(57)【要約】【課題】強度低下を抑えつつより容易にリサイクルが可能な液体貯留容器の製造方法、及び、インクカートリッジの製造方法を提供する。【解決手段】樹脂を含む材料で形成され、液体の貯留が可能な液体貯留容器の製造方法であって、樹脂を溶融する工程で当該樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加することを特徴とする。また、使用済み樹脂を素材とする液体貯留容器の製造方法であって、使用済み樹脂を溶融する工程で当該使用済み樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を含む材料で形成され、液体の貯留が可能な液体貯留容器の製造方法であって、
前記樹脂を溶融する工程で当該樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加することを特徴とする液体貯留容器の製造方法。
【請求項２】
使用済み樹脂を素材とする液体貯留容器の製造方法であって、
前記使用済み樹脂を溶融する工程で当該使用済み樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加することを特徴とする液体貯留容器の製造方法。
【請求項３】
前記使用済み樹脂を溶融する工程において、当該使用済み樹脂に請求項１に記載の製造方法で製造された液体貯留容器の材料に含まれる樹脂と同種のバージン材を添加することを特徴とする請求項２に記載の液体貯留容器の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の液体貯留容器の製造方法で製造された液体貯留容器の使用済み樹脂を含む材料から請求項２又は請求項３に記載の液体貯留容器の製造方法により製造することを特徴とする液体貯留容器の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項の液体貯留容器の製造方法により製造された樹脂を原料とする射出成型法、を含むことを特徴とす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、樹脂材料で作製された液体貯留容器の製造方法、及び、インクカートリッジの製造方法に関するものであり、特に、リサイクルに適した液体貯留容器の製造方法、及び、インクカートリッジの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射（吐出）する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記液体噴射装置では、液体噴射ヘッドから噴射させる液体を貯留した液体貯留容器が用いられる。例えば、インクジェット式プリンターでは、インクを貯留したインクカートリッジが着脱可能に装着され、当該インクカートリッジからのインクを液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッドから噴射させる。この液体貯留容器の材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）等の合成樹脂材料が用いられる。近年では、環境意識への高まりから使用済みの液体貯留容器を用いたリサイクルの試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に掲示されているリサイクル方法では、リサイクル時に原料モノマーや触媒を添加することで、再成形された製品の強度低下等の不具合を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７７４９５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、上記のリサイクル方法では、ポリマーと比較して入手が困難な原料モノマーが必要であったり、使用済みの液体貯留容器の樹脂と原料モノマーとを重縮合反応させる工程が必要であったりするため、実現性が難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、強度低下を抑えつつより容易にリサイクルが可能な液体貯留容器の製造方法、及び、インクカートリッジの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体貯留容器の製造方法は、上記目的を達成するために提案されたものであり、樹脂を含む材料で形成され、液体の貯留が可能な液体貯留容器の製造方法であって、
前記樹脂を溶融する工程で当該樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加することを特徴とする（適用例１）。
【０００８】
本発明によれば、樹脂を溶融する工程で当該樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加することにより、本製造方法により製造された液体貯留容器の樹脂を用いて液体貯留容器が再製造、即ちリサイクルされた場合に当該再製造された液体貯留容器の強度や物性の低下を抑制することが可能となる。また、原料モノマーを必要とせず、より容易でより実現性の高いリサイクルが可能となる。
【０００９】
また、本発明の液体貯留容器の製造方法は、使用済み樹脂を素材とする液体貯留容器の製造方法であって、
前記使用済み樹脂を溶融する工程で当該使用済み樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加する（適用例２）。
【００１０】
本発明によれば、使用済み樹脂を溶融する工程で当該樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加することにより、製造された液体貯留容器の強度や物性の低下を抑制することが可能となる。また、原料モノマーを必要とせず、より容易でより実現性の高いリサイクルが可能となる。
【００１１】
上記各製造方法において、前記使用済み樹脂を溶融する工程において、当該使用済み樹脂に請求項１に記載の製造方法で製造された液体貯留容器の材料に含まれる樹脂と同種のバージン材を添加することが望ましい（適用例３）。
【００１２】
当該製造方法によれば、製造された液体貯留容器の強度や物性の低下をより抑制することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の液体貯留容器の製造方法は、適用例１に記載の液体貯留容器の製造方法で製造された液体貯留容器の使用済み樹脂を含む材料から上記適用例２又は適用例３に記載の液体貯留容器の製造方法により製造することを特徴とする（適用例４）。
【００１４】
本発明によれば、樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加されて製造された液体貯留容器の使用済み樹脂を含む材料により製造された液体貯留容器の強度や物性の低下をより効果的に抑制することが可能となる。
【００１５】
また、本発明のインクカートリッジの製造方法は、上記適用例１から適用例４の何れか一の液体貯留容器の製造方法により製造された樹脂を原料とする射出成型法、を含むことを特徴とする（適用例５）。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】液体貯留容器の一種であるインクカートリッジの一形態の構成を説明する図である。
【図３】液体貯留容器の一種であるインクカートリッジの製造方法に係る工程図である。
【図４】実施例１から実施例３について樹脂材料に添加する触媒の含有率と、成形品の引張強度との関係を示すグラフである。
【図５】実施例４から実施例６について樹脂材料に添加するバージン材の含有率と、成形品の引張強度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明では、本発明をインクジェット式記録装置（以下、単にプリンターという）に用いられるインクカートリッジに適用した場合の構成を例示する。
【００１８】
図１は、プリンター１の内部構成を説明する斜視図である。本実施形態におけるプリンター１は、紙送り機構２、キャリッジ移動機構３、キャリッジ４、インクカートリッジ６、及び記録ヘッド５を備えている。キャリッジ移動機構３は、キャリッジ４を、タイミングベルト等を介して走行させる図示しない駆動モーター（例えば、ＤＣモーター）等からなり、キャリッジ４に搭載された記録ヘッド５をガイドロッド７に沿って主走査方向に移動させる。紙送り機構２は、紙送りモーター及び紙送りローラー等からなり、記録用紙等の媒体Ｓをプラテン上に順次送り出して副走査を行う。
【００１９】
キャリッジ４には、各種のインクを貯留したインクカートリッジ６（本発明に係る液体貯留容器の一種であり、本発明に係るインクカートリッジの一種）が着脱可能に装着される。このインクカートリッジ６に貯留されているインクは、記録ヘッド５の内部の流路に導入される。このように構成されたプリンター１では、紙送り機構２によって媒体Ｓを順次搬送すると共に、媒体Ｓに対して記録ヘッド５を主走査方向に相対移動させながら、インクカートリッジ６から導入されたインクを記録ヘッド５から噴射させて、媒体Ｓ上に当該インクを着弾させることによりドットを形成し、当該ドットの配列により画像等を記録する。なお、インクカートリッジ６がプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジ６のインクが供給チューブを通じて記録ヘッド５側に送られる構成を採用することもできる。
【００２０】
図２は、インクカートリッジ６の一形態について説明する断面図である。本実施形態におけるインクカートリッジ６は、中空箱体状のケース９と、当該ケース９の上部開口を塞ぐ蓋部材１０とを備える部材である。ケース９の内部は、仕切壁１１によって第１貯留部１２と第２貯留部１３との２つの空間に区画されている。いずれの貯留部１２，１３は、インクを貯留する空間として機能する部分であるが、これらのうちの一方の第２貯留部１３には、インクを吸収する多孔質部材１４が収容されている。また、仕切壁１１の下端部には連通口１５が開設されており、第１貯留部１２内のインクは連通口１５を介して第２貯留部１３側へ移動すると、多孔質部材１４に吸収されて保持されるようになっている。
【００２１】
また、ケース９の底面側には、インクカートリッジ６の内部とインクカートリッジ６の外部とを連通するインク導出部１６が設けられている。ケース９は上面が開放された箱状部材であり、蓋部材１０はケース９の開放上面を塞ぐ板状部材である。そして、これらのケース９と蓋部材１０は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）等の熱可塑性樹脂を材料としてそれぞれ作製された部材であり、溶着や接着等によって液密状態で一体化されている。また、インク導出部１６は、第２貯留部１３の底部に対応する部分に設けられており、記録ヘッド５側の図示しないインク供給針等のインク導入部材が挿入される部分である。このインク導出部１６内には、例えばエラストマー等の弾性材料により作製されたパッキン１８が配設されている。このパッキン１８は、挿入された記録ヘッド側のインク導入部材の外周面に当接して液密状態を確保する。インク導出部１６の第２貯留部１３側の端部には、インク内の異物を濾別するフィルター１９が配設されている。このため、第２貯留部１３内のインクは、フィルター１９によって濾過された後にインク導出部１６から導出されるようになっている。
【００２２】
次に、上記インクカートリッジ６の製造方法、特に、使用済みのインクカートリッジ６の樹脂を含む材料から新たにインクカートリッジ６を再製造するリサイクル方法について説明する。使用済みのインクカートリッジ６（以下、適宜、廃カートリッジと言う。）を回収して新たにインクカートリッジ６をリサイクルする場合において、廃カートリッジを溶融してペレット化する際、或は、射出成形の前に加熱により溶融させる際に、廃カートリッジの樹脂（即ち、廃カートリッジに由来する樹脂であり、本発明における使用済み樹脂に相当。以下、適宜、再生樹脂と言う。）にカルボン酸が生じて加水分解を促進させることによって、或は、加熱による水素含有量の減少によって結合鎖が切断されることによって、分子量が低下し、再製造された成形品、換言すると、リサイクルされた成形品（即ち、本実施形態においてはインクカートリッジ６のケース９及び蓋部材１０）の強度が新品のインクカートリッジ６と比較して低下したり、着色したりするという問題があった。例えば、新品の成形品の引張強度に対して、再生樹脂から何らの対策もなくリサイクルされた成形品の引張強度は、半分以下の３８％程度まで低下することがわかっている。このような問題に対し、本願発明に係る製造方法では、廃カートリッジの樹脂（より具体的には樹脂ペレット）の他に、新品のインクカートリッジ６の製造に用いられる樹脂と同種の未使用の樹脂、即ち、バージン材のペレットと触媒とを用いて、リサイクルされたインクカートリッジ６の強度低下を抑制する。このバージン材は、原料モノマー（例えば、プロピレンのガス状のモノマー）を触媒の存在下で重合して得られたポリマー（例えば、ポリプロピレン樹脂）である。
【００２３】
図３は、本発明に係る液体貯留容器であるインクカートリッジ６の製造方法に係る工程図であり、新品製造時とリサイクル時のそれぞれにおいて行われる工程が「〇」で示されている。同図では、触媒又はバージン材の添加の有無や添加するタイミングが異なる実施例１から実施例６までの合計６つの工程が示されている。未使用、即ち、新品のインクカートリッジ６が製造される工程である新品製造時に用いられるバージン材は、原料精製工程、重合工程、後処理工程、及び、造粒工程（即ち、ペレット化）を経て作製される。そして、当該バージン材が溶融されて射出成形が行われることにより、新品のインクカートリッジ６が製造される。原料精製工程は、例えばプロピレン等の原料モノマーや溶媒の原料から不純物を除去する工程である。重合工程は、加熱されて溶融された樹脂（即ち、原料モノマー）と重合活性を有する触媒とを接触させて重合させる工程である。後処理工程は、重合工程で得られた高分子樹脂の粒子から触媒残渣などを除去する工程である。造粒工程は後処理された高分子樹脂の粒子に添加物やフィラーなどの他の材料を溶融混錬してペレット化する工程である。このようにして、上記バージン材が得られる。そして、加熱により溶融したバージン材を金型に射出する射出成形工程（即ち、樹脂を溶融する工程に相当。以下、第１射出成形工程と言う）を経て、成形品、即ち、本実施形態においてはインクカートリッジ６のケース９及び蓋部材１０が得られる。この新品製造時において触媒の添加は上記第１射出成形工程で行われる。
【００２４】
なお、ここで言う触媒とは、本実施形態においてはチーグラー・ナッタ触媒を意味する。このチーグラー・ナッタ触媒は、一定の有機金属化合物と四塩化チタン又は三塩化チタンとを混合させたものであり、例えば、トリエチルアルミニウムと四塩化チタンの組合せが代表的である。このチーグラー・ナッタ触媒を添加することにより、樹脂から立体規則性重合体の合成が可能となり、熱履歴を伴う工程を経て製造された成形品の強度の低下等の物性の低下を抑制することが可能となる。
【００２５】
回収された廃カートリッジのリサイクル時では、当該廃カートリッジから樹脂以外の部分（例えば、多孔質部材１４やフィルター１９等）が除去され、除去後の廃カートリッジが洗浄された後、廃カートリッジを粉砕機により粉砕する粉砕工程、粉砕された樹脂をペレット化して再生樹脂とするペレット化工程、及び、加熱により溶融した再生樹脂を金型に射出する射出成形工程（即ち、樹脂を溶融する工程に相当。以下、第２射出成形工程と言う。）を経て、インクカートリッジ６が再製造される。リサイクル時において、上記触媒及びバージン材を添加する場合、第２射出成型工程において再生樹脂を加熱溶融させて射出成形機に投入する際に当該再生樹脂に混錬される。
【００２６】
実施例１では、新品製造時において樹脂の加熱による溶融を伴う第１射出成形工程で樹脂（即ち、バージン材）に触媒（即ち、本実施形態ではチーグラー・ナッタ触媒。以下、同様。）が添加される。例えば、バージン材に対して重量比０％以上０．０３％以下の範囲で触媒が添加される。この実施例１では、リサイクル時において触媒及びバージン材の添加は行われない。実施例２では、新品製造時において触媒の添加は行われない一方、リサイクル時において樹脂（即ち、再生樹脂）に対して重量比０％以上０．０３％以下の範囲で触媒が添加される。実施例３では、新品製造時においてバージン材に対して０．０３％の触媒が添加され、リサイクル時において再生樹脂に対して重量比０％以上０．０３％以下の範囲で触媒が添加される。実施例４では、新品製造時においてバージン材に対して０．０３％の触媒が添加され、リサイクル時において再生樹脂に対して重量比０％以上１０％以下の範囲でバージン材が添加される。実施例５では、新品製造時において触媒の添加は行われない一方、リサイクル時において再生樹脂に対して重量比０．０３％の触媒が添加され、さらに、重量比０％以上１０％以下の範囲で再生樹脂にバージン材が添加される。実施例６では、新品製造時においてバージン材に対して０．０３％の触媒が添加され、リサイクル時において再生樹脂に対して重量比０．０３％の触媒が添加され、さらに、重量比０％以上１０％以下の範囲で再生樹脂にバージン材が添加される。
【００２７】
図４は、実施例１から実施例３について樹脂に添加する触媒の含有率〔％〕と、成形品の引張強度〔Ｍｐａ〕との関係を示すグラフである。同図では、触媒の含有率を重量比０％以上０．０３％以下の範囲で変化させたときの成形品の引張強度の変化の平均値が示されている。同図に示されるように、各実施例１〜３の何れにおいても触媒の含有率を高めるほど引張強度が向上する。また、実施例１と実施例２とを比較すると、実施例１では新品製造時において触媒が添加されているのに対し、実施例２では新品製造時において触媒は添加されていないにもかかわらず、リサイクル時で触媒が添加されることで、引張強度は実施例１と比較して高くなっている。そして、実施例１〜３のうち、新品製造時及びリサイクル時の両方で触媒が添加される実施例３では、成形品の引張強度が最も高くなっている。具体的には、実施例３では、実施例１と比較して、触媒含有率０．０３％の平均値で１．１６倍となる。
【００２８】
このように、新品製造時に樹脂を溶融する工程（即ち、第１射出成型工程）でチーグラー・ナッタ触媒を添加することにより、これにより製造されたインクカートリッジ６の再生樹脂を用いてインクカートリッジ６が再製造、即ちリサイクルされた場合に、当該再製造されたインクカートリッジ６の強度や物性の低下を抑制することができる。また、新品製造時よりもリサイクル時に再生樹脂を溶融する工程（即ち、第２射出成型工程）で触媒を入れたほうが引張強度の向上の効果がより大きい。そして、新品製造時の樹脂溶融工程及びリサイクル時の樹脂溶融工程の両方で触媒がそれぞれ添加されることで、引張強度の向上の効果が最も大きくなる。即ち、リサイクルされたインクカートリッジ６の強度や物性の低下を抑制することが可能となる。
【００２９】
図５は、実施例４から実施例６について再生樹脂に添加するバージン材の含有率〔％〕と、成形品の引張強度〔Ｍｐａ〕との関係を示すグラフである。図５では、バージン材の含有率を重量比０％以上１０％以下の範囲で変化させたときの成形品の引張強度の変化の平均値が示されている。同図に示されるように、各実施例４〜６の何れにおいてもバージン材の含有率を高めるほど引張強度が向上する。また、実施例４と実施例５とを比較すると、実施例４では新品製造時において触媒が添加されるのに対し、実施例５では新品製造時において触媒は添加されないため、バージン材が添加されない場合（バージン材含有率０％）には実施例４の方で引張強度が高くなっている。しかしながら、実施例４ではリサイクル時においてバージン材のみが添加されるのに対し、実施例５ではリサイクル時において触媒及びバージン材の両方が添加されることで、引張強度は実施例４と比較して高くなっている。そして、新品製造時及びリサイクル時の両方で触媒が添加されると共にリサイクル時においてバージン材が添加される実施例６では、成形品の引張強度が最も高くなっている。即ち、実施例６では、実施例４と比較して、バージン材含有率１０％の平均値で１．２倍となる。また、新品製造時及びリサイクル時の両方で触媒が添加される実施例３と比較しても、バージン材を添加することで成形品の引張強度をさらに高めることできる。即ち、リサイクルされたインクカートリッジ６の強度や物性の低下をより抑制することが可能となる。
【００３０】
以上のように、本発明に係る液体貯留容器の製造方法によれば、即ち、どの実施例においてもリサイクルされた成形品であるインクカートリッジ６の強度低下や着色等の物性の低下を抑制することが可能となる。特に、実施例６のように、新品製造時及びリサイクル時の両方で触媒が添加されると共にリサイクル時においてバージン材が添加される実施例６では、インクカートリッジ６の強度低下や着色等の物性の低下をより効果的に抑制することが可能となる。例えば、本願発明の製造方法を適用しない場合に比べて、最大で約２．４倍の引張強度の向上が達成できる。そして、本発明に係る製造方法によれば、原料モノマーを必要とせず、より容易でより実現性の高いリサイクルが可能となる。
【００３１】
上記実施形態では、触媒はチーグラー・ナッタ触媒に替えて、又は、チーグラー・ナッタ触媒と共に、より高い重合活性を有するメタロセン触媒を用いることができる。このメタロセン触媒を添加するタイミングは、上記チーグラー・ナッタ触媒を用いる上記実施形態と同様である。このメタロセン触媒を添加することにより、リサイクルされた成形品の強度低下をより抑制することができる。
【００３２】
また、上記各触媒の替わりに、又は、上記各触媒と共に、脱水縮合剤を添加してもよい。このメタロセン触媒を添加するタイミングは、上記チーグラー・ナッタ触媒を用いる上記実施形態と同様である。この脱水縮合剤を添加することにより、樹脂が加熱により溶融される際の加水分解が抑制されるため、リサイクルされた成形品の強度低下を抑制することができる。脱水縮合剤としては、例えば、2-メチル-6-ニトロ安息香酸無水物や4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリドを用いることができる。要は、樹脂を溶融する工程において、当該樹脂にチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、及び脱水縮合剤のうちの何れか一つ以上を添加することにより、上記実施形態と同様な作用効果、若しくは、相乗作用によってより高い効果が得られる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。上記実施形態では、本発明に係る液体貯留容器として、インクカートリッジ６に適用した態様を説明したが、これには限られず、種々の液体を貯留する液体貯留容器に本発明を同様に適用することができる。例えば、ディスプレイ製造装置における各色材の溶液を貯留する液体貯留容器、電極形成装置における液状の電極材料を貯留する液体貯留容器等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…プリンター，２…紙送り機構，３…キャリッジ移動機構，４…キャリッジ，５…記録ヘッド，６…インクカートリッジ，７…ガイドロッド，９…ケース，１０…蓋部材，１１…仕切壁，１２…第１貯留部，１３…第２貯留部，１４…多孔質部材，１５…連通口，１６…インク導出部，１８…パッキン，１９…フィルター。
【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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