JP2000326527A - インクカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクと接触している状態で温度が上昇し、
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つけられても、インクが漏洩し
にくい通気フィルタを備えたインクカートリッジを提供
する。 【解決手段】 通気孔１４に、フッ素樹脂多孔質膜と通
気性支持材との積層体である通気フィルタ１３を取り付
ける。通気フィルタ１３は、ケース１の内部空間に面
し、インク２との接触面となる表面をフッ素樹脂多孔質
膜により構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクカートリッ
ジに関し、特に、カートリッジ内の正圧または負圧を解
放するための通気孔を有するインクカートリッジに関す
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
クをケース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、インクカート
リッジは印字ヘッドと導通し、インクが印字ヘッドへと
供給される。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、カートリッジの内部には負圧が
生じる。この負圧が大きくなると、インクの正常な流出
が妨げられ、印字にかすれが生じてしまう。そこで、ケ
ースに通気孔を設けたインクカートリッジが使用されて
いる。通気孔は、インクカートリッジをプリンタなどに
搭載した状態ではインクに浸らない位置に設けられる。
しかし、カートリッジの輸送時や保管時には、インクカ
ートリッジが傾けられたり倒されたりして通気孔がイン
クに浸り、通気孔からインクが漏洩する危険がある。こ
のため、インクカートリッジの通気孔には、空気は通過
させるが液体は通過させない通気フィルタを取り付ける
ことが提案されている。通気フィルタとしては、ポリエ
チレン多孔質膜などのポリオレフィン多孔質膜やポリテ
トラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という）多
孔質膜などのフッ素樹脂多孔質膜が用いられる。

【０００４】しかしながら、通気孔に通気フィルタを取
り付けたインクカートリッジを用いても、インクと通気
フィルタとが接触している状態で温度が上昇すると、イ
ンクが通気フィルタに染み込み、漏洩に至る危険があ
る。これは、ケース内部の空気の熱膨張やインクの蒸発
により、ケース内のインクの液面に正圧が加わり、イン
クが通気フィルタに押しつけられるためである。特に、
通気フィルタと通気孔の接合部からインクは漏洩しやす
くなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、通
気フィルタ自体を改善することにより、輸送時や保管時
におけるインクの漏洩を防止するインクカートリッジを
提供することを目的とする。

【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、本発明のインクカートリッジは、インクを収容する
空間を有し、通気孔が形成されたケースと、前記通気孔
に取り付けられた通気フィルタとを備え、前記通気フィ
ルタが、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とをそれぞ
れ少なくとも１層含む積層体であり、前記フッ素樹脂多
孔質膜が前記空間に面するように配置されていることを
特徴とする。

【０００７】本発明のインクカートリッジでは、フッ素
樹脂多孔質膜と通気性支持材との積層体を用いており、
フッ素樹脂多孔質膜が通気性支持材により補強されるの
で、圧力により変形したりすることがない。また、イン
クと接触するのは、インクをはじく特性を有するフッ素
樹脂多孔質膜であるから、通気フィルタへのインクの浸
透自体も抑制できる。

【０００８】また、本発明のインクカートリッジにおい
ては、通気フィルタの少なくとも１層に撥水撥油処理が
施されていることが好ましい。

【０００９】

【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、インク供給孔３からプリ
ンタヘッドなどの描画装置へと送り込まれる。

【００１０】キャップ１２の内部には、通気孔１４が設
けられており、この通気孔１４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１４
には、通気フィルタ１３が取り付けられている。通気フ
ィルタ１３は、通気孔１４を覆うようにキャップ１２の
外側の面に貼り付けられている。通気フィルタ１３は、
熱融着、接着などにより、キャップ１２に固着される。
なお、通気フィルタ１３は、通気孔１４の内部で孔を区
切るように配置してもよいが、インク漏洩防止の観点か
ら、ケースに露出している通気孔１４を覆うようにケー
ス内面または外面にを覆うようにケース内面または外面
に配置することが好ましい。

【００１１】なお、通気フィルタ１３を備えた通気孔１
４はケース１に複数設けてもよい。この場合は、複数の
通気孔を、インクカートリッジがどのような姿勢におか
れても、少なくとも一つの通気孔１４がインクに埋没し
ないように配置することが好ましい。

【００１２】通気フィルタ１３には、フッ素樹脂多孔質
膜と通気性支持材との積層体が用いられる。この積層体
には、少なくとも１層のフッ素樹脂多孔質膜と少なくと
も１層の通気性支持材が含まれていればよく、ケースの
内部空間（インク収容空間）に面する側がフッ素樹脂多
孔質膜であれば、積層数や積層の順序に特に制限はな
い。

【００１３】以下、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材
とについて説明する。フッ素樹脂多孔質膜を構成するフ
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
ロプレン共重合体、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。特に、
ＰＴＦＥ多孔質膜は、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。

【００１４】ＰＴＦＥ多孔質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
状潤滑剤を加えたぺ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、抽出や加熱により除去できるものであ
れぱ特に制限されず、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、ぺ一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多孔質膜を得る。なお、ＰＴ
ＦＥ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。この多孔質膜は、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。

【００１５】フッ素樹脂多孔質膜の平均孔径は、大き過
ぎると、膜の強度が低下したり、インクカートリッジの
内圧の上昇によってインク漏れが発生しやすくなる。こ
のため、フッ素樹脂多孔質膜の平均孔径は、通常５μｍ
以下、好ましくは０．０５〜２μｍである。

【００１６】同様に、フッ素樹脂多孔質膜の膜厚は、薄
すぎると、膜の強度が低下したり、インクカートリッジ
の内圧の上昇によってインク漏れが発生しやすくなる。
このため、フッ素樹脂多孔質膜の膜厚は、通常５〜５０
０μｍ、好ましくは２０〜３００μｍである。

【００１７】通気性支持材は、材質、構造、形態が特に
限定されるものではないが、積層するフッ素樹脂多孔質
膜よりも孔径が大きく通気性に優れたものが好ましい。
通気性支持材としては、例えば不織布、織布、メッシュ
(網目状シート)、その他の多孔質材料を用いることがで
きる。ただし、強度、柔軟性、作業性の観点から不織布
が好ましい。さらに、不織布を構成する一部または全部
の繊維が芯鞘構造の複合繊維であり、芯成分が鞘成分よ
り相対的に融点が高い合成繊維が好ましい。なお、通気
性支持材の材料としては、特に限定されないが、ポリオ
レフィン(ポリエチレン(ＰＥ)、ポリプロピレン(ＰＰ)
など)、ポリアミド、ポリエステル(ポリエチレンテレフ
タレート(ＰＥＴ)など)、芳香族ポリアミドまたはこれ
らの複合材を用いることができる。

【００１８】通気性支持材と積層することにより、通気
フィルタの強度を向上させることができる。また、フッ
素樹脂多孔質膜よりも孔径が大きく通気性に優れた通気
性支持材と積層することにより、通気フィルタの目詰ま
りによる通気性の低下を抑制することができる。また、
熱可塑性樹脂材料の通気性支持材と積層することによ
り、熱融着性を向上させることができる。

【００１９】通気性支持材とフッ素樹脂多孔質膜とを含
む積層体を製造する方法は、特に限定されず、ただ単に
重ね合わせるだけでもよいし、例えば、接着剤ラミネー
ト、熱ラミネートなどの方法を適用してもよい。熱ラミ
ネートにより積層する場合は、加熱により通気性支持材
の一部を溶融させて融着する方法や、ホットメルトパウ
ダーを界面に介在させて加熱して接着する方法などを採
用できる。

【００２０】また、通気性支持材とフッ素樹脂多孔質膜
との積層の順序は特に制限されず、フッ素樹脂多孔質膜
と通気性支持材とを交互に積層してもよく、フッ素樹脂
多孔質膜を連続して重ね合わせた層を含んでいてもよ
い。ＰＴＦＥ多孔質膜などのフッ素樹脂多孔質膜相互を
積層する方法も、特に限定されず、ただ単に重ね合わせ
るだけでも構わないし、成膜時に圧着積層したり、熱融
着してもよい。

【００２１】通気フィルタの積層構造の例を図２および
図３に示す。図２に示した通気フィルタは、通気性支持
材７とフッ素樹脂多孔質膜８とを１層ずつ積層した積層
体である。この通気フィルタは、フッ素樹脂多孔質膜８
がインクを収容する空間に面するように配置される。図
３に示した通気フィルタは、１層の通気性支持材７を２
層のフッ素樹脂多孔質膜を挟持した積層体である。

【００２２】なお、通気フィルタは、インクカートリッ
ジの内部と外部との圧力差を迅速に解消できる程度の通
気性を有することが好ましく、ガーレー数により表示し
て、２００ｓｅｃ／１００ｍｌ以下（特に６０ｓｅｃ／
１００ｍｌ以下）であることが好ましい。ここで、ガー
レー数は、ＪＩＳ Ｐ８１１７に規定されているガーレ
ー試験法により定められる。

【００２３】通気フィルタには、インクの性質に応じ、
撥水撥油処理を施してもよい。撥水撥油処理は、フッ素
樹脂多孔質膜（フッ素樹脂多孔質膜が２層以上のときは
少なくとも１層）に施せばよいが、通気性フィルタ全体
に施すこともできる。

【００２４】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自由エネルギ
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（住友スリーエム社製）、テ
ックスガード（ダイキン社製）、ユニダイン（ダイキン
社製）、スコッチガード（住友スリーエム社製）、アサ
ヒガード（旭硝子社製）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、充分な撥水撥油性が
得られ、かつ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。

【００２５】

【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多孔質膜（厚さ：７０μｍ、気孔
率：７５％、平均孔径：０．６μｍ、通気度：８sec/10
0ml）と、ＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（ユニチカ社製「エ
ルベスTO303WDO」）とを熱ラミネートにより接合して、
図２と同様の構成を有する積層体を作製した。

【００２６】一方、上記で作製した積層体を通気フィル
タとして取り付けた図４に示すカートリッジを得るため
に、直径２ｃｍ、高さ１２ｃｍの円筒状のプラスチック
製ケース５内に市販の水性インク（表面張力３３dyne/c
m²）６を４ｃｍ²充填した。また、通気孔２４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。

【００２７】ＰＴＦＥ多孔質膜とＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織
布とからなる積層体を、通気孔２４を覆うようにキャッ
プ２２の外側の面に熱融着して通気フィルタ２３とし
た。通気フィルタ２３は、ＰＴＦＥ多孔質膜がインク側
（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。

【００２８】（実施例２）実施例１と同じＰＴＦＥ多孔
質膜と、別のＰＴＦＥ多孔質膜（厚さ：２０μｍ、気孔
率：９３％、平均孔径：０．７μｍ、通気度：１sec／1
00ml）とを、実施例１と同じ不織布を介して熱ラミネー
トにより接合して、図３と同様の構成を有する積層体を
作製した。

【００２９】こうして得た積層体を厚さ２０μｍのＰＴ
ＦＥ多孔質膜がインク側となるように配置した点を除い
ては、実施例１と同様にして、図４に示したようなカー
トリッジを得た。

【００３０】（実施例３）ユニダインＴＧ−７２５（ダ
イキン社製）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、実施例１と同
じＰＴＦＥ多孔質膜に塗布し、１３０℃で３分間加熱し
て撥水撥油処理を施したＰＴＦＥ多孔質膜を得た。この
ＰＴＦＥ多孔質膜を用いた点を除いては、実施例１と同
様にして、図４に示したようなカートリッジを得た。

【００３１】（比較例１）不織布と積層することなく、
単層で、実施例１と同じＰＴＦＥ多孔質膜を通気フィル
タとして用いた点を除いては、実施例１と同様にして、
図４に示したようなカートリッジを得た。

【００３２】（比較例２）実施例１と同様にして作製し
た積層体を不織布をインク側として配置した点を除いて
は、実施例１と同様にして、図４に示したようなカート
リッジを得た。

【００３３】上記実施例および比較例により得たカート
リッジを、図５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／２秒で回転させる試験機に
投入した。そして、所定回数ごとに試験機を止め、５０
０，０００回転までフィルタを目視で観察した。結果を
表１に示す。

【００３４】 （表１） ―――――――――――――――――――――――――――――――― 回転数（回数） 100,000 500,000 ―――――――――――――――――――――――――――――――― 実施例１ ○ × 実施例２ ○ ○ 実施例３ ○ ○ ―――――――――――――――――――――――――――――――― 比較例１ × − 比較例２ × − ――――――――――――――――――――――――――――――――

【００３５】表１では、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×として表記した。なお、比較例１、２におい
て、インクのにじみは通気フィルタを熱融着により接合
した接続部において観察された。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材とをそれぞれ少なく
とも１層含み、フッ素樹脂多孔質膜がインク側に面する
ように配置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
インクカートリッジが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクカートリッジの一形態の断面
図である。

【図２】 本発明のインクカートリッジに用いる通気フ
ィルタの一形態の断面図である。

【図３】 本発明のインクカートリッジに用いる通気フ
ィルタの別の形態の断面図である。

【図４】 実施例で作製したカートリッジの断面図であ
る。

【図５】 実施例で行ったカートリッジの回転の形態を
示す図である。

【符号の説明】

１，５ ケース ２，６ インク ３ インク供給孔 ７ 通気性支持材 ８ フッ素樹脂多孔質膜 １１ インク注入孔 １２，２２ キャップ １３，２３ 通気フィルタ １４、２４ 通気孔

フロントページの続き (72)発明者 西井 弘行 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA18 KB27 KC17 3E084 AA02 AA12 AA24 AB01 BA02 CA01 CC05 DA01 DC05 EA02 EB03 EC05 FA09 FB03 GA04 GB04 KA09

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを収容する空間を有し、通気孔が
   形成されたケースと、前記通気孔に取り付けられた通気
   フィルタとを備え、前記通気フィルタが、フッ素樹脂多
   孔質膜と通気性支持材とをそれぞれ少なくとも１層含む
   積層体であり、前記フッ素樹脂多孔質膜が前記空間に面
   するように配置されていることを特徴とするインクカー
   トリッジ。
2. 【請求項２】 フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも１層に
   撥水撥油処理が施されている請求項１に記載のインクカ
   ートリッジ。