(57)【要約】【課題】撥液性の多孔質膜を液体貯蔵容器に溶着する際に生じる多孔質膜の性能劣化、および多孔質膜の接合強度不足を解消する。【解決手段】１回目の溶着で第１溶着部３１ａを溶着して多孔質膜４とサブタンク２を接合する。２回目の溶着で第２溶着部３１ｂを溶着して、サブタンク２の通気孔８を囲む溶着部３１を完成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する空間と通気孔を備えた液体収容部と、前記通気孔を覆って前記液体収容部に溶着された、撥液処理が施されている多孔質膜とを有する液体貯蔵容器において、
前記液体収容部と前記多孔質膜との溶着によって形成された複数の溶着部を有し、前記各溶着部はそれぞれ閉じた領域のない形状であり、前記各溶着部が組み合わされて、前記通気孔の周囲を囲む閉じた領域を形成することを特徴とする液体貯蔵容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔質膜を利用した液体貯蔵容器およびその製造方法に関し、特に各種記録分野に利用される記録ヘッド用インクタンクとしての液体貯蔵容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクタンクと記録ヘッドとが一体的にキャリッジに搭載され、記録ヘッドの液体吐出口からインクを吐出して記録を行う記録装置において、キャリッジに搭載されたインクタンク（以下サブタンクと呼ぶ）にインクを供給（充満または補充）する方法として、ピットイン式と呼ばれるインク供給方法が知られている。
【０００３】
ピットイン式供給では、サブタンクとは別に、このサブタンクに供給するためのインクを保有するメインタンクが、キャリッジの可動範囲内に設けられている。そしてサブタンクへのインク供給時には、キャリッジに搭載されているサブタンクがメインタンクに接続してインクの供給を受ける。しかし、このピットイン式供給においては、サブタンクへインクを過剰供給してしまうことによって発生する溢れ（オーバーフロー）が問題であった。
【０００４】
そこで、この問題を解消する方法として、サブタンクの容器に大気連通部として開口部を設け、その開口部には気体を透過させ、かつ、インクなどの液体を通過させない性質を有する多孔質からなる撥液性の繊維状の多孔質膜を貼り付ける方法が提案されている。この方法では、多孔質膜を導通してインクタンク内部の空気を排除することで発生する負圧によって、メインタンクからインクを吸入し、膜のメニスカス保持力によって、満タンまでインクの供給が行なわれる。
【０００５】
また、このような撥液処理が施された多孔質膜を通気フィルタとして使用して、インクの漏洩を防止するインクカートリッジも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
図８〜図１０を参照して従来の多孔質膜を利用したサブタンクの一例と、ピットイン式供給方法の説明をする。
【０００７】
図８において、インクを吐出するためのインク吐出口８０７を有する記録ヘッド８０１が、インク吐出口８０７に供給するためのインクを内部に保有するサブタンク８０２の下部に設けられている。サブタンク８０２の側面にはインクをメインタンクから吸引するインク供給口であるインク供給用ニードル８０３が設けられている。サブタンク８０２の上面には外部に開口した連通部８０８が配置され、連通部８０８を覆うように多孔質膜８０４が熱溶着により溶着されている。多孔質膜８０４は気体を透過させ、かつ液体を透過させない性能を有し、サブタンク８０２の内部に対面する面には撥液処理が施されている。多孔質膜８０４の上方を覆うようにフタ部材８０５が、サブタンク８０２の上部に配置され、フタ部材８０５の側面にはサブタンク８０２内のエアーを外部から吸引するためのエアー吸引口８０６が設けられている。
【０００８】
図９を参照して、熱溶着法で多孔質膜８０４をサブタンク８０２へ固定する溶着方法を説明する。
【０００９】
不図示の発熱手段によって加熱された溶着ヘッド８２１が、連通部８０８を覆うように配置された多孔質膜８０４をサブタンク８０２側に押圧することで、サブタンク８０２と多孔質膜８０４とが加熱され溶け合う。そして溶着ヘッド８２１が多孔質膜８０４から離れると、サブタンク８０２と多孔質膜８０４とが溶けあった部分は冷却されて結合部である溶着部８３１を形成する。溶着部８３１は連通部８０８を囲うように閉じた領域を構成する。
【００１０】
以上のように構成されたサブタンク８０２へ、ピットイン式供給でインクを供給する方法について、図１０を参照して説明する。
【００１１】
図１０（ａ）のように、サブタンク８０２内のインク８１０残量が少なくなったらサブタンク８０２をメインタンク（不図示）に接続してインク供給動作を開始する。供給開始段階では図１０（ｂ）に示すように、サブタンク８０２内のエアーをエアー吸引口８０６から外部に吸引すると、多孔質膜８０４は気体を透過させるのでサブタンク８０２内のエアーが吸引されて内部に負圧が発生し、メインタンクに接続しているインク供給用ニードル７０３からサブタンク８０２内にインク８１０が供給される。インク８１０の供給が進み、図１０（ｃ）に示す供給終了段階になると、供給されたインク８１０はサブタンク８０２内のインクが多孔質膜８０４まで達して、多孔質膜８０４は液体を透過させないのでエアー吸引口８０６からエアーを吸引してもこれ以上インク８１０は供給されない。こうしてサブタンク８０２は満タン状態となる。
【００１２】
図１０（ｃ）に示す供給終了段階でインク８１０が多孔質膜８０４まで達したとき、多孔質膜８０４が撥液性を備えているのでインク８１０は多孔質膜８０４を通過して外部に漏れ出すことはなく、さらに、溶着部８３１が閉じた領域を形成しているので多孔質膜８０４とサブタンク８０２の隙間からインク８１０が漏れることもない。また、こうして配置された多孔質膜８０４は通気フィルタとしても機能する。したがって、温度変化によりサブタンク８０２内のエアーが膨張収縮した際に、多孔質膜を通してエアーを排気吸気することで、インク吐出口８０７からのインクの漏れおよびインク内への気泡の抱き込みを防止する。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−３２６５２７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のインクタンクでは、撥液性である多孔質膜を溶着する際に、溶着時の熱による影響として多孔質膜の性能の劣化や、多孔質膜の接合強度不足による剥がれなどの懸念点がある。
【００１５】
すなわち、多孔質膜は表面に撥液処理を施されているので、接着剤などで液体貯蔵容器に接合することは困難であるため、通常は溶着の一種である熱溶着で液体貯蔵容器に接合される。発熱する溶着ヘッドにより被溶着材を溶かして結合する熱溶着においては、接合部の強度向上、接合部からの液体の漏洩防止、および液体貯蔵容器の樹脂部材の流れ性を高める目的のため溶着温度は高温の方が好ましい。しかし、高温で熱溶着すると、溶着ヘッドから多孔質膜へ熱が伝播して多孔質膜も高温となり、多孔質膜の撥水性や撥油性が低下する原因となる。そして撥液性が低下すれば、多孔質膜内への液体の目詰まりや液体の漏れなどの問題が発生する。一方で、多孔質膜の性能低下を防ぐために溶着温度を下げると、溶着部の強度低下につながり、多孔質膜の剥がれなどの問題が発生する。
【００１６】
そこで本発明の目的は、多孔質膜を液体貯蔵容器に接合する際に生じる多孔質膜の性能の劣化、および接合強度低下を解消した液体貯蔵容器を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体貯蔵容器は、液体を収容する空間と通気孔を備えた液体収容部と、通気孔を覆って液体収容部に溶着された、撥液処理が施されている多孔質膜とを有する液体貯蔵容器において、液体収容部と多孔質膜との溶着によって形成された複数の溶着部を有し、各溶着部はそれぞれ閉じた領域のない形状であり、各溶着部が組み合わされて、通気孔の周囲を囲む閉じた領域を形成することを特徴とする。
【００１８】
本発明の液体貯蔵容器は、液体収容部に通気孔を有し、その通気孔を覆うように撥液性の多孔質膜が溶着される。すなわち、液体収容部と多孔質膜とは、閉じた領域を形成しない複数の溶着部を組み合わせて、最終的に通気孔の周囲を囲む閉じた領域を形成するように溶着される。
【００１９】
したがって、各溶着部は閉じた領域を形成しないので、溶着時に多孔質膜に伝達される熱がこもりにくく、溶着時の多孔質膜の温度上昇を抑えることができるため、溶着後の多孔質膜の撥液性の劣化を低減する事ができる。また、熱がこもりにくいため溶着温度を十分に上げることができるので、溶着温度が低いために被溶着材どうしが十分に溶着し合わず接合強度が不十分となる問題も解決される。
【００２０】
また、本発明の液体貯蔵容器を製造する際、複数の溶着工程で通気孔の周囲を囲む閉じた領域を形成する。つまり、それぞれの溶着工程では、閉じた領域を形成しない溶着部を溶着するが、複数のそれらの溶着部によって最終的に閉じた領域を形成して、撥液性の多孔質膜の溶着を完成する。こうすることで、溶着時に多孔質膜に熱がこもるのをおさえることができるので、多孔質膜の性能劣化を低減して、接合強度も向上できる。
【００２１】
溶着方式としては、溶着ヘッド自体が発熱して被溶着材である多孔質膜と液体収納部に熱を伝える熱溶着方式が使用できる。
【００２２】
また、溶着時に溶着ヘッドと多孔質膜を冷却する送風手段を使用すれば、多孔質膜の溶着部周辺を効果的に冷却でき、熱による多孔質膜の性能劣化をより抑えることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態である溶着方法の説明図である。図２は、図１の多孔質膜の溶着部を示す上面図である。
【００２５】
不図示の発熱手段を有し、高温に加熱されることで被溶着材を熱溶着する第１溶着ヘッド２１ａおよび第２溶着ヘッド２１ｂが、被溶着材であるサブタンク２、多孔質膜４の上部に備えられている。多孔質膜４は、サブタンク２の開口部である連通部８を覆うように配置され（図２参照）、第１溶着ヘッド２１ａおよび第２溶着ヘッド２１ｂ  に対面している。本実施形態の熱溶着では、第１溶着ヘッド２１ａおよび第２溶着ヘッド２１ｂがサブタンク２の方向に多孔質膜４を押圧することで、第１溶着ヘッド２１ａ、第２溶着ヘッド２１ｂの先端部が当接する部分が溶けて図２に示すような第１溶着部３１ａ，第２溶着部３１ｂとなり、サブタンク２と多孔質膜４とを接合する。したがって、第１溶着ヘッド２１ａの先端部形状は、第１溶着部３１ａを形成する形状であり多孔質膜の右端と左端のみを溶着するような凸形状となっており、第２溶着ヘッド２１ｂの先端部形状は第２溶着部３１ｂを形成する形状であり、多孔質膜の上端と下端のみを溶着できる形状とできる。
【００２６】
また、第１溶着ヘッド２１ａまたは第２溶着ヘッド２１ｂと多孔質膜４を同時に冷却できる位置である第１溶着部３１ａ，第２溶着部３１ｂの側部に不図示の送風手段を有する送風口９が配置されている。
【００２７】
より詳細には、サブタンク２の材料は熱溶着可能なＰＳＵ（ポリサルフォン）であり、多孔質膜４はＰＴＦＥ多孔質膜（厚さ：７０μｍ、気孔率：７５％、平均孔径：０．６μｍ、通気度：８ｓｅｃ／１００ｍｌ）と、ＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（ユニチカ社製「エルベスＴＯ３０３ＷＤＯ（商品名）」）とを熱ラミネートにより接合し、外形サイズは４ｍｍ×６ｍｍであり、撥液性能を有する。
【００２８】
以上のように構成された溶着装置での、本発明の一実施形態の熱溶着方法を説明する。本実施形態では第１溶着ヘッド２１ａ、第２溶着ヘッド２１ｂにより２回の溶着で閉じた溶着部３１を形成する。
【００２９】
１回目の溶着として、不図示の発熱手段により加熱され高温になった第１溶着ヘッド２１ａが、サブタンク２の連通部８を覆うように配置された多孔質膜４をサブタンク２に押圧する。第１溶着ヘッド２１ａは高温になっているため、多孔質膜４およびサブタンク２において第１溶着ヘッド２１ａが当接している領域が溶け合う。第１溶着ヘッド２１ａ押圧している間、第１溶着ヘッド２１から多孔質膜４に伝播する熱を抑えるために、送風口９の送風手段を作動させ多孔質膜４を冷却する。所定の溶着時間経過後に、第１溶着ヘッド２１ａが多孔質膜４から離れてサブタンク２と多孔質膜４は図２（ａ）に示す第１溶着部３１ａを形成して接合し、１回目の溶着を終了する。
【００３０】
続いて、第２溶着ヘッド２１ｂを使用して、１回目の溶着で溶着されなかった多孔質膜４の端部を溶着する。１回目の溶着同様に第２溶着ヘッド２１ｂを作動させて多孔質膜４とサブタンク２を溶着して第２溶着部３１ｂを形成する。その結果、第１溶着部３１ａと第２溶着部３１ｂとが形成する溶着部３１の領域は連通部８を囲む閉じた領域となり、本実施形態の溶着は完了する。
【００３１】
なお、溶着時の第１溶着ヘッド２１ａ、第２溶着ヘッド２１ｂの温度は２８０℃で、溶着時間はいずれも５秒で溶着を行った。
【００３２】
以上のように、２回の溶着で多孔質膜４を溶着した際、第１溶着ヘッド２１ａ、第２溶着ヘッド２１ｂの熱により上昇した多孔質膜４の最高到達温度分布を図３（ａ）に示す。
【００３３】
さらに、比較対象として、従来技術に紹介した溶着ヘッド８２１を使用して１回の溶着で溶着を実施した際の多孔質膜８０４の最高到達温度分布を図３（ｂ）に示す。図中の領域４１は、溶着時の最高到達温度が１５０℃以下だった領域であり、図３（ａ）に示す本実施形態の溶着方法の方が、多孔質膜４の温度上昇を抑えている結果となった。
【００３４】
また、本実施形態で溶着した多孔質膜４と、従来の溶着方法で溶着された多孔質膜８０４のピットイン式供給における耐久試験結果を図４に示す。
【００３５】
図４のグラフにおいて、横軸はピットイン式供給でメインタンクにアクセスしたピットイン回数であり、縦軸は多孔質膜４の通気度である。ピットイン式供給において正常なインク供給ができる通気度の下限値をピットイン可能領域下限値とする。
【００３６】
図４に示すように、ピットイン回数がある程度進んだところで、多孔質膜８０４の通気度がピットイン可能領域下限値を割ったのに対して、本実施形態の多孔質膜４では、ピットイン回数が進んでも通気度に大きな低下はみられない。
【００３７】
以上の結果から、２回の溶着で溶着することで溶着時の温度上昇が抑えられた結果、多孔質膜４は従来の溶着方法で溶着された多孔質膜８０４にくらべて溶着による性能劣化が少ないことが確認された。
【００３８】
以上説明してきたように、多孔質膜４とサブタンク２との熱溶着において、本発明による溶着方法では、閉じた領域のない形状の第１溶着ヘッド２１ａ、第２溶着ヘッド２１ｂを使用して、２回に分けて熱溶着し第１溶着部３１ａ，第２溶着部３１ｂで最終的に閉じた領域を形成する溶着部３１を形成する。第１溶着ヘッド２１ａ、第２溶着ヘッド２１ｂは閉じた領域を形成しないので、溶着時に多孔質膜４に熱がこもりにくく、また送風手段による冷却も有効に実施できる。その結果、熱溶着時の多孔質膜４の温度上昇を最小限に抑えられ多孔質膜４の性能の劣化を低減し、かつ、第１溶着ヘッド２１ａ、第２溶着ヘッド２１ｂの溶着温度を十分に上げることができるため接合強度不足による剥がれなどを防止する液体貯蔵容器を提供できる。
【００３９】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、以下のように種々の変更が可能である。
【００４０】
（１）上述の実施形態では、連通部が１つのみの場合を説明したが、図５に示すように例えばイエロー、マゼンダ、シアンの３色のインクを保有する連通部５０８が３つあるような場合でも本発明を実施することができる。
【００４１】
図５において、サブタンク５０２は連通部５０８を３つ有しており、３つの連通部５０８を覆うように多孔質膜５０４を配置する。３つ連通部を仕切るように４本の第１溶着部５３１ａを形成する不図示の溶着ヘッドと、４本の第１溶着部５３１ａに交差して閉じた領域を完成する２本の第２溶着部５３１ｂを形成する不図示の溶着ヘッドを使用する。
【００４２】
上述の実施形態と同様の溶着の説明は省略して、多孔質膜５０４の溶着方法を説明する。１回目の溶着として３つ連通部を仕切るように４本の第１溶着部５３１ａを溶着する。続いて２回目の溶着で、閉じた領域を完成する２本の第２溶着部５３１ｂを溶着する。第１溶着部５３１ａと第２溶着部５３１ｂとが、最終的に形成する溶着部５３１の形状はそれぞれの連通部５０８を囲う形状となる。
【００４３】
（２）被溶着材の多孔質膜の形状は四角形状に限らず、図６に示すような円形の多孔質膜６０４も本発明による溶着方法で溶着できる。
【００４４】
図６に示すように、サブタンク６０２設けられた連通部６０８を覆うように円形の多孔質膜６０４を溶着する場合、最終的に溶着されるべきリング状の溶着部６３１を形成するために２つの溶着ヘッド（不図示）を使用して、２回に分けて半リング状の第１溶着部６３１ａ、第２溶着部６３１ｂを溶着して、最終的にリング状の溶着部６３１として溶着することができる。なお、第１溶着部６３１ａ、第２溶着部６３１ｂが互いに重なる溶着部分を有することで、最終的に形成されるリング状溶着部は隙間なく閉じた領域となる。
【００４５】
以上２つの変形実施形態においても、図１に示すような溶着部付近に設けられた送風口９から送風して、溶着時の多孔質膜冷却することは勿論効果的である。
【００４６】
（１）および（２）のいずれの変形実施形態においても、各溶着部５３１ａ，５３１ｂ，６３１ａ，６３１ｂを閉じた領域のない形とすることで、多孔質膜における溶着ヘッドが押圧する領域で熱がこもるのを抑制することができ、また、外部からの送風手段による冷却も有効に実施でき、多孔質膜への熱の伝導を低減することができる。結果的に、溶着後の多孔質膜の性能劣化を最小限にして、接合強度の向上も実現できる。
【００４７】
なお、本実施形態では送風手段の配置場所は図１に示すような溶着部の側部として説明したが、図７に示すような中空構造の溶着ヘッド７２１を使用して送風口７０９を形成し多孔質膜を冷却するものであってもよい。このように、溶着部の内側に送風口を配置することで、側部から送風して冷却する図１の方法に比べてより効果的に多孔質膜４を冷却することができる。
【００４８】
また、以上に説明してきた変形実施を含む実施の形態では、サブタンクと多孔質膜の溶着を２回の溶着によって完成したが、これは２回に限るものではない。閉じた領域を形成しない溶着部を形成する溶着を複数回実施して、最終的な閉じた溶着部を完成するものであれば、３回、あるいは４回以上の溶着によって溶着を完成するものでもよい。
【００４９】
また、本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００５０】
〔実施態様１〕  液体を収容する空間と通気孔を備えた液体収容部と、通気孔を覆って液体収容部に溶着された、撥液処理が施されている多孔質膜とを有する液体貯蔵容器において、
液体収容部と多孔質膜との溶着によって形成された複数の溶着部を有し、各溶着部はそれぞれ閉じた領域のない形状であり、各溶着部が組み合わされて、通気孔の周囲を囲む閉じた領域を形成することを特徴とする液体貯蔵容器。
【００５１】
〔実施態様２〕  液体を収容する空間と通気孔を備えた液体収容部と、通気孔を覆って液体収容部に溶着された、撥液処理が施されている多孔質膜とを有する液体貯蔵容器の製造方法において、
複数の溶着工程で、各々は閉じた領域のない形状を持つ複数の溶着部からなる、通気孔の周囲を囲む閉じた領域を形成することを特徴とする液体貯蔵容器の製造方法。
【００５２】
〔実施態様３〕  溶着の種類は、熱溶着である実施態様２に記載の液体貯蔵容器の製造方法。
【００５３】
〔実施態様４〕各溶着工程は、送風によって多孔質膜を冷却することを含む実施態様２または３に記載の液体貯蔵容器の製造方法。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多孔質膜と液体貯蔵容器との熱溶着において、液体収容部と多孔質膜とは、閉じた領域を形成しない複数の溶着部を組み合わせて、最終的に通気孔の周囲を囲む閉じた領域を形成するように溶着される。したがって、溶着時の多孔質膜の温度上昇を抑制でき、多孔質膜の性能の劣化を低減し、かつ、接合強度不足による剥がれなどを防止することができる液体貯蔵容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である溶着方法の説明図である。
【図２】図１の多孔質膜の溶着部を示す上面図である。
【図３】熱溶着時の多孔質膜の最高到達温度分布比較図である。
【図４】多孔質膜のピットイン式供給における耐久試験結果のグラフである。
【図５】本発明の変形実施形態である、３つの連通部を有するサブタンクへの多孔質膜の溶着方法を説明するための図である。
【図６】本発明の変形実施形態である、円形多孔質膜の溶着方法を説明するための図である。
【図７】内部に送風口を有する溶着ヘッドの断面図である。
【図８】従来のサブタンクの一例を示す断面図である。
【図９】図８に示すサブタンクと多孔質膜との溶着方法を説明する斜視図である。
【図１０】図８に示すサブタンクにインクを供給するピットイン式供給の説明図である。
【符号の説明】
２、５０２、６０２    サブタンク
４、５０４、６０４    多孔質膜
９、７０９    送風口
８、５０８、６０８    連通部
２１ａ、２１ｂ、７２１    溶着ヘッド
３１，５３１，６３１    溶着部
３１ａ、５３１ａ、６３１ａ        １回目の熱溶着による溶着部
３１ｂ、５３１ｂ、６３１ｂ    ２回目の熱溶着による溶着部
【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】
2004160722.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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