JPH0469367B2 - - 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テープを連続的に製
造する方法および装置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複数
個の光学繊維よりなる光学繊維テープの連続的製
造方法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

複数個の光学繊維を一平面上に整然と平行に引
き揃えて互に接着固定して得られる光学繊維テー
プは、それ自体、情報の二次元伝送媒体として有
用なものであり、また、このテープを積層して互
に接着し、各光学繊維の両端を精度よくその繊維
の番地と対応させたものは、情報の三次元伝送媒
体として広く利用可能なものである。

このような光学繊維テープに要求される性能
は、その用途によつて異なるが、一般に下記の通
りである。

Ａ 接着強度が高く、各繊維が容易に分離しない
もの． Ｂ 繊維が精度よく平行に配列されており、繊維
間々隔（ピツチ）が均一であること． Ｃ 光伝送能力が高いこと． 上記所望性能のうち光伝送能力Ｃは、光学繊維
本来の性能と、テープ製造工程間に光学繊維に付
与される外的作用の大きさに、種類などによつて
定まるものである。上記外的作用とは、光学繊維
に与えられる曲げ、擦過などの機械的作用と、光
学繊維に対し化学変化を与えるような化学的作用
と、光学繊維に対し、化学的および／又は物理的
変化を与える熱的作用とを包含するものである。
また、上記所望性能ＡおよびＢは、光学繊維テー
プの製造工程に直接支配されて定まる性能であ
る。

従来、光学繊維テープを製造する方法として
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。そこ
で繊維の配列密度を無理に高めようとすると、繊
維に屈曲や擦過などの外力が作用し、その光伝送
能力を劣化することになる。

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、繊維テープは巾が比較的狭いため長さ当
りの単価が低く、このため、単位重量（又は容
積）当りの生産効率が低くなるという問題点があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

光学繊維テープの製造方法および装置におい
て、光学繊維本来の光学的性能を損うことなく維
持しながら、多数の光学繊維を高精度で平行配列
し、かつ、これらを高密度で強力に接着固定する
操作を、高い生産効率で実施することができる方
法および装置を提案する。

〔問題点を解決するための手段およびその作用〕

本発明に係る光学繊維テープの連続製造方法
は、互に離間して一面上に配列された多数の光学
繊維を連続的に進行させながら、互にほぼ接触す
るまで近接せしめて所望巾のシート状体を形成す
るために、前記離間配列された繊維群を、前記繊
維の直径よりもわずかに大きな間隙を有し、か
つ、前記シート状体の所望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
斂通路を通過させる工程に、前記巾収斂工程の入
口の直前で前記シート状繊維群にその上下両面か
ら液状接着剤を付与して前記繊維群を互いに粘着
させる工程と、この液状接着剤を硬化して前記繊
維群を互に接着固定する工程と、前記液状接着剤
の硬化工程の直前又は直後に、前記シート状繊維
群を、その巾方向に、それぞれ互に粘着又は接着
された複数個の繊維からなる複数個のテープ状体
に分割する、ことを特徴とするものである。

また、上記方法を実施するための、本発明に係
る光学繊維テープの連続製造装置は、下記の要
素： (A) 互いに離間して一面上に配列された多数の光
学繊維をほぼ互に接触するまで近接させて、所
望の巾を有するシート状体を形成するための、
(イ)前記繊維群を案内する上面を有する下板と、
(ロ)上記上面に間隙をおいて平行に対向している
下面を有する上板と、(ハ)前記上下両板の間に挿
入され、かつ、前記繊維群の通路をはさんで互
に対向している先端面を有する一対のゲージプ
レートとを有し、前記上下板間隙が、前記繊維
の直径よりもわずかに大きく規定されており、
前記一対のゲージプレートの互に対向している
先端面の間には、前記シート状繊維群の所望巾
に相当する出口巾と、この出口巾よりも大きな
入口巾とを有する巾収斂通路が形成されてい
る、繊維引揃えユニツトと、 (B) 前記繊維群の進行方向に関して、前記巾収斂
通路の入口の直前に配置され、かつ、前記上下
両板に設けられ、シート状繊維群に、その上下
両面から液状接着剤を付与する手段と、 (C) 前記繊維引揃えユニツトの下流に配置された
液状接着剤硬化器と、 (D) 前記繊維引揃えユニツトの出口の直後、又
は、前記液状接着剤硬化器の出口の直後に配置
され、前記シート状繊維群を、その巾方向に、
それぞれ互に接着された複数個の繊維からなる
複数個のテープ状体に分割する分割手段と、 を有することを特徴とする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
に接着できるもの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
シアネートとの組合せ、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
ら引き出し、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３
ａ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、かつ接着剤付与手段５におい
て繊維群に、その上下両面から接着剤が付与され
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する。次に、シー
ト状体は、一例として第１図に示されているよう
に、引揃えユニツトの出口の直後に配置された分
割手段６によつて、それぞれ複数個の互に接着
（粘着）された光学繊維からなる複数個のテープ
に分割される。次に接着剤硬化器７、例えば乾燥
器又は加熱器を通る。この接着剤硬化器７内で接
着剤は硬化し、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テープ８
は接着剤硬化器７から引き出され、所望の工程
（図示されていない）に送られるか、或は巻き取
られる（図示されていない）。

分割手段６は、接着剤硬化器７の出口直後に配
置されていてもよい。

配列ガイド２は第１図に示されているように、
ベース板２ａ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ことができる。供給ロ
ールの１本、例えば第１図の場合、ロール３ｂが
モータ等（図示されていない）により所定速度で
駆動されていてもよい。

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面を有する下
板１０と、この下板１０の上面に間隙をおいて平
行に対向している下面を有する上板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を有する一
対のゲージプレート１１とを有し、繊維群の進行
方向（矢印Ａ）に関して、ゲージプレート１１の
上流側には、上下両板間に開口している接着剤付
与手段５が配置されていて、繊維群に、その上下
両面から接着剤を付与することができる。

上下両板の間隙は、繊維の直径よりもわずかに
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
と、繊維は上下両板に接触し、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倍の範囲になること
が好ましい。

上板の下面および下板の上面は互に平行に対向
する平面であつてもよいし、湾曲面であつてもよ
い。

繊維群の上下両板間の間隙内の通路をはさん
で、一対のゲージプレート１１が配置される。こ
の一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一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。

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。更にゲージプレ
ートは巾収斂通路の所望寸法、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、一
対のゲージプレート１１間に形成された巾収斂通
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
配置された繊維と、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などの欠点を生ずる。

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
に達する直前に行われる。すなわち第２図および
第３図において接着剤付与手段５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５の接着剤供給器１２は、
下板１０の上平面に開口している接着剤溜１３
と、上板９の下平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。

このように繊維群に対し、その上下両面から接
着剤で付与することにより、接着剤を繊維群中に
迅速、かつ均一に浸透させ分布させることが可能
になる。

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ｌ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。

走行する繊維群が接着剤と接触するとき、繊維
間の間隔が過大であると、繊維群によつて保持持
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
着剤の量が過小となり、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
囲内にあることが好ましい。

本発明方法又は装置は、先ず多数の光学繊維か
らなるシート状体を作成し、これを複数個のシー
トに分割する工程又は手段（要素）を有してい
る。

本発明方法においては、前記分割工程は液状接
着剤の硬化工程の直前又は直後、好ましくは直前
に行われる。このために本発明装置においては、
分割手段は引揃えユニツトの出口の直後、又は接
着剤硬化器の出口の直後、好ましくは、引揃えユ
ニツトの出口の直後に配置される。一般に液状接
着剤の硬化前の、繊維相互の粘着が比較的弱く、
硬化後の接着剤が比較的軟かい場合は、分割を、
接着剤硬化直後に施すことが好ましく、硬化前の
繊維相互の粘着が比較的強く、硬化した接着剤が
硬く、接着強度が極めて高い場合には、分割を、
接着剤硬化直前に施すことが好ましい。

本発明の分割操作は、分割の目的が達成され、
かつ光学繊維の性能や繊維間接着（粘着）を阻害
しない限りどのような方法および装置を用いても
よい。

例えば、第２図および３図に例示されているよ
うに、引揃えユニツト４内で形成されたシート状
光学繊維１４を、１本の分割ピン２１によつて、
４個の光学繊維テープ８ａ〜８ｄに分割する。図
示されているようにテープ８ａおよび８ｃは分割
ピン２１の上面に沿つて進行し、テープ８ｂおよ
び８ｄは分割ピン２１の下面に沿つて進行し、こ
の間に互に分割されて、それぞれ独立の光学繊維
群テープとなる。

分割方法および手段の他の例が第６図に示され
ている。第６図において、引揃えユニツト４内で
シート状体に形成された光学繊維は、引揃えユニ
ツト４の出口の直後に配置された、複数個の分割
ピン２１ａ〜２１ｄによつて複数個の光学繊維テ
ープ８ａ〜８ｅに分割される。

一般に分割ピン２１は、シート状光学繊維群の
進行平面に平行に配置される。複数個の分割ピン
２１が用いられるときは（例えば第６図に示され
ているように）、これらの分割ピンは、シート状
光学繊維群の進行方向に平行に、かつ、互に異な
る水準に配置される。

上記のように分割ピンを配置することによつ
て、互に他から分割されるべき互に隣接した繊維
群を、シート状繊維群の進行平面に対し、上下方
向に変化させ、それによつて前記隣接した繊維群
をテープ状体として互に分割させることができ
る。

分割ピン２１は、その一端又は両端を適宜の手
段、例えば保持板（図示されていない）などによ
つて、不動に保持される。

分割ピンの材質や寸法についても格別限定はな
く、適宜に選定すればよいが、光学繊維が分割ピ
ンの表面に接触し屈曲する場合、光学繊維が損傷
されないように、分割ピンの太さ、表面平滑度
（摩擦係数）などを選択する必要がある。

上述の分割方法および手段は、進行するテープ
形成繊維群を、シート状繊維群の進行平面に対し
直角の方向に変位させるものであるが、他の分割
方法および手段として、進行するテープ形成繊維
群を、シート状繊維群の進行平面上で、その進行
方向に直角な方向（巾方向）に変位させることも
可能である。しかし、この場合、各テープ形成繊
維群に相対的スリツプや、剥離や、配列の攪乱な
どを生ずることがある。

分割が引揃えユニツト出口の直後で行われた場
合、分割されたテープ状繊維群は、接着剤硬化器
に送り込まれ、接着剤硬化により互に接着固定さ
れた多数の光学繊維からなるテープが形成され
る。

次に本発明を実施例により説明する。

〔実施例〕

直径0.25mmのアクリル樹脂系光学繊維100本を
第１図、第２図、第３図および第６図に示されて
いる方法および装置に供給し、それぞれ20本の光
学繊維からなるテープ５枚を製造した。

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。

加工速度：10m／分 配列ガイド２：アルミナ磁器製糸道ガイドリング
100個（内径２mm）付、間隔３mm 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および 接着剤付与手段５：上下板９，１０の間隙；0.27
mm、 ゲージプレート（平板）１１の厚さ0.26mm、 接着剤溜１３とゲージプレート１１との間
隔；約15mm、 接着剤溜１３の巾（ｌ）；3.5mm、 巾収斂角度；５度 接着剤付与時の繊維群の巾；約28mm 分割手段６：引揃えユニツト出口直後に配置、 アルミナ磁器製分割ピン４本、 各直径３mm、長さ50mm、 シート状光学繊維群の進行平面に直角の方向
に10mm間隔で配置 接着硬化器７：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（図示されていない）：ニツプ式ゴ
ム−金属ロール、 ゴムロールの直径；100mm、 〃 の長さ；150mm、 金属ロールの直径；100mm、 〃 の長さ；150mm、 金属ロール６ｂ駆動 巻取り機（図示されていない）：トルクモータに
より駆動、 プラスチツクボビン巻取り 巻取り速度；10m／分 得られたテープ：巾5.1mm 得られたテープにおいて繊維の交差は全く認め
られず、繊維は、互に強固に接着されていた。得
られたテープ中の繊維の配列密度は0.25×20／
5.1＝0.98であつた。

〔発明の効果〕

本発明方法および装置により、多数の光学繊維
を一面上に互に平行に配列し、かつ、接着してな
る複数個の光学繊維テープを、生産効率よく、か
つ連続して製造することができ、得られる光学繊
維テープ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テープの連
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図は本発明装置に用いられる引
揃えユニツトの一例の垂直断面図説明図であり、
第３図は、第２図に示された引揃えユニツトの
−線に沿つた水平断面図説明図であり、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図説明
図であり、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
る垂直断面図説明図であり、そして第６図は、本
発明装置に用いられる分割手段の一例の説明斜視
図である。 １……光学繊維群、２……配列ガイド、２ａ…
…ベース板、３ａ，３ｂ……供給ロール、４……
引揃えユニツト、５……接着剤付与手段、６……
分割手段、７……接着剤硬化器、８，８ａ〜８ｅ
……光学繊維テープ、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……接着剤供給器、１３
……接着剤溜、１４……シート状光学繊維群、２
１，２１ａ〜２１ｄ……分割ピン、Ａ……繊維群
進行方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに離間して一面上に配列された多数の光
   学繊維を連続的に進行させながら、互いにほぼ接
   触するまで近接せしめて所望巾のシート状体を形
   成するために、前記離間配列された繊維群を、前
   記繊維の直径よりわずかに大きな間隙を有し、か
   つ、前記シート状体の所望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
   斂通路を通過させる工程と、 前記巾収斂工程の入口の直前で前記シート状繊
   維群に、その上下両面から液状接着剤を付与して
   前記繊維群を互いに粘着させる工程と、 この液状接着剤を硬化して前記繊維群を互いに
   接着固定する工程と、 前記液状接着剤の硬化工程の直前又は直後に、
   前記シート状繊維群を、その巾方向に、それぞれ
   互いに粘着、又は接着された複数個の繊維からな
   る複数個のテープ状体に分割する工程と、 を含むことを特徴とする、光学繊維テープの連続
   製造方法。 ２ 前記分割工程が、前記液状接着剤硬化工程の
   直前に行われる、特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 前記分割工程が、互いに他から分割されるべ
   き互いに隣接した繊維群を、前記シート状繊維群
   の進行平面に対し上下方向に変位させることによ
   り実施させる、特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の方法。 ４ 下記の要素： (A) 互いに離間して一面上に配列された多数の光
   学繊維をほぼ互いに接触するまで近接させて、
   所望の巾を有するシート状体を形成するため
   の、(イ)前記繊維群を案内する上面を有する下板
   と、(ロ)上記上面に間隙をおいて平行に対向して
   いる下面を有する上板と、(ハ)前記上下両板の間
   に挿入され、かつ、前記繊維群の通路をはさん
   で互いに対向している先端面を有する一対のゲ
   ージプレートとを有し、前記上下板間隙が、前
   記繊維の直径よりもわずかに大きく規定されて
   おり、前記一対のゲージプレートの互いに対向
   している先端面の間には、前記シート状繊維群
   の所望巾に相当する出口巾と、この出口巾より
   も大きな入口巾とを有する巾収斂通路が形成さ
   れている、繊維引揃えユニツトと、 (B) 前記繊維群の進行方向に関して、前記巾収斂
   通路の入口の直前に配置され、かつ、前記上下
   両板に設けられ、前記シート状繊維群にその上
   下両面から液状接着剤を付与する手段と、 (C) 前記繊維引揃えユニツトの下流に配置された
   液状接着剤硬化器と、 (D) 前記繊維引揃えユニツトの出口の直後、又
   は、前記液状接着剤硬化器の出口の直後に配置
   され、前記シート状繊維群を、その巾方向に、
   それぞれ互いに粘着、又は接着された複数個の
   繊維からなる複数個のテープ状体に分割する分
   割手段と、を有することを特徴とする、光学繊
   維テープの製造装置。 ５ 前記分割手段が、前記繊維引揃えユニツトの
   出口の直後に配置されている、特許請求の範囲第
   ４項記載の装置。 ６ 前記分割手段が、前記シート状繊維群の進行
   平面に平行に配置された少なくとも１本の分割ピ
   ンを有している、特許請求の範囲第４項記載の装
   置。 ７ 前記分割手段が、前記シート状繊維群の進行
   平面に平行に、かつ、互いに異なる水準に配置さ
   れた複数個の分割ピンを有している、特許請求の
   範囲第４項又は第５項記載の装置。