(57)【要約】      （修正有）【課題】気相法により重合されたポリプロピレンから成形され、過酷な環境下に長時間置いてもインク中に異物が発生せず、また、振動溶着による組み立て・製造が可能なインクカートリッジおよびその製造方法の提供。【解決手段】（Ａ）気相法で重合され、かつ重量平均分子量が２．０〜２．５×１０5のポリプロピレン系樹脂と（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物とを含有するポリプロピレン系樹脂組成物から成型されたインクカートリッジであり、該ポリプロピレン系樹脂組成物からなる成型体の２つ以上を、互いに接触させて、振動溶着させることにより製造することができる。該組成物はさらに（Ｃ）充填剤、（Ｄ）酸化防止剤等を含有することが好ましい。また、（Ｃ）充填剤および（Ｄ）酸化防止剤の含有量は、（Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して、それぞれ、０．０１〜５重量部であることが好ましい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）気相法で重合され、かつ重量平均分子量が２．０〜２．５×１０5のポリプロピレン系樹脂と（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物とを含有するポリプロピレン系樹脂組成物から成型されたインクカートリッジ。
【請求項２】
前記ポリプロピレン系樹脂組成物がさらに（Ｃ）充填剤を含有する請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項３】
前記ポリプロピレン系樹脂組成物がさらに（Ｄ）酸化防止剤を含有する請求項１または２記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
（Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物の含有量が０．００１〜０．５重量部である請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
（Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して（Ｃ）充填剤の含有量が０．０１〜５重量部である請求項２記載のインクカートリッジ。
【請求項６】
（Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して（Ｄ）酸化防止剤の含有量が０．０１〜５重量部である請求項２または３記載のインクカートリッジ。
【請求項７】
（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物が水酸化カルシウムである請求項１または４記載のインクカートリッジ。
【請求項８】
前記ポリプロピレン系樹脂組成物からなる成型体の２つ以上を、互いに接触させて、振動溶着させた請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項９】
（Ａ）気相法で重合され、かつ重量平均分子量が２．０〜２．５×１０5のポリプロピレン系樹脂と（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物とを含有するポリプロピレン系樹脂組成物からなる成型体の２つ以上を、互いに接触させて、振動溶着させるインクカートリッジの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクカートリッジおよびその製造方法に関し、詳細には、気相法で重合されたポリプロピレン系樹脂を用いて成形されたインクカートリッジおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液状のインクを用いて記録書込みを行う形式のプリンタ、特にインクジェット式のプリンタにおいては、例えば、特許文献１〜３等に開示したようなインクカートリッジが用いられる。
このようなインクカートリッジとして、現在、ポリプロピレン（以下、単にＰＰと称する）系樹脂から成形されたものがある。
この、ポリプロピレン系樹脂から成形されたインクカートリッジは、例えば、図１に示される形態のものが挙げられる。図２に示される形態のインクカートリッジは、図２に示されるようなカートリッジ本体１２０と蓋体１４０を、接触させ、圧力と振動を加えることにより振動溶着させて組み立てられる。
【０００３】
また、このインクカートリッジのカートリッジ本体１２０及び蓋体１４０を成形するために用いられたポリプロピレン系樹脂は以下のようにして調製されていた。
先ず、炭化水素の溶媒中に、塩化金属系触媒存在・加熱・加圧下、プロピレンガスを注入することにより、ＰＰが合成・重合されＰＰパウダーを得る。この方法は、溶媒法と称されている。また得られたＰＰパウダーは、その形態上、取扱いに不都合な場合があり、また塩化金属系触媒に由来し、かつ成形体の寿命等に影響を及ぼす可能性のある遊離塩素イオンを含む。これを解決するために、該ＰＰパウダーを脂肪酸金属塩からなる塩素イオン中和剤と混合し造粒機で処理することにより、遊離塩素イオンが減少され、かつ、適度な粒径サイズのＰＰペレットとする。
このような、ＰＰペレットから、前記のカートリッジ本体１２０及び蓋体１４０が成形されていた。
【０００４】
しかしながら、ポリプロピレン系樹脂の重合・製造のための溶媒法は、原材料等のコストが高く、プラント設備も複雑・大型のものにならざるを得ないという問題があった。
この問題については、後年、好適な塩化金属系触媒が見出され、この触媒を使用することにより、気相法によるポリプロピレン系樹脂の重合・製造が可能になったことにより、解決された。なお、触媒に由来する遊離塩素イオンの中和およびペレット化は、溶媒法と同じである。
気相法によるポリプロピレン系樹脂の重合・製造は、溶媒法に比べて、原材料等のコストが低く、プラント設備も簡易・小型のものとすることができる。
なお、触媒に由来する遊離塩素イオンの中和およびペレット化は、溶媒法と同じである。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２７０００１号公報
【特許文献２】特開平７−１２５２３８号公報
【特許文献３】特開平１０−１６２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、気相法により重合・製造されたポリプロピレン系樹脂で成形したカートリッジ本体１２０及び蓋体１４０を用いて、振動溶着によるインクカートリッジの組み立てを試みたところ、互いの接触部分（ダイレクタ部）が破損するのみで、満足できる溶着が達成されないという問題が生じた。
また、従来の溶媒法で得られたＰＰを含めて、このようなＰＰ用いた容器にインクを収容し、過酷な環境（高温又は低温）下に長時間（例えば、約６０℃または約５℃、約５０時間以上）置いた場合、インク中に異物が発生するという問題も生じた。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解決することであり、気相法により重合されたＰＰから成形され、過酷な環境下に長時間置いてもインク中に異物が発生せず、また、振動溶着による組み立て・製造が可能なインクカートリッジおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下の構成を採用することによって、上記目的が達成され、本発明を成すに至った。
（１）  （Ａ）気相法で重合され、かつ重量平均分子量が２．０〜２．５×１０5のポリプロピレン系樹脂と（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物とを含有するポリプロピレン系樹脂組成物から成型されたインクカートリッジ。
（２）  前記ポリプロピレン系樹脂組成物がさらに（Ｃ）充填剤を含有する前記（１）のインクカートリッジ。
（３）  前記ポリプロピレン系樹脂組成物がさらに（Ｄ）酸化防止剤を含有する前記（１）または（２）のインクカートリッジ。
（４）  （Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物の含有量が０．００１〜０．５重量部である前記（１）のインクカートリッジ。
（５）  （Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して（Ｃ）充填剤の含有量が０．０１〜５重量部である前記（２）のインクカートリッジ。
（６）  （Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して（Ｄ）酸化防止剤の含有量が０．０１〜５重量部である前記（２）または（３）のインクカートリッジ。
（７）  （Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物が水酸化カルシウムである前記（１）または（４）のインクカートリッジ。
（８）  前記ポリプロピレン系樹脂組成物からなる成型体の２つ以上を、互いに接触させて、振動溶着させた前記（１）のインクカートリッジ。
（９）  （Ａ）気相法で重合され、かつ重量平均分子量が２．０〜２．５×１０5のポリプロピレン系樹脂と（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物とを含有するポリプロピレン系樹脂組成物からなる成型体の２つ以上を、互いに接触させて、振動溶着させるインクカートリッジの製造方法。
【０００８】
本発明のインクカートリッジは、少なくとも、（Ａ）気相法で重合され、かつ重量平均分子量が２．０〜２．５×１０5のポリプロピレン系樹脂と（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物と混合して得られたポリプロピレン系樹脂組成物から成型されたものである。
このようなポリプロピレン系樹脂組成物で成形したカートリッジ本体１２０及び蓋体１４０を用いることにより、互いの接触部分（ダイレクタ部）が破損することなく、良好な状態で振動溶着がなされた。
本発明のインクカートリッジおよびその製造方法において、良好な状態で振動溶着が可能になった理由は明確ではないが、気相法で重合されたポリプロピレン系樹脂として、重量平均分子量が２．０〜２．５×１０5の範囲のものを用いることによりこのＰＰ樹脂を用いた成形体の機械的強度および熱特性が振動溶着に適したものとなると推測される。
【０００９】
また、本発明のインクカートリッジおよびその製造方法において、過酷な環境下に長時間置いてもインク中に異物が発生しなくなった理由は明確ではないが、以下の通り推測される。
従来のＰＰを用いたインク収容体の過酷環境下でのインク中の異物発生は、前述の遊離塩素イオン中和剤である脂肪酸金属塩が、該塩素イオンと反応して塩を生成すると同時に、脂肪酸が遊離される。この遊離脂肪酸が高温の過酷環境下でインク中の成分と反応し、析出性の異物となると推測される。
これに対して本発明は、遊離塩素イオン中和剤として、脂肪酸金属塩を使用せず、代わりに、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物を用いることにより、異物の発生が防止できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のインクカートリッジおよびその製造方法に用いられる（Ａ）ポリプロピレン系樹脂は、気相法で重合され、かつ重量平均分子量が２．０〜２．５×１０5のものである。
このような（Ａ）ポリプロピレン系樹脂は、公知公用の気相法で、プロピレンを重合させた後、得られた重合物を公知公用の分子篩法等により篩い分けることにより得ることができる。
【００１１】
本発明のインクカートリッジおよびその製造方法に用いられる（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物は、気相法による（Ａ）ポリプロピレン系樹脂の重合・製造時に使用される塩化金属系触媒に由来し、ポリプロピレン系樹脂、それから得られる成形体およびインクカートリッジに悪影響を及ぼす遊離塩素イオンを補足するための中和剤として、従来の脂肪酸塩に代えて添加されるものである。
本発明に用いられる（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物としては、特に限定されないが、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム等が挙げられるが、その中でも水酸化カルシウムが好ましい。
また、本発明に用いられる（Ｂ）アルカリ土類金属の水酸化物の使用量（含有量）としては、特に限定されないが、（Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して０．００１〜０．５重量部の範囲が好ましい。
【００１２】
また、本発明に用いられる前述の（Ａ）と（Ｂ）を含有するポリプロピレン系樹脂組成物は、その他の成分を含んでいても良い。
その他の成分としては、特に限定されないが、例えば、（Ｃ）充填剤が挙げられる。
本発明に使用できる（Ｃ）充填剤としては、特に限定されないが、タルク、マイカ、ワラストナイト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、クレー、アルミナ、シリカ、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、けい砂、カーボンブラック、酸化チタン、水酸化マグネシウム、ゼオライト、モリブデン化合物、けいそう土、セリサイト、シラス、水酸化カルシウム、亜硫酸カルシウム、硫酸ソーダ、ベントナイト、黒鉛等が挙げられる。生成する組成物やその成形体の衝撃強度、成形体の光沢や良好な外観を得るという観点から、好ましくは、タルクである。
また、本発明に用いられる（Ｃ）充填剤の使用量（含有量）としては、特に限定されないが、（Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して０．０１〜５重量部の範囲が好ましい。
【００１３】
また、本発明に用いられる前述の（Ａ）と（Ｂ）を含有するポリプロピレン系樹脂組成物は、その他の成分として、さらに、（Ｄ）酸化防止剤を含んでいても良い。
本発明に使用できる（Ｄ）酸化防止剤とは、高分子材料（例えば、ポリプロピレンやポリエチレン等）が、成形加工時や使用時の熱、光、酸素等によって起こる「酸化劣化」を抑制する化合物である。
例えば、代表的な化合物として、ラジカル連鎖禁止剤、過酸化物分解剤等が挙げられる。
ラジカル連鎖禁止剤とは、ヒンダードフェノール系化合物、芳香族アミン化合物、ヒンダードアミン系化合物等のラジカル補足剤である。
また、過酸化物分解剤とは、ホスファイト系化合物やチオエーテル系化合物等の酸化劣化により生成するハイドロパーオキサイドを還元して不活性な化合物に変えることで酸化劣化を防止する化合物である。
また、本発明に用いられる（Ｄ）酸化防止剤の使用量（含有量）としては、特に限定されないが、（Ａ）ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して０．０１〜５重量部の範囲が好ましい。
【００１４】
また、本発明に用いられる前述の（Ａ）と（Ｂ）を含有するポリプロピレン系樹脂組成物は、その他の成分として、紫外線吸収剤、顔料、帯電防止剤、銅害防止剤、難燃剤、中和剤、発泡剤、可塑剤、造核剤、気泡防止剤、架橋剤、有機過酸化物等の添加剤を含有していてもよい。
【００１５】
本発明のインクカートリッジは、前述の（Ａ）と（Ｂ）を含有するポリプロピレン系樹脂組成物からなる成型体の２つ以上を、互いに接触させて、振動溶着させることにより製造することができる。
上記の成型体は、前述の（Ａ）と（Ｂ）を含有するポリプロピレン系樹脂組成物を押出し又は射出成形等をすることにより得ることができる。
【００１６】
本発明のインクカートリッジの形態としては、特に限定されないが、例えば、図１に示されるものが挙げられる。
図１は、本発明の１形態であるインクカートリッジ１０の斜視図である。
図２は、インクカートリッジ１０を前面側から見た分解斜視図である。
図２に示すように、本発明の１形態であるインクカートリッジ１０は、インクを収容するインク室を構成するように背面側が開口したインク室本体１５と、このインク室本体１５の開口を振動溶着により封止する蓋１３とを有している。なお、インク室本体１５と蓋１３は、共に、本発明のポリプロピレン系樹脂組成物を用いて形成されている。インク室本体１５の前面壁には大気流路を構成する溝が形成されていて、図１に示すフィルム１１をインク室本体１５の前面のほぼ全域に貼着することでその溝が封止されて、大気流路として機能するよう構成されている。他方、インク室本体１５の開口の一部をフィルムで封止した後、開口の全面を蓋１３により封止することで内部にインク室が画定され、単体のインク容器として機能する。
【００１７】
インクカートリッジ１０の底面にはインク室とインク流路を介して連通する中空のインク供給口１４が形成されている。インク供給口１４は工場出荷時には液密のフィルム２５が貼られてインク漏れが防止されているが、このフィルム２５はインクジェット記録装置に装着される際にインク供給針により破断される。なお、インク供給口１４内には、インクカートリッジ１０がインクジェット記録装置に装着されていない状態のときにはその流路を遮断する弁機構を設けてもよく、この構造を有するインクカートリッジ１０は、インクがまだ残存している状態であってもインクジェット記録装置から何回でも着脱することが可能である。
【００１８】
図１に見られるように、インクカートリッジ１０の前面から見て右側側面には回路基板２７が装着されている。この回路基板２７には、裏面に例えばＥＥＰＲＯＭなどの半導体記憶装置が備えられ、前面に複数の接点端子２８が配列されている。これら接点端子２８はインクカートリッジ１０がインクジェット記録装置に装着されているときに外部の制御装置の電極と接触する位置に配設されていて、随時半導体記憶装置からインクに関する情報、例えばインクの仕様や消費量に関するデータが読み書きされる。この特徴により、インクカートリッジ１０がインクジェット記録装置から取り外されてもインクに関する必要な情報はインクカートリッジ１０自体に保持され、再度インクジェット記録装置に装着されたときにその情報を読み出すことで適切な印字制御をおこなうことが可能となる。なお、回路基板２７はインクカートリッジ１０から着脱可能にしてもよく、また半導体記憶装置自体はインクカートリッジ１０の異なる場所に取り付けられ、接点端子２８とは結線等を介して接続するようにしてもよい。
【００１９】
また、インクカートリッジ１０には、その対向する２つの側面の中央部分からそれぞれ上方に延びるように可撓性の係止レバー１８と、把持用レバー１９とが形成されている。これらのレバー１８、１９は、インク室本体１５と一体に、本発明のポリプロピレン系樹脂組成物を用いて形成されている。
【００２０】
更に、インクカートリッジ１０の前面側の、インク供給口１４の近傍かつ前面の幅方向中央側には、インク供給口１４へのインク供給針（図示せず）の挿入方向に延びるスリット部１６が設けられている。このスリット部１６は、インクカートリッジ１０がキャリッジ（図示せず）に装着される際に、キャリッジ上のインク供給針の近傍から直立するように設けられたガイド突起（図示せず）と係合することで、インク供給口１４がインク供給針に到達する前にインク供給口１４の開口面がインク供給針に対して正確に直交する向きとなるように規制される。それにより、インク供給針は正確に位置合わせされてインク供給口１４に挿入される。
【００２１】
さらにまた、インクカートリッジ１０における前面の下方側の一端部には、インク室本体１５とは別部材からなる識別部材６０が設けられている。この識別部材６０はインクカートリッジ１０の種類に応じて、例えばインクの色毎に異なる形状をしており、キャリッジ上の別の識別突起（図示せず）と、鍵と鍵穴が嵌合するように係合するよう設計されている。これによりインクカートリッジ１０のキャリッジの所定箇所以外への挿入、いわゆる誤挿入が防止される。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
公知公用の気相法で、プロピレンを重合させた後、得られた重合物を公知公用の分子篩法により篩い分け、重量平均分子量が２．１×１０5のポリプロピレン系樹脂（Ａ−１）を得た。
ポリプロピレン系樹脂（Ａ−１）１００重量部と、水酸化カルシウムを０．０５重量部、タルク（松村産業社製 、商品名ハイフィラー５０００ＰＪＴ７）を１．０重量部、Ｉｒｇａｎｏｘ１０７（酸化防止剤）を０．０５重量部を、造粒機に投入し、ポリプロピレン系樹脂組成物のペレットを得た。
上記で得られたポリプロピレン樹脂組成物のペレットを、新潟鐵工所製ＮＮ２２０α型射出成形機および、図２に示す形状のインク室本体１５と蓋１３用の金型を用いて、成形温度１８０℃、金型冷却温度４０℃、射出時間２０秒、冷却時間２５秒で射出成形を行った。
【００２３】
次いで、得られた、図２に示す形状のインク室本体１５と蓋１３を、振動溶着機（ＢＲＡＮＳＯＮ製、ＭＩＣＲＯ  ＶＷ、周波数：２４．０ＫＨｚ、振幅巾：０〜１．８（ｍｍ）、最大加圧：４５０（ｋｇ））の条件で振動溶着を行った。その結果、インク室本体１５及び蓋１３が適切に溶着された。
また、溶着されたインク室本体１５及び蓋１３を剥がしてその接合部（ダイレクタ部）を肉眼で観察した。その結果、図３および図４に示すように、飛散・倒れ等の損傷は認められず、蓋１３のダイレクタ部の２本ある土手部分が均等に溶融していたことが認めらた。
【００２４】
また、上記の振動溶着により組み立てて得られたインクカートリッジに、セイコーエプソン（株）製インクカートリッジＩＣＢｋ３２に充填されている黒色インクを充填し、６０℃で５日間保存後、次いで５℃で３日間保存した後に異物の発生の有無を肉眼で観察した。その結果図９に示す通り、異物の発生は認められなかった。
【００２５】
〔比較例１〕
公知公用の気相法でプロピレンを重合させた後、得られた重合物を公知公用の分子篩法により篩い分けを省略した、重量平均分子量が１．９×１０5のポリプロピレン系樹脂（Ａ−２）を用いた以外は、実施例１と同様に、図２に示す形状のインク室本体１５及び蓋１３を成形し振動溶着を行った。その結果、図５および図６に示すように、インク室本体１５及び蓋１３の接合部（ダイレクタ部）の飛散・倒れ等の損傷が認められ、満足できる溶着が達成されなかった。また、蓋１３のダイレクタ部の２本ある土手部分の１本のみが溶融していたことが認められた。
さらに、満足できる溶着が達成されなかったことから、インクカートリッジが得られず、異物発生の有無の試験に供することもできなかった。また
【００２６】
〔比較例２〕
公知公用の溶媒法でプロピレンを重合させた後、得られた重合物の篩い分けを行なわないで得られた重量平均分子量が２．０×１０5のポリプロピレン系樹脂（Ａ−３）と、中和剤として水酸化カルシウムの代わりにステアリン酸カルシウムを用いた以外は、実施例１と同様に、図２に示す形状のインク室本体１５及び蓋１３を成形し振動溶着を行った。その結果、インク室本体１５及び蓋１３が適切に溶着された。また、溶着されたインク室本体１５及び蓋１３を剥がしてその接合部（ダイレクタ部）を肉眼で観察した。その結果、図７および図８に示すように、飛散・倒れ等の損傷は認められなかった。
また、実施例１と同様に、得られたカートリッジにインクを充填して、過酷環境下に保存後の異物発生の有無を観察したところ、その結果図１０に示す通り、異物の発生が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の１形態であるインクカートリッジにの斜め上方からの正面斜視図である。
【図２】図１に示したインクカートリッジの分解斜視図である。
【図３】実施例１における、振動溶着後の、蓋体ダイレクタ部の状態を示す写真である。
【図４】実施例１における、振動溶着後の、インク室本体ダイレクタ部の状態を示す写真である。
【図５】比較例１における、振動溶着後の、蓋ダイレクタ部の状態を示す写真である。
【図６】比較例１における、振動溶着後の、インク室本体ダイレクタ部の状態を示す写真である。
【図７】比較例２における、振動溶着後の、蓋ダイレクタ部の状態を示す写真である。
【図８】比較例２における、振動溶着後の、インク室本体ダイレクタ部の状態を示す写真である。
【図９】実施例１における、過酷環境下保存後の異物発生の有無を示す写真である。
【図１０】比較例２における、過酷環境下保存後の異物発生の有無を示す写真である。
【符号の説明】
【００２８】
１０：インクカートリッジ、１１：フィルム、１３：蓋、１４：インク供給口、１５：インク室本体、１６：スリット部、１８：係止レバー、１９：把持用レバー、２５：フィルム、２７：回路基板、２８：接点端子、６０：識別部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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