(57)【要約】【課題】  断面半径方向に屈折率分布を有する光伝送体等の製造に好適に用いられる複合ノズルのノズルホールの同軸性を向上させる。【解決手段】  複合ノズル１は、それぞれノズルホール２ａ〜６ａを備える複数の単数ノズル２〜６で構成されている。単層ノズル３は、単層ノズル２と連結するための嵌合凹部３ｃと、単層ノズル４と連結するための嵌合凸部３ｖとを有している。単層ノズル３と同形状に形成された単層ノズル４は、嵌合凹部４ｃと嵌合凸部４ｖを有している。単層ノズル３、４は、嵌合凸部３ｃと嵌合凹部４ｃとを凹凸嵌合され、ノズルホール２ａ、３ａの軸線が同一直線上に並ぶように互いに位置決めされている。【選択図】図１
2005049625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単層ノズルがそれぞれのノズルホールの軸線を同じくするように連結され、前記複数の単層ノズルからそれぞれ供給された原液を同軸状に積層して吐出する複合ノズルであって、
前記単層ノズル間の連結部は、一方の単層ノズルに一体に形成された嵌合凸部と、他方の単層ノズルに一体に形成された嵌合凹部とが嵌合している複合ノズル。
【請求項２】
前記嵌合凸部および前記嵌合凹部は、円形断面を有している、請求項１に記載の複合ノズル。
【請求項３】
前記円形断面の中心が前記ノズルホールの軸線上に位置している、請求項２に記載の複合ノズル。
【請求項４】
前記嵌合凸部および／または前記嵌合凹部が、いずれの単層ノズルにおいてもそれぞれ同形状に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の複合ノズル。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかに記載の複合ノズルの製造方法であって、原材ブロックを回転軸まわりに回転させながら切削加工することによって前記嵌合凸部および前記嵌合凹部の少なくとも一方を形成する工程と、前記ノズルホールを形成する工程とを有する複合ノズルの製造方法。
【請求項６】
前記嵌合凸部および嵌合凹部の少なくとも一方を形成する工程は、前記ブロックの外周に、前記嵌合凸部の突量の略２倍の幅長の溝部を形成し、前記溝部の略中央を前記回転軸に直交する方向に切断する工程を含む、請求項５に記載の複合ノズルの製造方法。
【請求項７】
前記ノズルホールを形成する工程は、前記原材ブロックを前記回転軸まわりに回転させながら、前記回転軸と軸線を同じくする前記ノズルホールを形成する工程を含む、請求項５または６に記載の複合ノズルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面半径方向に屈折率分布を有するプラスチック光伝送体等の製造に用いられる複合ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチック光伝送体の中でも、断面半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズは、例えば複写機、ファクシミリ、スキャナなどのセンサー部品や、ＬＥＤプリンタの書き込みデバイス等に利用されている。
【０００３】
ロッドレンズは、断面の中心部から外周部に向かって屈折率が連続的に減少する屈折率分布を有する円形断面の光伝送体であり、一方の端面から光を入射させると、その光は正弦曲線を描きながら他方の端部へと伝播し、その先の結像面に正確に像を結ぶことが可能であり、高い光学性能を発現できる。
【０００４】
このような光伝送体は、屈折率の異なる複数の重合体および／または単量体溶液（以下、原液という。）を、多層に重ねられた複数の単層ノズルにそれぞれ供給し、供給された原液を同軸状に積層して糸状に賦形（紡糸）することによって製造することができる。なお、複合ノズルより吐出されたロッドレンズの前駆体は、各層の単量体等の成分を隣接する他の層に相互拡散させることによって、断面半径方向の屈折率分布が滑らかな曲線状となる。
【０００５】
こうした光伝送体を製造する複合ノズルとして、本出願人は、複合ノズルを構成する複数の単層ノズルを一つの原材ブロックから分割加工することによって形成し、各単層ノズル間を円筒状治具で固定する形態のもの（特願２００２−２１２５５８号）、各単層ノズルの表面に２つ以上の環状原液貯留部等を有するもの（特願２００２−３３６７８２号）等を出願している。
【０００６】
図６は、複数の単層ノズルから構成される複合ノズルの構造を説明するための図であり、そのうちの２つの単層ノズルが重ね合わされた状態を模式的に示している。図６（ａ）は、複合ノズルの吐出口側から見た平面図であり、図６（ｂ）は、複合ノズルの軸方向の断面図である。
【０００７】
図６（ｂ）に示すように、原液の吐出方向上流側に配置された第１層の単層ノズル１０２と、第１層の単層ノズル１０２の下流側に配置された第２層の単層ノズルとは、それぞれの中央部に形成されたノズルホール１０２ａ、１０３ａの軸線が同一となるように連結される。単層ノズル１０２、１０３の対向面にはそれぞれ、ノックピン１０４の嵌め込み部１０３ｂ（単層ノズル１０２側は不図示）が形成されており、嵌め込み部１０３ｂに挿入されたノックピン１０４によって単層ノズル１０２、１０３どうしが位置決め固定されている。
【０００８】
図示しないが、ほぼ同様の構造で第３層目以降の単層ノズルが連結され、複数の単層ノズルからなる複合ノズル１０１が形成される。複合ノズル１０１の中心には、各単層ノズルのノズルホールがその軸線方向に連続して形成されたノズルホール１０１ａが形成されている。
【０００９】
このような構造の複合ノズル１０１を用い、第１層の単層ノズル１０２からロッドレンズ前駆体の中心層（第１層）を形成する原液を吐出させ、第２層の単層ノズル１０３から、中心層の外側に積層させる第２層の原液を吐出させ、以降、各単層ノズルから屈折率の異なる原液を順に吐出させることによってロッドレンズの前駆体を吐出することができる。
【００１０】
このような複合ノズルでは、各単層ノズルのノズルホールの軸線ができるだけ同一直線上に配置されていることが好ましい。すなわち、各ノズルホールの同軸性を高くすることによって、複合ノズルから吐出された光伝送体の半径方向の組成分布が変動したり、偏芯したりすることによる光学特性の低下を防止することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述したような複合ノズルでは、単層ノズルどうしの位置精度を出すためにピン手段を用いているため、ピン自体の部品精度、ピンの嵌め込み部の加工精度、さらにピンを嵌め込んだ際の形状精度などに起因して、単層ノズル間でズレが生じることがあった。
【００１２】
こうしたズレは、隣り合う単層ノズルの間では小さくても（例えば数μｍ程度）、複合ノズルとして組み立てた場合、ズレが累積して無視できない大きさ（例えば数十μｍ程度）となり、それがそのままノズルホールの同軸性を損なう結果となることがある。例えば、各単層ノズルのノズルホールの軸線が同一となるように設計したものであっても、実際には、ノズルホールの軸線が設計上の軸線から数十μｍ以上も逸脱する場合もあった。この問題は、単層ノズルの数が増えるにしたがって顕在化しやすい。
【００１３】
そこで本発明は、半径方向に屈折率分布を有する光伝送体の製造に好適に用いられる複合ノズルであって、そのノズルホールの同軸性が高い複合ノズル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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の複合ノズルは、複数の単層ノズルがそれぞれのノズルホールの軸線を同じくするように連結され、複数の単層ノズルからそれぞれ供給された原液を同軸状に積層して吐出する複合ノズルであって、単層ノズル間の連結部は、一方の単層ノズルに一体に形成された嵌合凸部と、他方の単層ノズルに一体に形成された嵌合凹部とが嵌合している。
【００１５】
本発明によれば、隣接する単層ノズルどうしの連結が、一方の単層ノズルに一体に形成された嵌合凸部と、他方の単層ノズルに一体に形成された嵌合凹部を嵌め合わせることによってなされている。嵌合凸部または嵌合凹部が単層ノズルと一体に形成されているため、単層ノズルどうしの位置決めをピン等による位置決め手段のみに依存する必要がなく、それらの部品の加工精度や組立精度に起因した、単層ノズル間の位置精度の低下が防止され、隣り合う単層ノズルどうしは高精度に位置決めされる。したがって、ノズルホールは互いの軸線を同じくするように一直線上配置され、最終的に形成される複合ノズルのノズルホールの同軸性が向上する。しかも、位置決め用のピン等を設置する工程を省略することもでき、製造工程が簡略化される。
【００１６】
また、本発明の、複合ノズルの製造方法は、上記のような複合ノズルを製造するにあたり、原材ブロックを回転軸まわりに回転させながら切削加工することによって嵌合凸部および嵌合凹部の少なくとも一方を形成する工程と、ノズルホールを形成する工程とを有する。このように、原材ブロックを所定の回転軸まわりに回転させながら嵌合凹部と嵌合凸部とを形成するようにすれば、嵌合凹部と嵌合凸部との同軸性が向上する。このような切削加工は、旋盤などを利用して容易に実施可能であり、同一のチャッキング状態で嵌合凸部と嵌合凹部とを形成することによって嵌合凸部と嵌合凹部との軸線は同一となる。
【００１７】
嵌合凸部および嵌合凹部の少なくとも一方を形成する工程は、原材ブロックの外周に、嵌合凸部の突量の略２倍の幅長の溝部を形成し、溝部の略中央を回転軸に直交する方向に切断することが、単層ノズルを歩留りよく製造することができ、しかも原材ブロックをチャック等に取り付ける手間を軽減することができることから好ましい。
【００１８】
複数の単層ノズルに設ける嵌合凸部の形状を同一にすることによって、同一の加工工程で単層ノズルを用意することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の複合ノズルによれば、単層ノズル間の連結部を一方の単層ノズルに一体に形成された嵌合凸部と、他方の単層ノズルに一体に形成された嵌合凹部とが嵌合しているようにすることによって、単層ノズルどうしを高精度に位置決めすることができ、複合ノズルのノズルホールの同軸性を向上させることができる。したがって、複合ノズルから吐出される光伝送体等の断面半径方向の組成分布が変動したり、偏芯したりすることによる光学特性の低下を防ぐことができる。
【００２０】
また、本発明の複合ノズルの製造方法は、原材ブロックを回転軸まわりに回転させながら切削加工して単層ノズルに嵌合凸部および嵌合凹部の少なくとも一方を形成することによって、嵌合凹部と嵌合凸部との同軸性を容易に向上させることができ、単層ノズルどうしを高精度に位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態の複合ノズルを示す図であり、図１（ａ）はノズルの吐出口側から見た平面図であり、図１（ｂ）は軸線方向における断面図である。図２は、図１に示す複合ノズルを構成する単層ノズルの１つを示す図であり、図２（ａ）はノズルの吐出口側から見た平面図であり、図２（ｂ）は軸線方向における断面図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の複合ノズル１は、それぞれ屈折率の異なる原液を吐出することができる５層の単層ノズル２〜６で構成されている。第１層の単層ノズル２は、原液の吐出方向の最上流側に配置されており、以降、下流側に向かって順に単層ノズル３〜６が、それぞれのノズルホールの軸線が同一となるように配置されている。複合ノズル１は、各単層ノズル２〜６から吐出されたそれぞれ屈折率の異なる原液を、同軸状に積層して糸状に吐出することができる。
【００２４】
複合ノズル１の両端に配置された、単層ノズル２および単層ノズル６以外の単層ノズル、すなわち、中間部に配置された単層ノズル３〜５はいずれもほぼ同形状に形成されている。また、単層ノズル２、６においても、後述する連結構造部は単層ノズル３〜５と同形状に形成されている。
【００２５】
以下、単層ノズル３を例として単層ノズルの各部の形状を説明する。
【００２６】
図２に示すように、略円盤状の外形を備える単層ノズル３は、その中心部で軸線方向に伸びるノズルホール３ａと、吐出方向下流側となる端部に形成された嵌合凸部３ｖと、その嵌合凸部３ｖに凹凸嵌合可能な形状で上流側の端部に形成された嵌合凹部３ｃとを有している。
【００２７】
嵌合凸部３ｖと嵌合凹部３ｃはいずれも軸線方向に垂直な断面が円形断面で形成され、その軸線はノズルホール３ａの軸線と同一となっている。また、嵌合凸部３ｖの外径と嵌合凹部３ｃの内径の寸法誤差は、それぞれ「ＪＩＳ  Ｂ  ０４０１」の軸公差域クラスｈ７および穴公差クラスＨ７の公差範囲を上限とし、組立分解に支承をきたさないレベルを下限として仕上げられている。特に、単層ノズルどうしを嵌め合わせたときに、相互に固定されるような寸法精度に仕上げられていることが好ましい。なお、嵌め合いを容易にするため、嵌合凸部３ｖおよび嵌合凹部３ｃの外周面にテーパを付けてもよい。
【００２８】
嵌合凸部３ｖの下流側の端面（吐出口面）上には、原液の流路を形成する貯留部用溝３ｈがノズルホール３ａと同軸の環状の溝として形成されている。一方、ノズルホール３ａが開口する嵌合凹部３ｃの内側にも、ノズルホール３ａへの原液の流路を形成する貯留部用凹部３ｇが形成されている。これによって、図２（ｂ）の一点鎖線に示すように、単層ノズルどうしを連結（ここでは、単層ノズル３と単層ノズル２とを連結）したときに、単層ノズル３の貯留部用凹部３ｇと単層ノズル２の貯留部用溝２ｈとが共同して１つの貯留部が形成される。
【００２９】
なお、複合ノズル１を実際に使用する場合、この貯留部には原液供給手段等が接続され、所定の屈折率を有する原液が供給される。貯留部に供給された原液は第２層の原液としてノズルホール３ａから吐出される。
【００３０】
再び図１を参照すると、各単層ノズル２〜６はいずれも、嵌合凸部３ｖまたは嵌合凹部３ｃと同形状の連結構造部を有しており、それぞれ嵌合凸部２ｖ〜５ｖ、嵌合凹部３ｃ〜６ｃで示されている。単層ノズル２は、最上流に配置されているため嵌合凹部が形成されておらず、また、最下流側に配置された単層ノズル６には嵌合凸部が形成されていない。
【００３１】
このように、同様の連結構造部を備えている単層ノズル２〜６は、隣接する単層ノズルどうしがその嵌合凸部と嵌合凹部とを凹凸嵌合させて互いに連結可能である。この凹凸嵌合によって、単層ノズルのノズルホールどうしの相対的な位置決め（芯出し）が可能となり、それぞれノズルホールの軸線は精確に一直線上に位置する。特に、本実施形態では、嵌合凸部および嵌合凹部が単層ノズルの部材と一体に形成されているため、ピン等による他の位置決め手段を用いなくても、隣り合う単層ノズルどうしを相対的に高精度に位置決めできる。その結果、ノズルホールの軸線が一直線上に並び、複合ノズルのノズルホールの同軸性が向上する。
【００３２】
なお、本発明においては、特にピン等の他の位置決め手段を必要とするものではないが、ピンやボルト等の他の位置決め手段、固定手段を併用してもよい。
【００３３】
本実施形態の単層ノズルの製造方法を以下に説明する。
【００３４】
本実施形態において、隣り合う単層ノズル上のノズルホールどうしの位置精度は単層ノズルに形成される連結構造部、すなわち、嵌合凸部および嵌合凹部の加工精度や、嵌合凸部または嵌合凹部とノズルホールとの同軸性に依存しているため、加工精度が高く、同軸性を出しやすい方法により単層ノズルを製造することが重要である。
【００３５】
図３、４は、１つの原材ブロックから単層ブロックを削り出す一連の工程を示す図である。なお、図３、４では、一例として単層ブロック３の製造工程を示す。
【００３６】
まず、図３（ａ）に示すように、１つ単層ブロックを形成可能なサイズである円柱状の原材ブロック１３を用意する。原材ブロック１３の材料は、特に限定されるものではないが、強度、耐食性、加工性、およびコストなどを考慮するとステンレス鋼材（ＳＵＳ）を使用することが好ましい。
【００３７】
次いで、原材ブロック１３がその軸線まわりに回転できるように旋盤等の工作機械の被加工物保持部（チャック等）に固定させ、図３（ｂ）に示すように、原材ブロック１３を軸線まわりに回転させながらその外周部を切削加工し、原材ブロック１３の軸線方向ほぼ中央の外周上に嵌合凸部３ｖを形成する。また、原材ブロック１３の一方の端面を切削加工し、嵌合凹部３ｃを形成する。ここで、嵌合凸部３ｖと嵌合凹部３ｃの径は、上述したように「ＪＩＳ  Ｂ  ０４０１」に基づいて仕上げられることが好ましい。
【００３８】
ノズルホール３ａの形成は、上記の工作機械（旋盤等）とは別の工作機械を用いて実施されてもよいが、上述の旋盤等にチャッキングさせた状態で穴あけ加工されて形成されるのが好ましい。これによって、嵌合凸部３ｖまたは嵌合凹部３ｃに対して同軸性の高いノズルホールが形成される。なお、嵌合凸部３ｖ、嵌合凹部３ｃ、およびノズルホール３ａを形成する順序は特に限定されるものではない。
【００３９】
その後、図４（ａ）に示すように、原材ブロック１３の不要部を除去したのち、図４（ｂ）に示す工程で貯留部用溝３ｈおよび貯留部用凹部３ｇを形成する。以上一連の工程によって単層ノズル３〜５が製造される。また、単層ノズル２、６も以上一連の工程とほぼ同様の工程で製造することができる。
【００４０】
以上説明したように、チャックキング状態を変えることなく、同一の回転軸まわりに回転させながら切削加工して単層ノズルの嵌合凸部および嵌合凹部を形成することによって、嵌合凸部と嵌合凹部とを高い同軸性で形成することができる。さらに、その回転軸を軸線とするようにノズルホールを形成することによって、嵌合凸部または嵌合凹部に対するノズルホールの同軸性が向上する。
【００４１】
原材ブロックから単層ブロックを削り出す方法は、上述した方法の他にも例えば、図５に示すようなものであってもよい。図５に示す方法では、１つの原材ブロック２３から２つの単層ノズル３、４を得ることができる。なお、加工手段等は、上述した製造方法と同様としその説明は省略する。
【００４２】
まず、単層ノズルを２つ得ることができるサイズの原材ブロック２３を用意する（図５（ａ）参照）。
【００４３】
次いで、図５（ｂ）に示すように、原材ブロック２３の一端に嵌合凹部３ｃを形成する。原材ブロックの軸線方向中央付近の外周上には、製造する単層ノズルの嵌合凸部３ｖ、４ｖの突量（設計値）のほぼ２倍の幅で溝部９ｖを形成する。また、原材ブロック２３の軸線に沿うようにノズルホール９ａを形成する。
【００４４】
原材ブロック２３の他端には、図５（ｃ）に示すように、嵌合凹部４ｃを形成する。そして、図５（ｄ）に示すように、溝部９ｖのほぼ中央をワイヤーカッター等の切断手段で回転軸に直交する方向に切断し、単層ノズル３、４の前駆体を切り離す。その後、図５（ｅ）に示すように、貯留部用溝３ｈ、４ｈと貯留部用凹部３ｇ、４ｇを形成することによって単層ノズル３、４が製造される。
【００４５】
以上説明した方法では、図３、４で説明した方法の効果に加え、歩留りよく単層ノズルを製造することができ、原材ブロックをチャックに取り付ける手間が軽減され単層ノズルを効率よく製造することができる。
【００４６】
なお、上述した実施形形態ではノズルホールが１つのみの複合ノズルについて説明したが、複数のノズルホールを備え、複数本の糸状体を吐出することができる複合ノズル（多孔型複合ノズル）にも適応することができる。しかし、ノズルホールの軸線が上記回転軸と軸線を同じくするように形成されることが、嵌合凹部または嵌合凸部と、ノズルホールとの位置精度が向上し、単層ノズルどうしを連結したときの隣り合うノズルホールどうしの同軸性がより向上することから好ましい。
【００４７】
また、ノズルホールの開口径も特に制限されるものではなく、使用する原液の特性や吐出量、または光伝送体の断面半径方向の屈折率分布等を考慮して適宜設定するとよい。例えば、単層ノズルごとに異なる径として、複合ノズルのノズルホールの開口径が下流にいくにつれて大きくなるようにしてもよい。
【００４８】
また、上述した実施形態では単層ノズル、その嵌合凸部および嵌合凹部の軸線方向に垂直な面における断面形状を円形としたが、互いの単層ノズルを高精度に位置決めできるものであれば、それらは円形に限らず方形またはそれ以上の多角形等でもよい。しかし、加工性や形状精度を考慮すると円形とすることが好ましく、特に嵌合凸部および嵌合凹部は断面円形とすることがよい。
【００４９】
また、上述した実施形態では中間に位置する単層ノズルには、それぞれ嵌合凸部と嵌合凹部とを形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、両面に嵌合凸部を形成したもの、両面に嵌合凹部を形成したものであってもよく、これら単層ノズルを交互に積層して複合ノズルとすることもできる。
【００５０】
さらに、上述した実施形態では貯蔵部を隣接する単層ノズルにそれぞれ形成した貯蔵部用凹部と貯蔵部用溝により構成したが、原液の流動性に支障をきたさない場合には、貯蔵部用凹部と貯蔵部用溝のいずれか一方のみで貯蔵部を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態の複合ノズルを示す図であり、図１（ａ）はノズルの吐出口側から見た平面図であり、図１（ｂ）は断面図である。
【図２】図２は、図１に示す複合ノズルを構成する単層ノズルの１つを示す図であり、図２（ａ）はノズルの吐出口側から見た平面図であり、図２（ｂ）は断面図である。
【図３】原材ブロックから単層ノズルを製造する工程を説明するための図である。
【図４】原材ブロックから単層ノズルを製造する工程を説明するための図である。
【図５】原材ブロックから単層ノズルを製造する工程を他の例を説明するための図である。
【図６】複数の単層ノズルから構成される従来の複合ノズルの構造を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    複合ノズル
１ａ〜６ａ    ノズルホール
２〜６    単層ノズル
２ｖ〜５ｖ    嵌合凸部
３ｃ〜６ｃ    嵌合凹部
３ｈ    貯留部用溝
３ｇ    貯留部用凹部
１３、２３    原材ブロック
【図１】
2005049625.tif 000003
【図２】
2005049625.tif 000004
【図３】
2005049625.tif 000005
【図４】
2005049625.tif 000006
【図５】
2005049625.tif 000007
【図６】
2005049625.tif 000008