(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略方向性が揃えられた繊維状体を積層し、熱加工を施して構成される繊維積層体の製造方法において、
前記熱加工時に前記繊維状体の積層物に対してかかる重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程を有することを特徴とする繊維積層体の製造方法。
【請求項２】
前記重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程は、前記繊維状体の積層物を回転させる動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項３】
前記回転動作の中心軸は、揃えられた繊維方向と交差しており、且つ前記回転動作の中心軸は重力方向に直交していることを特徴とする請求項２に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項４】
前記回転動作の中心軸は、揃えられた繊維方向に沿っており、且つ前記回転動作の中心軸は重力方向に交差していることを特徴とする請求項２に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項５】
前記回転動作の中心軸は、前記繊維状体積層物の積層方向に沿っており、且つ前記回転動作の中心軸は重力方向に交差していることを特徴とする請求項２に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項６】
前記回転動作の中心軸は、前記繊維状体積層物の略中心にあることを特徴とする請求項２に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項７】
前記回転動作の中心軸は、前記繊維状体積層物の略中心からずれた位置にあることを特徴とする請求項２に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項８】
前記回転動作の中心軸は、前記繊維状体積層物から外れた位置にあることを特徴とする請求項２に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項９】
前記重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程は、略方向性が揃えられた前記繊維状体の繊維方向を重力方向に対して略平行となるように配置することを特徴とする請求項１に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１０】
略方向性が揃えられた前記繊維状体の繊維方向を重力方向に対して略平行となるように配置して構成された繊維状体積層物を重力方向に沿って移動させ、途中で温風を供給することを特徴とする請求項９に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１１】
略方向性が揃えられた前記繊維状体の繊維方向を重力方向に対して略平行となるように配置して構成された繊維状体積層物を重力方向に沿って複数回反転移動させることを特徴とする請求項９に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１２】
前記重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程は、略方向性が揃えられた前記繊維状体の繊維方向を重力方向に対して略交差するように配置して構成された繊維状体積層物を連続的に反転させる工程を有することを特徴とする請求項１に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１３】
前記方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程は、重力方向に対して略交差する方向に積層された繊維状体積層物に対して、重力方向に対して略反対の方向から送風することを特徴とする請求項１に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１４】
前記送風は熱風であることを特徴とする請求項１３に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１５】
前記熱風供給時に前記繊維状積層物を圧縮することを特徴とする請求項１４に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１６】
前記重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程は、前記繊維状体積層物に対して略自由落下状態を利用することを特徴とする請求項１に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１７】
前記重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程は、前記繊維状体積層物と略同等の密度を有した液体中に前記繊維状体積層物を浮かせることを特徴とする請求項１に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１８】
前記熱加工の工程の後、冷却工程を有することを特徴とする請求項１に記載の繊維積層体の製造方法。
【請求項１９】
略方向性が揃えられた繊維状体を積層し、熱加工を施して構成される繊維積層体において、
前記熱加工時に前記繊維状体の積層物に対してかかる重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程を有して構成され、所望の密度分布を備えたことを特徴とする繊維積層体。
【請求項２０】
前記繊維状体を構成する繊維は熱可塑性のオレフィン系樹脂から構成されることを特徴とする請求項１９に記載の繊維積層体。
【請求項２１】
前記繊維は、繊維材料の断面構成が同心円状に２種類の材料によって構成され、中心部の材料はポリプロピレン、外周部の材料はポリエチレンであることを特徴とする請求項２０に記載の繊維積層体。
【請求項２２】
インクジェット記録装置に対して交換して使用され、内部に繊維積層体を収納し、前記繊維積層体の毛管力でインクを貯留する液体収納容器において、
前記繊維積層体は、略方向性が揃えられた繊維状体を積層し、熱加工を施して構成する際に前記繊維状体の積層物に対してかかる重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程を経て所望の密度分布に構成されたものであることを特徴とする液体収納容器。
【請求項２３】
前記液体収納容器は、負圧発生部材として前記繊維積層体を収容するとともに液体供給部と大気連通部とを備える負圧発生部材収納室と、
該負圧発生部材収納室と連通する連通部を備え、実質的な密閉空間を形成するとともに前記負圧発生部材へ供給される液体を貯溜する液体収納室と、
前記負圧発生部材収納室と前記液体収納室とを仕切るとともに前記連通部を形成する仕切り壁と、を有していることを特徴とする請求項２２に記載の液体収納容器。
【請求項２４】
インクジェット記録装置に対して交換して使用され、内部に繊維積層体を収納し、前記繊維積層体の毛管力でインクを貯留する液体収納容器と、該容器に収容される液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、を備えた液体吐出ヘッドカートリッジにおいて、
前記繊維積層体は、略方向性が揃えられた繊維状体を積層し、熱加工を施して構成する際に前記繊維状体の積層物に対してかかる重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程を経て所望の密度分布に構成されたものであることを特徴とする液体吐出ヘッドカートリッジ。
【請求項２５】
前記液体吐出ヘッドと前記液体収納容器とが着脱自在であることを特徴とする請求項２４に記載の液体吐出ヘッドカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を保有する繊維積層体の製造方法、該方法によって製造された繊維積層体及び該繊維積層体を収納した液体収納容器、該容器を有した液体吐出ヘッドカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液体噴射記録（以下、インクジェット記録とも称する。）分野で使用される液体収納容器としてのインクタンク（記録ヘッドと一体であるもの、あるいはインクタンク単体で交換型であるものの両者を含む）は、液体(記録に用いられる液体であって、着色成分を含むものと、着色成分を含まずに着色成分を含む液体に対して作用し記録品位の向上を図るために用いられるものを含む。以下、単にインクとも称する。)を吐出するための記録ヘッドに対してインク供給を良好に行うために、インクタンク内に貯溜されているインクの保持力を調整するための構成が設けられている。この保持力は、記録ヘッドのインク吐出部の圧力を大気に対して負とするためのものであることから、負圧、と呼ばれている(このような負圧を発生する部材を以下、負圧発生部材とも称する。)。
【０００３】
このような負圧を発生させるためのもっとも容易な方法の一つとして、インクタンク内にウレタンフォームなどのインク吸収体を備え、インク吸収体の毛管力を利用する方法が挙げられる。
【０００４】
一方、本出願人は、特開平7-125232号公報、特開平6-40043号公報などにおいて、インク吸収体を利用しつつも、インクタンクの単位体積あたりのインク収容量を増加させ、且つ安定したインク供給を実現できる、液体収納室を備えたインクタンクを提案している（インク吸収体を収納した室とインクを収納した室とが併設された構成であることから以下、併設タイプインクタンクと称する。）。
【０００５】
図６(Ａ)、(Ｂ)に上述の構成を利用した併設タイプインクタンクの概略構造とインクの消費状態の様子を示す断面図を示す。
【０００６】
図６(Ａ)、(Ｂ)に示されるように、インクカートリッジ10の内部は連通孔（連通部）40を有する仕切り壁（隔壁）38で２つの空間に仕切られている。一方の空間は仕切り壁38の連通孔40を除いて密閉されるとともにインクを直接保持する液体収納室36、他方の空間は負圧発生部材32を収納する負圧発生部材収納室34になっている。この負圧発生部材収納室34には、インク消費に伴う容器内への大気の導入を行うための大気連通部（大気連通口）12と、不図示の記録ヘッド部へインクを供給するための供給口14とが形成されている。また、負圧発生部材３２と大気連通部１２との間にはリブ４２が配されてバッファ空間４４を構成している。
【０００７】
さらに、供給口１４内にはヘッド側の供給管が圧接されて、負圧発生部材からインクを良好に導出するために利用される負圧発生部材32より毛管力が高くかつ物理的強度の強いインク導出部材４６が配されている。
【０００８】
このようなタンク構造では、記録ヘッドにより負圧発生部材のインクが消費されると図６（Ａ）から（Ｂ）に示されるように、液体収納室３６からインクが仕切り壁の連通孔４０を通じて負圧発生部材収納室３４の負圧発生部材３２に供給される。この時、液体収納室３６内は減圧されるが、大気連通部１２から負圧発生部材収納室３４を経由した空気が仕切り壁３８の連通孔４０を通じて液体収納室３６に入り(図６(Ｂ)で示される状態)、液体収納室３６内の減圧は緩和される。従って、記録ヘッドによりインクが消費されてもその消費量に応じてインクが負圧発生部材３２に充填され、負圧発生部材３２は一定量のインクを保持し、記録ヘッドに対する負圧をほぼ一定に保つので、記録ヘッドへのインク供給が安定する。
【０００９】
上述の負圧発生部材には、これまで、ウレタンフォームが用いられることが多かったが、これに代わって、熱可塑性を有するオレフィン系樹脂からなる繊維材料を吸収体として用いたインクタンクを、本出願人は提案している。
【００１０】
繊維吸収体は、インクの接液性に優れるとともに、使用効率の観点でも優れている。なお、繊維吸収体が発生する毛管力は繊維吸収体の繊維間隔あるいは繊維径を変化させる等の対応によって、所望の毛管力が容易に設定可能である。
【００１１】
このような繊維をインクタンクに用いる方法として、繊維を熱成形する方法があげられる。熱成形することにより、ハンドリングの容易さ、インクタンク内への挿入の容易さ等の利点を有する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような熱成形方法によって繊維吸収体を成形する場合には、アルミなどの材料でできた型に繊維を詰め込んで成形し、必要な大きさの成形物を得ることができる。ところが、繊維の密度、寸法等の条件により、繊維の入った型に対してそのままの状態で熱をかけた場合、重力方向下向きに繊維がつぶれてしまうことがある。その理由として、熱がかかる前の状態では、繊維が反発弾性をもっていて、型内に密着して収まっているが、繊維に熱がかかると繊維の接着部の溶融と繊維の基材部の温度上昇による弾性の低下(バネ定数の低下)によって反発弾性が低減、その結果、繊維が重力の影響を受けて自重によりつぶれてしまうものと考えられる。
【００１３】
図７は、繊維積層体を得るために、アルミの型内に略一方向に繊維の流れが揃ったウェブ(繊維状体)を複数積層しブロック状にしたウェブ積層ブロック(繊維状体積層ブロック)で構成された繊維状体積層物１を挿入している一例を示す図である。
【００１４】
繊維材料はすべて、図７（ａ）に示されるように、ある一方向に定められた繊維方向ａを有し、また、繊維方向と直交する方向に積層方向ｂを有するものとする。図７（ｂ）、（ｃ）のように、繊維状体積層物１を積層方向に圧縮して型２内に詰め込み、蓋３をする。
【００１５】
図７の型に詰められた繊維状体積層物１を熱成形している様子を図８に示す。図８は、熱成形方法の一例である。
【００１６】
この例では、繊維状体積層物１が型内全体に詰め込まれた初期の状態から、熱をかけはじめると図８（ａ）に示す繊維状体積層物１の周辺部から徐々に重力方向に沿ったつぶれが始まる。これは、熱が型の周りから伝達されるため、繊維状体積層物１の周囲にまず熱の影響が現われるためである。さらに熱がかかると、図８（ｂ）に示すように熱が繊維状体積層物１の内部まで伝わり繊維状体積層物１の底面全体がつぶれた状態となる。この時、繊維状体積層物１は自重がかかるため、繊維状体積層物１の重力方向下方と上方とで異なる密度状態となっている。すなわち、自重の影響を受ける下方に位置する繊維状体積層物１の方が密度が高く、上方は下方に比べ密度が低い状態となっており、密度勾配を生じている。なお、図８（ｂ）は、図示を簡略化するため、繊維状体積層物１の低密度領域と高密度領域との２つの領域に分けて図示したが、実際には低密度領域から高密度領域へと連続した密度勾配が生ずる。
【００１７】
このようにして熱加工が行われて得られたものを繊維積層体と呼ぶことにする。繊維積層体は、密度分布が上方と下方で異なり、所望の繊維密度、繊維寸法が得られないことになる。また、型から取り出した繊維積層体を所望の大きさに切断してインクタンク筐体内に入れてインクタンクを構成する場合、切断された繊維体は個々で繊維密度分布が異なっており、また切断した状態では密度分布の違いを検証することが実質上難しく、あるタンクでは使用状態の底部側に密度の高い領域が位置して構成され、別のタンクでは底部側に密度の低い領域が位置して構成されてしまうような事態を招きかねず、不測のインク残りが生じたり、インク切れを起こしたりする事態を生じかねない。
【００１８】
この様な事態を避ける目的で、繊維状体積層物の熱加工工程から切断・挿入工程までの管理を徹底することは製造上実用的ではない。
【００１９】
特に、上述した負圧発生部材収納室と液体収納室とを併設した併設タイプのインクタンクの負圧発生部材として上述の繊維積層体を使用した場合においては、インク供給に関し所望の安定性が得られないおそれが有る。
【００２０】
例えば、図９は、密度ばらつきが大きい繊維積層体をインク吸収体としてインクタンク内に収納した場合に発生し得る状態を示す模式図であり、気液交換動作を行う前に繊維積層体内でインク切れを起こす直前の状態の構成例を示している。すなわち、連通孔４０とインク供給部１４との間の領域で繊維密度が低くなっており、十分な毛管力を発揮できないためにインクの存在しない箇所が発生している。このままインク供給を続けるとインク室内のインク及びインク室と連通した領域に存在するインクが供給されることなく、繊維積層体の供給部に接したインクを使いきると液体収納室内にインクが有るにもかかわらずインク供給を停止してしまう。
【００２１】
このようなインク供給不良の発生は、図９に示されるような構成のインクタンクに限られず、液体収納室を持たないような形態のインクタンクであっても発生し得るものである。
【００２２】
また、ポリエステル繊維を熱接着成形する場合に比べ、オレフィン系繊維で熱成形する場合は、成形温度と繊維の融点差が比較的小さく、軟化の影響の度合いが大きいことも課題の１つとしてあげることができる。
【００２３】
本発明の目的は、繊維積層体を製造する場合の熱成形時の重力方向下向きの不必要なつぶれをなくし、所定の寸法で且つ所望の繊維の密度状態を得られるインクの接液性に優れた繊維積層体の製造方法、該方法によって製造された繊維積層体及び該繊維積層体を収納した安定したインク供給動作を行う液体収納容器、該容器を有した液体吐出ヘッドカートリッジを提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、略方向性が揃えられた繊維状体を積層し、熱加工を施して構成される繊維積層体の製造方法において、前記熱加工時に前記繊維状体の積層物に対してかかる重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御する工程を有することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る繊維積層体は、上記の繊維積層体の製造方法によって構成されたことを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明の液体収納容器は、上記製法で構成された繊維積層体を収納し、記録に使用される液体を貯留することを特徴とする。
【００２７】
さらにまた、本発明の液体吐出ヘッドカートリッジは、上記液体収納容器と、該容器に収容される液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと、を備えたことを特徴とする。
【００２８】
上述の製造方法によれば、熱を加えられている繊維内でのある一面、あるいは、ある一部分のみが重量方向下向きに、停滞していることがなく、繊維吸収体は重力方向下向きに働く力の影響をキャンセルするように制御され、重力下向きに働く力の影響を受け難い状態にされているため、繊維の自重によるつぶれをなくすことができる。
【００２９】
また、予期しない部分のみが重力の影響で密になることがない上記製法によって構成された繊維吸収体によって、液体供給容器や液体吐出カートリッジを構成した場合に容器内のインク残りを低減し、インクの供給性能を安定にすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する。
【００３１】
まず、本発明の実施例において使用される繊維の構成について説明する。
【００３２】
図１０に以下に説明する各実施例で用いた繊維の断面図を示す。繊維の芯部２０００はポリプロピレン（以下PP)、周囲の鞘部２１００はポリエチレン（以下PE）から成る二重構造の芯鞘繊維を用いている。前記PP２０００及びPE２１００の融点はそれぞれ約１８０℃と約１３０℃である。
【００３３】
なお、使用される繊維径としては、インクタンク内部に収納される繊維であることを考えると５から５０ミクロン程度が好ましい。
【００３４】
ここで繊維体状積層物１について説明する。繊維状体積層物１は前述の二重構造の繊維より成る。繊維状体積層物１はカード機等により作製されたウェブ（繊維状体）を積層させたものである。ウェブの積層方法としてはクロスレイヤー機等の市販のウェブ積層装置で容易に得ることができるし、以下に説明するいくつかの方法によっても所望する繊維状体積層物を得ることができる。以下、特に繊維状体積層物の内、ウェブを積層しブロック上に加工したものをウェブ積層ブロック(繊維状体積層ブロック)と、ウェブを積層し連続的に加工されるものをウェブ積層体(繊維状体積層体)と区分して説明することもある。また、これらが加工されて完成されたものを繊維積層体とする。
【００３５】
図１は本発明の一実施例を示した斜視図である。図１に示すように、モーター５で回転運動を行う回転軸４を取り付け治具６によって成形型２の側面に取り付けて、加熱工程を実行中に型を回転させる。この時、回転軸は重力方向と直行する方向に設定する。
【００３６】
固定状態では常に重力方向下向きに自重がかかっていたが、このように重力の影響をキャンセルする状態で型を回転させることによって、自重のかかる方向を常に変化させることができ一方向のみへの繊維状体積層物（ウェブ積層ブロック）の潰れを防止でき、等方的な密度バランスの取れた状態で、且つ型で決められた寸法通りの繊維積層体を得ることができる。
【００３７】
図１に示された例では、回転軸は型の側面の略中心部分に取り付けられており、重力方向と直行する方向に設定された回転軸を回転させている。また、繊維状体積層物は、繊維方向を回転軸の方向に一致させ、回転軸の方向と交差する方向に繊維状体（ウェブ）を積層させた状態で型内に挿入されている。
【００３８】
このようにすることで、重力方向の影響を受け易い積層方向に関して、回転によって重力の影響を受け難くなり不測の密度分布を生じるようなことが防止される。
【００３９】
なお、回転軸による回転動作は、加熱により繊維材料が軟化を開始する温度になった時点から開始することで目的の繊維積層体を得ることが可能になる。また、回転の終了は加熱が終了した時点で行うよりも余熱の影響がなくなる時点あるいは冷却時も回転させていることは好ましい。
【００４０】
また、回転軸の回転速度は、あまり遅いと型内に挿入された繊維状体積層物が重力の影響を受けてしまうことになり本発明の目的を達成できず、あまり早いと繊維状体積層物が遠心力の影響を受け繊維状体積層物の周囲の密度が高くなってしまう可能性があるため、これらの状態を避けることのできる速度が選択される。さらに、回転動作は、連続的に回転させる動作でも、断続的に回転させる動作でも目的は達成される。
【００４１】
図１の例では、1rpmの速度で回転させることで、図２に示されるような重力の影響を受けることなく、インク供給に関して実質的に影響を及ぼすような粗密分布のないバランスの取れた熱加工が施された繊維積層体を得ることができた。
【００４２】
なお、図１の例で用いた繊維は、繊度：0.5〜10デニール、密度：0.01〜0.3g/cm3のものである。
【００４３】
図３は、他の例を示すもので、型内に挿入された繊維状体積層物１の配置を回転軸の軸方向と交差する方向に繊維方向を配置させた構成を採用している点を除き、図１の構成と同様の構成である。
【００４４】
この構成によっても、重力の影響を受けることなくバランスの取れた熱加工が施された繊維積層体を得ることができた。
【００４５】
図４は、さらに別の例で、繊維方向を回転の軸方向と直行する方向に、積層方向を回転の軸方向と平行な方向にしている。この回転方向は積層方向の反発弾性が比較的弱い場合に行うと好ましい。
【００４６】
上述のように、繊維を構成する材料の反発弾性は繊維材料の種類、密度、各辺の寸法、繊維径などの条件によって各方向で異なってくる。反発弾性が弱い方向を回転軸方向と平行にし、重力方向と交差することによって、より重力の影響を受け難くなり、粗密分布等を抑制した所望の繊維積層体を得ることができる。
【００４７】
型の回転動作に関しては、さらに、図５ (ａ)〜(ｅ)に示される構成が実行可能である。
【００４８】
図５ (ａ)、(ｂ)は、例えば、図１に示される構成において、回転軸の取り付け位置を側面の中央位置から偏寄させた構成である。図５(ａ)は、一側縁に、図５(ｂ)は、中央位置からわずか側縁側に偏寄させた構成を開示している。このように構成しても回転動作を行うことで密度が偏らない繊維積層体を得ることができる。ただし、回転動作による遠心力を考慮した場合には、回転軸は型の中央部に配置することが好ましい。
【００４９】
また、図５(ｃ)に示されるように、大きな回転円を描くように型を回転させる動作を行うことも可能であり、さらに図５(ｄ)に示すように、大きな回転円に対して複数の型を配置することで生産能力の向上を図ることもできる。
【００５０】
さらに、図５(ｅ)に示されるようにスパイラル状に回転動作を行う構成としてもよい。
【００５１】
ところで、上述のように回転動作を利用することで繊維積層体を等方的な状態で得ることができるが、回転動作の条件を変えることで、得られる繊維積層体に所望の粗密分布を作ることも可能である。この場合には、加熱温度と加熱時間、加熱による繊維状体吸収物の変化との関係が予め分かっていれば、密となる部分や粗となる部分を制御して所望の粗密分布を構成した繊維積層体を作成することもできる。
【００５２】
粗密分布を有しないより均一な繊維密度の繊維積層体を得ることができるさらに別の製法例を以下に説明する。
【００５３】
図１１は本発明の更に別の実施例を示した側面概略図である。図１１に示すように重力方向に沿って、上方から繊維状体（ウェブ）を複数積層して構成される繊維状体積層物１０００（本例では連続処理を施す形態であり、繊維状体積層物はウェブ積層体（繊維状体積層体）である。）が供給され(Ａ領域１０１)、途中、Ｂ領域１０２において温風により加熱を行うことで所望の密度に束ねられた繊維状体積層物は、Ｃ領域１０３を通過して冷却され、実質的な密度分布のない繊維積層体１１００として水平方向のコンベア１１０により搬送される。
【００５４】
このように重力方向に繊維状体積層物１０００を垂らすことにより、繊維にかかる重力は繊維の伸び方向にのみ作用することになる。したがって、繊維状体（ウェブ）の積層方法に関しての分布は実質上生じない構成を提供できる。
【００５５】
この様な方法によって上方から供給される繊維状体積層物１０００には上方への張力Ｔ1と下向きへの自重ｍｇが作用している。上方から繊維状体積層物１０００が新たに供給されると、それに伴い供給された繊維状体積層物１０００の重量と同重量の繊維積層体１１００がコンベア１１０に搬送される。Ｄ領域１０４における繊維積層体１１００の重量はコンベアからの垂直抗力N1において相殺されるためＡ領域１０１からＣ領域１０３までの繊維状体積層物１０００の張力への影響は無視できる。繊維状体積層物１０００のＡ領域からＣ領域までの重量は、繊維状体積層物１０００の単位長さ当たりの重量のバラツキを無視すれば一定であるため、繊維の伸び方向への重力の影響によるバラツキは無視できる。
【００５６】
図１１に示された例では、Ｂ領域の温風は、繊維状体積層物１０００の左右から上方に向かって対向するように繊維状体積層物１０００に吹き付けられている。繊維状体積層物１０００内の温度は、左右の温風がぶつかり合う中心付近が一番高くなるが、周辺部分に存在する繊維状体積層物１０００も温風によって中心部に寄せ集められるため、繊維全体が束状になり繊維間隔がせまくなることにより周辺部分の繊維の温度も上昇し、結果、繊維状体積層物１０００全域の温度が均一化される。
【００５７】
又、繊維の束の中心付近は下方から吹き付けられた温風が繊維間を上方に向かって吹き上がる通路となるため、繊維状体積層物１０００がある程度集まると必要以上に繊維間隔が狭くなることが防がれる。風の移動が利用されること、繊維状体の積層が重力の影響を受けないように構成されていることがあいまって加熱後の繊維積層体１１００は重力の影響を受けることが実質上回避でき実質的に均一な粗密分布を得ることができる繊維積層体を提供できる。
【００５８】
なお、この例では繊維状体積層物１０００を上方から重力に沿って下方に向って供給する構成を開示したが、これとは逆に下方から上方に向って引き上げて繊維積層体１１００を構成する場合でも繊維の積層方向に関して密度分布を均一とし、インク供給に関しての実質上のバラツキを生じない繊維積層体１１００を製造できる製法を提供できる。この場合、図１１の製法概略図が上下逆の構成を採用するように構成されればよい。
【００５９】
また、上述の製法例では、積極的に繊維状体の積層方向に関する密度分布をつけないことを目的とした説明をしたが、例えば図１１におけるＢ領域１０２からＣ領域１０３に至る工程で積極的に不均等な束ね状態を構成してやれば所望の密度分布を備えた繊維積層体を提供できる。
【００６０】
さらに、本発明が適用される別の製法例を以下に示す。
【００６１】
図１２は本発明の更に別の実施例を示した斜視図であり、繊維積層体１１００を構成する加熱工程を示すものである。
【００６２】
図１２に示すように、加熱炉１２０入り口１２０ａより繊維状体積層物１０００（本例では連続処理を施す形態であり、繊維状体積層物はウェブ積層体（繊維状体積層体）である。）が加熱炉１２０内に、搬送される。本実施例では、ベルトコンベヤ１１０を用いて搬送されるが、加熱炉１２０内で使用されるベルトコンベヤ１１０は耐熱性がなくてはならない。耐熱温度としては、もちろん加熱温度に耐えうる温度である必要性がある。加熱炉１２０内に搬送された繊維状体積層物１０００は、そのまま水平方向に直進するが、所定位置までくると上下が反転する。この反転動作を図１２のように複数回繰り返していく。
【００６３】
仮に、このような上下反転動作を行わずに加熱を行った場合の繊維積層体１１００についての説明を行う。加熱炉１２０に入る前の繊維状体積層物１０００には、重力方向下向きに自重がかかっているが、繊維状体積層物１０００は反発弾性を有している。しかしながら、繊維状体積層物１０００が加熱炉１２０に入り、加熱されると、繊維が軟化して、反発弾性が低減する。その結果、繊維が重力の影響を受けつぶれると共に、自重により、繊維状体積層物１０００の下部にいくほど、密度が高くなってしまい、最終的に均一な密度を有する繊維積層体１１００が得られない。
【００６４】
ところが、本実施例のように、上下方向の反転動作を行いながら、繊維状体積層物１０００を加熱していくことで、例えば、図１２の▲１▼の方向に進んでいくときには、下側に位置していた繊維状体積層物１０００の面が、反転して▲２▼の方向に進むときには、逆に上側の面に位置することになり、重力の影響を順に上下面共に均等に受けることとなる。
【００６５】
繊維状体積層物１０００は加熱炉１２０出口１２０ｂより、加熱炉１２０外に出され、この後、冷却工程や切断工程へと流され繊維積層体１１００を得る。
【００６６】
このように、加熱工程で、繊維状体積層物１０００を上下反転することで、自重の影響を低減し、均一な密度を有する繊維積層体１１００を得ることができる。
【００６７】
なお、図１２では上下反転の回数を６回としているが、この回数のみに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００６８】
これらは、加熱工程で必要な加熱時間と、繊維状体積層体１０００の移動速度や、加熱炉の大きさ、等によって決められるものである。
【００６９】
また、移動速度は、加熱工程の前工程や、後工程の処理能力等によって決められる。
【００７０】
本実施例では、繊維状体積層物１０００を挟むベルトコンベヤ１１０の上下方向の距離をほぼ等しくしているが、これらを等しくする必要は必ずしもない。例えば、加熱炉１２０入り口１２０ａより、搬送した直後は、ベルトコンベヤ１１０の距離を広めにしておき、出口１２０ｂに近づくと共に、距離を狭めていくことも考えられる。このようにすることで、結果的に徐々にベルトコンベヤ１１０で繊維状体積層物１０００が圧縮されていくことになり、より均等な繊維積層体１１００を得られることとなる。
【００７１】
また、加熱炉から出た後の冷却の工程でも重力方法の影響を受ける可能性があるため、冷却の工程でも図１２に示されるような反転動作を繰り返して行うことは好ましい。
【００７２】
また、さらに、図１３のような工程を採用することも可能である。
【００７３】
図１３は図１２に対して、繊維状体積層物１０００の進行方向が鉛直方向となっており、鉛直上向きに進んだ繊維状体積層物１０００が所定の位置にくると、反転して鉛直方向下向きに移動する。この構成によれば、繊維の積層方法に関して重力が作用する期間が図１２の構成に比べ短時間の経過で済む。ただし、図１３に示される構成の装置では反転位置において繊維に対して局所的に力が作用することになるので搬送の速度等に注意が必要である。また反転位置の構成をもっと緩やかな構造にすることで局所的な力の作用を軽減することが可能である。
【００７４】
図１２、図１３に示されるいずれの方法を採用しても、均等な密度の繊維積層体１１００が得られる。
【００７５】
なお、図１２、図１３の経路の長さ(反転のタイミング)を調整することで重力が繊維状体積層物１０００に対して作用する時間を変える事ができ所望の密度分布を備えた繊維積層体１１００に調整することも可能である。
【００７６】
また、図１２に示される構成を採用するか、図１３に示される構成を採用するかは、繊維積層体１１００の製造スペース等によって好適な方法を選択するとよい。
【００７７】
さらに、図１４は別の製法の例を示す斜視図である。
【００７８】
図１４に示すように，左側から流れてきた繊維状体積層物１０００が、モータ１６０によって回転するドラム１４０に巻き付けられている。ドラム１４０の中心に位置する回転軸１５０は支持台１７０によって支えられている。図１４では図示を省略したが、加熱炉によって加熱されている。
【００７９】
このように、繊維状体積層物１０００をドラム１４０に巻き付け回転させながら積層することによって、重力方向下向きの力による繊維積層物１０００の製造中のつぶれ、密度の偏りを実施例１と同様なくすことができる。
【００８０】
これらの装置を加熱炉に入れるやり方として、装置全体を図１２に示されるような加熱炉に入れることも可能であるが、回転軸と整合する穴を加熱炉に設け、支持台等は、加熱炉の外に置くことも可能である。こうすることで、加熱炉内スペースを有効に利用することが可能である。
【００８１】
本実施例では、所望の厚さとなった時点で、繊維状体積層物１０００の供給をやめ、加熱を停止し、冷却(自然放熱や積極的な冷却を含む)状態に移行する。その際も繊維体が重力の影響を受けない程度に冷却されるまで回転を継続する。所定の冷却状態に至った時点で繊維積層体１１００が得られる。これをドラム１４０から取外すために開裁し、ドラムから取りはがす。
【００８２】
繊維状体積層物１０００の巻き付けは加熱工程のみで行われるものではなく、加熱なしの場合にも利用可能である。また、加熱工程前に繊維状体積層物１０００の巻き付けを終了し、その後、巻き付けられたままの状態で、加熱工程に移行することも可能である。この場合、加熱工程中にドラムを回転させていることが望ましく、これによって図１等で示された構成例と同様の効果を果たす。この時、繊維状体積層物の巻き付け端が、垂れないような処理（例えば、カバーをかぶせるなど）を行うことがよい。
【００８３】
また、開裁を行わずに、そのまま、ドラムから繊維積層体１１００を引き抜くことで、中空の円柱状の繊維積層体１１００を得ることも可能である。
【００８４】
なお、ドラム内部から繊維状体積層物に対して加熱するような構成を採用することも可能である。この場合、内側の繊維に対して常に熱が加わる構成となっているため、ドラムに近い領域が高密度となり、ドラムから離れた領域が低密度となるような粗密を設けた繊維積層体１１００を得る場合に有効と考えられる。
【００８５】
さらに図１５(ａ)、(ｂ)に示されるような平面部分が長いドラム１４０や楕円状のドラム１４０を用いてもよい。特に、図１５(ａ)のようなドラム１４０を用いると、長い平面部を有する繊維積層体１１００を得ることが可能である。また、上述のように、繊維積層体１１００を開裁せずに、ドラムから引き抜く場合で、中空の繊維積層体を得たい場合には、様々な形のドラムにより、様々な形の繊維積層体を得ることが可能である。
【００８６】
また、別の繊維積層体の製造に関する構成例を図１６示す。
【００８７】
図１６中１０００は繊維状体積層物（本例ではブロック形態で処理を施す形態であり、繊維状体積層物はウェブ積層ブロック（繊維状体積層ブロック）である。）である。まず、繊維状体積層物１０００をステンレス製のパンチングプレート２００の上にのせる。ここで、重力方向は図中の矢印Gの方向である。下方より熱風を吹き上げ、繊維状体１０００内に熱風を送り通温させる。これにより繊維自身を浮上させることで繊維一本一本にかかる重力をキャンセルすることができる。これにより、繊維状体積層物１０００を密度や繊維方向が整った状態のまま全体を加熱することができる。前記パンチングプレート２００は下方からの熱風を均一に通過させるためのものであり繊維状体積層物１０００が乗っている範囲だけが下方からの熱風を通す構成にすることが望ましい。本実施例では繊維状体が乗っている以外の部分を全周ステンレス板２２０で塞いだ構成とした。
【００８８】
熱風の温度としては本実施例においては１５０℃とした。温度は、芯材のＰＰ２０００の融点より低く、鞘材のＰＥ２１００の融点より高い温度であればよい。繊維状体積層物１０００全体が加熱された後、図１７に示すように、上板２１０により加熱された繊維状体１０００を所望の厚み（密度）まで圧縮することで所望の繊維積層体１１００を得ることができる。この時、上型２１０は繊維状体積層物１０００とほぼ同じ温度まで加熱されていることが望ましい。これは、もし上型２１０の温度が接着材となるPE２１００の融点より低い温度であると圧縮時に上型２１０に接触した部分からＰＥ２１００が固まってしまい繊維同士が溶融接着されてしまうため、上部の繊維密度が局所的に上がる等の不具合が発生するためである。この圧縮時に前記熱風は止めずに、繊維一本一本にかかる重力がキャンセルされた状態で圧縮されるので全体として均一な繊維積層体１１００を得ることができるのである。また、上板２１０は通気性／通温性のよいものであればなんでも良いが、本実施例ではステンレス製のパンチングプレートを用いた。繊維状体積層物１０００の圧縮に伴って繊維状体積層物１０００の繊維密度が徐々に高くなり熱風の通気性／通温性が悪くなるので圧縮時には、熱風をやや弱くすることが望ましい。これは繊維密度が高くなると通気性／通温性が悪くなり、繊維状体積層物１０００全体が熱風により吹き上げられ、上型２１０押し付けられ上部の繊維密度が局所的に上がる等の不具合が発生するためである。また、圧縮の速度（本実施例では上型を下降させる速度）は、圧縮後の繊維密度が高い（0.15ｇ／ｃｍ3以上）繊維積層体１１００を得る場合には、あまり関係ないが、繊維密度の低い繊維積層体１１００を得るためには、より遅い速度でゆっくり圧縮することが望ましい。圧縮速度が速いと繊維状体１０００全体が圧縮される前に上型２１０が当接した側の繊維密度が上がりその状態で繊維同士が接着され、上部の繊維密度が局所的に上がる等の不具合が発生するためである。この圧縮工程においても、熱風を通して繊維状体積層物を下方から浮き上げつつ、上方から上型を加工させることが好ましいことは言うまでもない。
【００８９】
本実施例における繊維状体１０００の繊維密度は、０．０２ｇ／ｃｍ3程度とし、圧縮後の密度としては０．０３〜０．３ｇ／ｃｍ3の範囲まで十分に均一な繊維積層体１１００を得ることができた。得られた繊維積層体を所定の大きさにカットすることでインクタンクに収納される繊維吸収体が得られる。なお、本例の場合インクタンクの形状に合わせた形状に加熱圧縮することで繊維吸収体を作ることも可能である。
【００９０】
なお、積極的に粗密分布を構成したい場合には、上述した不具合を生じるような構成を積極的に採用することで対応することも可能である。
【００９１】
次に、さらに別の構成例を説明する。熱接着性繊維を熱成形するために、加熱する工程において、加熱下の繊維自重、あるいは上部に位置する繊維の重量によって所望しない軟化圧縮が生じてしまうことを解決する手段として、（準）自由落下形態も有効である。
【００９２】
また、本実施例では重力の影響を実質的にキャンセルしたまま、所望の密度に圧縮成形する手段も示す。
【００９３】
前述した２軸構造の繊維を例にとって説明する。熱接着成分である鞘材が少なくとも熱接着性を示し、所望の熱接着強度を発現するために、数秒の加熱時間で均一な密度の成形体を得るのに有効な手段である。
【００９４】
まず、熱接着性を示さず、また自重で軟化圧縮しない温度にて、十分に繊維状体積層物１０００ （たとえばカード機およびクロスレーヤー機をかけた繊維状体積層物を所定の大きさのブロックに加工したもので、ウェブ積層ブロック（繊維状体積層ブロック）である。）を予熱する。
【００９５】
次に、すみやかに、鉛直上方に通温性のあるプレート３００ａ，ｂ（図１９(ａ)参照）にて、圧縮しない程度にはさみこむ。
【００９６】
続いて、プレート３００ａ，ｂが固定された駆動系３１０が重力加速度ｇで、下方に移動・加速する。（図１９(ｂ)参照）
【００９７】
この時、プレート３００ａ，ｂの駆動系３１０は縦形の均一加熱炉３２０（図２０参照）となっており、鞘材を熱接着性を示す温度に到達させるに十分な温度であり、かつ芯材を溶融させない温度に設定されている。
【００９８】
そして、プレート３００ａ，ｂに固定された繊維状体積層物１０００を下降させる。（図２１(ａ)参照）、所望の温度に到達すると、上下のプレートに設けられた第二駆動系３３０（図２２参照）がそれぞれ繊維状体積層物１０００を圧縮する方向ｖ１，ｖ２に移動し、所望の密度になるように所望の厚さまで繊維状体１０００を圧縮する。すなわち、図２１(ｂ)に示されるように上プレート３００ａは、加速度ｇの加速に加えて、低速の定速度ｖ１を加えて移動する。下プレート３００ｂは、加速度ｇの加速に加えて、低速の定速度ｖ２を減じて移動する。
【００９９】
以上により、熱接着性を発現するまでの加熱過程における繊維にかかる重力の影響をキャンセルしながら、加熱し、その後該影響をキャンセルしながら圧縮することができる。圧縮後は、速やかに減速し、炉外に取り出し冷却することで、接着構造の固定を行うことで所望の圧縮状態に加工された繊維積層体１１００を得ることができる。なお、冷却中に圧縮の状態が変化しないように冷却は速やかに行われることが好ましい。また、炉内において繊維の融点以下の温度に急速に温度を調整するようにしてもよい。
【０１００】
なお、短時間に加熱するために、加熱炉内を高速で下降するプレートに、補助加熱手段として図２３に示されるように遠赤外線ヒータ３４０を搭載してもよい。また、急速に融点以下の温度に下げるために冷却装置を搭載することも好ましい。
【０１０１】
また、重力をキャンセルしながらの圧縮工程は、第二の駆動系を設けず、急停止による繊維自身１本１本のかかる慣性力を利用した圧縮でもよい。
【０１０２】
あるいは、図２４に示されるような急停止時の上プレート３００ａの慣性力を利用した方法でもよいたとえば、上プレート３００ａが、第一の駆動系と一体的に下降をしてきた後、図２４(ａ)に示すように上プレート３００ａを固定していた固定部材３５０を解除しフリー状態にすることで、慣性力で移動を続け、所望の厚さを決めるスペーサ３６０に当たり図２４(ｂ)に示されるように停止する。直後、スペーサへの当接により上プレートが反発上昇することを防止するため、固定部材３５０は再度ワイヤーと上プレートをロックする。この手段により、繊維積層体１１００を構成する繊維にかかる重力よりもはるかに大きな加速度（減速度）で圧縮をおこなうので、実質的に圧縮時の重力の影響は無視できる。
【０１０３】
また、上記圧縮は重力を実質的にキャンセルした状態での圧縮であるが、均一性を維持しやすい程度にまで圧縮するにとどめ、炉外で所望の密度に圧縮すべく、通常の機械的圧縮を施してもよい。この場合、繊維体の余熱を利用することもできる。
【０１０４】
同じく、２軸構造の繊維を例にとって更に別の構成例を説明する。
【０１０５】
図２５は、加熱する繊維状体積層物１０００を密閉箱（落下チャンバー）３７０に入れて自由落下させることにある。密閉箱３７０は、加熱炉内を落下するためのガイド部(不図示)や、上昇させるためのロック部(不図示)をもつ。また、密閉箱３７０には加熱炉の熱気を密閉箱内部に送るための送風ファン３８０配置されている。密閉箱３７０の自由落下では、空気抵抗により、完全な重力加速度ｇでの落下ではないが、実質的に本課題の解決手段として十分な重力キャンセル効果が得られる。
【０１０６】
圧縮は、炉外にて行ってもよいが、慣性力利用等による重力の影響を低減させた方法が好ましい。
【０１０７】
上述のようなドライな環境で加工する場合には、繊維間に静電気の発生が認められる。除電対策は、繊維の加工工程の前や後で施すことができるが、除電の状態を制御することで互いに反発しあった繊維層によって重力の影響がキャンセルされ、実質的に均等な繊維の積層状態を達成することも可能である。
【０１０８】
また、除電の状態を制御することで積極的な分布を有した積層状態を構成することも可能である。例えば、繊維状体の一部に対して十分な除電を行い繊維の間にスペースを少なくし、その上に積層される繊維状体積層物に対しての除電を余り行わない状態で熱加工することで下方が密、上方が粗となった繊維積層体を構成することが可能である。
【０１０９】
以下に、静電気の影響を受けない状態での繊維積層体の加工例に関して説明する。
【０１１０】
図２６はその構成例を表す概略図であり、同図において１０００は積層された繊維状体積層物、４１０は繊維状体積層物１０００を収容する容器、４２０は液体である。液体は繊維材料と同等の密度を持った液体で、繊維状体積層物１０００は液体４２０中を浮遊する状態になっている。繊維状体積層物１０００を液体４２０中に浮遊させる事によって繊維自体の重量が液体４２０に対する浮力によって相殺され、自重による沈降を防ぐ事が出来る。繊維状体積層物１０００を空気中で加熱する場合と比較すると、熱伝導率が空気より高い液体４２０を使用する事ができ、加熱時間の短縮が可能である。但し、加熱時間を短縮するには液体の比熱は低い方が好ましい。繊維径や繊維材料密度にもよるが、表面張力γが大きいと繊維が液体表面に浮く場合があるので、表面張力γは小さい方が好ましい。
【０１１１】
以上のような工程によって形成された繊維積層体は、所望の形状に切断等によって加工される。そして、インクタンク内に収納され繊維吸収体として所望の性能を発揮する有効な吸収体として機能する。
【０１１２】
なお、以上の各実施例では、２軸構造の繊維を例に挙げて説明したが、2種類以上の低融点繊維と高融点繊維とをブレンドした繊維を用いても同様に説明できる。この場合、高融点繊維の軟化による密度偏りが解決可能である。
【０１１３】
また、上述の製法によって加工された繊維積層体は、インクタンクの吸収体としての活用だけでなく、圧縮の状態を適宜調整することによって、他の用途に使用する繊維体を構成することもできる。例えば、高密度に圧縮し硬度を高くすることで自動車の構造体の一部を構成することも可能で、その適用される範囲は各種技術分野に及ぶ。
【０１１４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、熱を加えられている繊維内でのある一面、あるいは、ある一部分のみが重量方向下向きに、停滞していることがなく、繊維吸収体は重力方向下向きに働く力の影響を各種構成によってキャンセルするようにするように制御され、重力下向きに働く力の影響を受け難い状態にされているため、繊維の自重によるつぶれをなくすことができ、より均一な密度の繊維吸収体を成形することができる。
【０１１５】
また、吸収体全体がほぼ均等な圧縮状態あるいは意図的に制御した圧縮状態を達成した繊維吸収体を得ることができる。
【０１１６】
さらに、予期しない部分が重力の影響で密になることがない繊維吸収体によって液体供給容器を構成しており、容器内のインク残りを低減し、インクの供給性能を安定にすることができる。
【０１１７】
さらにまた、より均一な密度の繊維吸収体を用いることで、安定したインク供給性能がインクの使用初期から終わりまでインクの吐出性能を安定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための概略斜視図である。
【図２】図１の構成で加工された繊維吸収体の状態を型の一部を切り欠き示す概略模式図である。
【図３】本発明の他の実施例を説明するための概略斜視図である。
【図４】本発明の更に他の実施例を説明するための概略斜視図である。
【図５】  (ａ)〜(ｅ)は夫々本発明の別の実施例を説明するための概略斜視図である。
【図６】  (Ａ)、(Ｂ)は夫々併設タイプインクタンクの概略構成を示す断面図である。
【図７】  (ａ)〜(ｃ)は、夫々繊維材料を型に詰め込む動作を順に示した一例である。
【図８】  (ａ)、(ｂ)は、夫々従来の方法で熱成形された繊維材料の断面図である。
【図９】インク切れを起こした状態を示すインクタンクの概略断面図である。
【図１０】２軸繊維の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明が適用された別の実施例を示す概略図である。
【図１２】本発明が適用されたさらに別の実施例を示す概略図である。
【図１３】本発明が適用されたまた別の実施例を示す概略図である。
【図１４】本発明が適用された他の実施例を示す概略図である。
【図１５】  (ａ)、(ｂ)は、図１４に示される装置の他の構成例を示す概略図である。
【図１６】本発明が適用されたまた他の実施例を示す概略図である。
【図１７】図１６で示された実施例において繊維積層体が構成された状態を示す概略図である。
【図１８】繊維状体の一例を示す概略図である。
【図１９】  (ａ)、(ｂ)は、自由落下を利用した加工装置の一例を示す概略図である。
【図２０】図１９が適用される加熱炉の構成例を示す概略図である。
【図２１】  (ａ)、(ｂ)は、自由落下を利用した加工状態を示す概略図である。
【図２２】自由落下を利用した加工装置の他の構成例を示す概略図である。
【図２３】自由落下を利用した加工装置の別の構成例を示す概略図である。
【図２４】  (ａ)、(ｂ)は自由落下を利用した加工装置のさらに他の構成例を示す概略図である。
【図２５】自由落下を利用した加工装置の更に別の構成例を示す概略図である。
【図２６】液体中で加工する構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
１、１０００  繊維状体積層物
２  成形用型
３  型用蓋
４  回転軸
５  モーター
６  型取り付け治具
１１００  繊維積層体
【図１】
0003706782.tif 000002
【図２】
0003706782.tif 000003
【図３】
0003706782.tif 000004
【図４】
0003706782.tif 000005
【図５】
0003706782.tif 000006
【図６】
0003706782.tif 000007
【図７】
0003706782.tif 000008
【図８】
0003706782.tif 000009
【図９】
0003706782.tif 000010
【図１０】
0003706782.tif 000011
【図１１】
0003706782.tif 000012
【図１２】
0003706782.tif 000013
【図１３】
0003706782.tif 000014
【図１４】
0003706782.tif 000015
【図１５】
0003706782.tif 000016
【図１６】
0003706782.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0003706782.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0003706782.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
0003706782.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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