JP7599888B2 - 電界紡糸装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電界紡糸装置に関する。

電界紡糸法（電荷誘導紡糸法等とも称されることもある）により、微細なファイバーを収集体又は基材の表面に堆積させ、ファイバーの膜を形成する電界紡糸装置がある。電界紡糸装置では、電界紡糸ヘッドに高分子材料を含む原料液が供給される。そして、電界紡糸ヘッド等に電圧を印加することにより、原料液を帯電させ、電界紡糸ヘッドのノズルから帯電した原料液を収集体又は基材の表面に向かって噴出させる。これにより、ファイバーが、収集体又は基材の表面に堆積される。

前述のような電界紡糸装置では、ファイバーの膜を形成する作業が行われていない状態において、電界紡糸ヘッドのノズルは、収納ケースの内部に収納される等して、保護される。収納ケースの内部へノズルの収納する作業は、可能な限り自動化されることが、求められている。また、収納ケースの内部へノズルの収納する作業が自動化されても、収納ケースにノズルを収納する構成が複雑化しないことが、求められている。すなわち、収納ケースへノズルを収納する作業の自動化が簡単な構成で実現されることが、求められている。

特開２０１３－１５５４５７号公報 特開２０１７－１４５５３３号公報 特開２０１８－１４５５５１号公報

本発明が解決しようとする課題は、収納ケースへノズルを容易に収納することができる電界紡糸装置を提供することにある。

実施形態によれば、電界紡糸装置は、電界紡糸ヘッド、収納ケース及びケース移動部を備える。電界紡糸ヘッドは、高分子材料を含む原料液を噴出可能なノズルを備え、第１の移動位置と第２の移動位置との間で移動可能である。収納ケースの内部には、電界紡糸ヘッドのノズルを収納可能な収納空洞が形成され、収納ケースには、収納空洞の外部への開口が形成される。電界紡糸ヘッドが第１の移動位置に位置する状態では、収納ケースの収納空洞は、ノズルから離間した位置に位置する。電界紡糸ヘッドが第２の移動位置へ移動することにより、電界紡糸ヘッドからケース移動部に力が作用する。ケース移動部は、電界紡糸ヘッドからの力によって収納ケースを移動させことにより、収納ケースの収納空洞に開口からノズルを挿入させ、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッドのノズルを収納空洞の内部に収納する。

図１は、第１の実施形態に係る電界紡糸装置において、電界紡糸ヘッドが第１の移動位置に位置する状態を、電界紡糸ヘッドの中心軸に対して交差し、かつ、ノズルの突出方向に対して交差する方向から視た概略図である。 図２は、第１の実施形態に係る電界紡糸装置において、電界紡糸ヘッドが第１の移動位置に位置する状態を、ノズルの突出方向とは反対側から視た概略図である。 図３は、第１の実施形態に係る電界紡糸装置において、電界紡糸ヘッドが第２の移動位置に位置する状態を、電界紡糸ヘッドの中心軸に対して交差し、かつ、ノズルの突出方向に対して交差する方向から視た概略図である。 図４は、第１の実施形態に係る電界紡糸装置において、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッドのノズルが収納ケースに収納された状態を示す概略図である。 図５は、第１の変形例に係る電界紡糸装置において、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッドのノズルが収納ケースに収納された状態を示す概略図である。 図６は、第２の変形例に係る電界紡糸装置において、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッドのノズルが収納ケースに収納された状態を示す概略図である。 図７は、第３の変形例に係る電界紡糸装置において、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッドのノズルが収納ケースに収納された状態を示す概略図である。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１乃至図３は、第１の実施形態に係る電界紡糸装置１の一例を示す。図１乃至図３に示すように、電界紡糸装置１は、電界紡糸ヘッド２、移動駆動部３、原料液の供給部４、電源５、収集体６、制御部７及び収納ケース８を備える。

電界紡糸ヘッド２は、ヘッド本体１１と、１つ以上（本実施形態では４つ）のノズル１２と、を備える。ここで、ヘッド本体１１（電界紡糸ヘッド２）の中心軸を規定し、ヘッド本体１１において中心軸に沿う方向を長手方向とする。ヘッド本体１１は、中心軸に沿って延設され、長手方向に沿って延設される。本実施形態では、ヘッド本体１１及びノズル１２のそれぞれは、導電材料から形成される。なお、ノズル１２の数は、特に限定されるものではなく、ノズル１２は、１つ以上設けられていればよい。また、ヘッド本体１１及びノズル１２のそれぞれは、原料液に対して耐性を有する材料から形成されることが好ましく、例えば、ステンレスから形成される。

ノズル１２のそれぞれは、ヘッド本体１１の外周面に設けられる。複数のノズル１２のそれぞれは、外周側へ、すなわち、ヘッド本体１１の中心軸から離れる側へ、ヘッド本体１１の外周面から突出する。本実施形態では、複数のノズル１２は、ヘッド本体１１の中心軸の軸回りについて、互いに対して同一又は略同一の角度位置に配置される。このため、本実施形態では、複数のノズル１２は、電界紡糸ヘッド２の長手方向に沿って配列され、１つのノズル列を形成する。なお、図１及び図３では、電界紡糸ヘッド２の中心軸（長手方向）に対して交差し、かつ、ノズル１２の突出方向に対して交差する方向から視た状態が、示される。そして、図２は、ノズル１２の突出方向とは反対側から視た状態が、示される。

ヘッド本体１１の内部には、内部空洞（図示しない）が形成される。そして、ノズル１２のそれぞれの内部には、流路（図示しない）が形成され、ノズル１２のそれぞれのヘッド本体１１からの突出端（先端）には、噴出口１３が形成される。ノズル１２のそれぞれでは、噴出口１３は、流路を通して、ヘッド本体１１の内部空洞と連通する。ノズル１２のそれぞれは、噴出口１３から原料液を噴出可能である。ノズル１２のそれぞれでは、ヘッド本体１１から突出する側、すなわち、噴出口１３が開口する側に向かって、原料液を噴出可能である。

移動駆動部３は、電動モータ等の駆動部材を備え、駆動部材は、電力が供給されることにより、駆動される。移動駆動部３には、支持体３１及び可動体３２を間に介して、電界紡糸ヘッド２が連結される。可動体３２は、電界紡糸ヘッド２と一緒に支持体３１及び移動駆動部３に対して移動可能な状態で、支持体３１に接続される。図１乃至図３の一例では、電界紡糸ヘッド２及び可動体３２は、電界紡糸ヘッド２の長手方向（電界紡糸ヘッド２の中心軸）に沿って、支持体３１及び移動駆動部３に対して移動可能である（矢印Ｘ１及び矢印Ｘ２）。また、電界紡糸ヘッド２は、第１の移動位置と第２の移動位置との間で、移動可能である。

ここで、図１及び図２では、電界紡糸ヘッド２は、第１の移動位置に位置し、図３では、電界紡糸ヘッド２は、第２の移動位置に位置する。本実施形態では、移動駆動部３が駆動されることにより、支持体３１を介して可動体３２及び電界紡糸ヘッド２に動力が伝達され、可動体３２及び電界紡糸ヘッド２が移動する。また、電界紡糸ヘッド２は、支持体３１及び可動体３２を間に介して移動駆動部３に連結されるため、電界紡糸ヘッド２がいずれの位置に位置する状態でも、移動駆動部３は、電界紡糸ヘッド２から離れて位置する。したがって、電界紡糸ヘッド２がいずれの位置に位置する状態でも、移動駆動部３に設けられる電動モータ等の駆動部材は、電界紡糸ヘッド２から離れて位置する。また、電界紡糸ヘッド２は、第１の移動位置に位置する状態において、第２の移動位置に位置する状態に比べて、移動駆動部３から離れて位置する。

原料液の供給部４は、電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置に位置する状態において、原料液を電界紡糸ヘッド２に供給可能である。電界紡糸ヘッド２が第２の移動位置に位置する状態等、電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置以外に位置する状態では、供給部４は、電界紡糸ヘッド２に原料液を供給しない。供給部４は、原料液の供給源、及び、供給源から電界紡糸ヘッド２への原料液の供給経路を構成する。原料液の供給部４は、収納部４１、供給駆動部４２、供給調整部４３及び供給配管４５を備える。収納部４１、供給駆動部４２、供給調整部４３及び供給配管４５のそれぞれは、原料液に耐性を有し、ある一例では、収納部４１及び供給配管４５のそれぞれは、フッ素樹脂等の電気的絶縁性を有する材料から形成される。

収納部４１は、原料液を収納するタンク等である。原料液は、高分子材料を溶媒に溶解したものである。原料液に含まれる高分子、及び、高分子を溶解させる溶媒は、収集体６の表面に堆積させるファイバー１０の種類等に対応させて、適宜に決定される。高分子材料は、特に限定されるものではなく、形成するファイバー１０の材質に対応させて適宜に変更可能である。高分子材料としては、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、アラミド等を用いることができる。原料液に用いられる溶媒は、高分子材料を溶解することができるものであればよい。溶媒は、溶解させる高分子材料に対応させて適宜に変更可能である。溶媒としては、例えば、水、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、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）及びジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等を用いることができる。

供給配管４５は、収納部４１と電界紡糸ヘッド２との間を接続し、原料液の供給流路を形成する。供給駆動部４２は、駆動等されることにより、収納部４１から供給配管４５を通して原料液を電界紡糸ヘッド２に供給する。ある一例では、供給駆動部４２は、ポンプである。供給調整部４３は、電界紡糸ヘッド２に供給される原料液の流量及び圧力等を調整する。ある一例では、供給調整部４３は、原料液の流量及び圧力等を制御可能な制御弁を備える。この場合、供給調整部４３は、原料液の粘度及びノズル１２の構造等に基づいて、原料液を適宜の流量及び圧力等に調整する。また、ある一例では、供給調整部４３は、収納部４１から電界紡糸ヘッド２への原料液の供給及び供給停止を切替え可能である。この場合、供給調整部４３は、例えば、切替え弁を備える。

本実施形態において、電源５は、電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置に位置する状態において、電界紡糸ヘッド２に電圧を印加する。この際、電界紡糸ヘッド２では、ヘッド本体１１を介して、所定の極性の電圧が、ノズル１２のそれぞれに印加される。そして、複数のノズル１２では、互いに対して同一の極性の電圧が印加される。供給部４によって電界紡糸ヘッド２に原料液が供給された状態において、電源５によって電界紡糸ヘッド２に前述のように電圧が印加されることにより、原料液がノズル１２（電界紡糸ヘッド２）と同一の極性に帯電する。本実施形態では、電界紡糸ヘッド２が第２の移動位置に位置する状態等、電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置以外に位置する状態では、電源５によって、ノズル１２（電界紡糸ヘッド２）に電圧が印加されない。ただし、電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置と第２の移動位置との間に位置する状態において、電源５が電界紡糸ヘッド２に電圧を印加するように運用してもよい。

なお、ある一例では、ノズル１２のそれぞれに電気的に接続される端子（図示しない）が設けられ、電源５は、端子を介してノズル１２のそれぞれに電圧を印加してもよい。この場合、ヘッド本体１１を導電材料から形成する必要がなくなる。また、ノズル１２のそれぞれに印加される電圧の極性は、プラスであってもよく、マイナスであってもよい。図１等の一例では、電源５は、直流電源であり、ノズル１２のそれぞれにプラスの電圧を印加する。

収集体６は、導電材料から形成される。また、収集体６は、原料液に対して耐性を有し、ある一例では、ステンレスから形成される。電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置に位置する状態では、収集体６は、電界紡糸ヘッド２に対して、ノズル１２が突出する側に配置され、電界紡糸ヘッド２に対して、ノズル１２から原料液が噴出される側に配置される。図１の一例では、収集体６は接地され、収集体６の対地電圧は０Ｖ又は略０Ｖになる。別のある一例では、電源５又は電源５とは別の電源によって、原料液及び電界紡糸ヘッド２（ノズル１２）とは反対の極性の電圧が、収集体６に印加される。

本実施形態では、電界紡糸ヘッド２に電圧が印加されることにより、電界紡糸ヘッド２へ供給された原料液は、電界紡糸ヘッド２と同一の極性に帯電する。そして、電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置に位置する状態では、原料液が電界紡糸ヘッド２と同一の極性に帯電することにより、電界紡糸ヘッド２（ノズル１２）の原料液と収集体６との間の電位差によって、原料液は、ノズル１２のそれぞれの噴出口１３から収集体６に向かって噴出される。電界紡糸ヘッド２から原料液が収集体６に向かって噴出されることにより、ファイバー１０が収集体６の表面に堆積され、堆積されたファイバー１０によってファイバー１０の膜が形成される。すなわち、電界紡糸法（電荷誘導紡糸法等とも称されることもある）によって、ファイバー１０の膜が形成される。なお、ノズル１２（電界紡糸ヘッド２）に印加される電圧、及び、収集体６に印加される電圧等は、原料液に含まれる高分子材料の種類及び電界紡糸ヘッド２の収集体６に対する距離等に対応させて、適宜の大きさに調整される。

収集体６は、例えば、板状又はシート状に形成される。収集体６がシート状に形成される場合、ロール等の外周面に巻かれた収集体６にファイバー１０を堆積させてもよい。また、収集体６は、移動可能であってもよい。ある一例では、一対の回転ドラム、及び、回転ドラムを駆動させる駆動源が設けられる。駆動源によって回転ドラムが駆動されることにより、ベルトコンベヤーと同様にして、一対の回転ドラムの間を収集体６が移動する。収集体６が移動する（搬送される）ことにより、収集体６の表面においてファイバー１０が堆積される領域を経時的に変化させることが、可能になる。収集体６の表面に形成されたファイバー１０の膜は、収集体６から取外される。ファイバー１０の膜は、これらに限定されないが、例えば、不織布及びフィルタ等に用いられる。

また、ある一例では、収集体６が設けられない。この場合、導電材料から形成される基材が用いられる。そして、前述のように原料液が電界紡糸ヘッド２に供給された状態で電界紡糸ヘッド２に電圧を印加することにより、ノズル１２のそれぞれの噴出口１３から基材に向かって原料液が噴出される。これにより、基材の表面にファイバー１０が堆積され、基材の表面にファイバー１０の膜が形成される。この場合、基材は、接地されていてもよく、電源５又は電源５とは別の電源によって、電界紡糸ヘッド２（ノズル１２）及び原料液とは反対の極性の電圧が基材に印加されてもよい。

また、別のある一例では、収集体６上に基材が設置される。そして、前述のように原料液が電界紡糸ヘッド２に供給された状態で電界紡糸ヘッド２に電圧を印加することにより、ノズル１２のそれぞれの噴出口１３から収集体６及び基材に向かって原料液が噴出される。これにより、収集体６上に設置される基材の表面にファイバー１０が堆積され、基材の表面にファイバー１０の膜が形成される。この場合、基材が電気的絶縁性を有する場合でも、基材の表面にファイバー１０の膜を形成可能になる。

また、収集体６上に基材が設置される場合、基材は、収集体６上を移動可能であってもよい。ある一例では、シート状の基材が巻かれた回転ドラムと、表面にファイバー１０の膜が形成された基材を巻き取る回転ドラムと、が設けられる。そして、回転ドラムのそれぞれを回転することにより、収集体６上を基材が移動する。基材が移動する（搬送される）ことにより、基材の表面においてファイバー１０が堆積される領域を経時的に変化させることが、可能になる。なお、基材の表面上にファイバー１０の膜を形成する例としては、これに限定されないが、例えば、電池のセパレータ一体型電極の製造が挙げられる。この場合、電極群の負極及び正極の一方が基材として用いられる。そして、基材の表面に形成されるファイバー１０の膜が、負極又は正極と一体のセパレータとなる。

制御部（コントローラ）７は、例えば、コンピュータ等である。制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含むプロセッサ又は集積回路（制御回路）、及び、メモリ等の記憶媒体を備える。制御部７は、集積回路等を１つのみ備えてもよく、集積回路等を複数備えてもよい。制御部７は、記憶媒体等に記憶されるプログラム等を実行することにより、処理を行う。制御部７は、供給駆動部４２の駆動、供給調整部４３の作動、及び、電源５からの出力等を制御する。また、制御部７は、移動駆動部３の駆動を制御することにより、電界紡糸ヘッド２の第１の移動位置と第２の移動位置との間での移動を制御する。

収納ケース８は、中継リンク８１及び軸部材８２を間に介して、支持体８３に取付けられる。収納ケース８は、中継リンク８１と一緒に、軸部材８２を中心として、支持体８３に対して回動可能である。収納ケース８の回動軸は、電界紡糸ヘッド２の移動方向に対して交差する（垂直又は略垂直である）。また、中継リンク８１には、ばね部材８５の一端が接続され、ばね部材８５の他端は、支持体８３に接続される。

本実施形態では、電界紡糸ヘッド２が第２の移動位置に移動することにより、電界紡糸ヘッド２が中継リンク８１に当接する。これにより、電界紡糸ヘッド２から中継リンク８１に力が作用し、電界紡糸ヘッド２からの力によって、中継リンク８１及び電界紡糸ヘッド２が軸部材８２を中心として、回動する。これにより、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２のノズル１２が、収納ケース８の内部に挿入される。したがって、本実施形態では、中継リンク８１及び軸部材８２等は、電界紡糸ヘッド２から作用する力によって収納ケース８を移動させるケース移動部を構成する。そして、電界紡糸ヘッド２が第２の移動位置に位置する状態では、電界紡糸ヘッド２からケース移動部の中継リンク８１に作用する機械的な力によって、収納ケース８は、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２のノズル１２を内部に収納する収納位置へ、移動する。すなわち、収納ケース８は、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２のノズル１２を、収納ケース８の内部（すなわち収納空洞８６の内部）に収納する。

また、電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置に位置する状態等、電界紡糸ヘッド２が第２の移動位置から離れた位置に位置する状態では、電界紡糸ヘッド２は、中継リンク８１に接触せず、ケース移動部の中継リンク８１に、電界紡糸ヘッド２から力が作用しない。中継リンク８１に電界紡糸ヘッド２から力が作用していない状態では、ばね部材８５から中継リンク８１に作用する弾性力等によって、収納ケース８は、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２のノズル１２を収納する収納位置から離れた位置で、保持される。すなわち、中継リンク８１に電界紡糸ヘッド２から力が作用していない状態では、収納ケース８は、ばね部材８５によって、前述の収納位置から離れた位置に位置する状態に付勢される。すなわち、収納ケース８は、第１の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２のノズル１２を、収納ケース８の内部（すなわち収納空洞８６）から離間した位置に配置させる。

したがって、本実施形態では、ばね部材８５等は、ケース移動部の中継リンク８１に電界紡糸ヘッド２から力が作用していない状態において、収納ケース８を収納位置から離れた位置で保持するケース保持部を構成する。また、本実施形態では、中継リンク８１に電界紡糸ヘッド２から力が作用することにより、収納ケース８は、ばね部材８５からの弾性力等に反して、収納位置へ移動する。

図４は、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２のノズル１２が収納ケース８に収納された状態を示す。図４では、電界紡糸ヘッド２は、長手方向の一方側から視た状態で示される。図４に示すように、収納ケース８の内部には、収納空洞８６が形成され、電界紡糸ヘッド２のノズル１２は、収納空洞８６に収納可能である。また、収納ケース８には、収納空洞８６の外部への開口８７が形成される。電界紡糸ヘッド２が第２の移動位置に移動し、電界紡糸ヘッド２からケース移動部の中継リンク８１に作用する力によって収納ケース８が前述のように移動することにより、ノズル１２は、開口８７から収納空洞８６に挿入される。

収納ケース８では、長手方向が規定される。収納ケース８では、収納空洞８６及び開口８７は、長手方向に沿って形成される。第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２のノズル１２が収納された状態では、収納ケース８の長手方向は、電界紡糸ヘッド２の長手方向と一致又は略一致し、電界紡糸ヘッド２の移動方向と一致又は略一致する。また、収納ケース８では、長手方向に対して交差する（垂直又は略垂直な）方向へ向かって、収納空洞８６が開口８７において開口する。そして、収納ケース８では、長手方向に交差する（垂直又は略垂直な）方向について、開口８７とは反対側に底面（底部）が形成される。すなわち、収納ケース８では、周方向について開口８７から１８０°程度離れた位置に、底面が形成される。第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２のノズル１２が収納された状態では、収納空洞８６は、ノズル１２の突出方向とは反対側へ、開口８７において開口する。

また、収納ケース８の収納空洞８６には、ノズル１２と同一の数のキャップ８８が設けられる。収納空洞８６にノズル１２が収納された状態では、キャップ８８のそれぞれにノズル１２の対応する１つが密着する。したがって、本実施形態では、キャップ８８のそれぞれが、収納空洞８６にノズル１２が収納された状態においてノズル１２の対応する１つが密着する密着部を形成する。ノズル１２のそれぞれは、ヘッド本体１１からの突出端（先端）で、すなわち、噴出口１３及びその近傍で、キャップ８８の対応する１つである密着部に密着する。

また、ノズル１２のそれぞれは、キャップ８８の対応する１つに密着した状態において、キャップ８８の対応する１つによって、外周側が覆われる。キャップ８８は、柔軟性を有し、ゴムから形成される。キャップ８８を形成するゴムとしては、シリコーンゴム及びエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等が挙げられる。なお、図４の一例では、キャップ８８のそれぞれの断面が、凹部を有する形状となり、キャップ８８のそれぞれの凹部の底部に、ヘッド本体１１から突出するノズル１２の対応する１つの先端である突出端（すなわち、噴出口１３及びその近傍）が密着するが、キャップ８８の形状等は、これに限るものではない。特に、キャップ８８を形成する材料としてシリコーンゴム及びエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴムを用いる場合は、キャップ８８のそれぞれの断面を矩形に形成し、キャップ８８のそれぞれの表面にノズル１２の対応する１つの先端が密着してもよい。

前述のようにノズル１２のそれぞれをキャップ８８の対応する１つに密着させた状態で収納ケース８の収納空洞８６にノズル１２が収納されることにより、キャップ（密着部）８８によって、ノズル１２が適切に保護される。すなわち、電界紡糸法によるファイバー１０の膜の形成が行われていない状態において、ノズル１２は、適切に保護された状態で収納される。また、ノズル１２のそれぞれは、ゴムから形成されるキャップ８８の対応する１つに、噴出口１３及びその近傍で密着するため、ノズル１２のそれぞれにおいて、流路（内部）に滞留している原料液の固化が、有効に防止される。

本実施形態では、前述のように、電界紡糸ヘッド２を第２の移動位置に移動させることにより、電界紡糸ヘッド２からケース移動部の中継リンク８１に力が作用し、電界紡糸ヘッド２からの力によって、収納ケース８が移動（回動）する。そして、収納ケース８が移動することにより、収納ケース８の収納空洞８６へノズル１２が挿入される。このため、収納ケース８へノズル１２を収納する作業の自動化が実現される。

また、電界紡糸ヘッド２から中継リンク８１に作用する力によって収納ケース８が移動するため、収納ケース８の移動によってノズル１２を収納ケース８の内部に収納する構成が、複雑にならない。このため、収納ケース８へノズル１２を収納する作業の自動化が、簡単な構成で実現される。

前述のようにノズル１２を収納ケース８の内部に収納する構成が複雑化しないため、ノズル１２を収納ケース８の内部に収納する構成の大型化が有効に防止される。また、電界紡糸ヘッド２から中継リンク８１に作用する力によって収納ケース８が移動するため、電動モータ等の電力によって駆動される駆動部材を、収納ケース８を移動させる駆動源として設ける必要がない。したがって、電界紡糸法によるファイバー１０の膜の形成時等において、電界紡糸ヘッド２及びその近傍に形成される電界に対するノズル１２を収納ケース８の内部に収納する構成（収納ケース８を移動する構成）の影響が、低減される。

また、電界紡糸ヘッド２が第２の移動位置から離れた位置に位置する状態では、ケース移動部の中継リンク８１に、電界紡糸ヘッド２から力が作用せず、収納ケース８は、ばね部材（ケース保持部）８５によって、ノズル１２を収納する収納位置から離れた位置で保持される。そして、電界紡糸ヘッド２を第２の移動位置に移動させ、中継リンク８１に電界紡糸ヘッド２から力が作用することにより、収納ケース８は、ばね部材８５からの弾性力等に反して、収納位置へ移動する。このため、電界紡糸ヘッド２を第２の移動位置に移動することにより、中継リンク８１及び収納ケース８が適切に移動し、ノズル１２が収納ケース８に適切に収納される。

また、本実施形態では、電界紡糸ヘッド２がいずれの位置に位置する状態においても、移動駆動部３に設けられる電動モータ等の駆動部材は、電界紡糸ヘッド２から離れて位置する。そして、電界紡糸ヘッド２は、第１の移動位置に位置する状態において、第２の移動位置に位置する状態に比べて、移動駆動部３から離れて位置する。このため、第１の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２を用いたファイバー１０の膜の形成時等において、電界紡糸ヘッド２及びの近傍に形成される電界に対する移動駆動部３の影響が、低減される。

（変形例）
なお、前述の実施形態等では、複数のノズル１２が、電界紡糸ヘッド２の長手方向に沿って配列され、１つのノズル列が形成されるが、ヘッド本体１１の外周面におけるノズル１２の配置は、前述の実施形態等の配置に限るものではない。また、前述の実施形態等では、収納空洞８６にノズル１２が収納された状態において、ノズル１２のそれぞれはキャップ８８の対応する１つに密着するが、収納空洞８６においてノズル１２が密着する密着部の構成は、前述の実施形態等の構成に限るものではない。

図５に示す第１の変形例では、ヘッド本体１１の外周面に、１つ以上のノズル１２Ａ、及び、１つ以上のノズル１２Ｂが設けられる。ノズル１２Ａ，１２Ｂのそれぞれは、ヘッド本体１１の外周面から外周側へ突出する。ノズル１２Ａ，１２Ｂは、電界紡糸ヘッド２の周方向について、すなわち、ヘッド本体１１の中心軸の軸回りについて、互いに対して離れて配置される。ただし、電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置に位置する状態では、ノズル１２Ａ，１２Ｂのいずれもが、ヘッド本体１１の中心軸に対して、収集体６が位置する側に配置される。そして、電界紡糸ヘッド２が第１の移動位置に位置する状態では、ノズル１２Ａ，１２Ｂのそれぞれから、収集体６に向かって、原料液が噴出される。

ある一例では、複数のノズル１２Ａが電界紡糸ヘッド２の長手方向に沿って配列され、複数の１２Ａのノズル列が形成される。そして、複数のノズル１２Ｂが電界紡糸ヘッド２の長手方向に沿って配列され、複数の１２Ｂのノズル列が形成される。この場合、ノズル１２Ａのノズル列、及び、ノズル１２Ｂのノズル列は、電界紡糸ヘッド２の周方向について、互いに対して離れて配置される。

また、本変形例では、前述の実施形態等と同様にして、ノズル１２Ａ，１２Ｂは、収納ケース８の収納空洞８６に収納される。本変形例では、キャップ８８の代わりにスポンジ８９Ａ，８９Ｂが、収納空洞８６に設けられる。収納空洞８６にノズル１２Ａ，１２Ｂが収納された状態では、ノズル１２Ａのそれぞれは、スポンジ８９Ａに密着し、ノズル１２Ｂのそれぞれは、スポンジ８９Ｂに密着する。したがって、本変形例では、スポンジ８９Ａ，８９Ｂのそれぞれが、収納空洞８６にノズル１２Ａ，１２Ｂが収納された状態においてノズル１２Ａ，１２Ｂの対応する一方が密着する密着部を形成する。ノズル１２Ａ，１２Ｂのそれぞれは、ヘッド本体１１からの突出端（先端）で、すなわち、噴出口１３及びその近傍で、スポンジ８９Ａ，８９Ｂの対応する一方である密着部に密着する。

スポンジ８９Ａ，８９Ｂのそれぞれは、柔軟性を有し、溶液を保持する。また、スポンジ８９Ａ，８９Ｂのそれぞれは、例えば、樹脂多孔質体及び高分子多孔質体等の多孔質体を用いて形成される。スポンジ８９Ａ，８９Ｂを形成する多孔質体としては、発泡体等が挙げられる。また、溶液を保持する観点から、スポンジ８９Ａ，８９Ｂを形成する発泡体は、連続気泡構造体であることが好ましい。スポンジ８９Ａ，８９Ｂを形成する発泡体としては、発泡メラミン及び発泡ポリウレタン等が挙げられる。

また、スポンジ８９Ａ，８９Ｂのそれぞれでは、溶液は、内部の孔又は隙間で保持される。スポンジ８９Ａ，８９Ｂに保持される溶液は、原料液に含まれる高分子材料を溶解可能であれば、特に限定されるものではない。ある一例では、スポンジ８９Ａ，８９Ｂに保持される溶液として、原料液の溶媒と同一の液体が用いられる。したがって、スポンジ８９Ａ，８９Ｂに保持される溶液として、水、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、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）及びジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等を用いることができる。

前述のようにノズル１２Ａ，１２Ｂのそれぞれをスポンジ８９Ａ，８９Ｂの対応する一方に密着させた状態で収納ケース８の収納空洞８６にノズル１２Ａ，１２Ｂが収納されることにより、前述の実施形態等と同様に、スポンジ（密着部）８９Ａ，８９Ｂによって、ノズル１２が適切に保護される。すなわち、電界紡糸法によるファイバー１０の膜の形成が行われていない状態において、ノズル１２Ａ，１２Ｂは、適切に保護された状態で収納される。また、ノズル１２Ａ，１２Ｂのそれぞれは、スポンジ８９Ａ，８９Ｂの対応する一方に、噴出口１３及びその近傍で密着するため、前述の実施形態等と同様に、ノズル１２Ａ，１２Ｂのそれぞれにおいて、流路（内部）に滞留している原料液の固化が、有効に防止される。

さらに、本変形例では、スポンジ８９Ａ，８９Ｂに保持される溶液によって、ノズル１２Ａ，１２Ｂのそれぞれに付着した原料液の液滴及び原料液の高分子材料等が、溶解される。これにより、ノズル１２Ａ，１２Ｂのそれぞれにおいて、付着した原料液の液滴及び原料液の高分子材料等が、適切に除去される。すなわち、スポンジ８９Ａ，８９Ｂに保持される溶液等によって、ノズル１２Ａ，１２Ｂの清掃が行われる。

図６に示す第２の変形例でも、第１の変形例等と同様に、ヘッド本体１１の外周面に、ノズル１２Ａ，１２Ｂが配置される。本変形例では、収納ケース８の収納空洞８６にスポンジ８９が１つのみ配置される。スポンジ８９は、スポンジ８９Ａ，８９Ｂと同様に、柔軟性を有し、溶液を保持する。本変形例では、収納空洞８６にノズル１２Ａ，１２Ｂが収納された状態において、ノズル１２Ａ，１２Ｂのそれぞれは、スポンジ８９に密着する。したがって、本変形例では、スポンジ８９が、収納空洞８６にノズル１２Ａ，１２Ｂが収納された状態においてノズル１２Ａ，１２Ｂが密着する密着部を形成する。

また、前述の実施形態等では、収納ケース８の底面は曲面状に形成されるが、本変形例では、収納ケース８の底面は、平面状に形成される。したがって、本変形例では、前述の実施形態等とは、収納ケース８の形状が異なる。ただし、本変形例でも、収納ケース８に、収納空洞８６の開口８７が形成される。そして、電界紡糸ヘッド２が第２の移動位置に移動し、電界紡糸ヘッド２から中継リンク８１等のケース移動部に作用する力によって収納ケース８が移動することにより、ノズル１２Ａ，１２Ｂは、開口８７から収納空洞８６に挿入される。

図７に示す第３の変形例でも、第１の変形例等と同様に、ヘッド本体１１の外周面に、ノズル１２Ａ，１２Ｂが配置される。ただし、本変形例では、２つの収納ケース８Ａ，８Ｂが設けられる。収納ケース８Ａの内部には、収納空洞８６Ａが形成され、収納ケース８Ａには、収納空洞８６Ａの外部への開口８７Ａが形成される。そして、収納ケース８Ｂの内部には、収納空洞８６Ｂが形成され、収納ケース８Ｂには、収納空洞８６Ｂの外部への開口８７Ｂが形成される。また、本変形例では、収納ケース８Ａの収納空洞８６Ａに前述のスポンジ８９Ａが配置され、収納ケース８Ｂの収納空洞８６Ｂに前述のスポンジ８９Ｂが配置される。

本変形例では、電界紡糸ヘッド２が第２の移動位置に移動し、電界紡糸ヘッド２から中継リンク８１等のケース移動部に力が作用することにより、収納ケース８Ａ，８Ｂが移動する。電界紡糸ヘッド２から作用する力によって収納ケース８Ａが移動することにより、ノズル１２Ａは、開口８７Ａから収納空洞８６Ａに挿入され、収納空洞８６Ａに収納される。また、電界紡糸ヘッド２から作用する力によって収納ケース８Ｂが移動することにより、ノズル１２Ｂは、開口８７Ｂから収納空洞８６Ｂに挿入され、収納空洞８６Ｂに収納される。

また、本変形例では、収納空洞８６Ａにノズル１２Ａが収納された状態において、ノズル１２Ａのそれぞれは、スポンジ８９Ａに密着する。このため、スポンジ８９Ａが、収納空洞８６Ａにノズル１２Ａが収納された状態においてノズル１２Ａが密着する密着部を形成する。そして、収納空洞８６Ｂにノズル１２Ｂが収納された状態では、ノズル１２Ｂのそれぞれは、スポンジ８９Ｂに密着する。このため、スポンジ８９Ｂが、収納空洞８６Ｂにノズル１２Ｂが収納された状態においてノズル１２Ｂが密着する密着部を形成する。

また、前述の実施形態等では、電源５によってノズル（１２；１２Ａ，１２Ｂ）に電圧が印加されることにより、原料液が帯電するが、原料液を帯電させる構成は、これに限るものではない。ある変形例では、電界紡糸ヘッド２への原料液の供給源、及び、供給源と電界紡糸ヘッド２との間の供給経路のいずれかに、導電部が設けられる。この場合、例えば、供給部４の収納部４１を導電材料から形成する、又は、供給配管４５の一部を導電材料から形成する等して、供給部４に導電部が形成される。本変形例では、電源５は、供給部４の導電部に電圧を印加することにより、導電部と同一の極性に原料液が帯電される。そして、帯電した原料液が、電界紡糸ヘッド２へ供給され、ノズル（１２；１２Ａ，１２Ｂ）のそれぞれの噴出口１３から原料液が噴出される。

前述したいずれの変形例でも、電界紡糸ヘッド２を第２の移動位置に移動させることにより、電界紡糸ヘッド２から中継リンク８１等のケース移動部に力が作用し、電界紡糸ヘッド２からの力によって、収納ケース（８；８Ａ，８Ｂ）が移動する。そして、収納ケース（８；８Ａ，８Ｂ）が移動することにより、収納ケース（８；８Ａ，８Ｂ）の収納空洞（８６；８６Ａ，８６Ｂ）へ、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッド２のノズル（１２；１２Ａ，１２Ｂ）が挿入される。このため、いずれの変形例でも、第１の実施形態等と同様に、収納ケース（８；８Ａ，Ｂ）へノズル（１２；１２Ａ，１２Ｂ）を収納する作業の自動化が、簡単な構成で実現される。

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例によれば、電界紡糸ヘッドは、第１の移動位置と第２の移動位置との間で移動可能である。そして、収納ケースは、第１の移動位置に位置する電界紡糸ヘッドのノズルを収納空洞から離間した位置に配置させ、かつ、第２の移動位置に位置する電界紡糸ヘッドのノズルを収納空洞の内部に収納する。これにより、収納ケースへノズルを容易に収納することができる電界紡糸装置を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。
以下、付記を記載する。
[１]高分子材料を含む原料液を噴出可能なノズルを備え、第１の移動位置と第２の移動位置との間で移動可能な電界紡糸ヘッドと、
前記電界紡糸ヘッドの前記ノズルを収納可能な収納空洞が内部に形成され、前記収納空洞の外部への開口が形成される収納ケースと、
を具備し、
前記収納ケースは、前記第１の移動位置に位置する前記電界紡糸ヘッドの前記ノズルを前記収納空洞から離間した位置に配置させ、かつ、前記第２の移動位置に位置する前記電界紡糸ヘッドの前記ノズルを前記収納空洞の内部に収納する、
電界紡糸装置。
［２］前記電界紡糸ヘッドが前記第２の移動位置へ移動することにより前記電界紡糸ヘッドから力が作用し、前記電界紡糸ヘッドからの前記力によって前記収納ケースを移動させることにより、前記収納ケースの前記収納空洞に前記開口から前記ノズルを挿入させるケース移動部、をさらに具備する、［１］の電界紡糸装置。
［３］前記電界紡糸ヘッドから前記ケース移動部に力が作用していない状態において、前記第２の移動位置に位置する前記電界紡糸ヘッドの前記ノズルを収納する収納位置から離れた位置で、前記収納ケースを保持するケース保持部をさらに具備する、［２］の電界紡糸装置。
［４］前記収納ケースの前記収納空洞に設けられ、前記収納空洞に前記ノズルが収納された状態において前記ノズルが密着する密着部をさらに具備する、［１］乃至［３］のいずれか１つの電界紡糸装置。
［５］前記密着部は、ゴムを含むキャップ、又は、前記原料液に含まれる前記高分子材料を溶解可能な溶液を保持するスポンジである、［４］の電界紡糸装置。
［６］前記電界紡糸ヘッドに前記原料液を供給する供給部と、
前記原料液を帯電させ、帯電した前記原料液を前記ノズルから噴出させる電源と、
をさらに具備する、［１］乃至［５］のいずれか１つの電界紡糸装置。

１…電界紡糸装置、２…電界紡糸ヘッド、３…移動駆動部、４…供給部、５…電源、６…収集体、７…制御部、８…収納ケース、１１…ヘッド本体、１２，１２Ａ，１２Ｂ…ノズル、１３…噴出口、８１…中継リンク、８２…軸部材、８５…ばね部材、８６，８６Ａ，８６Ｂ…収納空洞、８７，８７Ａ，８７Ｂ…開口、８８…キャップ、８９，８９Ａ，８９Ｂ…スポンジ。

Claims (5)

1. 高分子材料を含む原料液を噴出可能なノズルを備え、第１の移動位置と第２の移動位置との間で移動可能な電界紡糸ヘッドと、
   前記電界紡糸ヘッドの前記ノズルを収納可能な収納空洞が内部に形成され、前記収納空洞の外部への開口が形成される収納ケースであって、前記電界紡糸ヘッドが前記第１の移動位置に位置する状態において、前記ノズルから離間した位置に前記収納空洞が位置する収納ケースと、
   前記電界紡糸ヘッドが前記第２の移動位置へ移動することにより前記電界紡糸ヘッドから力が作用し、前記電界紡糸ヘッドからの前記力によって前記収納ケースを移動させることにより、前記収納ケースの前記収納空洞に前記開口から前記ノズルを挿入させ、前記第２の移動位置に位置する前記電界紡糸ヘッドの前記ノズルを前記収納空洞の内部に収納するケース移動部と、
   を具備する、電界紡糸装置。
2. 前記電界紡糸ヘッドから前記ケース移動部に力が作用していない状態において、前記第２の移動位置に位置する前記電界紡糸ヘッドの前記ノズルを収納する収納位置から離れた位置で、前記収納ケースを保持するケース保持部をさらに具備する、請求項１の電界紡糸装置。
3. 前記収納ケースの前記収納空洞に設けられ、前記収納空洞に前記ノズルが収納された状態において前記ノズルが密着する密着部をさらに具備する、請求項１又は２の電界紡糸装置。
4. 前記密着部は、ゴムを含むキャップ、又は、前記原料液に含まれる前記高分子材料を溶解可能な溶液を保持するスポンジである、請求項３の電界紡糸装置。
5. 前記電界紡糸ヘッドに前記原料液を供給する供給部と、
   前記原料液を帯電させ、帯電した前記原料液を前記ノズルから噴出させる電源と、
   をさらに具備する、請求項１乃至４のいずれか１項の電界紡糸装置。