JP4336288B2 - 導光体の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバと光ファイバとの間に介在される導光体の製造装置に関する。

近年、光通信におけるバスとして、例えば一つの光ファイバから送られてくる光を分散させて複数の光ファイバへと伝達させるための光シートバスが開発されている。このような光シートバスとしては、従来、ポリメチルメタクリレート（Polymethylmethacrylate；ＰＭＭＡ）などの材料を矩形のシート状に形成したものが知られている（特許文献１参照）。
しかし、従来の技術では、光シートバスが矩形に形成されるため、光が効率良く伝達されないおそれがあった。具体的には、図１６（ａ）に示すように、例えば光シートバス１１０の一端面１１０ａに入力側として３本の光ファイバ１２０を繋ぎ、他端面１１０ｂに出力側として一本の光ファイバ１２０を繋いだ場合において、一端面１１０ａ側の一本の光ファイバから入力される光が、光シートバス１１０内を他端面１１０ｂ側に向かうにつれて広がるように進んでいくと、その一部は他端面１１０ｂ側の光ファイバ１２０へ入るが、これ以外の部分は他端面１１０ｂ側の壁（図１６（ｂ）に示すＺ矢視図の斜線部参照）で反射して一端面１１０ａ側へと戻されてしまうため、光を効率良く伝達することができなかった。
また、図１６（ｃ）に示すように、他端面１１０ｂ側の光ファイバ１２０から一端面１１０ａ側の光ファイバ１２０へ光を伝達させるときも同様に、一端面１１０ａの壁で一部の光が反射してしまっていた。

特開平１１−３１０３５号公報（特許請求の範囲）

ところで、このような光シートバスは、複数本の光ファイバを接続して使用されるが、その接続において、光ファイバは極めて細いファイバであるため、その接続を効率良く行える方法が求められていた。
そこで、本発明は、導光体としての光シートバスへの光ファイバの接続を効率よく行うことを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明は、キャビティと、このキャビティに通じ、光ファイバをインサートするための孔とを有する射出成形型を用い、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートした状態において前記キャビティに溶融樹脂を射出成形することによって、光ファイバが接続された導光体を製造する導光体の製造装置であって、前記キャビティにインサートされる前記光ファイバの先端が当接する当接部材を備え、前記光ファイバが前記当接部材に当接することによって前記光ファイバの位置決めを行う光ファイバ位置決め機構が設けられており、前記光ファイバ位置決め機構は、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートする際には、前記当接部材を前記キャビティ内に突出させることによって、前記キャビティにインサートされる前記光ファイバの先端が当接する位置に当該当接部材を移動させ、前記キャビティに前記溶融樹脂を射出成形する際には、前記当接部材の先端が前記キャビティの周面に位置するように当該当接部材を移動させるものとした。
これによれば、光ファイバをインサートする際に、当接部材をキャビティ内へ突出させ、インサートされた光ファイバと当接させることによって、光ファイバのインサート位置を決めることができる。

前記した導光体の製造装置においては、前記射出成形型が、それぞれの合わせ面で合わさった第１型と第２型で構成され、各合わせ面に前記孔を構成するための溝が形成され、前記孔に前記光ファイバをインサートする際前記第１型と前記第２型とを離間するものとし、前記当接部材は、前記第１型と前記第２型とが離間した状態において、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートする際に、インサートされた前記光ファイバの先端が当該当接部材に当接するように、その突出量が設定されているものとするのが望ましい。
これによれば、光ファイバの直径または離間量によらず、当接部材を確実に光ファイバと当接させることができる。

また、本発明の導光体の製造装置は、前記光ファイバ位置決め機構が、離間する際の前記第１型または前記第２型の移動に連動して、前記第１型と前記第２型とが離間した状態において、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートする際に、インサートされた前記光ファイバの先端が前記当接部材に当接するように当該当接部材を前記キャビティ内へ突出させる連動装置を有するものとすることができる。
これによれば、第１型と第２型とを離間させるだけで、当接部材をキャビティに突出させることができる。

もしくは、前記光ファイバ位置決め機構は、制御可能な駆動装置を有して、前記駆動装置を制御することによって、前記第１型と前記第２型とが離間した状態において、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートする際に、インサートされた前記光ファイバの先端が前記当接部材に当接するように当該当接部材を前記キャビティ内へ突出させるものとすることができる。
これによれば、必要に応じて随時、当接部材をキャビティ内へ突出させることができる。

また、前記当接部材の先端は、前記導光体の形状に合わせて形成されているのが望ましい。
これによれば、当接部材の部位でも形状が変わることなく導光体を形成することができる。

本発明によれば、光シートバスなどの導光体を射出成形により製造する際に、光ファイバをインサート成形により接続することで、効率よく光ファイバと導光体の接続を行うことができる。このインサート成形の際には、光ファイバが細くて撓みやすいことから、射出成形型へのインサートの作業が行いにくいのであるが、本発明では、光ファイバをインサートする際に、射出成形型のキャビティ内に当接部材を突出させて、当接部材と当接させることによって光ファイバを位置決めするため、光ファイバの撓みなどに影響されず高精度でしかも確実に光ファイバを所定の位置にインサートさせることができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態において、典型的な導光体の形状としてシート状に形成された、いわゆる光シートバスを例にして導光体の製造方法を説明する。図１は、実施形態に係る光シートバスの斜視図であり、図２（ａ）は、同光シートバスの正面図、図２（ｂ）は、同光シートバスの左側面図、図２（ｃ）は、同光シートバスの右側面図、図２（ｄ）は、同光シートバスの底面図である。

図１に示すように、光シートバス１０は、薄板状に形成されるものであり、その一端側に一本の光ファイバ２０が接合され、その他端側に三本の光ファイバ２０が接合される構造となっている。なお、以下の説明においては、便宜上、光シートバス１０の一端側を「前側」と呼び、他端側を「後側」と呼ぶこととする。

光シートバス１０は、矩形の本体部１１と、この本体部１１の前側へ一体に形成される前側先細部１２と、本体部１１の後側へ一体に形成される三つの後側先細部１３とで主に構成されている。

本体部１１には、その両面に後記する射出成形型３０に設けられる突出し機構３３，３４の突出しピン３３ａ，３４ａと固定型３１，可動型３２の形状凹部３１ｂ，３２ｂとの段差が転写されることで形成されるピン痕１１ａが形成されている。なお、このピン痕１１ａにより生じる段差の高さは、１０μｍ以下となるように形成されている。また、光シートバス１０は、その表面粗度Ｒａが、１．０μｍ以下となるように形成されている。

前側先細部１２は、本体部１１の幅を前側に向かうにつれて徐々に狭くした形状になっており、その先端面１２ａが光ファイバ２０と略同じ径になるように形成されている。なお、この前側先細部１２の平面視における角度（二つの斜面１２ｂのなす角）は、先端面１２ａに接合される光ファイバ２０からの光が広がっていくときの角度と略同じ角度で形成されている。すなわち、この前側先細部１２は、従来のような矩形の光シートバスに前端側から光を通したときに、この光が通らない領域となる部分を削ったような形状となっている。なお、前側先細部１２の平面視における角度は、３〜３０°が好ましい。

後側先細部１３は、光シートバス１０の後側に接合される三本の光ファイバ２０ごとに設けられており、本体部１１の後端部分を三分割し、この分割した各部分の幅を後側に向かうにつれて徐々に狭くした形状になっている。また、この後側先細部１３は、その先端面１３ａが光ファイバ２０と略同じ径になるように形成されるとともに、その平面視における角度（二つの斜面１３ｂのなす角）が、先端面１３ａに接合される光ファイバ２０からの光が広がっていくときの角度よりも小さな角度で形成されている。さらに、各後側先細部１３は、隣り合う二つの後側先細部１３同士をつなぐように形成される補強部１３ｃによって補強されている（図２（ａ）および（ｃ）参照）。なお、後側先細部１３の角度は、３〜３０°が好ましい。

また、光シートバス１０の材料としては、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が用いられるが、例えば特開平１０−１２３３５０号公報に記載されているように、ＰＭＭＡ製の光シートバス中で光の散乱効果を生じさせるために光散乱体を散在させても良い。このような光散乱体の散乱効果により、光シートバス１０の光の進行方向（図１５（ａ）（ｂ）に示した方向）の長さを短縮することが可能となる。このような光散乱体の材料としては、ＰＭＭＡとは屈折率の異なるポリスチレン（ＰＳ）などが用いられる。
このようなシートバス１０は、その両端部に光ファイバ２０が接続された状態で製造される。

次に、図３を参照して、前記した光シートバス１０を製造するための射出成形型３０および光ファイバ供給装置４０について説明する。図３は、光シートバスを成形するための射出成形型および光ファイバ供給装置を示す斜視図である。
図３に示すように、射出成形型３０は、固定型（第１型）３１と、この固定型３１に対して移動自在に構成される可動型３２（第２型）とで構成される。固定型３１に固定側突出し機構３３、光ファイバ位置決め機構７０が設けられ、可動型３２には可動側突出し機構３４が設けられている。

固定型３１の合わせ面３１ａと可動型３２の合わせ面３２ａとには、光シートバス１０の上半分（一部）または下半分（他部）の形状を形取った形状凹部３１ｂ，３２ｂ（これらを合わせて「キャビティＣ」とする。形状凹部３１ｂについては図７参照）が形成されている。
固定型３１には、射出装置から射出された溶融樹脂（溶融材料）をランナ形状部３２ｃに導くスプルー３１ｃが形成されており、合わせ面３１ａ，３２ａに、形状凹部３１ｂ，３２ｂとスプルー３１ｃとを繋ぐランナ形状部３２ｃ（スプルー３１ｃの詳細については図７参照）が形成されている。

また、合わせ面３１ａ，３２ａには、光ファイバ２０をインサートするための１本の溝５１および３本の溝５２が形成されている。溝５１は、キャビティＣの前端、つまり光シートバス１０における先細部１２の先端面１２ａに相当する部分から固定型３１の前側面３１ｐおよび可動型３２の前側面３２ｐまで前方に伸びて外部へ開口している。
同様に、溝５２は、キャビティＣの後端、つまり光シートバス１０における後側先細部１３の先端面１３ａに相当する部分から固定型３１の後側面３１ｑおよび可動型３２の後側面３２ｑまで後方へ伸びている。

溝５１と溝５２は、固定型３１と可動型３２を閉じたときに光ファイバ２０を挿入する穴（以下、「挿入穴」という）を構成する。図４は、光ファイバの挿入穴を示す断面図であり、それぞれ図３における、（ａ）Ａ−Ａ線断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ線断面図、（ｃ）Ｃ−Ｃ線断面図、および（ｄ）Ｄ−Ｄ線断面図である。挿入穴５１Ａは、内接する最大円の直径が、光ファイバ２０の直径よりも僅かに小さくなるように形成されることで、射出成形型３０を閉じたときに、光ファイバ２０を挟持することが可能となる。

溝５１は、Ａ−Ａ断面を含めた所定範囲で図４（ａ）に示すように固定型３１および可動型３２のそれぞれに弾性部材５５が入れ子として嵌められた部分に形成されている。弾性部材５５は、例えば硬質ゴムから形成されている。弾性部材５５は、合わせ面３１ａ，３２ａに形成された溝５１のうち、キャビティＣから所定範囲、例えばキャビティＣから１０ｍｍ程度離れた部分から合わせ面３１ａ，３２ａの前端までに設けられている。

弾性部材５５が嵌められた部分では、溝５１がそれぞれ光ファイバ２０の周面の曲率よりも小さな曲率の輪郭を有している。固定型３１および可動型３２のそれぞれの溝５１の深さを足した挿入穴５１Ａの高さＨは、光ファイバ２０の直径よりも僅かに小さく設定されている。そのため、挿入穴５１Ａは、光ファイバ２０を挿入した状態でおよそ”目”のような断面形状を呈している。挿入穴５１Ａの高さＨは、弾性部材５５の弾性率に応じ、適度な力で光ファイバ２０を挟持するよう適宜決定される。

一方、挿入穴５１Ａの幅Ｗは、光ファイバ２０の直径よりも大きく形成され、挿入穴５１Ａの断面積は、光ファイバ２０の断面積よりも大きく設定されている。このように、射出成形型３０の固定型３１と可動型３２とを閉じたときに弾性部材５５が光ファイバ２０を挟持して固定することができる。そして、弾性部材５５が適度な弾性を有していることから、光ファイバ２０に傷をつけたり、過剰な応力を掛けたりすることもない。さらに、挿入穴５１Ａの断面積が光ファイバ２０の断面積よりも大きいため、射出成形型３０を閉じたときに、光ファイバ２０を過度に圧迫することがなく、弾性部材５５が変形可能で、光ファイバ２０の品質を良好に保つことができるとともに、型閉じも確実となる。

弾性部材５５の材質については、光ファイバ２０を傷つけず、光ファイバ２０に過剰な応力を加えないように、適度な弾性を有するものであれば、特に限定されない。例えば、図５（ａ）に示すように、金属製の板材を折り曲げてＶ字の溝５７ａを形成した入れ子部材５７を用いることもできる。このように弾性部材５５を金属製とすることで、熱や摩擦による劣化を防ぐこともできる。また、挿入穴５１Ａの断面形状は、図４（ａ）に示すような目形に限られず、図５（ｂ）に示すように、弾性部材５５に断面Ｖ字形の溝５８を形成することで、矩形とすることもできる。このようにすることで、光ファイバ２０との摩擦力が大きくとれるため、光ファイバ２０を挟持する締め代を小さくして光ファイバ２０への負担を小さくすることができる。

図４（ｂ）に示すように、図３におけるＢ−Ｂ断面、すなわちキャビティＣの直近部分の挿入穴５１Ｂの断面形状は、光ファイバ２０の直径より僅かに大きい円形となっている。挿入穴５１Ｂの直径は、光ファイバの直径に対して、０〜６０μｍ大きく、挿入穴５１Ｂと光ファイバ２０との隙間が３０μｍ以下になるように設定されている。光ファイバ２０の挿入穴５１Ｂへの挿入しやすさを考慮すると、例えば光ファイバ２０と挿入穴５１Ｂの隙間が２０〜３０μｍ程度になるように設定するのが望ましい。
このように、挿入穴５１Ｂと光ファイバ２０との間に僅かな隙間しか無い場合には、溶融樹脂が入り込むことがない。すなわち、金型により光ファイバ２０を圧迫することがないとともに、溶融樹脂の漏れ、ないしバリの発生を抑えることができる。

図６は、図３の可動型３２におけるキャビティＣと溝５１との接合部の拡大平面図である。挿入穴５１Ａと挿入穴５１Ｂのつながりの部分は、図６に示すように、挿入穴５１Ｂの入口５１Ｐを広げた漏斗状の案内部５１Ｑが形成されている。入口５１Ｐの断面の輪郭は、挿入穴５１Ａの断面の輪郭より大きくしておくことで、光ファイバ２０はスムーズに挿入穴５１Ｂへ入る。挿入穴５１Ｂの入口５１Ｐを広げるのに代えて、弾性部材５５側の挿入穴５１Ａの出口を徐々に狭める場合には、出口の断面の輪郭を挿入穴５１Ｂの断面の輪郭より小さくしておくとよい。

図４（ｃ）に示すように、図３におけるＣ−Ｃ断面には、挿入する光ファイバ２０の本数に合わせて３つの挿入穴５２Ｂが形成されている。各挿入穴５２Ｂは、図３におけるＢ−Ｂ断面と同様であるので詳細な説明は省略する。

図４（ｄ）に示すＤ−Ｄ断面も、弾性部材５５と同様の弾性部材５６が入れ子として設けられ、弾性部材５６に、挿入する光ファイバ２０の本数に合わせて挿入穴５２Ａが３つ形成されている。この挿入穴５２Ａも、それぞれＡ−Ａ断面における挿入穴５２Ａと同じであるので、詳細な説明は省略する。

図７は、射出成形型の内部を示す横断面図であり、（ａ）は固定側突出し機構および可動側突出し機構を示す図で、（ｂ）は（ａ）における形状凹部の詳細を示す要部拡大断面図である。
固定側突出し機構３３は、図７（ａ）に示すように、二つの突出しピン３３ａ（手前の一つのみ図示）と、これらの突出しピン３３ａに対して取付板３３ｂを介して一体に結合される同期ピン３３ｃと、取付板３３ｂを上下方向において挟み込んだ状態でボルトＢにより締結される二枚の保持板３３ｄと、保持板３３ｄを常時、可動型３２側に付勢するスプリングＳ１とで主に構成されている。

なお、図８に示すように、固定型３１は上下に分割されており、その下半分を構成する下側固定型３１Ａには、突出しピン３３ａおよび同期ピン３３ｃが摺動自在に係合する係合孔３１ｄが形成されるとともに、ボルトＢで締結された二枚の保持板３３ｄが摺動自在に係合する収容凹部３１ｅが形成されている。また、固定型３１の上半分を構成する上側固定型３１Ｂには、スプリングＳ１を縮めた状態で保持するための保持凹部３１ｆや、ボルトＢの頭部を収容するための逃げ穴３１ｇが形成されている。なお、保持板３３ｄのストローク量は、下側固定型３１Ａの収容凹部３１ｅの底面と、上側固定型３１Ｂの下面との間の距離によって決められる。さらに、上側固定型３１Ｂおよび下側固定型３１Ａには、内部にスプルー３１ｃが形成されたスプルーブッシュ３５を取り付けるための、嵌合孔３１ｈ，３１ｊが形成されている。

そして、このように構成される固定側突出し機構３３では、図１２に示すように、固定型３１から可動型３２が離間されている状態においては、スプリングＳ１によって保持板３３ｄが下方に押圧されることで、突出しピン３３ａおよび同期ピン３３ｃが所定量だけ下側に突出するようになっている。また、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、固定型３１と可動型３２が合わさった状態においては、同期ピン３３ｃが可動型３２の合わせ面３２ａに押されて合わせ面３１ａと面一になるとともに、突出しピン３３ａが形状凹部３１ｂの形状面と略面一となる位置まで移動するようになっている。すなわち、突出しピン３３ａおよび同期ピン３３ｃは、それぞれ固定型３１の形状凹部３１ｂの形状面や合わせ面３１ａから突出自在となるように構成されている。

図７（ａ）に示すように、可動側突出し機構３４は、二つの突出ピン３４ａ（手前の一つのみ図示）と、ランナ１０ａ（図３参照）を押圧するための二つの押圧ピン３４ｂ，３４ｃと、これらの突出ピン３４ａおよび押圧ピン３４ｂ，３４ｃを一体に保持する二枚の保持板３４ｄと、を有している。なお、上下方向に延びるスプルー３１ｃの下方に設けられる押圧ピン３４ｃの先端には、成形されたランナ１０ａを可動型３２の移動とともに引っ張るための係合爪部３４ｅが形成されている。具体的に、この係合爪部３４ｅは、段を構成する上段面部がオーバーハング形状に形成されることで、成形されたランナ１０ａと引っ掛かるように構成されている。

また、この可動側突出し機構３４は、保持板３４ｄを摺動自在に支持すべく可動型３２に固定されるガイド棒３４ｆと、保持板３４ｄを常時固定型３１側から離れる方向に付勢するスプリングＳ２と、を有している。そして、二枚の保持板３４ｄのうち下側の保持板３４ｄの略中央部には、図示せぬ押圧装置によって押圧するための突出部３４ｇがボルトＢによって締結され、上側の保持板３４ｄの適所には、保持板３４ｄの上方への所定以上の移動を規制するためのストッパ３４ｈがボルトＢによって締結されている。

なお、可動型３２は、図の奥に示すスペーサブロック３２ｄで繋がる型板３２ｅおよび可動側取付板３２ｆを有しており、これらの型板３２ｅ、可動側取付板３２ｆと、保持板３４ｄの下面およびストッパ３４ｈの上面とによって、突出ピン３４ａや押圧ピン３４ｂ，３４ｃの突出量が決められている。

光ファイバ供給装置４０は、図３に示すように、光ファイバ２０を挟持して送る送出装置としてのローラ４１と、ローラ４１を回転駆動するモータ４２と、モータ４２の回転角度を検出するロータリエンコーダ４３と、ガイド４４と、ブレード４５と、ブレード駆動装置４６と、供給リール４７（図１０（ａ）参照）を備えて構成される。
ガイド４４は、射出成形型３０を閉じたときの挿入穴５２Ａに近接して設けられ、３本の光ファイバ２０がスムーズに通る程度のガイド穴４４ａが３つ形成されている。ガイド４４は、ガイド穴４４ａが挿入穴５２Ａに対面するように配置されている。すなわち、ローラ４１から送られる３本の光ファイバ２０は、ガイド４４により挿入穴５２Ａまで導かれて挿入されるようになっている。

なお、図３および図１０（ａ）においては、ガイド４４と挿入穴５２Ａの間およびガイド４４とローラ４１の間に多少の隙間を設けているが、この隙間を極力小さく、例えば２０ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下とすることで、光ファイバ２０の撓みを無くし、正確に光ファイバ２０を挿入穴５２Ａへインサートすることができる。
ブレード４５は、ガイド４４の出口側、つまり射出成形型３０側の側面に配置され、図示せぬガイド機構により上下にスライド移動可能に設けられている。そして、エアシリンダなどにより構成されるブレード駆動装置４６により上下に駆動させられる。
図３には図示しないが、図１０（ａ）に示すように、光ファイバ供給装置４０は、挿入穴５１Ａに対面する位置にも設置されている。

図１７、図１８は、射出成形型の内部を示す横断面図であり、光ファイバ位置決め機構を示す。
光ファイバ位置決め機構７０は、図３に示すようにキャビティＣの前端側に配置された前端側位置決め機構７０ａと、キャビティＣの後端側に配置された後端側位置決め機構７０ｂとからなる。
前端側位置決め機構７０ａは、図１７に示すように固定型３１の下側固定型３１Ａに形成された収容凹部３１ｍに収納され、キャビティＣに突出させることのできるストッパ７１を備えている。ストッパ７１は、射出成形型３０の縦方向に光ファイバ２０のインサートされるべき位置に位置するようになっている。

図１９は、図１７における前端側位置決め機構部分の部分拡大断面図である。
前端側位置決め機構７０ａは、ストッパ７１のほかに、ストッパ７１と回動可能に連結されたてこ部材７３、案内部材７２とスプリング７５とを有している。
下側固定型３１Ａに形成された収容凹部３１ｍの底面にキャビティＣに貫通する係合孔３１ｎと可動型３２の合わせ面３２ａに貫通する係合孔３１ｓがそれぞれ形成されている。

ストッパ７１が係合孔３１ｎ、案内部材７２が係合孔３１ｓにそれぞれ摺動可能に係合されるとともに、それらの端部においててこ部材７３と回動可能に連結されている。てこ部材７３は、その端部において収容凹部３１ｍの底面に形成された支持台３１ｔに回動可能に連結されている。
てこ部材７３に突起７４が形成され、この突起７４と上側固定型３１Ｂに形成された凹部にてこ部材７３を可動型３２へ付勢するスプリング７５が設けられている。このスプリング７５によって案内部材７２が可動型３２の合わせ面３２ａに常時、押し付けられている。
ストッパ７１の先端は、ストッパ７１が位置する部位のキャビティＣの形状と同じ形状に形成され、案内部材７２は、固定型３１と可動型３２が合わさったとき、ストッパ７１の先端がキャビティＣの周面に位置するように、案内部材７２の長さが設定されている。

したがって、固定型３１と可動型３２が合わさったとき、ストッパ７１の先端がキャビティＣの一部を構成し、固定型３１と可動型３２とを離間させたとき、ストッパ７１は、案内部材７２に案内されキャビティＣに突出するようになる。このとき、案内部材７２がストッパ７１より支持台３１ｔとの連結点に近い場所に設定されることによって、ストッパ７１は、てこ原理で、固定型３１と可動型３２との離間量よりキャビティＣへの突出量を大きくすることができ、光ファイバ２０を確実に当接させることができる。すなわち、てこ部材７３における案内部材７２の位置を光ファイバ２０の直径および固定型３１と可動型３２との離間量に応じて設定すれば、光ファイバ２０の直径や離間量によらず、ストッパ７１でインサートされた光ファイバ２０を確実に位置決めすることができる。
なお、ストッパ７１、案内部材７２とてこ部材７３との連結において、上下方向で移動を制限する一方、左右方向に隙間を設けて左右方向の移動を許可することによって、ストッパ７１、案内部材７２の移動が円滑になる。

後端側位置決め機構７０ｂは、図１８に示すように固定型３１の下側固定型３１Ａの収容凹部３１ｍ’に配置され、キャビティＣに突出させることのできるストッパ７１ａ，７１ｂ，７１ｃを備えている。ストッパ７１ａ，７１ｂ，７１ｃは、光ファイバ２０がインサートされる三つの空間に対応して一列に並び、射出成形型３０の縦方向で光ファイバ２０のインサートされるべき位置に位置するようになっている。
後端側位置決め機構７０ｂは、前記した前端側位置決め機構７０ａと同じ構成でストッパ７１ａ，７１ｂ，７１ｃを移動させるので、共通の部品については同じ符号を用いて説明する。

図２０は、図１８における後端側位置決め機構部分の部分拡大断面図である。
後端側位置決め機構７０ｂは、ストッパ７１ａ，７１ｂ，７１ｃのほかに、ストッパ７１ａ，７１ｂ，７１ｃを連結して一体にする連結部材７６と、連結部材７６と回動可能に連結されたてこ部材７３、案内部材７２とスプリング７５を有している。
ストッパ７１ａ，７１ｂ，７１ｃは、前記したストッパ７１と同様に、その先端が、それぞれが位置する部位のキャビティＣの形状と同じ形状に形成され、案内部材７２は、固定型３１と可動型３２が合わさったとき、ストッパ７１ａ，７１ｂ，７１ｃの先端がキャビティＣの周面に位置するように、案内部材７２の長さが設定されている。

したがって、固定型３１と可動型３２が合わさったとき、ストッパ７１ａ，７１ｂ，７１ｃの先端がキャビティＣの一部を構成し、固定型３１と可動型３２とを離間させるとき、ストッパ７１ａ，７１ｂ，７１ｃは、案内部材７２に案内され、同じ突出量でキャビティＣに突出するようになる。このとき、案内部材７２が支持台３１ｔとの連結点に近い場所に設定されることによって、てこ原理で、固定型３１と可動型３２との離間量よりキャビティＣへの突出量を大きくすることができ、三つの光ファイバ２０を同時に確実に当接させることができる。

制御装置６０は、図９に示すブロック図のように、予め組まれた動作プログラムと、ロータリエンコーダ４３の出力に基づいて型駆動装置６１、射出装置６２、モータ４２、およびブレード駆動装置４６の動作を制御する。
この具体的な制御については、導光体の製造方法において説明する。

次に、本実施形態に係る射出成形型３０による光シートバス１０の製造方法について説明する。図１０は、実施形態に係る製造方法の工程を説明する図であり、（ａ）は、動作前、（ｂ）は、射出成形型を半閉じし、光ファイバをインサートした状態、（ｃ）は、型閉じし、溶融樹脂を射出した状態、（ｄ）は、型開きをした状態を示す。
制御装置６０は、図１０（ａ）に示すように、射出成形型３０が開いており、ブレード４５を下げた状態から、型駆動装置６１により可動型３２を、固定型３１へ近付け、合わせ面３１ａ，３２ａに僅かな隙間が残る位置で停止させる（半閉じ状態、図１０（ｂ）参照）。

このときの隙間ｇ、すなわち離間量（図１１参照）の大きさは、光ファイバ２０の直径より小さく設定される。これにより、光ファイバ２０が、合わせ面３１ａ，３２ａに挟まることなく、確実に溝５１の部分に挿入可能となる。また、隙間ｇは、溝５１の縁部５１ｅの距離が光ファイバ２０の直径ｄの０．７倍以下となるように設定されるのが望ましい。このようにすることで、縁部５１ｅが光ファイバ２０を挟み込む角度θが鈍角となり、光ファイバ２０を縁部５１ｅに引っ掛かることなくさらにスムーズに挿入できるとともに、光ファイバ２０のインサートされるべき位置で、キャビティＣ内にストッパ７１が突出されることになる。このことは、溝５２についても同様である。

可動型３２を停止させた後、制御装置６０は、ロータリエンコーダ４３により光ファイバ２０の送り量を監視しながらモータ４２を回転させて光ファイバ２０を挿入穴５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂに挿入する。そして、光ファイバ２０がストッパ７１に当たると、制御装置６０はモータ４２の回転を停止させる。これによって、光ファイバ２０の先端がキャビティＣの入口の所定位置（キャビティＣと挿入穴５１Ｂ，５２Ｂの境目）に位置されることになる。この際、光ファイバ２０は、ガイド４４によりスムーズに挿入穴５１Ａ，５１Ｂ，５２Ａ，５２Ｂに案内される。
光ファイバ２０がストッパ７１に当たったことの検出は、例えばモータ４２での駆動電流の変化を検知することによって検出することができる。すなわち、当たったとき、進まない光ファイバ２０をなおインサートしようとして、モータ電流の増加を検知することによって検出することができる。あるいは、ストッパ７１の光ファイバ２０が当接する面に圧電素子を設けて、圧電素子によって検出することもできる。

その後、制御装置６０は、図１０（ｃ）に示すように、型駆動装置６１により可動型３２をさらに固定型３１へ近付け、射出成形型３０を完全に閉じる。このとき、キャビティＣ内に突出するストッパ７１は案内部材７２の案内によって、ストッパ７１の先端がキャビティＣの周面に位置するように、ストッパ７１が戻されるため、光シートバス１０の形の形成には影響を与えることがない。また、このとき、弾性部材５５に形成された溝５１，５２が、光ファイバ２０を挟持し、光ファイバ２０が固定されるが、光ファイバ２０には過大な応力は掛からない。

次に、制御装置６０は、射出装置６２により、溶融樹脂をスプルー３１ｃへ射出させる。これにより溶融樹脂がスプルー３１ｃ、ランナ形状部３２ｃ内を通って、図１３（ａ）に示すように、形状凹部３１ｂ，３２ｂで形成されるキャビティ内に供給される。

形状凹部３１ｂ，３２ｂ内に材料を供給した後は、射出成形型３０を冷却させることによって、樹脂が固まって光シートバス１０が成形されると同時に、光シートバス１０と光ファイバ２０が溶着されることとなる。
次に、図１０（ｄ）に示すように、制御装置６０は、ブレード駆動装置４６により、ブレード４５を上方へスライドさせ、ガイド４４との間で光ファイバ２０を剪断する。そして、制御装置６０は、射出成形型３０から光シートバス１０を取り出すために、型駆動装置６１により可動型３２を固定型３１から離間させていく。

そうすると、図１３（ｂ）に示すように、可動型３２によって支持されていた同期ピン３３ｃが可動型３２とともに下方に移動することによって、突出しピン３３ａも同期ピン３３ｃと一体に移動し、光シートバス１０を可動型３２側に突き出すこととなる。すなわち、光シートバス１０が、可動型３２内に保持された状態で可動型３２とともに移動していくことになるので、型開きの際に、光シートバス１０を確実に可動型３２側に寄せることが可能となっている。

なお、型開きの際は、このような突出しピン３３ａによる光シートバス１０の突き出しの他に、図７（ａ）に示す可動型３２側の押圧ピン３４ｃに形成された係合爪部３４ｅによってランナ１０ａ（図３参照）が引っ掛けられて可動型３２とともに移動するようにもなっているため、このランナ１０ａを含んだ光シートバス１０は、バランスよく可動型３２に寄せられることとなる。

そして、図１２に示すように、ランナ１０ａ（詳しくは、スプルー３１ｃで形成される部分）の上端が固定型３１から外れるまで可動型３２を下方に移動させた後、図１４に示すように、図示せぬ押圧装置によって突出部３４ｇを押し上げると、光シートバス１０およびランナ１０ａが可動型３２から外部へ突き出されることとなる。なお、このように押し出された光シートバス１０およびランナ１０ａは、図示せぬロボットハンドなどによって押圧ピン３４ｃの係合爪部３４ｅの傾斜面に沿って取り出すことが可能となっている。

続いて、このようにして射出成形型３０内から取り外した光シートバス１０の表面仕上げ工程について説明する。
射出成形型３０から取り外した光シートバス１０には、図３に示すように、その前側先細部１２にランナ１０ａが一体に形成されているため、まず、このランナ１０ａを光シートバス１０からニッパーなどで切り離す作業を行う。なお、この作業において光シートバス１０側に残った部分は、カッターによる切削加工や砥石による研削加工によって前側先細部１２の斜面１２ｂと略面一となるまで削り取る。そして、このように切削加工した後は、その削り取った部分をラッピング（遊離砥粒）加工によって、その削り取った部分の段差が１０μｍ以下となり、かつ、その表面粗度Ｒａが１．０μｍ以下となるように形成する。

また、同様に、図１に示す光シートバス１０の両面に形成されるピン痕１１ａも、段差が１０μｍ以下となり、かつ、その表面粗度Ｒａが１．０μｍ以下となるように形成する。なお、その他の部分（例えば、後側先細部１３の斜面１３ｂなど）も、射出成形型３０のキャビティＣの表面が滑らかに形成されていることにより、その表面粗度Ｒａが１．０μｍ以下に収まるように形成されている。

次に、前記のような方法で成形された光シートバス１０の作用について説明する。
図１５（ａ）に示すように、光シートバス１０の後側に設けた三本の光ファイバ２０のうちの一本から光シートバス１０内に光が送られてくると、その光は光シートバス内を広がりつつ前側へ進んでいく。そして、この光が前側先細部１２内に到達すると、前側先細部１２の斜面１２ｂによって広がろうとする光の一部が適宜反射されて前側の光ファイバ２０側へ集められ、この光ファイバ２０内に伝達される光の量が増加することとなる。

また、図１５（ｂ）に示すように、光シートバス１０の前側に設けた一本の光ファイバ２０から光シートバス１０内に光が送られてくると、その光は前側先細部１２の斜面１２ｂに沿って広がりつつ後側へ進んでいく。そして、この光が三つの後側先細部１３内に到達すると、各後側先細部１３の斜面１３ｂによって広がろうとする光の一部が適宜反射されて後側の各光ファイバ２０側へ集められ、各光ファイバ２０内に伝達される光の量が増加することとなる。

以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。光シートバス１０を成形する際に、射出成形型３０に光ファイバをインサートして、射出成形によりこれらを一体とすることで、効率よく光ファイバと導光体の接続を行うことができる。また、光ファイバ２０と光シートバス１０の接続も確実になり、信号の伝達性能も向上する。さらに、射出成形型の固定型と可動型とを閉じる前に僅かに隙間を残して停止させた状態で光ファイバ２０をインサートすべき穴に入れるとき、固定型と可動型とを離間するときの動きを利用したキャビティＣ内に光ファイバを当接するためのストッパ７１を突出させるようにしたため、高精度でかつ確実に光ファイバ２０を所定の位置に位置させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、適宜変更して実施可能であることはいうまでもない。例えば、導光体はシート状のものに限らず、ある程度厚みのある矩形や球形に近い形状であっても構わない。
また、光ファイバ位置決め装置７０について、実施形態では固定型３１と可動型３２とを離間するときの動きを利用しててこ原理で、ストッパ７１をキャビティＣに突出させたが、これに限らず、例えばストッパ７１をエアシリンダや油圧シリンダなどを利用して、エアまたは油圧の供給を制御することによってストッパを移動させることもできる。さらには、モータなどを利用して駆動することもできる。

本実施形態に係る光シートバスの斜視図である。 （ａ）は、光シートバスの平面図、（ｂ）は、同光シートバスの前面図、（ｃ）は、同光シートバスの後面図、（ｄ）は、同光シートバスの側面図である。 光シートバスを成形するための射出成形型および光ファイバ供給装置を示す斜視図である。 光ファイバの挿入穴を示す断面図であり、それぞれ図３における、（ａ）Ａ−Ａ線断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ線断面図、（ｃ）Ｃ−Ｃ線断面図、および（ｄ）Ｄ−Ｄ線断面図である。 挿入穴の変形例を示す図であり、（ａ）金属板で構成した場合、（ｂ）弾性部材にＶ字溝を形成した場合を示す。 図３の可動型におけるキャビティと溝とのつなぎ目の拡大平面図である。 射出成形型の内部を示す横断面図であり、（ａ）は固定側突出し機構および可動側突出し機構を示す図で、（ｂ）は（ａ）における形状凹部の詳細を示す要部拡大断面図である。 固定側突出し機構の詳細を示す分解断面図である。 光シートバスの製造装置のブロック図である。 実施形態に係る製造方法の工程を説明する図であり、（ａ）は、動作前、（ｂ）は、射出成形型を半閉じし、光ファイバをインサートした状態、（ｃ）は、型閉じし、溶融樹脂を射出した状態、（ｄ）は、型開きをした状態を示す。 射出成形型を半閉じしたときの隙間を説明する図である。 光シートバスの成形後に、固定型から可動型を離間させたときの状態を示す断面図である。 （ａ）は、型内の空間に材料を射出した状態を示す断面図であり、（ｂ）は、固定型から可動型を離間させる際において完成した光シートバスを突出ピンによって可動型側に寄せている状態を示す断面図である。 可動側突出し機構によって光シートバスを型外へ押し出した状態を示す断面図である。 （ａ）は、光シートバスの後側先細部から光を照射したときの光の進んでいく状態を示す断面図であり、（ｂ）は、光シートバスの前側先細部から光を照射したときの光の進んでいく状態を示す断面図である。 （ａ）は従来の光シートバスに複数本側の光ファイバの１本から他方へ向けて光を通した場合を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＺ矢視図であり、（ｃ）は、従来の光シートバスに（ａ）と逆向きに光を通した場合を示す平面図である。 射出成形型の内部を示す横断面図であり、光ファイバ位置決め機構を示す。 射出成形型の内部を示す横断面図であり、光ファイバ位置決め機構を示す。 図１７における前端側位置決め機構部分の部分拡大断面図である。 図１８における後端側位置決め機構部分の部分拡大断面図である。

符号の説明

１０ 光シートバス
２０ 光ファイバ
３０ 射出成形型
３１ 固定型
３２ 可動型
４０ 光ファイバ供給装置
５１ 溝
５１Ａ 挿入穴
５１Ｂ 挿入穴
５２ 溝
５２Ａ 挿入穴
５２Ｂ 挿入穴
５５ 弾性部材
５６ 弾性部材
６０ 制御装置
６１ 型駆動装置
６２ 射出装置
７０ 光ファイバ位置決め装置
７０ａ 前端側位置決め機構
７０ｂ 後端側位置決め機構
７１ ストッパ
７１ａ ストッパ
７２ 案内部材
７３ 部材
７４ 突起
７６ 連結部材
Ｃ キャビティ

Claims (5)

1. キャビティと、このキャビティに通じ、光ファイバをインサートするための孔とを有する射出成形型を用い、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートした状態において前記キャビティに溶融樹脂を射出成形することによって、光ファイバが接続された導光体を製造する導光体の製造装置であって、
   前記キャビティにインサートされる前記光ファイバの先端が当接する当接部材を備え、前記光ファイバが前記当接部材に当接することによって前記光ファイバの位置決めを行う光ファイバ位置決め機構が設けられており、
   前記光ファイバ位置決め機構は、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートする際には、前記当接部材を前記キャビティ内に突出させることによって、前記キャビティにインサートされる前記光ファイバの先端が当接する位置に当該当接部材を移動させ、前記キャビティに前記溶融樹脂を射出成形する際には、前記当接部材の先端が前記キャビティの周面に位置するように当該当接部材を移動させる
   ことを特徴とする導光体の製造装置。
2. 前記射出成形型は、それぞれの合わせ面で合わさった第１型と第２型で構成され、各合わせ面に前記孔を構成するための溝が形成され、前記孔に前記光ファイバをインサートする際前記第１型と前記第２型とを離間するものとし、
   前記当接部材は、前記第１型と前記第２型とが離間した状態において、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートする際に、インサートされた前記光ファイバの先端が当該当接部材に当接するように、その突出量が設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の導光体の製造装置。
3. 前記光ファイバ位置決め機構は、離間する際の前記第１型または前記第２型の移動に連動して、前記第１型と前記第２型とが離間した状態において、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートする際に、インサートされた前記光ファイバの先端が前記当接部材に当接するように当該当接部材を前記キャビティ内へ突出させる連動装置を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の導光体の製造装置。
4. 前記光ファイバ位置決め機構は、制御可能な駆動装置を有して、前記駆動装置を制御することによって、前記第１型と前記第２型とが離間した状態において、前記孔を介して前記キャビティに前記光ファイバをインサートする際に、インサートされた前記光ファイバの先端が前記当接部材に当接するように当該当接部材を前記キャビティ内へ突出させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の導光体の製造装置。
5. 前記当接部材の先端は、前記導光体の形状に合わせて形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導光体の製造装置。

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