JPH0146841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イメージガイドと称される像伝送体
の構成単位に有用な光学繊維シート状体を連続的
に製造する方法に関するものである。更に詳しく
述べるならば、本発明は、一面上に互に平行に引
き揃えられ、かつ互に接着固定された多数の光学
繊維よりなる平面度の高い光学繊維シート状体の
連続製造方法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

光学繊維を使用したイメージガイドと称される
像伝送体は、一般に、両端が矩形端面となるよう
に光学繊維を整然と平行に配置し、各光学繊維の
両端を、その繊維の番地と対応させる構造を有
し、これによつて、一端に受光した像を他端に正
確に伝送することができるものである。

このような像伝送体を製造するには、まず、多
数の光学繊維を一面上に互に平行に引揃え、これ
らを互に接着固定して所望数の光学繊維シート状
体を作成し、次に、これらシート状体を積層して
互に接着する方法が一般に用いられている。そこ
で、品質良好な像伝送体を得るためには、いかに
して品質良好で平面度の高い光学繊維シート状体
を製造するかが重要なポイントとなる。すなわ
ち、正確な像伝達を実現するためには、像伝送体
中の光学繊維シート状体の各光学繊維が、その両
端で所定番地を正しく保持し、かつシート状体中
の光学繊維の配列密度をできるだけ高くすること
が必要である。このためにシート状体内の光学繊
維がほぼ互に接触する密度（以下、最密状態密度
と記す）に近接させることが必要になる。

更に、光学繊維シート状体を積層接着して、三
次元的光伝送体を形成する場合、各シート状体中
の各繊維の両端が、正確に所定番地に位置するた
めには、各シート状体が高い平面度を有し、各繊
維が正しい位置で接着され得ることが重要であ
る。

上述のような光学繊維シート状体を製造するに
は、従来では、製織用整経機の利用が考えられて
いる。この場合、繊維配列規制手段として筬が用
いられるが、これでは繊維群の配列密度を高める
のに限度があつて、繊維を、互にほぼ接触する配
列密度をとるように近接させることができなかつ
た。また、従来の繊維収束手段を用いると、繊維
群内で繊維が互に交差するようになり、その両端
を所定番地に保持することが困難になる。

また、上記の従来方法では、シート状体に高い
平面度を得ることが困難である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点は、光学繊維
シート状体を製造するに際し、光学繊維を損傷し
てその光学的性能を劣化させることなく繊維密度
を高め、しかも得られるシート状体の平面度を高
めることにある。

〔問題点を解決するための手段およびその作用〕

本発明の光学繊維シート状体の連続製造方法は
互に離間して一面上に配列された一群の光学繊維
を連続的に進行させながらほぼ互に接触するまで
近接せしめ、かつ、これらを接着剤により互に接
着固定して一体のシート状体を製造する方法にお
いて、 前記離間配列された繊維群を、平行に対向する
２湾曲面の間に形成され、前記繊維の直径よりも
わづかに大きな間隙を有し、かつ、所望シート状
体の巾に相当する出口巾と、この出口巾よりも大
きな入口巾を有する、巾収斂湾曲通路を通過させ
て、前記繊維を互に近接かつほぼ接触せしめる工
程と、前記巾収斂湾曲通路の入口の直前で、前記
離間配列された繊維群に接着剤を付与する工程
と、を含むことを特徴とするものである。

本発明方法および装置に用いられる光学繊維
は、イメージガイドに用いられるものであればど
のようなものであつてもよく、ガラス系およびプ
ラスチツク系のいずれの光学繊維であつてもよ
い。しかし、加工操作性から考えると、プラスチ
ツク系光学繊維の方が本発明方法および装置に適
している。

光学繊維の直径についても格別の限定はない
が、一般に0.05〜３mm程度のものが用いられる。

本発明に用いられる接着剤は液状において繊維
群に付与され、乾燥、および、要すれば、硬化加
熱により固化するものであつて、光学繊維を十分
に接着できるもであればその種類には格別の限定
はない。一般には二液硬化型接着剤、例えば、エ
ポキシ樹脂とポリアミンとの組合せ、又は、ヒド
ロキシル基含有オリゴエステル樹脂と、ポリイソ
シアートとの組合せ、などの速硬化性のものが好
ましい。しかし、熱可塑性樹脂を適当な揮発性溶
剤で溶解、乳化又は分散させた液状接着剤、例え
ば、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタ
ン樹脂、又はエポキシ樹脂の低沸点溶剤、例えば
イソプロピルアルコール又は酢酸エチルによる溶
液、又はエマルジヨン、を用いることもできる。

本発明方法を実施するには、例えば第１図に示
されているように、一群の光学繊維１を、給糸ス
タンドの多数のクリール（図示されていない）か
ら引出し、これらを配列ガイド２を通して一面上
に、互に離間して（互に交差しないように）配列
し、この離間配列された繊維群を供給ロール３ａ
および３ｂを通して、これに所定の張力を与え、
次に光学繊維引揃えユニツト４に送り込まれる。
この引揃えユニツト４内において、離間配列され
た繊維群中の繊維は、ほぼ互に、接触するまで近
接せしめられ、かつ接着剤を付与される。このよ
うにして、ほぼ互に接触して平行に配列し、かつ
接着剤により互に粘着している光学繊維群は一体
のシート状体を形成し、次に接着剤固化器５、例
えば乾燥器又は加熱器を通る。この接着剤固化器
５内で接着剤は固化し、繊維は互に強固に接着固
定される。このようにして形成された光学繊維シ
ート状体１４は引取りロール６ａ，６ｂにより接
着剤固化器５から引き出され案内ロール６ａを経
て巻取り器７に巻き取られる。

配列ガイド２は第１図に示されているように、
ベース板８に、透孔を有する、セラミツク材料な
どで作られた、多数のリング状ガイドをほぼ等間
隔に配置したものであつてもよい。しかし、配列
ガイドは、多数の光学繊維を一面上に、互に間隔
をおいて配列し、互に交差させないように案内す
ることのできるものであれば、その形状に格別の
限定はなく、例えば製織用整経機に用いられる筬
と同一の構造を有するものであつてもよい。

供給ロールは、配列ガイド２により離間配列さ
れた繊維群を引き出し、かつこれを引揃えユニツ
ト４に、所定の張力下に供給するもので、第１図
に示されているように２本のロール３ａおよび３
ｂよりなるものであつてもよく、この場合第１図
では繊維群は逆Ｓ字形の経路をとり、繊維に無理
なく所望の張力を与えるとができる。供給ロール
の１本、例えば、第１図の場合、ロール３ｂがモ
ーター等により所定速度で駆動されていてもよ
い。

引取りロールは、例えば第１図に示されている
ような１対のニツプロール６ａ，６ｂであつても
よいが、シート状体１４を所定速度で引き出し得
るものであればその形状形式に限定はない。１対
のニツプロール６ａ，６ｂの場合ロール６ｂが、
モーター等により所定速度で駆動される。

本発明に用いられる光学繊維引揃えユニツト４
は、例えば、第２図および第３図に示されている
ように、繊維群を案内するための上湾曲凸面を有
する下板１０と、この下板１０の上湾曲凸面に間
隙をおいて平行に対向している下湾曲凹面を有す
る上板９と、これら上下両板の間に挿入され、か
つ繊維群の所定通路をはさんで対向している先端
面１１ａを有する１対のゲージプレート１１と、
繊維群の進行方向（矢印Ａ）に関して、ゲージプ
レート１１の上流側に配置され、かつ上下両板間
に開口している接着剤付与手段１２とを有するも
のである。

第２図の態様においては、繊維群１は上向きに
引揃えユニツト４に供給され、上下板間の上向き
に凸の湾曲通路を通り、そして、そこで形成され
たシート状体は、下向きに引き出される。勿論、
上下板の湾曲方向は、第２図の態様に限定される
ものではなく、上板の下面が下向きに凸に湾曲
し、それに対向する下板の上面が下向きに凹に湾
曲しているものであつてもよい。

上下両板の間隙は、繊維の直径よりもわづかに
大きくなるように規定される。このとき、間隙が
過度に大きいと繊維が上下両板間を通過する間
に、隣接繊維と重なり合つたり、或は交差するこ
とがある。また、上下両板の間隙が過度に小さい
こと、繊維は下板の上湾曲面のみならず上板にも
接触し、相互近接運動の自由度が損われる。従つ
て、上下両板間の間隙の大きさは繊維直径の1.01
〜1.3倍の範囲にあることが好ましい。

繊維群の上下両板間の間隙内の通路をはさん
で、１対のゲージプレート１１が配置される。こ
の１対のゲージプレート１１の互に対向している
先端面１１ａの間には、所望シート状体の巾に相
当する巾を有する出口と、この出口巾よりも大き
な巾を有する入口とを有する巾収斂湾曲通路が形
成される。すなわち離間配列された繊維群１は、
下板１０の上平面に案内されて１対のゲージプレ
ート１１の間の巾収斂通路に入り、その巾を減少
させながら（つまり繊維は相互に近接しながら）
この巾収斂湾曲通路を通り、この通路の出口を通
過するときには、繊維は、ほぼ互に接触する最密
状態密度に配列されている。

第２図に図示された態様においては、引揃えユ
ニツト４に所定の張力下に送入された繊維群１
は、その下面を、下板９の上湾曲凸面に接触し、
その上を滑り、又は擦りながら引揃えユニツト４
の巾収斂湾曲通路を通過する、この擦過により、
繊維相互の平行配列が促進され、シート状物内繊
維配列が均一化される。また、得られるシート状
物の下面が平坦になり、平面性が向上する。

また、このとき、上下板間の隙間において、繊
維群の上面と、上板９の下湾曲凹面との間に、第
２図に示されているように隙間空間を生ずる。つ
まり、一般に繊維群は、凸面に接触し、対向する
凹面から離間しながら進行する、従つて、この凹
面と繊維群との隙間空間は、繊維群に向つて供給
された液状接着剤により占められる。この場合、
液状接着剤の粘度が比較的高いと繊維群の片面に
片寄つて接着剤が分布し、所謂片面厚塗りの接着
剤付与することができる。

巾収斂湾曲通路を上下板の湾曲面の曲率半径に
は、その目的を達成できる限り格別の限定はない
が、一般に100mm〜30000mmの範囲にあることが好
ましい。一般に曲率半径が過度に小さいと、繊維
群に過度の張力を生じ、切断や表面層に損傷を生
ずることがあり、また曲率半径が過度に大きい
と、湾曲の効果が得られないことがある。

また、繊維群１を引揃えユニツト１に供給する
とき、および、それから引き出すとき、繊維群１
と湾曲凸面（第２図においては、下板の上湾曲凸
面）の入口および出口端縁との接触角にも格別の
限定はないが一般には、繊維群１が、この端縁部
における湾曲凸面の接線方向に沿つて進入又は退
出することが好ましい。

上下両板間の間隙は、繊維の直径に応じて調整
可能であることが好ましく、この間隙に応じて、
ゲージプレートは適当な厚さを有するものに交換
可能であり、また、巾収斂通路の所望寸法、形状
に応じて適当な先端面形状、寸法を有するものに
交換可能であることが望ましい。成にゲージプレ
ートは巾収斂湾曲通路の所望寸法形状に応じて変
位し、所望の位置に固定できるものであることが
好ましい。

第４図および第５図に示されているように、１
対のゲージプレート１１間に形成された巾収斂湾
曲通路の入口に、繊維群１が供給されたとき（第
４図）、繊維は互に離間して一面上に配列されて
おり、この繊維群は、巾収斂湾曲通路を進むうち
にその巾を次第に減少し（つまり繊維が互に近接
し）、巾収斂湾曲通路を出るとき（第５図）には
繊維はほぼ互に接触し一体のシート状体１４にな
つている。

繊維群が、その巾を収斂する際、繊維群の進行
軸方向と、繊維群の最も外側に配列された繊維の
進行方向とのなす角度（以下これを巾収斂角と記
す）は一般に２〜10度の範囲にあることが好まし
い。巾収斂角が過度に大きいと、繊維群の中央に
配列された繊維と、外側に配置された繊維の進行
経路の長さの差が大きくなり、従つてそれらの張
力差が過大になるという欠点を生ずる。また巾収
斂角が過度に小さいと、繊維群が、巾収斂通路に
達する前に互に接触したり、或は、接着剤の繊維
間への浸透量が最小になるほどの欠点を生ずる。

本発明において、離間配列された繊維群に、接
着剤を付与する操作は繊維群が巾収斂通路の入口
の直前で施される。例えば、第２図および第３図
に示されている態様においては接着剤付与手段１
２は、ゲージプレート１１の上流側で、これに近
接して配置されている。接着剤付与手段１２は下
板１０の下湾曲面に開口している接着剤溜１３
と、上板９の下湾曲面に開口している接着剤供給
スリツト１２ａと、これらに接着剤を供給するた
めの接着剤タンク１２ｂとから構成されている。
接着剤溜１３に収容された接着剤は、走行する繊
維群１の下面側から吸い上げられる。また走行す
る繊維群の上面側には、供給スリツト１２ａから
接着剤が流下して、繊維群に接着剤が付与され
る。

接着剤供給スリツト１２ａおよび接着剤溜１３
の長さは、それぞれの下、および上を走行する繊
維群の巾よりやや大きなことが必要であり、それ
ぞれの巾は、繊維群の走行速度、接着剤の性状
（粘度、繊維とのなじみ）などを勘案して、繊維
群に所望量の接着剤を付与できるように設定すれ
ばよい。

接着剤を、主として繊維群の上面のみに塗布し
たい場合は、接着剤溜１３を具有しない下板を用
いるか、或は、接着剤溜１３に接着剤を供給しな
ければよい。

走行する繊維群が巾収斂湾曲通路の入口の直前
で接着剤と接触するとき、繊維間の間隙に接着剤
が容易に流入し、繊維の全周面を接着剤で被覆す
ることができるが、繊維間の間隔が過大である
と、繊維群によつて保持され持ち出される接着剤
の量が過大となり、やがて巾収斂通路から溢れ出
すことになり、また、繊維間隔が過小となると、
繊維群によつて持ち出される接着剤の量が過少と
なり、このため繊維相互の接着が不良となる。従
つて、走行する繊維群に、接着剤を付与する期間
又は場所は、離間配列された繊維群の巾が、所望
シートの巾の1.005〜1.2倍の範囲にある間にある
ことが好ましい。

また、接着剤付与する場所、すなわち接着剤供
給スリツト１２ａの開口部および接着剤溜１３の
開口部における湾曲面は、できるだけ大きな曲率
半径を有し平面に近いことが好ましい。接着剤を
シート状繊維群の湾曲凸面側のみに供給すれば、
接着剤は、繊維群の湾曲凸面と、上板又は下板の
湾曲凹面との間の間隙空間を満たして、シート状
繊維群に片面厚塗りの接着剤付与をすることがで
きる。

引揃えユニツト４中で所望シート状体の巾に配
列され、接着剤を付与されたシート状繊維群は、
直ちに接着剤固化器５に送入される。この固化器
５の種類は使用された接着剤の固化機構を勘案し
て選択される。例えば、第１図に示されているよ
うに、熱風送入管５ａを有する乾燥器、又は加熱
器であつてもよい。

次に本発明を実施例により説明する。

実施例 １ 直径0.25mmのアクリル樹脂系光学繊維50本から
なるシート状体を第１図、第２図および第３図に
示されている方法および装置を用いて製造した。

このときの工程および装置の主な仕様は下記の
通りであつた。

配列ガイド２：アルミナ磁器性糸道ガイドリング
50個付 間隔５mm 供給ロール３ａ，３ｂ：金属製ロール２本 各直径100mm、長さ400mm 出口側ロール３ｂを駆動 引揃えユニツト４：上下板９，１０の間隙：0.26
ゲージプレート（平板）１１の厚さ0.25
mm、下板１０の上湾曲凸面：曲率300mmの
円弧 接着剤溜１３とゲージプレート１１との間
隔：約10mm、 接着剤溜１３の巾（）：３mm、 巾収斂角度：５度 接着剤付与時の繊維群の巾：約14mm 接着剤固化器５：熱風乾燥器、熱風温度：65℃ 乾燥ゾーンの長さ：700mm、 引取りロール６ａ，６ｂ：ニツプ式ゴム―金属ロ
ール、ゴムロールの直径： 100mmおよび長さ：150mm、金属ロールの直
径100mm、 長さ150mm、金属ロール６ｂ駆動 巻取り機７：トルクモータにより駆動、 プラスチツクボビン巻取り速度：10m／分 得られたシート状物：巾：12.7mm 得られたシート状物において繊維の交差は全く
認められず、繊維は良好な平面性をもつて、互に
強固に接着されていた。得られたシート状体中の
繊維の配列密度は0.25×50／12.7＝0.98であつた。

比較例 １ 実施例１と同じ操作を行つた。但し、接着剤付
与は、巾収斂湾曲通路の出口直後で施した。得ら
れたシート状物の巾は12.7mmであつたが、繊維の
相互接着が不十分なものであつた。

〔発明の効果〕

本発明方法により、多数の光学繊維を一面上に
互に平行に平面性よく配列し、かつ、接着して一
体の平坦なシート状体にすることを、簡単に、か
つ連続して効率よく実施することができる。得ら
れる光学繊維シート状体はイメージガイドの要素
として有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による光学繊維シート状体
の連続製造方法を実施するための装置の一例の説
明斜視図であり、第２図は本発明装置の引揃えユ
ニツトの一例の垂直断面説明図であり、第３図
は、第２図に示された引揃えユニツトの、―
曲面に沿つた湾曲断面の説明図であり、第４図は
第２および３図に示された引揃えユニツトにおい
て、巾収斂通路入口における垂直断面説明図であ
り、そして第５図は、第２および３図に示された
引揃えユニツトにおいて、巾収斂通路出口におけ
る垂直断面説明図である。 １……光学繊維群、２……配列ガイド、３ａ，
３ｂ……供給ロール、４……引揃えユニツト、５
……接着剤固化器、６ａ，６ｂ……引取りロー
ル、７……巻取り機、８……配列ガイドのベース
板、９……上板、１０……下板、１１……ゲージ
プレート、１１ａ……ゲージプレートの先端面、
１２……接着剤付与手段、１３……接着剤溜、１
４……光学繊維シート状体、Ａ……繊維群の進行
方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互に離間して一面上に配列された一群の光学
   繊維を連続的に進行させながらほぼ互に接触する
   まで近接せしめ、かつ、これらを接着剤により互
   に接着固定して一体のシート状体を製造する方法
   において、 前記離間配列された繊維群を、平行に対向する
   ２湾曲面の間に形成され、前記繊維の直径よりも
   わづかに大きな間隙を有し、かつ、所望シート状
   体の巾に相当する出口巾と、この出口巾よりも大
   きな入口巾を有する、巾収斂湾曲通路を通過させ
   て、前記繊維を互に近接かつほぼ接触せしめる工
   程と、前記巾収斂湾曲通路の入口の直前で、前記
   離間配列された繊維群に接着剤を付与する工程と
   を含むことを特徴とする光学繊維シート状体の連
   続製造方法。 ２ 前記巾収斂湾曲通路が、下向きに凹の湾曲上
   面と、上向きに凸の湾曲下面との間に形成されて
   いる、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記平行に対向している２湾曲面のうち、凸
   面を形成する面の曲率半径が100mm〜30000mmの範
   囲内にある、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 前記巾収斂通路の間隙が前記繊維の直径の
   1.01〜1.3倍の範囲内にある、特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ５ 前記接着剤の付与が、前記離間配列された繊
   維群の巾が、所望シート状体の巾の1.005〜1.2倍
   の範囲内にある間に行われる、特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ６ 前記互に近接しつつある繊維群の進行軸方向
   と、前記繊維群の最も外側に配置された繊維の進
   行方向とのなす角度が２〜10度の範囲内にある、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。