JPS63188485A - プラスチツク製光フアイバアレイの切断方法 - 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、ライトガイドとして広く用いられている゛プ
ラスチック製光ファイバアレイの切断方法に関し、ざら
に詳しくは炭酸ガスレーザ光源から出射されるレーザビ
ームを用いてプラスチック製光ファイバアレイを切断す
る方法に関する。

［従来の技術Ｊ ライトガイド、特に液晶シＶツタープリンタ用ライトガ
イドとして広く用いられているプラスチック製光ファイ
バアレイは、その製作時に多数のプラスチック製光ファ
イバを密接に配列または一定ピッチで配列した後、光の
伝達損失を防ぐ目的から各々の光ファイバ軸とは直角方
向に切断され、しかもその切断面は鏡面状態に近い平滑
面であることが要求される。

従来、このような目的を有する炭酸ガスレーザ光源から
出射されるレーザビームを用いた光ファイバの切断方法
は、特開昭５４−３０５９０号公報で知られている。

この切断方法は、低出力（０，１〜５Ｗ程度）の炭酸ガ
スレーザ光源から出射したレーザビームを光フアイバ上
に照射し、その付近に急激な熱勾配を発生させることに
より熱応力を誘起させ、さらに、光ファイバを軸方向に
引っ張ることによって切断する方法である。

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、上記従来の切断方法は、単に光ファイバを切断
することには適している方法ではあるが、光ファイバ軸
と直角方向に切断すると言うよりは、その軸方向に引き
千切るという作用が働くため、その切断面の平滑性は充
分ではなかった。

そして、このような切断面を持ったプラスチック製光フ
ァイバアレイを液晶シャッタープリンタのライトガイド
として用いた場合、そのライトガイド内を伝達してきた
光は切断面で乱反射による損失が生ずるので使用に耐え
ないものでめった。

また、たとえ使用するとしても事前に切断面を平滑にす
る研磨工程が必要であり、切断時に切断面が美麗である
ことを要求するには問題のある切断方法であった。

本発明は、上記問題点を解決せんとするもので、プラス
チック製光ファイバアレイをその軸方向に引張りつつ切
断しなくとも容易に切断し得ると共に、研磨を要しない
程に美麗な切断面が得られるプラスチック製光ファイバ
アレイの切断方法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、プラスチック製光ファイバが複数本並列に配
列されてなるプラスチック製光フ７・イバアレイを炭酸
ガスレーザ光源から出射されたレーザビームを用いて切
断する方法において、該プラスチック製光ファイバアレ
イを、該光ファイバアレイを形成する光ファイバの長さ
方向に５〜４０ａｍの間隔で２箇所把持し、該把持区間
内の光ファイバアレイに出力が８〜１００Ｗのレーザビ
ームを照射すると共に、該レーザビームまたはプラスチ
ック製光ファイバアレイの少なくとも一方を移動させつ
つ切断することを特徴とするプラスチック製光ファイバ
アレイの切断方法を要旨とするものである。

本発明に適用されるプラスチック製光ファイバアレイと
は、公知のプラスチック製光ファイバを複数本並列に配
列し、接着剤、繊維状物、その他固定部材あるいは被覆
材等で、該光ファイバの配列順序、配列間隔を維持せし
めたものであればいずれであってもよい。

なお、該プラスチック製光ファイバの組成としては、ポ
リメチルメタクリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂、ポリスチレン系樹脂、フッ素含有樹脂、ポリ−４メ
チルペンテン１系樹脂、ポリシロキサン系樹脂等を用い
ることができる。

また、プラスチック製光ファイバとしては、芯（コア）
成分の表面に、鞘（クラッド）成分が被覆された、コア
／クラッド型複合繊維の形態をしたステップインデック
ス型光ファイバ、ならびにｌＩｉ維断面断面心から表面
被覆層にまで屈折率が連続的に変化しているグレーデッ
ドインデックス型光ファイバなどをあげることができる
が、ステップインデックス型プラスチック製光ファイバ
、特に、コア成分がポリメチルメタクリレート、クラッ
ド成分が含フツ素樹脂からなるステップインデックス型
のプラスチック製光ファイバは美麗な切断面が得られる
ので好ましい。

このプラスチック製光ファイバの最大線径は、切断速度
により変り特に限定されないが、３ｍｍであるのが好ま
しく、液晶シャッタープリンター用ライトガイドとして
多く用いられているステップインデックス型プラスチッ
ク製光ファイバならば１ｍｍで、最小線径はＱ、ｉｍｍ
程度である。

なお、プラスチック製光ファイバアレイとしては、二層
であっても良いが、炭酸ガスレーザ光源の出力を低くし
ても良好な切断面が得られるので一層の方が好ましい。

プラスチック製光ファイバアレイを形成する接着剤とし
ては、公知のエポキシ系樹脂、ポリ酢酸ビニルの単独重
合体および共重合体系樹脂、アクリル系樹脂、ポリシロ
キサン系樹脂等のいずれであってもよいが、ポリ酢酸ビ
ニル系樹脂が好ましい。

また、プラスチック製光ファイバアレイを形成する被覆
材としては、公知のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビ
ニル系樹脂、ポリエチレン酢酸ビニル系樹脂、ポリエス
テル系エラストマー樹脂等が用いられる。

以下、本発明の一実施例を図面に基いて説明する。

第１図は、本発明を説明するための切断装置の斜視図で
、１はプラスチック製光ファイバアレイ、２は炭酸ガス
レーザ発生装置、３は把持具、３ＡはＬ彫金、３Ｂは摺
動台、３Ｃは固定片、３Ｄは可動片、３Ｅはバネ付き丁
番、３Ｆは溝、４は支持台、５はボルト、しは把持間隔
、Ｐは炭酸ガスレーザビーム、Ｑは切断部である。

把持具３は、Ｌ彫金３Ａの上に固定片３Ｃが固定されて
おり、その固定片３Ｃにはバネ付き丁番３Ｅを介して可
動片３Ｄが取付けられ、Ｌ彫金３Ａと可動片３Ｄとでプ
ラスチック製光ファイバアレイ１の把持部を形成してい
る。また、Ｌ彫金３Ａの満３Ｆに沿って摺動可能に嵌合
された１囲動台３Ｂにも、Ｌ彫金３Ａと同様に固定片３
Ｃ１バネ付き丁番３Ｅ、可動片３Ｄが取付けられ、摺動
台３Ｂと可動片３Ｄとでプラスチック製光ファイバアレ
イトの把持部を形成している。すなわち、把持具３には
、把持部が２箇所形成されている。なお、摺動台３Ｂを
、Ｌ彫金３Ａの溝３Ｆに沿って摺動させることにより、
２箇所の把持部で形成される把持間隔り、すなわち、把
持区間を調整することができる。

支持台４は、図示省略された駆動装置により、矢印Ｘお
よびＹの各方向いずれにも所定の速度で移動可能となっ
ており、また、支持台４には、上記把持具３がボルト５
により固定されている。

ただし、把持具３は、支持台４の台上においてボルト５
の止め位置を替えることにより移動可能となっている。

（第２図参照） 以上のように構成された装置において、プラスチック製
光ファイバアレイを、該光ファイバアレイを形成する光
ファイバの艮ざ方向に間隔りを５〜４Ｑｍｍとして把持
具３で２箇所把持し、該把持区間内のアレイに出力が８
〜１００Ｗの炭酸ガスレーザビームＰを照射すると共に
、支持台４を必要に応じて設定した速度で矢印Ｙの方向
に移動させることにより、プラスチック製光ファイバア
レイ１に切断部Ｑを形成し、切断する。

なお、把持間隔りは上記の範囲が必要で、その範囲より
も広過ぎるとプラスチック製光ファイバアレイ１が自重
で垂れ下がるので平滑な切断面は得られず、また逆に狭
過ぎると炭酸ガスレーザビームＰを該把持具間に容易に
通過させることができない。

また、炭酸ガスレーザビームＰの出力が上記の範囲より
少ないと充分な切断ができないばかりか、光ファイバの
一部のみしか切断されず、逆に多いと切断面が平滑面と
はならず、周辺にパリを生じてこの場合も平滑な切断面
は得られない。

把持間隔しおよびレーザビームＰの出力が上記切断条件
にあるとき、プラスチック製光ファイバアレイ１の切断
面が光ファイバ軸に対して平滑に切断することができる
のは、切断部の光ファイバが次のような挙動を示すから
である。

すなわち、炭酸ガスレーザビームＰがプラスチック製光
ファイバアレイ１の表面に照射された場合に、その高い
熱エネルギーにより、瞬間的に光ファイバアレイ１を構
成しているポリマ、例えば、ポリメチルメタクリレ−１
・の芯成分および含フツ素樹脂から成る鞘成分が熱分解
を受け、七ツマ単位、さらには、低分子量の化合物にま
で分解されて気化され、蒸散されてしまうからである。

このような情況下であって、かつ切断部にカーボン、残
渣等も何ら残らない最適の切断条件が前記条件である。

なお、炭酸ガスレーザビームＰの径は、０．１〜Ｑ、５
ｍＲＩであるのが好ましい。

また、切断時には、切断部近傍の雰囲気を、濃度が８５
ＶＯ１％以上、好ましくは９ＱＶｏ１％以上の窒素ガス
雰囲気とするのが望ましく、ざらに、切断部に窒素ガス
を吹イ４けるのがより望ましい。窒素ガスを吹付ける場
合の把持間隔しは、５〜３５ｍｍであるのが好ましい。

なお、切断部近傍雰囲気の窒素ガスｍ度を高めるには、
切断部へ直接窒素ガスを供給してもよいが、切断部近傍
を囲み、その中へ窒素ガスを供給することによって容易
に達成できる。

次に、炭酸ガスレーザビームＰに対するプラスチック製
光ファイバアレイ１の移動速度、すなわち、切断速度は
、プラスチック製光ファイバアレイ１の厚さ番こもよる
が、厚さが０．２５〜２ｍｍのものに対しては、０．０
５〜１０ｍ／分が好ましく、Ｏｌ・５〜６ｍ／分がより
好ましい。

また、プラスチック製光ファイバの線径が０゜１〜１ｍ
ｍの単層のプラスチック製光ファイバアレイを、８〜７
０Ｗの炭酸ガスレーザで切断する時の切断速度は、１〜
６ｍ／分とすのが好ましい。

なお、本発明の切断方法において、プラスチック製光フ
ァイバアレイ１の切断部Ｑに、何らかのポリマ被覆物が
光ファイバの外周部に存在する場合や、あるいはフィル
ム、紙、布帛等で周囲が覆われている場合にこれらに水
を含ませて切断すると光ファイバアレイの切断面がより
平滑で、かつ、美麗に切断することができる。これは光
ファイバアレイ１の切断以外に、炭酸ガスレーザビーム
の余剰エネルギが周囲の被覆物や水の温度上昇、蒸発潜
熱等として奪われ、光ファイバアレイ１に必要以上の切
断エネルギが供給されないので、切断面に溶融玉や溶融
物の流れ、あるいは、光ファイバ端面の溶融による光フ
アイバ間の融着等が生じないためである。

次に、この装置による他の切断例を第２図で説明する。

第２図は、プラスデック製光ファイバアレイ１を階段状
に切断する方法を示す説明図である。

第１図の装置を用い、かつ、第２図のように把持具３を
支持台４に対して斜めにし、把持間隔りが５〜４Ｑｍｍ
の範囲内に調整された把持具３で、プラスチック製光フ
ァイバアレイ１を２箇所把持し、把持具３を矢印のＸ方
向とＹ方向とへ交互に移動することにより、該アレイ１
を切断部Ｑのごとく階段状に切断することができる。。

また、プラスチック製光ファイバアレイ１を、階段状あ
るいは円弧状等に加工した把持具で把持し、把持具をそ
の形状に合わせて移動、あるいは、炭酸ガスレーザビー
ムをその形状に沿わせて移動させることにより、光ファ
イバアレイ１を階段状あるいは円弧状等に切断すること
もできる。

し実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。

実施例１ 芯材のｖｉ質がポリメチルメタクリレート、鞘材の材質
がフッ素含有樹脂からなる外径０．７５ｍｍのプラスチ
ック製光フアイバ３００本を密接配列とした上に、外部
に更にポリ酢酸ビニールＦ’ｌ　脂を０．０７ｍ１ｌｌ
の厚さで被覆した単層のプラスチック製光ファイバアレ
イ１を得た。

このプラスチック製光ファイバアレイ１を、第１図の装
置を用い、把持間隔りを１０ＩＴＩＩＩｌに調整し光フ
ァイバの長手方向と切断方向とを直交させて２箇所把持
した後、炭酸ガスレーザビームＰの出りを１５Ｗに設定
し、ざらに切断点Ｑにおけるレーザビーム径（焦点の直
径）を０．２ｍｍに絞り込み（レンズ焦点距離３．７５
インチ）、該レーザビームＰをプラスチック製光ファイ
バアレイ１に照射しつつ、支持台４をＹ方向に約１ｍ／
分の速度で移動させたところ、プラスチック製光ファイ
バアレイ１は、容易に切断できた上にその、切断面は、
カーボン、溶融玉等の何らの残渣も残らない極めて美麗
なものであった。そしてその切断面は、研磨を必要とし
ない光の配向性も良好で、かつ光のムラも生じない液晶
シセッタープリンタ用の直線配向変換器として充分使用
に耐えるものであった。

実施例２ 実施例１と同一のプラスチック調光フフイバを周長１ｍ
のドラム上に１ｍｍの定ピツチで巻き付けて一層の光フ
アイバシートとしたものに、更にその片面のみにエチレ
ン酢酸ビニール共重合体樹脂をｏ、ｏ７ｍｍの厚さで塗
布し単層のプラスチック製光ファイバアレイ１を得た。

このプラスチック製光ファイバアレイ１を、第１図に示
す装置を用い、把持間隔りを２０ＩＩ１ｍに調整し第２
図のごとく把持具３を斜めにして２箇所把持した後、炭
酸ガスレーザの出力を３０Ｗル−ザビームの移動速度を
３ｍ／分に調整し、次にプラスチック製光フアイバ１７
本分（図は２本で示した）をファイバの軸方向と垂直に
横切って切断した後、切断し終ったプラスチック製光フ
ァイバと、次のプラスチック製光ファイバとの間の接着
剤層のみからなる間隙部分（約０．２５ｍｍ＞の間を約
１３ｍｍの長さで切断した。この切断時のレーザビーム
Ｐの径は、０．１〜Ｑ、２ｍｍである。

以下このような階段状の切断を繰り返した結果、切断さ
れた階段状のプラスチック製光）１イバアレイ１の切断
面は平滑であり、切断された左右両側のアレイとも液晶
シャッタープリンタ用の直線配光変換器として充分に組
み立てて使用できるものであった。

［発明の効果］ 本発明は、上記の構成とすることにより、以下の効果を
奏する。

プラスチック製光ファイバアレイを従来例のように特別
な装置を用いてその軸方向に引張らずとも、切断中に自
重で垂れ下がらない間隔で把持すると共に、切断部の光
°ファイバが蒸散してしまうのに最適な炭酸ガスレーザ
のエネルギーで切断するので確実な切断が得られ、しか
もその切断面は研磨を必要としない美麗なものが得られ
る。

なお、プラスチック製光ファイバアレイの切断には本発
明は総じて有効であるが中でもポリメチルメタクリレー
ト系の光ファイバアレイは、切断面がより平滑であり、
カーボン残漬、溶融玉などが残らない美麗なものが得ら
れる。

さらに、光ファイバアレイの切断形状を任意の形状に、
例えば、直線または曲線状に切断することもできる。ま
た、本発明による切断方法では研磨を必要としないので
、曲線状に切断したアレイはそのまま使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は炭酸ガスレーザを用いたプラスチック製光ファ
イバアレイの切断装置の斜視図、第２図は該装置を用い
てプラスチック製光ファイバアレイを階段状に切断する
方法を示す説明図である。 １ニブラスチツク製光ファイバアレイ ２：炭酸ガスレーザ発生装置 ３：把持具 ３Ａ　：　Ｌ彫金 ３Ｂ二摺動台 ３Ｃ：固定片 ３Ｄ：可動片 ３Ｆ＝バネ付き丁番 ３Ｆ：溝 ４：支持台 ５：ボルト Ｌ：把持間隔 Ｐ：炭酸ガスレーザビーム Ｑ：切断部 特許出願人　：　セイコーエプソン株式会社東し株式会
社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック製光ファイバが複数本並列に配列さ
   れてなるプラスチック製光ファイバアレイを炭酸ガスレ
   ーザ光源から出射されたレーザビームを用いて切断する
   方法において、該プラスチック製光ファイバアレイを、
   該光ファイバアレイを形成する光ファイバの長さ方向に
   ５〜４０ｍｍの間隔で２箇所把持し、該把持区間内の光
   ファイバアレイに出力が８〜１００Ｗのレーザビームを
   照射すると共に、該レーザビームまたはプラスチック製
   光ファイバアレイの少なくとも一方を移動させつつ切断
   することを特徴とするプラスチック製光ファイバアレイ
   の切断方法。