WO2018135035A1 - ファイバ製造装置およびファイバ製造方法 - Google Patents

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WO2018135035A1
WO2018135035A1 PCT/JP2017/032902 JP2017032902W WO2018135035A1 WO 2018135035 A1 WO2018135035 A1 WO 2018135035A1 JP 2017032902 W JP2017032902 W JP 2017032902W WO 2018135035 A1 WO2018135035 A1 WO 2018135035A1
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WO
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raw material
discharge head
material liquid
fiber manufacturing
head
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PCT/JP2017/032902
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慎 坂本
聡美 坂井
典之 大庭
Original Assignee
株式会社 東芝
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D13/00—Complete machines for producing artificial threads
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/04—Cleaning spinnerettes or other parts of the spinnerette packs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/04—Dry spinning methods

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to a fiber manufacturing apparatus and a fiber manufacturing method for manufacturing a fiber.
  • the raw material liquid is discharged by the residual pressure when starting and stopping the raw material liquid discharge (electrospinning) (when the application of the electric field voltage is stopped), and an unstable fiber is manufactured.
  • the conventional fiber manufacturing apparatus has a means for receiving an unstable fiber by inserting a shielding plate into the discharge area of the raw material liquid.
  • the problem to be solved by the present invention is to prevent the unstable fiber at the start and stop of the raw material liquid discharge from adhering to the collector, maintain the cleanliness of the discharge surface of the discharge head, and be unstable.
  • An object of the present invention is to provide a fiber manufacturing apparatus capable of shortening the time for discharging the raw material liquid.
  • the fiber manufacturing apparatus includes a discharge head that discharges a raw material solution in which a polymer is dissolved in a solvent toward a collector, a power supply unit that generates a potential difference between the discharge head and the collector, A recovery device for recovering a raw material liquid discharged by the discharge head, a cleaning device for cleaning the discharge head, a coating position where the discharge head and the collector face each other, and the discharge A moving device that moves the discharge head to any one of a recovery position where the head and the recovery device face each other and a cleaning position where the discharge head and the cleaning device face each other.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the manufacturing system containing the fiber manufacturing apparatus which concerns on embodiment. It is a perspective view which shows the fiber manufacturing apparatus which concerns on embodiment.
  • (A), (b), (c) is a schematic diagram which shows the movement position of the discharge head of the fiber manufacturing apparatus which concerns on embodiment. It is a perspective view which shows the state which the discharge head of the fiber manufacturing apparatus which concerns on embodiment moved to the application position. It is a perspective view which shows the state which the discharge head of the fiber manufacturing apparatus which concerns on embodiment moved to the discarding position. It is a perspective view which shows the state which the discharge head of the fiber manufacturing apparatus which concerns on embodiment moved to the cleaning position. It is a block diagram which shows the control structure of the fiber manufacturing apparatus which concerns on embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a manufacturing system 1.
  • the manufacturing system 1 supplies, for example, nano-level fibers from a supply roll (not shown) provided outside the housing 10 to a belt-like collector 4 supplied into the housing 10 via a supply port 11 of the housing 10. Apply.
  • a nano-level fiber is simply referred to as a fiber.
  • the manufacturing system 1 causes the collector 4 coated with the fiber to be collected by a collection roll (not shown) provided outside the housing 10 via the collection port 12 of the housing 10.
  • the collector 4 is, for example, an aluminum foil. However, the collector 4 is not limited to aluminum foil.
  • the manufacturing system 1 has a plurality of fiber manufacturing apparatuses 2 and a plurality of support rollers 3. Moreover, each fiber manufacturing apparatus 2 has the support 22 which supports the discharge head 21 and the discharge head 21, as shown in FIG. 1, and also has the cleaning device 30 and the disposal device 40 as shown in FIG. .
  • the cleaning device 30 and the discarding device 40 can be arranged side by side with the collector 4.
  • the ejection head 21 moves between the cleaning device 30, the discarding device 40, and the collector 4. Since the parts 4, 30, and 40 are arranged side by side, it is not necessary to provide a plurality of moving devices 61 to be described later for moving the ejection head 21, for example, for each device. Can be miniaturized.
  • the cleaning device 30 and the discarding device 40 sandwich the collector 4, Arranged side by side in the same row.
  • the ejection head 21 moves between the cleaning device 30 and the discarding device 40. That is, a coating position and a discarding position described later are adjacent to each other. Therefore, it is possible to discharge the raw material liquid from the discharge head 21 for obtaining the fiber product without stopping the discharge of the raw material liquid by the discharge head 21 from the later-described disposal. Accordingly, it is possible to discharge the raw material liquid to the collector 4 only by moving the discharge head 21 without changing the discharge condition adjusted by the discarding device 40, and it is possible to set conditions without waste. Fiber manufacturing is possible.
  • the number of the fiber manufacturing apparatuses 2 shown in FIG. 1 and the number of support rollers are examples and are not limited. The configuration of each part will be described in detail below.
  • the collector 4 is bridged over the support roller 3. As will be described later, the collector 4 can be disposed flush with the collection belt 41 of the discarding device 40 and the movement direction of the ejection head 21.
  • the support roller 3 is disposed in the housing 10 so that the collector 4 that is bridged passes through both sides of the fiber manufacturing apparatus 2 and the surface of the collector 4 that passes through both sides of the adjacent fiber manufacturing apparatus 2 is reversed. Are provided at a plurality of predetermined positions.
  • the collector 4 passes through both sides of the fiber manufacturing apparatus 2 arranged on the leftmost side in FIG. 1, the collector 4 passes through one surface (for example, the surface) toward the ejection head 21 of the fiber manufacturing apparatus 2.
  • the collector 4 passes through the both sides of the fiber manufacturing apparatus 2 arranged, for example, on the right side of the fiber manufacturing apparatus 2 arranged on the leftmost side, the other side (for example, the back surface) is placed on the right adjacent fiber. It passes toward the ejection head 21 of the manufacturing apparatus 2.
  • the support roller 3 arranged as described above rotates to feed the collector 4 through the both sides of each fiber manufacturing apparatus 2 in cooperation with the supply roll and the collection roll.
  • the ejection head 21 has, for example, a pair of ejection surfaces 21a (see, for example, FIG. 3 described later) on which nozzles (not shown) for ejecting the raw material liquid are arranged.
  • the raw material liquid discharged by the discharge head 21 is a solution in which a polymer, which is a raw material of the fiber, is dissolved in a solvent.
  • a high voltage is applied to the discharge head 21 by a power supply device 66 (power supply unit) described later in order to generate an electric field between the discharge head 21 and the collector 4.
  • the collector 4 is grounded, for example.
  • the raw material liquid is sent to the discharge head 21 by a liquid feed pump 67 described later.
  • the discharge head 21 discharges the raw material liquid toward the collector 4 by an electric field generated between the discharge head 21 and the collector 4.
  • the discharge surface 21a is arranged facing both sides of the fiber manufacturing apparatus 2. Therefore, the discharge head 21 discharges the raw material liquid to the collector 4 from both sides of the fiber manufacturing apparatus 2. The solvent contained in the raw material liquid discharged by the discharge head 21 volatilizes, and the fiber (polymer) reaches the collector 4.
  • the ejection head 21 ejects the fiber by ejecting the raw material liquid.
  • the collector 4 receives the fiber ejected by the ejection head 21. Thereby, a fiber is applied to the collector 4 as a fiber product.
  • the support 22 supports four discharge heads 21 as shown in FIG. However, the number of ejection heads 21 shown in FIG. 1 is an example and is not limited.
  • the support 22 supports the ejection head 21 so that the pair of ejection surfaces 21 a of the ejection head 21 face both sides of the fiber manufacturing apparatus 2.
  • the support 22 supports the ejection head 21 so that the ejection head 21 is arranged along the feeding direction of the collector 4 on both sides of each fiber manufacturing apparatus 2. Further, the support 22 supports the ejection heads 21 so that the ejection heads 21 of adjacent fiber manufacturing apparatuses 2 are alternately shifted in the feed direction of the collector 4. That is, the support 22 supports the ejection heads 21 so that the ejection heads 21 of the adjacent fiber manufacturing apparatuses 2 are arranged in a staggered manner.
  • the support 22 is connected to a moving device 61 described later.
  • the support 22 is moved by the moving device 61 in the rear direction and the front direction of the fiber manufacturing apparatus 2.
  • the support 22 moves the ejection head 21 to a coating position, a cleaning position, and a discarding position, which will be described later, by moving itself.
  • the fiber manufacturing apparatus 2 arranged on the leftmost side in FIG. 1 will be described in more detail with reference to FIG. Since the six fiber manufacturing apparatuses 2 shown in FIG. 1 have the same configuration, detailed description of the other five fiber manufacturing apparatuses 2 is omitted.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the fiber manufacturing apparatus 2. As shown in FIG. 2, the fiber manufacturing apparatus 2 further includes a cleaning device 30 and a discarding device 40.
  • the cleaning device 30 is provided, for example, on the rear side of the fiber manufacturing apparatus 2 and is disposed in the same row as the collector 4 and the recovery belt 41 of the discarding device 40 along the moving direction of the ejection head 21 (for example, FIG. 3 ( a)).
  • the cleaning device 30 includes a cleaning member 31 and a support shaft 32.
  • the cleaning member 31 is provided for each of the plurality of ejection surfaces 21a. That is, in the case of FIG. 2, since there are eight ejection surfaces 21a of the ejection head 21, eight cleaning members 31 are provided.
  • the cleaning member 31 cleans the raw material liquid discharge surface 21a (nozzle) of the discharge head 21 that has been moved to a cleaning position described later.
  • a sponge or a brush is used, but it is not particularly limited.
  • a brush roller is used as the cleaning member 31.
  • the cleaning member 31 is referred to as a brush roller 31.
  • the support shaft 32 supports the brush roller 31 so that the brush roller 31 faces and contacts the discharge surface 21a of the discharge head 21 moved to a cleaning position described later.
  • the support shaft 32 is rotated by a motor 64 described later with the same direction as the feed direction of the collector 4 described above as the center of rotation. Accordingly, the brush roller 31 is rotated by the motor 64 about the support shaft 32 as a rotation axis.
  • the discarding device 40 is provided, for example, on the front side of the fiber manufacturing apparatus 2 and is disposed in the same row as the cleaning device 30 and the collector 4 along the movement direction of the ejection head 21 (see, for example, FIG. 3A). .
  • the discarding unit 40 is a recovery device that recovers the fibers ejected from the ejection head 21 that has been moved to a later-described discarding position.
  • the discarding device (recovery device) 40 has a recovery member 41.
  • the recovery member 41 is, for example, an aluminum foil belt.
  • the collection member 41 is referred to as a collection belt 41.
  • the recovery belt 41 On the recovery belt 41, unstable fibers contained in the raw material liquid discharged from the discharge head 21 that has been moved to the discarding position described later accumulates.
  • the discarding device 40 further has a recovery mechanism 42.
  • the collection mechanism 42 has a belt support roller (not shown) around which the collection belt 41 is bridged.
  • the belt support roller supports the surface of the recovery belt 41 on which unstable fibers are deposited so as to face the discharge surface 21 a of the discharge head 21.
  • the collection belt 4 is supported by the belt support roller so as to be flush with the collector 4 (see, for example, the one-dot chain line in FIG. 3A).
  • the belt support roller is rotated by a motor 65 described later, thereby winding the collection belt 41 on which unstable fibers are accumulated.
  • the collected recovery belt 41 is removed from the discarding device 40, and a new recovery belt 41 is attached to the belt support roller.
  • the front side of the fiber manufacturing apparatus 2 is a side operated by an operator for maintenance of the fiber manufacturing apparatus 2.
  • an openable / closable door (not shown) is provided on the front side of the fiber manufacturing apparatus 2 so that an operator can easily maintain the fiber manufacturing apparatus 2.
  • the disposal unit 40 has a higher maintenance frequency than the cleaning device 30. Therefore, as described above, the discard unit 40 is provided on the front side of the fiber manufacturing apparatus 2, that is, on the side where the operator can easily maintain the fiber manufacturing apparatus 2, and the cleaning device 30 is provided on the rear side of the fiber manufacturing apparatus 2. .
  • the position where the discard unit 40 and the cleaning device 30 are provided is not limited to this, and may be the opposite position.
  • FIG. 3 is a plan view of the fiber manufacturing apparatus 2 in FIG. 2 as viewed from above, and FIG. 3A is a diagram schematically showing a state in which the ejection head 21 is moved and positioned at the application position. is there.
  • FIG. 4 is a perspective view of the fiber manufacturing apparatus 2 when the ejection head 21 is located at the application position shown in FIG. In FIG. 4, the cleaning device 30 and the discarding device 40 are omitted for the sake of simplicity of the drawing.
  • the ejection head 21 is moved from the cleaning position by the support 22 in the front direction of the fiber manufacturing apparatus 2 or from the disposal position in the rear direction of the fiber manufacturing apparatus 2 as shown in FIG. a) and the application position shown in FIG.
  • the application position is a position where the fiber ejected from the ejection head 21 is applied to the collector 4 as a fiber product.
  • the application position is a position where the ejection head 21 and the collector 4 face each other, and is adjacent to the discarding position (see FIG. 2B).
  • the discharge surface 21a of the discharge head 21 faces the collector 4 with a predetermined distance.
  • the predetermined distance between the discharge surface 21a and the collector 4 at the application position depends on the type of polymer material in the raw material liquid discharged from the discharge head 21, the concentration of the polymer, the value of the high voltage applied to the discharge head 21, and the like. Are appropriately selected.
  • a known electrospinning method is used as a method of discharging the raw material liquid containing the polymer from the discharge head 21 and applying the fiber to the collector 4. Therefore, description of the details of the fiber coating method is omitted.
  • FIG. 3B is a diagram schematically showing a state in which the ejection head 21 has moved and is positioned at the disposal position.
  • FIG. 5 is a perspective view of the fiber device 2 when the ejection head 21 is located at the disposal position shown in FIG. In FIG. 5, the cleaning device 30 is omitted to simplify the drawing.
  • the ejection head 21 is moved from the coating position or the cleaning position to the front side of the fiber manufacturing apparatus 2 by the support body 22, thereby being positioned at the disposal position shown in FIGS. 3B and 5.
  • the discarding position is a recovery position where the raw material liquid is discharged from the discharge head 21 and an unstable fiber (a defective fiber as a product) is recovered by being applied to the recovery belt 41 of the discarding device 40.
  • the discarding position (collection position) is a position where the ejection head 21 and the discarding device 40 face each other, and is adjacent to the application position as described above.
  • discharging the raw material liquid from the discharge head 21 to the recovery belt 41 in order to recover the unstable fiber is referred to as discarding.
  • the ejection surface 21a of the ejection head 21 faces the collection belt 41 with a predetermined distance. Further, the collection belt 41 and the collector 4 are arranged flush with each other. For this reason, the positional relationship between the ejection head 21 and the collection belt 41 is substantially the same as the positional relationship between the ejection head 21 and the collector 4 at the application position.
  • the predetermined distance between the ejection surface 21a and the collection belt 41 at the disposal position is the same value as the predetermined distance between the ejection surface 21a and the collector 4 at the application position.
  • a high voltage having the same value as the high voltage applied to the ejection head 21 when a fiber is ejected to the collector 4 at the application position is also applied to the ejection head 21 in the case of disposal.
  • an unstable fiber is ejected from the ejection head 21 and applied to the collection belt 41 using a known electrospinning method. That is, discarding is performed under the same conditions and in the same manner as when the raw material liquid is discharged from the discharge head 21 at the application position.
  • FIG. 3C is a diagram schematically showing a state where the ejection head 21 has moved and is positioned at the cleaning position.
  • FIG. 6 is a perspective view of the fiber device 2 when the ejection head 21 is located at the cleaning position shown in FIG. In FIG. 6, the discarding device 40 is omitted to simplify the drawing.
  • the ejection head 21 is positioned at the cleaning position shown in FIGS. 3C and 6 by being moved from the coating position or the discarding position by the support 22 in the rear direction of the fiber manufacturing apparatus 2.
  • the cleaning position is cleaned by removing droplets remaining on the ejection head 21 when, for example, the ejection of the raw material liquid from the ejection head 21 is stopped or when the ejection of the raw material liquid from the ejection head 21 is started.
  • Position is a position where the ejection head 21 and the cleaning device 30 face each other.
  • the discharge surface 21 a of the discharge head 21 contacts the brush roller 31. Note that when the ejection head 21 is positioned at the cleaning position, application of a high voltage to the ejection head 21 is stopped.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a control configuration of the fiber manufacturing apparatus 2.
  • the fiber manufacturing apparatus 2 includes a control device 50.
  • the control device 50 includes a processor 51 and a memory 51.
  • the processor 51 includes, for example, a CPU or MPU.
  • the memory 51 includes a ROM 51a and a RAM 51b.
  • the processor 51 controls the overall operation of the fiber manufacturing apparatus 2.
  • the ROM 51a stores a control program for a control operation by the processor 51, for example.
  • the RAM 51b provides a work area for developing, for example, a control program read from the ROM 51a.
  • the fiber manufacturing apparatus 2 includes a moving device 61, a feeding mechanism 62, a liquid feeding pump 63, motors 64 and 65, and a power supply device 66.
  • the moving device 61 is connected to the control device 50 and controlled by the processor 51.
  • the cleaning device 30 and the discarding device 40 are arranged side by side with the collector 4. Then, the moving device 61 moves the ejection head 21 to any one of the application position, the cleaning position, and the discarding position. Therefore, even if the moving device 61 is a single device, for example, the ejection head 21 can be moved to each position.
  • the moving device 61 moves the discharge head 21 at the application position within a predetermined range according to the width of the collector 4. Therefore, the application position has a predetermined width.
  • the moving device 61 is connected to the support 22 of the ejection head 21.
  • the moving device 61 has a mechanism and a motor including a well-known rack and pinion, for example.
  • the moving device 61 moves the support 22 in either the rear direction or the front direction of the fiber manufacturing apparatus 2 in order to move the ejection head 21.
  • the feeding mechanism 62 is a mechanism for feeding the collector 4 and includes a motor and the like.
  • the feed mechanism 62 is connected to the support roller 3, for example.
  • the feed mechanism 62 rotates, for example, the support roller 3 in order to feed the collector 4.
  • the liquid feed pump 63 is a well-known pump for sending the raw material liquid to the discharge head 21.
  • the liquid feed pump 63 is connected to a raw material liquid storage tank (not shown).
  • the liquid feed pump 63 sends the raw material liquid supplied from the raw material liquid storage tank to the discharge head 21 via a liquid supply tube (not shown).
  • the motor 64 is a drive source that operates the cleaning device 30.
  • the motor 64 is connected to the support shaft 32 of the cleaning roller 31.
  • the motor 64 rotates the brush roller 31.
  • the motor 65 is a drive source that operates the throwing-out device 40.
  • the motor 65 is connected to the belt support roller of the recovery mechanism 42. As the motor 65 rotates, the recovery mechanism 42 winds the recovery belt 41 on which unstable fibers are deposited.
  • the power supply device 66 is a power supply unit that generates a potential difference between the ejection head 21 and the collector 4 by applying a high voltage between the ejection head 21 (raw material liquid) and the collector 4.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control process when the application of the fiber to the collector 4 is stopped.
  • the processor 51 performs the control process shown in FIG. 8 according to the control program stored in the ROM 52a.
  • step S11 the processor 51 operates the moving device 61 to move the ejection head 21 from the application position to the disposal position. .
  • step S12 the processor 51 stops the rotation of the liquid feed pump 63.
  • the liquid feeding pump 63 By stopping the liquid feeding pump 63, the feeding of a new raw material liquid to the discharge head 21 is stopped. Even after the liquid feed pump 63 is stopped, the discharge head 21 continues to discharge the raw material liquid by the residual pressure of the raw material liquid.
  • the processor 51 After stopping rotation of the liquid feed pump 63, the processor 51 operates the liquid feed pump in step S13 in order to release the residual pressure of the raw material liquid in the liquid feed tube, for example. That is, the processor 51 rotates the liquid feed pump in the direction opposite to that when the raw material liquid is sent to the discharge head 21.
  • the processor 51 stops the reverse rotation of the liquid feed pump after a predetermined time has elapsed.
  • the predetermined time is, for example, sufficient time for the ejection of the fiber from the ejection head 21 to stop.
  • the processor 51 stops the application of the high voltage to the ejection head 21 by controlling the power supply device 66 in step S14 after rotating the liquid feed pump in the reverse direction.
  • the processor 51 ends the control process for stopping the application of the fiber to the collector 4.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a control process when the application of the fiber to the collector 4 is started.
  • the processor 51 performs the control process shown in FIG. 9 according to the control program stored in the ROM 52a.
  • step S21 shown in FIG. 9, the processor 51 determines whether or not the position of the ejection head 21 is the cleaning position. For example, the processor 51 determines the position of the ejection head 21 based on the detection result of a known sensor provided in the fiber manufacturing apparatus 2.
  • the processor 51 determines that the position of the ejection head 21 is not the cleaning position, the processor 51 operates the moving device 61 to move the ejection head 21 to the cleaning position.
  • the processor 51 controls the motor 64 for driving the cleaning device after moving the ejection head 21 to the cleaning position.
  • the brush roller 31 of the cleaning device 30 is rotated by a motor 64 to clean the discharge surface 21 a of the discharge head 21.
  • the processor 51 stops the rotation of the cleaning roller 31 by controlling the motor 64 after a predetermined time has elapsed, and ends the cleaning of the discharge surface 21a.
  • the processor 51 After cleaning the ejection head 21, the processor 51 operates the moving device 61 in step S22 in order to move the ejection head 21 from the cleaning position to the disposal position.
  • the processor 51 applies a high voltage to the ejection head 21 by controlling the power supply device 66 in step S23 after moving the ejection head 21 to the throwing-out position.
  • the processor 51 rotates the liquid feed pump 63 in step S24.
  • the liquid feed pump 63 starts feeding the raw material liquid to the discharge head 21.
  • the discharge head 21 starts to discharge the raw material liquid toward the recovery belt 42 of the discarding device 40. That is, the ejection head 21 starts discarding.
  • the unstable fiber of the raw material liquid discharged from the discharge head 21 is deposited on the recovery belt 42 of the discarding device 40.
  • step S25 the processor 51 operates the moving device 61 to move the ejection head 21 from the disposal position to the application position.
  • the processor 51 ends the control process for starting the application of the fiber to the collector 4.
  • the ejection head 21 is movable to a position other than the application position. Therefore, it is possible to prevent the unstable fiber at the start and stop of discharging the raw material liquid from adhering to the collector 4. Moreover, it is preferable to arrange the cleaning device 30, the discarding device 40, and the collector 4 side by side in the same row. In this case, the ejection head 21 can be moved to the cleaning position, the application position, and the disposal position by one moving device 61. That is, without providing a plurality of moving devices, one moving device 61 can switch the three modes of cleaning, raw material application, and disposal. Since the number of mobile devices can be reduced in this way, the size of the apparatus can be reduced. Furthermore, in this embodiment, the application position and the discarding position are adjacent.
  • the collection belt 41 and the collector 4 flush with each other.
  • the positional relationship between the ejection head 21 and the collection belt 41 can be made substantially the same as the positional relationship between the ejection head 21 and the collector 4. Therefore, it is possible to make the discharge conditions for discarding the same as the discharge conditions for discharging the raw material liquid for obtaining the fiber.
  • the atmosphere between the ejection head 21 and the recovery belt 41 in the discarding can be made the same as the atmosphere between the ejection head 21 and the collector 4 in the raw material liquid ejection for obtaining the fiber product. For this reason, it becomes possible to make the environment of discarding and the raw material liquid discharge for obtaining a fiber substantially similar. In other words, by having these structures and functions, it is possible to move to the process of obtaining the fiber without stopping the discharge after adjusting the appropriate conditions for obtaining the fiber at the disposal position and starting the apparatus. A desired fiber can be obtained stably even at times.
  • the ejection head 21 moves to the disposal position where the disposal device 40 is provided when starting and stopping the raw material liquid ejection. That is, the ejection head 21 moves to the discarding position before and after being positioned at the application position. Therefore, an unstable fiber can be received and collected without inserting a shielding member or the like in the raw material liquid discharge area of the discharge head 21.
  • the ejection head 21 moves to the cleaning position where the cleaning device 30 is provided at the start of the raw material liquid ejection. That is, the ejection head 21 moves to the cleaning position before it is located at the application position. Accordingly, the cleanliness of the discharge surface 21a of the discharge head 21 can be maintained at the start of the raw material liquid discharge.
  • the liquid feed pump 63 when the discharge of the raw material liquid is stopped, the liquid feed pump 63 is reversely rotated in order to release the residual pressure of the raw material liquid. That is, after the discharge head 21 is positioned at the application position, the liquid feed pump 63 is rotated in the reverse direction. Therefore, when the discharge of the raw material liquid is stopped, the unstable discharge time of the raw material liquid can be shortened. For this reason, it is possible to reduce the amount of unstable fiber when stopping the discharge of the raw material liquid, and to maintain the cleanliness of the discharge head 21.
  • the ejection head 21 moves according to the width of the collector 4. Therefore, the fiber can be applied to the entire surface of the collector 4 even for the collector 4 that is larger than the width of the discharge surface 21a.
  • the moving device 61 moves the ejection head 21 to the disposal position (collection position) when starting the ejection of the raw material liquid by the ejection head 21 and when stopping the ejection of the raw material liquid (see FIG. 8 and FIG. 8). (See FIG. 9).
  • the embodiment is not limited to this, and the moving device 61 discards the ejection head 21 when at least one of the start of the raw material liquid discharge by the discharge head 21 and the stop of the raw material liquid discharge. It may be moved to a position (collection position).
  • the moving device 61 moves the discharge head 21 to the cleaning position only when starting the discharge of the raw material liquid by the discharge head 21 (see FIG. 9).
  • the embodiment is not limited to this, and the moving device 61 may move the discharge head 21 to the cleaning position only when the discharge of the raw material liquid by the discharge head 21 is stopped.
  • the moving device 61 moves the ejection head 21 to the cleaning position after the process of step S14 shown in FIG. Further, the moving device 61 may move the discharge head 21 to the cleaning position when starting the discharge of the raw material liquid by the discharge head 21 and when stopping the discharge of the raw material liquid.

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Abstract

実施形態に係るファイバ製造装置は、ポリマーが溶媒に溶解している原料液をコレクタに向けて吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドと、前記コレクタと、の間に電位差を発生させる電源部と、を備えるファイバ製造装置であって、前記吐出ヘッドにより吐出される原料液を回収する回収デバイスと、前記吐出ヘッドを清浄するクリーニングデバイスと、前記吐出ヘッドと前記コレクタとが対向する塗布位置、前記吐出ヘッドと前記回収デバイスとが対向する回収位置、および前記吐出ヘッドと前記クリーニングデバイスとが対向するクリーニング位置、のいずれかの位置へ前記吐出ヘッドを移動させる移動デバイスと、を有する。

Description

ファイバ製造装置およびファイバ製造方法
　本発明の実施形態は、ファイバを製造するファイバ製造装置およびファイバ製造方法に関する。
　従来、電界紡糸法を用いて、例えばナノレベルのファイバを製造するファイバ製造装置が知られている。従来のファイバ製造装置においては、原料液吐出（電界紡糸）の開始時および停止時（電界電圧の印加停止時）に、残圧により原料液が吐出されて、不安定なファイバが製造される。このような不具合を防ぐために、従来のファイバ製造装置は、原料液の吐出エリアに遮蔽板を挿入し、不安定なファイバを受け止める等の手段を有する。
　しかしながら、従来のファイバ製造装置においては、原料液の残圧が抜けるまでに時間がかかるために、原料液吐出の停止までに多くの時間を要する。従って、原料液吐出の停止までに、多量の不安定なファイバを受け止める必要がある。また原料液吐出の停止時に、原料液を吐出する吐出ヘッドの吐出面からの液ダレなどが生じる。この液ダレは、吐出ヘッドの吐出面を汚し、次の原料液吐出の開始時に影響を及ぼす。
特開２０１６－０５３２３１号公報
　本発明が解決しようとする課題は、原料液吐出の開始時および停止時の不安定なファイバをコレクタに付着しないようにすると共に、吐出ヘッドの吐出面の清浄度を維持し、かつ不安定な原料液吐出の時間を短くすることができるファイバ製造装置を提供することである。
　実施形態に係るファイバ製造装置は、ポリマーが溶媒に溶解している原料液をコレクタに向けて吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドと、前記コレクタと、の間に電位差を発生させる電源部と、を備えるファイバ製造装置であって、前記吐出ヘッドにより吐出される原料液を回収する回収デバイスと、前記吐出ヘッドを清浄するクリーニングデバイスと、前記吐出ヘッドと前記コレクタとが対向する塗布位置、前記吐出ヘッドと前記回収デバイスとが対向する回収位置、および前記吐出ヘッドと前記クリーニングデバイスとが対向するクリーニング位置、のいずれかの位置へ前記吐出ヘッドを移動させる移動デバイスとを有する。
実施形態に係るファイバ製造装置を含む製造システムを示す断面図である。 実施形態に係るファイバ製造装置を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、実施形態に係るファイバ製造装置の吐出ヘッドの移動位置を示す模式図である。 実施形態に係るファイバ製造装置の吐出ヘッドが塗布位置に移動した状態を示す斜視図である。 実施形態に係るファイバ製造装置の吐出ヘッドが捨て打ち位置に移動した状態を示す斜視図である。 実施形態に係るファイバ製造装置の吐出ヘッドがクリーニング位置に移動した状態を示す斜視図である。 実施形態に係るファイバ製造装置の制御構成を示すブロック図である。 実施形態に係るファイバ製造装置の原料液吐出停止時の制御処理を示すフローチャートである。 実施形態に係るファイバ製造装置の原料液吐出開始時の制御処理を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して、実施形態について説明する。
まず、実施形態に係るファイバ製造装置を含む製造システムについて、図１を参照して説明する。図１は、製造システム１を示す断面図である。
　製造システム１は、筐体１０外に設けられる供給ロール（不図示）から、筐体１０の供給口１１を介して筐体１０内に供給されるベルト状のコレクタ４に、たとえばナノレベルのファイバを塗布する。以下、ナノレベルのファイバを単にファイバという。
　製造システム１は、ファイバが塗布されたコレクタ４を、筐体10の回収口１２を介して、筐体１０外に設けられる回収ロール（不図示）に回収させる。
　コレクタ４は、たとえばアルミ箔である。但しコレクタ４は、アルミ箔に限定されるものではない。
　図１に示すように、製造システム１は、複数台のファイバ製造装置２、および複数個の支持ローラ３を有する。また各ファイバ製造装置２は、図１に示すように、吐出ヘッド２１及び吐出ヘッド２１を支持する支持体２２を有し、さらに図２に示すように、クリーニングデバイス３０および捨て打ちデバイス４０を有する。例えば、クリーニングデバイス３０および捨て打ちデバイス４０は、コレクタ４と同列に並んで配置させることができる。吐出ヘッド２１は、クリーニングデバイス３０と、捨て打ちデバイス４０と、コレクタ４との間を移動する。各部４、３０、４０が同列に並んで配置されるので、吐出ヘッド２１を移動させるための後述の移動デバイス６１は、たとえばデバイスごとに複数設ける必要はなく、すなわち一個設ければよいため、装置の小型化を図ることができる。各部４、３０、４０の並び順序は限定されるものではないが、本実施形態では、たとえば図３（ａ）に示すように、クリーニングデバイス３０および捨て打ちデバイス４０が、コレクタ４を挟んで、同列に並んで配置される。そして吐出ヘッド２１は、クリーニングデバイス３０と捨て打ちデバイス４０との間を移動する。すなわち後述の塗布位置と捨て打ち位置とが隣接する。従って吐出ヘッド２１による原料液の吐出を停止することなく、後述の捨て打ちから、ファイバ製品を得るための吐出ヘッド２１からの原料液の吐出を行こうことができる。これにより、捨て打ちデバイス４０で調整した吐出条件を変更することなく、吐出ヘッド２１を移動させるだけでコレクタ４に原料液を吐出させることが可能となり、無駄のない条件出しが行えることから、安定したファイバ製造が可能となる。
　なお、図１に示すファイバ製造装置２の台数、および支持ローラの個数は、一例であり限定されない。以下に各部の構成について詳細に説明する。
　支持ローラ３には、コレクタ４が架け渡される。コレクタ４は、後述するように、捨て打ちデバイス４０の回収ベルト４１と、吐出ヘッド２１の移動方向において、面一に配置することができる。支持ローラ３は、架け渡されたコレクタ４がファイバ製造装置２の両サイドを通るように、かつ隣り合うファイバ製造装置２の両サイドを通るコレクタ４の面が反転するように、筐体１０内の複数の所定位置に設けられる。
　たとえばコレクタ４は、図１において、最も左側に配置されているファイバ製造装置２の両サイドを通る場合、その一面（例えば表面）をファイバ製造装置２の吐出ヘッド２１に向けて通過する。これに対しコレクタ４は、最も左側に配置されているファイバ製造装置２の例えば右隣りに配置されているファイバ製造装置２の両サイドを通る場合、その他面（例えば裏面）を当該右隣のファイバ製造装置２の吐出ヘッド２１に向けて通過する。
　上述したように配置される支持ローラ３は、回転することにより、供給ロールおよび回収ロールと協働して、各ファイバ製造装置２の両サイドを経由するようにコレクタ４を送る。
　吐出ヘッド２１は、原料液を吐出するための不図示のノズルが配置された、例えば一対の吐出面２１ａ（後述の例えば図３参照）を有する。吐出ヘッド２１により吐出される原料液は、ファイバの原材料であるポリマーが溶媒に溶解された溶液である。
　吐出ヘッド２１には、コレクタ４との間に電界を発生させるために、後述の電源デバイス６６（電源部）により高電圧が印加される。なおコレクタ４は、たとえば接地されている。さらに吐出ヘッド２１には、後述の送液ポンプ６７により原料液が送られる。吐出ヘッド２１は、コレクタ４との間に発生された電界により、原料液をコレクタ４に向けて吐出する。
　本実施形態においては、吐出面２１ａが、ファイバ製造装置２の両サイドに向いて配置される。従って吐出ヘッド２１は、ファイバ製造装置２の両サイドから、コレクタ４に原料液を吐出する。吐出ヘッド２１により吐出された原料液に含まれる溶媒は揮発し、ファイバ（ポリマー）がコレクタ４に到達する。
　すなわち吐出ヘッド２１は、原料液を吐出することにより、ファイバを噴出する。またコレクタ４は、吐出ヘッド２１により噴出されたファイバを受ける。これによりコレクタ４に、ファイバ製品として、ファイバが塗布される。
　支持体２２は、たとえば図１に示すように４個の吐出ヘッド２１を支持する。ただし図１に示す吐出ヘッド２１の個数は一例であり限定されない。吐出ヘッド２１の一対の吐出面２１ａがファイバ製造装置２の両サイドに向くように、支持体２２は吐出ヘッド２１を支持する。
　また支持体２２は、図１に示すように、各ファイバ製造装置２の両サイドにおけるコレクタ４の送り方向に沿って吐出ヘッド２１が配置されるように、吐出ヘッド２１を支持する。さらに支持体２２は、隣り合うファイバ製造装置２の吐出ヘッド２１が、コレクタ４の送り方向に互い違いにずれて配置されるように、吐出ヘッド２１を支持する。すなわち支持体２２は、隣り合うファイバ製造装置２の吐出ヘッド２１が、千鳥状に配置されるように、吐出ヘッド２１を支持する。
　このように吐出ヘッド２１が配置されることにより、隣り合うファイバ製造装置２の吐出ヘッド２１同士の影響が防止される。
　支持体２２は、後述の移動デバイス６１と連結される。支持体２２は、移動デバイス６１により、ファイバ製造装置２のリア方向、およびフロント方向に移動される。支持体２２は、自身が移動することにより、吐出ヘッド２１を、後述の塗布位置、クリーニング位置、および捨て打ち位置に移動させる。
　以下に、図１において最も左側に配置されているファイバ製造装置２について、図２を参照してさらに詳細に説明する。なお、図１に示す６台のファイバ製造装置２は同一の構成を有するので、他の５台のファイバ製造装置２の詳細説明は省略する。
　図２は、ファイバ製造装置２を示す斜視図である。図２示すように、ファイバ製造装置２は、さらにクリーニングデバイス３０および捨て打ちデバイス４０を有する。
　クリーニングデバイス３０は、ファイバ製造装置２のたとえばリア側に設けられ、かつ吐出ヘッド２１の移動方向に沿って、コレクタ４及び捨て打ちデバイス４０の回収ベルト４１と同列に配置される（例えば図３（ａ）参照）。クリーニングデバイス３０は、クリーニング部材３１および支持軸３２を有する。クリーニング部材３１は、たとえば複数の吐出面２１ａ毎に設けられる。すなわち図２の場合、吐出ヘッド２１の吐出面２１ａは８面あるので、クリーニング部材３１は、８個設けられる。クリーニング部材３１は、後述のクリーニング位置に移動された吐出ヘッド２１の原料液吐出面２１ａ（ノズル）を清浄する。クリーニング部材３１としては、たとえばスポンジあるいはブラシ等が用いられるが、特に限定されるもではない。本実施形態では、クリーニング部材３１として、ブラシローラを用いるものとする。以下クリーニング部材３１をブラシローラ３１という。
　支持軸３２は、後述のクリーニング位置に移動された吐出ヘッド２１の吐出面２１ａに、ブラシローラ３１が対向してかつ接触するように、ブラシローラ３１を支持する。支持軸３２は、上述したコレクタ４の送り方向と同一方向を回転中心として、後述のモータ６４により回転される。従ってブラシローラ３１は、支持軸３２を回転軸として、モータ６４により回転される。
　捨て打ちデバイス４０は、ファイバ製造装置２のたとえばフロント側に設けられ、かつ吐出ヘッド２１の移動方向に沿って、クリーニングデバイス３０及びコレクタ４と同列に配置される（例えば図３（ａ）参照）。捨て打ちユニット４０は、後述の捨て打ち位置に移動された吐出ヘッド２１から噴出されるファイバを回収する回収デバイスである。
　捨て打ちデバイス（回収デバイス）４０は、回収部材４１を有する。回収部材４１は、たとえばアルミ箔のベルトである。以下、回収部材４１を回収ベルト４１という。回収ベルト４１には、後述の捨て打ち位置に移動された吐出ヘッド２１から吐出される原料液に含まれる不安定なファイバが堆積する。
　捨て打ちデバイス４０は、さらに、回収機構４２を有する。回収機構４２は、回収ベルト４１が架け渡される不図示のベルト支持ローラを有する。ベルト支持ローラは、不安定なファイバが堆積する回収ベルト４１の面を吐出ヘッド２１の吐出面２１ａに対向するように支持する。回収ベルト４は、ベルト支持ローラに支持されることにより、コレクタ４と面一になるように支持される（例えば図３（ａ）の一点鎖線参照）。ベルト支持ローラは、後述のモータ６５に回転されることにより、不安定なファイバが堆積した回収ベルト４１を巻き取る。巻き取られた回収ベルト４１は、捨て打ちデバイス４０から取り外され、新たな回収ベルト４１がベルト支持ローラに取付けられる。
　なお、ファイバ製造装置２のフロント側は、ファイバ製造装置２の保守のためにオペレータが操作する側である。たとえばファイバ製造装置２のフロント側には、オペレータがファイバ製造装置２の保守を行い易くするために、不図示の開閉可能なドアが設けられる。
　一方、本実施形態では、捨て打ちユニット４０は、クリーニングデバイス３０よりも保守頻度が高いと考えられる。従って上述したように、捨て打ちユニット４０はファイバ製造装置２のフロント側、すなわちオペレータがファイバ製造装置２の保守を行い易い側に設けられ、クリーニングデバイス３０がファイバ製造装置２のリア側に設けられる。しかしながら、捨て打ちユニット４０およびクリーニングデバイス３０が設けられる位置は、これに限定されるものではなく、逆の位置であっても良い。
　次に、吐出ヘッド２１の移動可能な構成について、図３乃至図６を参照して説明する。
図３は、図２におけるファイバ製造装置２を上方から見た平面図であって、かつ図３（ａ）は、吐出ヘッド２１が移動して塗布位置に位置した状態を模式的に示す図である。また図４は、吐出ヘッド２１が図３（ａ）に示す塗布位置に位置したときのファイバ製造装置２の斜視図である。図４において、クリーニングデバイス３０および捨て打ちデバイス４０は、図面を簡略化するために省略されている。
　吐出ヘッド２１は、クリーニング位置から、支持体２２によってファイバ製造装置２のフロント方向に移動されることにより、または捨て打ち位置から、ファイバ製造装置２のリア方向に移動されることにより、図３（ａ）および図４に示す塗布位置に位置する。
　塗布位置は、吐出ヘッド２１から噴出されるファイバが、ファイバ製品としてコレクタ４に塗布される位置である。具体的には、塗布位置は、吐出ヘッド２１とコレクタ４とが対向する位置であり、かつ捨て打ち位置（図２（ｂ）参照）と隣接する。塗布位置において、吐出ヘッド２１の吐出面２１ａは、所定距離を隔てて、コレクタ４と対向する。
　塗布位置における吐出面２１ａとコレクタ４との間の所定距離は、吐出ヘッド２１から吐出される原料液中のポリマー材料の種類、ポリマーの濃度、吐出ヘッド２１に印加される高電圧の値等により、適宜選択される。
　なお、吐出ヘッド２１からポリマーを含む原料液を吐出させて、コレクタ４にファイバを塗布する方法としては、周知の電界紡糸法が利用される。従ってファイバの塗布方法の詳細については説明を省略する。
　図３（ｂ）は、吐出ヘッド２１が移動して捨て打ち位置に位置した状態を模式的に示す図である。また図５は、吐出ヘッド２１が図３（ｂ）に示す捨て打ち位置に位置したときのファイバ装置２の斜視図である。図５において、クリーニングデバイス３０は、図面を簡略化するために省略されている。
　吐出ヘッド２１は、塗布位置あるいはクリーニング位置から、支持体２２によってファイバ製造装置２のフロント方向に移動されることにより、図３（ｂ）および図５に示す捨て打ち位置に位置する。
　捨て打ち位置は、吐出ヘッド２１から原料液が吐出され、不安定なファイバ（製品としては不良のファイバ）が、捨て打ちデバイス４０の回収ベルト４１に塗布されることにより回収される回収位置である。具体的には捨て打ち位置（回収位置）は、吐出ヘッド２１と捨て打ちデバイス４０とが対向する位置であり、かつ上述したように塗布位置と隣接する。なお以下の説明において、不安定なファイバを回収するために、吐出ヘッド２１から回収ベルト４１に原料液を吐出することを、捨て打ちという。
　捨て打ち位置において、吐出ヘッド２１の吐出面２１ａは、所定距離を隔てて、回収ベルト４１と対向する。また、回収ベルト４１とコレクタ４とは面一に配置されている。このため、吐出ヘッド２１と回収ベルト４１との位置関係を、塗布位置における吐出ヘッド２１とコレクタ４との位置関係は、ほぼ同じである。具体的には、捨て打ち位置における吐出面２１ａと回収ベルト４１との間の所定距離は、塗布位置における吐出面２１ａとコレクタ４との間の所定距離と同一値である。また捨て打ちの場合の吐出ヘッド２１にも、塗布位置においてコレクタ４にファイバを噴出する場合の吐出ヘッド２１に印加される高電圧と同一値の高電圧が印加される。
　そして捨て打ちの場合も、周知の電界紡糸法を用いて、吐出ヘッド２１から不安定なファイバを噴出させて回収ベルト４１に塗布する。すなわち捨て打ちは、塗布位置において吐出ヘッド２１から原料液を吐出する場合と同一条件、同一方法で行われる。
　従って捨て打ちは、吐出ヘッド２１を塗布位置から捨て打ち位置に移動するだけで実行される。
　図３（ｃ）は、吐出ヘッド２１が移動してクリーニング位置に位置した状態を模式的に示す図である。また図６は、吐出ヘッド２１が図３（ｃ）に示すクリーニング位置に位置したときのファイバ装置２の斜視図である。図６において、捨て打ちデバイス４０は、図面を簡略化するために省略されている。
　吐出ヘッド２１は、塗布位置あるいは捨て打ち位置から、支持体２２によってファイバ製造装置２のリア方向に移動されることにより、図３（ｃ）および図６に示すクリーニング位置に位置する。
　クリーニング位置は、たとえば吐出ヘッド２１からの原料液の吐出を停止したとき、あるいは吐出ヘッド２１からの原料液の吐出を開始するときに、吐出ヘッド２１に残留する液滴を除去することにより清浄する位置である。具体的にはクリーニング位置は、吐出ヘッド２１とクリーニングデバイス３０とが対向する位置である。
　クリーニング位置において、吐出ヘッド２１の吐出面２１ａは、ブラシローラ３１に接触する。なお、吐出ヘッド２１がクリーニング位置に位置しているとき、吐出ヘッド２１への高電圧の印加は停止されている。
　次に、ファイバ製造装置２の制御構成について、図７を参照して説明する。図７は、ファイバ製造装置２の制御構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、ファイバ製造装置２は、制御デバイス５０を有する。制御デバイス５０は、プロセッサ５１およびメモリ５１を含む。プロセッサ５１は、たとえばＣＰＵ、あるいはＭＰＵを含む。メモリ５１は、ＲＯＭ５１ａおよびＲＡＭ５１ｂを含む。
　プロセッサ５１は、ファイバ製造装置２の全体動作を制御する。
ＲＯＭ５１ａは、たとえばプロセッサ５１による制御動作のための制御プログラム等を記憶する。ＲＡＭ５１ｂは、たとえばＲＯＭ５１ａから読み出された制御プログラム等を展開するための作業エリアを提供する。
　さらにファイバ製造装置２は、移動デバイス６１、送り機構６２、送液ポンプ６３、モータ６４、６５、および電源デバイス６６を有する。
　移動デバイス６１は、制御デバイス５０に接続され、プロセッサ５１により制御される。本実施形態の場合、クリーニングデバイス３０および捨て打ちデバイス４０は、コレクタ４と同列に並んで配置される。そして移動デバイス６１は、吐出ヘッド２１を、塗布位置、クリーニング位置、および捨て打ち位置のうちのいずれかの位置に移動させる。従って移動デバイス６１は、例えば単一のデバイスであっても、吐出ヘッド２１を各位置に移動可能である。
　また、吐出面２１ａの幅よりも大きいコレクタ４に原料液を吐出する場合に、移動デバイス６１は、塗布位置における吐出ヘッド２１を、コレクタ４の幅に応じた所定範囲内で移動させる。従って塗布位置は、所定の幅を有する。
　移動デバイス６１は、吐出ヘッド２１の支持体２２に連結されている。移動デバイス６１は、たとえば周知のラックおよびピ二オンを含む機構およびモータを有する。移動デバイス６１は、吐出ヘッド２１を移動させるために、支持体２２を、ファイバ製造装置２のリア方向およびフロント方向のいずれかの方向に移動させる。
　送り機構６２は、コレクタ４を送るための機構であり、モータ等を含む。送り機構６２は、たとえば支持ローラ３に連結される。送り機構６２は、コレクタ４を送るために、たとえば支持ローラ３を回転させる。
　送液ポンプ６３は、吐出ヘッド２１へ原料液を送るための周知のポンプである。送液ポンプ６３は、不図示の原料液収納タンクに連結している。送液ポンプ６３は、原料液収納タンクから供給される原料液を、不図示の送液チューブを介して、吐出ヘッド２１へ送る。
　モータ６４は、クリーニングデバイス３０を動作させる駆動源である。モータ６４は、クリーニングローラ３１の支持軸３２と連結している。モータ６４は、ブラシローラ３１を回転させる。
　モータ６５は、捨て打ちデバイス４０を動作させる駆動源である。モータ６５は、回収機構４２のベルト支持ローラと連結する。モータ６５が回転することにより、回収機構４２は、不安定なファイバが堆積した回収ベルト４１を巻き取る。
　電源デバイス６６は、吐出ヘッド２１（原料液）とコレクタ４との間に高電圧を印加することにより、吐出ヘッド２１とコレクタ４との間に電位差を発生させる電源部である。
　次に、ファイバのコレクタ４への塗布を停止する場合の、プロセッサ５１による制御処理について、図８を参照して説明する。図８は、ファイバのコレクタ４への塗布を停止する場合の制御処理を示すフローチャートである。プロセッサ５１は、ＲＯＭ５２ａに記憶されている制御プログラムに従って、図８に示す制御処理を行う。
　まず、吐出ヘッド２１からコレクタ４へファイバが塗布されている場合、上述したように、吐出ヘッド２１に高電圧が印加されている。この高電圧が印加されている状態を維持して、図８に示すステップＳ１１において、プロセッサ５１は、吐出ヘッド２１を、塗布位置から、捨て打ち位置に移動させるために、移動デバイス６１を動作させる。
　次にステップＳ１２において、プロセッサ５１は、送液ポンプ６３の回転を停止する。送液ポンプ６３の停止により、吐出ヘッド２１への新たな原料液の送りが停止される。送液ポンプ６３の停止後も、吐出ヘッド２１は、原料液の残圧により原料液を吐出し続ける。
　吐出ヘッド２１が捨て打ち位置に移動し、送液ポンプ６３の回転が停止すると、捨て打ちが開始される。残原料液による不安定なファイバは、捨て打ちデバイス４０の回収ベルト４１に堆積する。プロセッサ５１は、捨て打ちデバイス駆動用のモータ６５を制御することにより、不安定なファイバが堆積した回収ベルト４１を巻き取る。
　プロセッサ５１は、送液ポンプ６３の回転を停止させた後、ステップＳ１３において、たとえば送液チューブ内等の原料液の残圧を抜くために、送液ポンプを動作させる。すなわちプロセッサ５１は、原料液を吐出ヘッド２１へ送るときとは逆の方向に送液ポンプを回転させる。プロセッサ５１は、所定時間経過後に送液ポンプの逆回転を停止する。所定時間は、たとえば吐出ヘッド２１からのファイバの噴出が停止するのに十分な時間である。
　プロセッサ５１は、送液ポンプを逆回転させた後、ステップＳ１４において、電源デバイス６６を制御することにより、吐出ヘッド２１への高電圧の印加を停止する。
　以上により、プロセッサ５１は、ファイバのコレクタ４への塗布を停止するための制御処理を終了する。
　次に、ファイバのコレクタ４への塗布を開始する場合の、プロセッサ５１による制御処理について、図９を参照して説明する。図９は、ファイバのコレクタ４への塗布を開始する場合の制御処理を示すフローチャートである。プロセッサ５１は、ＲＯＭ５２ａに記憶されている制御プログラムに従って、図９に示す制御処理を行う。
　図９に示すステップＳ２１において、プロセッサ５１は、たとえば吐出ヘッド２１の位置が、クリーニング位置であるか否か判断する。たとえばプロセッサ５１は、ファイバ製造装置２内に設けられる周知のセンサの検知結果に基づいて吐出ヘッド２１の位置を判断する。
　プロセッサ５１は、吐出ヘッド２１の位置が、クリーニング位置ではないと判断した場合に、吐出ヘッド２１をクリーニング位置に移動させるために、移動デバイス６１を動作させる。
　プロセッサ５１は、吐出ヘッド２１をクリーニング位置に移動させた後、クリーニングデバイス駆動用のモータ６４を制御する。クリーニングデバイス３０のブラシローラ３１は、モータ６４により回転され、吐出ヘッド２１の吐出面２１ａを清浄する。
プロセッサ５１は、所定時間経過後に、モータ６４を制御することにより、クリーニングローラ３１の回転を停止し、吐出面２１ａの清浄を終了する。
　吐出ヘッド２１の清浄後、プロセッサ５１は、ステップＳ２２において、吐出ヘッド２１をクリーニング位置から捨て打ち位置へ移動させるために、移動デバイス６１を動作させる。
　プロセッサ５１は、吐出ヘッド２１を捨て打ち位置へ移動させた後、ステップＳ２３において、電源デバイス６６を制御することにより、吐出ヘッド２１に高電圧を印加する。
　プロセッサ５１は、吐出ヘッド２１に高電圧を印加した後、ステップＳ２４において、送液ポンプ６３を回転させる。送液ポンプ６３は、吐出ヘッド２１への原料液の送りを開始する。
　塗出ヘッド２１への原料液の送りが開始されると、吐出ヘッド２１は、捨て打ちデバイス４０の回収ベルト４２に向けて、原料液の吐出を開始する。すなわち吐出ヘッド２１は、捨て打ちを開始する。吐出ヘッド２１から吐出される原料液の不安定なファイバは、捨て打ちデバイス４０の回収ベルト４２に堆積する。
　所定時間の捨て打ち後、吐出ヘッド２１から吐出される原料液に含まれるファイバは安定する。プロセッサ５１は、ステップＳ２５において、移動デバイス６１を動作させることにより、吐出ヘッド２１を、捨て打ち位置から塗布位置へ移動させる。
　以上により、プロセッサ５１は、ファイバのコレクタ４への塗布を開始するための制御処理を終了する。
　実施形態によれば、吐出ヘッド２１は、塗布位置以外の位置に移動可能である。従って原料液吐出の開始時および停止時の不安定なファイバを、コレクタ４に付着しないようにすることが出来る。また、クリーニングデバイス３０、捨て打ちデバイス４０、及びコレクタ４を同列に並べて配置することが好ましい。この場合、１つの移動デバイス６１によって、クリーニング位置、塗布位置、及び捨て打ち位置へ、吐出ヘッド２１を移動させることができる。すなわち、複数の移動デバイスを設けることなく、１つの移動デバイス６１によって、クリーニング、原料液塗布、及び捨て打ちの３つのモードを切り替えることができる。このように移動デバイスの個数を減らすことができるので装置の小型化を図ることができる。さらに、本実施形態では、塗布位置と捨て打ち位置とが隣接する。従って、吐出ヘッド２１からの原料液の吐出を停止することなく、捨て打ち位置における捨て打ちから、塗布位置における原料液の吐出を行うことができる。よって、本実施形態によれば、捨て打ち位置における捨て打ちから、塗布位置における原料液の吐出に切り替えても、安定したファイバを得ることができる。さらに、回収ベルト４１とコレクタ４とを面一に配置することが好ましい。この場合、吐出ヘッド２１と回収ベルト４１との位置関係を、吐出ヘッド２１とコレクタ４との位置関係とほぼ同じにすることができる。従って、捨て打ちの吐出条件と、ファイバを得るための原料液吐出の吐出条件とを同じ条件とすることが可能となる。さらに捨て打ちにおける吐出ヘッド２１と回収ベルト４１との間の雰囲気と、ファイバ製品を得るための原料液吐出における吐出ヘッド２１とコレクタ４との間の雰囲気とを同じとすることができる。このため、捨て打ちとファイバを得るための原料液吐出との環境をほぼ類似にすること可能になる。すなわち、これらの構造・機能を有することにより、ファイバを得るための適切な条件を捨て打ちの位置で調整した後、吐出を停止させることなくファイバを得る工程に移動させることができるため、装置起動時等においても所望のファイバを安定して得ることが可能となる。
　また実施形態によれば、吐出ヘッド２１は、原料液吐出の開始時および停止時に、捨て打ちデバイス４０が設けられる捨て打ち位置に移動する。すなわち吐出ヘッド２１は、塗布位置に位置する前及び後に捨て打ち位置に移動する。従って吐出ヘッド２１の原料液吐出エリアに遮蔽部材等を挿入することなく、不安定なファイバを受け止め、回収することが出来る。
　また実施形態によれば、吐出ヘッド２１は、原料液吐出の開始時に、クリーニングデバイス３０が設けられるクリーニング位置に移動する。すなわち吐出ヘッド２１は、塗布位置に位置する前にクリーニング位置に移動する。従って原料液吐出の開始時において、吐出ヘッド２１の吐出面２１ａの清浄度を維持することが出来る。
　また実施形態によれば、原料液吐出の停止時に、原料液の残圧を抜くために送液ポンプ６３を逆回転させる。すなわち吐出ヘッド２１が塗布位置に位置した後に、送液ポンプ６３が逆回転される。従って原料液吐出の停止時に、不安定な原料液吐出の時間を短くすることができる。このため原料液吐出停止時の不安定なファイバの量を少なくすることが出来き、かつ吐出ヘッド２１の清浄度を保つことができる。
　実施形態によれば、吐出ヘッド２１は、コレクタ４の幅に応じて移動する。従って吐出面２１ａの幅よりも大きいコレクタ４に対しても、コレクタ４の全面にファイバを塗布することが出来る。
　なお、上述した実施形態においては、移動デバイス６１は、吐出ヘッド２１による原料液吐出の開始時および原料液吐出の停止時に、吐出ヘッド２１を捨て打ち位置（回収位置）に移動させる（図８および図９参照）。しかしながら実施形態はこれに限定されるものではなく、移動デバイス６１は、吐出ヘッド２１による原料液吐出の開始時および原料液吐出の停止時のうちの少なくとも一方の時に、吐出ヘッド２１を、捨て打ち位置（回収位置）に移動させも良い。
　また、上述した実施形態においては、移動デバイス６１は、吐出ヘッド２１による原料液吐出の開始時にのみ、吐出ヘッド２１を、クリーニング位置に移動させる（図９参照）。しかしながら実施形態はこれに限定されるものではなく、移動デバイス６１は、吐出ヘッド２１による原料液吐出の停止時にのみ、吐出ヘッド２１を、クリーニング位置に移動させても良い。この場合、移動デバイス６１は、図８に示すステップＳ１４の処理後に、吐出ヘッド２１を、クリーニング位置に移動させる。さらに移動デバイス６１は、吐出ヘッド２１による原料液吐出の開始時および原料液吐出の停止時に、吐出ヘッド２１を、クリーニング位置に移動させても良い。
　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。

Claims (8)

  1. 　ポリマーが溶媒に溶解している原料液をコレクタに向けて吐出する吐出ヘッドと、
    　前記吐出ヘッドと、前記コレクタと、の間に電位差を発生させる電源部と、
    　備えるファイバ製造装置であって、
    　前記吐出ヘッドにより吐出される原料液を回収する回収デバイスと、
    　前記吐出ヘッドを清浄するクリーニングデバイスと、
    　前記吐出ヘッドと前記コレクタとが対向する塗布位置、前記吐出ヘッドと前記回収デバイスとが対向する回収位置、および前記吐出ヘッドと前記クリーニングデバイスとが対向するクリーニング位置、のいずれかの位置へ前記吐出ヘッドを移動させる移動デバイスと、
    　を有するファイバ製造装置。
  2. 　前記移動デバイスは、前記吐出ヘッドが前記塗布位置に位置する前または後に、前記吐出ヘッドを前記回収位置に移動させる請求項１に記載のファイバ製造装置。
  3. 　前記移動デバイスは、前記吐出ヘッドが前記塗布位置に位置する前または後に、前記吐出ヘッドを前記クリーニング位置に移動させる請求項１または２に記載のファイバ製造装置。
  4. 　さらに、前記原料液を前記吐出ヘッドへ送る送液ポンプを有し、この送液ポンプは、前記吐出ヘッドが前記塗布位置に位置した後、前記原料液を前記吐出ヘッドへ送るときと逆の方向に回転する請求項１乃至３のいずれか一つの請求項に記載のファイバ製造装置。
  5. 　ポリマーが溶媒に溶解している原料液を吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドにより吐出される原料液を受けるコレクタと、前記吐出ヘッドにより吐出される原料液を回収する回収デバイスと、前記吐出ヘッドを清浄するクリーニングデバイスと、前記吐出ヘッドを移動させる移動デバイスとを有するファイバ製造装置によるファイバ製造方法において、
    　前記吐出ヘッドを前記コレクタと対向する塗布位置に移動させる前に、前記移動デバイスにより前記吐出ヘッドを、前記回収デバイスと対向する回収位置に移動させ、
    　前記吐出ヘッドから吐出される原料液を、前記回収位置で前記回収デバイスにより回収させ、
    　前記回収デバイスによる原料液の回収後に、前記移動デバイスにより前記吐出ヘッドを、前記塗布位置に移動させる
    　ファイバ製造方法。
  6. 　さらに、前記移動デバイスにより前記吐出ヘッドを、前記回収デバイスと対向する回収位置に移動させる前に、前記移動デバイスにより前記吐出ヘッドを、前記クリーニングデバイスと対向するクリーニング位置に移動させる請求項５に記載のファイバ製造方法。
  7. 　ポリマーが溶媒に溶解している原料液を吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドにより吐出される原料液を受けるコレクタと、前記吐出ヘッドにより吐出される原料液を回収する回収デバイスと、前記吐出ヘッドを清浄するクリーニングデバイスと、前記吐出ヘッドを移動させる移動デバイスとを有するファイバ製造装置によるファイバ製造方法において、
    　前記吐出ヘッドを前記コレクタと対向する塗布位置から、前記移動デバイスにより前記吐出ヘッドを、前記回収デバイスと対向する回収位置に移動させ、
    　前記吐出ヘッドから吐出される原料液を、前記回収位置で前記回収デバイスにより回収させるファイバ製造方法。
  8. 　さらに前記ファイバ製造装置は、前記原料液を前記吐出ヘッドへ送る送液ポンプを有し、
    　前記回収デバイスによる原料液の回収後に、前記原料液を前記吐出ヘッドへ送るときと逆の方向に、前記送液ポンプを回転させる請求項７に記載のファイバ製造方法。
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