JP6064436B2 - インクジェットプリンター - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェットプリンターに関するものである。
インクジェットプリンターでは、通常、インクの目詰まりによる印刷品質の低下を防止するために実施されるヘッドクリーニング動作や、インクカートリッジ交換後のインク充填動作の際に、廃インクが発生する。そこで、このような廃インクがプリンター内部の機構等に対する不本意な付着が生じないようにするために、廃インクを吸収する液体吸収体を備えている。
従来、液体吸収体としては、天然セルロース繊維および/または合成繊維と、熱融着性物質と、難燃性物質とからなるものが用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の液体吸収体では、インクの浸透性に劣り、速やかに廃インクを吸収できないため、液体吸収体以外の部材に廃インクが付着する等の問題が発生していた。
また、液体吸収体においては、プリンター全体としての安全性の更なる向上の観点から、更なる難燃性の向上が求められている。
特許第3536870号公報
本発明の目的はインクの浸透性(吸収性)に優れるとともに難燃性に優れた液体吸収体を備えたインクジェットプリンターを提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のインクジェットプリンターは、インクを使用して紙に印刷を行うインクジェットプリンターであって、
セルロール繊維と、熱融着性物質と、難燃性物質とを含む液体吸収体を有し
前記難燃性物質は、前記インクの電気伝導度をσ[μS/cm]、前記インク:5gに、前記難燃性物質:1gを混合した際の電気伝導度をσ[μS/cm]としたとき、σ−σ≦500の関係を満足することを特徴とする。
これにより、インクの浸透性(吸収性)に優れるとともに難燃性に優れた液体吸収体を備えたインクジェットプリンターを提供することができる。
本発明のインクジェットプリンターでは、前記液体吸収体は、顔料粒子が分散した顔料インクの吸収に用いられるものであることが好ましい。
従来においては、各種インクの中でも顔料粒子が分散した顔料インクに適用される液体吸収体において、インクを速やかに吸収することができないことによる問題が特に発生し易かったが、本発明によれば、液体吸収体が顔料インクの吸収に用いられるものであっても、上記のような問題を確実に解消することができる。すなわち、液体吸収体が顔料インクの吸収に用いられるものである場合に、本発明による効果は、より顕著に発揮される。
本発明のインクジェットプリンターでは、前記難燃性物質として、ホスファゼン系誘導体を含むことが好ましい。
これにより、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を特に優れたものとすることができる。
本発明のインクジェットプリンターでは、前記セルロール繊維として、古紙由来のものを含むことが好ましい。
これにより、省資源、省エネルギーに寄与することができるとともに、環境保護の観点からも好ましい。
本発明のインクジェットプリンターでは、前記熱融着性物質として、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、および、ポリウレタンよりなる群から選択される1種または2種以上を含むことが好ましい。
これにより、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を優れたものとしつつ、液体吸収体の形状の安定性、成形性を特に優れたものとすることができる。
本発明のインクジェットプリンターでは、前記液体吸収体中における前記難燃性物質の含有率が5質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
これにより、液体吸収体の形状の安定性、成形性を優れたものとしつつ、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を特に優れたものとすることができる。
本発明のインクジェットプリンターでは、前記液体吸収体中における前記セルロール繊維の含有率が30質量%以上90質量%以下であることが好ましい。
これにより、液体吸収体の形状の安定性、成形性を優れたものとしつつ、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を特に優れたものとすることができる。
本発明のインクジェットプリンターでは、前記液体吸収体中における前記熱融着性物質の含有率が5質量%以上40質量%以下であることが好ましい。
これにより、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を優れたものとしつつ、液体吸収体の形状の安定性、成形性を特に優れたものとすることができる
本発明の液体吸収体の製造に用いる装置の好適な実施形態を模式的に示す構成図である。 インクジェットプリンターの全体構成を示す外観斜視図である。 図2に示したインクジェットプリンターが備えるインクカートリッジの全体斜視図である。 図3に示したインクカートリッジの分解斜視図である。 図3に示したインクカートリッジの縦断面図である。 図3に示したインクカートリッジの要部拡大断面図である。 図5に示した開閉弁の開閉動作を説明する断面図であり、(a)は開閉弁が閉じられている状態を示す断面図、(b)は廃インクの導入による貯留空間内の圧力上昇により開閉弁が開いた状態を示す断面図、(c)は廃インクの導入が終了して再び開閉弁が閉じた状態を示す断面図である。 インクジェットプリンターの全体構成を示す概略分解斜視図である。 図8に示したインクジェットプリンターが備える廃インクタンクの分解斜視図である。 図9に示した開閉弁の拡大断面図である。 開閉弁の他の構成例を示す縦断面図である。 混合インク:5質量部に対する難燃剤の添加量と、電気伝導度との関係を示すグラフである。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
≪液体吸収体≫
まず、本発明の液体吸収体について説明する。
ところで、従来、プリンターに適用される液体吸収体としては、天然セルロース繊維および/または合成繊維と、熱融着性物質と、難燃性物質とからなるものが用いられてきた。
しかしながら、従来の液体吸収体では、インクの浸透性に劣り、速やかに廃インクを吸収できないため、液体吸収体以外の部材に廃インクが付着する等の問題が発生していた。
また、液体吸収体においては、プリンター全体としての安全性の更なる向上の観点から、更なる難燃性の向上が求められている。
そこで、インクの浸透性(吸収性)に優れるとともに難燃性に優れた液体吸収体を提供する目的で、本発明者は、鋭意研究を行った。その結果、本発明に至った。
すなわち、本発明の液体吸収体は、セルロール繊維と、熱融着性物質と、難燃性物質とを含むものであって、インクの電気伝導度をσ[μS/cm]、前記インク:5gに、前記難燃性物質:1gを混合した際の電気伝導度をσ[μS/cm]としたとき、σ−σ≦500の関係を満足する。これにより、インクの浸透性(吸収性)に優れるとともに難燃性に優れた液体吸収体を提供することができる。
なお、本発明において、電気伝導度とは、特に断りのない限り、常温(25℃)で測定される電気伝導度のことを言い、電気伝導度σとしては、密閉のできる蓋付き容器に、インクを5質量部に対して難燃剤1質量部の比率になるように入れ、攪拌器(マグネットスタアラー:500rpm)で5分間攪拌した後、2時間常温(25℃)で放置した後の測定で求められる電気伝導度の値を採用するものとする。また、電気伝導度の測定には、例えば、(株)堀場製作所社製、ES51を用いることができる。
また、前記インクとしては、例えば、以下に述べるブラックインクと、イエローインクと、マゼンタインクと、シアンインクとを等量(等重量)混合した混合インクを用いることができる。すなわち、ブラックインクは、自己分散型のカーボンブラック(オリエント化学CW−1):5質量%(体積平均粒径150nm)、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸):3質量%、アセチレン系界面活性剤(オルフィンE1010):0.5質量%、グリセリン:5質量%、2−ピロリドン:2質量%、1,2−ヘキサンジオール:2質量%、残分水からなるものであり、イエローインクは、ピグメントイエロー74を樹脂で被覆した色材:3質量%、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸):3質量%、アセチレン系界面活性剤(オルフィンE1010):0.3質量%、グリセリン:3質量%、2−ピロリドン:2質量%、1,2−ヘキサンジオール:2質量%、残分水からなるものであり、マゼンタインクは、ピグメントレッド122を樹脂で被覆した色材:3質量%、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸):3質量%、アセチレン系界面活性剤(オルフィンE1010):0.3質量%、グリセリン:3質量%、2−ピロリドン:2質量%、1,2−ヘキサンジオール:2質量%、残分水からなるものであり、シアンインクは、ピグメントブルー15:3を樹脂で被覆した色材:3質量%、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸):3質量%、アセチレン系界面活性剤(オルフィンE1010):0.3質量%、グリセリン:3質量%、2−ピロリドン:2質量%、1,2−ヘキサンジオール:2質量%、残分水からなるものである。
また、ピグメントイエロー74を被覆する樹脂、ピグメントレッド122を被覆する樹脂、および、ピグメントブルー15:3被覆する樹脂としては、以下のようにして合成される水不溶性ポリマーを用いることができる。すなわち、有機溶媒(メチルエチルケトン):20質量部、重合連鎖移動剤(2−メルカプトエタノール):0.03質量部、重合開始剤(2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル):1.2質量部、メタクリル酸:20質量部、スチレンモノマー:45質量部、ポリエチレングリコールモノメタクリレート(PO=9):5質量部、ポリエチレングリコール・プロピレングリコールモノメタクリレート(EO=5、P0=7):10質量部、および、スチレンマクロマー(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6S、数平均分子量:6000、重合性官能基:メタクロイルオキシ基):20質量部を反応容器内に入れ、この反応容器内を窒素ガス置換で十分した後、75℃攪拌下で重合し、さらにその後、重合性成分100質量部に対してメチルエチルケトン:40質量部に溶解した2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル:0.9質量部を加え、80℃で1時間熟成させることにより、水不溶性ポリマー溶液を得、これを減圧乾燥することにより、水不溶性ポリマーを得ることができる(ただし、PO=プロピレンオキサイド、EO=エチレンオキサイド)。
また、母材となる顔料粒子(ピグメントイエロー74、ピグメントレッド122、ピグメントブルー15:3)に対する前記水不溶性ポリマーによる被覆は、以下のように行うことができる。すなわち、上記水不溶性ポリマー:5質量部をメチルエチルケトン:15質量部に溶かし、水酸化ナトリウム水溶液を用いてポリマーを中和し、さらに、母材となる顔料:15質量部加え、水を加えながら分散機で混練する。その後、得られた混練物にイオン交換水:100質量部を加え攪拌した後、減圧下、60℃でメチルエチルケトンを除去し、さらに一部の水を除去することにより、水不溶性ポリマーで被覆された色材の水分散液(固形分濃度:20質量%)を得ることができる。
また、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸)は、以下のようにして得ることができる。すなわち、撹拌機、還流コンデンサー、滴下装置、及び温度計を備えた反応容器に、イオン交換水:800g及びラウリル硫酸ナトリウム:1gを仕込み、撹拌下に窒素置換しながら75℃まで昇温する。内温を75℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム6gを添加し、溶解後、予めイオン交換水:450g、ラウリル硫酸ナトリウム:2gにアクリルアミド:20g、メチルメタクリレート:600g、ブチルアクリレート:215g、メタクリル酸:30g、トリエチレングリコールジアクリレート:5gを撹拌下に加えて作製した乳化物を、反応溶液内に連続的に5時間かけて滴下し、滴下終了後、3時間の熟成を行う。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水と水酸化ナトリウム水溶液とを添加して固形分30質量%、pH8に調整することにより、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸)を得ることができる。
本発明の液体吸収体は、インクの吸収に用いられるものであればいかなるものであってもよく、例えば、染料が溶解したインクの吸収に用いられるもの等であってもよいが、顔料粒子が分散した顔料インクの吸収に用いられるものであるのが好ましい。従来においては、各種インクの中でも顔料粒子が分散した顔料インクに適用される液体吸収体において、インクを速やかに吸収することができないことによる問題が特に発生し易かったが、本発明によれば、液体吸収体が顔料インクの吸収に用いられるものであっても、上記のような問題を確実に解消することができる。すなわち、液体吸収体が顔料インクの吸収に用いられるものである場合に、本発明による効果は、より顕著に発揮される。
[セルロース繊維]
セルロース繊維は、通常、液体吸収体の主成分をなすものであり、主に、液体吸収体全体としてのインクの吸収性(吸液性)に大きく寄与する成分である。
また、セルロース繊維は適度な硬さ等を有しているため、液体吸収体に向けて吐出されたインクの液はね等を効果的に防止することができる。
セルロース繊維としては、例えば、針葉樹および/または広葉樹木材より調製される化学パルプや機械パルプ等の製紙用木材パルプ、古紙パルプ、リンター、その他麻、綿、ケナフ等より調製される非木材植物繊維を用いることができる。
上記セルロース繊維は、例えば、乾燥されたパルプシートの状態で供給される。このパルプシートは、乾燥状態で機械的に粉砕、解繊され、必要に応じて他の合成繊維と混合して併用することもできる。このような合成繊維としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系繊維、ポリエステル等が挙げられる。
なお、本発明において、セルロース繊維とは、化合物としてのセルロース(狭義のセルロース)を主成分とし繊維状をなすものであればよく、セルロース(狭義のセルロース)の他に、ヘミセルロース、リグニンを含むものであってもよい。
また、本発明の液体吸収体は、セルロール繊維として、古紙由来のものを含むものであってもよい。これにより、省資源、省エネルギーに寄与することができるとともに、環境保護の観点からも好ましい。
液体吸収体を構成するセルロール繊維全体に占める古紙由来のものの割合は、50質量%以上100質量%以下であるのが好ましく、80質量%以上100質量%以下であるのがより好ましい。これにより、上述したような古紙由来のセルロース繊維を含むことによる効果を十分に発揮させつつ、液体吸収体全体としてのインク吸収性を特に優れたものとすることができる。
液体吸収体中におけるセルロール繊維の含有率は、30質量%以上90質量%以下であるのが好ましく、65質量%以上85質量%以下であるのがより好ましい。これにより、液体吸収体の形状の安定性、成形性を優れたものとしつつ、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を特に優れたものとすることができる。
[熱融着性物質]
本発明の液体吸収体は、熱融着性物質を含むものである。
熱融着性物質は、液体吸収体を構成する成分を、融着により接着・固定する機能を有するものである。このような熱融着性物質を含むことにより、液体吸収体の形状の安定性を優れたものとすることができる。また、所望の形状、大きさへの加工が容易となる。また、液体吸収体からのセルロール繊維の飛散等を効果的に防止することができ、プリンター内の汚染等を効果的に防止することができる。
熱融着性物質としては、例えば、各種樹脂材料を用いることができるが、液体吸収体は、熱融着性物質として、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール(PVA)等);ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタンよりなる群から選択される1種または2種以上を含むものであるのが好ましい。これにより、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を優れたものとしつつ、液体吸収体の形状の安定性、成形性を特に優れたものとすることができる。
また、熱融着性物質は、例えば、異なる材料で構成された複数の領域を有するものであってもよい。より具体的には、例えば、高融点材料(例えば、ポリプロピレン(例えば、融点:160℃))で構成された基部(芯部)が、低融点材料(例えば、ポリエチレン(例えば、融点:130℃))で構成された被覆層で被覆された構造を有するものであってもよい。このような構造であることにより、例えば、液体吸収体の製造時において、外側の被覆層が溶融(または軟化)し基部は溶融(または軟化)しない温度で加熱処理を行うことにより、被覆層のみを溶融(または軟化)させることができ、液体吸収体の生産性を特に優れたものとすることができるとともに、液体吸収体の形状の安定性を特に優れたものとすることができる。
熱融着性物質は、いかなる形態を有するものであってもよいが、液体吸収体を構成する熱融着性物質の形態としては、例えば、粉末状、針状、繊維状、不定形状等が挙げられる。また、液体吸収体は、熱融着性物質として、上記のうち2種以上の形態のものを含むものであってもよい。
熱融着性物質として粉末状のものを用いる場合、その平均粒径は、50μm以上500μmであるのが好ましい。
熱融着性物質として繊維状のものを用いる場合、その繊度は、0.1dtex以上72dtex以下であるのが好ましく、その繊維長は、1mm以上10mm以下であるのが好ましい。
液体吸収体中における熱融着性物質の含有率は、5質量%以上40質量%以下であるのが好ましく、12質量%以上20質量%以下であるのがより好ましい。これにより、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を優れたものとしつつ、液体吸収体の形状の安定性、成形性を特に優れたものとすることができる。
[難燃性物質]
本発明の液体吸収体は、難燃性物質を含むものである。
難燃性物質は、それ自体が燃焼しにくい性質を有するとともに、液体吸収体全体としての難燃性を向上させる機能を有するものである。
また、本発明において、液体吸収体を構成する難燃性物質は、以下の条件を満足するものである。すなわち、インクの電気伝導度をσ[μS/cm]、前記インク:5gに、前記難燃性物質:1gを混合した際の電気伝導度をσ[μS/cm]としたとき、σ−σ≦500の関係を満足するものである。このような条件を満足することにより、液体吸収体全体としてのインクの浸透性(吸収性)を優れたものとしつつ、難燃性も優れたものとすることができる。これに対し、σ−σの値が所定値よりも大きいものであると、インクの浸透性を十分に優れたものとすることができない。
上記のように、本発明においては、σ−σ≦500の関係を満足するものであればよいが、σ−σ≦300の関係を満足するのが好ましく、σ−σ≦200の関係を満足するのがより好ましく、σ−σ≦180の関係を満足するのがさらに好ましい。これにより、上述したような効果をより顕著に発揮させることができる。
難燃性物質としては、例えば、水酸化アルミニウム、炭酸アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ハンタイト、ハイドロマグネサイト、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸亜鉛、二水和石膏、アルミン酸カルシウム、ドーソナイト、カオリンクレー等の水和金属塩化合物;ポリリン酸アンモニウム(APP)、リン酸グアニジン、ポリリン酸メラミン、リン酸グアニル尿素等のアミノ基および/またはアンモニウム基を含有するリン酸化合物;当該リン酸化合物に、アミノ基および/またはアンモニウム基を含有する化合物を添加した、チッソ・リン系難燃剤;ホスファゼン誘導体;Na・10HO等のホウ酸化合物;ポリアクリル酸ナトリウム架橋体等の高吸水性樹脂(例えば、アクアリック(日本触媒化学社製)、ダイヤウェット(三菱化学社製)、アロンザップ(東亜合成社製)、アクアリザーブGP(日本合成社製)、スミカゲル(住友化学社製)、サンウエット(三洋化成社製)、アラソーブ(荒川化学社製)、Drytech(ダウケミカル社製)、Favor(ストックハウゼン社製)、ベルオアシス(鐘紡社製)、Fibersorb(Camelot社製)等)等が挙げられるが、液体吸収体は、難燃性物質として、ポリリン酸メラミン、リン酸アンモニウム、水酸化アルミニウム、および、ホスファゼン系誘導体よりなる群から選択される1種または2種以上を含むものであるのが好ましく、特にリン酸化合物を含むものであるのがより好ましい。これにより、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を特に優れたものとすることができる。また、難燃性物質は、例えば、異なる材料で構成された複数の領域を有するものであってもよい。
また、難燃性物質の平均粒径は、0.1μm以上20μm以下であるのが好ましく、1μm以上10μm以下であるのがより好ましい。これにより、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を特に優れたものとすることができる。なお、本発明において、平均粒径とは、体積基準の平均粒径のことを指す。平均粒径は、例えば、(株)堀場製作所社製、LA910を用いた測定により求めることができる。
液体吸収体中における難燃性物質の含有率は、5質量%以上30質量%以下であるのが好ましく、8質量%以上15質量%以下であるのがより好ましい。これにより、液体吸収体の形状の安定性、成形性を優れたものとしつつ、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を特に優れたものとすることができる。
[その他の成分]
また、本発明の液体吸収体は、上記以外の成分を含むものであってもよい。このような成分(その他の成分)としては、例えば、界面活性剤、消泡剤、保湿剤、防腐剤、pH調整剤、帯電防止剤等が挙げられる。
≪液体吸収体の製造方法≫
次に、本発明の液体吸収体の製造方法について説明する。
図1は、本発明の液体吸収体の製造に用いる装置の好適な実施形態を模式的に示す構成図である。なお、本明細書で参照する図面は、構成の一部を誇張して示したものであり、実際の寸法等を正確に反映したものではない。
図1に示す製造装置P100は、セルロース繊維源としての古紙を供給するセルロース繊維供給手段P1と、古紙を解繊する解繊手段P2と、熱融着性物質および難燃性物質を含む混合物を供給する熱融着性物質・難燃性物質供給手段P3と、セルロース繊維、熱融着性物質および難燃性物質を含む混合物を所定形状に成形する成形手段P4と、成形手段P4により製造された成形体を切断する切断手段P5とを備えている。
セルロース繊維供給手段P1は、古紙を定量して解繊手段P2に供給する定量フィーダーを備えている。
解繊手段P2は、セルロース繊維源としての古紙を、所定の大きさに解繊する機能を有している。
熱融着性物質・難燃性物質供給手段P3は、熱融着性物質および難燃性物質を含む混合物を定量して供給する定量フィーダーを備えている。これにより、セルロース繊維に対する熱融着性物質・難燃性物質の混合比率を好適に調整することができる。
成形手段P4は、撹拌により、セルロース繊維、熱融着性物質および難燃性物質を均一に混合する混合部P41と、シート状に成形する成形部P42と、加圧・加熱により、熱融着性物質の少なくとも一部を溶融(または軟化)させ各成分を固定する固定化部P43とを備えている。
混合部P41では、撹拌用ガスを導入し、これにより、各成分の混合を行っている。これにより、より均一な混合を効率よく行うことができる。
成形部P42では、通気性を有する搬送手段P6上に付与された混合物を、搬送手段P6を介して吸引することにより、前記混合物を搬送手段P6に密着させるとともに、シート状に成形する。
固定化部P43では、所定条件で加熱・加圧することにより、熱融着性物質の少なくとも一部を溶融(または軟化)させ各成分を固定する。これにより、形状の安定性に優れた成形体を得ることができる。
固定化部P43での加圧処理は、100℃以上250℃以下の温度で、圧力:1000Pa以上8000Pa以下、時間:30秒以上120秒以下の条件で行うのが好ましい。これにより、インクの浸透性(吸収性)および難燃性を特に優れたものとすることができる。
上記のように、固定化部P43での加圧処理時の処理温度は、100℃以上250℃以下であるのが好ましいが、190℃以上240℃以下であるのがより好ましく、200℃以上230℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、上述したような効果をより顕著に発揮させることができる。
また、上記のように、固定化部P43での加圧圧力は、1000Pa以上8000Pa以下であるのが好ましいが、3000Pa以上6000Pa以下であるのがより好ましく、4000Pa以上5000Pa以下であるのがさらに好ましい。これにより、上述したような効果をより顕著に発揮させることができる。
また、上記のように、固定化部P43での加圧処理の処理時間は、30秒以上120秒以下であるのが好ましいが、40秒以上110秒以下であるのがより好ましく、50秒以上100秒以下であるのがさらに好ましい。これにより、上述したような効果をより顕著に発揮させることができる。
≪プリンター≫
次に、本発明のプリンターについて説明する。
本発明のプリンターは、上述したような本発明の液体吸収体を備えたものである。これにより、インクの浸透性(吸収性)に優れるとともに難燃性に優れた液体吸収体を備えたプリンターを提供することができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明のプリンターの好適な実施形態について詳細に説明する。
図2は、インクジェットプリンターの全体構成を示す外観斜視図であり、図3は、図2に示したインクジェットプリンターが備えるインクカートリッジの全体斜視図であり、図4は、図3に示したインクカートリッジの分解斜視図であり、図5は、図3に示したインクカートリッジの縦断面図であり、図6は、図3に示したインクカートリッジの要部拡大断面図であり、図7は、図5に示した開閉弁の開閉動作を説明する断面図であり、(a)は開閉弁が閉じられている状態を示す断面図、(b)は廃インクの導入による貯留空間内の圧力上昇により開閉弁が開いた状態を示す断面図、(c)は廃インクの導入が終了して再び開閉弁が閉じた状態を示す断面図である。
インクジェットプリンター1は、複数種のカラーインク液を使用してロール紙にカラー印刷するものであり、図2に示すように、プリンター本体を覆うプリンターケース2の前面には、ロール紙カバー5およびインクカートリッジカバー7が開閉自在に装備されている。さらに、プリンターケース2の前面には、電源スイッチ3とともにフィードスイッチやインジケータ等も配置されている。
図2に示すように、ロール紙カバー5を開くと、印刷用紙であるロール紙6を収容した用紙収容部8が開放状態になって、用紙の交換が可能になる。また、インクカートリッジカバー7を開くと、カートリッジ装着部9が開放状態になり、該カートリッジ装着部9へのインクカートリッジ10の着脱が可能になる。
インクジェットプリンター1では、インクカートリッジカバー7を開く動作に連動して、カートリッジ装着部9の前方にインクカートリッジ10が所定距離だけ引き出される構成になっている。
図3〜図5に示すように、インクカートリッジ10は、インクジェットプリンター1のカートリッジ装着部9に装着されるもので、3個のインクパック11、12、13を収容するカートリッジケース15に、プリンターのインク充填動作やヘッドクリーニング動作の際に生じる廃インクを貯留する廃インク貯留構造17が装備されている。
3個のインクパック11、12、13は、カラー印刷用にそれぞれ異なるカラーインクを充填したものである。それぞれのインクパック11、12、13は、同様の構造のもので、インクを収容する可撓性の袋体21と、この袋体21の前端部に接合されたインク取り出し口23とを備えている。
袋体21は、2枚のアルミニウムラミネートフィルムを重ね合わせて、それらの周囲を熱融着等の方法によって接合することにより形成されている。アルミニウムラミネートフィルムを採用した理由は、ガスバリヤー性の向上のためである。アルミニウムラミネートフィルムとしては、例えば、アルミニウム箔の外側をナイロンフィルム、内側をポリエチレンフィルムにより挟み込んだ構成のものが採用される。
インク取り出し口23は、図5に示すように、基端側の外径が先端側の外径よりも大きく設定されて基端側が袋体21内に固定される筒状体23aと、この筒状体23a内に装着されて該筒状体23aの流路を開閉する弁体23bと、筒状体23aの先端に貼付されて筒状体23aの開口を封止したシールフィルム23cとを備えた構成である。インク取り出し口23の筒状体23aは、例えば硬質プラスチック等で形成されている。そして、シールフィルム23cは、ポリエチレンフィルムで形成されている。
そして、インク取り出し口23は、筒状体23aの基端部を袋体21のアルミニウムラミネートフィルムに熱融着等により固定することで、筒状体23aに一体化されている。
カートリッジケース15は、図4および図5に示すように、上ケース31と、この上ケース31の下に連結される下ケース33と、上ケース31と下ケース33とで区画形成した空間を上下に仕切る中間容器壁35とを備えている。
上ケース31と下ケース33は適宜プラスチック材料による成形品であり、中間容器壁35は可撓性シート部材であるプラスチックフィルムで形成されている。
上ケース31は、下方を開放した箱形であり、前面容器壁31aは、両側面および後面の容器壁よりも丈が短く設定されている。そして、この前面容器壁31aの下端には、インクパック11、12、13のインク取り出し口23の上半分を位置決めする半円筒状のインクパック位置決め部31bが形成されている。半円筒状のインクパック位置決め部31bは、収容する3個のインクパック11、12、13に合わせて、合計3箇所、形成されている。
また、上ケース31の両側面の容器壁である側壁31cの下端で、かつ後端寄りの位置には、下ケース33側の係合部33aに係合することで上下ケース相互を連結する係止突起31dが設けられている。
下ケース33は、上部を開放した薄皿状の箱形である。前面容器壁33bは、両側面および後面の容器壁よりも丈が高く設定されており、この前面容器壁33bの上端に、インクパック11、12、13のインク取り出し口23の下半分を位置決めする半円筒状のインクパック位置決め部33cが形成されている。
半円筒状のインクパック位置決め部33cは、図5に示すように、上ケース31のインクパック位置決め部31bとでインク取り出し口23を上下から挟み付けることで、インクパック11、12、13のインク取り出し口23を位置決め固定する。この半円筒状のインクパック位置決め部33cも、上述したインクパック位置決め部31bと同様に、収容する3個のインクパック11、12、13に合わせて、合計3箇所、形成されている。
また、前面容器壁33bの上端には、前記インクパック位置決め部33cの前端から延出して前記インク取り出し口23の前方を覆うカバー部33dが形成されている。このカバー部33dには、図5に示したように、インクジェットプリンター1のカートリッジ装着部9に装備されたインク供給針41を挿通させる開口33eが貫通形成されている。
開口33eは、3個の半円筒状のインクパック位置決め部33cのそれぞれに中心を一致させて、3個形成されている。
そこで、インクカートリッジ10をインクジェットプリンター1のカートリッジ装着部9に装着すると、カートリッジ装着部9に装備されたインク供給針41が気密にインク取り出し口23を貫通し、袋体21内のインク液がインク供給針41を介してプリンター側に供給可能になる。インク供給針41には、プリンターの印字ヘッドにインクを供給するための供給チューブ42が接続されている。
また、前面容器壁33bの下部寄りの位置には、廃インク貯留構造17における廃インク導入部37を構成する導入口44が形成されている。
廃インク導入部37は、図4および図5に示すように、先端に向かって内径が広がるテーパ管状のゴム製口部材37aと、このゴム製口部材37aの先端に貼着されるシールフィルム37bと、ゴム製口部材37aの後端に当接されることでゴム製口部材37aの開口を塞ぐ弁体37cと、弁体37cをゴム製口部材37aに当接する方向に付勢する圧縮コイルばね37dとを備えている。
導入口44は、最前端の開口縁にゴム製口部材37aの前端を係止して抜け止めする突起が装備されている。圧縮コイルばね37dは、弁体37cをゴム製口部材37aの後端に当接させると同時に、ゴム製口部材37aを前方に押圧付勢して、ゴム製口部材37aの前端が導入口44の最前端の突起に密着した状態に保持している。
インクカートリッジ10をインクジェットプリンター1のカートリッジ装着部9に装着すると、カートリッジ装着部9に装備された廃インク導入針47がゴム製口部材37aに気密に嵌合すると同時に弁体37cを押込み、廃インク導入針47を介して貯留空間51内に廃インクの導入が可能になる。
廃インク導入針47には、インクジェットプリンター1がインク充填動作やヘッドクリーニング動作の際に発生した廃インクを廃インク導入針47に誘導する廃インク誘導チューブ49が接続されている。
図3および図4に示すように、下ケース33の側面容器壁33fには、収容した各インクパック11、12、13の種類や、インクの残量、その他の諸データを記録可能なICモジュール53が装備される。
このICモジュール53は、インクカートリッジ10をインクジェットプリンター1のカートリッジ装着部9に装着すると、カートリッジ装着部9に装備された接続端子に電気的に接続される。そして、プリンター側の制御回路、またはプリンターが接続されたコンピュータから諸情報の読み書きが可能になる。
ポリエチレンフィルム等のプラスチックフィルム(可撓性シート部材)によって形成された容器壁である中間容器壁35は、その周縁部を下ケース33の側面容器壁33fおよび前後容器壁33g、33hの上端面に重ね合わせ、重ね合わせた部分を熱融着等の方法によって接合することで、わずかに緊張した状態に下ケース33に固定されている。
この中間容器壁35が下ケース33の上端開口を覆うように下ケース33に固定されることで、図5に示すように、下ケース33の底壁33iと中間容器壁35との間には、廃インク貯留構造17を構成する貯留空間51が区画形成される。また、上ケース31の天井壁31eと中間容器壁35との間には、3個のインクパック11、12、13を図4に示すように立てた状態に収容するインクパック収容空間55が区画形成される。
インクパック11、12、13は、図6に示すように、その下端が中間容器壁35に当接するように収容されており、インクパック11、12、13の重量が図中矢印(A)に示すように、中間容器壁35を下方に押圧付勢する。
そこで、インクパック11、12、13が中間容器壁35を下方に押圧付勢する力は、後述する廃インク貯留構造17の開閉弁65を閉じた状態に維持する付勢力として機能することもできる。この場合、テンションをかけずに中間容器壁35を下ケース33に固定することもできる。
本実施形態の廃インク貯留構造17は、図5に示すように、下ケース33と中間容器壁35とによって区画形成されて廃インクを貯留する貯留空間51と、この貯留空間51内に廃インクを導入するための廃インク導入部37と、貯留空間51を外部に連通させる通気孔61と、貯留空間51内に装填されて廃インク導入部37から貯留空間51内に導入された廃インクを浸透吸収する2枚のインク吸収材63と、通気孔61を開閉する開閉弁65とを備えている。
貯留空間51内に廃インクを導入する廃インク導入部37は、図4および図5に示すように、貯留空間51を区画形成している容器壁の一部である前面容器壁33bに形成された導入口44に設けられている。
図5に示すように、導入口44の後端(図5で左端)は、貯留空間51に連通しており、廃インク導入部37に挿入された廃インク導入針47から導入される廃インクは、導入口44の後端から貯留空間51内に流入する。
中間容器壁35に形成された通気孔61は、貯留空間51を大気開放する円形の開口であり、この通気孔61が形成される位置は、貯留空間51内で最後に廃インクが到達する位置が望ましい。本実施形態では、図4に示すように、インクパック11、12、13の下端と干渉しないとともに、廃インク導入部37から離れた後端寄り位置に通気孔61を設けている。
インク吸収材63は、上述した本発明の液体吸収体が適用されたものであり、廃インク導入部37および導入口44を経て貯留空間51内に導入された廃インクが廃インク導入部37側に逆流して外部に漏れることのないように、導入された廃インクを浸透吸収する。
通気孔61に設けられる開閉弁65は、廃インク導入部37からの廃インクの導入を妨げないように、廃インクの導入時にのみ通気孔61を開いて貯留空間51内の空気を外部に逃がす。
なお、本実施形態の場合、通気孔61を備えた中間容器壁35に使用するプラスチックフィルムには、廃インク導入部37からの廃インクの導入圧によって上方へ膨張可能な程度の可撓性を有したプラスチックフィルムを選定している。
また、本実施形態の場合、開閉弁65は、図7に示すように、通気孔61を備えた中間容器壁35と、先端部が通気孔61の周縁に当接して当該通気孔61を塞ぐように貯留空間51内に設けられた弁用構造部材67とを有する。
略円柱状の支柱である弁用構造部材67は、先端部に突設されて通気孔61を貫通する位置決め用突起67aと、この位置決め用突起67aの裾部から拡径されて通気孔61の開口周縁に当接する段差面67bとを有し、通気孔61と対峙する下ケース33の底壁33iに一体形成されている。そこで、貯留空間51に装填される2枚のインク吸収材63には、弁用構造部材67を挿通させる孔63aが貫通形成されている。
開閉弁65は、図7(a)に示すように、弁用構造部材67の段差面67bが通気孔61の周縁に当接して当該通気孔61を塞いでおり、廃インク導入部37からの廃インクの導入時以外は閉じた状態に保たれる。
この開閉弁65は、図7(b)に示すように、廃インクの導入に伴って貯留空間51内の圧力が上昇すると、中間容器壁35が変形して上方へ膨張動作する。すると、通気孔61の周縁が弁用構造部材67の段差面67bから離間するので、開閉弁65は通気孔61を介して貯留空間51を大気開放する。
そして、開閉弁65は、図7(c)に示すように、廃インクの導入が終了して貯留空間51内の圧力が低下すると、中間容器壁35自体のテンションおよび中間容器壁35を下方に押圧付勢するインクパック11、12、13によって、通気孔61の周縁が弁用構造部材67の段差面67bに当接する方向に付勢されるので、当該通気孔61は塞がれる。
以上に説明した本実施形態の廃インク貯留構造17によれば、貯留空間51を大気開放する通気孔61が、廃インク導入部37からの廃インクの導入時以外は開閉弁65によって閉じた状態に保たれる。
そこで、貯留空間51内に導入された廃インク中の水分が通気孔61から外部に蒸散することを抑えて、貯留空間51内における廃インクの固化を防止することができ、インク吸収材63の廃インクの固化に起因した浸透吸収性能の低下を防止することができる。また、上述したように、本発明の液体吸収体は、それ自体がインクの浸透性(吸収性)に優れている。このため、上記のような効果が相乗的に作用し合い、本発明の液体吸収体が適用されたインク吸収材63を備える廃インク貯留構造17を備えるインクジェットプリンター1では、特に長期間にわたって、安定した浸透吸収性能を保持することができる。また、固化した廃インクによる目詰まりが効果的に防止されるため、廃インク導入部37に接続された廃インク供給側の廃インク誘導チューブ49等で異常昇圧が確実に防止され、廃インク誘導チューブ49の外れ等によるインク漏れ等の不都合の発生も確実に防止できる。
また、本実施形態の廃インク貯留構造17では、例えば、使用済みインクカートリッジ10を処分する際等には、上ケース31と下ケース33とを分離した後、下ケース33からプラスチックフィルム製の中間容器壁35を剥がすことで、貯留空間51の一面を大きく開放した状態とすることができ、よって、廃インクが浸透したインク吸収材63を貯留空間51内から簡単に取り出すことができる。したがって、部品や材料のリサイクルやリユースのために使用済みインクカートリッジ10を分解して、材料別に分類する作業等が容易になる。また、上述したように、本発明の液体吸収体は、それ自体がインクの浸透性(吸収性)に優れており、インクの保持能力に優れている。このため、本発明の液体吸収体が適用されたインク吸収材63を備えるインクジェットプリンター1においては、廃インクが浸透したインク吸収材63を貯留空間51内から取り出す際に、インクの成分がインク吸収材63から脱落することが確実に防止される。
また、プラスチックフィルム製の中間容器壁35に貫通形成された通気孔61と対峙する位置の底壁33iに、先端部が通気孔61の周縁に当接して当該通気孔61を塞ぐ弁用構造部材67を一体形成するだけで、通気孔61を開閉する開閉弁65を得ることができる。そこで、開閉弁を装備するための部品追加が必要とならず、構成部品点数の増加や部品組立工程の増加に起因したコストアップが生じない。
さらに、上記実施形態のインクカートリッジ10においては、通気孔61を設けた中間容器壁35が、インクパック11、12、13を収容するインクパック収容空間55と、貯留空間51とを区画形成している。
そこで、通気孔61がインクカートリッジ10の外部に直接露呈せず、インクパック11、12、13を収容するインクパック収容空間55を介して大気開放されるので、通気孔61に設けた開閉弁65に使用者が不用意に触れてしまい、弁機能に支障をきたすおそれがない。
また、本実施形態における弁用構造部材67の先端部には、通気孔61を貫通する位置決め用突起67aが突設されている。
そこで、組立時における弁用構造部材67の先端部と中間容器壁35の通気孔61との位置合わせが容易となり、組立性が向上する。
なお、廃インク貯留構造を備えたインクカートリッジの具体的構造は、上記実施形態のインクカートリッジ10に限定されない。インクパックの支持構造や、収容するインクパックの数量等が異なる各種のインクカートリッジにも上記のような廃インク貯留構造は適用可能である。
また、弁用構造部材の具体的な構造も、上記実施形態の弁用構造部材67の構成に限らない。例えば、弁用構造部材の上端面が通気孔61を塞ぐ厚板状のリブ構造とすることもできる。
図8は、インクジェットプリンターの全体構成を示す概略分解斜視図であり、図9は、図8に示したインクジェットプリンターが備える廃インクタンクの分解斜視図であり、図10は、図9に示した開閉弁の拡大断面図であり、図11は、開閉弁の他の構成例を示す縦断面図である
本実施形態のインクジェットプリンター101は、図8に示すように、底部筐体であるプリンターハウジング111と、その内底部に画成したタンク収容部111sに対して着脱自在に装備される平面視矩形状の廃インクタンク120と、プリンターハウジング111および廃インクタンク120の上側に設置されるプリンター機構部115と、上部筐体である外装カバー112とを備えている。また、廃インクタンク120を収容するタンク収容部111sの後側には、電源ユニット116が装備されている。
本実施形態の廃インクタンク120は、図9に示すように、貯留空間151内に導入された廃インクを浸透吸収するインク吸収材122(122A、122B、122C、122D)を交換可能に収容した平箱形のタンク本体121と、該タンク本体121の上面開口をゴムパッキン等のシール材123を介して密閉する蓋体124とを備えており、蓋体124の裏面には、廃インクをタンク周縁部のインク受口部127からタンク中央部に誘導してインク吸収材122の中央上部にて滴下させるチューブ125が装備されている。なお、廃インクタンク120を構成するプラスチック部品の色は、濃色、例えば黒色とするのが好ましい。
この廃インクタンク120は、プリンターハウジング111上のタンク収容部111sに嵌め込んでネジ固定され、その上で吸引ポンプの吐出口とチューブ125の基端入口125aとを接続することによって、プリンターハウジング111にセットすることができる。また、取り外す場合は、逆の操作を行うことで、プリンターハウジング111から独立して取り外すことができる。
インク吸収材122は、本発明の液体吸収体が適用された薄板状の成形体を最下層から最上層(122A、122B、122C、122D)まで多段(図示例では4段)に積層した積層体として構成されている。また、最下層のインク吸収材122Aを除く上3段のインク吸収材122B、122C、122Dの平面中央には、上下に貫通する中央穴1221が設けられ、最上層のインク吸収材122Dには、周縁部から中央穴1221に至るチューブ収容溝1222が形成されている。
そして、最上層のインク吸収材122Dに形成されたチューブ収容溝1222にチューブ125が収容され、チューブ125の基端入口125aが蓋体124の周縁部に設けられたインク受口部127に位置決めされるとともに、チューブ125の先端出口125bが最上層のインク吸収材122Dの中央穴1221内に位置決めされている。
すなわち、本実施形態の廃インクタンク120は、プリンターのインク充填動作やヘッドクリーニング動作の際に生じる廃インクを貯留する貯留空間151を区画形成する容器壁である蓋体124に、貯留空間151内に廃インクを導入するための廃インク導入部であるインク受口部127と、貯留空間151を大気開放する通気孔173とが設けられた廃インク貯留構造を備えている。
さらに、蓋体124に形成された通気孔173には、図10に示すように、廃インクの導入時にのみ開く開閉弁171が設けられている。この開閉弁171は、蓋体124に形成された通気孔173を塞ぐ弁体174が、インク受口部127からの廃インクの導入圧によって開く方向に弾性変形する開閉部174cを有する弾性部材により一体成形されている。
弁体174は、通気孔173の周縁部に密着接合される鍔部174aと、この鍔部174aの内周部から通気孔173を貫通した円筒部174bと、この円筒部174bの先端を塞ぐように円筒部174bの先端に連設された円錐状部に軸方向の切れ込み174dを入れて形成した複数の開閉部174cとが、ゴム材料により一体形成されている。
開閉弁171の開閉部174cは、廃インクの非導入時には図7(a)に示したように閉じているが、廃インクの導入時には、図7(b)に示したようにインク受口部127からの廃インクの導入圧によって開く方向に弾性変形し、切れ込み174dが開いて貯留空間151内の空気が外部に逃がされる。
したがって、開閉弁171を構成する専用の弁体174が必要となるが、その代わりに弁体174の開閉部174cにおける弾性特性を適宜設定することで、開閉弁171による通気孔173の封止性能を向上させ、通気孔173からの水分の蒸散を防止する性能を向上させることができる。
また、通気孔173を設ける蓋体124の材質が限定されないため、廃インク貯留構造を備えた廃インクタンク120の設計自由度が向上する。
上述した本実施形態の廃インクタンク120によれば、貯留空間151内に導入された廃インク中の水分が通気孔173から外部に蒸散することを抑えて、貯留空間151内における廃インクの固化を防止することができる。また、上述したように、本発明の液体吸収体は、それ自体がインクの浸透性(吸収性)に優れている。このため、上記のような効果が相乗的に作用し合い、本発明の液体吸収体が適用されたインク吸収材122を備える廃インクタンク120を備えるインクジェットプリンター101では、特に長期間にわたって、安定した浸透吸収性能を保持することができる。
また、本実施形態のインクジェットプリンター101は、廃インクタンク120だけをプリンターハウジング111から独立して取り外すことができるので、インクで汚れた廃インクタンク120だけを別に管理し、汚れていないプリンターハウジング111については、そのままリサイクルやリユースに回すことができる。また、廃インクタンク120が着脱自在であることから、何らかの事情により、作業者の手等を汚すことなく、廃インクタンク120だけを新品に交換することも可能である。
また、本実施形態の廃インクタンク120は、使用済みで処分する際等には、蓋体124を開けて廃インクが浸透したインク吸収材122をタンク本体121から取り出した後、蓋体124から弁体174やチューブ125等を取り外すことで、簡単に分解することができる。したがって、部品や材料のリサイクルやリユースのために使用済み廃インクタンク120を分解して、材料別に分類する作業等が容易になる。
なお、廃インク導入部からの廃インクの導入圧によって開く開閉部を有する弁体が一体成形される開閉弁の構成は、上記開閉弁171の構成に限定されるものではなく、種々の形態を採りうることは云うまでもない。
図11に示した開閉弁175は、例えば図示しない容器壁の通気孔内に螺着固定される略円筒状の弁座177と、この弁座177に着座する弁体178とを備えている。
弁座177は、円筒内周面に形成された段差面177aを弁体178の着座面としたものである。弁体178は、外周部が段差面177aに着座する円板状の弁本体178aと、この弁本体178aの中心部を支持する支持部178bとが、弾性部材により一体成形されている。
そして、図中に2点鎖線で示すように、廃インクの導入時には貯留空間側の圧力上昇に伴って弁本体178aの外周部が弁座177から離間する方向に弾性変形し、図中に矢印で示すように、その時に形成される隙間から貯留空間側の空気を外部に逃がすことができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態では、製造装置が、熱融着性物質および難燃性物質を含む混合物を供給する熱融着性物質・難燃性物質供給手段を備えるものとして説明したが、熱融着性物質と難燃性物質とは、互いに独立して供給するもの、すなわち、熱融着性物質供給手段と難燃性物質供給手段とを別個に備えるものであってもよい。これにより、例えば、液体吸収体が適用されるプリンターの種類等に応じて、熱融着性物質と難燃性物質との配合比率を好適に変更することができ、多種の液体吸収体を好適に製造することができる。
また、本発明のプリンターは、本発明の液体吸収体を備えるものであればいかなるものであってもよく、液体吸収体以外の構成は、上述したような構成を有するものに限定されない。
また、本発明のプリンターを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
[1]液体吸収体の製造
以下のようにして、液体吸収体を製造した。
(実施例1)
まず、図1に示すような製造装置を用意した。
<解繊工程>
まず、セルロース繊維供給手段から供給された古紙(セルロース繊維源)を解繊手段としての解繊装置(内作装置)により解繊した。
<混合工程>
次に、解繊手段で解繊された古紙(セルロース繊維)搬送経路中に、熱融着性物質・難燃性物質供給手段から、熱融着性物質と難燃性物質との混合物を供給し、セルロース繊維と熱融着性物質と難燃性物質との混合物を得た。
<成形工程>
次に、上記混合物を、成形手段の混合部に導入し、撹拌用ガスにより、これらをさらに混合した。
次に、この混合物を、通気性を有する不織布で構成された搬送手段上に付与し、搬送手段を介して吸引することにより、前記混合物を搬送手段に密着させるとともに、シート状に成形した。
次に、シート状の成形物を固定化部に導入し、処理温度:220℃、圧力:4500Pa、処理時間:90秒という条件で、加圧処理(プレス処理)を施した。
<切断工程>
その後、切断手段としての超音波カッターにより切断し、直方体状の液体吸収体を得た。
このようにして得られた液体吸収体は、セルロース繊維の含有率が70質量%、難燃性物質の含有率が15質量%、熱融着性物質の含有率が15質量%であった。また、液体吸収体に含まれる難燃性物質は、水酸化アルミニウムで構成され、平均粒径が50μmのものであった。
また、自己分散型のカーボンブラック(オリエント化学CW−1):5質量%(体積平均粒径150nm)、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸):3質量%、アセチレン系界面活性剤(オルフィンE1010):0.5質量%、グリセリン:5質量%、2−ピロリドン:2質量%、1,2−ヘキサンジオール:2質量%、残分水からなるブラックインクと、ピグメントイエロー74を樹脂で被覆した色材:3質量%、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸):3質量%、アセチレン系界面活性剤(オルフィンE1010):0.3質量%、グリセリン:3質量%、2−ピロリドン:2質量%、1,2−ヘキサンジオール:2質量%、残分水からなるイエローインクと、ピグメントレッド122を樹脂で被覆した色材:3質量%、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸):3質量%、アセチレン系界面活性剤(オルフィンE1010):0.3質量%、グリセリン:3質量%、2−ピロリドン:2質量%、1,2−ヘキサンジオール:2質量%、残分水からなるマゼンタインクと、ピグメントブルー15:3を樹脂で被覆した色材:3質量%、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸):3質量%、アセチレン系界面活性剤:(オルフィンE1010)0.3質量%、グリセリン:3質量%、2−ピロリドン:2質量%、1,2−ヘキサンジオール:2質量%、残分水からなるシアンインクとを、等量(等重量)混合して得られた混合インクの電気伝導度をσ[μS/cm]、前記混合インク:5gに、本実施例の液体吸収体に含まれる難燃性物質:1gを混合した際の電気伝導度をσ[μS/cm]としたときのσ−σの値は、180[μS/cm]であった。
なお、ピグメントイエロー74を被覆する樹脂、ピグメントレッド122を被覆する樹脂、および、ピグメントブルー15:3被覆する樹脂としては、以下のようにして合成された水不溶性ポリマーを用いた。すなわち、有機溶媒(メチルエチルケトン):20質量部、重合連鎖移動剤(2−メルカプトエタノール):0.03質量部、重合開始剤(2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル):1.2質量部、メタクリル酸:20質量部、スチレンモノマー:45質量部、ポリエチレングリコールモノメタクリレート(PO=9):5質量部、ポリエチレングリコール・プロピレングリコールモノメタクリレート(EO=5、P0=7):10質量部、および、スチレンマクロマー(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6S、数平均分子量:6000、重合性官能基:メタクロイルオキシ基):20質量部を反応容器内に入れ、この反応容器内を窒素ガス置換で十分した後、75℃攪拌下で重合し、さらにその後、重合性成分100質量部に対してメチルエチルケトン:40質量部に溶解した2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル:0.9質量部を加え、80℃で1時間熟成させることにより、水不溶性ポリマー溶液を得、これを減圧乾燥することにより、水不溶性ポリマーを得た(ただし、PO=プロピレンオキサイド、EO=エチレンオキサイド)。
また、母材となる顔料粒子(ピグメントイエロー74、ピグメントレッド122、ピグメントブルー15:3)に対する前記水不溶性ポリマーによる被覆は、以下のように行った。すなわち、上記水不溶性ポリマー:5質量部をメチルエチルケトン:15質量部に溶かし、水酸化ナトリウム水溶液を用いてポリマーを中和し、さらに、母材となる顔料:15質量部加え、水を加えながら分散機で混練した。その後、得られた混練物にイオン交換水:100質量部を加え攪拌した後、減圧下、60℃でメチルエチルケトンを除去し、さらに一部の水を除去することにより、水不溶性ポリマーで被覆された色材の水分散液(固形分濃度:20質量%)を得た。
また、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸)は、以下のようにして得た。すなわち、撹拌機、還流コンデンサー、滴下装置、及び温度計を備えた反応容器に、イオン交換水:800g及びラウリル硫酸ナトリウム:1gを仕込み、撹拌下に窒素置換しながら75℃まで昇温した。内温を75℃に保ち、重合開始剤として過硫酸カリウム6gを添加し、溶解後、予めイオン交換水:450g、ラウリル硫酸ナトリウム:2gにアクリルアミド:20g、メチルメタクリレート:600g、ブチルアクリレート:215g、メタクリル酸:30g、トリエチレングリコールジアクリレート:5gを撹拌下に加えて作製した乳化物を、反応溶液内に連続的に5時間かけて滴下し、滴下終了後、3時間の熟成を行った。得られた水性エマルジョンを常温まで冷却した後、イオン交換水と水酸化ナトリウム水溶液とを添加して固形分30質量%、pH8に調整することにより、樹脂エマルジョン(スチレンーアクリル酸)を得た。
また、電気伝導度の測定は、(株)堀場製作所社製、ES51を用いて、常温(25℃)で行った。また、液体吸収体に含まれる熱融着性物質は、ポリエステル/ポリエチレンで構成され、繊維状をなすものであり、その平均繊度は、1.7dtexであり、その平均繊維長は、3mmであった。なお、平均粒径は、(株)堀場製作所社製、LA910を用いた測定により求めた。
(実施例2〜5)
古紙(セルロース繊維)、熱融着性物質、難燃性物質の配合比、熱融着性物質、難燃性物質の構成を表1に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして液体吸収体を製造した。
(比較例1〜5)
難燃性物質の構成を表1に示すようにした以外は、前記実施例と同様にして液体吸収体を製造した。
前記各実施例および各比較例についての液体吸収体の構成等を表1にまとめて示す。
なお、表中、σ−σの欄には、上述した組成の混合インクの電気伝導度をσ[μS/cm]、前記混合インク:5gに、該当する実施例・比較例の液体吸収体に含まれる難燃性物質:1gを混合した際の電気伝導度をσ[μS/cm]としたときのσ−σの値を示した。
Figure 0006064436
[2]評価
以上のようにして得られた液体吸収体に関して、以下のような評価を行った。
[2.1]インクの浸透性(吸収性)
前記各実施例および比較例で製造した液体吸収体を、200mmの辺が鉛直方向となるようにして、その下端部を顔料インクが充填された容器内に入れ、静置した。このとき、容器内の顔料インクの液面は、液体吸収体の下端から15mmの位置となるようにした。
2時間静置した際に、液体吸収体の下端から顔料インクが浸透した高さ(浸透高さ)を測定し、以下の基準に従い評価した。浸透高さが大きいほど、インクの浸透性(吸収性)に優れているといえる。なお、顔料インクとしては、上述した組成の混合インクを用いた。
A:浸透高さが120mm以上。
B:浸透高さが100mm以上120mm未満。
C:浸透高さが80mm以上100mm未満。
D:浸透高さが60mm以上80mm未満。
E:浸透高さが60mm未満。
[2.2]燃焼速度(難燃性)
前記各実施例および比較例で製造した液体吸収体について、JIS K6400−6に準拠した方法により燃焼速度を求めた。すなわち、前記各実施例および比較例で製造した液体吸収体について、200mmの辺が水平方向となるように、その一端を把持し、その他端を、38mm炎で60秒間接炎し、標線間100mmの燃焼速度を求め、以下の基準に従い評価した。燃焼速度が小さいほど、難燃性に優れているといえる。
A:燃焼速度が5mm/分未満である。
B:燃焼速度が5mm/分以上10mm/分未満である。
C:燃焼速度が10mm/分以上20mm/分未満である。
D:燃焼速度が20mm/分以上40mm/分未満である。
E:燃焼速度が40mm/分以上である。
これらの結果を表2に示す。
Figure 0006064436
表2から明らかなように、本発明では、インクの浸透性(吸収性)に優れるとともに難燃性に優れた液体吸収体を提供することができた。これに対し、比較例では、満足な結果が得られなかった。
なお、難燃剤と上述したような混合インクとの混合液について、混合インク:5質量部に対する難燃剤の添加量と、電気伝導度との関係を図12に示した。この実験では、難燃剤としては、リン酸アンモニウム、ホウ砂(Na・10HO)を用いた。
また、インク吸収体に吸収させるインクを、4種の顔料インクを等量(等重量)混合した混合インク(顔料混合インク)から、3種の染料インクを等量(等重量)混合した混合インク(染料混合インク)に変更した以外は、前記[2.1]と同様にして評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。なお、染料混合インクとしては、C.I.アシッド・イエロー23:0.5質量%、C.I.ダイレクト・イエロー86:1.5質量%、トリエチレングリコール:4質量%、グリセリン:25質量%、純水:残部からなるイエローインクと、C.I.ダイレクト・レッド75:2質量%、トリエチレングリコール:4質量%、グリセリン:25質量%、純水:残部からなるマゼンタインクと、C.I.リアクティブ・ブルー21:2質量%、トリエチレングリコール:4質量%、グリセリン:25質量%、純水:残部からなるシアンインクとを等量(等重量)混合したものを用いた。
P100…製造装置 P1…セルロース繊維供給手段 P2…解繊手段 P3…熱融着性物質・難燃性物質供給手段 P4…成形手段 P41…混合部 P42…成形部 P43…固定化部 P5…切断手段 P6…搬送手段 1…インクジェットプリンター 2…プリンターケース 3…電源スイッチ 5…ロール紙カバー 6…ロール紙 7…インクカートリッジカバー 8…用紙収容部 9…カートリッジ装着部 10…インクカートリッジ 11、12、13…インクパック 15…カートリッジケース 17…廃インク貯留構造 21…袋体 23…インク取り出し口 23a…筒状体 23b…弁体 23c…シールフィルム 31…上ケース 31a…前面容器壁 31b…インクパック位置決め部 31c…側壁 31d…係止突起 31e…天井壁 33…下ケース 33a…係合部 33b…前面容器壁 33c…インクパック位置決め部 33d…カバー部 33e…開口 33f…側面容器壁 33g、33h…前後容器壁 33i…底壁 35…中間容器壁(可撓性シート部材) 37…廃インク導入部 37a…ゴム製口部材 37b…シールフィルム 37c…弁体 37d…圧縮コイルばね 41…インク供給針 42…供給チューブ 44…導入口 47…廃インク導入針 49…廃インク誘導チューブ 51…貯留空間 53…ICモジュール 55…収容空間 61…通気孔 63…インク吸収材 63a…孔 65…開閉弁 67…弁用構造部材 67a…位置決め用突起 67b…段差面 101…インクジェットプリンター 111…プリンターハウジング 111s…タンク収容部 112…外装カバー 115…プリンター機構部 116…電源ユニット 120…廃インクタンク 121…タンク本体 122、122A、122B、122C、122D…インク吸収材 1221…中央穴 1222…チューブ収容溝 123…シール材 124…蓋体 125…チューブ 125a…基端入口 125b…先端出口 127…インク受口部 151…貯留空間 171…開閉弁 173…通気孔 174…弁体 174a…鍔部 174b…円筒部 174c…開閉部 174d…切れ込み 175…開閉弁 177…弁座 177a…段差面 178…弁体 178a…弁本体 178b…支持部

Claims (8)

  1. インクを使用して紙に印刷を行うインクジェットプリンターにおいて、
    セルロール繊維と、熱融着性物質と、難燃性物質とを含む液体吸収体を有し
    前記難燃性物質は、前記インクの電気伝導度をσ[μS/cm]、前記インク:5gに、前記難燃性物質:1gを混合した際の電気伝導度をσ[μS/cm]としたとき、σ−σ≦500の関係を満足することを特徴とするインクジェットプリンター
  2. 前記液体吸収体は、顔料粒子が分散した顔料インクの吸収に用いられるものである請求項1に記載のインクジェットプリンター
  3. 前記難燃性物質として、ホスファゼン系誘導体を含む請求項1または2に記載のインクジェットプリンター
  4. 前記セルロール繊維として、古紙由来のものを含む請求項1ないし3のいずれか1項に記載のインクジェットプリンター
  5. 前記熱融着性物質として、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、および、ポリウレタンよりなる群から選択される1種または2種以上を含む請求項1ないし4のいずれか1項に記載のインクジェットプリンター
  6. 前記液体吸収体中における前記難燃性物質の含有率が5質量%以上30質量%以下である請求項1ないし5のいずれか1項に記載のインクジェットプリンター
  7. 前記液体吸収体中における前記セルロール繊維の含有率が30質量%以上90質量%以下である請求項1ないし6のいずれか1項に記載のインクジェットプリンター
  8. 前記液体吸収体中における前記熱融着性物質の含有率が5質量%以上40質量%以下である請求項1ないし7のいずれか1項に記載のインクジェットプリンター。
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