JP4151394B2

JP4151394B2 - 液収容容器の製造方法

Info

Publication number: JP4151394B2
Application number: JP2002346777A
Authority: JP
Inventors: 淳玉井
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP2004175055A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペン先や塗布先、プリンタヘッドなどの吐出口を通じて吐出されるための内容液を、繊維収束体等の液吸蔵物質に吸蔵させない所謂自由状態で収容し得る、筆記具や塗布具、化粧品容器やインキジェットプリンタのインキタンクカートリッジなど吐出液収容容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筆記具や塗布具、インキジェットプリンタのインキタンクカートリッジなどのインキタンク内に、直接的に自由状態でインキを収容し、豊富なインキ量を確保できるものには、インキ界面にフォロワー流体を層状に配置して、インキタンク内へインキを保持するための負圧手段及びインキと大気が直接接触することを防ぎ、空気がインキに溶解することの防止したものが知られている。例えば、インキジェットプリンタに接続されるインキジェットプリンタ用インキタンク（特許文献１参照）や筆記具（特許文献２参照）である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００１−３０１１９１号公報（第２頁右欄第３５行〜第３頁右欄第３６行、図１〜図３）
【特許文献２】
実案登録第２５９０３７５号公報（第２頁右欄第４行〜第３頁左欄第３行、図１〜図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術公報に開示されているようなインキジェットプリンタ用インキタンクや筆記具など容器は、特にその内径が大きい場合、フォロワー流体をインキの界面上に層状に配置させることに困難があった。即ち、容器内に収容されているインキは粘度や表面張力があまり高いとは言えず、外力によって容易に変形するものであるところ、この界面にフォロワー流体を充填ノズル等によって注ぎ込むと、インキの界面へ部分的に、圧力及びフォロワー流体の重量が付与され、インキの界面が変形されてしまい、平坦となり難いものであった。特に、通常は充填ノズルの吐出口外径はインキの界面となる容器の面積よりも小さいものであり、インキの界面は大気と連通している。よって、インキの界面上にフォロワー流体を充填したときの圧力及びフォロワー流体の重量によって、インキの界面は自在に変形し、この現象は顕著に現れるものである。インキとフォロワー流体の界面が平坦でないと、インキ消費に伴って移動するインキの界面にフォロワー流体が追従しなかったり、衝撃が加えられたり環境温度が高温になった場合など、フォロワー流体の層の壁を超えてインキが洩れ出してしまったりすることが懸念されるものであった。
【０００５】
即ち、吐出口を有する容器本体と通気孔を有する蓋体とからなり、容器内に吐出口から外部に吐出させるための内容液を自由状態で収容すると共に、この内容液の界面に内容液と実質的に相溶しなく、比重が内容液の値以下であるフォロワー流体を、内容液の吐出による容積減少に伴う界面の移動に追従して移動するように層状に配置する液収容容器の製造方法であって、前記蓋体が、前記フォロワー流体が収容配置される体積以上の容積を有する一時的フォロワー流体収容室を有するものとすると共に、この一時的フォロワー流体収容室にフォロワー流体を充填した後、内容液を充填した容器本体に設置し、蓋体の通気孔を内側に位置させた状態で回転させて遠心力を付与し、この内容液とフォロワー流体との間に介在する気体を、フォロワー流体の層を押し退け通気孔側に排出させ、内容液の界面とフォロワー流体とを接触させる液収容容器の製造方法を要旨とする。
【０００６】
【作用】
容器内に内溶液とフォロワー流体とを充填するに当たって、内容液の界面上にフォロワー流体を直接的には充填しないようにする。即ち、一時的フォロワー流体収容室にフォロワー流体を充填した蓋部を、内容液を収容した液収容部に取り付け、遠心処理によって内容液の界面とフォロワー流体とを接触させる。遠心力は両者の比重差による分離性を強く発揮させる力となり、また、力がより全体的に均一に付与されることになることから、平坦な界面を形成することができるものと推察される。
【０００７】
【実施例】
以下図面に基づき一例について説明する。
図１に示したものは、プリンタ本体（図示せず）に交換可能に取り付けられるインキカートリッジを想定している。このインキカートリッジは、基本的にインキ１の吐出口２ａを有するタンク本体２と通気孔３ａを有する蓋体３とから構成されている。いずれも気体透過性が低く光透過性の高いポリプロピレン樹脂の射出成形品であり、互いの接合部分は周状の当接を確保する突起同士の乗り越え嵌合としてある。その他、超音波による融着や接着剤等による結合などが例示できる。内部には、
インキ１（比重：約１．０７）が約２５ｃｃ、このインキ１のフォロワー流体として、インキの界面と接触させて高粘度ゲル状流体４（比重：約０．８８）が２．６ｃｃ収容されている。
【０００８】
インキ吐出口２ａには、内側から順にフィルター５、弁体６が配置されており、インキ１中に存在し得る顔料やその他配合物の凝集物や反応物等の粗大粒子や高粘度ゲル状流体４、またインキ１中に残存してしまった気泡などがプリンタヘッドやプリンタヘッドへの連絡通路に入り込むことを抑制している。
弁体６はシリコンゴムやブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどの弾性材料からなる弾性弁であり、プリンタヘッドからの吸引力等の要求に対して変形して、一文字スリット状のインキ通路６ａを開放することができる。フィルター５は、綾畳織で、厚み０．０６ｍｍ、３０００ＭＥＳＨのステンレス製の金網である。金網は、この他に平畳織、綾むしろ織、縦撚線平織、共撚線織、平織、綾織、杉綾織等を用いることができ、厚みは０．０６ｍｍ〜２．００ｍｍ、メッシュは１２００ＭＥＳＨ〜３５００ＭＥＳＨが好適である。図示はしないが、このフィルター５と弁体６との機能を、骨格部分が互いに接触するように熱圧縮された連通多孔性のポリウレタンやポリエチレン樹脂製の板状部材によって備えさせることも可能である。
【０００９】
内部に収容されているインキ１は、着色剤として染料を使用し、水を主媒体とした水性染料インキを想定しているが、顔料インキ、有機溶剤を主媒体とした油性インキとすることもできる。高粘度ゲル状流体４は実質的にインキ１と相溶しないものであることが必要である。油性インキを使用する場合には、水を媒体とした水性系の高粘度ゲル状流体４を使用することができる。但し、水性系の高粘度ゲル状流体は気体透過性が高くなったり、乾燥しやすかったりするので、更にその上に有機溶剤を媒体とした油性系の逆流・透過・乾燥防止剤組成物の層を形成しても良い。
【００１０】
ポリプロピレン樹脂の射出成形品であるタンク本体２の内壁面は、平均分子量６３０のポリブテンを基材とし、微粒子シリカ及びデキストリン脂肪酸エステルによりゲル化し、粘弾性を付与し透明性を有する高粘度ゲル状流体４によって、高粘度ゲル状流体４との接触角が５８゜（２５℃）に設定されており、高粘度ゲル状流体４の層が移動するに際して各インキ室の内壁面に付着して残存してしまう高粘度ゲル状流体を極力少なくしている。また、高粘度ゲル状流体４の粘度は１９６００００ｍＰａ・ｓ（２５℃）とし、高粘度ゲル状流体４の移動を円滑なものとなるように、但し、各インキ室の内壁面との間に層の切れ目が形成されない程度のものとしている。また、インキ吐出口２ａを上向き又は横向きにした状態で環境温度が上昇した時に、高粘度ゲル状流体４が通気孔３ａから流出せず、その高粘度ゲル状流体４の形状を維持できるものとしている。
特に、高粘度ゲル状流体４と各インキ室の内壁面との接触角は３０°以上９０°以下となることが好ましい。３０°未満の場合、高粘度ゲル状流体４が各インキ室の内壁面に極めて強く付着した状態となり、高粘度ゲル状流体４の層の移動が阻害される可能性がある。また、移動しても各インキ室の内壁面に付着して残留してしまう高粘度ゲル状流体４が多くなる。高粘度ゲル状流体４に逆流防止効果及びその持続性を得るためには大量の高粘度ゲル状流体４を配置しなくてはならず、容積的にもコスト的にも不経済である。また、９０°を越える場合、各インキ室の内壁面に極めて濡れ難い状態となり、逆流防止機能が有効に発揮されない可能性がある。さらに、インキ１の吐出抵抗が低すぎてプリンタヘッドにインキ１が付着した状態となることが懸念される。プリンタヘッドにインキ１が付着した状態では、次に印字する際に制御されない不要なインキ１が使用される懸念があり、印字品質に影響を及ぼす可能性がある。
この接触角及び粘度は、高粘度ゲル状流体４の配合、タンク本体１の材質、壁面の表面状態などで調節することが可能である。本例のほか、基材として、平均分子量３００〜３７００で低分子量のポリブテンやαオレフィンなどが好適に使用できる。
【００１１】
図２〜図３にて本例のインキタンクの製造方法について述べる。
まず、図２のように、通気孔３ａを下向きにして蓋体３を置き、この状態の蓋体３内に、充填ノズル７を移動させながら高粘度ゲル状流体４を必要量充填する。高粘度ゲル状流体４を充填後、蓋体３を、インキ１を充填したタンク本体２に被せて嵌着し、容器を閉じる（図３）。この後、吐出口２ａを外側に、通気孔３ａを内側にした状態で遠心処理を施す。インキ１と高粘度ゲル状流体４との間に介在する空気よりも高粘度ゲル状流体４の比重が重たいため、高粘度ゲル状流体４は前記空気と位置を交換しインキ１の界面方向に移動して図１の状態を得ることができる。
【００１２】
尚、高粘度ゲル状流体４を充填するノズルの形状は、図示したもの以外に比較的小径の吐出口を複数有した充填ノズルを用いて、一度に高粘度ゲル状流体４をタンク蓋体３に充填するようなしたものでもよい。但し、いずれのものにおいても充填時に空気を巻き込むと、蓋体３に充填可能な高粘度ゲル状流体４の量が減少してしまうので、極力空気の巻き込みがないように注意されるべきである。
【００１３】
図４に蓋体３の他の一例を示す。
この蓋体３は、高粘度ゲル状流体４を充填する際に、蓋体３の向きを変える必要がないものである。通気孔３ａをタンクの内部側に配置し、この通気孔３ａから遠心処理によって、高粘度ゲル状流体４をタンク内へ充填できるようにしている。これにより、蓋体３をタンク本体２に被せるまでにおける、高粘度ゲル状流体４の接触角や粘度による流出を極力抑制するようなしてある。よって、高粘度ゲル状流体４の接触角や粘度の範囲を、製造後のインキ１の吐出機能などでのみ設定することができ好適である。
【００１４】
図５に他の一例を示す。
図５に示したものは、１つのインキカートリッジに４色のインキを充填したものの一例である。タンク本体２に一体に形成された壁部２ｂにより４つのインキ室に仕切られている。各インキ室にはブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各インキ１（比重：約１．０６）が約１０ｃｃ、このインキ１のフォロワー流体として、インキの界面と接触させて高粘度ゲル状流体４（比重：約０．８９）が２．０ｃｃ収容されている。
【００１５】
本例のポリプロピレン樹脂の射出成形品である各インキ室の内壁面は、平均分子量４２０のαオレフィンを基材とし、微粒子シリカ及びデキストリン脂肪酸エステルによりゲル化し、粘弾性を付与し透明性を有する高粘度ゲル状流体４によって、高粘度ゲル状流体４との接触角が６９゜（２５℃）に設定されている。高粘度ゲル状流体４の層が移動するに際して各インキ室の内壁面に付着して残存してしまう高粘度ゲル状流体４を極力少なくしている。また、高粘度ゲル状流体４の粘度は１２４００００ｍＰａ・ｓ（２５℃）とし、高粘度ゲル状流体４の移動を円滑なものとなるように、但し、各インキ室の内壁面との間に層の切れ目が形成されない程度のものとしている。
【００１６】
Ｉ−Ｉ’線断面矢視図である図６にも示すように、本例の蓋体３の内部には、通気孔３ａのほか、しきり壁３ｂが形成されており、互いに連通している小空間が形成されるようなされている。タンク蓋体３の通気孔３ａを上向き状態にしても、しきり壁３ｂによって形成された小空間の毛管力と、高粘度ゲル状流体４のタンク蓋体３の内壁面との接触角及び高粘度ゲル状流体４の粘度によって、高粘度ゲル状流体４をタンク蓋体３に保持される。これにより、製造において、蓋体３の向きを変えたとしても、蓋体３をタンク本体２に被せるまでに、蓋体３から高粘度ゲル状流体４が流出することを極力抑制するようなしてある。
【００１７】
図７に他の一例を示す。
図７に示したものは、内部に、繊維収束体などのインキ吸蔵体に保持されていない自由状態のインキ１を収容する、所謂生インキ式筆記具の一例である。金属製のボールペンチップ９が液容器であるインキ筒８の先端開口部に圧入固定されている。また、インキ筒８は、インキ１の収容される部分の内径が約８ｍｍの略円筒形状としてあり、気体の非透過性に優れ且つ透明性を有する合成樹脂であるポリプロピレンの射出成形品としてあり、インキの残量が目視可能である。
インキ筒８の内部には、自由状態の着色剤として染料を使用し、水を主媒体とした水性染料インキ１（比重：１．１０）が２ｃｃ、このインキ３の界面と接触して高粘度ゲル状流体４（比重：０．９０）が０．２ｃｃ収容されている。
【００１８】
高粘度ゲル状流体４に一部浸漬してコップ型の浮体１０が配置されている。浮体１０は、横断面をインキ筒８の内壁横断面に沿った形状（即ち、インキ筒８の横断面が円形なら円形、四角形なら四角形）を有しており、その周囲であるインキ筒８の内壁との隙間部分を高粘度ゲル状流体４にて満たしている。この浮体１０は、使用中における、高粘度ゲル状流体４の層の形状を安定に保つことを容易とし、インキ１と高粘度ゲル状流体４との境界面が傾くなどしてインキが洩れやすくなる事態を抑制する役割がある。また、浮体１０がコップ型であることによって、使用される樹脂材料の量を少なくすることができコスト的に有利であると共に、全体の肉厚を極力均一となして成形時の「ひけ（樹脂の収縮速度の部分的な違いや非均一性によって外面に凹みが形成される現象）」が極力発生しないようになしている。但し、内実の塊状としてもよい。
【００１９】
このインキ筒８の後部開口部には、色表示としてインキ色に着色若しくは染色された合成樹脂であるポリプロピレンの射出成形品の尾栓１１が圧入固定されている。この尾栓１１には、空気流通路としての通気孔１１ａが形成されており、高粘度ゲル状流体４の後部に外気を連通させている。また、尾栓１１の通気孔１１ａに延在して、ガイド部１１ｂが配置されている。
【００２０】
インキ筒８の内壁面は、高粘度ゲル状流体４との接触角が４３゜（２５℃）で、粘度が３８００００ｍＰａ・ｓ（２５℃）に設定されている。ボールペンチップ９を上向き又は横向き状態にし、且つ、環境温度が上昇した時に、通気孔１１ａから高粘度ゲル状流体４が流出せずインキ筒８に充填された高粘度ゲル状流体４の形状を維持するものとしている。
本例の接触角及び粘度も、インキジェットプリンタ用インキカートリッジの例と同様、高粘度ゲル状流体４の配合、インキ筒８の材質、壁面の表面状態などで調節することが可能である。本例の高粘度ゲル状流体４は、平均分子量１２５０のαオレフィンを基材とし、微粒子シリカ及びデキストリン脂肪酸エステルによりゲル化し、粘弾性を付与し透明性を有するものである。
【００２１】
本例の筆記具の製造方法は、通気孔１１ａを下向きにした尾栓１１の内部へ、浮体１０を、ガイド部１１ｂによって軸方向に配置させてから、浮体１０を高粘度ゲル状流体４に、一部浸漬させるように充填する（図８）。次に、尾栓１１の通気孔１１ａを上向き状態にして、インキ１を充填したインキ筒８に被せて嵌着（図示省略）し、容器を閉じる。この後、遠心処理を施すと、高粘度ゲル状流体４がインキ１の界面方向に移動し、尾栓１１の通気孔１１ａより気体が除去されて図７の状態の容器を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、内容液とフォロワー流体との界面を、平坦で安定な形状とする液収容容器の製造方法を使用することができ、内容液の消費に伴ってフォロワー流体が追従しなかったり、フォロワー流体の層の壁を超えて内容液が洩れ出してしまう問題を極力抑制するものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一例を示す縦断面図。
【図２】製造方法を説明する断面図。
【図３】製造方法を説明する断面図。
【図４】他の一例を示す図２相当断面図。
【図５】他の一例を示す縦断面図。
【図６】図５のＩ−Ｉ‘線断面矢視図。
【図７】他の一例を示す縦断面図。
【図８】製造方法を説明する断面図。
【符号の説明】
１インキ
２タンク本体
２ａ吐出口
２ｂ壁部
３蓋体
３ａ通気孔
３ｂしきり壁
４高粘度ゲル状流体
５フィルター
６弁体
６ａインキ通路
７充填ノズル
８インキ筒
９ボールペンチップ
１０浮体
１１尾栓
１１ａ通気孔
１１ｂガイド部

Claims

吐出口を有する容器本体と通気孔を有する蓋体とからなり、容器内に吐出口から外部に吐出させるための内容液を自由状態で収容すると共に、この内容液の界面に内容液と実質的に相溶しなく、比重が内容液の値以下であるフォロワー流体を、内容液の吐出による容積減少に伴う界面の移動に追従して移動するように層状に配置する液収容容器の製造方法であって、前記蓋体が、前記フォロワー流体が収容配置される体積以上の容積を有する一時的フォロワー流体収容室を有するものとすると共に、この一時的フォロワー流体収容室にフォロワー流体を充填した後、内容液を充填した容器本体に設置し、蓋体の通気孔を内側に位置させた状態で回転させて遠心力を付与し、この内容液とフォロワー流体との間に介在する気体を、フォロワー流体の層を押し退け通気孔側に排出させ、内容液の界面とフォロワー流体とを接触させる液収容容器の製造方法。