(57)【要約】【課題】  互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体の形状自由度を生かしつつ、少ない作業工程にて、ケース内に充填された吸収体の形状を良好に維持させる。【解決手段】  互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体と、前記吸収体を挿入する開口部を有し前記吸収体を格納するケース部材と、前記ケース部材の前記開口部に接合される蓋部材と、前記蓋部材が接合される面とは異なる位置に設けられ、液体を外部に供給する供給口と、を有し、前記蓋部材に対向する前記吸収体の表面には、前記繊維が互いに結合してなる結合層を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体と、
前記吸収体を挿入する開口部を有し前記吸収体を格納するケース部材と、
前記ケース部材の前記開口部に接合される蓋部材と、
前記蓋部材が接合される面とは異なる位置に設けられ、液体を外部に供給する供給口と、を有し、
前記蓋部材に対向する前記吸収体の表面には、前記繊維が互いに結合してなる結合層を有することを特徴とする液体収納容器。
【請求項２】
前記結合層は、前記ケース部材の内壁に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項３】
前記吸収体の繊維の断面は、中心部を構成する材料と、外周部を構成する材料と、を有し、
前記中心部の材料の融点は、前記外周部の材料の融点より高いことを特徴とする請求項１または２に記載の液体収納容器。
【請求項４】
液体を外部に供給する供給口が設けられる面とは異なる面に設けられた開口部を有するケース部材に、互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体を前記開口部から挿入する工程と、
前記開口部に面する前記吸収体の表面に、前記繊維が互いに結合してなる結合層を形成する工程と、
前記吸収体に液体を注入する工程と、
前記開口部に蓋部材を接合する工程と、を有することを特徴とする液体収納容器の製造方法。
【請求項５】
前記結合層を形成する工程は、前記繊維の表面を熱溶融させることを特徴とする請求項４に記載の液体収納容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出装置に搭載される液体収納容器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体収納容器に充填され、インク等の液体を吸収保持する吸収部材には、多孔質材料が広く用いられている。スポンジやウレタンに代表される多孔質材料は、目的のサイズに切出して利用すれば良く、製造工程において取り扱いやすい。
【０００３】
一方、互いに結合していない綿状の繊維の集合体は、製造工程における切出し作業が不要な為、切れ端が生じ難く無駄が少ない。さらに、形状の自由度が大きく、吸収部材としてのリサイクル性も高い。しかし、互いに結合していない繊維の集合体は、多孔質材料と比較すると形状保持性が非常に低く、ある形を保持させようとしても膨らんでしまい取り扱いにくい。そこで、所望の形にした繊維の表面を溶着して固めることで形状保持性を高め、この状態の繊維を液体収納容器へ挿入する製法が従来技術としてあげられる（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０１７４０号公報
【特許文献２】特開平７−４７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１、２に開示の製造方法では、複雑なケース形状にあわせて綿状の繊維の全面を精密に固めることは難しく、製造工程が複雑になる。さらに、形状保持性を高めた状態の繊維を挿入する手法では、従来の切出した多孔質材料を挿入する吸収体の製造工程と変わりは無く、形状自由度が高い繊維の特性を生かしきれていない。
【０００６】
そこで、本発明は、互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体の形状自由度を生かしつつ、少ない作業工程にて、ケース内に充填された吸収体の形状を良好に維持することで、信頼性の高い液体収納容器を作成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体収納容器は、互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体と、前記吸収体を挿入する開口部を有し前記吸収体を格納するケース部材と、前記ケース部材の前記開口部に接合される蓋部材と、前記蓋部材が接合される面とは異なる位置に設けられ、液体を外部に供給する供給口と、を有し、前記蓋部材に対向する前記吸収体の表面には、前記繊維が互いに結合してなる結合層を有することを特徴とする。
【０００８】
さらに、上述の液体収納容器の製造方法は、液体を外部に供給する供給口が設けられる面とは異なる面に設けられた開口部を有するケース部材に、互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体を前記開口部から挿入する工程と、前記開口部に面する前記吸収体の表面に、前記繊維が互いに結合してなる結合層を形成する工程と、前記吸収体に液体を注入する工程と、前記開口部に蓋部材を接合する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体の形状自由度を生かしつつ、少ない作業工程にて、ケース内に充填された吸収体の形状を良好に維持することで、信頼性の高い液体収納容器を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例の液体収納容器の模式断面図
【図２】吸収体がケース部材から溢れている模式図
【図３】実施例１における液体収納容器の製造工程を説明する概略図
【図４】実施例１における液体収納容器の製造工程を説明する概略図
【図５】実施例３における液体収納容器の製造工程を説明する概略図
【図６】実施例３における液体収納容器の製造工程を説明する概略図
【図７】実施例４における液体収納容器の製造工程を説明する概略図
【図８】実施例５における液体収納容器の製造工程を説明する概略図
【図９】実施例２における吸収体の繊維の断面図を示す概略図
【図１０】本実施形態の液体収納容器の外観図
【図１１】本実施形態の液体収納容器の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の液体収納容器内に格納される吸収体は「互いに結合していない繊維の集合体」である。以後単に「繊維」、「繊維吸収体」と記載する。
【００１２】
（１．液体収納容器の構造）
図１０（ａ）は、液体を吐出する液体吐出ヘッドが組み込まれた本実施形態の液体収納容器を液体吐出ヘッド側から見た外観図である。図１０（ｂ）は、本実施形態の液体収納容器を、蓋部材側から見た概観図である。図１０においては、液体収納容器と液体吐出ヘッドが一体となった形態を示したが、液体収納容器と液体吐出ヘッドとが別構成であっても良い。図１１は、図１０の液体収納容器を分解した図である。開口部を有するケース部材１２に繊維の吸収体１３が挿入されている。吸収体の毛細管力によってインクなどの液体が吸収体に保持される。大気と連通する大気連通口１５が設けられた蓋部材１４はケース部材１２に接合され、大気連通口にはラベル１７が貼られる。供給口は液体収納容器を液体吐出装置に装着した状態における底面に配置され、繊維吸収体を挿入し蓋部材が接合される開口部は上面に配置される。
【００１３】
上述の液体収納容器の製造過程において、綿状の形状保持性が低い繊維を液体収納容器のケース部材の開口部から充填した際に、図２に示すように、繊維が膨らみ開口部から溢れてしまう。液体収納容器としての信頼性を確保する為には、単にケース部材から溢れないように繊維を押さえ込んで蓋をすればよいわけではない。繊維が蓋部材とケース部材との間に挟まった場合、接着不良となる恐れがある。さらに、繊維が蓋部材の大気連通口から出てしまうと、内部の液体が繊維を伝って外部に漏れる恐れがあることがわかった。
【００１４】
そこで、本実施例においては、形状自由度の高い繊維の特性を生かした状態で液体収納容器のケース内に繊維を充填し、蓋部材に対向する面においては、繊維が互いに結合してなる結合層を設ける事を最たる特徴とする。図１に示すように、互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体１３と、それを格納するケース部材１２と、ケース部材１２の開口部に接合される蓋部材１４と、蓋部材１４が接合される面とは異なる位置に設けられ液体を外部に供給する供給口１６とを有する。蓋部材１４に対向する吸収体の表面には繊維が互いに結合してなる結合層１３１が形成される。結合層１３１を設ける事で、蓋部材に対向する吸収体の繊維は毛羽立たない状態になる。更に、ケース内に充填された吸収体の膨張も抑制され、吸収体がケースに充填された状態を良好に維持することができ、信頼性の高い液体収納容器を得ることができる。
【００１５】
（結合層の説明）
結合層とは、吸収体を形成する互いに結合していない繊維の一部を結合させた層を示す。結合層の形成方法としては、熱溶融があげられる。結合層の面積は、ケース部材に対する蓋部材の溶着を行う製造工程において、該吸収体がケース部材の蓋部材溶着面にはみ出ること無く、安定した蓋部材の溶着が出来ればよい。結合層の厚さは、蓋部材のリブ（吸収体を抑える役目）に必要以上に反発することなく、安定した蓋部材の溶着が可能であればよい。個々の樹脂材料の特性によって厚さは異なるが、オレフィン系樹脂の吸収体に形成される結合層の厚さは０．１〜０．３ｍｍが好ましい。
【００１６】
（吸収体の繊維）
結合層を熱溶着で作成する場合、ケース部材の融点より吸収体の繊維の融点は十分に低いものがよい。つまり、溶融した繊維や加熱手段による輻射熱などによって変形しないケース部材が良い。繊維吸収体の材料は熱可塑性樹脂で、液体の保持力・保存性などを満足するものとして、オレフィン系の樹脂／ポリプロピレン等があげられる。
【００１７】
（実施例１）
図３、図４を用いて、実施例１における液体収納容器の製造方法の説明を行う。
本実施例では、吸収体に用いる繊維として、直径が約３０ミクロンのポリプロピレンの単芯繊維を使用した。繊維のカット長は一般的な短繊維の範囲（１０〜５０ｍｍ程度）のものを使用する。このように、不定形で繊維間に弾性反発力がある繊維をケース部材に格納すると、図３に示すように繊維がケース部材１２の開口面から外部に溢れ、その一部はケース部材１２の蓋部材溶着面を覆ってしまう。
【００１８】
そこで、溢れ出た繊維吸収体２１をケース部材の開口面寸法内に矯正する筒状の矯正ガイド１１１を用いる。矯正ガイドの表面は、ケース部材内から退避するとき、繊維を外部に引っ張り出さないように、摩擦抵抗が低い材質あるいは表面処理がなされている事が好ましい。（図４（ａ））。
【００１９】
矯正ガイド１１１をケース部材の開口部からケース部材の内壁に沿って挿入する。これにより、ケース部材から溢れていた繊維吸収体１３が、ケース部材の開口面寸法内に押し込まれる（図４（ｂ））。ここで、インクを注入するインク注入針を繊維吸収体に挿入しインクを充填する。インク充填後、インク注入針を退避させる。
【００２０】
次に、補正ガイド１１１の筒内に、熱源を内蔵し一定温度を維持する加熱部材１０１を配置する。溶融した繊維の癒着を低減させる為に、加熱部材１０１の加熱面は表面処理を行うか、イジェクター等の機構を設けたものが好ましい。矯正ガイド１１１がケース部材４に挿入された状態で、加熱部材１０１が下降し、繊維吸収体を所定量押圧しながら、所定時間繊維吸収体の表層を加熱し、溶融させる。加熱部材を冷却する時間を短くするために、加熱部材１０１の加熱面の温度は、ポリプロピレンの融点に約５〜２０℃を加えた温度（約１７０℃）とした。結合層の厚さを約０．１ｍｍとする為に、加熱部材１０１による加熱時間は１秒、加熱部材１０１の押し込み量は、約１ｍｍとした。（図４（ｃ））
続いて、加熱部材１０１の加熱を停止し、繊維吸収体が冷えることで、溶融していた繊維が互いに溶着する。これにより吸収体の表面に溶融部である結合層１３１が形成さされる。この後、加熱部材１０１と、補正ガイド１１１は上昇し、ケース部材から外される（図４（ｄ、ｅ））。
【００２１】
この後、超音波溶着や振動溶着などの一般的な摩擦溶着手法を用いて、蓋部材をケース部材に接着させる。このように、互いに結合していない繊維の集合体からなる吸収体の特性である、形状自由度が大きい状態の吸収体をケース部材に収納することで、繊維間の弾性反発力を内包した不定形状を利用して供給口付近やタンクの細かな形状に吸収体をフィットさせる。さらに、結合層によってケース内に充填された吸収体の形状を良好に維持し、信頼性の高い液体収納容器を作成することができる。
【００２２】
（実施例２）
上述の実施例では、単芯繊維のものをあげたが、本実施例におていは、特開２０００−３０１７４に開示されるように、繊維の断面が中心部２２と外周部２３を有する芯鞘構造の例を示す（図９）。
芯鞘構造の繊維を溶融させると、融点が低い外周部２３の材質が溶融して繊維同士が結合し、融点が高い中心部２２は溶融させずに吸収体の骨格部材となる。本実施例においては、外周部２３の材質がポリエチレンで中心部２２の材質がポリプロピレンである。設定する加熱温度は、外周部２３の材料の融点に５〜２０℃を加えた温度にすれば良く、約１４０℃とし、加熱時間は約１秒、押し込み量は約１ｍｍとした。繊維の材料以外は実施例１と同様である為説明は省略する。
【００２３】
（実施例３）
実施例３においては、図５及び図６（ａ）に示すように、ケース部材１２の開口部を形成する４つの壁面に対応する４方向から矯正ガイド１１をあてがい、溢れた繊維をケース部材の開口面寸法内に集める方式を利用した。補正ガイド以外の製法は、実施例１、２と同様である為、説明は省略する。この方式は、ケース部から溢れる繊維の量が多い場合に特に有効である。補正ガイド１１は上述したように４部材を４方向から押し当てた形態でも良いし、Ｌ字形状の部材を２つ組み合わせたものでも良い。
【００２４】
（実施例４）
実施例４では、図７に示すように繊維吸収体の結合層をケース部材の内壁に固着させる。他の実施例と同様の部分は説明を省略する。加熱部材１０１を、実施例１より長く吸収体に当接することで、吸収体の表層および表層近傍の繊維を溶融させて、結合層となる溶融領域を増やす（図７（ｄ））。
【００２５】
本実施例においては、加熱部材の表面温度は２２０℃、０．５ｍｍの厚さの結合層を作成するために、加熱部材１０１による加熱時間は５秒、加熱部材１０１の押し込み量は５ｍｍとした。これにより、溶融した繊維がケース部材４の内壁に当接する（図７（ｅ））。
【００２６】
次に、溶融領域を冷却することで、ケース部材１２の内壁と結合層１３１とを固定（癒着）させる（図７（ｆ））。
【００２７】
本実施例においては、繊維吸収体の表層がケース部材の側面に固定（癒着・係合）される為、その後の蓋部材の接着工程や搬送時においても吸収体が移動しにくい。さらに、落下などの衝撃を受けた場合においても、液体供給口と吸収体との当接状態を保持することが可能となる。
【００２８】
本実施例においては、結合層と内壁との固定力や、液体保持力・保存性などを満足する前提で、繊維に用いる熱可塑性樹脂材料とケース部材材料の組み合わせは考慮する。ケース部材と吸収体の繊維の材料は、双溶性を考慮すると、類似の材料であることが好ましい。例えば、吸収体がオレフィン系樹脂であるときは、ケース部材もオレフィン系樹脂を選択する。加熱温度や加熱時間は、樹脂材料が十分に液状化してケース部材壁面との十分な癒着が可能となること、加えて生産性を満足するタクトを実現できることを考慮する。
【００２９】
繊維吸収体表層の吸収体溶融部である結合層１３１の厚さは、吸収体に求める機能や性能を満足し、繊維吸収体をケース部材内壁に固定することが可能であればよい。本実施例では、実施例１における厚さの５倍である０．５ｍｍとした。
【００３０】
（実施例５）
実施例５では、図８に示すようにケース部材１２の内壁に溝（切り欠き部）を設けて、溶融させた樹脂繊維を溝に流動させた後に冷却固化させることで、吸収体の溶着部（結合層）がケース部材に対して固定（癒着・係合）される例を示す。上述の実施例と同様の部分の説明は省略する。
【００３１】
まず、加熱部材１０１により、繊維吸収体１３の表面が溶融する（図８（ａ））。溶融が進むにつれ、ケース部材の上部に設けられた溝１８の内部に、溶融した繊維が及ぶ（図８（ｂ））。その後、溶融領域を冷却固化させて、結合層となり、結合層は、ケース部材の内壁に固定される（図８（ｃ、ｄ））。
【００３２】
液体に対する接液保存性などを満足させ、かつ、繊維とケース部材の組み合わせや、加熱温度や時間を選択する必要がある。吸収体溶融部をケース部材内壁切り欠き部の中に流動させて固定するのに必要とする溶融体積、樹脂の流動特性、冷却固化した後の係合状態となる部分の強度、ケース部材の溝部の強度タクトなどの調整も必要である。
【００３３】
本実施例においては、吸収体の融点と加熱部材の設定温度よりも、ケース部材の融点は高いものを選択する。加熱部材の温度は２２０℃とし、１ｍｍの厚さの結合層を作成するために、加熱部材１０１による加熱時間は５秒とした。
【００３４】
上述の実施例４においてはケース部材と吸収体部材が類似の材料であり、溶融温度も近いため、ケースが変形しない温度条件の選択性を考慮する必要がある。一方、本実施例はケース部材の溶融温度が、吸収体の溶融温度やヒートツール温度よりも高いため、ヒートツール温度や加熱時間などの加工条件のマージンが大きいという利点がある。
【００３５】
また、ケース部材の内壁に設ける溝（切り欠き部）の変形例として、シボなどの粗し面を設けることで、樹脂繊維が当接固化した領域の癒着力を向上させても良い。
【００３６】
上述の各実施例においては、加熱部材の加熱方式は内部に熱源を有するコンスタントヒーター方式について記載をしたが、電流を流したときのみ加熱部材が発熱する方式でも良い。加熱面温度の冷却応答性がコンスタントヒーター方式よりも優れている為、繊維が固化して加熱部材が退避できるまでの時間を短くすることができ、生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１２  ケース部材
１３  互いに結合していない繊維の集合体
１４  蓋
１６  供給口
１３１  結合層
【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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【図１１】
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