JP6322688B1 - ノズルヘッド、および電界紡糸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルヘッドの小型化と駆動電圧の低減とを図り得るノズルヘッド及び電界紡糸装置の提供。【解決手段】ノズルヘッド２は、原料液が収納される空間を内部に有する本体部２２と、本体部２２と接続され、少なくとも１つのノズル２０を含む第１のノズル群１２ａと、本体部２２と接続され、少なくとも１つのノズル２０を含む第２のノズル群１２ｂと、を備えており、本体部２２が延びる方向から見て、第２のノズル群１２ｂに属するノズルは、先端側になるに従い第１のノズル群１２ａに属するノズルから離れる方向に延びているノズルヘッド２。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ノズルヘッド、および電界紡糸装置に関する。

エレクトロスピニング法（電界紡糸法、電荷誘導紡糸法などとも称される）により、微細なファイバを部材の表面に堆積させる電界紡糸装置がある。
電界紡糸装置には、原料液を排出する複数のノズル孔が設けられている。この場合、ノズル孔の数を増やせば、単位時間あたり、または単位面積あたりのファイバの生成量を増加させることができる。そのため、互いに平行となるように設けられた２つの板状部の端面に複数のノズル孔を一列に並べて設けたノズルヘッドが提案されている。この様な構成を有するノズルヘッドとすれば、生産性を向上させることができる。

ところが、互いに平行となるように設けられた２つの板状部において板状部同士の間の距離を短くすると、２つの板状部同士の間で電界干渉が生じ、ファイバの形成が不安定になる。そのため、２つの板状部同士の間の距離をある程度長くする必要があり、ノズルヘッドの小型化が困難となっていた。また、板状部にノズル孔を設けると、ノズル孔が開口する部分において電界集中が生じ難くなるので、駆動電圧を低くすることが困難となっていた。
そのため、ノズルヘッドの小型化と駆動電圧の低減とを図ることができる技術の開発が望まれていた。

特開２０１２−１８４５１８号公報 特開２０１３−２３１２４７号公報

本発明が解決しようとする課題は、ノズルヘッドの小型化と駆動電圧の低減とを図ることができるノズルヘッド、および電界紡糸装置を提供することである。

実施形態に係るノズルヘッドは、原料液が収納可能な空間を内部に有する本体部と、前記本体部と接続され、少なくとも１つのノズルを含む第１のノズル群と、前記本体部と接続され、少なくとも１つのノズルを含む第２のノズル群と、を備えている。前記本体部が延びる方向から見て、前記第２のノズル群に属する前記ノズルは、先端側になるに従い前記第１のノズル群に属する前記ノズルから離れる方向に延び、前記本体部が延びる方向から見て、前記本体部の断面形状は多角形であり、前記第１のノズル群に属する前記ノズルは、前記本体部の第１の面に設けられ、前記第２のノズル群に属する前記ノズルは、前記本体部の前記第１の面とは異なる第２の面に設けられている。

本実施の形態に係る電界紡糸装置１を例示するための模式図である。 本実施の形態に係るノズルヘッド２を例示するための模式斜視図である。 他の実施形態に係るノズルヘッド２ａを例示するための模式斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、ノズル１２０の模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図１〜図３中のＸ軸、Ｙ軸は互いに直交する方向を表している。この場合、Ｘ軸は、本体部２２が延びる方向（軸方向）を表している。
図１に示すように、電界紡糸装置１には、ノズルヘッド２、原料液供給部３、電源４、収集部５、および制御部６が設けられている。

図１および図２に示すように、ノズルヘッド２は、ノズル２０、接続部２１、本体部２２、および取付部２３を有する。
ノズル２０は、複数設けられている。複数のノズル２０は、複数のノズル群に分けて設けられている。この場合、１つのノズル群には少なくとも１つのノズル２０が設けられている。なお、以下においては、一例として、１つのノズル群に複数のノズル２０が設けられる場合を説明する。
１つのノズル群において、複数のノズル２０は、Ｘ軸方向に並べて設けられている。例えば、第１のノズル群１２ａは、本体部２２と接続され、Ｘ軸方向に並べて設けられた複数のノズル２０を含んでいる。第２のノズル群１２ｂは、本体部２２と接続され、Ｘ軸方向に並べて設けられた複数のノズル２０を含んでいる。図１および図２に例示をしたノズルヘッド２は、８つのノズル２０が２つのノズル群１２ａ、１２ｂに分けて設けられている。なお、ノズル群の数、１つのノズル群に属するノズル２０の数は例示をしたものに限定されるわけではなく、収集体５１の大きさなどに応じて適宜変更することができる。

また、図２に示すように、Ｘ軸方向において、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０の位置と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０の位置とが異なるものとなっている。例えば、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０が、互いに１／２ピッチずれた位置に設けられるようにすることができる。この様にすれば、第１のノズル群１２ａに属する一のノズル２０から引き出された原料液から形成されたファイバ１００が堆積する領域と、一のノズル２０に隣接するノズル２０から引き出された原料液から形成されたファイバ１００が堆積する領域との間に、第２のノズル群１２ｂに属するノズル２０から引き出された原料液から形成されたファイバ１００を堆積させることができる。

そのため、第１のノズル群１２ａにおける複数のノズル２０のピッチ寸法と、第２のノズル群１２ｂにおける複数のノズル２０のピッチ寸法とを長くしたとしても、堆積体１１０にムラが生じるのを抑制することができる。また、このことは、複数のノズル２０の、Ｘ軸方向における見かけ上のピッチ寸法を短くすることができることを意味する。そのため、同じ数のノズル２０を一列に並べた場合に比べて、本体部２２の長さを短くすることができ、ひいてはノズルヘッド２の小型化を図ることができる。

また、第１のノズル群１２ａにおける複数のノズル２０のピッチ寸法と、第２のノズル群１２ｂにおける複数のノズル２０のピッチ寸法とを長くすることができるので、第１のノズル群１２ａ内における複数のノズル２０の排出口２０ａ側の端面同士の間の電界干渉、第２のノズル群１２ｂ内における複数のノズル２０の排出口２０ａ側の端面同士の間の電界干渉、および、第１のノズル群１２ａに属するノズル２０の排出口２０ａ側の端面と第２のノズル群１２ｂに属するノズル２０の排出口２０ａ側の端面との間の電界干渉を抑制することができる。そのため、ファイバ１００の形成を安定させることができる。

複数のノズル２０は、針状を呈している。ノズル２０の内部には、原料液を排出するための孔が設けられている。原料液を排出するための孔は、ノズル２０の接続部２１側の端面と、ノズル２０の原料液が排出される側の端面（先端）との間を貫通している。ノズル２０の内部に設けられた孔の、原料液が排出される側の開口が排出口２０ａとなる。

また、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０は、互いに平行となっている。第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０は、互いに平行となっている。

また、Ｙ軸方向から見て、第１のノズル群１２ａに属するノズル２０と、第２のノズル群１２ｂに属するノズル２０とは、互いに平行となっている。

ただし、Ｘ軸方向から見て、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０が延びる方向は、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０が延びる方向と交差している。すなわち、Ｘ軸方向から見て、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０が延びる方向は、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０が延びる方向と平行とはなっていない。

また、Ｘ軸方向から見て、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０は、先端側（排出口２０ａ側）になるに従い第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０から離れる方向に延びている。Ｘ軸方向から見て、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０の先端と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０の先端との間のＸ軸方向に投影した距離Ｌ１は、本体部２２の断面寸法Ｌ３よりも長い。
この様にすれば、Ｘ軸方向から見て、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０とを平行とした場合よりも、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０の排出口２０ａ側の端面と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０の排出口２０ａ側の端面との間の距離Ｌ１を、長くすることができる。そのため、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０の排出口２０ａ側の端面と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０の排出口２０ａ側の端面との間で電界干渉が生じるのを抑制することができる。その結果、ファイバ１００の形成を安定させることができる。
本発明者らの得た知見によれば、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０が延びる方向と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０が延びる方向との間のＸ軸方向に投影した角度θ１は、３０°以上、１５０°以下とすることが好ましい。
θ１を３０°以上、１５０°以下とすれば、ノズルヘッド２の小型化と、第１のノズル群１２ａと第２のノズル群１２ｂの電界干渉の抑制と、部材表面への安定したファイバ１００の堆積とを実現するのに好適である。さらに、原料液の揮発性を向上させるとともに、複数のノズルヘッド２を配置する場合には、θ１は、４５°以上、７５°以下とすることがより好適である。

また、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０の接続部２１側の端面と、第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０の接続部２１側の端面との間の距離Ｌ２を、距離Ｌ１より短くすることができる。そのため、本体部２２の断面寸法Ｌ３を距離Ｌ１より短くすることが容易となる。本体部２２の断面寸法Ｌ３を距離Ｌ１より短くすることができれば、ノズルヘッド２の小型化を図ることができる。

ノズル２０の外形には特に限定はないが、針状とすることで、ノズル２０の排出口２０ａ側の端面において電界集中が生じ易くなる。ノズル２０の排出口２０ａ側の端面において電界集中が生じれば、ノズル２０と収集体５１の間に形成される電界の強度を高めることができる。そのため、電源４により印加される電圧を低くすることができる。すなわち、駆動電圧を低減させることができる。この場合、ノズル２０の断面寸法は、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。

排出口２０ａの断面寸法（原料液の排出方向に対して直交する方向の断面の寸法）には特に限定はない。排出口２０ａの断面寸法は、形成したいファイバ１００の断面寸法に応じて適宜変更することができる。排出口２０ａの断面寸法は、例えば、２００μｍ以上とすることができる。
ノズル２０の長さ寸法には特に限定はない。
第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０のピッチ寸法は、例えば、２０ｍｍ程度とすることができる。第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０のピッチ寸法は、例えば、２０ｍｍ程度とすることができる。

ノズル２０は、導電性材料から形成されている。ノズル２０の材料は、導電性と原料液に対する耐性を有するものとすることが好ましい。ノズル２０は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。

接続部２１は、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０、および第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０と、本体部２２とのそれぞれの間に設けられている。
ノズル２０の接続部２１側の端部は、接続部２１に固定されている。接続部２１は、本体部２２に着脱自在に設けられている。すなわち、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０、および第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０は、本体部２２と着脱自在に接続されている。例えば、接続部２１の本体部２２側の端部に雄ネジを設け、本体部２２の側面に雌ネジを設けるようにすることができる。また、ルアーテーパ(luer taper)（ルアーアダプタ、ルアーロック、ルアーコネクタ、ルアーフィットなどとも称される）を用いて、接続部２１を本体部２２に着脱自在に設けることもできる。例えば、接続部２１の本体部２２側にメスルアー(female luer)を設け、本体部２２の側面にオスルアー(male luer)を設けるようにすることができる。すなわち、接続部２１は、ネジまたはルアーテーパを用いて本体部２２に接続されている。

接続部２１の内部には、原料液を本体部２２からノズル２０に供給するための孔が設けられている。接続部２１の内部に設けられた孔は、ノズル２０の内部に設けられた孔、および、本体部２２の内部に設けられた空間２２ｂと繋がっている。
接続部２１は、導電性材料から形成されている。接続部２１の材料は、導電性と原料液に対する耐性を有するものとすることが好ましい。接続部２１は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。

ここで、排出された原料液が、ノズル２０の排出口２０ａ側の端面およびその近傍に付着する場合がある。付着した原料液が固まると、排出される原料液の量が少なくなったり、原料液が排出されなくなったりするおそれがある。そのため、必要に応じて、あるいは定期的に、ノズル２０の排出口２０ａ側の端面およびその近傍をクリーニングしている。この場合、ノズル２０は針状を呈しているため強度が低くなるので、複数のノズル２０を一括してクリーニングすると複数のノズル２０が曲がったり折れたりするおそれがある。そのため、複数のノズル２０を一本ずつクリーニングする必要がある。
本実施の形態に係るノズルヘッド２には、接続部２１が設けられているので、複数のノズル２０を本体部２２から一本ずつ取り外すことができる。そして、取り外した複数のノズル２０を溶媒を用いて一括洗浄したり、付着した原料液が固化する前に拭き取ったりすることができる。なお、クリーニングに用いる溶媒は、後述する原料液に含まれる溶媒と同じとすることができる。

本体部２２は、棒状を呈している。本体部２２の内部には、原料液が収納される空間２２ｂが設けられている。また、本体部２２には、供給口２２ａが設けられている。原料液供給部３から供給された原料液は、供給口２２ａを介して本体部２２の内部に設けられた空間２２ｂに導入される。供給口２２ａの配設位置と数には、特に限定はない。例えば、供給口２２ａは、本体部２２の側面に設けることもできるし、取付部２３に設けることもできる。

本体部２２の断面形状には特に限定はないが、複数の接続部２１を設けることを考慮すると、本体部２２の断面形状は正多角形とすることが好ましい。正多角形は、線対称な図形であるため、複数のノズル２０を複数の群に分けて設けるのが容易となる。例えば、図１および図２に例示をした本体部２２の断面形状は、正六角形である。この場合、本体部２２の一の側面に第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０を設け、本体部２２の隣接する側面に第２のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０を設けるようにすれば、前述した角度θ１が６０°となるようにすることができる。本体部２２の断面形状を円形とし、複数の接続部２１が設けられる部分に平面部（座面）を設けるようにしてもよい。

また、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０を設ける面と、第２のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０を設ける面とがなす角度をθ２とすれば、前述した角度θ１は以下の式で表すことができる。
θ１＝１８０°−θ２

図２に示すように、取付部２３は、本体部２２の両端に設けられている。取付部２３は、例えば、円柱状を呈したものとすることができる。取付部２３は、収集体５１の上方の所定の位置に設けられた図示しない保持具に着脱自在に保持される。すなわち、ノズルヘッド２は、収集体５１の上方の所定の位置に着脱自在に設けられている。なお、取付部２３に雌ネジや雄ネジなどの締結手段を設けるようにしてもよい。

図３は、他の実施形態に係るノズルヘッド２ａを例示するための模式斜視図である。
図４（ａ）、（ｂ）は、ノズル１２０の模式断面図である。
図３に示すように、ノズルヘッド２ａは、ノズル１２０、接続部２１、本体部２２、および取付部２３を有する。
前述したノズル２０は針状を呈しているが、ノズル１２０は円錐状を呈している。ノズル１２０の先端の断面寸法は、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。円錐状を呈したノズル１２０とすればノズル１２０自体の機械的強度を高めることができる。また、ノズル１２０の先端を尖らせることができるので、ノズル１２０の排出口２０ａ側の端面において電界集中が生じ易くなる。そのため、ノズル１２０と収集体５１の間に形成される電界の強度を高めることができるので、円筒状を呈するノズルとした場合に比べて、電源４により印加される電圧を低くすることができる。すなわち、駆動電圧を低減することができる。ただし、針状のノズル２０とすれば、駆動電圧をより低くすることができる。

また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、円錐状を呈したノズル１２０とすれば、ノズル１２０の内部に設けられた孔１２０ａの断面寸法を大きくすることができる。この場合、図４（ａ）に示すように、孔１２０ａは排出口２０ａから離れるに従い断面寸法が漸増するようにすることができる。また、図４（ｂ）に示すように、孔１２０ａは排出口２０ａから離れるに従い断面寸法が段階的に大きくなるようにすることもできる。孔１２０ａは原料液の流路となるので孔１２０ａの断面寸法を大きくすることができれば、流路抵抗を低減させることができる。そのため、原料液の供給が円滑となるようにすることができる。

図１に示すように、原料液供給部３は、収納部３１、供給部３２、原料液制御部３３、および配管３４を有する。
収納部３１は、原料液を収納する。収納部３１は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。収納部３１は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。

原料液は、高分子物質を溶媒に溶解したものである。
高分子物質には特に限定がなく、形成したいファイバ１００の材質に応じて適宜変更することができる。高分子物質は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロン、アラミドなどとすることができる。

溶媒は、高分子物質を溶解することができるものであればよい。溶媒は、溶解させる高分子物質に応じて適宜変更することができる。溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、ベンゼン、トルエンなどとすることができる。
なお、高分子物質および溶媒は、例示をしたものに限定されるわけではない。

原料液は、表面張力により排出口２０ａの近傍に留まる様にされる。そのため、原料液の粘度は、排出口２０ａの寸法などに応じて適宜変更することができる。原料液の粘度は、実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。また、原料液の粘度は、溶媒と高分子物質の混合割合により制御することができる。

供給部３２は、収納部３１に収納されている原料液を本体部２２に供給する。供給部３２は、例えば、原料液に対する耐性を有するポンプなどとすることができる。また、供給部３２は、例えば、収納部３１にガスを供給し、収納部３１に収納されている原料液を圧送するものとすることもできる。

原料液制御部３３は、本体部２２に供給される原料液の流量、圧力などを制御して、新しい原料液が本体部２２の内部に供給された際に、本体部２２の内部にある原料液が排出口２０ａから押し出されないようにする。なお、原料液制御部３３に対する制御量は、排出口２０ａの寸法や原料液の粘度などにより適宜変更することができる。原料液制御部３３に対する制御量は、実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。
また、原料液制御部３３は、原料液の供給の開始と、供給の停止を切り替えるものとすることもできる。

なお、供給部３２および原料液制御部３３は、必ずしも必要ではない。例えば、本体部２２の位置より高い位置に収納部３１を設けるようにすれば、重力を利用して原料液を本体部２２に供給することができる。そして、収納部３１の高さ位置を適宜設定することで、本体部２２の内部にある原料液が排出口２０ａから押し出されないようにする。なお、収納部３１の高さ位置は、排出口２０ａの寸法や原料液の粘度などにより適宜変更することができる。収納部３１の高さ位置は、実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。

配管３４は、収納部３１と供給部３２との間、供給部３２と原料液制御部３３との間、原料液制御部３３と本体部２２との間に設けられている。配管３４は、原料液の流路となる。配管３４は、原料液に対する耐性を有する材料から形成されている。

電源４は、本体部２２および接続部２１を介してノズル２０に電圧を印加する。なお、複数のノズル２０と電気的に接続された図示しない端子を設けるようにしてもよい。この場合、電源４は、図示しない端子を介してノズル２０に電圧を印加する。すなわち、電源４から複数のノズル２０に電圧が印加できるようになっていればよい。

ノズル２０に印加する電圧（駆動電圧）の極性は、プラスとすることもできるし、マイナスとすることもできる。ただし、ノズル２０にマイナスの電圧を印加すれば、ノズル２０の先端から電子が放出されるので異常放電が発生しやすくなる。そのため、図１に示すように、ノズル２０に印加する電圧の極性はプラスとすることが好ましい。

ノズル２０に印加する電圧は、原料液に含まれる高分子物質の種類、ノズル２０と収集体５１との間の距離などに応じて適宜変更することができる。例えば、電源４は、ノズル２０と収集体５１との間の電位差が１０ｋＶ以上となるように、ノズル２０に電圧を印加するものとすることができる。この場合、板状のノズルとすれば、ノズルに印加する電圧は７０ｋＶ程度となる。一方、本実施の形態に係る針状のノズル２０とすれば、ノズル２０に印加する電圧を５０ｋＶ以下にすることができる。そのため、駆動電圧の低減を図ることができる。
電源４は、例えば、直流高圧電源とすることができる。電源４は、例えば、１０ｋＶ以上１００ｋＶ以下の直流電圧を出力するものとすることができる。

収集部５は、収集体５１、堆積調整部５２、および電源５３を有する。
収集体５１は、複数のノズル２０の原料液が排出される側に設けられている。収集体５１は、接地されている。収集体５１には、ノズル２０に印加する電圧と逆極性の電圧を印加するようにしてもよい。収集体５１は、導電性材料から形成することができる。収集体５１の材料は、導電性と原料液に対する耐性を有するものとすることが好ましい。収集体５１の材料は、例えば、ステンレスなどとすることができる。

図１に例示をした収集体５１は、帯状を呈している。収集体５１の一方の端部は回転ローラ５１ａに設けられ、収集体５１の他方の端部は回転ローラ５１ｂに設けられている。回転ローラ５１ａ、５１ｂには、モータなどの駆動機構が接続されている。収集体５１は、一対の回転ローラ５１ａ、５１ｂの間を往復移動するものとすることができる。なお、ベルトコンベアのように一対の回転ローラ５１ａ、５１ｂの間を収集体５１が移動するようにしてもよい。

また、収集体５１は、例えば、回転するドラムとしてもよい。
収集体５１は、例えば、板状やシート状を呈し、移動しないものとすることもできる。ただし、収集体５１を移動させるようにすれば、連続的な堆積作業が可能となる。そのため、ファイバ１００からなる堆積体１１０の生産効率を向上させることができる。

収集体５１の上に形成された堆積体１１０は、作業者により収集体５１から取り外される。堆積体１１０は、例えば、不織布やフィルタなどに用いられる。なお、堆積体１１０の用途は例示をしたものに限定されるわけではない。

また、収集体５１は、省くこともできる。例えば、導電性を有する部材の表面に、ファイバ１００からなる堆積体１１０を直接形成することもできる。この様な場合には、導電性を有する部材を接地したり、導電性を有する部材にノズル２０に印加する電圧と逆極性の電圧を印加したりすればよい。

堆積調整部５２は、収集体５１の、ノズル２０が設けられる側とは反対側に設けられている。堆積調整部５２は、導電性材料から形成されている。堆積調整部５２は、例えば、ステンレスなどの金属から形成することができる。堆積調整部５２の収集体５１側の端部は尖っている。堆積調整部５２の収集体５１側の端部が尖っていれば、電界集中が生じ易くなる。そのため、ノズル２０と堆積調整部５２の間に電界を形成するのが容易となる。

電源５３は、堆積調整部５２に電圧を印加する。電源５３は、ノズル２０に印加される電圧と逆極性の電圧を堆積調整部５２に印加する。電源５３は、例えば、直流高圧電源とすることができる。電源５３は、例えば、１０ｋＶ以上１００ｋＶ以下の直流電圧を出力するものとすることができる。

ノズル２０に印加する電圧と逆極性の電圧が堆積調整部５２に印加されると、ノズル２０と堆積調整部５２の間にも電界が形成される。ノズル２０と収集体５１の間に形成された電界は、ノズル２０と堆積調整部５２の間に形成された電界の影響を受けて変化する。ノズル２０の排出口２０ａの近傍にある原料液は、電気力線に沿って作用する静電力によって引き出される。そのため、ノズル２０と収集体５１の間に形成される電界を変化させれば、ファイバ１００を堆積させる領域を変化させることができる。すなわち、堆積調整部５２は、ノズル２０と収集体５１の間に形成される電界を変化させて、ファイバ１００を堆積させる領域を変化させる。

堆積調整部５２および電源５３を設ける様にすれば、堆積させたい領域にファイバ１００を堆積させることが容易となる。また、堆積調整部５２および電源５３を設ける様にすれば、堆積体１１０の厚みの均一化、ファイバ１００の局所的な堆積、堆積体１１０に形成されたピンホール等の開口部分の補修などを行うことができる。

また、堆積調整部５２に印加される電圧を制御することで、ノズル２０と堆積調整部５２の間に形成される電界、ひいては、ノズル２０と収集体５１の間に形成される電界を制御することができる。

また、堆積調整部５２を移動させる図示しない駆動装置を設けることができる。堆積調整部５２を移動させる様にすれば、電界の制御がより容易となる。
また、図１に例示をした堆積調整部５２および電源５３は、第１のノズル群１２ａに属する複数のノズル２０、および第２のノズル群１２ｂに属する複数のノズル２０に対してそれぞれ１組設けられている。なお、堆積調整部５２および電源５３は、１組だけ設けるようにしてもよいし、複数の堆積調整部５２に対して電源５３を１つだけ設けるようにしてもよい。

制御部６は、供給部３２、原料液制御部３３、電源４、電源５３、および、回転ローラ５１ａ、５１ｂに接続された駆動機構の動作を制御する。制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを備えたコンピュータとすることができる。

次に、電界紡糸装置１の作用について説明する。
原料液は、表面張力によりノズル２０の排出口２０ａの近傍に留まっている。
電源４は、ノズル２０に電圧を印加する。すると、排出口２０ａの近傍にある原料液が所定の極性に帯電する。図１に例示をしたものの場合には、排出口２０ａの近傍にある原料液がプラスに帯電する。

収集体５１は、接地されているので、ノズル２０と収集体５１の間に電界が形成される。そして、電気力線に沿って作用する静電力が表面張力より大きくなると、排出口２０ａの近傍にある原料液が静電力により収集体５１に向けて引き出される。引き出された原料液は、引き伸ばされ、原料液に含まれる溶媒が揮発することでファイバ１００が形成される。形成されたファイバ１００が収集体５１の上に堆積することで、堆積体１１０が形成される。また、堆積調整部５２に印加する電圧、および堆積調整部５２の位置の少なくともいずれかを制御することで、ファイバ１００を堆積させる領域を変化させることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 電界紡糸装置、２ ノズルヘッド、３ 原料液供給部、４ 電源、５ 収集部、６ 制御部、１２ａ 第１のノズル群、１２ｂ 第２のノズル群、２０ ノズル、２０ａ 排出口、２１ 接続部、２２ 本体部、２２ｂ 空間、３１ 収納部、３２ 供給部、３３ 原料液制御部、１００ ファイバ、１１０ 堆積体、１２０ ノズル、１２０ａ 孔

Claims (9)

1. 原料液が収納可能な空間を内部に有する本体部と、
   前記本体部と接続され、少なくとも１つのノズルを含む第１のノズル群と、
   前記本体部と接続され、少なくとも１つのノズルを含む第２のノズル群と、
   を備え、
   前記本体部が延びる方向から見て、前記第２のノズル群に属する前記ノズルは、先端側になるに従い前記第１のノズル群に属する前記ノズルから離れる方向に延び、
   前記本体部が延びる方向から見て、前記本体部の断面形状は多角形であり、
   前記第１のノズル群に属する前記ノズルは、前記本体部の第１の面に設けられ、
   前記第２のノズル群に属する前記ノズルは、前記本体部の前記第１の面とは異なる第２の面に設けられているノズルヘッド。
2. 前記第１のノズル群に属する前記ノズル、および前記第２のノズル群に属する前記ノズルは、前記本体部と着脱自在に接続されている請求項１記載のノズルヘッド。
3. 前記本体部が延びる方向から見て、前記第１のノズル群に属する前記ノズルの先端と、前記第２のノズル群に属する前記ノズルの先端との間の、前記本体部が延びる方向に投影した距離をＬ１、
   前記本体部が延びる方向から見て、前記本体部の断面寸法をＬ３とした場合に、以下の式を満足する請求項１または２に記載のノズルヘッド。
   Ｌ１＞Ｌ３
4. 前記本体部が延びる方向から見て、前記第１のノズル群に属する前記ノズルの先端と、前記第２のノズル群に属する前記ノズルの先端との間の、前記本体部が延びる方向に投影した距離をＬ１、
   前記本体部が延びる方向から見て、前記第１のノズル群に属する前記ノズルの前記本体部側の端面と、前記第２のノズル群に属する前記ノズルの前記本体部側の端面との間の、前記本体部が延びる方向に投影した距離をＬ２とした場合に、以下の式を満足する請求項１〜３のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
   Ｌ１＞Ｌ２
5. 前記本体部が延びる方向から見て、前記第１のノズル群に属する前記ノズルが延びる方向と、前記第２のノズル群に属する前記ノズルが延びる方向との間の前記本体部が延びる方向に投影した角度は、３０°以上、１５０°以下である請求項１〜４のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
6. 前記第１のノズル群に属する前記ノズル、および前記第２のノズル群に属する前記ノズルと、前記本体部とのそれぞれの間に設けられた接続部をさらに備え、
   前記接続部は、ネジまたはルアーテーパを用いて前記本体部に接続されている請求項１〜５のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
7. 前記第１のノズル群に属する前記ノズル、および前記第２のノズル群に属する前記ノズルは、針状または円錐状を呈している請求項１〜６のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
8. 前記第１のノズル群は、前記本体部が延びる方向に並べて設けられた複数のノズルを含み、
   前記第２のノズル群は、前記本体部が延びる方向に並べて設けられた複数のノズルを含む請求項１〜７のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載のノズルヘッドと、
   前記ノズルヘッドに原料液を供給可能な原料液供給部と、
   前記ノズルヘッドに所定の極性の電圧を印加可能な電源と、
   を備えた電界紡糸装置。