(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に樹脂を含浸すると共に半硬化させることによって形成されるプリプレグを送りながら、照射位置を固定した状態でプリプレグにレーザー光を照射することによって、レーザー光を照射した部分のプリプレグの樹脂を加熱して軟化させ、次いでプリプレグを送りながら、レーザー光の照射位置よりプリプレグの送り方向の前方に配置される切断刃で、プリプレグの樹脂を軟化させた部分を切断するにあたって、プリプレグの送り方向と直交する幅方向において、レーザー発振器から出射されるレーザー光の経路上に、レーザー光の一部を反射し且つ他を透過させる複数の部分反射ミラーと、部分反射ミラーを透過したレーザー光を全反射する全反射ミラーとを配置し、部分反射ミラーをレーザー光の経路上の位置と経路上から外れる位置との間で移動自在にし、レーザー光の経路上に位置する部分反射ミラーで反射したレーザー光をプリプレグに照射すると共に全反射ミラーで反射したレーザー光をプリプレグに照射することを特徴とするプリプレグの切断方法。
【請求項２】
プリプレグを送りながら、プリプレグの切断刃で切断された部分に照射位置を固定した状態でレーザー光を照射することを特徴とする請求項１に記載のプリプレグの切断方法。
【請求項３】
長尺に形成されたプリプレグを長手方向に送りながら、プリプレグにレーザー光を照射すると共に切断刃でプリプレグを切断することを特徴とする請求項１又は２に記載のプリプレグの切断方法。
【請求項４】
レーザー発振器から出射されるレーザー光の経路上に反射ミラーを配置し、反射ミラーで反射させてプリプレグの所定の照射位置にレーザー光を照射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプリプレグの切断方法。
【請求項５】
レーザー発振器から出射されるレーザー光の経路に沿って切断刃の前後位置にそれぞれ反射ミラーを配置し、レーザー発振器に近い側の反射ミラーをレーザー光の経路上の位置と経路上から外れる位置との間で移動自在にしたことを特徴とする請求項４に記載のプリプレグの切断方法。
【請求項６】
レーザー光の照射位置のプリプレグの温度を検出し、この検出温度に基づいて、レーザー発振器からのレーザー光の出力と、プリプレグの送り速度の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプリプレグの切断方法。
【請求項７】
レーザー発振器から出射されるレーザー光の経路上に、レーザー光の一部を反射し且つ他を透過させる部分反射ミラーと、部分反射ミラーを透過したレーザー光を全反射する全反射ミラーとを配置し、部分反射ミラーで反射したレーザー光と全反射ミラーで反射したレーザー光のうち、一方をプリプレグの送り方向での切断刃の後方位置に照射してプリプレグの樹脂を軟化させると共に、他方をプリプレグの送り方向での切断刃の前方位置の切断された部分に照射することを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載のプリプレグの切断方法。
【請求項８】
複数のレーザー発振器から出射されたレーザー光を集光してプリプレグに照射することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプリプレグの切断方法。
【請求項９】
レーザー光の経路上に複数の部分反射ミラーを配置し、部分反射ミラーの反射レーザー光を出力する出口にシャッターを設け、シャッターを開いた部分反射ミラーからのレーザー光をプリプレグに照射することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のプリプレグの切断方法。
【請求項１０】
部分反射ミラー、全反射ミラーの少なくとも一つにおいて、反射したレーザー光を出力する出口に集光レンズを設け、集光レンズを通過したレーザー光をプリプレグに照射することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のプリプレグの切断方法。
【請求項１１】
プリプレグの表面から焦点をずらした状態でレーザー光を照射することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のプリプレグの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層板の製造に用いられるプリプレグの切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリプレグは、ガラス布や紙などの長尺の基材に熱硬化性樹脂のワニスを含浸させ、加熱乾燥して熱硬化性樹脂を半硬化させることによって、長尺に作製されている。このプリプレグはその長手方向と、長手方向に直交する幅方向に切断することによって、定寸法の正方形や長方形に裁断して使用されるようになっている。例えば、このように定寸に裁断されたプリプレグを複数枚重ね、その両面に銅箔等を重ねて、加熱加圧成形をすることによって、銅張り積層板を製造することができるものである。
【０００３】
そしてこのようにプリプレグを切断するにあたって、切断加工にはギロチン、ロータリーカッター、シャーリング、鋸刃等の切断刃を用いて行なわれるが、プリプレグは半硬化状態で脆い樹脂が基材に付着したものであるために、プリプレグを切断する際に、樹脂の切断粉や基材の切断粉が発生し易く、これらの切断粉が周囲に飛散して作業環境を損ねるおそれがあり、またこの切断粉がプリプレグに付着して、次工程で銅箔等を重ねて成形する際に異物として混入し、不良発生の原因となるものであった。特に近年、回路パターンの高密度化の要望の高まりに従って、異物の混入が厳しくチェックされるようになっており、このような異物混入の原因になる切断粉の発生を防止することが強く求められている。
【０００４】
そこで、プリプレグの切断箇所を赤外線ヒーターで加熱することによってこの部分の樹脂を軟化させ、軟化した樹脂の部分においてプリプレグを切断することによって、切断粉の発生及び飛散を防止する方法が提案されている。しかしこのように赤外線ヒーターでプリプレグを加熱すると、切断する箇所以外の部分にも広くプリプレグが加熱され、加熱された部分ではプリプレグの樹脂の硬化が進むおそれがあり、品質劣化が発生するものであった。
【０００５】
また、特開平３−４９８８号公報にみられるように、レーザー光でプリプレグを切断する方法も提案されている。この方法では、プリプレグを剪断力等で切断するのではなく、レーザー光で焼き切るようにしているために、切断粉が発生するようなことなく、プリプレグを切断することができるのである。しかし、この場合にはレーザー光で基材と樹脂の両方を同時に切断しなければならないため、特に基材がガラス繊維の場合、レーザー光として大出力のものを用いる必要があり、大出力のレーザー光の照射によって樹脂が炭化して、品質劣化が発生するものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の各問題を解消するために、本出願人は特開２００１−１３８２８８号公報において、レーザー光の照射位置を移動させながらプリプレグの表面にレーザー光を照射することによって、プリプレグの樹脂を線状に加熱して軟化させ、次いでこのレーザー光の照射位置の移動に追随させて切断刃を移動させることによって、樹脂が軟化した部分のプリプレグを切断するようにした方法を提案している。この方法によれば、樹脂を軟化させた部分でプリプレグを切断するために、切断粉が発生することを防ぐことができるものであり、そしてプリプレグの加熱はレーザー光を照射した部分においてのみ行なうことができ、広い範囲を加熱することなく切断する部分のみの樹脂を軟化させることができるものである。しかもレーザー光は樹脂を軟化させるだけでよいので、樹脂を炭化させるようなこともなく、高い品質を保持することができるものである。
【０００７】
しかし、このものではレーザー光の照射位置を移動させ、また切断刃を移動させるようにしているために、これらを移動させるための装置が必要であって、切断装置全体が大掛かりになるという問題があった。しかも、短尺のプリプレグの切断や、プリプレグの幅方向への切断には適しているが、長尺のプリプレグを長手方向に切断する場合は、適用が難しいものであった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、レーザー光の照射位置や切断刃を移動させる必要なく、切断粉の発生を防止しながらプリプレグを切断することができ、しかも長尺のプリプレグを長手方向に切断することが容易になるプリプレグの切断方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るプリプレグの切断方法は、基材に樹脂を含浸すると共に半硬化させることによって形成されるプリプレグ１を送りながら、照射位置を固定した状態でプリプレグ１にレーザー光を照射することによって、レーザー光を照射した部分のプリプレグ１の樹脂を加熱して軟化させ、次いでプリプレグ１を送りながら、レーザー光の照射位置よりプリプレグ１の送り方向の前方に配置される切断刃２で、プリプレグ１の樹脂を軟化させた部分を切断するにあたって、プリプレグ１の送り方向と直交する幅方向において、レーザー発振器３から出射されるレーザー光の経路上に、レーザー光の一部を反射し且つ他を透過させる複数の部分反射ミラー６と、部分反射ミラー６を透過したレーザー光を全反射する全反射ミラー７とを配置し、部分反射ミラー６をレーザー光の経路上の位置と経路上から外れる位置との間で移動自在にし、レーザー光の経路上に位置する部分反射ミラー６で反射したレーザー光をプリプレグ１に照射すると共に全反射ミラー７で反射したレーザー光をプリプレグ１に照射することを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項２の発明は、請求項１において、プリプレグ１を送りながら、プリプレグ１の切断刃２で切断された部分に照射位置を固定した状態でレーザー光を照射することを特徴とするものである。
【００１１】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、長尺に形成されたプリプレグ１を長手方向に送りながら、プリプレグ１にレーザー光を照射すると共に切断刃２でプリプレグ１を切断することを特徴とするものである。
【００１２】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、レーザー発振器３から出射されるレーザー光の経路上に反射ミラー４を配置し、反射ミラー４で反射させてプリプレグ１の所定の照射位置にレーザー光を照射することを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項５の発明は、請求項４において、レーザー発振器３から出射されるレーザー光の経路に沿って切断刃２の前後位置にそれぞれ反射ミラー４を配置し、レーザー発振器３に近い側の反射ミラー４をレーザー光の経路上の位置と経路上から外れる位置との間で移動自在にしたことを特徴とするものである。
【００１５】
また請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、レーザー光の照射位置のプリプレグ１の温度を検出し、この検出温度に基づいて、レーザー発振器３からのレーザー光の出力と、プリプレグ１の送り速度の少なくとも一方を調整することを特徴とするものである。
【００１６】
また請求項７の発明は、請求項２乃至６のいずれかにおいて、レーザー発振器３から出射されるレーザー光の経路上に、レーザー光の一部を反射し且つ他を透過させる部分反射ミラー６と、部分反射ミラー６を透過したレーザー光を全反射する全反射ミラー７とを配置し、部分反射ミラー６で反射したレーザー光と全反射ミラー７で反射したレーザー光のうち、一方をプリプレグ１の送り方向での切断刃２の後方位置に照射してプリプレグ１の樹脂を軟化させると共に、他方をプリプレグ１の送り方向での切断刃２の前方位置の切断された部分に照射することを特徴とするものである。
【００１７】
また請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかにおいて、複数のレーザー発振器３から出射されたレーザー光を集光してプリプレグ１に照射することを特徴とするものである。
【００２０】
また請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかにおいて、レーザー光の経路上に複数の部分反射ミラー６を配置し、部分反射ミラー６の反射したレーザー光を出力する出口にシャッター８を設け、シャッター８を開いた部分反射ミラー６からのレーザー光をプリプレグ１に照射することを特徴とするものである。
【００２１】
また請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれかにおいて、部分反射ミラー６、全反射ミラー７の少なくとも一つにおいて、反射したレーザー光を出力する出口に集光レンズ９を設け、集光レンズ９を通過したレーザー光をプリプレグ１に照射することを特徴とするものである。
【００２２】
また請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれかにおいて、プリプレグ１の表面から焦点をずらした状態でレーザー光を照射することを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
プリプレグ１は、ガラス布や紙など長尺の基材を含浸槽に通して、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂のワニスを含浸させ、次いでこれを加熱乾燥炉に通して加熱乾燥し、熱硬化性樹脂をＢステージ状態に半硬化させることによって作製されているものであり、長尺に形成されており、ロールに巻いて保管されている。
【００２６】
図１はこのプリプレグ１を長手方向に沿って切断する方法の参考例を示すものであり、プリプレグ１を切断する切断刃２と、レーザー光を射出するレーザー発振器３と、レーザー発振器３から出射されたレーザー光を反射させてプリプレグ１に照射させる反射ミラー４と、プリプレグ１を送る送りロール１５を具備して切断装置を形成するようにしてある。図の例では、切断刃２は切り刃２ａと受け刃２ｂとからなるスリッターとして形成してある。またレーザー発振器３としては例えば炭酸ガスレーザー発振器を用いることができる。炭酸ガスレーザーは、出力を適切に選択することによってプリプレグ１の樹脂を炭化させることなく加熱することができるので、本発明において好ましいものである。
【００２７】
そして、ロールに巻かれた長尺のプリプレグ１は送りロール１５で繰り出して長手方向に送られ、切断刃２に通すことによって長手方向に沿って切断されるようになっている。また反射ミラー４はプリプレグ１の上方に配置してあり、レーザー発振器３から出射されたレーザー光Ｌを反射ミラー４で反射して、切断刃２よりプリプレグ１の送り方向の後方位置においてプリプレグ１の表面に照射させるようになっている。このようにレーザー光Ｌをプリプレグ１に照射すると、レーザー光Ｌを照射された部分が加熱され、その部分の樹脂が軟化される。このとき、プリプレグ１は送りロール１５で長手方向に連続して送られているので、樹脂が軟化した部分１６は図１（ｂ）に示すように直線の線状に形成されるものであり、プリプレグ１がさらに送りロール１５で長手方向に送られると、この線状の樹脂軟化部分１６が切断刃２を通過し、プリプレグ１は切断刃２によって樹脂軟化部分１６に沿って切断されるものである。
【００２８】
このようにレーザー光Ｌの照射で樹脂が軟化された部分においてプリプレグ１を切断することができるので、切断によって樹脂の切断粉や基材の切断粉が発生することを防止することができるものである。またレーザー光Ｌは平行光線の細い光束でプリプレグ１に照射することができ、レーザー光Ｌを照射した部分だけを加熱することができるので、プリプレグ１の広い面積を加熱して樹脂の硬化を進行させてしまうようなことがなく、プリプレグ１の品質を劣化させるようなことがないものである。さらに、レーザー光Ｌでプリプレグ１の切断を行なうのではなく、プリプレグ１の樹脂を軟化させるだけであるので、レーザー光Ｌとして大出力のものを用いるような必要がなく、レーザー光Ｌの照射によって樹脂を炭化させるようなおそれがないものであり、プリプレグの品質を劣化させるようなことがないものである。例えば、プリプレグ１の送り速度６０ｍ／ｍｉｎ、レーザー発振器３の出力１００Ｗ、レーザー光Ｌのビーム径φ２〜５ｍｍに条件を設定して切断を行なうことができる。
【００２９】
さらに、レーザー光Ｌの照射位置や、切断刃２の位置は固定した状態のまま、長尺のプリプレグ１をロールから繰り出して長手方向に送るだけで、レーザー光Ｌによる樹脂の軟化及び樹脂が軟化した部分での切断刃２によるプリプレグ１の切断を行なうことができ、レーザー光Ｌの照射位置を移動させたり切断刃２を移動させたりするための装置が不要になって、切断装置全体の構成を簡易なものにすることができるものである。また、図１（ｂ）のようにレーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌを反射ミラー４で反射させてプリプレグ１の所定の照射位置に照射するようにすることによって、レーザー発振器３の位置を変える必要なく、反射ミラー４の角度を変更することによって、プリプレグ１の切断箇所を容易に変更することができると共に、レーザー光Ｌの照射位置と切断刃２との距離を容易に調整することができるものである。
【００３０】
図２の参考例では、レーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌの経路上に部分反射ミラー６と全反射ミラー７を配設してあり、部分反射ミラー６はプリプレグ１の送り方向での切断刃２の後方位置においてプリプレグ１の上方に、全反射ミラー７はプリプレグ１の送り方向での切断刃２の前方位置においてプリプレグ１の上方にそれぞれ配置してある。部分反射ミラー６はハーフミラーなどで形成してあり、入射してくるレーザー光Ｌの一部を反射し、レーザー光Ｌの他の部分は透過させるようになっている。また全反射ミラー７は入射してくるレーザー光Ｌの総てを反射するようになっている。
【００３１】
このものにあって、レーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌはまず部分反射ミラー６に入射し、レーザー光の一部が部分反射ミラー６で反射されて、プリプレグ１の送り方向での切断刃２の後方位置に照射され、この部分のプリプレグ１の樹脂が軟化する。そしてプリプレグ１の搬送に伴って、この樹脂が軟化した部分に沿ってプリプレグ１は切断刃２で長手方向に切断される。また部分反射ミラー６を透過したレーザー光Ｌは全反射ミラー７で反射され、プリプレグ１の送り方向での切断刃２の前方位置において、プリプレグ１の切断刃２で切断された部分に照射される。このようにプリプレグ１の切断済みの部分にレーザー光Ｌを照射して、この部分の樹脂を軟化乃至溶融させることによって、仮に切断粉が生じていてもこの切断粉を軟化乃至溶融した樹脂に付着させ、切断粉が飛散することを防止することができるものである。またプリプレグ１の切断端面においてこのように樹脂が軟化乃至溶融することによって、切断端面が滑らかになり、切断端面から樹脂が欠け落ちることを防止することができるものである。しかも部分反射ミラー６と全反射ミラー７を用いてレーザー光Ｌを分岐させることによって、一つのレーザー発振器３を用いて切断刃２の後方位置と前方位置の樹脂を同時に軟化させることができるものであり、設備コストを安価にすることができるものである。
【００３２】
尚、図２の参考例では、部分反射ミラー６を切断刃２の後方位置に、全反射ミラー７を切断刃２の前方位置にそれぞれ配置するようにしたが、部分反射ミラー６を切断刃２の前方位置に、全反射ミラー７を切断刃２の後方位置にそれぞれ配置するようにしてもよい。
【００３３】
図３の参考例では、複数のレーザー発振器３ａ，３ｂから出射されたレーザー光Ｌ1，Ｌ2を集光して切断刃２の後方位置に照射し、また複数のレーザー発振器３ｃ，３ｄから出射されたレーザー光Ｌ3，Ｌ4を集光して切断刃２の前方位置に照射するようにしてある。すなわち、複数のレーザー発振器３ａ，３ｂに対応した個数の反射ミラー４ａ，４ｂが切断刃２の後方位置においてプリプレグ１の上方に、複数のレーザー発振器３ｃ，３ｄに対応した個数の反射ミラー４ｃ，４ｄが切断刃２の後方位置においてプリプレグ１の上方にそれぞれ配置してある。そしてレーザー発振器３ａからのレーザー光Ｌ1を反射ミラー４ａに、レーザー発振器３ｂからのレーザー光Ｌ2を反射ミラー４ｂにそれぞれ反射させ、両レーザー光Ｌ1，Ｌ2を集光した状態で、切断刃２の後方位置のプリプレグ１の一箇所に照射し、プリプレグ１のこの部分の樹脂を軟化させるようにしてあり、またレーザー発振器３ｃからのレーザー光Ｌ3を反射ミラー４ｃに、レーザー発振器３ｄからのレーザー光Ｌ4を反射ミラー４ｄにそれぞれ反射させ、両レーザー光Ｌ3，Ｌ4を集光した状態で、切断刃２の前方位置のプリプレグ１の一箇所に照射し、プリプレグ１の切断刃２で切断された部分の樹脂を軟化乃至溶融させるようにしてある。
【００３４】
このように複数のレーザー発振器３からのレーザー光Ｌを集光してプリプレグ１に照射させることによって、各レーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌの出力を低くすることができ、安全に使用することができるものである。
【００３５】
図４の参考例では、複数のレーザー発振器３ａ，３ｂに対応した個数の反射ミラー４ａ，４ｂを一組としてミラーボックス１７内に設け、切断刃２を挟んだ一方側の位置においてプリプレグ１の上方に配置してあり、またこの同じ複数のレーザー発振器３ａ，３ｂに対応した個数の反射ミラー４ｃ，４ｄを一組としてミラーボックス１８内に設け、切断刃２を挟んだ他方側の位置においてプリプレグ１の上方に配置してある。また、ミラーボックス１７の反射ミラー４ａとミラーボックス１８の反射ミラー４ｃはレーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の経路上に配置されるものであり、ミラーボックス１７の反射ミラー４ｂとミラーボックス１８の反射ミラー４ｄはレーザー発振器３ｂから出射されるレーザー光Ｌ2の経路上に配置されるものである。さらにミラーボックス１７，１８のうち、レーザー発振器３ａ，３ｂに近いミラーボックス１７はシリンダー装置などで上下に昇降駆動されるようにしてあり、ミラーボックス１７を下降させた位置では、反射ミラー４ａ，４ｂはレーザー発振器３ａ，３ｂから出射されるレーザー光Ｌ1，Ｌ2の経路上に位置しているが、ミラーボックス１７を上昇させた位置では、反射ミラー４ａ，４ｂはレーザー発振器３ａ，３ｂから出射されるレーザー光Ｌ1，Ｌ2の経路から外れるようにしてある。
【００３６】
そして、図４（ａ）の矢印の方向にプリプレグ１を送る場合には、ミラーボックス１７を下降させるようにするものであり、レーザー発振器３ａ，３ｂから出射されたレーザー光Ｌ1，Ｌ2をミラーボックス１７の反射ミラー４ａ，４ｂで反射させ、集光させたレーザー光Ｌ1，Ｌ2を、切断刃２よりプリプレグ１の送り方向の後方位置においてプリプレグ１に照射し、レーザー光Ｌ1，Ｌ2の照射で樹脂を軟化させた部分を切断刃２で切断することができるものである。また図４（ｂ）の矢印の方向にプリプレグ１を送る場合には、ミラーボックス１７を上昇させるようにするものである。このときには、レーザー発振器３ａ，３ｂから出射されたレーザー光Ｌ1，Ｌ2はミラーボックス１７の下方を通過してミラーボックス１８の反射ミラー４ｃ，４ｄで反射し、集光されたレーザー光Ｌ1，Ｌ2は、切断刃２よりプリプレグ１の送り方向の後方位置においてプリプレグ１に照射されることになり、この場合もレーザー光Ｌ1，Ｌ2の照射で樹脂を軟化させた部分を切断刃２で切断することができるものである。
【００３７】
このように、長尺のプリプレグ１を送る方向に応じてレーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌを反射する反射ミラー４を選択することによって、プリプレグ１がいずれの方向に送られる場合でも、レーザー光Ｌの照射で樹脂を軟化させた部分のプリプレグ１を切断刃２で切断することができるものである。
【００４０】
図５の参考例では、プリプレグ１の送り方向と直交する幅方向にプリプレグ１の上方を横切るように、レーザー光Ｌをレーザー発振器３から出射させるようにしてあり、このレーザー光Ｌの経路上に部分反射ミラー６と全反射ミラー７が配置してある。またプリプレグ１の幅方向の両端部位置にそれぞれ切断刃２が配設してあり、部分反射ミラー６と全反射ミラー７はそれぞれ、プリプレグ１の送り方向での切断刃２の後方位置においてプリプレグ１の上方に配置してある。
【００４１】
このものにあって、レーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌはまず部分反射ミラー６に入射し、レーザー光の一部が部分反射ミラー６で反射され、一方の切断刃２の後方位置に照射される。また部分反射ミラー６を透過したレーザー光Ｌは全反射ミラー７で反射され、他方の切断刃２の後方位置に照射される。そして各切断刃２の後方部分にそれぞれレーザー光Ｌが照射されることによって、これらの部分のプリプレグ１の樹脂が軟化するものであり、プリプレグ１の搬送に伴って、この樹脂が軟化した部分１６に沿ってプリプレグ１を各切断刃２で長手方向に切断することができるものである。
【００４２】
このようにして、複数の切断刃２を用いてプリプレグ１を幅方向の複数箇所において同時に切断することができるものであり、切断作業を効率良く行なうことができるものである。特に、長尺に作製されるプリプレグ１において、幅方向の両端は耳２１として切り落とす必要のあることが多いが、両側の耳２１を同時に切断して切り落とすことができるものである。また、部分反射ミラー６と全反射ミラー７によってレーザー光Ｌを分岐させることによって、一つのレーザー発振器３を用いて複数の切断箇所の樹脂を同時に軟化させることができるものであり、設備コストを安価にすることができるものである。
【００４３】
図６は本発明の実施の形態を示すものであり、上下二段にレーザー発振器３ａ，３ｂが配置してあり、各レーザー発振器３ａ，３ｂから出射されるレーザー光Ｌ1，Ｌ2の経路は、プリプレグ１の送り方向と直交する幅方向にプリプレグ１の上方を横切るようになっている。上下の各レーザー発振器３ａ，３ｂは出力が異なるものであり、例えば下段のレーザー発振器３ａは最大出力６０Ｗに、上段のレーザー発振器３ｂは最大出力４０Ｗに形成してある。また下段のレーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の経路上に複数（図６の実施の形態では２個）の部分反射ミラー６ａ，６ｂと全反射ミラー７ａが配置してあり、上段のレーザー発振器３ｂから出射されるレーザー光Ｌ2の経路上に部分反射ミラー６ｃと全反射ミラー７ｂが配置してある。部分反射ミラー６ａ，６ｂはレーザー発振器３ａと全反射ミラー７ａの間に配置され、部分反射ミラー６ｃはレーザー発振器３と全反射ミラー７ｂの間に配置されている。また部分反射ミラー６ａ，６ｂと全反射ミラー７ａはプリプレグ１の幅方向に沿って等間隔で配置してあり、部分反射ミラー６ｃは部分反射ミラー６ａ，６ｂの中間位置の上方に、全反射ミラー７ｂは部分反射ミラー６ｂと全反射ミラー７ａの中間位置の上方にそれぞれ配置してある。
【００４４】
また、上記の部分反射ミラー６ａ，６ｂのうち、部分反射ミラー６ｂはシリンダー装置などで上下に昇降駆動されるようにしてあり、部分反射ミラー６ｂを下降させた位置では部分反射ミラー６ｂはレーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の経路上に位置しているが、部分反射ミラー６ｂを上昇させた位置では部分反射ミラー６ｂはレーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の経路から外れるようにしてある。さらに図６（ｂ）に示すように、上記の部分反射ミラー６ａはプリプレグ１の送り方向での前部と後部に前ミラー２３と後ミラー２４を具備して形成されているものである。この部分反射ミラー６ａはシリンダー装置などでプリプレグ１の長手方向に沿った前後方向に往復駆動されるようにしてあり、後進移動させた位置では前ミラー２３がレーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の経路上に位置し、前進移動させた位置では後ミラー２４がレーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の経路上に位置するようにしてある。前ミラー２３と後ミラー２４はレーザー光Ｌの反射率が異なる部分反射ミラーで形成してあり、例えば、前ミラー２３の反射率は３３％、後ミラー２４の反射率は５０％に形成してある。また部分反射ミラー６ｂ，６ｃの反射率は５０％に形成してあり、全反射ミラー７ａ，７ｂの反射率は勿論１００％である。
【００４５】
図６（ａ）はプリプレグ１の幅方向の中央と両側端部の三箇所を切断するようにした場合を示すものであり、下段のレーザー発振器３ａのみを作動させ（上段のレーザー発振器３ｂは作動させない）、また部分反射ミラー６ａを後進移動させておくと共に部分反射ミラー６ｂを下降させておくことによって、レーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の経路上に部分反射ミラー６ａの前ミラー２３と部分反射ミラー６ｂを位置させてある。このものにあって、レーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1はまず部分反射ミラー６ａの反射率３３％の前ミラー２３に入射し、６０Ｗのレーザー光Ｌ1の３３％が前ミラー２３で反射され、切断刃２（図６（ａ）において図示省略）のプリプレグ１の送り方向の後方位置に照射される。レーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の出力が６０Ｗであると、２０Ｗ（≒６０Ｗ×３３％）のレーザー光Ｌ1が照射される。次に部分反射ミラー６ａの前ミラー２３を透過した４０Ｗ（≒６０Ｗ×６７％）のレーザー光Ｌ1が反射率５０％の部分反射ミラー６ｂに入射すると、レーザー光Ｌ1の５０％が部分反射ミラー６ｂで反射され、切断刃２（図６（ａ）において図示省略）のプリプレグ１の送り方向の後方位置に出力２０Ｗ（≒４０Ｗ×５０％）で照射される。さらに、部分反射ミラー６ｂを透過した２０Ｗ（≒４０Ｗ×５０％）のレーザー光Ｌ1が全反射ミラー７ａに入射すると、入射したレーザー光Ｌ1の総てが全反射ミラー７ａで反射され、切断刃２（図６（ａ）において図示省略）のプリプレグ１の送り方向の後方位置に出力２０Ｗで照射される。
【００４６】
このようにして、プリプレグ１の幅方向の三箇所において配設した切断刃２の後方部分に、６０Ｗビームのレーザー光Ｌ1を三等分して２０Ｗずつのレーザー光Ｌ1を照射して、照射した各部分のプリプレグ１の樹脂を軟化させることができるものである。従ってプリプレグ１の搬送に伴って、この樹脂が軟化した部分に沿ってプリプレグ１を各切断刃２で長手方向に切断することができるものであり、両側の耳２１を切り落すと共にプリプレグ１を長手方向に沿って半裁することができるものである。
【００４７】
図７はプリプレグ１の幅方向の両側部の二箇所ずつの合計四箇所を切断するようにした場合を示すものであり、上下段のレーザー発振器３ａ，３ｂをそれぞれ作動させ、また部分反射ミラー６ａを前進移動させておくと共に部分反射ミラー６ｂを上昇させておくことによって、レーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の経路上に部分反射ミラー６ａの後ミラー２４を位置させ、部分反射ミラ−６ｂは位置しないようにしてある。このものにあって、レーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1は部分反射ミラー６ａの反射率５０％の後ミラー２４に入射し、レーザー光Ｌ1の５０％が後ミラー２４で反射され、切断刃２（図７において図示省略）のプリプレグ１の送り方向の後方位置に照射される。レーザー発振器３ａから出射されるレーザー光Ｌ1の出力が最大６０Ｗの６６％に設定して４０Ｗであると、２０Ｗ（≒４０Ｗ×５０％）のレーザー光Ｌ1が照射される。次に部分反射ミラー６ａの後ミラー２４を透過した２０Ｗ（≒４０Ｗ×５０％）のレーザー光Ｌ1が全反射ミラー７ａに入射すると、入射したレーザー光Ｌ1の総てが全反射ミラー７ａで反射され、切断刃２（図７において図示省略）のプリプレグ１の送り方向の後方位置に出力２０Ｗで照射される。また、レーザー発振器３ｂから出射されるレーザー光Ｌ2は部分反射ミラー６ｃに入射し、レーザー光Ｌ2の５０％が反射されて、切断刃２（図７において図示省略）のプリプレグ１の送り方向の後方位置に照射される。レーザー発振器３ｂから出射されるレーザー光Ｌ2の出力が４０Ｗであると、２０Ｗ（≒４０Ｗ×５０％）のレーザー光Ｌ2が照射される。次に部分反射ミラー６ｃを透過した２０Ｗ（≒４０Ｗ×５０％）のレーザー光Ｌ2が全反射ミラー７ｂに入射すると、入射したレーザー光Ｌ2の総てが全反射ミラー７ｂで反射され、切断刃２（図７において図示省略）のプリプレグ１の送り方向の後方位置に出力２０Ｗで照射される。
【００４８】
このようにして、プリプレグ１の幅方向の四箇所において配設した切断刃２の後方部分に、２０Ｗずつのレーザー光Ｌ1，Ｌ2を照射して、照射した各部分のプリプレグ１の樹脂を軟化させることができるものである。従ってプリプレグ１の搬送に伴って、この樹脂が軟化した部分に沿ってプリプレグ１を各切断刃２で長手方向に切断することができるものであり、プリプレグ１を長手方向に沿って三裁することができるものである。
【００４９】
尚、上記の図６、図７の実施の形態では、部分反射ミラー６（６ｂ）をシリンダー装置などで上下昇降駆動されるようにして、部分反射ミラー６ｂを下降させてレーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌの経路上に部分反射ミラー６を位置させることによって、レーザー光Ｌの一部を部分反射ミラー６で反射してプリプレグ１に照射し、部分反射ミラー６を上昇させてレーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌの経路上の位置から部分反射ミラー６を外すことによって、レーザー光Ｌが部分反射ミラー６で反射されてプリプレグ１に照射されないようにしている。これに対して図８のものでは、部分反射ミラー６で反射されたレーザー光が出力される出口にシャッター８を設けてあり、シャッター８を開くことによって、部分反射ミラー６で反射されたレーザー光Ｌを出口から出射させてプリプレグ１に照射し、シャッター８を閉じることによって、部分反射ミラー６で反射されたレーザー光Ｌを出口で遮断し、プリプレグ１にレーザー光Ｌが照射されないようにしてある。
【００５０】
部分反射ミラー６はミラーボックス２６内に設けてあり、シャッター８は例えば全反射ミラーなどで形成してあってミラーボックス２６の下部の出口に設け、軸２７で上下方向に回動駆動されるようにしてある。そしてシャッター８を垂下させるように回動することによって出口を開くことができ、部分反射ミラー６で反射したレーザー光Ｌを出口から出射させることができるものであり、またシャッター８を傾斜状態に回動させることによって出口部分を閉じることができ、部分反射ミラー６で反射したレーザー光Ｌをシャッター８で全反射させて出口から出射させないようにすることができるものであある。シャッター８で全反射させたレーザー光Ｌはミラーボックス２６の側部のファン２８等を内蔵する放熱部２９に入射し、熱として放熱部２９から放散されるようにしてある。従ってこのものでは、部分反射ミラー６を昇降させるシリンダー装置などが不要になり、切断装置を簡略化することができるものである。
【００５１】
また図９の実施の形態では、図６、図７のものにおいて、部分反射ミラー６（６ａ，６ｂ，６ｃ）や全反射ミラー７（７ａ，７ｂ）に集光レンズ９が設けてある。すなわち、部分反射ミラー６や全反射ミラー７はミラーボックス３０内に設けてあり、反射されたレーザー光Ｌが出力されるミラーボックス３０の下部の出口に集光レンズ９が設けてあり、部分反射ミラー６や全反射ミラー７で反射されたレーザー光Ｌは集光レンズ９を通過した後に、プリプレグ１に照射されるようになっている。
【００５２】
部分反射ミラー６や全反射ミラー７に設けられる集光レンズ９は、例えば、レーザー発振器３からの距離に応じて焦点距離の異なるものが用いられるものである。レーザー発振器３からレーザー光Ｌが照射される箇所までの光路の距離が異なる場合、レーザー光Ｌのビームの広がりによる出力のバラツキが生じるおそれがあるが、このようにレーザー光Ｌを集光レンズ９に通すことによって、ビームの広がりを補正して、出力のバラツキを軽減することができるものである。また、部分反射ミラー６や全反射ミラー７に対して焦点距離の異なる集光レンズ９を取り換え自在にすることによって、レーザー光Ｌのビームを絞った状態でプリプレグ１に照射したり、レーザー光Ｌのビームを広げた状態でプリプレグ１に照射したりすることができ、照射レーザー光Ｌのエネルギー密度を任意に調整することができるものである。
【００５３】
上記の各実施の形態のように、プリプレグ１を長手方向に送りながらプリプレグ１にレーザー光Ｌを照射することによってプリプレグ１の樹脂を加熱して軟化させ、さらにプリプレグ１を長手方向に送りながら樹脂を軟化させた部分においてプリプレグ１を切断刃２で切断するにあたって、レーザー光Ｌの照射箇所のプリプレグ１の表面温度を検出し、この検出温度に基づいてレーザー光Ｌの照射をフィードバック制御しながら切断を行なうことができる。すなわち、レーザー光Ｌの各照射箇所には温度センサー３１が配置してあり、レーザー光Ｌを照射した箇所のプリプレグ１の表面温度を検出するようにしてある。温度センサー３１としては赤外線感知式など任意のものを用いることができるものであり、この温度センサー３１は図１０に示すようにＣＰＵ等を内蔵して形成される制御回路３２に接続してある。またこの制御回路３２にはレーザー発振器３の駆動制御部や送りロール１５の駆動制御部が接続してある。
【００５４】
そして温度センサー３１で検出された温度のデータが制御回路３２に入力されると、予め設定されている温度と比較演算され、設定温度よりも低い場合には、レーザー光Ｌの照射による加熱温度が低くプリプレグ１の樹脂の軟化が不十分であるので、制御回路３２からの指令でレーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌの出力を高め、又は（あるいは同時に）送りロール１５の作動を遅くしてプリプレグ１の送り速度を遅くするように制御し、レーザー光Ｌの照射による加熱温度を高めるようにするものである。逆に温度センサー３１で検出された温度が設定温度よりも高い場合には、レーザー光Ｌの照射による加熱温度が高すぎてプリプレグ１の樹脂を炭化等させるおそれがあるので、制御回路３２からの指令でレーザー発振器３から出射されるレーザー光Ｌの出力を低下させ、又は（あるいは同時に）送りロール１５の作動を速くしてプリプレグ１の送り速度を速くするように制御し、レーザー光Ｌの照射による加熱温度を低下させるようにするものである。このようにフィードバック制御することによって、常に最適な温度でプリプレグ１の樹脂を加熱して軟化させた状態で切断を行なうことができるものである。
【００５５】
また、上記の各実施の形態のように、レーザー光Ｌをプリプレグ１の表面に照射して加熱するにあたって、レーザー光Ｌのビームの焦点をプリプレグ１の表面からずらしたデフォーカス状態でレーザー光Ｌの照射を行なうようにするのが好ましい。レーザー光Ｌのビームの焦点の位置の調整は集光レンズ９などを用いて行なうことができる。このようにレーザー光Ｌのビームの焦点をプリプレグ１の表面からずらすことによって、レーザー光Ｌのエネルギーがプリプレグ１の表面の一点に集中して樹脂が炭化することを防ぐことができるものであり、またレーザー光Ｌの照射スポット径を変更してエネルギー密度を容易に調整することができるので、レーザー光Ｌの照射によるプリプレグ１の加熱温度の調整が容易になるものである。
【００５６】
尚、上記の各実施の形態では、長尺のプリプレグ１を長手方向に送りながら切断するようにしたが、本発明は矩形など定尺のプリプレグ１を送りながら切断する際にも適用されるものである。
【００５７】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係るプリプレグの切断方法は、基材に樹脂を含浸すると共に半硬化させることによって形成されるプリプレグを切断するにあたって、プリプレグを送りながら、照射位置を固定した状態でプリプレグにレーザー光を照射することによって、レーザー光を照射した部分のプリプレグの樹脂を加熱して軟化させ、次いでプリプレグを送りながら、レーザー光の照射位置よりプリプレグの送り方向の前方に配置される切断刃で、プリプレグの樹脂を軟化させた部分を切断するようにしたので、レーザー光の照射位置や切断刃を移動させる必要なく、プリプレグを送るのに伴って、レーザー光の照射で樹脂を加熱軟化させた部分を切断することができ、切断による切断粉の発生を防止しながら、プリプレグを切断することができるものである。
また、プリプレグの送り方向と直交する幅方向において、レーザー発振器から出射されるレーザー光の経路上に、レーザー光の一部を反射し且つ他を透過させる複数の部分反射ミラーと、部分反射ミラーを透過したレーザー光を全反射する全反射ミラーとを配置し、部分反射ミラーをレーザー光の経路上の位置と経路上から外れる位置との間で移動自在にし、レーザー光の経路上に位置する部分反射ミラーで反射したレーザー光をプリプレグに照射すると共に全反射ミラーで反射したレーザー光をプリプレグに照射するようにしたので、一つのレーザー発振器から出射されるレーザー光を分岐してプリプレグの幅方向の複数箇所に同時に照射することができ、プリプレグの幅方向の複数箇所の樹脂を同時に軟化させて、プリプレグの複数箇所を長手方向に同時に切断することができるものであり、しかも部分反射ミラーの移動によってレーザー発振器から出射されるレーザー光の分岐の位置及び数を変えることができ、プリプレグの切断位置及び切断の本数を容易に変更することができるものである。
【００５８】
また請求項２の発明は、請求項１において、プリプレグを送りながら、プリプレグの切断刃で切断された部分に照射位置を固定した状態でレーザー光を照射するようにしたので、レーザー光の照射位置や切断刃を移動させる必要なく、プリプレグを送るのに伴って、プリプレグの切断部分を加熱することができ、プリプレグの切断端面から樹脂が欠け落ちたりすることを防ぐことができるものである。
【００５９】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、長尺に形成されたプリプレグを長手方向に送りながら、プリプレグにレーザー光を照射すると共に切断刃でプリプレグを切断するようにしたので、長尺のプリプレグを長手方向に送ることによって、照射位置を固定したレーザー光をプリプレグの長手方向に沿って照射することができると共に切断刃でプリプレグを長手方向に切断することができるものであり、切断による切断粉の発生を防止しながら、長尺のプリプレグを長手方向に沿って切断することができるものである。
【００６０】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、レーザー発振器から出射されるレーザー光の経路上に反射ミラーを配置し、反射ミラーで反射させてプリプレグの所定の照射位置にレーザー光を照射するようにしたので、レーザー発振器の位置を変える必要なく、反射ミラーの角度を変更することによって、レーザー光の照射位置を容易に調整することができるものである。
【００６１】
また請求項５の発明は、請求項４において、レーザー発振器から出射されるレーザー光の経路に沿って切断刃の前後位置にそれぞれ反射ミラーを配置し、レーザー発振器に近い側の反射ミラーをレーザー光の経路上の位置と経路上から外れる位置との間で移動自在にしたので、プリプレグを送る方向に応じてレーザー発振器から出射されるレーザー光を反射する反射ミラーを選択することによって、プリプレグがいずれの方向に送られる場合でも、レーザー光の照射で樹脂を軟化させた部分のプリプレグを切断刃で切断することができるものである。
【００６３】
また請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、レーザー光の照射位置のプリプレグの温度を検出し、この検出温度に基づいて、レーザー発振器からのレーザー光の出力と、プリプレグの送り速度の少なくとも一方を調整するようにしたので、検出温度が低いときにはレーザー光の出力を高めたり、プリプレグの送り速度を遅くしたりするフィードバック制御をし、また検出温度が高いときにはレーザー光の出力を低くしたり、プリプレグの送り速度を速くしたりするフィードバック制御を行なうことによって、常に最適な温度でプリプレグの樹脂を加熱して軟化させた状態で切断を行なうことができるものである。
【００６４】
また請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、レーザー発振器から出射されるレーザー光の経路上に、レーザー光の一部を反射し且つ他を透過させる部分反射ミラーと、部分反射ミラーを透過したレーザー光を全反射する全反射ミラーとを配置し、部分反射ミラーで反射したレーザー光と全反射ミラーで反射したレーザー光のうち、一方をプリプレグの送り方向での切断刃の後方位置に照射してプリプレグの樹脂を軟化させると共に、他方をプリプレグの送り方向での切断刃の前方位置の切断された部分に照射するようにしたので、一つのレーザー発振器から出射されたレーザー光を分岐して切断刃の前方と後方にそれぞれ照射することができ、レーザー発振器の使用個数を少なくして設備コストを低減することができるものである。
【００６５】
また請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかにおいて、複数のレーザー発振器から出射されたレーザー光を集光してプリプレグに照射するようにしたので、各レーザー発振器から出射されるレーザー光の出力を低くすることができ、安全に使用することができるものである。
【００６８】
また請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれかにおいて、レーザー光の経路上に複数の部分反射ミラーを配置し、部分反射ミラーの反射レーザー光を出力する出口にシャッターを設け、シャッターを開いた部分反射ミラーからのレーザー光をプリプレグに照射するようにしたので、シャッターの開閉によってレーザー発振器から出射されるレーザー光の分岐の位置及び数を変えることができ、プリプレグの切断位置及び切断の本数を容易に変更することができるものである。
【００６９】
また請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれかにおいて、部分反射ミラー、全反射ミラーの少なくとも一つにおいて、反射したレーザー光を出力する出口に集光レンズを設け、集光レンズを通過したレーザー光をプリプレグに照射するようにしたので、レーザー発振器からレーザー光がプリプレグに照射される箇所までの光路の距離が異なっていても、レーザー光を集光レンズに通すことによってレーザー光のビームの広がりを補正することができ、プリプレグに照射されるレーザー光の出力のバラツキを軽減することができるものである。
【００７０】
また請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれかにおいて、プリプレグの表面から焦点をずらした状態でレーザー光を照射するようにしたので、レーザー光のエネルギーがプリプレグの表面の一点に集中して樹脂が炭化することを防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】  他の参考例を示す正面図である。
【図３】  他の参考例を示す正面図である。
【図４】  他の参考例を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ正面図である。
【図５】  他の参考例を示す斜視図である。
【図６】  本発明の実施の形態の他の一例を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図７】  本発明の実施の形態の他の一例を示す側面図である。
【図８】  参考例を示す一部の正面図である。
【図９】  本発明の実施の形態の他の一例を示す一部の正面図である。
【図１０】  本発明の実施の形態の他の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  プリプレグ
２  切断刃
３  レーザー発振器
４  反射ミラー
５  光ファイバー
６  部分反射ミラー
７  全反射ミラー
８  シャッター
９  集光レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003687607.tif 000004
【図４】
0003687607.tif 000005
【図５】
0003687607.tif 000006
【図６】
0003687607.tif 000007
【図７】
0003687607.tif 000008
【図８】
0003687607.tif 000009
【図９】
0003687607.tif 000010
【図１０】
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