JP3635845B2 - ink cartridge - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
インクジェットプリンタ等に用いられるインクカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
インクカートリッジを形成するための材料として、従来、硬質で強度もあって機械的特性が優れ、ポリエチレンよりも高温に耐え、成形性も優れているポリプロピレン樹脂が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ポリプロピレン樹脂にて、インクカートリッジを構成しているカートリッジケースとキャップとを射出成形等で成形した場合、特にカートリッジケースに問題が生じた。すなわち、図5(a)に示すごとく、成形直後のカートリッジケース100は問題なく成形されているものが、成形後の冷却にて、図5(b)に示すごとく、開口102の縁104,106が内側に反るという問題が生じた。
【0004】
このように開口102が変形すると、キャップを超音波溶着等で開口102に接合することが困難となる。また接合することができる程度の変形でも、接合にて完全に開口が密封できずに隙間から内部のインクが漏洩する場合があった。
何等かの添加剤によりポリプロピレン樹脂の性質を改良することを考慮しても、熱可塑性樹脂における冷却時の反りを改良する添加剤は知られておらず、現実には改良することは困難であった。そのため、できるだけ肉厚に成形したり、リブを各所に付けて反りを防止したりして、内側への反りを改良する方法もあるが、コストアップを招いた。
【0005】
本発明は、ポリプロピレン樹脂を用いても、コストアップを招くこと無く、成形後の冷却時に反りを生じ難いインクカートリッジの提供を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明のインクカートリッジは、開口部を有するインク室、及び前記インク室と同じ側に開口部を有し、インクを吸蔵可能な多孔質部材が充填されているフォーム室を備えたカートリッジケースと、そのインク室及びフォーム室の開口部を覆うキャップとでインクを収納し、
インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインク供給孔及び大気連通孔を有するインクカートリッジであって、
前記カートリッジケースは、補強用充填材を約15〜35重量%含有したポリプロピレン樹脂から形成され、
前記キャップは、前記インク室及びフォーム室の開口部を覆って前記カートリッジケースに溶着により接合されていることを特徴とする。
【0007】
このように、通常、熱可塑性樹脂には大量に用いることはない補強用充填材を、ポリプロピレン樹脂に約15〜35重量%含有させている。このポリプロピレン樹脂をカートリッジケースの成形に用いると、カートリッジケースを肉厚にしたりリブを多数設けなくても、成形後の冷却によって開口が内側に反ると言った現象はほとんど見られなくなる。このため、コストアップを招くこと無く、インクカートリッジからのインクの漏洩を防止することができる。
【0008】
ここでポリプロピレン樹脂に含有されている補強用充填材が約15重量%未満であった場合には、開口の縁の反りは問題となる程度まで増加する。また、補強用充填材が約35重量%を越えると、反りは生じないが超音波溶着等による接合が困難となり、接合不良によるインクの漏洩が大きくなる。
【0009】
特に、補強用充填材を約20〜30重量%含有したポリプロピレン樹脂を用いれば、ほぼ完全にインクの漏洩が防止できる。
同様の理由により、キャップも、補強用充填材を約15〜35重量%含有したポリプロピレン樹脂から形成されることが好ましく、更に、補強用充填材を約20〜30重量%含有したポリプロピレン樹脂から形成されることが、より好ましい。ただし、インクの漏洩は、カートリッジケースの反りによる影響が大きいので、キャップは、補強用充填材を含有しなくても良い。
【0010】
なお、補強用充填材としては、例えば、タルク、ガラス繊維、カーボン、鉱物繊維等の無機質材、もしくはフッ素樹脂等を挙げることができ、これらから選択された1つまたは2つ以上が用いられる。
また、本発明のインクカートリッジの製造方法は、開口部を有するインク収納室を有するカートリッジケースと、そのインク開口部を覆うキャップとでインクを収納し、
インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインク供給孔及び大気連通孔を有するインクカートリッジの製造方法であって、
前記カートリッジケースを、補強用充填材を約15〜35重量%含有したポリプロピレン樹脂から形成し、
前記キャップを、前記開口部を覆って前記カートリッジケースに溶着により接合し、
前記カートリッジケース内を負圧状態として、前記インクカートリッジ内にインクを注入することを特徴とする。
また、本発明のインクカートリッジの製造方法は、開口部を有するインク室、及び前記インク室と同じ側に開口部を有し、インクを吸蔵可能な多孔質部材が充填されているフォーム室を備えたカートリッジケースと、そのインク室及びフォーム室の開口部を覆うキャップとでインクを収納し、
インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインク供給孔及び大気連通孔を有するインクカートリッジの製造方法であって、
前記カートリッジケースを、補強用充填材を約15〜35重量%含有したポリプロピレン樹脂から形成し、
前記キャップを、前記インク室及びフォーム室の開口部を覆って前記カートリッジケースに溶着により接合し、
前記カートリッジケース内を負圧状態として、前記インク室及びフォーム室内にインクを注入することを特徴とする。
また、本発明のインクカートリッジの製造方法は、さらに、インク供給孔および大気連通孔を封止してシール材を溶着することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、インクカートリッジ2の一例を示す概略縦断面図である。
このインクカートリッジ2は、記録媒体にインクを噴射して印刷を行うインクジェットプリンタに用いられるもので、上面が開口4aを通じて開放された直方体状のカートリッジケース4を有し、このカートリッジケース4の開口4aはキャップ6にて閉塞されている。
【0012】
前記カートリッジケース4の一側(図1左側)には、図2の部分拡大図に示すごとく、インクジェットプリンタにセットされて使用される際にインクジェット記録ヘッド5のインク供給用マニホールド5aにインクを供給するインク供給孔4bが形成され、前記カートリッジケース4の他側(図1右側)には、大気連通孔4cが形成されている。また、大気連通孔4cが形成されている位置の内部には、大気連通孔4cを通じてインクの蒸発を防止するための蛇行通路状のエアバッファ4dが形成されている。
【0013】
カートリッジケース4の内部は、インク供給孔4b側にはインク室4eが、大気連通孔4c側にはインクを吸蔵可能である多孔質部材4f(ここでは発泡ウレタン樹脂を用いている。)が充填されているフォーム室4g(インク収納室に該当する。)が、それぞれ形成され、前記両室4e,4gが下部において連通部4hを介して相互に連通されている。
【0014】
インク供給孔4bには、インクジェットプリンタ側のインクジェット記録ヘッド5に供給されるインクに含まれる塵芥等を除くためのメッシュフィルタ部材8、およびインクジェット記録ヘッド5への連結のためのアダプタ10が設けられている。
【0015】
このインクカートリッジ2は、次のようにして製造される。
すなわち、図3(a),(b)に示すごとく、まずカートリッジケース4のフォーム室4gの内部に、上面に設けられた開口4aから、多孔質部材4fが圧縮された状態で充填される。その後、キャップ6を超音波溶着し、次いで、インク供給孔4bを通じてインク注入手段(図示せず)により、脱気されたインクが充填される。なお、図3(a)は、図3(b)に対して直角方向で縦に切断して左側から見た縦断面図である。
【0016】
このインクの注入処理は、次のように行われる。
すなわち、インク供給孔4bに対し、図示しないインク注入手段が接続される。そして、インクが注入される際には、まず、インクの注入に先立って大気連通孔4cに負圧手段が適用されてインクカートリッジ2内が負圧状態とされる。
【0017】
そして、インクカートリッジ2内が所定の負圧状態(例えば、1気圧を0mmHgとして、−710mmHg程度)となった状態で、インク注入手段によるインクの注入が開始される。
注入されたインクは、インクカートリッジ2内が負圧状態とされていることから、インクカートリッジ2内に容易に吸い込まれる。このときフォーム室4gとインク室4eとを隔てている隔壁4iに衝突し、上下に別れるが、まず主に流動抵抗の少ないインク室4eに向かって流れて、インク室4eを満たす。それから、下部にある連通部4hを介してフォーム室4gに流れ込む。このことによりフォーム室4g内の多孔質部材4f内にインクがしみ込んで、多孔質部材4fを満たす。
【0018】
最後に、1枚の長いシール材12をインク供給孔4b(実際にはアダプタ10)、大気連通孔4c、カートリッジケース4およびキャップ6に熱溶着して、完全にインク供給孔4bおよび大気連通孔4cを封止する。なお、インク供給孔4b側のシール材12の端部12aはカートリッジケース4の底部4jに熱溶着されているが、大気連通孔4c側の端部12bは熱溶着されていない。これは、使用者に、大気連通孔4c側の端部12bからシール材12を剥がさせるためである。
【0019】
このようにして製造されるインクカートリッジ2のカートリッジケース4およびキャップ6は、約20重量%〜30重量%のタルクを補強用充填材として含有してるポリプロピレン樹脂を用いて射出成形されたものである。
このインクカートリッジ2を多数製造し、インク漏れがないか否かを調べた。その結果を、他のタルク含有率の場合と比較して、図4のグラフに示す。
【0020】
図示するごとく、インク漏れ不良率が、本実施の形態のインクカートリッジ2では、それ以外の含有率の場合に比較して、インク漏れ不良率は0%であることがわかる。
タルクの含有率が、約20重量%未満では、成形後の冷却により生じる開口4aの反りが大きくなり、急速にインク漏れ不良率が増加するのが判る。また、約30重量%を越えると、今度は超音波溶着による接合が困難となり、次第にインク漏れ不良率が増加するのが判る。
【0021】
なお、タルクの含有率が約15重量%〜35重量%では、インク漏れ不良率は大きくなく、十分に効果があり実用範囲である。
また、タルク以外のガラス繊維、カーボン、鉱物繊維、フッ素樹脂の補強用充填材についても、ほぼ同様な結果を得た。
【0022】
[その他]
前述した実施の形態のインクカートリッジ2では、キャップ6も補強用充填材の含有率が約20重量%〜30重量%であったが、キャップ6の場合は、形状的な点から、成形後の冷却による変形は少ないので、補強用充填材を全く含まないポリプロピレン樹脂を用いても良い。
【0023】
前述した実施の形態では、タルク、ガラス繊維、カーボン、鉱物繊維、フッ素樹脂等の補強用充填材を、それぞれ単独でポリプロピレン樹脂に配合したが、複数種類の補強用充填材を用いて、トータルの配合量として前述した割合で配合しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一実施の形態のインクカートリッジの概略縦断面図である。
【図2】 前記インクカートリッジの使用時の部分拡大図である。
【図3】 前記インクカートリッジの製造工程の一部の説明図である。
【図4】 タルク含有率とインク漏れ不良率との測定結果を示すグラフである。
【図5】 従来のカートリッジケースの成形後の冷却にて生じる変形の説明図である。
【符号の説明】
2…インクカートリッジ 4…カートリッジケース
4a…開口 4b…インク供給孔 4c…大気連通孔
4d…エアバッファ 4e…インク室 4f…多孔質部材
4g…フォーム室 4h…連通部 4i…隔壁
4j…底部 5…インクジェット記録ヘッド
5a…インク供給用マニホールド 6…キャップ
8…メッシュフィルタ部材 10…アダプタ 12…シール材
12a,12b…端部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink cartridge used for an ink jet printer or the like.
[0002]
[Prior art]
As a material for forming an ink cartridge, conventionally, a polypropylene resin that is hard and strong, has excellent mechanical properties, can withstand high temperatures and has excellent moldability as compared with polyethylene has been used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the cartridge case and the cap constituting the ink cartridge are formed of polypropylene resin by injection molding or the like, a problem particularly occurs in the cartridge case. That is, as shown in FIG. 5 (a), the
[0004]
When the opening 102 is deformed in this manner, it becomes difficult to join the cap to the opening 102 by ultrasonic welding or the like. Further, even when the deformation is such that the bonding can be performed, the opening may not be completely sealed by the bonding, and the ink inside may leak from the gap.
Even if it is considered to improve the properties of the polypropylene resin with any additive, there is no known additive that improves the warping of the thermoplastic resin during cooling, and it was difficult to improve in reality. It was. For this reason, there are methods for improving the inward warping by forming the wall as thick as possible or by attaching ribs to various places to prevent warping, but this has led to an increase in cost.
[0005]
An object of the present invention is to provide an ink cartridge which does not easily warp during cooling after molding without causing an increase in cost even when a polypropylene resin is used.
[0006]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
An ink cartridge according to the present invention includes an ink chamber having an opening , and a cartridge case having a foam chamber having an opening on the same side as the ink chamber and filled with a porous member capable of storing ink ; The ink is stored with a cap that covers the opening of the ink chamber and the foam chamber ,
An ink cartridge having an ink supply hole for supplying ink to an inkjet recording head and an air communication hole ,
The cartridge case is formed of a polypropylene resin containing about 15 to 35% by weight of a reinforcing filler,
The cap covers the openings of the ink chamber and the foam chamber and is joined to the cartridge case by welding .
[0007]
As described above, the reinforcing resin that is not usually used in a large amount for the thermoplastic resin is contained in the polypropylene resin in an amount of about 15 to 35% by weight. When this polypropylene resin is used for molding a cartridge case, the phenomenon that the opening is warped inward by cooling after molding is hardly seen even if the cartridge case is made thick or many ribs are not provided. For this reason, it is possible to prevent leakage of ink from the ink cartridge without increasing the cost.
[0008]
Here, when the reinforcing filler contained in the polypropylene resin is less than about 15% by weight, the warping of the edge of the opening is increased to a problem level. On the other hand, if the reinforcing filler exceeds about 35% by weight, warping does not occur, but joining by ultrasonic welding or the like becomes difficult, and ink leakage due to poor joining increases.
[0009]
In particular, if a polypropylene resin containing about 20 to 30% by weight of a reinforcing filler is used, ink leakage can be prevented almost completely.
For the same reason, the cap is also preferably formed from a polypropylene resin containing about 15 to 35% by weight of a reinforcing filler, and further formed from a polypropylene resin containing about 20 to 30% by weight of a reinforcing filler. More preferably. However, since the ink leakage is greatly affected by the warp of the cartridge case, the cap does not need to contain the reinforcing filler.
[0010]
Examples of the reinforcing filler include inorganic materials such as talc, glass fiber, carbon, and mineral fiber, or fluororesin, and one or more selected from these materials are used.
The ink cartridge manufacturing method of the present invention stores ink with a cartridge case having an ink storage chamber having an opening, and a cap covering the ink opening,
A method of manufacturing an ink cartridge having an ink supply hole for supplying ink to an ink jet recording head and an air communication hole,
The cartridge case is formed from a polypropylene resin containing about 15 to 35% by weight of a reinforcing filler,
The cap is joined to the cartridge case by welding, covering the opening,
Ink is injected into the ink cartridge with the inside of the cartridge case in a negative pressure state.
The ink cartridge manufacturing method of the present invention includes an ink chamber having an opening, and a foam chamber having an opening on the same side as the ink chamber and filled with a porous member capable of storing ink. Ink is stored in the cartridge case and a cap that covers the opening of the ink chamber and the foam chamber,
A method of manufacturing an ink cartridge having an ink supply hole for supplying ink to an ink jet recording head and an air communication hole,
The cartridge case is formed from a polypropylene resin containing about 15 to 35% by weight of a reinforcing filler,
The cap is bonded to the cartridge case by covering the opening of the ink chamber and the foam chamber,
Ink is injected into the ink chamber and the foam chamber while the inside of the cartridge case is in a negative pressure state.
The ink cartridge manufacturing method of the present invention is further characterized in that the ink supply hole and the air communication hole are sealed and a sealing material is welded.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of the ink cartridge 2.
The ink cartridge 2 is used in an ink jet printer that performs printing by ejecting ink onto a recording medium. The ink cartridge 2 includes a rectangular parallelepiped cartridge case 4 having an upper surface opened through an
[0012]
As shown in the partially enlarged view of FIG. 2, one side of the cartridge case 4 (left side in FIG. 1) supplies ink to the
[0013]
The inside of the cartridge case 4 is filled with an ink chamber 4e on the
[0014]
The
[0015]
The ink cartridge 2 is manufactured as follows.
That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, first, the
[0016]
This ink injection process is performed as follows.
That is, an ink injection means (not shown) is connected to the
[0017]
Then, ink injection by the ink injection means is started in a state where the inside of the ink cartridge 2 is in a predetermined negative pressure state (for example, about -710 mmHg where 1 atmosphere is 0 mmHg).
The injected ink is easily sucked into the ink cartridge 2 because the ink cartridge 2 is in a negative pressure state. At this time, it collides with the partition wall 4i separating the foam chamber 4g and the ink chamber 4e and separates up and down, but first flows mainly toward the ink chamber 4e having a low flow resistance to fill the ink chamber 4e. Then, it flows into the foam chamber 4g through the
[0018]
Finally, one long sealing
[0019]
The cartridge case 4 and the
Many ink cartridges 2 were manufactured, and it was examined whether there was any ink leakage. The result is shown in the graph of FIG. 4 in comparison with other talc contents.
[0020]
As shown in the drawing, it can be seen that the ink leakage failure rate of the ink cartridge 2 of the present embodiment is 0% as compared with the other content rates.
Talc content is less than about 20 wt%, warping of the
[0021]
When the talc content is about 15% to 35% by weight, the ink leakage defect rate is not large and is sufficiently effective and within the practical range.
In addition, almost the same results were obtained with glass fiber other than talc, carbon, mineral fiber, and a fluororesin reinforcing filler.
[0022]
[Others]
In the ink cartridge 2 of the above-described embodiment, the
[0023]
In the above-described embodiment, reinforcing fillers such as talc, glass fiber, carbon, mineral fiber, and fluororesin are blended individually in polypropylene resin, but using multiple types of reinforcing fillers, You may mix | blend in the ratio mentioned above as a compounding quantity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an ink cartridge according to an embodiment.
FIG. 2 is a partially enlarged view of the ink cartridge when used.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a part of the manufacturing process of the ink cartridge.
FIG. 4 is a graph showing measurement results of a talc content rate and an ink leakage defect rate.
FIG. 5 is an explanatory view of deformation caused by cooling after molding of a conventional cartridge case.
[Explanation of symbols]
2 ... Ink cartridge 4 ...
Claims (8)
インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインク供給孔及び大気連通孔を有するインクカートリッジであって、
前記カートリッジケースは、補強用充填材を約15〜35重量%含有したポリプロピレン樹脂から形成され、
前記キャップは、前記インク室及びフォーム室の開口部を覆って前記カートリッジケースに溶着により接合されていることを特徴とするインクカートリッジ。An ink chamber having an opening, a cartridge case having an opening on the same side as the ink chamber and filled with a porous member capable of storing ink, and the ink chamber and the foam chamber. Store the ink with a cap that covers the opening ,
An ink cartridge having an ink supply hole for supplying ink to an inkjet recording head and an air communication hole ,
The cartridge case is formed of a polypropylene resin containing about 15 to 35% by weight of a reinforcing filler,
The ink cartridge is characterized in that the cap covers the opening of the ink chamber and the foam chamber and is joined to the cartridge case by welding .
インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインク供給孔及び大気連通孔を有するインクカートリッジの製造方法であって、 A method of manufacturing an ink cartridge having an ink supply hole for supplying ink to an ink jet recording head and an air communication hole,
前記カートリッジケースを、補強用充填材を約15〜35重量%含有したポリプロピレン樹脂から形成し、 The cartridge case is formed from a polypropylene resin containing about 15 to 35% by weight of a reinforcing filler,
前記キャップを、前記開口部を覆って前記カートリッジケースに溶着により接合し、 The cap is joined to the cartridge case by welding, covering the opening,
前記カートリッジケース内を負圧状態として、前記インクカートリッジ内にインクを注入することを特徴とするインクカートリッジの製造方法。 A method for manufacturing an ink cartridge, comprising: injecting ink into the ink cartridge with a negative pressure inside the cartridge case.
インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインク供給孔及び大気連通孔を有するインクカートリッジの製造方法であって、 A method of manufacturing an ink cartridge having an ink supply hole for supplying ink to an ink jet recording head and an air communication hole,
前記カートリッジケースを、補強用充填材を約15〜35重量%含有したポリプロピレン樹脂から形成し、 The cartridge case is formed from a polypropylene resin containing about 15 to 35% by weight of a reinforcing filler,
前記キャップを、前記インク室及びフォーム室の開口部を覆って前記カートリッジケースに溶着により接合し、 The cap is bonded to the cartridge case by covering the openings of the ink chamber and the foam chamber,
前記カートリッジケース内を負圧状態として、前記インク室及びフォーム室内にインクを注入することを特徴とするインクカートリッジの製造方法。 A method for manufacturing an ink cartridge, wherein the ink is injected into the ink chamber and the foam chamber while the inside of the cartridge case is in a negative pressure state.
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