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JP2001347686A - インク容器用通気フィルタおよびこれを用いたインク容器 - Google Patents

インク容器用通気フィルタおよびこれを用いたインク容器

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JP2001347686A
JP2001347686A JP2000352432A JP2000352432A JP2001347686A JP 2001347686 A JP2001347686 A JP 2001347686A JP 2000352432 A JP2000352432 A JP 2000352432A JP 2000352432 A JP2000352432 A JP 2000352432A JP 2001347686 A JP2001347686 A JP 2001347686A
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JP
Japan
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ink
air
porous body
ventilation filter
filter
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Application number
JP2000352432A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Masuko
浩明 益子
Hiroyuki Nishii
弘行 西井
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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Priority to DE60104041T priority patent/DE60104041T2/de
Priority to IDP20010294D priority patent/ID29758A/id
Priority to US09/824,671 priority patent/US6723147B2/en
Priority to EP01108530A priority patent/EP1142719B1/en
Priority to CN01116257.0A priority patent/CN1188282C/zh
Priority to MXPA01003489A priority patent/MXPA01003489A/es
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクと接触している状態で温度変化が生
じ、ケース内部の空気の熱膨張やインクの蒸発が生じて
インクが通気フィルタに押し付けられても、インクが漏
洩しにくい通気フィルタおよびこの通気フィルタを備え
たインク容器を提供する。 【解決手段】 ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ
素樹脂またはポリオレフィン樹脂からなる多孔体と、引
張強さが１ＭＰａ以上である通気性支持材とをそれぞれ
少なくとも一層積層した通気フィルタ５を、インク容器
の通気孔に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク容器用通気
フィルタとこれを用いたインク容器に関し、さらに詳し
くは、インクを収納・保管するための内部空間と外部空
間とを導通する通気孔を備えたインク容器、およびこの
通気孔に設ける通気フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、プリンタなどの画像形成装置
では、インクカートリッジから印字ヘッドにインクを供
給する機構が多用されている。この機構では、予めイン
クを容器に収容したインクカートリッジがプリンタなど
の所定位置に搭載される。この状態で、インクはインク
カートリッジから印字ヘッドに供給される。インクカー
トリッジと印字ヘッドとの間に、一時的にインクを収容
するインク溜め容器が設けられる場合もある。インク成
分の分散媒としては、一般に、水、または水と良好な相
溶性を有する有機溶媒（例えばメタノール、エタノー
ル、イソプロピルアルコール、ｎ−プロパノールなどの
低級アルコール）との混合溶媒が用いられる。
【０００３】ところが、インクが減少するにつれてイン
クの液面が下降すると、インクカートリッジの内部やイ
ンクの経路には負圧が生じる。この負圧が大きくなる
と、インクの正常な吐出が妨げられ、印字にかすれが生
じてしまう。そこで、インクカートリッジまたはインク
の経路に通気孔が設けられている。通気孔は、インクカ
ートリッジをプリンタに搭載した通常の使用状態では、
インクに浸らない位置に設けられる。しかし、輸送時や
保管時に、プリンタやインクカートリッジが傾けられる
と、通気孔がインクに浸り、通気孔からインクが漏洩す
るおそれがある。このため、通気孔には、空気は通過さ
せるが液体は通過させない通気フィルタ、例えばポリテ
トラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という）多
孔体などを取り付けることが提案されている。
【０００４】さらに最近では、プリンタの印字速度を上
げるために、インクカートリッジ内やインク経路を加圧
して、インクの吐出を加速することが行われるようにな
ってきた。また、プリンタ周辺の雰囲気温度が上昇する
と、インクカートリッジやインク経路のインクが印字ヘ
ッドから漏れるおそれがあるため、印刷終了時にインク
カートリッジやインク経路を負圧にしてインクを吸い上
げることが行われるようにもなってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、通気孔を
介して正圧または負圧が加えられることもあるため、通
気フィルタには安定してインク漏洩を防止する性能が求
められている。そこで、本発明は、高いインク漏洩防止
性能を有するインク容器用通気フィルタを提供すること
を目的とする。また、本発明の別の目的は、この通気フ
ィルタを用いたインク容器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインク容器用通気フィルタは、フッ素樹脂
およびポリオレフィン樹脂から選ばれる少なくとも一方
からなる多孔体と、引張強さが１ＭＰａ以上である通気
性支持材とをそれぞれ少なくとも一層含む積層体である
ことを特徴とする。なお、本明細書では、引張強さをＪ
ＩＳ Ｋ ７１２７に準じて定めるものとする。ただ
し、試験速度は２００ｍｍ／分とする。
【０００７】本発明のインク容器用通気フィルタでは、
多孔体が通気性支持材により補強され、さらに通気性支
持材の引張強さが１ＭＰａ以上であるため、高いインク
漏洩防止性能を有する。特に、引張強さが高い通気性支
持材により補強されているため、加圧や減圧による変形
を効果的に抑制できる。また、精度の良い多孔化が容易
にできる材料を多孔体に用いているため、通気安定性が
高い通気フィルタとすることができる。通気性支持材の
引張強さの上限は特に限定されない。ただし、多孔体と
通気性支持材とを溶着などにより接合する場合の作業性
の観点から、引張強さは１ＭＰａ〜１５００ＭＰａが好
適であり、より好ましくは３ＭＰａ〜５００ＭＰａであ
る。
【０００８】本発明の通気フィルタでは、通気性支持材
の通気度が、ガーレー数により表示して３００秒／１０
０ｍｌ以下であることが好ましい。インク容器内外の圧
力差を迅速に解消できるからである。なお、本明細書で
は、ガーレー数をＪＩＳ Ｐ８１１７に規定されている
ガーレー試験法により定めるものとする。ガーレー数の
下限は特に限定されない。ただし、多孔体を補強すると
いう観点から、ガーレー数は０．１秒／１００ｍｌ〜３
００秒／１００ｍｌが好適であり、より好ましくは０．
５秒／１００ｍｌ〜１００秒／１００ｍｌである。
【０００９】また、本発明の通気フィルタでは、積層体
の少なくとも一層に撥水撥油処理が施されていることが
好ましい。フィルタへのインクの浸透を抑制してインク
の漏洩をさらに効果的に抑制できるからである。また、
本発明の通気フィルタでは、多孔体がＰＴＦＥからな
り、かつ通気性支持材が超高分子量ポリエチレンからな
ることが好ましい。
【００１０】本発明のインク容器は、インクを収容する
空間と、上記記載の通気フィルタが設けられた少なくと
も１つの通気孔とを有することを特徴とする。本発明の
インク容器は、インク漏洩防止性能が向上したものとな
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の通気
フィルタを用いたインク容器（インクカートリッジ）の
一形態を示す断面図である。このインクカートリッジの
ケース１の内部は、インク２を収容するための空間とし
て使用される。インク２は、インク注入孔１１からケー
ス内部へと注入される。インク２を注入した後、インク
注入孔１１にはキャップ１２がはめ込まれる。インク２
はインクカートリッジがプリンタヘッドなどに装着され
た状態でインク吐出孔１４からプリンタヘッドなどの描
画装置へと送り込まれる。
【００１２】キャップ１２の内部には通気孔１３が設け
られており、この通気孔１３を通じてケース１の内部空
間と外部空間（大気）とが導通している。通気孔１３に
は通気フィルタ５が取り付けられている。通気フィルタ
５はインク注入孔１１をふさぐように取り付けられたキ
ャップ１２に複合化されている。通気フィルタ５は、加
熱溶着、超音波溶着、振動溶着、接着、粘着などによ
り、予めキャップ１２に固着しておけばよい。
【００１３】なお、通気フィルタ５を備えた通気孔１３
はケースに複数個設けてもよい。この場合は、複数の通
気孔を、インクカートリッジの姿勢にかかわらず、少な
くとも一つの通気孔が規定量だけ導入されたインクに埋
没しないように配置することが好ましい。
【００１４】通気フィルタ５には、ＰＴＦＥまたはポリ
オレフィン樹脂からなる多孔体と通気性支持材との積層
体を用いることができる。この積層体には、少なくとも
一層の多孔体と通気性支持材とが含まれていればよく、
積層数、積層の順序などに特に制限はない。なお、イン
クの浸透性を低くするためには、インク容器の内部空間
（インク収容空間）に面する側が上記多孔体であるほう
がよい。したがって、通気フィルタは、上記多孔体が少
なくとも一方の面から露出していることが好ましい。
【００１５】図２は、本発明のインク容器（インクカー
トリッジ）の別の一形態を示す断面図である。このイン
クカートリッジでは、通気フィルタ５がインク注入孔１
１を覆うように直接ケース２に固着されている。なお、
図１、図２のいずれの形態でも、インク注入孔から注入
する代わりに、通気フィルタを介して減圧しながらイン
クをインク吐出孔１４から吸い上げてケース内部へ導入
してもよい。
【００１６】図３は、本発明のインク容器であるインク
溜め容器の一形態を示す断面図である。このインク溜め
容器は、通気フィルタ５を介して外部から加圧してイン
クを吐出孔１４から強制的に吐出したり、逆に減圧して
インクを吸引孔１５から吸引したりする構造を有してい
る。もっとも、本発明は、図１〜図３に示した形態に限
らず、インク容器一般に適用できる。
【００１７】以下、多孔体および通気性支持材について
説明する。多孔体としては、フッ素樹脂多孔膜、ポリオ
レフィン多孔膜を用いることができる。フッ素樹脂とし
ては、ＰＴＦＥ、ポリクロロトリフルオロエチレン、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エ
チレン共重合体などが挙げられる。ポリオレフィンとし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチル
−１−ペンテン、ポリ−１−ブテンなどが挙げられる。
特に、ＰＴＦＥ多孔膜は、通気性、耐インク性、撥水撥
油性に優れているため、目詰まりによる通気性の低下を
防いだり、インク漏れを長時間防止することができる。
【００１８】ＰＴＦＥ多孔膜を製造する方法の一例を以
下に説明する。まず、ＰＴＦＥファインパウダーに液状
潤滑剤を加えたペースト状の混和物を予備成形する。液
状潤滑剤はＰＴＦＥファインパウダーの表面を濡らすこ
とができて、抽出や乾燥によって除去できるものであれ
ば特に制限されず、例えば、流動パラフィン、ナフサ、
ホワイトオイルなどの炭化水素を使用できる。液状潤滑
剤の添加量はＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に
対して５〜５０重量部程度が適当である。上記予備成形
は、液状潤滑剤が絞り出されない程度の圧力で行う。次
に予備成形体をペースト押出や圧延によってシート状に
成形し、このＰＴＦＥ成形体を少なくとも一軸方向に延
伸してＰＴＦＥ多孔膜を得る。なお、ＰＴＦＥ成形体の
延伸は液状潤滑剤を除去してから行うことが好ましい。
この多孔体はＰＴＦＥの融点以上の温度で加熱し焼成し
たものであってもよい。
【００１９】多孔膜の孔径は、大きすぎると膜の強度が
低下したり、インク容器の内部の圧力上昇によってイン
ク漏れが発生しやすくなる。このため、多孔膜の平均孔
径は通常１０μｍ以下、特に０．０１〜５μｍが好適で
ある。
【００２０】同様に、多孔膜の厚さは、薄すぎると多孔
体の強度が低下したり、インク容器の内部の圧力上昇に
よってインク漏れが発生しやすくなる。このため、多孔
膜の厚さは、通常２μｍ以上、特に１０〜１０００μｍ
が好適である。
【００２１】通気性支持材は、材質、構造、形態が限定
されるものではないが、特に通気フィルタに加圧または
減圧する際の応力に対する耐久性を考慮して、引張強さ
を１ＭＰａ以上とする。また、通気度は、ガーレー数で
３００秒／１００ｍｌ以下が好ましい。また、インク容
器や装着用部品への溶着性という観点からは、通気性支
持材は熱可塑性樹脂からなることが好ましく、融点は２
５０℃以下が好適である。
【００２２】通気性支持材としては、具体的には、ポリ
オレフィン多孔体、不織布、織布、ネット、メッシュ、
スポンジ、フォーム、金属多孔体、金属メッシュ、その
他の様々な多孔体材料を用いることができる。強度、弾
性、通気性、作業性、溶着性などの観点から、特に超高
分子量ポリエチレン多孔体が好ましい。この超高分子量
ポリエチレンは、粘度法による平均分子量が３０万以
上、好ましくは５０万〜１０００万のものである。
【００２３】多孔体と通気性支持材との複合化は、ただ
単に重ね合わせるだけでもよいし、加熱溶着、超音波溶
着、振動溶着などの溶着により接合してもよく、接着剤
（感圧性接着剤、ホットメルト接着剤、熱硬化性接着剤
など）を用いて接合してもよい。加熱を伴う方法（熱ラ
ミネート）の場合には、通気性支持材の一部を溶融させ
て融着する方法、粉末状、粒状または網目状などのホッ
トメルト接着剤を界面に介在させて加熱して接合する方
法などを採用できる。
【００２４】上記のように、多孔体と通気性支持材との
積層の順序は特に制限されず、多孔体と通気性支持材と
を交互に積層してもよく、多孔体を連続して重ね合わせ
た層を含んでいてもよく、異種の樹脂を含む多孔体を用
いてもよい。通気フィルタの複合構造の例を図４および
図５に示す。
【００２５】図４に示した通気フィルタ５は、多孔体６
と通気性支持材７とを一層ずつ複合した複合体である。
この通気フィルタは多孔体６がインクを収容する空間に
面するように配置することが好ましい。図５に示した通
気フィルタ５は一層の通気性支持材７を二層の多孔体６
で挟持した複合体である。
【００２６】通気フィルタには、多孔体の性能やインク
の性質に応じて、撥水撥油処理を施してもよい。撥水撥
油処理は、通気フィルタの多孔体に施すのが好ましい
が、通気性支持材に施すこともでき、また、通気フィル
タ全体に施してもよい。
【００２７】撥水撥油処理剤としては、具体的には各種
の含フッ素ポリマーを用いることができる。含フッ素鎖
を有する高分子は、繊維の表面に低表面エネルギーの皮
膜を形成し、撥水撥油効果を発揮する。含フッ素ポリマ
ーとしては、パーフルオロアルキル基を有する高分子が
好ましい。パーフルオロアルキル基を有するポリマーと
しては、フロラード（住友スリーエム製）、スコッチガ
ード（住友スリーエム製）、テックスガード（ダイキン
工業製）、ユニダイン（ダイキン工業製）、アサヒガー
ド（旭硝子製）などの市販の撥水撥油処理剤を用いるこ
とができる。撥水撥油処理は、撥水撥油処理剤への含
浸、同処理剤の塗布、スプレーなどにより行えばよい。
撥水撥油処理剤の塗布量は十分な撥水撥油性が得られ、
かつ通気フィルタの通気性が妨げられないように調整す
ることが好ましい。
【００２８】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は以下の実施例により制限されるもの
ではない。 （実施例１）ＰＴＦＥ多孔体（厚さ：８５μｍ、気孔率
８０％、平均孔径：１μｍ、ガーレー数：３秒／１００
ｍｌ）と、ポリプロピレン不織布であるシンテックスＰ
Ｓ−１２０（三井化学製、厚さ：０．６ｍｍ、引張強
さ：６ＭＰａ、ガーレー数：１秒／１００ｍｌ）とを熱
ラミネートにより貼り合わせ、図４と同様の構成を有す
通気フィルタを作製した。
【００２９】一方、上記で作製した通気フィルタを取り
付けた、図６に示すインク容器を得るために、直径２ｃ
ｍ、高さ２０ｃｍの円筒状のプラスチック製ケース８内
に市販のプリンタ用インク（表面張力３３ｄｙｎｅ／ｃ
ｍ）９を３０ｃｍ3充填した。また、通気孔２３として
直径５ｍｍの孔が貫通した、ポリプロピレン製のキャッ
プ２２を用意した。また、内径約１ｍｍのインク吐出口
２４には予め蓋１０を取り付けた。そして、ＰＴＦＥ多
孔体とポリプロピレン製不織布とからなる上記通気フィ
ルタ５を、通気孔２３を覆うようにキャップ２２に加熱
溶着して一体化した。通気フィルタは、ＰＴＦＥ多孔体
がインク側（ケース内部側）となり、不織布が大気側と
なるように配置した。
【００３０】（実施例２）ユニダインＴＧ−７２５（ダ
イキン工業製）をトルエンで希釈し、固形分５重量％の
撥水撥油処理剤を作製した。この処理剤をＰＴＦＥ多孔
体（厚さ：８５μｍ、気孔率７５％、平均孔径：０．２
μｍ、ガーレー数：２１秒／１００ｍｌ）に塗布し、１
３０℃で３分間加熱して撥水撥油処理を施したＰＴＦＥ
多孔体を得た。この撥水撥油処理したＰＴＦＥ多孔体と
ともに、通気性支持材として、超高分子量ポリエチレン
多孔体（粘度法による平均分子量：４４０万、厚さ：
０．５ｍｍ、引張強さ：１２ＭＰａ、ガーレー数：１．
５秒／１００ｍｌ）を用意し、実施例１と同様にして通
気フィルタを作製し、さらに実施例１と同様にしてイン
ク容器を得た。
【００３１】（実施例３）ＰＴＦＥ多孔体に代えてポリ
プロピレン多孔体（厚さ：１０μｍ、気孔率：５０％、
平均孔径：０．０４μｍ、ガーレー数：２００秒／１０
０ｍｌ）を用いた点を除いては、実施例２と同様にして
通気フィルタを作製し、さらにインク容器を得た。
【００３２】（比較例１）通気性支持材として、ポリウ
レタン不織布であるタピルスＰ０３０ＵＡ−００Ｘ（東
燃タピルス製、厚さ：０．５ｍｍ、引張強さ：０．６Ｍ
Ｐａ、ガーレー数：１秒／１００ｍｌ）を用いた点を除
いては、実施例１と同様にして通気フィルタを作製し、
さらにインク容器を得た。
【００３３】（比較例２）通気性支持材として、ポリプ
ロピレン多孔体（厚さ：０．０３ｍｍ、引張強さ：０．
９ＭＰａ、ガーレー数：４００秒／１００ｍｌ）を用い
た点を除いては、実施例１と同様にして通気フィルタを
作製し、さらにインク容器を得た。
【００３４】上記の実施例および比較例により得たイン
ク容器を用いて下記の試験を行った。まず、インキ漏れ
試験として、図７に示したように通気フィルタにインク
が接触するように、１回転１秒で回転させる試験機に投
入し、所定回数ごとに試験機を止め、５００，０００回
転までフィルタを目視でインクのにじみや漏れを観察し
た。インクのにじみや漏れが観察されなかった場合を
○、インクのにじみや漏れが観察された場合を×とし
た。
【００３５】また、インク吐出試験として、容器を図６
に示したように略直立の姿勢に保ち、蓋１０を取り外し
て吐出口２４を開放したときに、１０秒以内にインクが
吐出されるか否かを目視により観察した。吐出された場
合を○、吐出されない場合を×とした。
【００３６】インク漏れ試験およびインク吐出試験の試
験の結果を表１に示す。
【００３７】 （表１） ―――――――――――――――――――――――――――――――― インク漏れ試験 インク吐出試験 100,000回 500,000回 ―――――――――――――――――――――――――――――――― 実施例１ ○ × ○ 実施例２ ○ ○ ○ 実施例３ ○ ○ ○ ―――――――――――――――――――――――――――――――― 比較例１ × − ○ 比較例２ × − × ――――――――――――――――――――――――――――――――
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＰＴＦＥおよびポリオレフィン樹脂の少なくとも一方か
らなる多孔体と、引張強さが１ＭＰａ以上である通気性
支持材とをそれぞれ少なくとも一層積層した通気フィル
タを用いることにより、輸送時や保管時におけるインク
の漏洩を効果的に防止できるインク容器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のインク容器の一形態の断面図であ
る。
【図２】 本発明のインク容器の別の一形態の断面図で
ある。
【図３】 本発明のインク容器のまた別の一形態の断面
図である。
【図４】 本発明の通気フィルタの一形態の断面図であ
る。
【図５】 本発明の通気フィルタの別の一形態の断面図
である。
【図６】 実施例で作製したインク容器の断面図であ
る。
【図７】 実施例で行った試験におけるインク容器の回
転を説明するための図である。
【符号の説明】
１、８ ケース ２、９ インク ５ 通気フィルタ ６ 多孔体 ７ 通気性支持材 １０ 蓋 １１ インク供給口 １２、２２ キャップ １３、２３ 通気孔 １４、２４ インク吐出口 １５ インク吸引孔
【手続補正書】
【提出日】平成１３年８月８日（２００１．８．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】図２は、本発明のインク容器（インクカー
トリッジ）の別の一形態を示す断面図である。このイン
クカートリッジでは、通気フィルタ５がインク注入孔１
１を覆うように直接ケース１に固着されている。なお、
図１、図２のいずれの形態でも、インク注入孔から注入
する代わりに、通気フィルタを介して減圧しながらイン
クをインク吐出孔１４から吸い上げてケース内部へ導入
してもよい。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フッ素樹脂およびポリオレフィン樹脂か
    ら選ばれる少なくとも一方からなる多孔体と、引張強さ
    が１ＭＰａ以上である通気性支持材とをそれぞれ少なく
    とも一層含む積層体であることを特徴とするインク容器
    用通気フィルタ。
  2. 【請求項２】 通気性支持材の通気度が、ガーレー数に
    より表示して３００秒／１００ｍｌ以下である請求項１
    に記載のインク容器用通気フィルタ。
  3. 【請求項３】 積層体の少なくとも一層に撥水撥油処理
    が施されている請求項１または２に記載のインク容器用
    通気フィルタ。
  4. 【請求項４】 多孔体がポリテトラフルオロエチレンか
    らなり、かつ通気性支持材が超高分子量ポリエチレンか
    らなる請求項１〜３のいずれかに記載のインク容器用通
    気フィルタ。
  5. 【請求項５】 インクを収容する空間と、請求項１〜４
    のいずれかに記載の通気フィルタが設けられた少なくと
    も１つの通気孔とを有することを特徴とするインク容
    器。
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