JP2008214785A - 繊維束整列装置 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維束における厚みおよび幅寸法を適切に規制するとともに、繊維シートにおける単繊維の表面の損傷を抑制し、たとえば表面が平滑で気泡が残存することが抑制されたプリプレグシートを提供できるようにする。
【解決手段】繊維束１０を供給するための給糸手段と、給糸手段から供給された繊維束１０を整列させるための整列手段２と、整列手段２により整列させられた繊維束１０を巻き取る巻き取り手段と、を備えた繊維束整列装置において、整列手段２は、繊維束１０の厚みを規定する一対の厚み規制面２２Ａ，２３Ａと、繊維束１０の幅を規定する一対の幅規制面２２Ｂ，２３Ｂと、を含んでいる。
【選択図】図４

Description

本発明は、繊維束を整列させるための繊維束整列装置に関する。本発明の繊維束整列装置は、繊維シートを形成するため、あるいは繊維シートを樹脂中に埋設させたプリプレグを形成するために適用されるものである。

繊維シートは、種々の用途に使用されるが、その１つとして、配線基板用のプリプレグを製造するために使用されることがある。

図１４に示したように、プリプレグ９としては、樹脂などの有機繊維からなる繊維シート９Ａに、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂９Ｂを含浸させたものがある（たとえば特許文献１参照）。このようなプリプレグ９は、たとえば図１５に示したプリプレグ製造装置９０において製造される。同図に示したプリプレグ製造装置９０では、ロール状とされた繊維シート９Ａを樹脂槽９１に保持させた樹脂ワニス９２に浸漬した後、加熱機構９３によって加熱して溶剤を蒸発させることにより帯状のプリプレグ９４が形成される。帯状のプリプレグ９４は、巻取りローラ９５において巻き取られた後、所望の大きさのシート状に裁断されて、配線基板などを製造するために使用される。

一方、繊維シート９Ａを形成する方法としては、たとえば図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示したように、供給機構９６からの繊維束９７を、整列機構９８を通過させてから巻き取り機構９９において巻き取る方法がある（たとえば特許文献２参照）。

整列機構９８としては、千鳥状に配置された複数のピン９８Ａを通過させる構成のものがある。図示していないが、整列機構としてはさらに、コームを利用したものもある（たとえば特許文献３参照）。

特開２００２−１９８６５８号公報 特開２００５−１７９８２９号公報 特開２００５−２９９１２号公報

しかしながら、複数のピン９８Ａを通過させる構成の整列機構９８では、繊維束９７の厚みや幅を所望通りに規制するのは困難である。また、繊維束９７がピン９８Ａを通過する際に、繊維束９７を構成する単繊維９７Ａが比較的大きな摺動抵抗をもって移動するため、単繊維９７Ａの表面が擦られてしまう。そのため、単繊維９７Ａの表面は、比較的に荒れたものとなり、あるいは単繊維９７Ａの表面が削られて糸くずが発生する。このようにして発生した糸くずは、再び単繊維９７Ａに付着してしまう、とくに、単繊維９７Ａとピン９８Ａとの間の摺動抵抗が大きい場合には、単繊維９７Ａの表面が帯電してしまうことがあるために、その場合には、糸くずが付着しやすくなる。

一方、コームを利用する整列機構では、コームの櫛歯の間に単繊維を通過させるものであるため、整列機構９８として複数のピン９８Ａを通過させる場合と同様に、単繊維９７Ａの表面が荒れ、糸くずが付着したものとなりやすい。

ここで、配線基板用のプリプレグ９の場合、その表面に配線がパターン形成され、半導体素子などの電子部品が実装されるため、その表面には平滑であることが望まれる。その一方で、配線基板用のプリプレグ９を製造するための繊維シート９Ａは、通常、単繊維９Ａを５段以下に積み重ねたものである。そのため、繊維シート９Ａとして、単繊維９７Ａの表面が荒れ、糸くずが付着しているものを使用してプリプレグ９を形成した場合には、プリプレグ９の表面に凹凸が現われやすく、平滑性の面で問題がある。

また、糸くずが単繊維９７Ａに付着している場合には、繊維シート９Ａに樹脂を含浸させるときに、糸くずが樹脂の含浸を阻害することがある。その場合には、糸くずが付着した部分の周りに樹脂の含浸が不十分な部分が生じ、それが気泡なって残存することとなる。このような気泡が残存する場合には、配線基板に電子部品を実装する際の加熱（たとえばハンダリフロー時）や電子部品を駆動したときの発熱などにより気泡が膨張する。気泡の膨張は、配線基板の膨張を生じさせるため、配線の剥離や電子部品の接続安定性を低下させる原因ともなる。また、気泡に水分が浸入し、その水分が配線や電子部品に悪影響を及ぼすこともある。

本発明は、繊維束における厚みおよび幅寸法を適切に規制するとともに、繊維シートにおける単繊維の表面の損傷を抑制し、たとえば表面が平滑で気泡が残存することが抑制されたプリプレグシートを提供できるようにすることを課題としている。

本発明では、繊維束を供給するための給糸手段と、前記給糸手段から供給された繊維束を整列させるための整列手段と、前記整列手段により整列させられた繊維束を巻き取る巻き取り手段と、を備えた繊維束整列装置であって、前記整列手段は、前記繊維束の厚みを規定する厚み規制面と、前記繊維束の幅を規定する幅規制面と、を含んでいることを特徴とする、繊維束整列装置が提供される。

前記整列手段は、たとえば矩形断面を有する溝が形成された１以上のローラを含んでいる。前記厚み規制面および前記幅規制面のうちの一方は、前記溝の底面であり、前記厚み規制面および前記幅規制面のうちの他方は、前記溝の内側面である。

前記１以上のローラは、上ローラおよび下ローラを含んでおり、前記上ローラおよび下ローラの少なくとも一方には、前記溝が形成される。好ましくは、前記溝は、前記上ローラおよび前記下ローラの双方に形成される。

前記整列手段は、一対のサイドローラをさらに含んでいてもよい。この場合、前記厚み規制面は、たとえば前記上ローラおよび前記下ローラの外周面であり、前記幅規制面は、たとえば前記一対のサイドローラの外周面である。

前記上ローラ、前記下ローラおよび前記一対のサイドローラは、径が一様である外周面と、回転軸方向の外方に向かうほど径が小さくなるテーパ面と、を有していてもよい。好ましくは、前記上ローラおよび前記下ローラのテーパ面は、前記一対のサイドローラのテーパ面に接触している。

前記整列手段は、一対のサイドローラに代えて、一対のサイドガイドを含んでいてもよい。前記一対のサイドガイドは、たとえば２以上のローラによって無端ベルトを回転可能に架橋したものである。好ましくは、前記２以上のローラは、前記上ローラおよび前記下ローラの端面に前記無端ベルトを押圧するための押圧ローラを含んでいる。

好ましくは、前記上ローラおよび前記下ローラは、同一または略同一の周速度で回転させられ、その周速度は、たとえば前記給糸手段により供給される前記繊維束の線速度と同一または略同一とされる。

前記整列手段が前記一対のサイドローラを備えている場合においては、前記一対のサイドローラは、前記上ローラおよび前記下ローラと同一または略同一の周速度で回転させるのが好ましい。

本発明の繊維束整列装置は、前記整列手段において、前記繊維束を水平に移動させるための水平移動ガイドをさらに備えていてもよい。

前記水平移動ガイドは、前記整列手段よりも前記繊維束の移動方向における上流側に配置された上流側ガイドローラと、前記整列手段よりも前記移動方向における下流側に配置された下流側ガイドローラと、を含んでいる、請求項１３に記載の繊維束整列装置。

本発明の繊維束整列装置によれば、繊維束の厚みを規定する一対の厚み規制面と、繊維束の幅を規定する一対の幅規制面と、を有する整列手段を備えているため、繊維束の厚みおよび幅を適切に規制することができる。

本発明において、厚み規制面および幅規制面を上下ローラにより規定すれば、それらの規制面と繊維束との摺動抵抗を小さなものとすることができる。また、厚み規制面および幅規制面を上下ロータおよびサイドローラにより規制する場合であっても、規制面と繊維束との摺動抵抗を小さなものとすることができる。このようにして摺動抵抗を小さくできれば、繊維束における単繊維の表面が荒れ、あるいは糸くずが発生・付着することを抑制することができる。その結果、本発明の繊維束整列装置によれば、表面平滑性の高い繊維シートひいては配線基板（プリプレグ）を提供できるようになる。また、糸くずの付着を抑制することにより、プリプレグを製造する際の樹脂含浸を適切に行なえるようにできるため、糸くずの付着に起因する気泡の残存を抑制することができるようになる。これにより、配線基板に対する電子部品の実装時の加熱や電子部品の駆動時における発熱時などに、配線基板が膨張することを抑制することができる。そのため、配線の剥離を抑制できるとともに、電子部品の接続安定性を向上させることができるようになる。また、気泡の残存を抑制することにより、気泡への水分の浸入に起因した配線や電子部品に悪影響を、低減することができる。

本発明の繊維束整列装置において、整列手段が繊維束を水平に移動させるための水平移動ガイドをさらに備えたものとすれば、厚み規制面および幅規制面と繊維束との間の摺動抵抗をより一層小さくすることが可能である。そのため、水平移動ガイドを設けることにより、繊維束における単繊維の損傷をより一層抑制し、配線基板（プリプレグ）への気泡の残存や水分の浸入を適切に抑制できるようになる。

以下においては、本発明について、第１ないし第５の実施の形態として図面を参照しつつ説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態について、図１ないし図８を参照して説明する。

図１および図２に示した繊維束整列装置Ｘは、複数の単繊維からなる繊維束１０を整列させ、繊維束をシート状に巻き取るためのものである。この繊維束製造装置Ｘは、給糸機構１、整列機構２、および巻き取り機構３を備えている。

給糸機構１は、繊維束１０を巻き付けた給糸ロール１１を備えたものである。給糸ロール１１は、スライダ１２に対して軸部１３を中心に回転可能に支持されている。スライダ１２は、ラック＆ピニオンなどの公知の機構によりステージ４に対してＤ１，Ｄ２方向に往復移動可能とされたものであり、一対のステイ１４を有するものとされている。各ステイ１４は、給糸ロール１１の軸部１３において、回転可能なように給糸ロール１１を支持している。そのため、給糸ロール１１は、スライダ１２に対して回転可能であるとともに、スライダ１２とともにステージ４に対してＤ１，Ｄ２方向相対移動可能とされている。

ここで、繊維束１０としては、複数の単繊維、たとえば２００本以上５００本以下の単繊維からなるものを用いることができる。単繊維としては、その径が、たとえば５μｍ以上１５μｍ以下のものを使用するのが好ましい。単繊維を構成する繊維材料としては、全芳香族ポリエステル繊維、全芳香族ポリアミド、ポリベンズオキサゾール、あるいは液晶ポリマーを主成分とする有機繊維が良好に用いられる。単繊維としては、ガラス繊維（たとえばＳガラス、Ｔガラス、およびＭガラスなどのように酸化ケイ素含有率が５０重量％以上、酸化カルシウム含有率が３０重量％以下のガラス材料、より好適には酸化ケイ素含有率が６０重量％以上、酸化カルシウム含有率が１０重量％以下のガラス材料からなるもの）、あるいはカーボンを主成分とするカーボン繊維を使用することもできる。

整列機構２は、給糸機構１の繊維束１０を所定の厚みおよび幅に整列させるためのものであり、上ローラ２０および下ローラ２１を備えている。図３および図４に示したように、上ローラ２０および下ローラ２１は、一様な矩形断面を有する環状の溝２２，２３が周方向に形成されたものであり、それぞれのローラ２０，２１における溝２２，２３が位置合わせされた状態で、互いに接触した状態で逆方向に回転可能に配置されている。

各ローラ２０，２１は、１つのモータにより回転させてもよいが、それぞれのローラ２０，２１を個別のモータで回転させるのが好ましい。また、各ローラ２０，２１を個別に駆動する場合には、それぞれのローラ２０，２１に対してトルクセンサを設けるが好ましい。

上ローラ２０および下ローラ２１は、それらの溝２２，２３が位置合わせられた状態で互いに密着して配置されることから、上ローラ２０および下ローラ２１の間には、矩形断面を有する空間２４が形成される。この空間２４は、繊維束１０が通過させられる部分であり、各ローラ２０，２１における溝２２，２３の底面２２Ａ，２３Ａおよび内側面２２Ｂ，２３Ｂにより構成されている。すなわち、溝２２，２３の底面２２Ａ，２３Ａは厚み規制面を構成しており、溝２２，２３の内側面２２Ｂ，２３Ｂは幅規制面を構成している。空間２４は、幅方向の寸法（空間２４の断面における幅寸法）Ｗが、たとえば１ｍｍ程度とされており、高さ方向の寸法（空間２４の断面における厚み寸法）Ｈが２０μｍ以上３０μｍ以下とされている。すなわち、空間２４の断面寸法は、たとえば５μｍ以上１５μｍ以下の単繊維を２００本以上５００本以下通過可能なものとされている。

図１および図２に示したように、各ローラ２０，２１はまた、図面上には明確に表れていないが、ステージ４に対して一体的にＤ１，Ｄ２方向に相対移動可能とされている。各ローラ２０，２１のＤ１，Ｄ２方向への移動は、給糸ロール１１と一体的に行なってもよいし、給糸ロール１１とは別の機構により行なってもよい。

巻き取り機構３は、整列機構２において整列された繊維束１０を巻き取るためのものであり、巻き取り枠３０を備えている。巻き取り枠３０は、繊維束１０が平行に並んだ状態で巻き付けられるものであり、一対の巻き付けロッド３１および回転軸３２を備えている。一対の巻き付けロッド３１は、互いに平行な状態となるように一対の連結部材３３によって連結されており、巻き付け枠３０は矩形状に形成されている。回転軸３２は、ステージ４に固定された支持脚３４に対して回転可能に支持されており、制御部３５のモータ（図示略）から入力される回転力によって回転可能とされている。そのため。制御部３５によって回転軸３２に入力すべき回転力および回転方向を適宜調整することにより、巻き取り枠３０の回転速度および回転方向を調整することができる。

次に、繊維束整列装置Ｘにおける繊維束１０の整列動作について説明する。

まず、繊維束整列装置Ｘを使用するに当たっては、繊維束１０が整列機構２における空間２４を通過するように、給糸ロール１１における繊維束１０の先端を、巻き取り機構３における巻き付け枠３０に固定する。

そして、繊維束整列装置Ｘでは、制御部３５によって巻き取り機構３における回転軸３２に回転力を入力して巻き取り枠３０を回転させるとともに、整列機構２における上ローラ２０および下ローラ２１を回転させる。上ローラ２０および下ローラ２１の回転速度（周速度）は、同一または略同一に制御される。

巻き取り枠３０を回転させた場合には、給糸ロール１１の繊維束１０が上ローラ２０および下ローラ２１の間の空間２４を通過して後に巻き取り枠３０に巻き取られていく。ここで、空間２４は一様な矩形断面を有する溝２２，２３により規定されているため、空間２４を通過した後の繊維束１０は、断面形状が空間２４の断面形状に倣った矩形にとなるように整列させられる。

一方、繊維束１０の巻き取り作業を行なっている間は、各ローラ２０，２１に設けたトルクセンサによって、各ロータ２０，２１に作用する回転トルクを検出する。この回転トルクは、各ローラ２０，２１の間、すなわち空間２４を繊維束１０が通過する際に、繊維束１０に作用するテンションを反映している。そのため、トルクセンサでの検出結果に基づいて、各ローラ２０，２１の回転速度を調整することによりに、給糸ロール１１からの給糸速度（線速度）と各ローラ２０，２１の回転速度(周速度)とを同一または略同一にすることができる。その結果、繊維束１０に作用するテンションを一定以下にコントロールすることが可能となる。

繊維束１０の巻き取り作業時にはさらに、給糸ロール１１、上ローラ２０および下ローラ２１は、たとえばＤ１方向に移動させられる。このとき、給糸ロール１１、上ローラ２０および下ローラ２１の移動速度を、巻き取り枠３０の周速度に応じて適宜設定することにより、図５（ａ）および図５（ｂ）に示したように、巻き取り枠３０には、互いに平行に並んだ状態で、繊維束１０が巻き取られ、シート状とされていく。

繊維束整列装置Ｘによれば、厚み規制面および幅規制面を上ローラ２０および下ローラ２１の溝２２，２３により規定されるため、それらの規制面（溝２２，２３）と繊維束１０との摺動抵抗を小さなものとすることができる。このようにして繊維束１０を整列させるときの摺動抵抗を小さくできれば、繊維束１０における単繊維の表面が荒れ、あるいは糸くずが発生・付着することを抑制することができる。

また、トルクセンサでの検出結果に基づいて各ローラ２０，２１の回転速度を調整するようにすれば、繊維束１０に作用するテンションを一定以下にコントロールすることが可能となるため、この点においても、単繊維の損傷を抑制することができる。

図６に示したように、繊維束整列装置Ｘは、一対の水平ガイドローラ４０，４１をさらに備えた構成であってもよい。一対の水平ガイドローラ４０，４１は、整列機構３における上ローラ２０および下ローラ２１によって規定される空間２４（図３および図４参照）において、繊維束１０を水平に通過させるための駆動ローラとして機能するものである。

このような水平ガイドローラ４０，４１を設けて空間２４（図３および図４参照）において繊維束１０を水平に通過させるようにすれば、繊維束１０と空間２４（図３および図４参照）を規定する厚み規制面および幅規制面（溝２２，２３）との間の摺動抵抗を小さくすることができる。その結果、繊維束１０に作用する負荷を小さくできるため、繊維束１０が損傷してしまうことを抑制することができる。

以上に説明した繊維束整列装置Ｘにおいて巻き取り枠３０にシート状に巻き取られた繊維束１０は、プリプレグシートを初め、様々な用途に使用することができる。また、繊維束整列装置Ｘにおいて巻き取り枠３０にシート状に巻き取られた繊維束１０は、以下に説明するように巻き取り枠３０に巻き付けられたままの状態で、プリプレグシートの加工に使用をすることもできる。

まず図７（ａ）および図７（ｂ）に示したように、巻き取り枠３０の繊維束１０の表面を覆うように樹脂シート５を固定する。樹脂シート５は、離型シート５０の表面に樹脂層５１を形成したものであり、この樹脂シート５は樹脂層５１が繊維束１０に接触した状態で固定される。

ここで、離型シート５０は、樹脂層５１を保持する役割を果たすとともに樹脂シート５としての取り扱い性を向上させるためのものである。この離型シート５０は、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）により、厚みが２０μｍ以上５０μｍ以下に形成されている。離型シート５０としては、ポリテトラフルオロエチレン系、ポリオレフィン系あるいはポリイミド系の樹脂により形成されたものの他、Ｓｉなどにより表面処理したものを使用することもできる。樹脂層５１は、プリプレグシートにおいて繊維束１０を埋設するためのマトリックス樹脂となるものであり、未硬化状態の熱硬化性樹脂により構成されている。この樹脂層５１は、たとえば厚みが５μｍ以上３０μｍ以下に形成されている。樹脂層５１として使用することができる熱硬化性樹脂としては、プレプレグシートのマトリックス樹脂として従来より使用されている種々の樹脂、たとえばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ビスマレイミドトリアジン（ＢＴレジン）、あるいはシアネート樹脂を使用することができる。

このようにして繊維束１０（巻き取り枠３０）に樹脂シート５を固定した場合には、樹脂層５１が半硬化状態であるために、樹脂シート５の樹脂層５１に繊維束１０が埋入される。また、樹脂シート５の固定後においては、樹脂層５１を加熱して樹脂層５１を軟化させてもよく、また樹脂層５１に繊維束１０が適切に埋設されるように、離型シート５０を介して樹脂層５１を押圧してもよい。

次いで、繊維束１０が埋入させられた樹脂シート５（プリプレグシート５２）を巻き取り枠３０から取り外す。プリプレグシート５２の取り外しは、樹脂シート５の両端が対峙する部位において、カッタなどの切断要素を用いて繊維束１０を切断することにより行なわれる。このようにして巻き取り枠３０から取り外したプリプレグシート５２は、巻きグセが付いたものとなっている。

続いて、図８（ａ）ないし図８（ｃ）に示したように、プリプレグシート５２を平面化するために平面化処理を行ない。この平面化処理は、熱プレス機における金型５３，５４においてプリプレグシート５２を加熱・押圧することにより行なわれる。この場合の加熱温度は、たとえば６０℃以上１５０℃以下とされ、押圧力は、たとえば１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下とされる。

なお、平面化処理を行なったプリプレグシート５２は、マトリックス樹脂５５中に複数の単繊維５６が平行に並んだ繊維束（繊維シート）１０が埋設されたものであるとともに、マトリックス樹脂５５の表面に離型シート５０が接合したものである。このようなプリプレグシート５２は、離型シート５０を剥離することにより、ＵＤプリプレグシートとして使用することもできる。

このようなＵＤプリプレグシートは、単繊維が同一方向に並ぶように２枚を貼り合せて使用することもでき、単繊維が互いに直交する方向に並ぶように２枚を貼り合わせて直交ＵＤプリプレグシートとして使用することもできる。

また、プリプレグシートは、巻き取り枠３０に対して、予め樹脂シート５を固定しておいた上で、樹脂層５１に繊維束１０を巻き付けることにより形成してもよい。

上述のように、巻き取り枠３０に巻き付けられた繊維束１０は、単繊維における表面の荒れ、あるいは糸くずの発生・付着が抑制されているため、先のようにして得られるプリプレグシートでは表面平滑性の高いものとなっている。また、繊維束１０における糸くずの付着を抑制することにより、プリプレグシートを製造する際の樹脂含浸において、糸くずの付着に起因する気泡の残存を抑制することができるようになる。これにより、プリプレグシートを用いて配線基板を形成するときの電子部品の実装時における加熱や電子部品の駆動時における発熱時などに、配線基板が膨張することを抑制することができる。その結果、配線の剥離を抑制できるとともに、電子部品の接続安定性を向上させることができるようになる。また、気泡の残存を抑制することにより、気泡への水分の浸入に起因した配線や電子部品に悪影響を、低減することができる。

以上に説明した繊維束整列装置Ｘでは、巻き取り機構３における巻き取り枠３０に代えて、図９に示したように、円柱状の巻き取り体３０′を使用してもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態について、図１０を参照しつつ説明する。

図１０は、図１に示した繊維束整列装置Ｘにおいて適用される整列機構の他の例を示したものである。この整列機構２′は、一様な矩形断面を有する環状溝２２が形成された上ローラ２０と、溝が形成されていない平坦な外周面２５′を有する下ローラ２１′と、を備えたものである。

このような整列機構２′においても、上ローラ２０と下ローラ２１′とを接触させて配置した場合には、上ローラ２０の溝２２の内面（底面２２Ａおよび内側面２２Ｂ）と、下ローラ２１′の外周面２５′との間に矩形断面を有する空間２４′が形成される。したがって、整列機構２′においても、空間２４′に繊維束１０を通過させることにより、繊維束１０における単繊維１０Ａの表面の損傷を抑制しつつ、繊維束１０の厚みおよび幅を適切に規制することができる。

なお、上ローラとして溝が形成されていない平坦な外周面を有するものを用いる一方で、下ローラとして一様な矩形断面を有する環状溝が形成されたものを用いる場合にも、同様な作用・効果を得ることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について、図１１を参照しつつ説明する。

図１１は、図１に示した繊維束整列装置Ｘにおいて適用される整列機構の他の例を示したものである。この整列機構６は、上ローラ６０および下ローラ６１に加えて、一対のサイドローラ６２，６３を備えたものである。

上ローラ６０および下ローラ６１は、平坦な外周面６０Ａ，６１Ａを有するものであり、回転軸６０Ｂ，６１Ｂが水平方向に沿うように互いに一定距離離れて配置されている。上ローラ６０および下ローラ６１は、互いに同一または略同一の周速度で回転させられるとともに、たとえばトルクセンサによって回転トルクを検出することにより、その周速度が繊維束１０の線速度と同一または略同一とされている。

一対のサイドローラ６２，６３は、平坦な外周面６２Ａ，６３Ａを有するものである。これらのサイドローラ６２，６３は、外周面６２Ａ，６３Ａが上ローラ６０および下ローラ６１の端面６０Ｃ，６１Ｃに接触した状態で回転軸６２Ｂ，６３Ｂが上下方向に沿うように配置されている。一対のサイドローラ６２，６３は、上ローラ６０および下ローラ６１と同一または略同一の周速度で回転させられているともに、たとえばトルクセンサによって回転トルクを検出することにより、その周速度が繊維束１０の線速度と同一または略同一とされている。

このような整列機構６においても、上ローラ６０、下ローラ６１および一対のサイドローラ６２，６３の外周面６０Ａ，６１Ａ，６２Ａ，６３Ａによって、矩形断面を有する空間６４が形成される。したがって、整列機構６においても、空間６４に繊維束１０を通過させることにより、繊維束１０における単繊維１０Ａの表面の損傷を抑制しつつ、繊維束１０の厚みおよび幅を適切に規制することができる。

次に、本発明の第４の実施の形態について、図１２を参照しつつ説明する。

図１２は、図１に示した繊維束整列装置Ｘにおいて適用される整列機構の他の例を示したものである。この整列機構７は、上ローラ７０、下ローラ７１、および一対のサイドローラ７２，７３を備えたものである。

上ローラ７０および下ローラ７１は、平坦な外周面７０Ａ，７１Ａと、回転軸７０Ｂ，７１Ｂの外方に向うほど径の小さくなるテーパ面７０Ｃ，７１Ｃと、を有するものであり、回転軸７０Ｂ，７１Ｂが水平方向に沿うように互いに一定距離離れて配置されている。上ローラ７０および下ローラ７１は、互いに同一または略同一の周速度で回転させられるとともに、たとえばトルクセンサによって回転トルクを検出することにより、その周速度が繊維束１０の線速度と同一または略同一とされている。

一対のサイドローラ７２，７３は、平坦な外周面７２Ａ，７３Ａと、回転軸７２Ｂ，７３Ｂの外方に向うほど径の小さくなるテーパ面７２Ｃ，７３Ｃと、を有するものであ。これらのサイドローラ７２，７３は、テーパ面７２Ｃ，７３Ｃが上ローラ７０および下ローラ７１のテーパ面７０Ｃ，７１Ｃに接触した状態で回転軸７２Ｂ，７３Ｂが上下方向に沿うように配置されている。一対のサイドローラ７２，７３は、上ローラ７０および下ローラ７１と同一または略同一の周速度で回転させられているともに、たとえばトルクセンサによって回転トルクを検出することにより、その周速度が繊維束１０の線速度と同一または略同一とされている。

このような整列機構７においても、上ローラ７０、下ローラ７１および一対のサイドローラ７２，７３の外周面７０Ａ，７１Ａ，７２Ａ，７３Ａによって、矩形断面を有する空間７４が形成される。したがって、整列機構７においても、空間７４に繊維束１０を通過させることにより、繊維束１０における単繊維１０Ａの表面の損傷を抑制しつつ、繊維束１０の厚みおよび幅を適切に規制することができる。

次に、本発明の第５の実施の形態について、図１３を参照しつつ説明する。

図１３は、図１に示した繊維束整列装置Ｘにおいて適用される整列機構の他の例を示したものである。この整列機構８は、上ローラ８０、下ローラ８１および一対のサイドガイド８２，８３を備えている。

上ローラ８０および下ローラ８１は、平坦な外周面８０Ａ，８１Ａを有するものであり、回転軸８０Ｂ，８１Ｂが水平方向に沿うように互いに一定距離離れて配置されている。上ローラ８０および下ローラ８１は、互いに同一または略同一の周速度で回転させられているともに、たとえばトルクセンサによって回転トルクを検出することにより、その周速度が繊維束１０の線速度と同一または略同一とされている。

一対のサイドガイド８２，８３は、２個のローラ８２Ａ，８２Ｂ，８３Ａ，８３Ｂおよび押圧ローラ８２Ｃ，８３Ｃによって無端ベルト８４，８５を回転可能に架橋したものである。押圧ローラ８２Ｃ，８３Ｃは、上ローラ８０および下ローラ８１の端面８０Ｃ，８１Ｃに無端ベルト８４，８５を押圧するためのものである。無端ベルト８４，８５および押圧ローラ８２Ｃ，８３Ｃは、上ローラ８０および下ローラ８１と同一または略同一の周速度で回転させられているともに、たとえばトルクセンサによって回転トルクを検出することにより、その周速度が繊維束１０の線速度と同一または略同一とされている。

このような整列機構８においても、上ローラ８０、下ローラ８１および無端ベルト８４，８５の外周面８０Ａ，８１Ａ，８４Ａ，８５Ａによって、矩形断面を有する空間８６が形成される。したがって、整列機構８においても、空間８６に繊維束１０を通過させることにより、繊維束１０における単繊維１０Ａの表面の損傷を抑制しつつ、繊維束１０の厚みおよび幅を適切に規制することができる。

なお、押圧ローラ８２Ｃ，８３Ｃは、無端ベルト８４，８５を上ローラ８０および下ローラ８１の端面８０Ｃ，８１Ｃに適切に接触させることができる限りにおいては、省略してもよい。

本発明は、先に説明した実施の形態には限定されず、種々に変更可能である。たとえば整列機構は、繊維束を通過させるための空間を回転体のみにより規定する必要はなく、たとえば回転体と非回転体との組み合わせにより空間を規定してもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る繊維束整列装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示した繊維束整列装置の断面図である。 図１に示した繊維束整列装置における整列機構を説明するための斜視図である。 図３のIV−IV線に沿う断面図である。 図５（ａ）は巻き取り枠に繊維束を巻き付けた状態を示す斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。 繊維束整列装置の他の例を説明するための図２に相当する断面図である。 図７（ａ）は図５（ａ）の状態の繊維束（巻き取り枠）に、樹脂シートを固定した状態を示す斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線に沿う断面図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は図７（ａ）の状態の巻き取り枠から取り外したプリプレグシートを、平面化する作業を説明するための正面図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）に示した状態の要部を拡大して示した断面図である。 図１に示した繊維束整列装置における巻き取り機構で使用される巻取り体の他の例を説明するための斜視図である。 図１０（ａ）は本発明の第２の実施の形態における整列機構を説明するための斜視図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の要部を拡大して示した正面図である。 図１１（ａ）は本発明の第３の実施の形態における整列機構を説明するための斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の要部を拡大して示した正面図である。 図１２（ａ）は本発明の第４の実施の形態における整列機構を説明するための斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の要部を拡大して示した正面図である。 図１３（ａ）は本発明の第５の実施の形態における整列機構を説明するための斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の要部をその一部を断面で示した正面図である。 織布に樹脂を含浸させたプリプレグの要部を示す断面図である。 図１４に示したプリプレグを製造するための装置の一例を示す概略構成図である。 図１６（ａ）は図１４に示したプリプレグにおける繊維シートを形成するための装置を説明するための概略構成図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）に示した装置における整列機構を説明するための要部を拡大して示した斜視図である。

符号の説明

Ｘ 繊維束整列装置
１ 給糸機構（給糸手段）
１０ 繊維束
２，２′，６，７，８ 整列機構（整列手段）
２０，６０，７０，８０（整列機構の）上ローラ
２１，６１，７１，８１′ （整列機構の）下ローラ
２２ （上ローラの）溝
２２Ａ （上ローラの溝の）底面（厚み規制面）
２２Ｂ （上ローラの溝の）内側面（幅規制面）
２３ （下ローラの）溝
２３Ａ （下ローラの溝の）底面（厚み規制面）
２３Ｂ （下ローラの溝の）内側面（幅規制面）
２５′，６１Ａ，７１Ａ，８１Ａ （下ローラの）外周面（厚み規制面）
３ 巻き取り機構（巻き取り手段）
６０Ａ，７０Ａ，８０Ａ （上ローラの）外周面（厚み規制面）
６０Ｃ，８０Ｃ （上ローラの）端面
６１Ｃ，８１Ｃ （上ローラの）端面
６２，６３，７２，７３ サイドローラ
６２Ａ，６３Ａ，７２Ａ，７３Ａ （サイドローラの）外周面（幅規制面）
７０Ｃ （上ローラの）テーパ面
７１Ｃ （下ローラの）テーパ面
７２Ｃ，７３Ｃ （サイドローラの）テーパ面
８２，８３ サイドガイド
８２Ａ，８２Ｂ，８３Ａ，８３Ｂ ローラ
８２Ｃ，８３Ｃ 押圧ローラ
８４，８５ 無端ベルト

Claims (14)

1. 繊維束を供給するための給糸手段と、
   前記給糸手段から供給された繊維束を整列させるための整列手段と、
   前記整列手段により整列させられた繊維束を巻き取る巻き取り手段と、
   を備えた繊維束整列装置であって、
   前記整列手段は、前記繊維束の厚みを規定する厚み規制面と、前記繊維束の幅を規定する幅規制面と、を含んでいることを特徴とする、繊維束整列装置。
2. 前記整列手段は、矩形断面を有する溝が形成された１以上のローラを含んでおり、
   前記厚み規制面および前記幅規制面のうちの一方は、前記溝の底面であり、前記厚み規制面および前記幅規制面のうちの他方は、前記溝の内側面である、請求項１に記載の繊維束整列装置。
3. 前記１以上のローラは、上ローラおよび下ローラを含んでおり、
   前記溝は、前記上ローラおよび下ローラの少なくとも一方に形成されている、請求項２に記載の繊維束整列装置。
4. 前記溝は、前記上ローラおよび前記下ローラの双方に形成されている、請求項３に記載の繊維束整列装置。
5. 前記上ローラおよび前記下ローラは、同一または略同一の周速度で回転させられる、請求項３に記載の繊維束整列装置。
6. 前記上ローラおよび前記下ローラの周速度は、前記給糸手段により供給される前記繊維束の線速度と同一または略同一とされる、請求項５に記載の繊維束整列装置。
7. 前記整列手段は、上ローラ、下ローラおよび一対のサイドローラを含んでおり、
   前記厚み規制面は、前記上ローラおよび前記下ローラの外周面であり、
   前記幅規制面は、前記一対のサイドローラの外周面である、請求項１に記載の繊維束整列装置。
8. 前記上ローラ、前記下ローラおよび前記一対のサイドローラは、径が一様である外周面と、回転軸方向の外方に向かうほど径が小さくなるテーパ面と、を有しており、
   前記上ローラおよび前記下ローラのテーパ面は、前記一対のサイドローラのテーパ面に接触している、請求項７に記載の繊維束整列装置。
9. 前記上ローラ、前記下ローラおよび前記一対のサイドローラは、同一または略同一の周速度で回転させられる、請求項７に記載の繊維束回転装置。
10. 前記上ローラ、前記下ローラおよび前記一対のサイドローラの周速度は、前記給糸手段により供給される前記繊維束の線速度と同一または略同一とされる、請求項９に記載の繊維束整列装置。
11. 前記整列手段は、上ローラ、下ローラおよび一対のサイドガイドを含んでおり、
    前記一対のサイドガイドは、２以上のローラによって無端ベルトを回転可能に架橋したものである、請求項１に記載の繊維束整列装置。
12. 前記一対のサイドガイドにおける２以上のローラは、前記上ローラおよび前記下ローラの端面に前記無端ベルトを押圧するための押圧ローラを含んでいる、請求項１１に記載の繊維束整列装置。
13. 前記整列手段において、前記繊維束を水平に移動させるための水平移動ガイドをさらに備えている、請求項１に記載の繊維束整列装置。
14. 前記水平移動ガイドは、前記整列手段よりも前記繊維束の移動方向における上流側に配置された上流側ガイドローラと、前記整列手段よりも前記移動方向における下流側に配置された下流側ガイドローラと、を含んでいる、請求項１３に記載の繊維束整列装置。

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