JPWO2016186111A1

JPWO2016186111A1 - インク供給用チューブ

Info

Publication number: JPWO2016186111A1
Application number: JP2017519371A
Authority: JP
Inventors: 貞明中野
Original assignee: Hakko Corp
Current assignee: Hakko Corp
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2036-05-17
Also published as: US20180141342A1; WO2016186111A1; EP3299174A1; EP3299174B1; JP6754539B2; CN107614271A; CN107614271B; EP3299174A4; ES2908375T3

Abstract

本発明のインク供給用チューブは、インクと接する内層と、少なくとも三層から成る中間層と、外層から構成されるインク供給チューブであって、中間層が第１中間層、第２中間層及び第３中間層を含み、内層が、耐溶剤性、酸素バリア性及び低透湿性を有するエチレン・テトラフルオロエチレン共重合樹脂、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシアルカン共重合樹脂又は変性パーフルオロアルコキシ系樹脂のいずれかで構成され、第１中間層が、内層又は第２中間層に対して融着性を有するポリアミド樹脂で構成され、第２中間層が、酸素バリア性を有するエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂で構成され、第３中間層が、第２中間層又は外層に対して融着性を有するとともに、低透湿性を有する接着性ポリオレフィン樹脂で構成され、外層が、熱可塑性樹脂又はエラストマーで構成されていることを特徴とする。これにより、優れた耐溶剤性及び屈曲性を有するとともに、より酸素バリア性及び低透湿性に優れたインクジェットプリンタ用のインク供給用チューブが提供される。

Description

本発明は、インクジェットプリンタ用のインク供給用チューブに関する。

通常、インクジェットプリンタによる印刷では、予めインクカートリッジ内に封入された専用のインクが、インク供給用チューブを介してプリンタヘッドへ供給され、紙などのメディアに噴射されて印刷される。

ここで用いられるインク供給用チューブは、インクカートリッジからプリンタヘッドにインクを安定的に供給するために欠かすことのできない重要な構成部品である。

一方、このインク供給用チューブは、近年のインクジェットプリンタの機能向上によるインクの多品種化に伴い、要求される特性も多様化してきている。

このようなインクジェットプリンタ用のインク供給用チューブに対する要求特性としては、
１．耐溶剤性：様々なインクで用いられる溶剤成分に対するインク接触部位における耐久性の維持。
２．酸素バリア性：外部からの酸素透過によるインク成分の変質防止。
３．低透湿性：外部からの水蒸気等の湿気透過によるインク成分の変質防止。
４．屈曲性：Ｕ字に曲げた状態によるチューブ性能の維持。
等が挙げられる。

これらの中でも、近年、酸素バリア性及び低透湿性に優れたインク供給用チューブの需要が増加している。

インク供給用チューブにおいて酸素バリア性や低透湿性に問題がある場合、インク供給用チューブを透過した酸素や水蒸気がインクに混入してインク成分が変質し、これがプリンタヘッドでのノズル詰まりやインク内での気泡発生による吐出不良等の原因となり、印刷品質に悪影響を及ぼすといった問題があった。

このような問題を解決するために、耐溶剤性に優れると共に酸素バリア性、低透湿性を有し、多層構造として良好な耐剥離性及び屈撓性を有するインクジェットプリンタ用インク供給チューブが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この提案では、内層として耐溶剤性、酸素バリア性、低透湿性に優れるエチレン・テトラフルオロエチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ樹脂）を用い、中間層としてＥＴＦＥ樹脂との融着性及び酸素バリア性に優れるエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）から成る層を設け、外層として中間層との融着性及び屈撓性を有する樹脂又はエラストマーから成る層を設けた３層構造のインク供給チューブが例示されている。

また、他の構成として、内層としてエチレン・テトラフルオロエチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ樹脂）を用い、第１中間層としてＥＴＦＥ樹脂との融着性及び屈撓性に優れる樹脂から成る層を設け、第２中間層として第１中間層との融着性及び酸素バリア性に優れる樹脂であるエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）から成る層を設け、外層として第２中間層との融着性及び屈撓性を有する樹脂又はエラストマーから成る層を設けた４層構造のインク供給チューブも例示されている。

特許第５１９９９７１号公報

以上のように、従来より酸素バリア性の向上を目的としてＥＶＯＨ樹脂から成る層を設ける構成は公知であるが、ＥＶＯＨ樹脂の欠点として湿度の上昇に伴う酸素バリア性の低下が挙げられる。

そのため、優れた酸素バリア性を維持するためには、ＥＶＯＨ樹脂層の内側及び外側を低透湿性に優れた樹脂でカバーし、ＥＶＯＨ樹脂の保護ならびにチューブの低透湿性能向上を行うことが必要となる。

この点に関して特許文献１では、低透湿層としての役割を担う材質として内層のＥＴＦＥ樹脂や外層のポリエチレン樹脂等が例示されている。しかしながら、内層及び外層をＥＶＯＨ樹脂との融着性に優れ且つ低透湿性に優れる特定の樹脂に限定しているために、種々の内層及び外層を設けた場合であっても、より酸素バリア性及び低透湿性を向上させることについて改良の余地があった。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐溶剤性及び屈曲性を有するとともに、より酸素バリア性及び低透湿性に優れたインクジェットプリンタ用のインク供給用チューブを提供することを課題としている。

即ち、本発明のインク供給用チューブは以下のことを特徴としている。

本発明のインク供給用チューブは、インクと接する内層と、少なくとも三層から成る中間層と、外層から構成されるインク供給チューブであって、前記中間層が第１中間層、第２中間層及び第３中間層を含み、前記内層が、耐溶剤性、酸素バリア性及び低透湿性を有するエチレン・テトラフルオロエチレン共重合樹脂、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシアルカン共重合樹脂又は変性パーフルオロアルコキシ系樹脂のいずれかで構成され、前記第１中間層が、前記内層又は前記第２中間層に対して融着性を有するポリアミド樹脂で構成され、前記第２中間層が、酸素バリア性を有するエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂で構成され、前記第３中間層が、前記第２中間層又は前記外層に対して融着性を有するとともに、低透湿性を有する接着性ポリオレフィン樹脂で構成され、前記外層が、熱可塑性樹脂又はエラストマーで構成されていることを特徴としている。

また、このインク供給用チューブにおいては、前記インク供給用チューブに封入した脱気されたインクを温度２０℃、湿度６０％の環境下で３日間放置した後の前記インクの溶存酸素の変化量が３．０ｍｇ／Ｌ未満であることが好ましい。

また、このインク供給用チューブにおいては、前記第２中間層が、少なくともポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂のいずれかを含有することが好ましい。

本発明のインク供給用チューブによれば、優れた耐溶剤性及び屈曲性を有するとともに、より酸素バリア性及び低透湿性に優れたインクジェットプリンタ用のインク供給用チューブを提供することができる。

すなわち、酸素バリア性及び低透湿性を向上させることによりインクの劣化を低減させ、例えば、長期連休など長期間インクジェットプリンタを稼働させない場合に発生するチューブ及びヘッド内のインク固化などによる吐出不良を未然に防止することができ、メンテナンス頻度を低減させることが可能となる。

本発明のインク供給用チューブの一実施形態の層構成を示した概略斜視図である。

以下、実施形態をあげて、本発明のインク供給用チューブを詳細に説明する。

本発明のインク供給用チューブは、内層と、少なくとも三層から成る中間層と、外層から構成される酸素バリア性及び低透湿性を有するインク供給用チューブである。図１に本発明のインク供給用チューブの一実施形態の層構成を示す。

内層１は、各種の溶剤に対して耐性を有するとともに、優れた酸素バリア性及び低透湿性を有する層であり、具体的には、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合樹脂（以下、単にＥＴＦＥ系樹脂と略称する）、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシアルカン共重合樹脂（以下、単にＰＦＡ樹脂と略称する）又は変性パーフルオロアルコキシ系樹脂（以下、単にＣＰＴ樹脂と略称する）のいずれかから成る層である。

内層１の厚みは、耐溶剤性、酸素バリア性及び低透湿性が発現可能な厚みであれば特に制限はないが、通常、０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０３〜０．１ｍｍの範囲が考慮される。

中間層は、第１中間層２−１、第２中間層２−２及び第３中間層２−３から構成されている。

第１中間層２−１は、内層１を構成するＥＴＦＥ系樹脂、ＰＦＡ樹脂又はＣＰＴ樹脂と第２中間層２−２との融着性及び屈曲性に優れる樹脂であり、具体的には、ポリアミド樹脂、ポリアミド系エラストマー、接着性ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、フッ素系樹脂との優れた融着性の観点からポリアミド樹脂を好適に用いることができる。

第１中間層の厚みは、内層１と第２中間層２−２に対して強固に融着できれば特に制限はないが、通常、０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０１〜０．０５ｍｍの範囲が考慮される。

第２中間層２−２は、第１中間層２−１と第３中間層２−３との優れた融着性を有するとともに、優れた酸素バリア性を有する樹脂であり、具体的には、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（以下、単にＥＶＯＨ樹脂と略称する）が用いられる。なおＥＶＯＨ樹脂のエチレン含有比率は２８ｍｏｌ以上、好ましくは４４ｍｏｌ以上である。エチレン含有比率がこの範囲であると、優れた酸素バリア性及び屈曲性を有する層とすることができる。

第２中間層２−２の厚みは、酸素バリア性を有すれば特に制限はないが、通常０．０１〜０．３ｍｍ、好ましくは０．０１〜０．０５ｍｍの範囲が考慮される。

また、第２中間層２−２には、耐ストレスクラック性を考慮した改質剤を添加することができる。

このような改質剤としては、例えば、ＥＶＯＨ樹脂との相溶性に優れたポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等を用いることができる。また、これらは１種単独で用いてもよいし２種以上を併用して用いてもよい。

第３中間層２−３は、第２中間層２−２及び外層３との融着性及び屈曲性に優れるとともに、優れた低透湿性を有する樹脂であり、具体的には、接着性ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂等を用いることができる。

これらの中でも、外層３との優れた融着性や低透湿性の観点から接着性ポリオレフィン樹脂を好適に用いることができる。

第３中間層２−３の厚みは、第２中間層２−２と外層３に対して強固に融着できれば特に制限はないが、通常、０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０１〜０．０５ｍｍの範囲が考慮される。

外層３は、屈曲性に優れるとともに、低透湿性を有する熱可塑性樹脂又はエラストマーから成る樹脂であり、具体的には、エチレン系ポリマー、ポリオレフィン系エラストマーを用いることができる。

なお、本発明において、酸素バリア性及び低透湿性の用語は、インク中に含まれる酸素（溶存酸素）について、脱気されたインクからの変化量を最低限に抑えられることを意味している。具体的には、例えば、インク供給用チューブ内に脱気したインクを封入後、温度２０℃、湿度６０％の環境下で３日間放置した後のインクの溶存酸素の変化量が３．０ｍｇ／Ｌ未満であることとして定義することができる。

上記の実施形態のインク供給用チューブによれば、耐溶剤性及び低透湿性を有する内層１と酸素バリア性を有する第２中間層２−２との間に、内層１と第２中間層２−２との優れた融着性を有する第１中間層２−１を設け、併せて屈曲性及び低透湿性を有する外層３と酸素バリア性を有する第２中間層２−２との間に、外層３と第２中間層２−２との優れた融着性を有するとともに、優れた低透湿性を有する第１中間層２−３を設けることにより、確実に酸素バリア性及び低透湿性を有するインク供給用チューブとすることができる。

上記の実施形態のインク供給用チューブの製造は、５機の押出成型機を用いて熱溶融され、その後金型部分にて樹脂が合流後吐出させ、冷却を経て５層のチューブとして成型することができる。その際、内層１と第１中間層２−１、第１中間層２−１と第２中間層２−２、第２中間層２−２と第３中間層２−３、第３中間層２−３と外層３は熱及び金型部分での圧力により融着（接着）される。

なお、このときの各層間の融着（接着）強度は１０Ｎ／２５ｍｍ以上、好ましくは２５Ｎ／２５ｍｍ以上である。

なお、融着（接着）強度が１０Ｎ／２５ｍｍ未満のインク供給用チューブをＵ字に曲げると、インク供給用チューブ全体に曲げ応力が分散されて各層に応力が集中して剥離する場合がある。このような状態において、第２中間層２−２に剛性が高く割れやすいとされるＥＶＯＨ樹脂層を用いた場合、クラックの発生を助長し、酸素バリア性の低下によるインク成分の変質が発生し印刷品質への悪影響を及ぼす場合がある。

しかしながら、各層間の融着強度を１０Ｎ／２５ｍｍ以上とすることにより、インク供給用チューブをＵ字に曲げて使用するのに際し、インク供給用チューブに対して曲げ応力が継続的にかかった場合でも層間が剥離することがなく、第２中間層２−２を確実に保護してクラックの発生を抑制し、インク成分の変質を防止することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。

上記の実施形態のインク供給用チューブは、内層１、三層の中間層及び外層の５層の構成としたが５層以上の構成としてもよい。この場合は、中間層を４層以上とし、各層の融着性や酸素バリア性、低透湿性を有する樹脂により構成することにより、全体として実用に適した酸素バリア性、低透湿性等のバリア性を有する多層構造のインク供給用チューブとすることができる。

以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
［実施例１］
図１における各層を以下の成分構成として実施例１のインク供給用チューブを作製した。
内層１：フッ素樹脂（旭硝子株式会社製エチレン・テトラフルオロエチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ系樹脂）層厚：５０μｍ）
第１中間層２−１：ポリアミド樹脂（宇部興産株式会社製ポリアミド１２層厚：３０μｍ）
第２中間層２−２：エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）（株式会社クラレ製エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂層厚：３０μｍ）
第３中間層２−３：接着性ポリオレフィン樹脂（三菱化学株式会社製酸変性ポリエチレン層厚：３０μｍ）
外層３：エチレン系ポリマー（三井・デュポンポリケミカル株式会社製エチレン系ポリマー層厚：２６０μｍ）
上記の各成分を共押出成型機によりチューブとして成型して、５層構造の内径：３．０ｍｍ、外径：３．８ｍｍ、肉厚：４００μｍのインク供給用チューブを製造した。
［実施例２］
外層３を以下のものとした以外は実施例１と同様にして実施例２のインク供給用チューブを作製した。
外層３：ポリオレフィン系エラストマー（株式会社プライムポリマー製直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）層厚：２６０μｍ）である。
［実施例３］
第２中間層２−２を以下のものとした以外は実施例２と同様にして実施例３のインク供給用チューブを作製した。なお、ポリエステル樹脂は、耐ストレスクラック性を考慮した改質剤として配合した。
第２中間層２−２：エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）／ポリエステル樹脂＝８０／２０（層厚：３０μｍ）
ＥＶＯＨ樹脂：（株式会社クラレ製エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂）
ポリエステル樹脂：（三菱化学株式会社製ポリエステル系熱可塑性エラストマー）
［実施例４］
外層３を以下のものとした以外は実施例２と同様にして実施例４のインク供給用チューブを作製した。
外層３：ポリオレフィン系エラストマー（日本ポリプロ株式会社製ポリプロピレン樹脂層厚：２６０μｍ）
［実施例５］
内層１を以下のものとした以外は実施例２と同様にして実施例４のインク供給用チューブを作製した。
内層１：フッ素樹脂（旭硝子株式会社製四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシアルカン共重合樹脂（ＰＦＡ樹脂）層厚：５０μｍ）
［実施例６］
内層１及び第１中間層２−１を以下のものとした以外は実施例２と同様にして実施例６のインク供給用チューブを作製した。
内層１：フッ素樹脂（ダイキン工業株式会社製変性パーフルオロアルコキシ系樹脂（ＣＰＴ樹脂）層厚：５０μｍ）
第１中間層２−１：ポリアミド樹脂（ダイセル・エボニック株式会社製ポリアミド１２
層厚：３０μｍ）
［比較例１］
各層を以下の成分構成として、３層構造の比較例１のインク供給用チューブを作製した。
内層：フッ素樹脂（旭硝子株式会社製エチレン・テトラフルオロエチレン樹脂（ＥＴＦＥ系樹脂）層厚：１００μｍ）
中間層：ポリアミド樹脂（宇部興産株式会社製ポリアミド１２層厚：５０μｍ）
外層：ポリウレタン系エラストマー（ディーアイシーバイエルポリマー株式会社製ポリウレタン系エラストマー層厚：２５０μｍ）
上記の各成分を共押出成型機によりチューブとして成型して３層構造の内径：３．０ｍｍ、外径：３．８ｍｍ、肉厚：４００μｍのインク供給用チューブを製造した。
［比較例２］
各層を以下の成分構成として、３層構造の比較例２のインク供給用チューブを作製した。
内層：フッ素樹脂（旭硝子株式会社製エチレン・テトラフルオロエチレン樹脂（ＥＴＦＥ系樹脂）層厚：１００μｍ）
中間層：エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）（株式会社クラレ製エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂層厚：５０μｍ）
外層：ポリウレタン系エラストマー（ディーアイシーバイエルポリマー株式会社製ポリウレタン系エラストマー層厚：２５０μｍ）
上記の各成分を共押出成型機によりチューブとして成型して３層構造の内径：３．０ｍｍ、外径：３．８ｍｍ、肉厚：４００μｍのインク供給用チューブを製造した。
［比較例３］
各層を以下の成分構成として、４層構造の比較例１のインク供給用チューブを作製した。
内層：フッ素樹脂（旭硝子株式会社製エチレン・テトラフルオロエチレン樹脂（ＥＴＦＥ系樹脂）層厚：１００μｍ）
中間層１：ポリアミド樹脂（宇部興産株式会社製ポリアミド１２層厚：５０μｍ）中間層２：エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）（株式会社クラレ製エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂層厚：５０μｍ）
外層：接着性ポリオレフィン（三菱化学株式会社製酸変性ポリエチレン層厚：２００μｍ）
上記の各成分を共押出成型機によりチューブとして成型して４層構造の内径：３．０ｍｍ、外径：３．８ｍｍ、肉厚：４００μｍのインク供給用チューブを製造した。
［インク供給用チューブの評価］
上記の実施例１〜６及び比較例１〜３のインク供給用チューブについて、酸素バリア性及び低透湿性、並びに屈曲性を判定した。
〔酸素バリア性及び低透湿性の判定〕
各インク供給用チューブについて、それぞれに封入したインクの溶存酸素量を測定してその結果から酸素バリア性及び低透湿性を判定した。
（溶存酸素量の測定）
まず、脱気したインクの初期の溶存酸素量（ｍｇ／Ｌ）を測定した。次に、そのインクを長さ１ｍのチューブ内に封入し、両端末に栓をして密封した後、温度２０℃、湿度６０％の環境下で３日間放置した。そのインクを抜き取り、1週間後の溶存酸素量を測定した。

上記の溶存酸素量の測定は、溶存酸素測定器（株式会社東興化学研究所微量溶存酸素計ＴＤ−５１）を用いて行った。
（判定）
初期の脱気したインクの溶存酸素量からの、３日間放置後のインクの溶存酸素量の変化量が３．０ｍｇ／Ｌ未満のものを○とし、３．０ｍｇ／Ｌ以上のものを×として、各インク供給用チューブの酸素バリア性及び低透湿性を判定した。これらの結果を表１に示す。
〔屈曲性の判定〕
各インク供給用チューブについて、クラック（割れ）の数を測定して屈曲性を判定した。
（クラック（割れ）の数の測定）
１．５ｍのチューブにインクを封入した状態で屈曲半径１００ｍｍのケーブルベア（登録商標）内にチューブを設置し、速度：７００ｍｍ／ｓｅｃの速度でケーブルベア（登録商標）を連続して往復６００万回スライドさせ、終了後にチューブに入ったクラック（割れ）の数を測定した。
（判定）
上記で測定した６００万回終了した時点におけるチューブに入っているクラック（割れ）の数を屈曲性の指標として、下記基準で判定した。
０〜１０以下・・・◎
１１〜２０以下・・・○
２１〜３０以下・・・△
３１以上・・・×
これらの結果を表１に示す。

表１に示す判定結果から、実施例１〜６のインク供給用チューブは、比較例１〜３に比べて酸素バリア性及び低透湿性に優れていることが確認された。

また、屈曲性についても実施例１〜６のインク供給用チューブは、比較例２、３に比べて優れていることが確認された。

なお、比較例１については屈曲性に関しては最も優れているものの、中間層にエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）を用いていない為、酸素バリア性及び低透湿性は最も劣っていた。

更に第２中間層にポリエステル樹脂を配合した実施例３は、他の実施例に比べて溶存酸素変化量は若干大きいものの、他のものに比べて優れた屈曲性を有することが確認された。

これらの結果から、本発明のインク供給用チューブは、優れた耐溶剤性及び屈曲性を有するとともに、より酸素バリア性及び低透湿性に優れたインクジェットプリンタ用のインク供給用チューブであることが確認された。

Claims

インクと接する内層と、少なくとも三層から成る中間層と、外層から構成されるインク供給チューブであって、前記中間層が第１中間層、第２中間層及び第３中間層を含み、
前記内層が、耐溶剤性、酸素バリア性及び低透湿性を有するエチレン・テトラフルオロエチレン共重合樹脂、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシアルカン共重合樹脂又は変性パーフルオロアルコキシ系樹脂のいずれかで構成され、
前記第１中間層が、前記内層又は前記第２中間層に対して融着性を有するポリアミド樹脂で構成され、
前記第２中間層が、酸素バリア性を有するエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂で構成され、
前記第３中間層が、前記第２中間層又は前記外層に対して融着性を有するとともに、低透湿性を有する接着性ポリオレフィン樹脂で構成され、
前記外層が、熱可塑性樹脂又はエラストマーで構成されていることを特徴とするインク供給用チューブ。
前記インク供給用チューブに封入した脱気されたインクを温度２０℃、湿度６０％の環境下で３日間放置した後の前記インクの溶存酸素の変化量が３．０ｍｇ／Ｌ未満であることを特徴とする請求項1に記載のインク供給用チューブ。
前記第２中間層が、少なくともポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂のいずれかを含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインク供給用チューブ。