーブに内包されており、簡易な構成でありながら、複数の光ファイバーの一端部側が確実に結束される。
また、複数の光ファイバーの各々の一端面と、スリーブの一端面と、が略同一面とされている場合は、この略同一面に対向させてＬＥＤ発光素子等の光源を配置し、光を照射することにより、光ファイバー内を導光させた光を光ファイバーの他端面等から発光させることができる。
更に、光ファイバーが織物の構成糸であり、光ファイバーが側面発光型光ファイバーである場合は、光ファイバー内を導光させた光を光ファイバーの側面から発光させることができ、意匠性に優れた織物とすることができる。
また、織物が車両用内装材の表皮材である場合は、側面発光型光ファイバーによる所定の織柄、及び発光の濃淡などにより、乗用車等の車両の内装材の意匠性を大きく向上させることができる。

また、本発明の光ファイバー結束体の製造方法では、複数の光ファイバーの各々の一端部側を熱収縮性スパイラルバンドにより容易に集束させることができるとともに、熱収縮性スパイラルバンドを加熱し、収縮させることで、集束された光ファイバーを容易に結束させることができる。このように、簡易な工程で、光ファイバーの一端部側を結束させることができ、加工に多くの時間を要することなく、コスト面でも有利である。

更に、本発明の光ファイバー発光装置では、複数の光ファイバーの各々の一端面に、ＬＥＤ発光素子等の光源を配置し、光を照射することにより、光ファイバー内を導光させた光を光ファイバーの他端面から発光させる、又は光ファイバーの側面から漏光させて、側面の所要個所を発光させることができる。
また、光ファイバーが織物の構成糸であり、光ファイバーが側面発光型光ファイバーである場合、及び織物が車両用内装材の表皮材である場合は、前述のような有用な作用効果が奏される。

複数の光ファイバーの各々の一端部側を、熱収縮性スパイラルバンドにより集束した形態を表す模式的な斜視図である。 図１の熱収縮性スパイラルバンドを加熱し、収縮させて、光ファイバーを結束させ、スリーブの一端面で光ファイバーを切断した形態を表す模式的な斜視図である。 図２の光ファイバー結束体と、光ファイバーの一端面に対向して配置された光源とを表す模式的の側面図である。 複数の光ファイバーの各々の一端部側を、非熱収縮性スパイラルバンドにより集束させた従来の形態を表す模式的な斜視図である。 金属製スリーブと、図４の光ファイバー集束体とを表す模式的な斜視図である。 図５の金属製スリーブに、図４の光ファイバー集束体を挿入した形態を表す模式的な斜視図である。 （ａ）は、図６の金属製スリーブの一端面で光ファイバーが切断された端面及びＡ−Ａ断面の模式的な正面図である。（ｂ）は、金属製スリーブがかしめられ、スパイラルバンド１ｃが取り除かれた後の端面及びＡ−Ａ断面の模式的な正面図である。 図７（ｂ）の金属製スリーブがかしめられた後の形態の模式的な斜視図である。

以下、本発明を、図も参照しながら詳しく説明する。
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

［１］光ファイバー結束体及びその製造方法
本発明の光ファイバー結束体は、複数の光ファイバーの各々の一端部側が集束され（図１の複数の光ファイバー２の各々の一端部側が、熱収縮性スパイラルバンド１ａにより集束された形態を参照）、且つ結束された光ファイバー結束部と、光ファイバー結束部が内包されたスリーブ（図２の熱収縮したスパイラルバンドにより構成され、光ファイバー結束部が内包されたスリーブ１ｂ参照）と、を備える。

また、本発明の光ファイバー結束体の製造方法は、複数の光ファイバー２の各々の一端部側に熱収縮性スパイラルバンド１ａを捲回させ、集束させて光ファイバー集束部を形成する集束工程と、熱収縮性スパイラルバンド１ａを加熱し、収縮させて（図２の熱収縮したスパイラルバンド１ｂ参照）、光ファイバー集束部における光ファイバー２を結束させ、光ファイバー結束部とする結束工程と、を備える。

（１）光ファイバー
光ファイバー２は、通常、コア層とクラッド層とから構成されており、コア層の外周をクラッド層が被覆した構造を有する。また、コア層及びクラッド層は、それぞれ単層でもよく、複数層が積層された形態であってもよい。更に、他端面が発光する光ファイバー２は、コア層とクラッド層との屈折率の相違によりコア層に入射した光が外部に漏光することなく伝送されるようになっている。また、コア層及びクラッド層の各々の材質、屈折率、反射率等により、側面から適度に漏光し、発光する側面発光型光ファイバー２とすることもできる。具体的には、例えば、コア層に散乱物質を配合することにより、コア層とクラッド層との境界部での全反射を生じることなく、側面から散乱光が漏光するもの、及びクラッド層の一部が除去されて、側面から漏光するものが挙げられる。

更に、光ファイバー２としては、樹脂製光ファイバー、石英系光ファイバー等の各種のものがあり、他端面が発光する光ファイバー２としては、材質は特に限定されないが、屈曲させながら配設することなどを考慮すると、柔軟な樹脂製光ファイバーを用いることが好ましい。一方、合成樹脂繊維とともに、織物の経糸又は緯糸として織り込まれる側面発光型光ファイバー２としては、柔軟で曲げ衝撃性等に優れ、容易に製織することができる樹脂製の側面発光型光ファイバー２が用いられる。

樹脂製光ファイバーのコア層としては、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、及びポリオレフィン系樹脂等の優れた透明性を有する樹脂が用いられていることが好ましい。また、クラッド層としては、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニリデンテトラフルオロエチレン共重合樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、トリフルオロイソプロピルメタクリレート樹脂等の優れた透明性を有するとともに、コア層より屈折率が小さい樹脂が用いられていることが好ましい。

（２）熱収縮性スパイラルバンド
熱収縮性スパイラルバンド１ａは、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ塩化ビニル、エチレン／プロビレンゴム等のゴムなどを用いて形成することができる。また、それぞれの材質に応じた温度で加熱したときに、内径が加熱、収縮前の３０〜６０％程度に収縮する熱収縮性スパイラルバンド１ａが好ましい。このように熱収縮性スパイラルバンド１ａを熱収縮させることにより、集束されていた複数の光ファイバー２の各々の一端部側が結束され、結束体が形成される。

また、熱収縮性スパイラルバンド１ａは、複数の光ファイバー２の各々の一端部側を結束させることができる限り、そのスパイラル径、バンド幅、厚さは、結束される光ファイバー２の本数、各々の光ファイバー２の外径等により適宜設定することができる。例えば、熱収縮性スパイラルバンド１ａの内径は５〜２５ｍｍ、厚さは０．５〜１．５ｍｍ、幅は３〜７ｍｍ、スパイラルの角度は１０〜２０°とすることができる。

（３）光ファイバーの集束及び結束
複数の光ファイバーの各々の一端部側は、例えば、熱収縮性スパイラルバンド１ａを、その一端部を、各々の一端部側が寄り集められた複数の光ファイバーの束の一端部側の端部近傍に押し当て、集束体の他端部側方向へと螺旋状に巻き回す集束工程により、集束させることができる。スパイラルバンドは外力を加えなくても所定径の筒状体とすることができるため、複数の光ファイバーの束に螺旋状に巻き付けられた後、何ら加工を要することなく、複数の光ファイバーの一端部側を集束させることができる。

また、結束工程において熱収縮性スパイラルバンド１ａを加熱し、収縮させる方法は特に限定されず、ドライヤーによる加熱等の簡易な方法でもよく、断面が円筒形等の加熱炉を通過させる方法でもよい。加熱炉を通過させる方法では、装置が必要となり、操作もやや煩雑であるかもしれないが、熱収縮性スパイラルバンド１ａを、その径方向においてより均等に収縮させることができる。これにより、集束された複数の光ファイバーの一端部側を結束させることができる。

［２］光ファイバー発光装置
本発明の光ファイバー発光装置は、複数の光ファイバー２の各々の一端面２ａと、スリーブ１ｂ（熱収縮性スパイラルバンド１ａが熱収縮してなるスリーブ）の一端面と、が略同一面とされている光ファイバー結束体と、複数の光ファイバー２の各々の一端面２ａに対向して配置された光源４と、を備える（図３参照、図３において光源４から複数の光ファイバー２の各々の一端面２ａに向かっている矢印は照射されている光を表す）。

（１）光源
光ファイバー発光装置に用いられる光源は特に限定されないが、通常、ＬＥＤ発光素子が用いられる。そして、ＬＥＤ光源から束ねられた光ファイバー２の一端面２ａに向けて光を照射させ、導光させることで、光ファイバー２の他端面が発光する。また、光ファイバー２が側面発光型光ファイバーであるときは、側面からも発光させることができる。

（２）光ファイバー発光装置の用途
本発明の光ファイバー発光装置において、他端面が発光する光ファイバー２を用いたときは、この他端面をスポット照明として用いることができる。例えば、乗用車等の車両のドアポケット、ラゲッジスペース、グローブボックスなどの、特に夜間などに内部に収納された物品などを確認し難い装備のスポット照明などとして有用である。

また、側面発光型光ファイバー２は、経糸又は緯糸として、合成樹脂繊維と織製し、織物として用いることができる。この場合、織構造により、所定の織柄、及び発光の濃淡などを有する織物とすることができ、乗用車等の車両用内装材、例えば、ドアトリム、ルーフトリム等の表皮材などとして有用であり、内装材の意匠性を向上させることができる。

（３）織物
織物の構成糸として用いられる側面発光型光ファイバー２と、合成樹脂繊維とを、経糸として織り込むか、緯糸として織り込むかは、所定の織柄、及び発光の濃淡などにより、適宜選択すればよい。更に、用いる織機は特に限定されない。織機としては、例えば、レピア織機（伊国、イテマウィービング社製、型式「Ｇ６５００、Ｒ９５００」）、ジャカード織機（仏国、ストーブリ社製、型式「ＣＸ８８０、ＤＸ１１０、ＬＸ１６０２、ＳＸＢ」）、ドビー織機（仏国、ストーブリ社製、型式「ＵＶＩＶＡＬ５００」）等が挙げられる。

また、既存の樹脂製光ファイバー等の側面発光型光ファイバー２の直径は０．１〜１０ｍｍ程度であるが、織物の構成糸として用いるときの製織のし易さ、発光ムラの低減、又は汎用性の観点から、直径が０．１５〜１．５ｍｍ、特に０.１５〜１．０ｍｍ、更には０．１５〜０．４ｍｍの側面発光型光ファイバー２を用いることが好ましい。更に、樹脂製の側面発光型光ファイバー２の繊度は、コア層及びクラッド層を構成する各々の樹脂の種類にもよるが、好ましい繊度の範囲は、合成樹脂繊維の繊度との好ましい繊度比により設定すればよい。

合成樹脂繊維はマルチフィラメントであってもよく、モノフィラメントであってもよいが、マルチフィラメントが多用される。合成樹脂繊維の繊度も特に限定されず、側面発光型光ファイバー２の繊度等を勘案し、製織のし易さ、織物の物性などを考慮して設定すればよい。

合成樹脂繊維の材質も特に限定されず、各種の合成樹脂からなる繊維を用いることができる。この合成樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。合成樹脂としては、特にポリアミド系樹脂及びポリエステル系樹脂が好ましい。

（４）結束形態、織り込まれる側面発光型光ファイバーの本数
織物に織り込まれた側面発光型光ファイバー２を発光させるためには、複数本の側面発光型光ファイバー２の一端部側が結束されて、光ファイバー発光装置とされ、前述のように、光ファイバーの一端面と対向する位置に、ＬＥＤ等の光源が配置される。そして、結束された側面発光型光ファイバー２の一端面２ａに向けて光を照射させ、導光させることで、側面発光型光ファイバー２が発光する。このように複数本の側面発光型光ファイバー２の一端部側を結束させる場合、織物の形状、寸法（面積）によって、可能であれば、織物に織り込まれた全ての側面発光型光ファイバー２を一体に結束してもよく、所定本数の側面発光型光ファイバー２が結束された複数の側面発光型光ファイバー束としてもよい。

隣り合う合成樹脂繊維間に連続して織り込まれる側面発光型光ファイバー２の本数は、特に限定されないが、織物を乗用車等の車両の内装材の表皮材として用いるときは、内装材としての意匠性、及び織物としての形態、強度等の観点で１〜５本とすることができる。また、合成樹脂繊維がマルチフィラメントであるときは、連続して織り込まれる側面発光型光ファイバー２の本数は２〜５本とすることができ、３〜４本であることが好ましい。

一方、合成樹脂繊維がモノフィラメントであるときは、その光沢を利用し、側面発光型光ファイバー２からの光を反射させて十分な輝度を確保することができる。そのため、合成樹脂繊維間に織り込まれる側面発光型光ファイバー２は１本でもよい。更に、連続して織り込まれる場合の本数は、合成樹脂繊維がマルチフィラメントであるときと比べて少なくすることができ、２〜３本とすることができる。合成樹脂繊維がモノフィラメントであれば、側面発光型光ファイバー２が２本であっても、更には１本であっても、意匠性に優れ、見栄えの良い内装材とすることができる。

（５）織物を車両用内装材の基体として用いるときの基体
織物を車両用内装材の基体の表面に積層される表皮材として用いる場合、基体は、通常、合成樹脂製の成形体であり、成形型を用いて加熱、加圧するプレス成形法により、ドアトリム、ルーフトリム等の車両用内装材の形状に成形される。また、合成樹脂は特に限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、及びナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系樹脂が用いられる。これらの合成樹脂のうちでは、成形のし易さ、強度等の観点でポリプロピレンが好ましい。また、剛性等の物性を向上させるため、ガラス繊維、カーボン繊維等が配合された繊維強化樹脂を用いることもできる。

尚、前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施態様の例を挙げて説明したが、本発明の記述及び図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく、説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その態様において本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料及び実施態様を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、寧ろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は側面発光型光ファイバー等の複数本の光ファイバーの端部を集束させ、結束させる技術分野において利用することができる。また、結束体を車室内の所要個所の照明、及び内装材の表皮材などとして用いる技術分野において利用することができる。特に、乗用車等の車両のドアトリム、ルーフトリムなどの内装材の表皮材の技術分野において有用である。

１ａ；熱収縮性スパイラルバンド、１ｂ；スリーブ、１ｃ；スパイラルバンド、２；光ファイバー（側面発光型光ファイバー）、２ａ；光ファイバーの一端面、３；金属製スリーブ、４；光源。

Claims (8)

1. 複数の光ファイバーの各々の一端部側が集束され、且つ結束された光ファイバー結束部と、
   前記光ファイバー結束部が内包されたスリーブと、を備え、
   前記スリーブは、熱収縮したスパイラルバンドであることを特徴とする光ファイバー結束体。
2. 複数の前記光ファイバーの各々の一端面と、前記スリーブの一端面と、が略同一面とされている請求項１に記載の光ファイバー結束体。
3. 前記光ファイバーが織物の構成糸であり、前記光ファイバーは側面発光型光ファイバーである請求項１又は２に記載の光ファイバー結束体。
4. 前記織物が車両用内装材の表皮材である請求項３に記載の光ファイバー結束体。
5. 複数の光ファイバーの各々の一端部側に熱収縮性スパイラルバンドを捲回させ、集束させて光ファイバー集束部を形成する集束工程と、
   前記熱収縮性スパイラルバンドを加熱し、収縮させて、前記光ファイバー集束部における光ファイバーを結束させ、光ファイバー結束部とする結束工程と、を備えることを特徴とする光ファイバー結束体の製造方法。
6. 請求項２に記載の光ファイバー結束体と、
   複数の前記光ファイバーの各々の前記一端面に対向して配置された光源と、を備えることを特徴とする光ファイバー発光装置。
7. 前記光ファイバーが織物の構成糸であり、前記光ファイバーは側面発光型光ファイバーである請求項６に記載の光ファイバー発光装置。
8. 前記織物が車両用内装材の表皮材である請求項７に記載の光ファイバー発光装置。

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