ナノ繊維製造装置及びナノ繊維製造方法
【課題】均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能なナノ繊維製造装置及びナノ繊維製造方法を提供する。
【解決手段】長尺シートＷを所定の搬送速度Ｖで搬送する搬送装置１０と、搬送装置１０により搬送されていく長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる紡糸装置２０と、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０と、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備えるナノ繊維製造装置１。
【解決手段】長尺シートＷを所定の搬送速度Ｖで搬送する搬送装置１０と、搬送装置１０により搬送されていく長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる紡糸装置２０と、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０と、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備えるナノ繊維製造装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ繊維製造装置及びナノ繊維製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電界紡糸過程における紡糸条件（例えば、紡糸区域における浮遊物の有無、ノズルブロックとコレクターとの間隔、コレクター構造等。）を調整することにより均一な物性を有するナノ繊維を製造することが可能なナノ繊維製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１５は、特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法に用いるナノ繊維製造装置９００を説明するために示す図である。図１５中、符号９１０はノズルブロックを示し、符号９１２はノズルを示し、符号９２０は送風装置を示し、符号９２２は風向調整板を示し、符号９２４は縁部材を示し、符号９２６は吸入装置を示し、符号９２８はファンを示し、符号９５０はコレクターを示す。
【０００４】
特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法は、例えば、図１５に示すように、送風装置９２０、２つの縁部材９２４及び吸入装置９２６で画定される紡糸区域に空気流れを形成させて揮発した溶媒や浮遊不純物を除去することなどにより、電界紡糸過程における紡糸条件を調整するというものである。
【０００５】
特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法によれば、電界紡糸過程における紡糸条件を調整することにより、均一な物性を有するナノ繊維を製造することが可能であるため、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を製造することが可能であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７４５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法をもってしても、現実には電界紡糸過程における紡糸条件を長時間にわたって一定に保つことは容易ではないため、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが困難であるのが実情である。なお、このような事情は、メルトブロー紡糸装置その他の紡糸装置によりナノ繊維を製造するナノ繊維製造方法においても同様である。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能なナノ繊維製造装置及びナノ繊維製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］本発明のナノ繊維製造装置は、長尺シートを所定の搬送速度で搬送する搬送装置と、前記搬送装置により搬送されていく長尺シートにナノ繊維を堆積させる紡糸装置と、前記紡糸装置によりナノ繊維を堆積させた長尺シートの厚さを計測する厚さ計測装置と、前記厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて前記搬送速度を制御する搬送速度制御装置とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のナノ繊維製造装置によれば、厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて搬送速度を制御することが可能となるため、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収める事が可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００１１】
例えば、長時間の電界紡糸過程において厚さが薄くなる方向に紡糸条件が変動した場合には、搬送速度を遅くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を増大させることにより厚さを厚くすることで、厚さの値を所定の範囲に収めることが可能となる。また、長時間の電界紡糸過程において厚さが厚くなる方向に紡糸条件が変動した場合には、搬送速度を速くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を低減させることにより厚さを薄くすることで、厚さの値を所定の範囲に収めることが可能となる。
【００１２】
なお、「ポリマー溶液の濃度」、「紡糸区域における温度や湿度」などの紡糸条件を調整することにより、厚さの値を所定の範囲に収めることも可能であるが、これらの場合には、厚さの変動に応じて紡糸条件を調節するのに一定の時間がかかるため、長尺方向に沿って厚さが均一なナノ繊維不織布を高い生産性で製造することが困難である。
【００１３】
また、「ノズルとコレクターとの間隔」、「ノズルとコレクターとの間に印加する電圧」などの紡糸条件を調整することにより、厚さの値を所定の範囲に収めることも可能であるが、これらの場合には、ナノ繊維の直径、ナノ繊維層の密度などのナノ繊維の物性が変動してしまい、均一な物性を有するナノ繊維不織布を製造することが困難である。
【００１４】
これに対して、本発明のナノ繊維製造装置によれば、厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて搬送速度を制御するという簡単な方法で、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となるため、厚さの変動に応じて紡糸条件を調整するのに一定の時間がかかるという問題もなく、また、ナノ繊維の直径、ナノ繊維層の密度などのナノ繊維の物性が変動してしまうという問題もない。
【００１５】
なお、本発明において、ナノ繊維を堆積させた長尺シートの厚さとは、長尺シート上に堆積させたナノ繊維層と、長尺シートとが積層された状態で厚さを計測した場合における厚さのことをいう。また、ナノ繊維不織布とは、ナノ繊維を堆積させた長尺シートのことをいう。ナノ繊維不織布は、これをこのまま製品としてもよいし、ナノ繊維不織布から長尺シートを除いて「ナノ繊維層のみからなる不織布」を製造し、これを製品としてもよい。また、「ナノ繊維」とは、ポリマーからなり、平均直径が数ｎｍ〜数千ｎｍの繊維のことをいう。また、「ポリマー溶液」とは、ポリマーを溶媒に溶解させた溶液のことをいう。
【００１６】
［２］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送速度制御装置は、前記厚さ計測装置により計測された厚さと、所定の目標厚さとのずれ量に基づいて前記搬送速度を制御することが好ましい。
【００１７】
本発明のナノ繊維製造装置によれば、例えば、上記ずれ量が大きい場合には、搬送速度の制御量（初期値からの変化量）を大きくし、上記ずれ量が小さい場合には、搬送速度の制御量（初期値からの変化量）を小さくするというような制御をすることが可能となるため、厚さの変動の大きさに応じて搬送速度を適切に制御することが可能となる。
【００１８】
また、本発明のナノ繊維製造装置によれば、例えば、上記ずれ量が所定値未満の場合には、搬送速度を初期値から変化させずに、上記ずれ量が所定値以上の場合には、搬送速度を初期値から変化させるというような制御をすることも可能となるため、搬送速度制御装置による搬送速度の制御を単純化することが可能となる。
【００１９】
［３］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送速度制御装置は、前記ずれ量の時間変化率を考慮して前記搬送速度を制御することが好ましい。
【００２０】
このように、上記「ずれ量の時間変化率」を考慮することにより、ずれ量だけに基づいて搬送速度を制御する場合と比較して、搬送速度をより適切に制御することが可能となる。例えば、紡糸条件が急に変動したような場合には、ずれ量の時間変化率が大きいため、それに見合うように搬送速度の制御量（初期値からの変化量）を大きくする。また、紡糸条件の変動量が小さい場合には、ずれ量の時間変化率が小さいため、それに見合うように搬送速度の制御量（初期値からの変化量）を小さくする。
【００２１】
［４］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記厚さ計測装置は、前記長尺シートを挟んで向かい合うように配置され、三角測距方式により前記長尺シートまでの距離を計測する一対のレーザー測距装置からなる厚さ計測部を備え、前記一対のレーザー測距装置により計測された距離に基づいて前記長尺シートの厚さを算出することが好ましい。
【００２２】
このような構成とすることにより、「長尺シートにおける一方の面と当該一方の面側に位置するレーザー測距装置との間の距離」と、「長尺シートにおける他方の面と当該他方の面側に位置するレーザー測距装置との間の距離」とを用いて長尺シートの厚さを算出することが可能となるため、搬送されていく長尺シートが上下に揺動したとしても長尺シートの厚さを正確に計測することができる。
【００２３】
［５］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記厚さ計測装置は、前記長尺シートを周方向に沿って導く厚さ計測用ローラーと、前記厚さ計測用ローラーにより導かれている前記長尺シートの最外周部を前記長尺シートの搬送方向に沿って拡大撮影するカメラからなる厚さ計測部とを備え、前記カメラにより撮影された画像を画像処理することにより前記長尺シートの厚さを算出するが好ましい。
【００２４】
このような構成とすることにより、搬送されていく長尺シートが揺動しない部位でカメラ撮影を行うこととなるため、長尺シートの厚さを正確に計測することができる。
【００２５】
［６］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記厚さ計測装置は、前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測部として、前記長尺シートの幅方向における異なる位置に配置された複数の厚さ計測部を備えるが好ましい。
【００２６】
このような構成とすることにより、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００２７】
［７］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送速度制御装置は、前記複数の厚さ計測部により計測された厚さを平均して得られる平均厚さに基づいて前記搬送速度を制御することが好ましい。
【００２８】
このような構成とすることにより、長尺シートの幅方向において厚さに分布がある場合であっても、平均厚さに基づいて搬送速度を制御することで、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００２９】
［８］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記厚さ計測装置は、前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測部と、前記厚さ計測部を前記長尺シートの幅方向に沿って所定の周期で往復移動させる駆動部とを備えることが好ましい。
【００３０】
このような構成とすることによっても、上記［６］に記載のナノ繊維製造装置の場合と同様に、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００３１】
［９］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送速度制御装置は、前記厚さ計測部により計測された厚さを前記所定の周期又は当該周期のｎ倍に相当する時間（但し、ｎは自然数）で平均して得られる平均厚さに基づいて前記搬送速度を制御することが好ましい。
【００３２】
このような構成とすることによっても、上記［７］に記載のナノ繊維製造装置の場合と同様に、長尺シートの幅方向において厚さに分布がある場合であっても、平均厚さに基づいて搬送速度を制御することで、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００３３】
［１０］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記紡糸装置と前記厚さ計測装置との間に配置され、前記ナノ繊維を堆積させた前記長尺シートを加熱する加熱装置をさらに備えることが好ましい。
【００３４】
このような構成とすることにより、ナノ繊維層に残存することがある溶媒を完全に蒸発させることが可能となるため、残存溶媒量が極めて少なく高品質のナノ繊維不織布を製造することができる。また、溶媒を完全に蒸発させた状態で厚さを計測することが可能となるため、厚さを正確に計測することが可能となる。
【００３５】
［１１］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記紡糸装置として、前記長尺シートが搬送されていく所定の搬送方向に沿って直列に配置された複数の紡糸装置を備えることが好ましい。
【００３６】
このような構成とすることにより、複数の紡糸装置のそれぞれにおいて長尺シート上にナノ繊維を次々と堆積させることが可能となるため、均一な厚さを有するナノ繊維不織布をより一層高い生産性で大量生産することが可能となる。また、長尺シート上に多種類のナノ繊維を順次堆積させたナノ繊維不織布を大量生産する場合にも均一な厚さを有するナノ繊維不織布をより一層高い生産性で大量生産することが可能となる。また、複数の紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置であっても、複数の紡糸装置のそれぞれにおいて紡糸条件を調整するのではなく搬送速度を制御することだけで、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００３７】
［１２］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記紡糸装置は、電界紡糸装置であることが好ましい。
【００３８】
このような構成とすることにより、紡糸装置として、極めて細い直径（数ｎｍ〜数千ｎｍ）を有するナノ繊維を製造可能な電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置においても均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００３９】
［１３］本発明のナノ繊維製造方法は、所定の搬送速度で搬送されていく長尺シートにナノ繊維を堆積させながら、前記ナノ繊維が堆積した前記長尺シートの厚さを計測し、当該長尺シートの厚さに基づいて長尺シートの搬送速度を制御することを特徴とする。
【００４０】
本発明のナノ繊維製造方法によれば、ナノ繊維が堆積した長尺シートの厚さを計測し、当該厚さに基づいて長尺シートの搬送速度を制御することとしているため、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００４１】
本発明のナノ繊維製造装置又はナノ繊維製造方法によれば、高機能・高感性テキスタイルなどの衣料品、ヘルスケア、スキンケアなど美容関連用品、ワイピングクロス、フィルターなど産業資材、二次電池のセパレーター、コンデンサーのセパレーター、各種触媒の担体、各種センサー材料などの電子・機械材料、再生医療材料、バイオメディカル材料、医療用ＭＥＭＳ材料、バイオセンサー材料などの医療材料、その他の幅広い用途に使用可能なナノ繊維を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。
【図２】実施形態における電界紡糸装置２０の要部拡大図である。
【図３】厚さ計測装置４０を説明するために示す図である。
【図４】厚さ計測部４２の動きを説明するために示す上面図である。
【図５】ナノ繊維製造方法を説明するために示すフローチャートである。
【図６】厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。
【図７】変形例１における厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。
【図８】変形例２におけるナノ繊維製造方法を説明するために示すフローチャートである。
【図９】変形例２における厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。
【図１０】実施形態２に係るナノ繊維製造装置２の正面図である。
【図１１】実施形態２における厚さ計測装置４０ａを説明するために示す図である。
【図１２】厚さ計測部４２ａにより長尺シートＷの厚さを算出する原理を説明するために示す図である
【図１３】実施形態３における厚さ計測部４２ｂの動きを説明するために示す図である。
【図１４】電界紡糸装置２０ａの要部拡大図である。
【図１５】特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法に用いるナノ繊維製造装置９００を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明のナノ繊維製造装置及びナノ繊維製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００４４】
［実施形態１］
１．実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の構成
図１は、実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。図１（ａ）はナノ繊維製造装置１の正面図であり、図１（ｂ）はナノ繊維製造装置１の平面図である。なお、図１においては、ポリマー溶液供給部及びポリマー溶液回収部の図示を省略してある。また、図１（ａ）においては、一部の部材は要部拡大図で示している。図２は、実施形態における電界紡糸装置２０の要部拡大図である。図３は、厚さ計測装置４０を説明するために示す図である。図３（ａ）は厚さ計測装置４０と搬送速度制御装置５０と搬送装置１０との関係を示すブロック図であり図３（ｂ）は厚さ計測部４２の構成を示す図である。図４は、厚さ計測部４２の動きを説明するために示す平面図である。
【００４５】
実施形態１に係るナノ繊維製造装置１は、図１に示すように、長尺シートＷを所定の搬送速度Ｖで搬送する搬送装置１０と、搬送装置１０により搬送されていく長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置２０と、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０と、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備える。
【００４６】
実施形態１に係るナノ繊維製造装置１においては、電界紡糸装置として、長尺シートＷが搬送されていく所定の搬送方向ａに沿って直列に配置された４台の電界紡糸装置２０を備える。
【００４７】
実施形態１に係るナノ繊維製造装置１は、電界紡糸装置２０と厚さ計測装置４０との間に配置され、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する加熱装置３０と、長尺シートの搬送速度等を制御する主制御装置６０と、揮発性成分を燃焼して除去するＶＯＣ処理装置７０とをさらに備える。
【００４８】
搬送装置１０は、長尺シートＷを繰り出す繰り出しローラー１１及び長尺シートＷを巻
き取る巻き取りローラー１２並びに繰り出しローラー１１と巻き取りローラー１２との間
に位置する補助ローラー１３，１８及び駆動ローラー１４，１５，１６，１７を備える。
繰り出しローラー１１、巻き取りローラー１２及び駆動ローラー１４，１５，１６，１７
は、図示しない駆動モーターにより回転駆動される構造となっている。
【００４９】
電界紡糸装置２０は、図２に示すように、筐体１００に絶縁部材を介して取り付けられ、長尺シートＷにおける一方の面側に位置するコレクター１５０と、長尺シートＷにおける他方の面側におけるコレクター１５０に対向する位置に位置し、図示しないポリマー溶液供給部から供給されるポリマー溶液を長尺シートＷに向けて吐出する複数のノズルを有するノズルブロック１１０と、コレクター１５０とノズルブロック１１０との間に高電圧（例えば１０ｋＶ〜８０ｋＶ）を印加する電源装置１６０と、長尺シートＷが搬送されるのを補助する補助ベルト装置１７０とを備える。電源装置１６０の正極は、コレクター１５０に接続され、電源装置１６０の負極は、筐体１００を介してノズルブロック１１０に接続されている。
【００５０】
ノズルブロック１１０は、図２に示すように、複数のノズルとして、ポリマー溶液を吐出口から上向きに吐出する複数の上向きノズルを有する。そして、ナノ繊維製造装置１は、複数の上向きノズルの吐出口からポリマー溶液をオーバーフローさせながら複数の上向きノズルの吐出口からポリマー溶液を吐出してナノ繊維を電界紡糸するとともに、複数の上向きノズルの吐出口からオーバーフローしたポリマー溶液を回収してナノ繊維の原料として再利用することが可能となるように構成されている。複数の上向きノズル１１２は、例えば、１．５ｃｍ〜６．０ｃｍのピッチで配列されている。複数の上向きノズル１１２の数は、例えば、３６個（縦横同数に配列した場合、６個×６個）〜２１９０４個（縦横同数に配列した場合、１４８個×１４８個）である。また、本発明のナノ繊維製造装置には様々な大きさ及び様々な形状を有するノズルブロックを用いることができるが、ノズルブロック１１０は、例えば、上面から見たときに一辺が０．５ｍ〜３ｍの長方形（正方形を含む）に見える大きさ及び形状を有する。
【００５１】
補助ベルト装置１７０は、図２に示すように、長尺シートＷの搬送速度に同期して回転する補助ベルト１７２と、補助ベルト１７２の回転を助ける５つの補助ベルト用ローラー１７４とを有する。５つの補助ベルト用ローラー１７４のうち１つ又は２つ以上の補助ベルト用ローラー１７４が駆動ローラーであり、残りの補助ベルト用ローラーが従動ローラーである。コレクター１５０と長尺シートＷとの間に補助ベルト１７２が配設されているため、長尺シートＷは、正の高電圧の印加されているコレクター１５０に引き寄せられることなくスムーズに搬送されるようになる。
【００５２】
加熱装置３０は、電界紡糸装置２０と厚さ計測装置４０との間に配置され、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する。加熱温度は、長尺シートＷやナノ繊維の種類によって異なるが、例えば、長尺シートＷを５０℃〜３００℃の温度に加熱することができる。
【００５３】
厚さ計測装置４０は、図３（ａ）に示すように、３つの厚さ計測部４２と、当該３つの厚さ計測部４２の動作を制御するとともに、３つの厚さ計測部４２により計測された距離に基づいて長尺シートの厚さを算出する機能を有する本体部４１とを備える。厚さ計測装置４０は、厚さ計測部４２が計測した厚さに関する情報を搬送速度制御装置５０に送信する。搬送速度制御装置５０は、受信した当該厚さに関する情報に基づいて、搬送装置１０が長尺シートＷを搬送する際の長尺シートＷの搬送速度Ｖを制御する。
【００５４】
厚さ計測部４２は、図３（ｂ）に示すように、長尺シートＷを挟んで向かい合うように配置され、三角測距方式により長尺シートＷまでの距離を計測する一対のレーザー測距装置４３，４４からなる。レーザー測距装置４３，４４は、レーザーダイオード４５と、当該レーザーダイオードから射出されたレーザー光を投光する投光レンズ４６と、投光レンズ４６から投光され、長尺シートＷの表面（一方の面又は他方の面）により反射されたレーザー光を受光する受光レンズ４７と、受光レンズ４７により受光されたレーザー光を受けるＣＣＤ素子からなる受光回路４８とを備える。このとき、受光回路４８上に形成されるビームスポットの位置は長尺シートＷの表面（一方の面又は他方の面）までの距離Ｌ１，Ｌ２により変化するため、その変化量を読み取ることにより距離Ｌ１，Ｌ２を計測することができる。長尺シートＷの厚さｄは、一対のレーザー測距装置４３，４４間の距離をＬ３としたとき、「ｄ＝Ｌ３−（Ｌ１＋Ｌ２）」の関係式により算出することができる。
【００５５】
厚さ計測装置４０は、図４に示すように、上記した３つの厚さ度計測部４２として、長尺シートＷの幅方向における異なる複数の位置（長尺シートの幅方向における中央部、左端部、右端部）に配置された３つの厚さ計測部４２を備える。
【００５６】
厚さ計測装置４０は、計測された厚さｄの値をそのまま搬送速度制御装置５０に送信することもできるし、３つの厚さ計測部４２で計測された厚さｄを平均して得られる平均厚さ＜ｄ＞の値を搬送速度制御装置５０に送信することもできる。
【００５７】
搬送速度制御装置５０は、厚さ計測部４０により計測された厚さｄ又は平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送装置１０が搬送する長尺シートＷの搬送速度Ｖを制御する。例えば、長時間の電界紡糸過程において厚さｄが薄くなる方向に紡糸条件が変動した場合には、搬送速度Ｖを遅くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を増大させることにより厚さを厚くする。一方、長時間の電界紡糸過程において厚さが厚くなる方向に紡糸条件が変動した場合には、搬送速度を速くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を低減させることにより厚さを薄く。なお、搬送速度Ｖの制御は、駆動ローラー１４，１５，１６，１７の回転速度を制御することにより行うことができる。
【００５８】
主制御装置６０は、搬送装置１０、電界紡糸装置２０、加熱装置３０、厚さ計測装置４０、搬送速度制御装置５０、ＶＯＣ処理装置７０、ポリマー供給装置及びポリマー回収装置の動作を制御する。
【００５９】
ＶＯＣ処理装置７０は、長尺シートにナノ繊維を堆積させる際に発生する揮発性成分を燃焼して除去する。
【００６０】
２．実施形態１に係るナノ繊維製造装置１を用いたナノ繊維製造方法
以下、上記のように構成された実施形態１に係るナノ繊維製造装置１を用いてナノ繊維不織布を製造する方法（実施形態１に係るナノ繊維製造方法）について説明する。
【００６１】
図５は、実施形態１に係るナノ繊維製造方法を説明するために示すフローチャートである。図６は、厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図６（ａ）は厚さｄの時間変化を表すグラフであり、図６（ｂ）は平均厚さ＜ｄ＞の時間変化を表すグラフであり、図６（ｃ）は搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図６（ａ）及び図６（ｂ）中、符号Ｄ０は目標厚さを示し、符号ＤＨは許容される厚さの上限を示し、符号ＤＬは許容される厚さの下限を示す。図６（ｃ）中、符号Ｖ０は搬送速度の初期値を示す。
【００６２】
実施形態１に係るナノ繊維製造方法は、図５に示すように、「目標厚さ設定」、「長尺シート搬送・電界紡糸」、「厚さ計測」、「平均厚さ算出」、「ずれ量Δｄ算出」の「搬送速度制御」の各工程を含む。
【００６３】
１．目標厚さ設定（Ｓ１０）
製造するナノ繊維不織布の厚さを目標厚さｄ０として設定する。
【００６４】
２．長尺シート搬送・電界紡糸（Ｓ１２）
長尺シートＷを搬送装置１０にセットし、その後、長尺シートＷを繰り出しローラー１１から巻き取りローラー１２に向けて所定の搬送速度Ｖで搬送させながら、各電界紡糸装置２０において長尺シートＷにナノ繊維を順次堆積させる。その後、加熱装置３０により、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する。これにより、ナノ繊維が堆積した長尺シートからなるナノ繊維不織布が製造される。
【００６５】
このとき、以下の手順により、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さを計測するとともに、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する。なお、実施形態１においては、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、時間ｔ経過前の期間については搬送速度の制御を行わず、時間ｔ経過後の期間については搬送速度の制御を行うこととしている。以下の変形例１及び２においても同様である。
【００６６】
３．厚さ計測（Ｓ１４）
まず、図４に示すように、３台の厚さ計測部４２により、長尺シートＷの厚さを計測する。厚さ計測部４２による厚さの計測は例えば１０ｍｓ毎に行う。その結果、図６（ａ）に示すようなグラフが得られる。
【００６７】
４．平均厚さ算出（Ｓ１６）
次に、３台の厚さ計測部４１により計測された厚さｄを平均することにより平均厚さ＜ｄ＞を算出する。その結果、図６（ｂ）に示すようなグラフが得られる。
【００６８】
５．ずれ量Δｄ算出（Ｓ１８）
次に、上記の平均厚さ＜ｄ＞と、所定の目標厚さｄ０とのずれ量Δｄを算出する。
【００６９】
６．搬送速度制御（Ｓ２０〜Ｓ２６）
次に、上記ずれ量Δｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する。
例えば、長時間の電界紡糸過程において厚さｄが薄くなる方向に紡糸条件が変動した場合（ずれ量Δｄが負の場合）には、搬送速度Ｖを遅くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を増大させることにより厚さｄを厚くする。一方、長時間の電界紡糸過程において厚さが厚くなる方向に紡糸条件が変動した場合（ずれ量Δｄが正の場合）には、搬送速度Ｖを速くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を低減させることにより厚さを薄くする（図６（ｃ）参照。）。これにより、時間ｔ経過後、徐々に厚さｄは所定の目標厚さｄ０の値に収斂する。
【００７０】
以下に、実施形態１に係るナノ繊維製造方法における紡糸条件を例示的に示す。
【００７１】
長尺シートとしては、各種材料からなる不織布、織物、編物、フィルムなどを用いることができる。長尺シートの厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍのものを用いることができる。長尺シートの長さは、例えば１０ｍ〜１０ｋｍのものを用いることができる。
【００７２】
ナノ繊維の原料となるポリマーとしては、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）、シルク、セルロース、キトサンなどを用いることができる。
【００７３】
ポリマー溶液に用いる溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、ＴＨＦなどを用いることができる。複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。ポリマー溶液には、導電性向上剤などの添加剤を含有させてもよい。
【００７４】
製造するナノ繊維不織布の厚さｄは、例えば１μｍ〜１００μｍに設定することができる。搬送速度Ｖは、例えば０．２ｍ／分〜１００ｍ／分に設定することができる。ノズルとコレクター１５０とノズルブロック１１０に印加する電圧は、１０ｋＶ〜８０ｋＶに設定することができ、５０ｋＶ付近に設定することが好ましい。
【００７５】
紡糸区域の温度は、例えば２５℃に設定することができる。紡糸区域の湿度は、例えば３０％に設定することができる。
【００７６】
３．実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の効果
実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０と、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備えるため、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御することが可能となる。このため、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００７７】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄと、所定の目標厚さｄ０とのずれ量Δｄに基づいて搬送速度Ｖを制御するため、例えば、上記ずれ量Δｄが大きい場合には、搬送速度Ｖの制御量（初期値Ｖ０からの変化量）を大きくし、上記ずれ量Δｄが小さい場合には、搬送速度Ｖの制御量（初期値Ｖ０からの変化量）を小さくするというような制御をすることが可能となり、厚さの変動の程度に応じて搬送速度を適切に制御することが可能となる。
【００７８】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、厚さ計測装置４０が、厚さ計測部として、長尺シートＷの幅方向における異なる位置に配置された３台の厚さ計測部４２を備えるため、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００７９】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、搬送速度制御装置５０が、３台の厚さ計測部４０により計測された厚さｄを平均して得られる平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送速度Ｖを制御することが可能であるため、長尺シートＷの幅方向において厚さｄに分布がある場合であっても、平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送速度Ｖを制御することで、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００８０】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、電界紡糸装置２０と厚さ計測装置４０との間に配置され、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する加熱装置３０をさらに備えることから、ナノ繊維層に残存することがある溶媒を完全に蒸発させることが可能となるため、残存溶媒量が極めて少なく高品質のナノ繊維不織布を製造することができる。また、溶媒を完全に蒸発させた状態で厚さを計測することが可能となるため、厚さを正確に計測することが可能となる。
【００８１】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、電界紡糸装置として、長尺シートＷが搬送されていく所定の搬送方向ａに沿って直列に配置された複数の電界紡糸装置２０を備えるため、複数の電界紡糸装置２０のそれぞれにおいて長尺シートＷ上にナノ繊維を次々と堆積させることが可能となり、均一な厚さを有するナノ繊維不織布をより一層高い生産性で大量生産することが可能となる。また、長尺シートＷ上に多種類のナノ繊維を順次堆積させたナノ繊維不織布を大量生産する場合にも均一な厚さを有するナノ繊維不織布をより一層高い生産性で大量生産することが可能となる。また、複数の電界紡糸装置２０を備えるナノ繊維製造装置であっても、複数の電界紡糸装置２０のそれぞれにおいて紡糸条件を調整するのではなく搬送速度Ｖを制御することだけで、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００８２】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、紡糸装置として、極めて細い直径（数ｎｍ〜数千ｎｍ）を有するナノ繊維を製造可能な電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置でありながら、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００８３】
実施形態１に係るナノ繊維製造方法によれば、所定の搬送速度Ｖで搬送されていく長尺シートＷにナノ繊維を堆積させるとともに、ナノ繊維が堆積した長尺シートＷの厚さｄを計測し、当該長尺シートＷの厚さｄに基づいて長尺シートＷの搬送速度Ｖを制御することとしているため、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００８４】
［変形例１］
図７は、変形例１における厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図７（ａ）は厚さｄの時間変化を表すグラフであり、図７（ｂ）は平均厚さ＜ｄ＞の時間変化を表すグラフであり、図７（ｃ）は搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図７（ａ）及び図７（ｂ）中、符号ｄ０は目標厚さを示し、符号ｄＨは許容される厚さの上限を示し、符号ｄＬは許容される厚さの下限を示す。図７（ｃ）中、符号Ｖ０は搬送速度の初期値を示す。
【００８５】
変形例１においては、図７（ｃ）からも分かるように、搬送速度Ｖをステップ状に制御することとしている。このように、搬送速度Ｖをステップ状に制御する場合であっても、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、実施形態１の場合と同様に、厚さｄ及び平均厚さ＜ｄ＞を目標厚さｄ０に収斂させることが可能となる。
【００８６】
［変形例２］
図８は、変形例２に係るナノ繊維製造方法を説明するために示すフローチャートである。図９は、変形例２における厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図９（ａ）は厚さｄの時間変化を表すグラフであり、図９（ｂ）は平均厚さ＜ｄ＞の時間変化を表すグラフであり、図９（ｃ）は搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図９（ａ）及び図９（ｂ）中、符号ｄ０は目標厚さを示し、符号ｄＨは許容される厚さの上限を示し、符号ｄＬは許容される厚さの下限を示し、符号ｄＨ１は上側制御開始厚さを示し、符号ｄＬ１は下側制御開始厚さを示す。図９（ｃ）中、符号Ｖ０は搬送速度の初期値を示す。
【００８７】
変形例２に係るナノ繊維製造方法においては、図８及び図９からも分かるように、平均厚さ＜ｄ＞が上側制御開始厚さｄＨ１よりも厚くなった場合又は下側制御開始厚さｄＬ１よりも低くなった場合に、搬送速度Ｖを制御する（初期値から変化させる）こととしている。このような制御を行う場合であっても、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、実施形態１の場合と同様に、厚さｄ及び平均厚さ＜ｄ＞を目標厚さｄ０に収斂させることが可能となる。また、変形例２に係るナノ繊維製造方法によれば、搬送速度Ｖを変更する頻度を少なくすることが可能となるという効果も得られる。
【００８８】
［実施形態２］
図１０は、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２の正面図である。図１１は、実施形態２における厚さ計測装置４０ａを説明するために示す図である。図１１（ａ）は厚さ計測装置４０ａと搬送速度制御装置５０と搬送装置１０との関係を示すブロック図であり、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は厚さ計測部４２ａと長尺シートＷとの位置関係を示す図である。図１２は厚さ計測部４２ａにより撮影された画像を説明するための図である。
【００８９】
実施形態２に係るナノ繊維製造方法２は、基本的には実施形態１に係るナノ繊維製造装置１と同様の構成を有するが、厚さ計測装置の構成が実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２においては、厚さ計測装置４０ａは、図１０及び図１１に示すように、長尺シートＷを周方向に沿って導く厚さ計測用ローラー４３ａと、厚さ計測用ローラー４３ａにより導かれている長尺シートＷの最外周部を長尺シートＷの搬送方向に沿って拡大撮影するカメラからなる厚さ計測部４２ａと、本体部４１ａとを備える。厚さ計測装置４０ａは、図１１に示すように、長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測部として、長尺シートＷの幅方向における３つの異なる位置（長尺シートの幅方向における中央部、左端部、右端部）に配置された３つの厚さ計測部４２ａを備える。厚さ計測部４２ａとしては、デジタルカメラと高倍率光学顕微鏡とを組み合わせたものを用いることができる。
【００９０】
本体部４１ａは、厚さ計測部４２ａにより撮影された画像を画像処理することにより長尺シートＷの厚さｄを算出する。図１２は、厚さ計測部４２ａにより長尺シートＷの厚さを算出する原理を説明するために示す図である。図１２（ａ）は長尺シートＷの上端を示す線Ｓ１が目標線Ｓ０よりも上側に表示されている場合の画像であり、図１２（ｂ）は長尺シートＷの上端を示す線Ｓ１が目標線Ｓ０と同じ高さ位置に表示されている場合の画像であり、図１２（ｃ）は長尺シートＷの上端を示す線Ｓ１が目標線Ｓ０よりも下側に表示されている場合の画像である。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、目標線Ｓ０に対する、長尺シートＷの上端を示す線Ｓ１の高さ位置を計測することにより、長尺シートＷの厚さｄを算出することができる。
【００９１】
このように、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２は、厚さ計測装置の構成が実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合とは異なるが、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０ａと、厚さ計測装置４０ａにより計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備えるため、厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて搬送速度を制御することが可能となる。このため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様に、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００９２】
また、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２によれば、厚さ計測装置４０ａが、厚さ計測部として、長尺シートＷの幅方向における３つの異なる位置に配置された３台の厚さ計測部４２ａを備えるため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様に、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００９３】
なお、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２は、厚さ計測装置の構成以外は実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００９４】
［実施形態３］
図１３は、実施形態３における厚さ計測部４２ｂの動作を示す図である。なお、図１３中、正弦曲線状に示される曲線は厚さ計測部４２ｂが長尺シートＷ上で厚さを計測した部位を繋ぐ軌跡ある。
【００９５】
実施形態３に係るナノ繊維製造装置３（図示せず）は、基本的には実施形態１に係るナノ繊維製造装置１と同様の構成を有するが、厚さ計測装置の構成が実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と異なる。すなわち、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３においては、厚さ計測装置４０ｂ（図示せず）は、図１３に示すように、長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測部４２ｂと、厚さ計測部４２ｂを長尺シートＷの幅方向ｂに沿って所定の周期Ｔで往復移動させる駆動部４９とを備える。そして、厚さ計測装置４０ｂは、厚さ計測部４２ｂを長尺シートＷの幅方向ｂに沿って往復させながら、長尺シートＷの厚さｄを計測する。搬送速度制御装置５０は、厚さ計測部４２ｂにより計測された厚さｄを所定の周期Ｔ又は当該周期Ｔのｎ倍に相当する時間（但し、ｎは自然数）で平均して得られる平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送速度Ｖを制御する。
【００９６】
このように、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３は、厚さ計測装置の構成が実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と異なるが、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０と、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備えるため、厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて搬送速度を制御することが可能となる。このため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様に、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００９７】
また、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３によれば、厚さ計測装置４０ｂが、厚さ計測部４２ｂを長尺シートＷの幅方向ｂに沿って往復移動させるため、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００９８】
また、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３によれば、搬送速度制御装置５０は、厚さ計測部４２により計測された厚さｄを所定の周期Ｔ又は当該周期Ｔのｎ倍に相当する時間で平均して得られる平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送速度Ｖを制御するため、長尺シートの幅方向において厚さに分布がある場合であっても、平均厚さに基づいて搬送速度を制御することで、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００９９】
なお、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３は、厚さ計測装置の構成以外は実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１００】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１０１】
（１）上記各実施形態においては、電界紡糸装置として４台の電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置を例にとって本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１台〜３台又は５台以上の電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。また、電界紡糸装置に代えてメルトブロー紡糸装置等を用いたナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。加えて、本発明のナノ繊維製造装置は、メルトブロー紡糸装置、スパンボンド紡糸装置、ニードルパンチ紡糸装置その他の紡糸装置を用いて長尺シート上に不織布を製造し、さらにナノ繊維を堆積させたシートの厚さに基づいて搬送速度を制御する場合にも好適に用いることができる。
【０１０２】
（２）上記各実施形態においては、上向きノズルを有する上向き式電界紡糸装置を用いて本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、下向きノズルを有する下向き式電界紡糸装置や横向きノズルを有する横向き式電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０３】
（３）上記各実施形態においては、電源装置１６０の正極がコレクター１５０に接続され、電源装置１６０の負極がノズルブロック１１０に接続された電界紡糸装置を用いて本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電源装置の正極がノズルに接続され、電源装置の負極がコレクターに接続された電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０４】
（４）上記実施形態１及び実施形態２においては、厚さ計測部を３台備えるナノ繊維製造装置を例にとって本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１台若しくは２台又は４台以上の厚さ計測部を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０５】
（５）本発明のナノ繊維製造装置は、均一な厚さを有する長尺シートに均一な厚さを有するナノ繊維を堆積させることにより均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産する場合はもちろん、それほど均一ではない厚さを有する長尺シートにそれに応じた厚さを有するナノ繊維を堆積させることにより全体として均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産する場合にも好適に用いることができる。
【０１０６】
（６）上記実施形態においては、１つの電界紡糸装置に１つのノズルブロックが配設されたナノ繊維製造装置を用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１４は、電界紡糸装置２０ａの要部拡大図である。例えば、図１４に示すように、１つの電界紡糸装置２０ａに２つのノズルブロック１１０ａ１，１１０ａ２が配設されたナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできるし、２つ以上のノズルブロックが配設されたナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０７】
この場合、すべてのノズルブロックでノズル配列ピッチを同一にすることもできるし、各ノズルブロックでノズル配列ピッチを異ならせることもできる。また、すべてのノズルブロックでノズルブロックの高さ位置を同一にすることもできるし、各ノズルブロックでノズルブロックの高さ位置を異ならせることもできる。
【０１０８】
（７）本発明のナノ繊維製造装置においては、長尺シートの幅方向に沿ってノズルブロックを所定の往復運動周期で往復運動させる機構を備えていてもよい。当該機構を用いてノズルブロックを所定の往復運動周期で往復運動させながら電界紡糸を行うことにより、長尺シートの幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することができる。この場合、ノズルブロックの往復運動周期や往復距離を、電界紡糸装置毎又はノズルブロック毎に独立して制御可能としてもよい。このような構成とすることにより、すべてのノズルブロックを同じ周期で往復運動させることもできるし、各ノズルブロックを異なる周期で往復運動させることもできる。また、すべてのノズルブロックで往復運動の往復距離を同一にすることもできるし、各ノズルブロックで往復運動の往復距離を異ならせることもできる。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２…ナノ繊維製造装置、１０…搬送装置、１１…繰り出しローラー、１２…巻き取りローラー、１３，１８…補助ローラー、１４，１５，１６，１７…駆動ローラー、２０，２０ａ…電界紡糸装置、３０…加熱装置、３２…ヒーター、４０…厚さ計測装置、４１、４１ａ…本体部、４２、４２ａ，４２ｂ…厚さ計測部、４３，４４…レーザー測距装置、４５…レーザーダイオード、４６…投光レンズ、４７…受光レンズ、４８…受光回路、４９…駆動部、５０…搬送速度制御装置、６０…主制御装置、７０…ＶＯＣ処理装置、１００…筐体、１１０，１１０ａ１，１１０ａ２…ノズルブロック、１５０…コレクター、１５２…絶縁部材、１６０…電源装置、１７０…補助ベルト装置、１７２…補助ベルト、１７４…補助ベルト用ローラー、ａ…搬送方向、ｂ…長尺シートの幅方向、ｄ…厚さ、＜ｄ＞…平均厚さ、Ｖ…搬送速度、Ｗ…長尺シート、Δｄ…ずれ量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ繊維製造装置及びナノ繊維製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電界紡糸過程における紡糸条件（例えば、紡糸区域における浮遊物の有無、ノズルブロックとコレクターとの間隔、コレクター構造等。）を調整することにより均一な物性を有するナノ繊維を製造することが可能なナノ繊維製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１５は、特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法に用いるナノ繊維製造装置９００を説明するために示す図である。図１５中、符号９１０はノズルブロックを示し、符号９１２はノズルを示し、符号９２０は送風装置を示し、符号９２２は風向調整板を示し、符号９２４は縁部材を示し、符号９２６は吸入装置を示し、符号９２８はファンを示し、符号９５０はコレクターを示す。
【０００４】
特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法は、例えば、図１５に示すように、送風装置９２０、２つの縁部材９２４及び吸入装置９２６で画定される紡糸区域に空気流れを形成させて揮発した溶媒や浮遊不純物を除去することなどにより、電界紡糸過程における紡糸条件を調整するというものである。
【０００５】
特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法によれば、電界紡糸過程における紡糸条件を調整することにより、均一な物性を有するナノ繊維を製造することが可能であるため、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を製造することが可能であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７４５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法をもってしても、現実には電界紡糸過程における紡糸条件を長時間にわたって一定に保つことは容易ではないため、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが困難であるのが実情である。なお、このような事情は、メルトブロー紡糸装置その他の紡糸装置によりナノ繊維を製造するナノ繊維製造方法においても同様である。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能なナノ繊維製造装置及びナノ繊維製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］本発明のナノ繊維製造装置は、長尺シートを所定の搬送速度で搬送する搬送装置と、前記搬送装置により搬送されていく長尺シートにナノ繊維を堆積させる紡糸装置と、前記紡糸装置によりナノ繊維を堆積させた長尺シートの厚さを計測する厚さ計測装置と、前記厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて前記搬送速度を制御する搬送速度制御装置とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明のナノ繊維製造装置によれば、厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて搬送速度を制御することが可能となるため、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収める事が可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００１１】
例えば、長時間の電界紡糸過程において厚さが薄くなる方向に紡糸条件が変動した場合には、搬送速度を遅くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を増大させることにより厚さを厚くすることで、厚さの値を所定の範囲に収めることが可能となる。また、長時間の電界紡糸過程において厚さが厚くなる方向に紡糸条件が変動した場合には、搬送速度を速くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を低減させることにより厚さを薄くすることで、厚さの値を所定の範囲に収めることが可能となる。
【００１２】
なお、「ポリマー溶液の濃度」、「紡糸区域における温度や湿度」などの紡糸条件を調整することにより、厚さの値を所定の範囲に収めることも可能であるが、これらの場合には、厚さの変動に応じて紡糸条件を調節するのに一定の時間がかかるため、長尺方向に沿って厚さが均一なナノ繊維不織布を高い生産性で製造することが困難である。
【００１３】
また、「ノズルとコレクターとの間隔」、「ノズルとコレクターとの間に印加する電圧」などの紡糸条件を調整することにより、厚さの値を所定の範囲に収めることも可能であるが、これらの場合には、ナノ繊維の直径、ナノ繊維層の密度などのナノ繊維の物性が変動してしまい、均一な物性を有するナノ繊維不織布を製造することが困難である。
【００１４】
これに対して、本発明のナノ繊維製造装置によれば、厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて搬送速度を制御するという簡単な方法で、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となるため、厚さの変動に応じて紡糸条件を調整するのに一定の時間がかかるという問題もなく、また、ナノ繊維の直径、ナノ繊維層の密度などのナノ繊維の物性が変動してしまうという問題もない。
【００１５】
なお、本発明において、ナノ繊維を堆積させた長尺シートの厚さとは、長尺シート上に堆積させたナノ繊維層と、長尺シートとが積層された状態で厚さを計測した場合における厚さのことをいう。また、ナノ繊維不織布とは、ナノ繊維を堆積させた長尺シートのことをいう。ナノ繊維不織布は、これをこのまま製品としてもよいし、ナノ繊維不織布から長尺シートを除いて「ナノ繊維層のみからなる不織布」を製造し、これを製品としてもよい。また、「ナノ繊維」とは、ポリマーからなり、平均直径が数ｎｍ〜数千ｎｍの繊維のことをいう。また、「ポリマー溶液」とは、ポリマーを溶媒に溶解させた溶液のことをいう。
【００１６】
［２］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送速度制御装置は、前記厚さ計測装置により計測された厚さと、所定の目標厚さとのずれ量に基づいて前記搬送速度を制御することが好ましい。
【００１７】
本発明のナノ繊維製造装置によれば、例えば、上記ずれ量が大きい場合には、搬送速度の制御量（初期値からの変化量）を大きくし、上記ずれ量が小さい場合には、搬送速度の制御量（初期値からの変化量）を小さくするというような制御をすることが可能となるため、厚さの変動の大きさに応じて搬送速度を適切に制御することが可能となる。
【００１８】
また、本発明のナノ繊維製造装置によれば、例えば、上記ずれ量が所定値未満の場合には、搬送速度を初期値から変化させずに、上記ずれ量が所定値以上の場合には、搬送速度を初期値から変化させるというような制御をすることも可能となるため、搬送速度制御装置による搬送速度の制御を単純化することが可能となる。
【００１９】
［３］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送速度制御装置は、前記ずれ量の時間変化率を考慮して前記搬送速度を制御することが好ましい。
【００２０】
このように、上記「ずれ量の時間変化率」を考慮することにより、ずれ量だけに基づいて搬送速度を制御する場合と比較して、搬送速度をより適切に制御することが可能となる。例えば、紡糸条件が急に変動したような場合には、ずれ量の時間変化率が大きいため、それに見合うように搬送速度の制御量（初期値からの変化量）を大きくする。また、紡糸条件の変動量が小さい場合には、ずれ量の時間変化率が小さいため、それに見合うように搬送速度の制御量（初期値からの変化量）を小さくする。
【００２１】
［４］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記厚さ計測装置は、前記長尺シートを挟んで向かい合うように配置され、三角測距方式により前記長尺シートまでの距離を計測する一対のレーザー測距装置からなる厚さ計測部を備え、前記一対のレーザー測距装置により計測された距離に基づいて前記長尺シートの厚さを算出することが好ましい。
【００２２】
このような構成とすることにより、「長尺シートにおける一方の面と当該一方の面側に位置するレーザー測距装置との間の距離」と、「長尺シートにおける他方の面と当該他方の面側に位置するレーザー測距装置との間の距離」とを用いて長尺シートの厚さを算出することが可能となるため、搬送されていく長尺シートが上下に揺動したとしても長尺シートの厚さを正確に計測することができる。
【００２３】
［５］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記厚さ計測装置は、前記長尺シートを周方向に沿って導く厚さ計測用ローラーと、前記厚さ計測用ローラーにより導かれている前記長尺シートの最外周部を前記長尺シートの搬送方向に沿って拡大撮影するカメラからなる厚さ計測部とを備え、前記カメラにより撮影された画像を画像処理することにより前記長尺シートの厚さを算出するが好ましい。
【００２４】
このような構成とすることにより、搬送されていく長尺シートが揺動しない部位でカメラ撮影を行うこととなるため、長尺シートの厚さを正確に計測することができる。
【００２５】
［６］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記厚さ計測装置は、前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測部として、前記長尺シートの幅方向における異なる位置に配置された複数の厚さ計測部を備えるが好ましい。
【００２６】
このような構成とすることにより、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００２７】
［７］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送速度制御装置は、前記複数の厚さ計測部により計測された厚さを平均して得られる平均厚さに基づいて前記搬送速度を制御することが好ましい。
【００２８】
このような構成とすることにより、長尺シートの幅方向において厚さに分布がある場合であっても、平均厚さに基づいて搬送速度を制御することで、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００２９】
［８］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記厚さ計測装置は、前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測部と、前記厚さ計測部を前記長尺シートの幅方向に沿って所定の周期で往復移動させる駆動部とを備えることが好ましい。
【００３０】
このような構成とすることによっても、上記［６］に記載のナノ繊維製造装置の場合と同様に、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００３１】
［９］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記搬送速度制御装置は、前記厚さ計測部により計測された厚さを前記所定の周期又は当該周期のｎ倍に相当する時間（但し、ｎは自然数）で平均して得られる平均厚さに基づいて前記搬送速度を制御することが好ましい。
【００３２】
このような構成とすることによっても、上記［７］に記載のナノ繊維製造装置の場合と同様に、長尺シートの幅方向において厚さに分布がある場合であっても、平均厚さに基づいて搬送速度を制御することで、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００３３】
［１０］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記紡糸装置と前記厚さ計測装置との間に配置され、前記ナノ繊維を堆積させた前記長尺シートを加熱する加熱装置をさらに備えることが好ましい。
【００３４】
このような構成とすることにより、ナノ繊維層に残存することがある溶媒を完全に蒸発させることが可能となるため、残存溶媒量が極めて少なく高品質のナノ繊維不織布を製造することができる。また、溶媒を完全に蒸発させた状態で厚さを計測することが可能となるため、厚さを正確に計測することが可能となる。
【００３５】
［１１］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記紡糸装置として、前記長尺シートが搬送されていく所定の搬送方向に沿って直列に配置された複数の紡糸装置を備えることが好ましい。
【００３６】
このような構成とすることにより、複数の紡糸装置のそれぞれにおいて長尺シート上にナノ繊維を次々と堆積させることが可能となるため、均一な厚さを有するナノ繊維不織布をより一層高い生産性で大量生産することが可能となる。また、長尺シート上に多種類のナノ繊維を順次堆積させたナノ繊維不織布を大量生産する場合にも均一な厚さを有するナノ繊維不織布をより一層高い生産性で大量生産することが可能となる。また、複数の紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置であっても、複数の紡糸装置のそれぞれにおいて紡糸条件を調整するのではなく搬送速度を制御することだけで、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００３７】
［１２］本発明のナノ繊維製造装置においては、前記紡糸装置は、電界紡糸装置であることが好ましい。
【００３８】
このような構成とすることにより、紡糸装置として、極めて細い直径（数ｎｍ〜数千ｎｍ）を有するナノ繊維を製造可能な電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置においても均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００３９】
［１３］本発明のナノ繊維製造方法は、所定の搬送速度で搬送されていく長尺シートにナノ繊維を堆積させながら、前記ナノ繊維が堆積した前記長尺シートの厚さを計測し、当該長尺シートの厚さに基づいて長尺シートの搬送速度を制御することを特徴とする。
【００４０】
本発明のナノ繊維製造方法によれば、ナノ繊維が堆積した長尺シートの厚さを計測し、当該厚さに基づいて長尺シートの搬送速度を制御することとしているため、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００４１】
本発明のナノ繊維製造装置又はナノ繊維製造方法によれば、高機能・高感性テキスタイルなどの衣料品、ヘルスケア、スキンケアなど美容関連用品、ワイピングクロス、フィルターなど産業資材、二次電池のセパレーター、コンデンサーのセパレーター、各種触媒の担体、各種センサー材料などの電子・機械材料、再生医療材料、バイオメディカル材料、医療用ＭＥＭＳ材料、バイオセンサー材料などの医療材料、その他の幅広い用途に使用可能なナノ繊維を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。
【図２】実施形態における電界紡糸装置２０の要部拡大図である。
【図３】厚さ計測装置４０を説明するために示す図である。
【図４】厚さ計測部４２の動きを説明するために示す上面図である。
【図５】ナノ繊維製造方法を説明するために示すフローチャートである。
【図６】厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。
【図７】変形例１における厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。
【図８】変形例２におけるナノ繊維製造方法を説明するために示すフローチャートである。
【図９】変形例２における厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。
【図１０】実施形態２に係るナノ繊維製造装置２の正面図である。
【図１１】実施形態２における厚さ計測装置４０ａを説明するために示す図である。
【図１２】厚さ計測部４２ａにより長尺シートＷの厚さを算出する原理を説明するために示す図である
【図１３】実施形態３における厚さ計測部４２ｂの動きを説明するために示す図である。
【図１４】電界紡糸装置２０ａの要部拡大図である。
【図１５】特許文献１に記載されたナノ繊維製造方法に用いるナノ繊維製造装置９００を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明のナノ繊維製造装置及びナノ繊維製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００４４】
［実施形態１］
１．実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の構成
図１は、実施形態に係るナノ繊維製造装置１を説明するために示す図である。図１（ａ）はナノ繊維製造装置１の正面図であり、図１（ｂ）はナノ繊維製造装置１の平面図である。なお、図１においては、ポリマー溶液供給部及びポリマー溶液回収部の図示を省略してある。また、図１（ａ）においては、一部の部材は要部拡大図で示している。図２は、実施形態における電界紡糸装置２０の要部拡大図である。図３は、厚さ計測装置４０を説明するために示す図である。図３（ａ）は厚さ計測装置４０と搬送速度制御装置５０と搬送装置１０との関係を示すブロック図であり図３（ｂ）は厚さ計測部４２の構成を示す図である。図４は、厚さ計測部４２の動きを説明するために示す平面図である。
【００４５】
実施形態１に係るナノ繊維製造装置１は、図１に示すように、長尺シートＷを所定の搬送速度Ｖで搬送する搬送装置１０と、搬送装置１０により搬送されていく長尺シートＷにナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置２０と、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０と、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備える。
【００４６】
実施形態１に係るナノ繊維製造装置１においては、電界紡糸装置として、長尺シートＷが搬送されていく所定の搬送方向ａに沿って直列に配置された４台の電界紡糸装置２０を備える。
【００４７】
実施形態１に係るナノ繊維製造装置１は、電界紡糸装置２０と厚さ計測装置４０との間に配置され、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する加熱装置３０と、長尺シートの搬送速度等を制御する主制御装置６０と、揮発性成分を燃焼して除去するＶＯＣ処理装置７０とをさらに備える。
【００４８】
搬送装置１０は、長尺シートＷを繰り出す繰り出しローラー１１及び長尺シートＷを巻
き取る巻き取りローラー１２並びに繰り出しローラー１１と巻き取りローラー１２との間
に位置する補助ローラー１３，１８及び駆動ローラー１４，１５，１６，１７を備える。
繰り出しローラー１１、巻き取りローラー１２及び駆動ローラー１４，１５，１６，１７
は、図示しない駆動モーターにより回転駆動される構造となっている。
【００４９】
電界紡糸装置２０は、図２に示すように、筐体１００に絶縁部材を介して取り付けられ、長尺シートＷにおける一方の面側に位置するコレクター１５０と、長尺シートＷにおける他方の面側におけるコレクター１５０に対向する位置に位置し、図示しないポリマー溶液供給部から供給されるポリマー溶液を長尺シートＷに向けて吐出する複数のノズルを有するノズルブロック１１０と、コレクター１５０とノズルブロック１１０との間に高電圧（例えば１０ｋＶ〜８０ｋＶ）を印加する電源装置１６０と、長尺シートＷが搬送されるのを補助する補助ベルト装置１７０とを備える。電源装置１６０の正極は、コレクター１５０に接続され、電源装置１６０の負極は、筐体１００を介してノズルブロック１１０に接続されている。
【００５０】
ノズルブロック１１０は、図２に示すように、複数のノズルとして、ポリマー溶液を吐出口から上向きに吐出する複数の上向きノズルを有する。そして、ナノ繊維製造装置１は、複数の上向きノズルの吐出口からポリマー溶液をオーバーフローさせながら複数の上向きノズルの吐出口からポリマー溶液を吐出してナノ繊維を電界紡糸するとともに、複数の上向きノズルの吐出口からオーバーフローしたポリマー溶液を回収してナノ繊維の原料として再利用することが可能となるように構成されている。複数の上向きノズル１１２は、例えば、１．５ｃｍ〜６．０ｃｍのピッチで配列されている。複数の上向きノズル１１２の数は、例えば、３６個（縦横同数に配列した場合、６個×６個）〜２１９０４個（縦横同数に配列した場合、１４８個×１４８個）である。また、本発明のナノ繊維製造装置には様々な大きさ及び様々な形状を有するノズルブロックを用いることができるが、ノズルブロック１１０は、例えば、上面から見たときに一辺が０．５ｍ〜３ｍの長方形（正方形を含む）に見える大きさ及び形状を有する。
【００５１】
補助ベルト装置１７０は、図２に示すように、長尺シートＷの搬送速度に同期して回転する補助ベルト１７２と、補助ベルト１７２の回転を助ける５つの補助ベルト用ローラー１７４とを有する。５つの補助ベルト用ローラー１７４のうち１つ又は２つ以上の補助ベルト用ローラー１７４が駆動ローラーであり、残りの補助ベルト用ローラーが従動ローラーである。コレクター１５０と長尺シートＷとの間に補助ベルト１７２が配設されているため、長尺シートＷは、正の高電圧の印加されているコレクター１５０に引き寄せられることなくスムーズに搬送されるようになる。
【００５２】
加熱装置３０は、電界紡糸装置２０と厚さ計測装置４０との間に配置され、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する。加熱温度は、長尺シートＷやナノ繊維の種類によって異なるが、例えば、長尺シートＷを５０℃〜３００℃の温度に加熱することができる。
【００５３】
厚さ計測装置４０は、図３（ａ）に示すように、３つの厚さ計測部４２と、当該３つの厚さ計測部４２の動作を制御するとともに、３つの厚さ計測部４２により計測された距離に基づいて長尺シートの厚さを算出する機能を有する本体部４１とを備える。厚さ計測装置４０は、厚さ計測部４２が計測した厚さに関する情報を搬送速度制御装置５０に送信する。搬送速度制御装置５０は、受信した当該厚さに関する情報に基づいて、搬送装置１０が長尺シートＷを搬送する際の長尺シートＷの搬送速度Ｖを制御する。
【００５４】
厚さ計測部４２は、図３（ｂ）に示すように、長尺シートＷを挟んで向かい合うように配置され、三角測距方式により長尺シートＷまでの距離を計測する一対のレーザー測距装置４３，４４からなる。レーザー測距装置４３，４４は、レーザーダイオード４５と、当該レーザーダイオードから射出されたレーザー光を投光する投光レンズ４６と、投光レンズ４６から投光され、長尺シートＷの表面（一方の面又は他方の面）により反射されたレーザー光を受光する受光レンズ４７と、受光レンズ４７により受光されたレーザー光を受けるＣＣＤ素子からなる受光回路４８とを備える。このとき、受光回路４８上に形成されるビームスポットの位置は長尺シートＷの表面（一方の面又は他方の面）までの距離Ｌ１，Ｌ２により変化するため、その変化量を読み取ることにより距離Ｌ１，Ｌ２を計測することができる。長尺シートＷの厚さｄは、一対のレーザー測距装置４３，４４間の距離をＬ３としたとき、「ｄ＝Ｌ３−（Ｌ１＋Ｌ２）」の関係式により算出することができる。
【００５５】
厚さ計測装置４０は、図４に示すように、上記した３つの厚さ度計測部４２として、長尺シートＷの幅方向における異なる複数の位置（長尺シートの幅方向における中央部、左端部、右端部）に配置された３つの厚さ計測部４２を備える。
【００５６】
厚さ計測装置４０は、計測された厚さｄの値をそのまま搬送速度制御装置５０に送信することもできるし、３つの厚さ計測部４２で計測された厚さｄを平均して得られる平均厚さ＜ｄ＞の値を搬送速度制御装置５０に送信することもできる。
【００５７】
搬送速度制御装置５０は、厚さ計測部４０により計測された厚さｄ又は平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送装置１０が搬送する長尺シートＷの搬送速度Ｖを制御する。例えば、長時間の電界紡糸過程において厚さｄが薄くなる方向に紡糸条件が変動した場合には、搬送速度Ｖを遅くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を増大させることにより厚さを厚くする。一方、長時間の電界紡糸過程において厚さが厚くなる方向に紡糸条件が変動した場合には、搬送速度を速くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を低減させることにより厚さを薄く。なお、搬送速度Ｖの制御は、駆動ローラー１４，１５，１６，１７の回転速度を制御することにより行うことができる。
【００５８】
主制御装置６０は、搬送装置１０、電界紡糸装置２０、加熱装置３０、厚さ計測装置４０、搬送速度制御装置５０、ＶＯＣ処理装置７０、ポリマー供給装置及びポリマー回収装置の動作を制御する。
【００５９】
ＶＯＣ処理装置７０は、長尺シートにナノ繊維を堆積させる際に発生する揮発性成分を燃焼して除去する。
【００６０】
２．実施形態１に係るナノ繊維製造装置１を用いたナノ繊維製造方法
以下、上記のように構成された実施形態１に係るナノ繊維製造装置１を用いてナノ繊維不織布を製造する方法（実施形態１に係るナノ繊維製造方法）について説明する。
【００６１】
図５は、実施形態１に係るナノ繊維製造方法を説明するために示すフローチャートである。図６は、厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図６（ａ）は厚さｄの時間変化を表すグラフであり、図６（ｂ）は平均厚さ＜ｄ＞の時間変化を表すグラフであり、図６（ｃ）は搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図６（ａ）及び図６（ｂ）中、符号Ｄ０は目標厚さを示し、符号ＤＨは許容される厚さの上限を示し、符号ＤＬは許容される厚さの下限を示す。図６（ｃ）中、符号Ｖ０は搬送速度の初期値を示す。
【００６２】
実施形態１に係るナノ繊維製造方法は、図５に示すように、「目標厚さ設定」、「長尺シート搬送・電界紡糸」、「厚さ計測」、「平均厚さ算出」、「ずれ量Δｄ算出」の「搬送速度制御」の各工程を含む。
【００６３】
１．目標厚さ設定（Ｓ１０）
製造するナノ繊維不織布の厚さを目標厚さｄ０として設定する。
【００６４】
２．長尺シート搬送・電界紡糸（Ｓ１２）
長尺シートＷを搬送装置１０にセットし、その後、長尺シートＷを繰り出しローラー１１から巻き取りローラー１２に向けて所定の搬送速度Ｖで搬送させながら、各電界紡糸装置２０において長尺シートＷにナノ繊維を順次堆積させる。その後、加熱装置３０により、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する。これにより、ナノ繊維が堆積した長尺シートからなるナノ繊維不織布が製造される。
【００６５】
このとき、以下の手順により、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さを計測するとともに、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する。なお、実施形態１においては、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、時間ｔ経過前の期間については搬送速度の制御を行わず、時間ｔ経過後の期間については搬送速度の制御を行うこととしている。以下の変形例１及び２においても同様である。
【００６６】
３．厚さ計測（Ｓ１４）
まず、図４に示すように、３台の厚さ計測部４２により、長尺シートＷの厚さを計測する。厚さ計測部４２による厚さの計測は例えば１０ｍｓ毎に行う。その結果、図６（ａ）に示すようなグラフが得られる。
【００６７】
４．平均厚さ算出（Ｓ１６）
次に、３台の厚さ計測部４１により計測された厚さｄを平均することにより平均厚さ＜ｄ＞を算出する。その結果、図６（ｂ）に示すようなグラフが得られる。
【００６８】
５．ずれ量Δｄ算出（Ｓ１８）
次に、上記の平均厚さ＜ｄ＞と、所定の目標厚さｄ０とのずれ量Δｄを算出する。
【００６９】
６．搬送速度制御（Ｓ２０〜Ｓ２６）
次に、上記ずれ量Δｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する。
例えば、長時間の電界紡糸過程において厚さｄが薄くなる方向に紡糸条件が変動した場合（ずれ量Δｄが負の場合）には、搬送速度Ｖを遅くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を増大させることにより厚さｄを厚くする。一方、長時間の電界紡糸過程において厚さが厚くなる方向に紡糸条件が変動した場合（ずれ量Δｄが正の場合）には、搬送速度Ｖを速くして単位面積当たりのナノ繊維の堆積量を低減させることにより厚さを薄くする（図６（ｃ）参照。）。これにより、時間ｔ経過後、徐々に厚さｄは所定の目標厚さｄ０の値に収斂する。
【００７０】
以下に、実施形態１に係るナノ繊維製造方法における紡糸条件を例示的に示す。
【００７１】
長尺シートとしては、各種材料からなる不織布、織物、編物、フィルムなどを用いることができる。長尺シートの厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍのものを用いることができる。長尺シートの長さは、例えば１０ｍ〜１０ｋｍのものを用いることができる。
【００７２】
ナノ繊維の原料となるポリマーとしては、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）、シルク、セルロース、キトサンなどを用いることができる。
【００７３】
ポリマー溶液に用いる溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、メチルエチルケトン、クロロホルム、アセトン、水、蟻酸、酢酸、シクロヘキサン、ＴＨＦなどを用いることができる。複数種類の溶媒を混合して用いてもよい。ポリマー溶液には、導電性向上剤などの添加剤を含有させてもよい。
【００７４】
製造するナノ繊維不織布の厚さｄは、例えば１μｍ〜１００μｍに設定することができる。搬送速度Ｖは、例えば０．２ｍ／分〜１００ｍ／分に設定することができる。ノズルとコレクター１５０とノズルブロック１１０に印加する電圧は、１０ｋＶ〜８０ｋＶに設定することができ、５０ｋＶ付近に設定することが好ましい。
【００７５】
紡糸区域の温度は、例えば２５℃に設定することができる。紡糸区域の湿度は、例えば３０％に設定することができる。
【００７６】
３．実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の効果
実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０と、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備えるため、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御することが可能となる。このため、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００７７】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄと、所定の目標厚さｄ０とのずれ量Δｄに基づいて搬送速度Ｖを制御するため、例えば、上記ずれ量Δｄが大きい場合には、搬送速度Ｖの制御量（初期値Ｖ０からの変化量）を大きくし、上記ずれ量Δｄが小さい場合には、搬送速度Ｖの制御量（初期値Ｖ０からの変化量）を小さくするというような制御をすることが可能となり、厚さの変動の程度に応じて搬送速度を適切に制御することが可能となる。
【００７８】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、厚さ計測装置４０が、厚さ計測部として、長尺シートＷの幅方向における異なる位置に配置された３台の厚さ計測部４２を備えるため、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００７９】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、搬送速度制御装置５０が、３台の厚さ計測部４０により計測された厚さｄを平均して得られる平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送速度Ｖを制御することが可能であるため、長尺シートＷの幅方向において厚さｄに分布がある場合であっても、平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送速度Ｖを制御することで、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００８０】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、電界紡糸装置２０と厚さ計測装置４０との間に配置され、ナノ繊維を堆積させた長尺シートＷを加熱する加熱装置３０をさらに備えることから、ナノ繊維層に残存することがある溶媒を完全に蒸発させることが可能となるため、残存溶媒量が極めて少なく高品質のナノ繊維不織布を製造することができる。また、溶媒を完全に蒸発させた状態で厚さを計測することが可能となるため、厚さを正確に計測することが可能となる。
【００８１】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、電界紡糸装置として、長尺シートＷが搬送されていく所定の搬送方向ａに沿って直列に配置された複数の電界紡糸装置２０を備えるため、複数の電界紡糸装置２０のそれぞれにおいて長尺シートＷ上にナノ繊維を次々と堆積させることが可能となり、均一な厚さを有するナノ繊維不織布をより一層高い生産性で大量生産することが可能となる。また、長尺シートＷ上に多種類のナノ繊維を順次堆積させたナノ繊維不織布を大量生産する場合にも均一な厚さを有するナノ繊維不織布をより一層高い生産性で大量生産することが可能となる。また、複数の電界紡糸装置２０を備えるナノ繊維製造装置であっても、複数の電界紡糸装置２０のそれぞれにおいて紡糸条件を調整するのではなく搬送速度Ｖを制御することだけで、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００８２】
また、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１によれば、紡糸装置として、極めて細い直径（数ｎｍ〜数千ｎｍ）を有するナノ繊維を製造可能な電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置でありながら、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００８３】
実施形態１に係るナノ繊維製造方法によれば、所定の搬送速度Ｖで搬送されていく長尺シートＷにナノ繊維を堆積させるとともに、ナノ繊維が堆積した長尺シートＷの厚さｄを計測し、当該長尺シートＷの厚さｄに基づいて長尺シートＷの搬送速度Ｖを制御することとしているため、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００８４】
［変形例１］
図７は、変形例１における厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図７（ａ）は厚さｄの時間変化を表すグラフであり、図７（ｂ）は平均厚さ＜ｄ＞の時間変化を表すグラフであり、図７（ｃ）は搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図７（ａ）及び図７（ｂ）中、符号ｄ０は目標厚さを示し、符号ｄＨは許容される厚さの上限を示し、符号ｄＬは許容される厚さの下限を示す。図７（ｃ）中、符号Ｖ０は搬送速度の初期値を示す。
【００８５】
変形例１においては、図７（ｃ）からも分かるように、搬送速度Ｖをステップ状に制御することとしている。このように、搬送速度Ｖをステップ状に制御する場合であっても、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、実施形態１の場合と同様に、厚さｄ及び平均厚さ＜ｄ＞を目標厚さｄ０に収斂させることが可能となる。
【００８６】
［変形例２］
図８は、変形例２に係るナノ繊維製造方法を説明するために示すフローチャートである。図９は、変形例２における厚さｄ、平均厚さ＜ｄ＞及び搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図９（ａ）は厚さｄの時間変化を表すグラフであり、図９（ｂ）は平均厚さ＜ｄ＞の時間変化を表すグラフであり、図９（ｃ）は搬送速度Ｖの時間変化を表すグラフである。図９（ａ）及び図９（ｂ）中、符号ｄ０は目標厚さを示し、符号ｄＨは許容される厚さの上限を示し、符号ｄＬは許容される厚さの下限を示し、符号ｄＨ１は上側制御開始厚さを示し、符号ｄＬ１は下側制御開始厚さを示す。図９（ｃ）中、符号Ｖ０は搬送速度の初期値を示す。
【００８７】
変形例２に係るナノ繊維製造方法においては、図８及び図９からも分かるように、平均厚さ＜ｄ＞が上側制御開始厚さｄＨ１よりも厚くなった場合又は下側制御開始厚さｄＬ１よりも低くなった場合に、搬送速度Ｖを制御する（初期値から変化させる）こととしている。このような制御を行う場合であっても、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、実施形態１の場合と同様に、厚さｄ及び平均厚さ＜ｄ＞を目標厚さｄ０に収斂させることが可能となる。また、変形例２に係るナノ繊維製造方法によれば、搬送速度Ｖを変更する頻度を少なくすることが可能となるという効果も得られる。
【００８８】
［実施形態２］
図１０は、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２の正面図である。図１１は、実施形態２における厚さ計測装置４０ａを説明するために示す図である。図１１（ａ）は厚さ計測装置４０ａと搬送速度制御装置５０と搬送装置１０との関係を示すブロック図であり、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は厚さ計測部４２ａと長尺シートＷとの位置関係を示す図である。図１２は厚さ計測部４２ａにより撮影された画像を説明するための図である。
【００８９】
実施形態２に係るナノ繊維製造方法２は、基本的には実施形態１に係るナノ繊維製造装置１と同様の構成を有するが、厚さ計測装置の構成が実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２においては、厚さ計測装置４０ａは、図１０及び図１１に示すように、長尺シートＷを周方向に沿って導く厚さ計測用ローラー４３ａと、厚さ計測用ローラー４３ａにより導かれている長尺シートＷの最外周部を長尺シートＷの搬送方向に沿って拡大撮影するカメラからなる厚さ計測部４２ａと、本体部４１ａとを備える。厚さ計測装置４０ａは、図１１に示すように、長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測部として、長尺シートＷの幅方向における３つの異なる位置（長尺シートの幅方向における中央部、左端部、右端部）に配置された３つの厚さ計測部４２ａを備える。厚さ計測部４２ａとしては、デジタルカメラと高倍率光学顕微鏡とを組み合わせたものを用いることができる。
【００９０】
本体部４１ａは、厚さ計測部４２ａにより撮影された画像を画像処理することにより長尺シートＷの厚さｄを算出する。図１２は、厚さ計測部４２ａにより長尺シートＷの厚さを算出する原理を説明するために示す図である。図１２（ａ）は長尺シートＷの上端を示す線Ｓ１が目標線Ｓ０よりも上側に表示されている場合の画像であり、図１２（ｂ）は長尺シートＷの上端を示す線Ｓ１が目標線Ｓ０と同じ高さ位置に表示されている場合の画像であり、図１２（ｃ）は長尺シートＷの上端を示す線Ｓ１が目標線Ｓ０よりも下側に表示されている場合の画像である。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、目標線Ｓ０に対する、長尺シートＷの上端を示す線Ｓ１の高さ位置を計測することにより、長尺シートＷの厚さｄを算出することができる。
【００９１】
このように、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２は、厚さ計測装置の構成が実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合とは異なるが、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０ａと、厚さ計測装置４０ａにより計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備えるため、厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて搬送速度を制御することが可能となる。このため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様に、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００９２】
また、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２によれば、厚さ計測装置４０ａが、厚さ計測部として、長尺シートＷの幅方向における３つの異なる位置に配置された３台の厚さ計測部４２ａを備えるため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様に、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００９３】
なお、実施形態２に係るナノ繊維製造装置２は、厚さ計測装置の構成以外は実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００９４】
［実施形態３］
図１３は、実施形態３における厚さ計測部４２ｂの動作を示す図である。なお、図１３中、正弦曲線状に示される曲線は厚さ計測部４２ｂが長尺シートＷ上で厚さを計測した部位を繋ぐ軌跡ある。
【００９５】
実施形態３に係るナノ繊維製造装置３（図示せず）は、基本的には実施形態１に係るナノ繊維製造装置１と同様の構成を有するが、厚さ計測装置の構成が実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と異なる。すなわち、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３においては、厚さ計測装置４０ｂ（図示せず）は、図１３に示すように、長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測部４２ｂと、厚さ計測部４２ｂを長尺シートＷの幅方向ｂに沿って所定の周期Ｔで往復移動させる駆動部４９とを備える。そして、厚さ計測装置４０ｂは、厚さ計測部４２ｂを長尺シートＷの幅方向ｂに沿って往復させながら、長尺シートＷの厚さｄを計測する。搬送速度制御装置５０は、厚さ計測部４２ｂにより計測された厚さｄを所定の周期Ｔ又は当該周期Ｔのｎ倍に相当する時間（但し、ｎは自然数）で平均して得られる平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送速度Ｖを制御する。
【００９６】
このように、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３は、厚さ計測装置の構成が実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と異なるが、電界紡糸装置２０によりナノ繊維を堆積させた長尺シートＷの厚さｄを計測する厚さ計測装置４０と、厚さ計測装置４０により計測された厚さｄに基づいて搬送速度Ｖを制御する搬送速度制御装置５０とを備えるため、厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて搬送速度を制御することが可能となる。このため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様に、長時間の電界紡糸過程において紡糸条件が変動して厚さが変動したとしても、それに応じて搬送速度を適切に制御することで厚さの変動量を所定の範囲に収めることが可能となり、その結果、均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産することが可能となる。
【００９７】
また、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３によれば、厚さ計測装置４０ｂが、厚さ計測部４２ｂを長尺シートＷの幅方向ｂに沿って往復移動させるため、長尺シートの幅方向の広域にわたって厚さを計測することが可能となり、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００９８】
また、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３によれば、搬送速度制御装置５０は、厚さ計測部４２により計測された厚さｄを所定の周期Ｔ又は当該周期Ｔのｎ倍に相当する時間で平均して得られる平均厚さ＜ｄ＞に基づいて搬送速度Ｖを制御するため、長尺シートの幅方向において厚さに分布がある場合であっても、平均厚さに基づいて搬送速度を制御することで、より適切に搬送速度の制御をすることが可能となる。
【００９９】
なお、実施形態３に係るナノ繊維製造装置３は、厚さ計測装置の構成以外は実施形態１に係るナノ繊維製造装置１の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るナノ繊維製造装置１が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１００】
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１０１】
（１）上記各実施形態においては、電界紡糸装置として４台の電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置を例にとって本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１台〜３台又は５台以上の電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。また、電界紡糸装置に代えてメルトブロー紡糸装置等を用いたナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。加えて、本発明のナノ繊維製造装置は、メルトブロー紡糸装置、スパンボンド紡糸装置、ニードルパンチ紡糸装置その他の紡糸装置を用いて長尺シート上に不織布を製造し、さらにナノ繊維を堆積させたシートの厚さに基づいて搬送速度を制御する場合にも好適に用いることができる。
【０１０２】
（２）上記各実施形態においては、上向きノズルを有する上向き式電界紡糸装置を用いて本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、下向きノズルを有する下向き式電界紡糸装置や横向きノズルを有する横向き式電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０３】
（３）上記各実施形態においては、電源装置１６０の正極がコレクター１５０に接続され、電源装置１６０の負極がノズルブロック１１０に接続された電界紡糸装置を用いて本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電源装置の正極がノズルに接続され、電源装置の負極がコレクターに接続された電界紡糸装置を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０４】
（４）上記実施形態１及び実施形態２においては、厚さ計測部を３台備えるナノ繊維製造装置を例にとって本発明のナノ繊維製造装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１台若しくは２台又は４台以上の厚さ計測部を備えるナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０５】
（５）本発明のナノ繊維製造装置は、均一な厚さを有する長尺シートに均一な厚さを有するナノ繊維を堆積させることにより均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産する場合はもちろん、それほど均一ではない厚さを有する長尺シートにそれに応じた厚さを有するナノ繊維を堆積させることにより全体として均一な厚さを有するナノ繊維不織布を大量生産する場合にも好適に用いることができる。
【０１０６】
（６）上記実施形態においては、１つの電界紡糸装置に１つのノズルブロックが配設されたナノ繊維製造装置を用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１４は、電界紡糸装置２０ａの要部拡大図である。例えば、図１４に示すように、１つの電界紡糸装置２０ａに２つのノズルブロック１１０ａ１，１１０ａ２が配設されたナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできるし、２つ以上のノズルブロックが配設されたナノ繊維製造装置に本発明を適用することもできる。
【０１０７】
この場合、すべてのノズルブロックでノズル配列ピッチを同一にすることもできるし、各ノズルブロックでノズル配列ピッチを異ならせることもできる。また、すべてのノズルブロックでノズルブロックの高さ位置を同一にすることもできるし、各ノズルブロックでノズルブロックの高さ位置を異ならせることもできる。
【０１０８】
（７）本発明のナノ繊維製造装置においては、長尺シートの幅方向に沿ってノズルブロックを所定の往復運動周期で往復運動させる機構を備えていてもよい。当該機構を用いてノズルブロックを所定の往復運動周期で往復運動させながら電界紡糸を行うことにより、長尺シートの幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することができる。この場合、ノズルブロックの往復運動周期や往復距離を、電界紡糸装置毎又はノズルブロック毎に独立して制御可能としてもよい。このような構成とすることにより、すべてのノズルブロックを同じ周期で往復運動させることもできるし、各ノズルブロックを異なる周期で往復運動させることもできる。また、すべてのノズルブロックで往復運動の往復距離を同一にすることもできるし、各ノズルブロックで往復運動の往復距離を異ならせることもできる。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２…ナノ繊維製造装置、１０…搬送装置、１１…繰り出しローラー、１２…巻き取りローラー、１３，１８…補助ローラー、１４，１５，１６，１７…駆動ローラー、２０，２０ａ…電界紡糸装置、３０…加熱装置、３２…ヒーター、４０…厚さ計測装置、４１、４１ａ…本体部、４２、４２ａ，４２ｂ…厚さ計測部、４３，４４…レーザー測距装置、４５…レーザーダイオード、４６…投光レンズ、４７…受光レンズ、４８…受光回路、４９…駆動部、５０…搬送速度制御装置、６０…主制御装置、７０…ＶＯＣ処理装置、１００…筐体、１１０，１１０ａ１，１１０ａ２…ノズルブロック、１５０…コレクター、１５２…絶縁部材、１６０…電源装置、１７０…補助ベルト装置、１７２…補助ベルト、１７４…補助ベルト用ローラー、ａ…搬送方向、ｂ…長尺シートの幅方向、ｄ…厚さ、＜ｄ＞…平均厚さ、Ｖ…搬送速度、Ｗ…長尺シート、Δｄ…ずれ量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺シートを所定の搬送速度で搬送する搬送装置と、
前記搬送装置により搬送されていく前記長尺シートにナノ繊維を堆積させる紡糸装置と、
前記紡糸装置により前記ナノ繊維を堆積させた前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測装置と、
前記厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて前記搬送速度を制御する搬送速度制御装置とを備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送速度制御装置は、前記厚さ計測装置により計測された厚さと、所定の目標厚さとのずれ量に基づいて前記搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送速度制御装置は、前記ずれ量の時間変化率を考慮して前記搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記厚さ計測装置は、前記長尺シートを挟んで向かい合うように配置され、三角測距方式により前記長尺シートまでの距離を計測する一対のレーザー測距装置からなる厚さ計測部を備え、前記一対のレーザー測距装置により計測された距離に基づいて前記長尺シートの厚さを算出することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記厚さ計測装置は、前記長尺シートを周方向に沿って導く厚さ計測用ローラと、前記厚さ計測用ローラにより導かれている前記長尺シートの最外周部を前記長尺シートの搬送方向に沿って拡大撮影するカメラからなる厚さ計測部とを備え、前記カメラにより撮影された画像を画像処理することにより前記長尺シートの厚さを算出することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記厚さ計測装置は、前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測部として、前記長尺シートの幅方向における異なる複数の位置に配置された複数の厚さ計測部を備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送速度制御装置は、前記複数の厚さ計測部により計測された厚さを平均して得られる平均の厚さに基づいて前記搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記厚さ計測装置は、前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測部と、前記厚さ計測部を前記長尺シートの幅方向に沿って所定の周期で往復移動させる駆動部とを備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送速度制御装置は、前記厚さ計測部により計測された厚さを前記所定の周期又は当該周期のｎ倍に相当する時間（但し、ｎは自然数）で平均して得られる平均の厚さに基づいて前記搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記紡糸装置と前記厚さ計測装置との間に配置され、前記ナノ繊維を堆積させた前記長尺シートを加熱する加熱装置をさらに備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記紡糸装置として、前記長尺シートが搬送されていく所定の搬送方向に沿って直列に配置された複数の紡糸装置を備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記紡糸装置は、電界紡糸装置であることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１３】
所定の搬送速度で搬送されていく長尺シートにナノ繊維を堆積させながら、前記ナノ繊維を堆積させた前記長尺シートの厚さを計測し、計測された前記長尺シートの厚さに基づいて長尺シートの搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造方法。
【請求項１】
長尺シートを所定の搬送速度で搬送する搬送装置と、
前記搬送装置により搬送されていく前記長尺シートにナノ繊維を堆積させる紡糸装置と、
前記紡糸装置により前記ナノ繊維を堆積させた前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測装置と、
前記厚さ計測装置により計測された厚さに基づいて前記搬送速度を制御する搬送速度制御装置とを備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送速度制御装置は、前記厚さ計測装置により計測された厚さと、所定の目標厚さとのずれ量に基づいて前記搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送速度制御装置は、前記ずれ量の時間変化率を考慮して前記搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記厚さ計測装置は、前記長尺シートを挟んで向かい合うように配置され、三角測距方式により前記長尺シートまでの距離を計測する一対のレーザー測距装置からなる厚さ計測部を備え、前記一対のレーザー測距装置により計測された距離に基づいて前記長尺シートの厚さを算出することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記厚さ計測装置は、前記長尺シートを周方向に沿って導く厚さ計測用ローラと、前記厚さ計測用ローラにより導かれている前記長尺シートの最外周部を前記長尺シートの搬送方向に沿って拡大撮影するカメラからなる厚さ計測部とを備え、前記カメラにより撮影された画像を画像処理することにより前記長尺シートの厚さを算出することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記厚さ計測装置は、前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測部として、前記長尺シートの幅方向における異なる複数の位置に配置された複数の厚さ計測部を備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送速度制御装置は、前記複数の厚さ計測部により計測された厚さを平均して得られる平均の厚さに基づいて前記搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記厚さ計測装置は、前記長尺シートの厚さを計測する厚さ計測部と、前記厚さ計測部を前記長尺シートの幅方向に沿って所定の周期で往復移動させる駆動部とを備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載のナノ繊維製造装置において、
前記搬送速度制御装置は、前記厚さ計測部により計測された厚さを前記所定の周期又は当該周期のｎ倍に相当する時間（但し、ｎは自然数）で平均して得られる平均の厚さに基づいて前記搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記紡糸装置と前記厚さ計測装置との間に配置され、前記ナノ繊維を堆積させた前記長尺シートを加熱する加熱装置をさらに備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記紡糸装置として、前記長尺シートが搬送されていく所定の搬送方向に沿って直列に配置された複数の紡糸装置を備えることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のナノ繊維製造装置において、
前記紡糸装置は、電界紡糸装置であることを特徴とするナノ繊維製造装置。
【請求項１３】
所定の搬送速度で搬送されていく長尺シートにナノ繊維を堆積させながら、前記ナノ繊維を堆積させた前記長尺シートの厚さを計測し、計測された前記長尺シートの厚さに基づいて長尺シートの搬送速度を制御することを特徴とするナノ繊維製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１２２１５５（Ｐ２０１２−１２２１５５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２０７９（Ｐ２０１０−２７２０７９）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（５０８２３１８２１）トップテック・カンパニー・リミテッド (40)
【氏名又は名称原語表記】ＴＯＰＴＥＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（５０８２３１８２１）トップテック・カンパニー・リミテッド (40)
【氏名又は名称原語表記】ＴＯＰＴＥＣ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
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