JPS61270705A - 光学繊維シ−ト状体の連続製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１本発明
は、−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シ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Ｋ、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、これによって、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って、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
ができなかりた。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シ、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。

〔問題点を解決するだめの手段およびその作岡本発明の
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
着剤によシ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、前記繊維の直径よシもわづかに大きな
間隙を有し、かつ、所望シート状体の巾に相尚する出口
巾と、この出口巾よシ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、また、前記巾収斂湾曲通路の入口の直前で、
又は出口の直後で前記離間配列された繊維群に接着剤を
付与する、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
ってもよく、ガラス系およびプラスチック系のいずれの
光学繊維であってもよい。しかし、加工操作性から考え
ると、ゲラステッ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
０，０５〜３１１Ｉ＋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
るものでありて、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がエステル樹脂と、
Ｉリイン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、又はエマルジョン、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ット４に送シ込まれる
。この引揃えユニット４内において、離間配列された繊
維群中の繊維は、はぼ互に、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、はぼ互
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は引取シロール６ｍ、６ｂによシ接着剤固化
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、ペース板
８に、透孔を有する、セラミ、り材料などで作られた、
多数のリング状ガイドをほぼ等間　　　　　　１隔に配
置したものであってもよい。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ってもよ
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ット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３ｂよシなるものであってもよ
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
対のニップロール６ｍ、６ｂであってもよいが、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対の二、ｆロール６ａ、６ｂの
８合下ロール６ｂが、モーター等によシ所定速度で駆動
される。

本発明に用いられる光学繊維引揃えユニット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ｒ−ジブレート１１と、
繊維群の進行方向（矢印Ａ）に関して、ｒ−ジブレート
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
ニッ）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ってもよい。

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
りたシ、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、繊維は下板の上清曲面のみならず
上板にも接触し、相互近接運動の自由度が損われる。従
って、上下両板間の間隙の大きさは繊維直径の１．０１
〜１６３倍の範囲にあることが好ましい。

繊維群の上下画板間の間隙内の通路をはさんで、１対の
ゲージプレー）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１１ｍ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対のゲージグレー
ト１１０間の巾収斂通路に入シ、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、は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、引揃えユニット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、又は擦シ
ながら引揃えユニット４の巾収斂湾曲通路を通過する、
この擦遺により、繊維相互の平行配列が促進され、シー
ト状物向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、従って、この凹面と繊維群との隙間空間は、繊維群
に向っ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ど繊維群の片面に
片寄って接着剤が分布し、所謂片面厚塗シの接着剤付与
をすることができる。

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シ格別の限定はないが、一般に１０
０ｍ〜３０．０００鱈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を引揃えユニット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
向に沿っ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くつまり繊
維が互に近接し）、巾収斂湾曲通路を出るとき（第５図
）Ｋは繊維はほぼ互に接触し一体のシート状体１４にな
っている。

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、従って、
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だ９、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の直前で、又は
出口の直後で施される０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１２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の上清曲面に開
口している接着剤溜１３と、上板９の下情曲面に開口し
ている接着剤供給スリット１２＆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、供給スリット１２＆から接着剤が流下し
て、繊維群に接着剤が付与される。

接着剤供給スリブ）１２ｍ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。

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、繊維群によって持ち出される接着剤の量が過
少となシ、この餞繊維相互０接着”不良と７６・従°１
・走　　　　　１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ブ
）１２ｍ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。

本発明方法において、繊維群に対する接着剤の付与は、
巾収斂湾曲通路の直後において行われてもよい（図示さ
れていない）。この場合は、繊維群は、既に最密状態に
近接、接合しているので、接着剤は、繊維間隙に浸透す
ることが困難であり、このため繊維シート状体の片面又
は両面上のみに付着すること罠な、る。特に、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。

引揃えユニット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
接着剤の同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、又は加熱器でありてもよい。

次に本発明を実施例により説明する。

実施例１ 直径０．２５ｍ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４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
った。

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５■ 供給ロール３ｍ、３ｂ：金属製ロール２本各直径１００
＋ａ、長さ４００ 冑■ 出口側ロール３ｂを駆動 引揃えユニツ）４：上下板９，１０の間隙：０２６閣、 ゲージプレート（平板） １１の厚さ０．２５ｍ。

下板１０の上湾曲凸面： 曲率３００■の円弧 接着剤溜１３とゲージグ レート１１との間隔：約 １０■、 接着剤溜１３の巾（ｔ）　：　ａ ■、 巾収斂角度：５度 接着剤付与時の繊維群の 巾：約１４冒 接着剤固化器５　　　：熱風乾燥器、 熱風温度＝６５℃ 乾燥ゾーンの長さニア００ ＩＩＩＩ！１ 引取りロール６ｍ、６ｂ：ニツプ式ゴム−金属ロール、
ゴムロールの直径＝ １００■および長さ＝ １５０■、 金属ロールの直径１００ ■、 長さ１５０ｍ。

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
ラスチックがビン巻取 り巻取シ速度：　１０ｍ／ｅ 得られたシート状物　：巾：１２．７鱈得られたシート
状物において繊維の交差は全く認められず、繊維は良好
な平面性をもりて、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　Ｘ　５０
／１２．７−０．９８であった。

実施例２ 実施例１と同じ操作を行りた。但し、接着剤付与は、巾
収斂湾曲通路の出口直後で施し、かつ、接着剤溜を用い
なかった。得られたシート状物の巾は１２．７ｍであり
、その片面に主として接着剤が付着したものであった。

〔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〈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ッ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ットの、■−■
曲面に沿った湾曲断面の説明図であり、第４図社第２お
よび３図に示された引揃えユニ、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ットに
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、３ｍ、３ｂ
・・・供給ロール、４・・・引揃えユニ、ト、５・・・
接着剤固化器、６ｍ、６ｂ・・・引取りロール、７・・
・巻取り機、８・・・配列ガイドのペース板、９・・・
上板、１゜・・・下板、１１・・・ゲージプレー）、ｌ
１ｍ・・・ゲージプレートの先端面、１２・・・接着剤
付与手段、１３・・・接着剤溜、１４・・・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、また、前記巾収斂湾曲通路の入口の直前で、
   又は、出口の直後で、前記離間配列された繊維群に接着
   剤を付与する、 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〜３０，０００ｍｍ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。