JP2004052174A - Nozzle for conjugate spinning and method for producing the same - Google Patents

Nozzle for conjugate spinning and method for producing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle for conjugate spinning, having nozzle holes with high coaxiality. <P>SOLUTION: The nozzle for the conjugate spinning is obtained by accumulating and combining two or more single-layer nozzles so that the center axes of the nozzle holes may be positioned on the same axis line. The nozzle has a fitting part at the joining part of two single-layer nozzles to be joined to each other over the whole periphery, formed at the outer periphery at the joining side of one single-layer nozzle and the outer periphery at the joining side of the other single-layer nozzle, and the two single-layer nozzles to be joined are fixed at the fitting part by a fixing tool. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバやロッドレンズ等の光伝送体の製造に用いられる複合紡糸ノズル及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
複合紡糸ノズルは、例えば中心部から外周部に向かって屈折率が低下する屈折率分布を有するプラスチック光ファイバやプラスチックロッドレンズ等の光伝送体の製造に用いられている。この複合紡糸ノズルは複数の単層ノズルから構成され、この複合紡糸ノズルを用いることにより、中心部から外周部に向かって硬化後の屈折率が順次小さくなるような配置で複数の溶液または溶融原料(以下「原液」という)を同心円筒状に積層して糸状に賦形(紡糸)することができる。
【0003】
図1は、複数の単層ノズルから構成される複合紡糸ノズルの構造を示し、各単層ノズルは、ノズルホールの垂直平面におけるノズルホール中心点が同軸線上に位置するように配置され固定されている。図1(a)は原液の吐出側開口110側から複合紡糸ノズルをみた平面図であり、図1(b)は断面図である。また、第1層単層ノズル101は、賦形される糸状体の円筒状積層構造の中心層(第1層)を形成する原液を供給および吐出し、第2層単層ノズル102は、第1層の周囲の第2層を形成する原液を供給および吐出する。各単層ノズルの中心部を通り吐出側開口110に至る原液の流路がノズルホールである。
【0004】
なお、図1では、第1層単層ノズル101及び第2層単層ノズル102しか図示していないが、さらに第2層単層ノズル102上に第3層以降の単層ノズルが配置される場合もある。また、図1では、原液を図面の下側から上側へ向かって吐出させながら糸状体を賦形する配置になっているが、複合紡糸ノズル全体を図1とは異なる方向に向けて使用する場合もある。
【0005】
このような複合紡糸ノズルを用いて形成された糸状体を硬化処理した後、必要により延伸処理や加熱処理することにより、光伝送体を得ることができる。上記の複合紡糸ノズルは、それらを構成する各単層ノズルのノズルホール長手方向に対して垂直な平面におけるノズルホールの中心点(以下「ノズルホール中心点」という)ができるだけ同軸線上に位置すること、すなわちノズルホールの同軸性が高いことが求められている。ノズルホールの同軸性が低いと、得られる光伝送体の断面方向の組成分布や形状が変動したり偏心が生じたりして、光伝送体の光学特性を損なう場合がある。
【0006】
一例として、複写機やファクシミリ、スキャナのセンサー部品や、LEDプリンターの書き込みデバイス等に利用されるプラスチックロッドレンズの場合について説明する。このプラスチックロッドレンズの製造においては、複合紡糸ノズルを用いて複数の原液を中心部から外周部に向かって硬化後の屈折率が順次小さくなるように配置して賦形し、複数の原液が同心円筒状に積層配置された構造を有する糸状体(プラスチックロッドレンズの前駆体)を形成し、さらに各層成分を隣接層に相互拡散させることによって、断面方向の中心部から外周部にかけて屈折率が連続的に低下する屈折率分布構造を形成している。このような屈折率分布構造を有するロッドレンズは、一方の端面から入射させた光を正弦曲線を描きながら他方の端面に伝播させ、その先の結像面に正確に像を結ばせることが可能であり、高い光学性能を発現できる。
【0007】
このようなプラスチックロッドレンズを製造する際においては、複合紡糸ノズルのノズルホールの同軸性が、最終的に得られるロッドレンズの断面方向の屈折率分布の中心軸精度、すなわち光軸精度に影響しやすく、屈折率分布の精密な制御が必要なプラスチックロッドレンズの光学性能を大きく左右する。そのため、糸状体の賦形に用いられる複合紡糸ノズルには高いノズルホール同軸性が求められる。
【0008】
従来の複合紡糸ノズルとしては、各単層ノズル間をピンやボルト類で固定するものが用いられていた。例えば図1においては、各単層ノズルがノックピン103を備えており、このノックピン103を他の単層ノズルのはめ込み部104にはめ込むことで各単層ノズル間を固定することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の複合紡糸ノズルにおいては、各単層ノズルの加工に用いる工作機械そのものの加工精度の限界や加工者の人的誤差などによって、各単層ノズルの固定位置基準となる構造部の位置精度に、その設計値とのいくらかのズレを生じることは避けられなかった。特に、図1に示すような単層ノズルの固定構造においては、各単層ノズルの固定位置基準となる構造部(ノックピン103やノックピンのはめ込み部104の中心点など)の位置とその設計値との間にズレが生じていると、単層ノズル1層分あたりはわずかな(例えば数μm程度)ズレであっても、それらを複合紡糸ノズルに組み立てた場合、無視できない大きさ(例えば数十μm)のズレの累計値となり、それがそのまま複合紡糸ノズルとしてのノズルホールの同軸性に反映されてしまう。このような同軸性のズレの問題は、複合紡糸ノズルを構成する単層ノズルの数が多ければ多いほど、ズレの累計値が大きくなり、より一層深刻なものとなる。
【0010】
このように、従来の複合紡糸ノズルは、各単層ノズルのノズルホール中心点が、同軸線上に位置するように設計されたものであっても、実際には、その同軸線上から各中心点が数十μm以上も逸脱していることも稀ではなかった。
【0011】
そこで本発明の目的は、断面方向の中心から外周部にかけて屈折率分布を有する光伝送体の製造に好適な、複数の単層ノズルから構成される複合紡糸ノズルであって、ノズルホールの高い同軸性を有する複合紡糸ノズルを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前述の問題に鑑み、また従来技術では単層ノズルごとに個別の原材ブロックを加工していることに着目し、鋭意検討した結果、本願発明を完成した。
【0013】
すなわち本発明は、複数の単層ノズルが、そのノズルホールの中心軸が同軸線上に位置するように積層され組み合わされた複合紡糸ノズルであって、
互いに接合される2つの各単層ノズル間の接合部には、その周囲にわたって、一方の単層ノズルの接合側外周と他方の単層ノズルの接合側外周に設けられた嵌合部を有し、
前記嵌合部において、接合する二つの単層ノズルが固定治具によって固定されていることを特徴とする複合紡糸ノズルに関する。
【0014】
また本発明は、前記嵌合部が、一方の単層ノズルの接合側外周に設けられた段差部と他方の単層ノズルの接合側外周に設けられた段差部とで形成される嵌合用凹部であることを特徴とする上記の複合紡糸ノズルに関する。
【0015】
また本発明は、前記固定治具が、その内周面の3カ所以上に、前記嵌合用凹部を形成する2つの単層ノズルの両段差部に接触する支持部を有することを特徴とする上記の複合紡糸ノズルに関する。
【0016】
また本発明は、前記固定治具が筒状であることを特徴とする上記のいずれかの複合紡糸ノズルに関する。
【0017】
また本発明は、上記の複合紡糸ノズルの製造方法であって、
前記複合紡糸ノズルを構成する単層ノズルのうち少なくとも2つを、一つの原材ブロックを加工して作製することを特徴とする複合紡糸ノズルの製造方法に関する。
【0018】
また本発明は、上記の複合紡糸ノズルの製造方法であって、
前記複合紡糸ノズルを構成する単層ノズルのうち少なくとも2つを形成可能なサイズを有する原材ブロックを用意する工程と、
前記原材ブロックを回転させながら、その外周に前記嵌合用凹部に対応する凹部を形成する工程と、
前記原材ブロックを前記凹部において切断し、前記複合紡糸ノズルを構成する単層ノズルのうち少なくとも2つを形成する工程を有する複合紡糸ノズルの製造方法に関する。
【0019】
また本発明は、前記切断工程の前に、前記原材ブロックを回転させながら、その回転軸にそってノズルホールとなるホールを開口する工程を有する上記の複合紡糸ノズルの製造方法に関する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【0021】
本発明の複合紡糸ノズルの一実施形態の構造の概略を図2に示す。図2(a)は原液の吐出側開口20側からみた平面図であり、図2(b)は断面図である。
【0022】
図2で示される本実施形態は、単孔5層型の複合紡糸ノズル(5つの単層ノズルから構成され、5種類の原液を複合して1本の糸状体を賦形できる複合紡糸ノズル)の例を示したものである。
【0023】
符号1は賦形される糸状体の円筒状積層構造の中心層(第1層)を形成する原液を供給および吐出する第1層単層ノズルであり、符号2は第1層の周囲に第2層を形成する原液を供給および吐出する第2層単層ノズルであり、符号3は第2層の周囲の第3層を形成する原液を供給および吐出する第3層単層ノズルであり、符号4は第3層の周囲に第4層を形成する原液を供給および吐出する第4層単層ノズルであり、符号5は第4層の周囲に第5層を形成する原液を供給および吐出する第5層単層ノズルである。各単層ノズルの中心を通り吐出側開口20に至る原液の流路がノズルホールである。
【0024】
なお、図2では、原液を図の下側から上側へ向かって吐出させながら糸状体を賦形する配置になっているが、使用時の複合紡糸ノズルの方向に特に制限はない。
【0025】
符号11、12、13及び14は、それぞれ上記の各単層ノズル間を固定して複合紡糸ノズルに組み立てるために用いる筒状の固定治具(以下「筒状治具」という)である。符号11は第1層単層ノズルと第2層単層ノズルを固定するための筒状治具であり、符号12は第2層単層ノズルと第3層単層ノズルを固定するための筒状治具であり、符号13は第3層単層ノズルと第4層単層ノズルを固定するための筒状治具であり、符号14は第4層単層ノズルと第5層単層ノズルを固定するための筒状治具である。
【0026】
図3には、図2(b)に示す構造から全ての筒状治具11〜14を取り外した状態の複合紡糸ノズルの断面図を示す。
【0027】
符号21、22、23及び24は、それぞれ上記筒状治具11〜14を取り付けるための凹状の嵌合部(以下「嵌合用凹部」という)である。
【0028】
また、符号21Aは第1層単層ノズルが有する段差部であり、符号21Bは第2層単層ノズルが有する段差部であり、段差部21Aと21Bとで嵌合用凹部21が形成されている。符号22Aは第2層単層ノズルが有する段差部であり、符号22Bは第3層単層ノズルが有する段差部であり、段差部22Aと22Bとで嵌合用凹部22が形成されている。符号23Aは第3層単層ノズルが有する段差部であり、符号23Bは第4層単層ノズルが有する段差部であり、段差部23Aと23Bとで嵌合用凹部23が形成されている。符号24Aは第4層単層ノズルが有する段差部であり、符号24Bは第5層単層ノズルが有する段差部であり、構造部24Aと24Bとで嵌合用凹部24が形成されている。
【0029】
図2及び図3に示されるように、上記の各筒状治具は、上層側の単層ノズルの段差部と下層側の単層ノズルの段差部とで形成される嵌合用凹部にはめ込まれ、すなわち上層側の単層ノズルと下層側の単層ノズルに挟まれる形で取り付けられ、上層側と下層側の二つの単層ノズルを固定することができる。
【0030】
このように本発明の複合紡糸ノズルは、従来技術のピンやボルト等の固定位置基準となる構造部に代わって、上記のような筒状治具を用いて各単層ノズル間を固定する。本発明における固定構造(筒状治具および嵌合用凹部)は、後述の製造方法を採用することが可能であるため、従来技術における固定構造(ピンやボルト等)にくらべてノズルホール同軸性を高めることができる。
【0031】
なお、本発明において、嵌合部は凹状に限定されず、例えば凸状とすることも可能であるが、後述する複合紡糸ノズルの製造方法を用いる場合に容易にノズルホールの同軸性が高い複合紡糸ノズルを製造できるため、凹状とすることが好ましい。嵌合部を凸状とする場合、固定治具としては、例えば嵌合部に嵌合可能な凹部を有するものを用いることができる。また、本発明において固定治具は筒状のものに限定されないが、ノズルホールの同軸性を保ちながら強固に単層ノズルを固定することができ、また製造が容易であるため、筒状のものが好ましい。
【0032】
また、本実施形態においては、複合紡糸ノズルを構成する単層ノズル全てを嵌合用凹部に筒状治具を嵌め込んで固定する構造としたが、このような固定構造を一部の単層ノズル間の固定に用い、他の単層ノズル間の固定に他の方法を採用することも可能である。
【0033】
以下に図4を用いて、本発明の複合紡糸ノズルの製造方法を説明する。
【0034】
まず、本発明の複合紡糸ノズルを構成する全ての単層ノズルを加工可能なサイズを有する一つの円柱状原材ブロックを用意する(図4(a))。
【0035】
次に、この原材ブロックの外周に、前記の筒状治具を取り付けるための嵌合用凹部となる凹部31、32、33及び34を旋盤等の切削用工作機械を用いて切削加工する(図4(b))。この凹部は、作製しようとする単層ノズルの数に応じた数(単層ノズルの数より一つ小さい数)だけ形成する。
【0036】
図4(b)において、凹部31は、第1層単層ノズルと第2層単層ノズルを固定するための嵌合用凹部21(段差部21Aおよび21B)に相当し、凹部32は、第2層単層ノズルと第3層単層ノズルを固定するための嵌合用凹部22(段差部22Aおよび22B)に相当し、凹部33は、第3層単層ノズルと第4層単層ノズルを固定するための嵌合用凹部23(段差部23Aおよび23B)に相当し、凹部34は第4層単層ノズルと第5層単層ノズルを固定するための嵌合用凹部24(段差部24Aおよび24B)に相当する。
【0037】
本発明の製造方法においては、上記原材ブロック自体を、その中心軸を回転軸Zとして回転させながら(図4(b)の方向gまたはその逆の方向)、凹部31、32、33、34を加工形成することが好ましい。これによって、最終的に得られる各単層ノズルにおける、筒状治具による固定の位置基準となる段差部の外形中心点(回転軸Zに垂直なXY平面における段差部の外形の中心点)を、全て、加工時の回転軸上Zに厳密に合わせることができる。
【0038】
さらに、単孔型複合紡糸ノズルであれば、原材ブロックを回転させながら、ノズルホールとなるホール30を同時に開通させておくことが望ましい。これにより、筒状治具を取り付けるための嵌合用凹部を形成する各単層ノズルの段差部の外形中心とノズルホールの中心軸を上記の加工時の回転軸Z上に容易にそろえることができる。
【0039】
最後に、図4(c)に示すように、上記の加工を施した原材ブロックをワイヤーカッター等の切断用工作機械を用いて、各凹部31〜34で分割し、細部の加工や仕上げなどを施し、各単層ノズル1〜5を完成させる。
【0040】
図4(c)の部材1は図2(b)の第1層単層ノズル1に相当し、図4(c)部材2は図2(b)の第2層単層ノズル2に相当し、図4(c)の部材3は図2(b)の第3層単層ノズル3に相当し、図4(c)の部材4は図2(b)の第4層単層ノズル4に相当し、図4(c)の部材5は図2(b)の第5層単層ノズル5に相当する。
【0041】
従来技術による各単層ノズルは、単層ノズルごとに個別の原材ブロックを加工して作製されるのに対して、本発明の製造方法では、一つの原材ブロックを分割加工して単層ノズルの全てを作製し、その際、筒状治具を取り付けるための嵌合用凹部を形成する各単層ノズルの段差部の全てを原材ブロックの段階(分割加工前)に形成している。そのため、最終的に得られる各単層ノズルの固定位置基準(段差部)のズレを抑制でき、ノズルホールの同軸性を高めることができる。
【0042】
上記の原材ブロックの材質は特に限定されないが、強度、耐食性、加工性、コストなどを総合的に考慮すると、ステンレス鋼材(SUS)を用いることが好ましい。
【0043】
なお、本実施形態においては、完成した各単層ノズルの筒状治具を取り付けるための嵌合用凹部に相当する段差部は、原材ブロックを回転させながら加工して形成するため、前記図4の回転軸方向Zに垂直な断面形状が円形となるが、それ以外の部分は、その断面形状が円形に制限されることはなく、三角形や四角形またはそれ以上の多角形等、任意の形状とすることができる。また、段差部を他の方法を用いて形成する場合、段差部を他の形状とすることも可能である。また、嵌合部を例えば凸状のものとする場合は、原材ブロックを回転させながら嵌合部以外の部分を切削することにより嵌合部を形成することができる。
【0044】
また、上記は単孔型複合紡糸ノズルを例示して本発明を説明したが、本発明は多孔型複合紡糸ノズル(1層分の単層ノズルが複数のノズルホールを有し、1組で複数本の糸状体を賦形できる複合紡糸ノズル)及びその製造方法にも適用できる。複数のノズルホールを形成する場合は、例えば原材ブロックを分割する前の段階において、嵌合用凹部に相当する凹部を加工する前か後に原材ブロックを回転させない状態で別途加工すればよい。
【0045】
さらに、一つの複合紡糸ノズルを構成する単層ノズルの数にも特に制限はない。
【0046】
以上のようにして作製した各単層ノズルを複合紡糸ノズルとして組み立てるには、図5に示すような筒状治具を用いることができる。図5(a)は当該筒状治具の平面図であり、図5(b)は側面図である。
【0047】
図5の筒状治具は、図2(b)における符号11〜14が示す部材に相当する。
【0048】
各筒状治具は、その内周面に、二つの単層ノズルを固定するための支持部41、42、43を有する。これらの支持部は、この筒状治具を取り付けるための嵌合用凹部を形成する単層ノズルの段差部(21Aと21B、22Aと22B、23Aと23B、又は24Aと24B)と接触して各単層ノズル間を固定する。
【0049】
図5に例示した筒状治具は、外周側および内周側ともに円形状であるが、各単層ノズルの段差部と接触して固定するための支持部を有するものであれば円形状に限定されることはなく、外周側および内周側ともに三角形や四角形またはそれ以上の多角形あるいは任意の形状であってもよく、外周側と内周側の形状が異なっていてもよい。
【0050】
本発明の筒状治具がその内周面に有する、各単層ノズル間を固定するための支持部は、安定に固定する点から3箇所以上が好ましく、その数に上限はないが、ノズルの中心40方向に均等な力を与え、各単層ノズルの中心軸をより同軸上に配置しやすくするためには、当該支持部と各単層ノズルとの接触点の数は少ない方がよい。また、支持部はノズルの中心40からみた方向が等角度間隔に配置されていることが好ましい。図5に示す例では、筒状治具の内周面に中心角120°の等間隔で3箇所に支持部が形成されている。
【0051】
なお、上記の筒状治具の材質は特に限定されないが、強度、耐食性、加工性、コストなどを総合的に考慮すると、ステンレス鋼材(SUS)を用いるのが好ましい。
【0052】
なお、本実施形態においては、全ての単層ノズルを一つの原材ブロックを加工して製造したが、このような方法で製造した複数の単層ノズルと、他の方法で製造した単層ノズルを組み合わせて複合紡糸ノズルを製造することも可能である。
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズルホールの高い同軸性を有する複合紡糸ノズルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の複合紡糸ノズルの概略図である。
【図2】本発明の複合紡糸ノズルの概略図である。
【図3】本発明の複合紡糸ノズルに筒状治具を取り付けていない状態を示す概略断面図である。
【図4】本発明の複合紡糸ノズルの製造方法を説明するための概略図である。
【図5】本発明の複合紡糸ノズルを構成する筒状治具を示す概略図である。
【符号の説明】
101:第1層単層ノズル
102:第2層単層ノズル
103:ノックピン
104:ノックピンはめ込み部
110:ノズルホール吐出側開口
1:第1層単層ノズル
2:第2層単層ノズル
3:第3層単層ノズル
4:第4層単層ノズル
5:第5層単層ノズル
11:第1層単層ノズルと第2層単層ノズルとを固定する筒状治具
12:第2層単層ノズルと第3層単層ノズルとを固定する筒状治具
13:第3層単層ノズルと第4層単層ノズルとを固定する筒状治具
14:第4層単層ノズルと第5層単層ノズルとを固定する筒状治具
20:ノズルホール吐出側開口
21、22、23、24:筒状治具を取り付けるための嵌合用凹部
21A、21B:嵌合用凹部21を形成する段差部
22A、22B:嵌合用凹部22を形成する段差部
23A、23B:嵌合用凹部23を形成する段差部
24A、24B:嵌合用凹部24を形成する段差部
30:分割前の原材ブロックに設けられたホール
31、32、33、34:分割前の原材ブロックに設けられた凹部
40:ノズルホールの中心
41、42、43:筒状治具の内周面に設けられた支持部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite spinning nozzle used for manufacturing an optical transmission body such as an optical fiber and a rod lens, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Composite spinning nozzles are used, for example, for manufacturing optical transmission bodies such as plastic optical fibers and plastic rod lenses having a refractive index distribution in which the refractive index decreases from the center to the outer periphery. This composite spinning nozzle is composed of a plurality of single-layer nozzles, and by using this composite spinning nozzle, a plurality of solutions or molten raw materials are arranged in such a manner that the refractive index after curing gradually decreases from the center to the outer periphery. (Hereinafter, referred to as “stock solution”) can be laminated in a concentric cylindrical shape and shaped (spun) into a thread shape.
[0003]
FIG. 1 shows the structure of a composite spinning nozzle composed of a plurality of single-layer nozzles. Each single-layer nozzle is arranged and fixed such that the nozzle hole center point on the vertical plane of the nozzle hole is located on a coaxial line. I have. FIG. 1A is a plan view of the composite spinning nozzle viewed from the side of the stock solution discharge side opening 110, and FIG. 1B is a cross-sectional view. The first-layer single-layer nozzle 101 supplies and discharges an undiluted solution for forming a central layer (first layer) of a cylindrical laminated structure of a formed filamentous material. A stock solution for forming a second layer around one layer is supplied and discharged. The flow path of the stock solution passing through the center of each single-layer nozzle and reaching the discharge-side opening 110 is a nozzle hole.
[0004]
Although FIG. 1 shows only the first-layer single-layer nozzle 101 and the second-layer single-layer nozzle 102, third-layer and subsequent single-layer nozzles are further arranged on the second-layer single-layer nozzle 102. In some cases. Also, in FIG. 1, the filament is formed while discharging the undiluted solution from the lower side to the upper side of the drawing. However, when the entire composite spinning nozzle is used in a different direction from FIG. There is also.
[0005]
After the filament formed by using such a composite spinning nozzle is subjected to a curing treatment, and then subjected to a stretching treatment or a heating treatment as necessary, an optical transmission body can be obtained. In the above-described composite spinning nozzle, the center point of the nozzle hole on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the nozzle hole of each of the single-layer nozzles constituting the nozzle (hereinafter referred to as “nozzle hole center point”) is positioned as coaxially as possible. That is, high coaxiality of the nozzle hole is required. If the coaxiality of the nozzle hole is low, the composition distribution and shape in the cross-sectional direction of the obtained optical transmission body may fluctuate, or eccentricity may occur, thereby deteriorating the optical characteristics of the optical transmission body.
[0006]
As an example, a case of a plastic rod lens used for a sensor part of a copying machine, a facsimile, a scanner, a writing device of an LED printer, and the like will be described. In the production of this plastic rod lens, a plurality of stock solutions are arranged and shaped using a composite spinning nozzle so that the refractive index after curing gradually decreases from the center to the outer periphery, and the plurality of stock solutions are concentric. By forming a filament (precursor of a plastic rod lens) having a structure laminated in a cylindrical shape and further diffusing each layer component into adjacent layers, the refractive index is continuous from the center to the outer periphery in the cross-sectional direction. Thus, a refractive index distribution structure that gradually decreases is formed. A rod lens with such a refractive index distribution structure allows light incident from one end face to propagate to the other end face while drawing a sinusoidal curve, and accurately form an image on the image plane ahead. And high optical performance can be exhibited.
[0007]
In manufacturing such a plastic rod lens, the coaxiality of the nozzle hole of the composite spinning nozzle affects the center axis accuracy of the refractive index distribution in the cross-sectional direction of the finally obtained rod lens, that is, the optical axis accuracy. It greatly affects the optical performance of plastic rod lenses that require easy control of the refractive index distribution. Therefore, the composite spinning nozzle used for shaping the filamentous body is required to have high nozzle hole coaxiality.
[0008]
As a conventional composite spinning nozzle, one that fixes between single-layer nozzles with pins or bolts has been used. For example, in FIG. 1, each single-layer nozzle is provided with a knock pin 103, and the knock pin 103 is fitted into the fitting portion 104 of another single-layer nozzle, thereby fixing between the single-layer nozzles.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional composite spinning nozzle, the position of the structural portion that is a fixed position reference of each single-layer nozzle due to limitations in the processing accuracy of the machine tool itself used for processing each single-layer nozzle and human errors of a processor. It was inevitable that the accuracy would deviate somewhat from its design value. In particular, in the single-layer nozzle fixing structure as shown in FIG. 1, the position of a structural portion (the center point of the knock pin 103 or the knock pin fitting portion 104) serving as a fixing position reference of each single-layer nozzle and its design value are determined. When the displacement occurs between the single-layer nozzles, even if the displacement is slight (for example, about several μm) per one layer of the single-layer nozzle, when they are assembled into a composite spinning nozzle, the size cannot be ignored (for example, several tens of micrometers). μm), which is directly reflected in the coaxiality of the nozzle hole as the composite spinning nozzle. The problem of such coaxial misalignment becomes even more serious as the number of single-layer nozzles constituting the composite spinning nozzle increases.
[0010]
As described above, in the conventional composite spinning nozzle, even when the center point of the nozzle hole of each single-layer nozzle is designed to be located on a coaxial line, actually, each center point is located on the coaxial line. It is not uncommon for the deviation to exceed several tens of μm.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to provide a composite spinning nozzle composed of a plurality of single-layer nozzles, which is suitable for manufacturing an optical transmission body having a refractive index distribution from the center in the cross-sectional direction to the outer peripheral portion, and has a high coaxial nozzle hole. It is an object of the present invention to provide a composite spinning nozzle having a property.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above-described problems, the present inventors have focused on processing individual raw material blocks for each single-layer nozzle in the prior art, and as a result of intensive studies, completed the present invention.
[0013]
That is, the present invention is a composite spinning nozzle in which a plurality of single-layer nozzles are stacked and combined so that the central axis of the nozzle hole is located on a coaxial line,
The joining portion between the two single-layer nozzles to be joined to each other has a fitting portion provided around the joining side outer periphery of one single-layer nozzle and the joining side outer periphery of the other single-layer nozzle over the periphery thereof. ,
The present invention relates to a composite spinning nozzle, wherein two single-layer nozzles to be joined are fixed by a fixing jig at the fitting portion.
[0014]
The present invention also provides a fitting recess, wherein the fitting portion is formed by a step portion provided on the outer periphery of the joining side of one single-layer nozzle and a step portion provided on the outer periphery of the joining side of the other single-layer nozzle. The present invention relates to the above-described composite spinning nozzle.
[0015]
Further, in the invention, it is preferable that the fixing jig has, at three or more locations on an inner peripheral surface thereof, support portions that come into contact with both step portions of the two single-layer nozzles forming the fitting concave portion. And a composite spinning nozzle.
[0016]
The present invention also relates to any one of the above-described composite spinning nozzles, wherein the fixing jig has a cylindrical shape.
[0017]
The present invention is also a method for producing the above-described composite spinning nozzle,
The present invention relates to a method for manufacturing a composite spinning nozzle, wherein at least two of the single-layer nozzles constituting the composite spinning nozzle are manufactured by processing one raw material block.
[0018]
The present invention is also a method for producing the above-described composite spinning nozzle,
A step of preparing a raw material block having a size capable of forming at least two of the single-layer nozzles constituting the composite spinning nozzle;
Forming a recess corresponding to the fitting recess on the outer periphery thereof while rotating the raw material block;
The present invention relates to a method for manufacturing a composite spinning nozzle including a step of cutting the raw material block at the concave portion and forming at least two of the single-layer nozzles constituting the composite spinning nozzle.
[0019]
Further, the present invention relates to the above-described method for producing a composite spinning nozzle, comprising a step of opening a hole serving as a nozzle hole along a rotation axis of the raw material block while rotating the raw material block before the cutting step.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
[0021]
FIG. 2 schematically shows the structure of an embodiment of the composite spinning nozzle of the present invention. FIG. 2A is a plan view of the stock solution as viewed from the discharge side opening 20, and FIG. 2B is a cross-sectional view.
[0022]
The present embodiment shown in FIG. 2 is a single-hole five-layer composite spinning nozzle (a composite spinning nozzle composed of five single-layer nozzles and capable of forming one filament by combining five types of stock solutions). This is an example.
[0023]
Reference numeral 1 denotes a first-layer single-layer nozzle that supplies and discharges an undiluted solution for forming a central layer (first layer) of a cylindrical laminated structure of a formed filamentous body, and reference numeral 2 denotes a first-layer nozzle around the first layer. A second-layer single-layer nozzle for supplying and discharging a stock solution forming two layers, and reference numeral 3 denotes a third-layer single-layer nozzle for supplying and discharging a stock solution forming a third layer around the second layer, Reference numeral 4 denotes a fourth-layer single-layer nozzle for supplying and discharging a stock solution forming a fourth layer around the third layer, and reference numeral 5 supplies and discharging a stock solution for forming a fifth layer around the fourth layer. This is a fifth-layer single-layer nozzle. The flow path of the stock solution passing through the center of each single-layer nozzle and reaching the discharge side opening 20 is a nozzle hole.
[0024]
In FIG. 2, the filament is formed while discharging the undiluted solution from the lower side to the upper side of the figure, but the direction of the composite spinning nozzle in use is not particularly limited.
[0025]
Reference numerals 11, 12, 13 and 14 denote cylindrical fixing jigs (hereinafter referred to as "cylindrical jigs") used to fix the single-layer nozzles and assemble them into a composite spinning nozzle. Reference numeral 11 denotes a cylindrical jig for fixing the first-layer single-layer nozzle and the second-layer single-layer nozzle, and reference numeral 12 denotes a cylinder for fixing the second-layer single-layer nozzle and the third-layer single-layer nozzle. Reference numeral 13 denotes a cylindrical jig for fixing the third-layer single-layer nozzle and the fourth-layer single-layer nozzle, and reference numeral 14 denotes a fourth-layer single-layer nozzle and a fifth-layer single-layer nozzle. This is a cylindrical jig for fixing.
[0026]
FIG. 3 shows a sectional view of the composite spinning nozzle in a state where all the cylindrical jigs 11 to 14 are removed from the structure shown in FIG.
[0027]
Reference numerals 21, 22, 23, and 24 denote concave fitting portions (hereinafter, referred to as "fitting recesses") for attaching the cylindrical jigs 11 to 14, respectively.
[0028]
Reference numeral 21A denotes a step portion of the first-layer single-layer nozzle, and reference numeral 21B denotes a step portion of the second-layer single-layer nozzle, and the fitting portions 21 are formed by the step portions 21A and 21B. . Reference numeral 22A denotes a step portion of the second-layer single-layer nozzle, and reference numeral 22B denotes a step portion of the third-layer single-layer nozzle. The fitting portions 22 are formed by the step portions 22A and 22B. Reference numeral 23A denotes a step portion of the third-layer single-layer nozzle, and reference numeral 23B denotes a step portion of the fourth-layer single-layer nozzle. The fitting portions 23 are formed by the step portions 23A and 23B. Reference numeral 24A is a step portion of the fourth-layer single-layer nozzle, and reference numeral 24B is a step portion of the fifth-layer single-layer nozzle. The fitting portions 24 are formed by the structural portions 24A and 24B.
[0029]
As shown in FIGS. 2 and 3, each of the cylindrical jigs described above is fitted into a fitting recess formed by a step portion of the upper single-layer nozzle and a step portion of the lower single-layer nozzle. That is, it is mounted so as to be sandwiched between the upper-layer single-layer nozzle and the lower-layer single-layer nozzle, so that the two upper-layer and lower-layer single-layer nozzles can be fixed.
[0030]
As described above, the composite spinning nozzle of the present invention uses the cylindrical jig as described above to fix the single-layer nozzles in place of the conventional fixing portion such as a pin or a bolt. The fixing structure (the cylindrical jig and the concave portion for fitting) in the present invention can adopt a manufacturing method described later, and therefore has a nozzle hole coaxiality which is lower than that of the fixing structure (pins, bolts, etc.) in the prior art. Can be enhanced.
[0031]
In the present invention, the fitting portion is not limited to a concave shape, and may be, for example, a convex shape. However, when a manufacturing method of a composite spinning nozzle described later is used, the composite hole having a high coaxiality of the nozzle hole is easily used. It is preferable that the shape is concave because a spinning nozzle can be manufactured. When the fitting portion is formed in a convex shape, a fixing jig having, for example, a concave portion that can be fitted in the fitting portion can be used. Further, in the present invention, the fixing jig is not limited to a cylindrical jig. However, since the single-layer nozzle can be firmly fixed while maintaining the coaxiality of the nozzle hole, and is easy to manufacture, a cylindrical jig is used. Is preferred.
[0032]
Further, in the present embodiment, all the single-layer nozzles constituting the composite spinning nozzle have a structure in which the cylindrical jig is fitted and fixed in the fitting concave portion. It is also possible to use other methods for fixing between other single-layer nozzles, using for fixing between the nozzles.
[0033]
Hereinafter, a method for manufacturing the composite spinning nozzle of the present invention will be described with reference to FIG.
[0034]
First, one cylindrical raw material block having a size capable of processing all the single-layer nozzles constituting the composite spinning nozzle of the present invention is prepared (FIG. 4A).
[0035]
Next, recesses 31, 32, 33, and 34 serving as fitting recesses for attaching the cylindrical jig are cut on the outer periphery of the raw material block using a cutting machine tool such as a lathe (FIG. 4 (b)). The concave portions are formed in a number corresponding to the number of single-layer nozzles to be manufactured (a number one smaller than the number of single-layer nozzles).
[0036]
In FIG. 4B, the concave portion 31 corresponds to the fitting concave portion 21 (step portions 21A and 21B) for fixing the first-layer single-layer nozzle and the second-layer single-layer nozzle, and the concave portion 32 corresponds to the second-layer single-layer nozzle. The concave portion 33 corresponds to the fitting concave portion 22 (step portions 22A and 22B) for fixing the single-layer single-layer nozzle and the third-layer single-layer nozzle, and the concave portion 33 fixes the third-layer single-layer nozzle and the fourth-layer single-layer nozzle. Recesses 34 (steps 23A and 23B), and recesses 34 are fitting recesses 24 (steps 24A and 24B) for fixing the fourth-layer single-layer nozzle and the fifth-layer single-layer nozzle. Is equivalent to
[0037]
In the manufacturing method of the present invention, the concave portions 31, 32, 33, and 34 are rotated while rotating the raw material block itself around the center axis as the rotation axis Z (the direction g in FIG. 4B or the reverse direction). Is preferably processed. Thereby, in each of the finally obtained single-layer nozzles, the center point of the outer shape of the step portion (the center point of the outer shape of the step portion on the XY plane perpendicular to the rotation axis Z), which is a position reference fixed by the cylindrical jig, is set. , Can be strictly adjusted to Z on the rotation axis at the time of processing.
[0038]
Further, in the case of a single-hole composite spinning nozzle, it is desirable that the holes 30 serving as nozzle holes are simultaneously opened while rotating the raw material block. Thus, the center of the outer shape of the stepped portion of each single-layer nozzle and the center axis of the nozzle hole, which form the fitting concave portion for mounting the cylindrical jig, can be easily aligned with the rotation axis Z during the above-described processing. .
[0039]
Finally, as shown in FIG. 4 (c), the raw material block subjected to the above processing is divided at each of the recesses 31 to 34 using a cutting machine tool such as a wire cutter, and processing and finishing of details are performed. To complete the single-layer nozzles 1 to 5.
[0040]
4 (c) corresponds to the first-layer single-layer nozzle 1 of FIG. 2 (b), and FIG. 4 (c) member 2 corresponds to the second-layer single-layer nozzle 2 of FIG. 2 (b). The member 3 in FIG. 4C corresponds to the third-layer single-layer nozzle 3 in FIG. 2B, and the member 4 in FIG. 4C corresponds to the fourth-layer single-layer nozzle 4 in FIG. 4 (c) corresponds to the fifth-layer single-layer nozzle 5 in FIG. 2 (b).
[0041]
Each single-layer nozzle according to the prior art is manufactured by processing an individual raw material block for each single-layer nozzle, whereas in the manufacturing method of the present invention, one raw material block is divided and processed into a single-layer nozzle. All the nozzles are manufactured, and at this time, all the step portions of the single-layer nozzles forming the fitting concave portion for attaching the cylindrical jig are formed at the stage of the raw material block (before the division processing). Therefore, the deviation of the fixed position reference (step portion) of each single-layer nozzle finally obtained can be suppressed, and the coaxiality of the nozzle hole can be improved.
[0042]
The material of the raw material block is not particularly limited, but stainless steel (SUS) is preferably used in consideration of strength, corrosion resistance, workability, cost, and the like.
[0043]
In the present embodiment, the step corresponding to the fitting recess for attaching the cylindrical jig of each completed single-layer nozzle is formed by processing the raw material block while rotating the raw material block. Although the cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis direction Z is circular, the other portions are not limited to a circular cross-sectional shape, and may have any shape such as a triangle, a quadrangle, or a polygon such as a polygon. can do. When the step portion is formed by using another method, the step portion may have another shape. In the case where the fitting portion has, for example, a convex shape, the fitting portion can be formed by cutting a portion other than the fitting portion while rotating the raw material block.
[0044]
In the above, the present invention has been described by exemplifying a single-hole composite spinning nozzle. However, the present invention relates to a porous composite spinning nozzle (a single-layer single-layer nozzle has a plurality of nozzle holes, and one set includes a plurality of nozzle holes. The present invention can also be applied to a composite spinning nozzle capable of shaping the thread of the present invention) and a method for producing the same. When a plurality of nozzle holes are formed, for example, at the stage before dividing the raw material block, the raw material block may be separately processed before or after processing the concave portion corresponding to the fitting concave portion without rotating the raw material block.
[0045]
Further, there is no particular limitation on the number of single-layer nozzles constituting one composite spinning nozzle.
[0046]
In order to assemble each single-layer nozzle manufactured as described above as a composite spinning nozzle, a cylindrical jig as shown in FIG. 5 can be used. FIG. 5A is a plan view of the cylindrical jig, and FIG. 5B is a side view.
[0047]
The tubular jig in FIG. 5 corresponds to the members indicated by reference numerals 11 to 14 in FIG.
[0048]
Each cylindrical jig has, on its inner peripheral surface, support portions 41, 42, and 43 for fixing two single-layer nozzles. These supporting portions come into contact with the step portions (21A and 21B, 22A and 22B, 23A and 23B, or 24A and 24B) of the single-layer nozzle forming the fitting concave portion for mounting the cylindrical jig. Fix between single layer nozzles.
[0049]
The cylindrical jig illustrated in FIG. 5 has a circular shape on both the outer circumferential side and the inner circumferential side, but has a circular shape as long as it has a support portion for contacting and fixing the step portion of each single-layer nozzle. There is no limitation, and both the outer peripheral side and the inner peripheral side may be triangular, quadrangular or more polygonal or any shape, and the outer peripheral side and the inner peripheral side may have different shapes.
[0050]
The cylindrical jig of the present invention has, on its inner peripheral surface, preferably three or more supporting portions for fixing between the single-layer nozzles from the viewpoint of stably fixing the nozzles. In order to give a uniform force in the direction of the center 40 of each of the nozzles and to make it easier to arrange the central axis of each single-layer nozzle more coaxially, it is better that the number of contact points between the support portion and each single-layer nozzle is small. . Further, it is preferable that the support portions are arranged at equal angular intervals when viewed from the center 40 of the nozzle. In the example shown in FIG. 5, three supporting portions are formed on the inner peripheral surface of the cylindrical jig at equal intervals of a central angle of 120 °.
[0051]
The material of the cylindrical jig is not particularly limited. However, in consideration of strength, corrosion resistance, workability, cost, and the like, it is preferable to use stainless steel (SUS).
[0052]
In this embodiment, all the single-layer nozzles are manufactured by processing one raw material block, but a plurality of single-layer nozzles manufactured by such a method and a single-layer nozzle manufactured by another method are manufactured. Can be combined to produce a composite spinning nozzle.
[0053]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composite spinning nozzle which has high coaxiality of a nozzle hole can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a conventional composite spinning nozzle.
FIG. 2 is a schematic view of a composite spinning nozzle of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a state in which a cylindrical jig is not attached to the composite spinning nozzle of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a composite spinning nozzle according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a cylindrical jig constituting the composite spinning nozzle of the present invention.
[Explanation of symbols]
101: first layer single layer nozzle 102: second layer single layer nozzle 103: knock pin 104: knock pin fitting portion 110: nozzle hole discharge side opening 1: first layer single layer nozzle 2: second layer single layer nozzle 3: first Three-layer single-layer nozzle 4: Fourth-layer single-layer nozzle 5: Fifth-layer single-layer nozzle 11: A cylindrical jig 12 for fixing the first-layer single-layer nozzle and the second-layer single-layer nozzle 12: Second-layer single A cylindrical jig 13 for fixing the layer nozzle and the third layer single layer nozzle: a cylindrical jig 14 for fixing the third layer single layer nozzle and the fourth layer single layer nozzle 14: a fourth layer single layer nozzle and the fourth Cylindrical jig 20 for fixing the five-layer single-layer nozzle: nozzle hole discharge side openings 21, 22, 23, 24: fitting recesses 21A and 21B for mounting the cylindrical jig: fitting recess 21 is formed. Step portions 22A, 22B: Step portions 23A, 23B forming the fitting recess 22: Fitting Steps 24A, 24B forming the part 23: Steps 30 forming the fitting recess 24: Holes 31, 32, 33, 34 provided in the raw material block before division: provided in the raw material block before division. Recess 40: center 41, 42, 43 of nozzle hole: support provided on inner peripheral surface of cylindrical jig

Claims (7)

複数の単層ノズルが、そのノズルホールの中心軸が同軸線上に位置するように積層され組み合わされた複合紡糸ノズルであって、
互いに接合される2つの単層ノズル間の接合部には、その周囲にわたって、一方の単層ノズルの接合側外周と他方の単層ノズルの接合側外周に設けられた嵌合部を有し、
前記嵌合部において、接合する二つの単層ノズルが固定治具によって固定されていることを特徴とする複合紡糸ノズル。
A plurality of single-layer nozzles are combined spinning nozzles that are stacked and combined so that the central axis of the nozzle hole is located on a coaxial line,
The joining portion between the two single-layer nozzles to be joined to each other has a fitting portion provided around the joining side outer periphery of one single-layer nozzle and the joining side outer periphery of the other single-layer nozzle over the periphery thereof,
In the fitting section, the two single-layer nozzles to be joined are fixed by a fixing jig.
前記嵌合部が、一方の単層ノズルの接合側外周に設けられた段差部と他方の単層ノズルの接合側外周に設けられた段差部とで形成される嵌合用凹部であることを特徴とする請求項1に記載の複合紡糸ノズル。The fitting portion is a fitting concave portion formed by a step portion provided on the outer periphery of the joining side of one single-layer nozzle and a step portion provided on the outer periphery of the joining side of the other single-layer nozzle. The composite spinning nozzle according to claim 1, wherein 前記固定治具は、その内周面の3カ所以上に、前記嵌合用凹部を形成する2つの単層ノズルの両段差部に接触する支持部を有することを特徴とする請求項2に記載の複合紡糸ノズル。3. The fixing jig according to claim 2, wherein the fixing jig has, at three or more locations on an inner peripheral surface thereof, support portions that come into contact with both step portions of the two single-layer nozzles forming the fitting recess. 4. Composite spinning nozzle. 前記固定治具が筒状であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の複合紡糸ノズル。The composite spinning nozzle according to any one of claims 1 to 3, wherein the fixing jig has a cylindrical shape. 請求項1〜4のいずれかに記載の複合紡糸ノズルの製造方法であって、
前記複合紡糸ノズルを構成する単層ノズルのうち少なくとも2つを、一つの原材ブロックを加工して作製することを特徴とする複合紡糸ノズルの製造方法。
It is a manufacturing method of the composite spinning nozzle according to any one of claims 1 to 4,
A method of manufacturing a composite spinning nozzle, wherein at least two of the single-layer nozzles constituting the composite spinning nozzle are manufactured by processing one raw material block.
請求項2又は3に記載の複合紡糸ノズルの製造方法であって、
前記複合紡糸ノズルを構成する単層ノズルのうち少なくとも2つを形成可能なサイズを有する原材ブロックを用意する工程と、
前記原材ブロックを回転させながら、その外周に前記嵌合用凹部に対応する凹部を形成する工程と、
前記原材ブロックを前記凹部において切断し、前記複合紡糸ノズルを構成する単層ノズルのうち少なくとも2つを形成する工程を有する複合紡糸ノズルの製造方法。
It is a manufacturing method of the compound spinning nozzle according to claim 2 or 3,
A step of preparing a raw material block having a size capable of forming at least two of the single-layer nozzles constituting the composite spinning nozzle;
Forming a recess corresponding to the fitting recess on the outer periphery thereof while rotating the raw material block;
A method for manufacturing a composite spinning nozzle, comprising a step of cutting the raw material block at the concave portion and forming at least two of the single-layer nozzles constituting the composite spinning nozzle.
前記切断工程の前に、前記原材ブロックを回転させながら、その回転軸にそってノズルホールとなるホールを開口する工程を有する請求項6に記載の複合紡糸ノズルの製造方法。The method according to claim 6, further comprising, before the cutting step, a step of opening a hole serving as a nozzle hole along a rotation axis of the raw material block while rotating the raw material block.
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