(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオールとポリイソシアネートを発泡剤、触媒、整泡剤の存在下反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームが熱圧縮されてなるインク保持体の製造方法において、
前記ポリオールは複数のポリエーテルポリオールからなると共に、全ポリオール１００重量部中にエチレンオキサイド含有量が８０％以上で分子量が２０００〜４０００のポリエーテルポリオールを５〜３０重量部含み、
イソシアネートインデックスが７５〜９５、
前記熱圧縮後の軟質ポリウレタンフォームの密度（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）が５０〜３００ｋｇ／ｍ３であることを特徴とするインク保持体の製造方法。
【請求項２】
軟質ポリウレタンフォームからなるインク保持体用組成物から得られたインク保持体であって、
前記インク保持体用組成物は、ポリオールが複数のポリエーテルポリオールからなると共に、全ポリオール１００重量部中にエチレンオキサイド含有量が８０％以上で分子量が２０００〜４０００のポリエーテルポリオールを５〜３０重量部含み、イソシアネートインデックスが７５〜９５であり、
前記インク保持体の密度（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）が５０〜３００ｋｇ／ｍ３であることを特徴とするインク保持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式プリンタ（インクジェット式プリント装置を有するファックス装置や、コピー装置等を含む。以下同じ。）のインクカートリッジ用インク保持体の製造方法及びインク保持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンタには、インク収納容器内にインク保持体を収納してインクを充填したインクカートリッジが、インク供給用に装着されている。インク保持体は、インク収納容器内でインクを均一に保持してインクを円滑に印字装置へ供給するものであり、インク吸収性能（インク保持性）とインク排出性能（使用時のインク残存量低減性）が求められる。
【０００３】
従来、前記インク保持体として軟質ポリウレタンフォームからなるものがある。前記軟質ポリウレタンフォームからなるインク保持体は、インク収納容器に圧縮状態で収納されることにより、軟質ポリウレタンフォームの気泡が圧縮されて毛細管現象の作用が向上し、インクをより効率的に安定供給することが可能となる。また、毛細管現象によるインク吸収性能を向上させるため、インク保持体用の軟質ポリウレタンフォームは、熱圧縮されたものが用いられている。
【０００４】
軟質ポリウレタンフォームは、ポリオールとポリイソシアネートを発泡剤、触媒、整泡剤の存在下反応させて得られる。軟質ポリウレタンフォーム用のポリオールには、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールが存在するが、インク保持体用の軟質ポリウレタンフォームにあっては、吸収（保持）したインクによる軟質ポリウレタンフォームの加水分解を抑えるため、ポリエーテルポリオールが使用されている。
しかしながら、ポリエーテルポリオールを用いた軟質ポリウレタンフォームは、一般的にセルの骨格表面が疎水性になるため、インク排出性能は優れるものの、インク吸収性能に劣っていた。しかも、毛細管現象によらない軟質ポリウレタンフォームの自発的な吸収性能は、軟質ポリウレタンフォームの熱圧縮によっても向上させることができなかった。そのため、軟質ポリウレタンフォームを熱圧縮して毛細管現象によるインク吸収性能を向上させた従来のインク保持体は、インク排出性能は良好であるがインク吸収性能については十分とは言い難く、インク吸収性能の更なる向上が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３８８１６号公報
【特許文献２】特開平７−２８６０５６号公報
【特許文献３】特開２００８−２２１８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、インク吸収性能に優れるインク保持体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、ポリオールとポリイソシアネートを発泡剤、触媒、整泡剤の存在下反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームが熱圧縮されてなるインク保持体の製造方法において、前記ポリオールは複数のポリエーテルポリオールからなると共に、全ポリオール１００重量部中にエチレンオキサイド含有量が８０％以上で分子量が２０００〜４０００のポリエーテルポリオールを５〜３０重量部含み、イソシアネートインデックスが７５〜９５、前記熱圧縮後の軟質ポリウレタンフォームの密度（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）が５０〜３００ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする。
請求項２の発明は、軟質ポリウレタンフォームからなるインク保持体用組成物から得られたインク保持体であって、前記インク保持体用組成物は、ポリオールが複数のポリエーテルポリオールからなると共に、全ポリオール１００重量部中にエチレンオキサイド含有量が８０％以上で分子量が２０００〜４０００のポリエーテルポリオールを５〜３０重量部含み、イソシアネートインデックスが７５〜９５であり、前記インク保持体の密度（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）が５０〜３００ｋｇ／ｍ３であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ポリオールが複数のポリエーテルポリオールからなると共に、全ポリオール１００重量部中にエチレンオキサイド含有量が８０％以上で分子量が２０００〜４０００のポリエーテルポリオールを５〜３０重量部含み、イソシアネートインデックスが７５〜９５、熱圧縮後の軟質ポリウレタンフォームの密度が５０〜３００ｋｇ／ｍ３（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）であるため、インク保持体のインク吸収性能を優れたものにすることができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のインク保持体は、ポリオールとポリイソシアネートを発泡剤、触媒、整泡剤の存在下反応させて得られる軟質ポリウレタンフォームが熱圧縮されたものであり、インクジェット式プリンタのインクカートリッジ用インク保持体として使用される。
【００１０】
本発明において使用されるポリオールは、ポリエーテルポリオールのみが使用される。ポリエーテルポリオールとしては、軟質ポリウレタンフォーム用のものを使用することができ、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、シュークロース等の多価アルコールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオールを挙げることができる。ポリオールをポリエーテルポリオールのみとすることにより、水性インクによる軟質ポリウレタンフォームの分解を抑え、分解物によってインクが変質したり、分解物によってインク収納容器や印字装置のインク供給口が塞がれたりする不具合の発生を防止することができる。
【００１１】
さらに本発明においては、全ポリオール１００重量部中、エチレンオキサイド含有量が８０％以上で分子量が２０００〜４０００のポリエーテルオールを５〜３０重量部含む。エチレンオキサイド含有量が８０％未満の場合には親水性が低下して、充分なインク吸収性能を得ることができなくなる。また分子量が２０００未満の場合には極端な低通気となり、ガス入り、シュリンクしてしまい、充分なインク吸収性能を得ることが出来ず、一方４０００を超える場合には親水性が異なるため、充分なインク吸収性能を得ることが出来なくなる。前記エチレンオキサイド含有量が８０％以上で分子量が２０００〜４０００のポリエーテルポリオールは、官能基数が２〜４が好ましい。なお、併用する他のポリオールは、ポリエーテルポリオールであればよく、ポリマーポリオール、高官能ポリオール、アミン変性ポリオールなど特殊なポリエーテルポリオールでも使用でき、エチレンオキサイド含有量については、５〜１５％が好ましい。特に分子量２０００〜４０００、官能基数２〜４のポリエーテルポリオールは、より好ましいものである。
【００１２】
発泡剤としては、水、あるいはペンタンなどの炭化水素を、単独または組み合わせて使用できる。水の場合は、ポリオールとポリイソシアネートの反応時に炭酸ガスを発生し、その炭酸ガスによって発泡がなされる。発泡剤の量は適宜とされるが、水の場合、ポリオール１００重量部に対して０．５〜７．０重量部、より好ましくは１．５〜５．０重量部の範囲が適する。
【００１３】
触媒としては、軟質ポリウレタンフォーム用の公知のものを使用することができる。例えば、トリエチルアミンやテトラメチルグアニジン等のアミン系触媒や、スタナスオクトエート等のスズ系触媒やフェニル水銀プロピオン酸塩あるいはオクテン酸鉛等の金属触媒（有機金属触媒とも称される。）を挙げることができる。触媒の一般的な量は、ポリオール１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部である。
【００１４】
整泡剤としては、軟質ポリウレタンフォーム用として公知のものを使用することができる。例えば、シリコーン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤および公知の界面活性剤を挙げることができる。整泡剤の一般的な量は、ポリオール１００重量部に対して０．１〜３．０重量部である。
【００１５】
その他、適宜助剤が添加される。適宜添加される助剤として、充填剤、着色剤等を挙げることができる。
【００１６】
ポリイソシアネートとしては、イソシアネート基を２以上有する脂肪族系または芳香族系ポリイソシアネート、それらの混合物、およびそれらを変性して得られる変性ポリイソシアネートを使用することができる。脂肪族系ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキサメタンジイソシアネート等を挙げることができ、芳香族ポリイソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート（クルードＭＤＩ）等を挙げることができる。なお、その他プレポリマーも使用することができる。
【００１７】
本発明においてイソシアネートインデックスは７５〜９５とされる。イソシアネートインデックスは、ポリイソシアネートにおけるイソシアネート基のモル数をポリオールの水酸基や発泡剤としての水などの活性水素基の合計モル数で割った値に１００を掛けた値であり、［ポリイソシアネートのＮＣＯ当量／活性水素当量×１００］で計算される。イソシアネートインデックスが７５未満の場合、低硬度で摩擦抵抗が高くなってインク収納容器内にインク保持体を収容し難くなり、一方９５を超えると親水性が低下するため、インク吸収性能が低下する。
【００１８】
軟質ポリウレタンフォームは、前記ポリオール、ポリイソシアネート、発泡剤、触媒、整泡剤等からなるポリウレタン発泡原料を攪拌機で混合して反応させ、発泡させる公知の発泡方法によって形成される。また、本発明では、軟質ポリウレタンフォームは軟質スラブ発泡体からなるものが好ましい。軟質スラブ発泡体は、前記ポリウレタン発泡原料の反応・発泡を常温、大気圧下で行うことによって得られる軟質ポリウレタンフォームであり、量産性に富み、モールド成形に比べて収率がよい。
【００１９】
さらに、本発明では、軟質ポリウレタンフォームは熱圧縮されて密度５０〜３００ｋｇ／ｍ３（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）とされる。熱圧縮前の軟質ポリウレタンフォームは、密度２０〜３０ｋｇ／ｍ３（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）、通気度２０〜１２０Ｌ／ｍｉｎ（ＡＳＴＭ  Ｄ−３５７４準拠）、セル数３０〜６０個／２５ｍｍ（ＪＩＳ  Ｋ  ６４００−１準拠）のものが好ましい。前記密度範囲とする熱圧縮により、前記軟質ポリウレタンフォームは毛細管現象によるインク吸収性能が向上する。圧縮後の密度が５０ｋｇ／ｍ３未満の場合には十分な吸収性能を得ることが出来ず、一方、３００ｋｇ／ｍ３を超える場合には吸収性能が高すぎることと保持量が減少する。前記熱圧縮は、軟質ポリウレタンフォームを熱プレスによって圧縮し、塑性変形させることによって行われる。その際における熱プレス装置の熱板の温度として１７０〜１９０℃、プレス時間として５〜２０分程度を挙げる。前記熱圧縮時の熱圧縮倍率（圧縮前の厚み／圧縮後の厚み）は、軟質ポリウレタンフォームの密度が５０〜３００ｋｇ／ｍ３となるように設定される。特に、熱圧縮前の軟質ポリウレタンフォームの密度を２０〜３０ｋｇ／ｍ３（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）とし、熱圧縮倍率を２．５〜１０として熱圧縮すれば、前記密度５０〜３００ｋｇ／ｍ３（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）の軟質ポリウレタンフォームが容易に得られる。前記熱圧縮後の軟質ポリウレタンフォームは、最終的にインク収納容器に収納可能な寸法に裁断される。
【００２０】
本発明は、軟質ポリウレタンフォームのポリオールをポリエーテルポリオールにすると共に、エチレンオキサイド含有量が通常の軟質ポリウレタンフォーム用のポリオールよりも多い８０％以上で、かつ分子量が２０００〜４０００のポリエーテルポリオールを５〜３０重量部含み、さらにイソシアネートインデックスを通常の軟質ポリウレタンフォームよりも低い７５〜９５の低イソシアネートインデックスとしたことにより、毛細管現象を良好にするのに適した微細なセルと通気性を有する軟質ポリウレタンフォームとすることができ、さらに熱圧縮によって密度５０〜３００ｋｇ／ｍ３とすることで、インク吸収性能に優れたインク保持体を得ることができたのである。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。表１及び表２の配合からなるポリウレタン発泡原料を用いて、公知のスラブ発泡体の製造方法により軟質ポリウレタンフォームを作成し、その後に熱プレス装置としてスペーサー、油圧式圧縮機を用いて加熱圧縮し、実施例及び比較例のインク保持体用の軟質ポリウレタンフォームを作成した。表１及び表２の配合における各成分の数値は重量部を示す。
【００２２】
表１及び表２の各成分は以下の通りである。
・ポリオール１：三洋化成工業（株）製「ＦＡ−１０３」、分子量３４００、官能基数３、エチレンオキサイド含有量８０％、ポリエーテルポリオール
・ポリオール２：三洋化成工業（株）製、「サンニックスＧＰ−３０５０ＮＳ」、分子量３０００、水酸基価５６．１ｍｇＫＯＨ／ｇ、官能基数３、ポリエーテルポリオール
・ポリオール３：旭硝子（株）製「ＥＸＣＥＮＯＬ  ９４１ＷＢ」、官能基数３、水酸基価３４ｍｇＫＯＨ／ｇ、分子量３０００、アクリロニトリル／スチレングラフトポリマーポリオール（ポリエーテルポリオール）
・アミン系触媒：花王製、「カオーライザーＮｏ．２５」
・整泡剤：信越化学製、「Ｆ−６５０Ａ」、シリコーン系整泡剤
・ポリイソシアネート１：日本ポリウレタン工業（株）製、「ＴＤＩ−８０」、ＴＤＩ
・ポリイソシアネート２：ハンツマン社製、「Ｓ−６５６４」、ＭＤＩ
【００２３】
実施例１〜３はポリオール全体１００重量部において、分子量３４００、官能基数３、エチレンオキサイド含有量８０ %のポリオール１の量を本発明の範囲で変化させた例であり、実施例１は、ポリオール１の量が１５重量部、実施例２は５重量部、実施例３は３０重量部である。実施例４と実施例５は、実施例１におけるイソシアネートインデックスを本発明の範囲で変化させた例である。実施例６は、実施例１におけるポリオール２に代えてポリオール３を使用した例である。実施例７は、実施例１におけるポリイソシアネート１（ＴＤ１）に代えてポリイソシアネート２（ＭＤＩ）を使用した例である。実施例８は、実施例１におけるポリオール２をポリオール３に変更すると共に、ポリイソシアネート１（ＴＤＩ）をポリイソシアネート２（ＭＤＩ）に変更した例である。実施例９と実施例１０は、実施例１における熱圧縮倍率を変化させて最終製品密度を本発明の範囲で変化させた例である。
【００２４】
比較例１は、実施例１において、分子量３４００、官能基数３、エチレンオキサイド含有量８０ %のポリオール１の量を０重量部としてポリオール２の量を１００重量部にした例である。比較例２は、実施例１において、分子量３４００、官能基数
３、エチレンオキサイド含有量８０ %のポリオール１の量を、本発明の上限を超える４０重量部とした例である。比較例３と４は、実施例１におけるイソシアネートインデックスを本発明の範囲外にした例である。比較例５と比較例６は、実施例１における熱圧縮倍率を変化させて最終製品密度を本発明の範囲外にした例である。比較例７は実施例１における熱圧縮を行わなかった例である。なお、ポリオール１が本発明の上限を超える比較例２と、イソシアネートインデックスが本発明の下限よりも低い比較例３は、何れも軟質ポリウレタンフォームの発泡中にダウン（発泡失敗）が発生し、フォームが得られなかった。
【００２５】
また、熱圧縮前の軟質ポリウレタンフォームについて、密度（ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）、通気度（ＡＳＴＭ  Ｄ−３５７４準拠）、セル数（ＪＩＳ  Ｋ  ６４００−１準拠）を測定した。測定結果を表１及び表２に示す。
一方、熱圧縮により得られたインク保持体用軟質ポリウレタンフォームについては、密度（最終製品密度、ＪＩＳ  Ｋ  ７２２２準拠）を測定すると共にインク吸収性能及びインク排出性能を調べた。
なお、フォームが得られなかった比較例２と３については、熱圧縮前の軟質ポリウレタンフォーム及び熱圧縮後の軟質ポリウレタンフォームに対する測定を実行できなかった。
【００２６】
インク吸収性能は、インク保持体用軟質ポリウレタンフォームを２５０ｍｍ×２０ｍｍ×１０ｍｍ（厚み）に裁断して得たサンプルを、上方が開口した３００ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの容器に収容したインク（黒）に下端が接触するように吊り下げ、１時間経過後、サンプルに吸収されたインクの高さ（インク吸い上げ高さ）をサンプルの下端から測定し、インク吸い上げ高さの値によって判断した。インク吸い上げ高さが高くなるほどインク吸収性能が良好である。インクの吸い上げ高さの結果を表１及び表２に示す。
【００２７】
インク排出性能は、次のようにして判断した。まず、インク保持体用軟質ポリウレタンフォームを４０ｍｍ×２０ｍｍ×８ｍｍ（厚み）に裁断して得たサンプルを、上方が開口した５０ｍｍ×５０ｍｍ×２０ｍｍの容器に収容したインク（黒）に１２分間浸してインクを吸収させ、インク吸収前のサンプル重量とインク吸収後のサンプル重量の差から吸収インク重量を計算した。次にインク吸収後のサンプルを、３８ｍｍ×１９ｍｍ×７．８ｍｍのインク収納容器に収納し、インク収納容器に形成されているインク排出口に吸引装置を接続して２５０ｍｍＡｑの吸引力で１分間吸引してインクを排出した。その後、インク収納容器からサンプルを取り出してサンプルの重量を測定し、インク吸収前のサンプル重量との差から残存インク重量を計算し、前記吸収インク重量に対する残存インク重量の％を計算して得たインク残存率によってインク排出性能を判断した。インク残存率が低くなるほどインク排出性能が良好である。インク残存率の結果を表１及び表２に示す。
【００２８】
【表１】
0006033553.tif 000002
【００２９】
【表２】
0006033553.tif 000003
【００３０】
インク吸い上げ高さについては、実施例１〜１０では３３ｍｍ〜１２９ｍｍであるのに対し、比較例では、測定できなかった比較例２及び比較例３と最終品密度が非常に高い比較例６を除いて６ｍｍ〜１２ｍｍであり、実施例よりもインク吸い上げ高さが低かった。
一方、インク残存率については、実施例１〜１０では、５．１〜１９．２％であるのに対し、比較例６については、実施例よりも高い３５．４％であった。
【００３１】
前記インク吸い上げ高さ及びインク残存率の測定結果から、実施例はインク残存率が高くなるのを抑えながら、すなわちインク排出性能の低下を抑えながら、インク吸い上げ高さを高くできた、すなわちインク吸収性能を高くできたことが確認できた。なお、最終品密度が非常に高い比較例６については、インク吸い上げ高さが実施例よりも高くなっているが、インク残存率が実施例よりも大幅に高くなっていることから、インク排出性能の大きな低下を伴うものであり、インク保持体としては、好ましいものではない。