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発明の名称 インク保持体用ポリウレタンフォーム配合物、インク保持体及びインク保持体の密着方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−187462(P2001−187462A)
公開日 平成13年7月10日(2001.7.10)
出願番号 特願2000−313680(P2000−313680)
出願日 平成12年10月13日(2000.10.13)
代理人 【識別番号】100079304
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 隆司 (外2名)
発明者 野田 陽介
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ポリオール、イソシアネートを主成分とし、かつ架橋剤を配合してなることを特徴とするインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
【請求項2】 架橋剤が、平均分子量50〜500、官能基数が2〜10の水酸基化合物である請求項1記載のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
【請求項3】 架橋剤のOH価が100以上である請求項1又は2記載のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
【請求項4】 ポリオール100質量部に対する架橋剤の配合量が0.1〜10質量部である請求項1乃至3のいずれか1項記載のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
【請求項5】 ポリオールがポリエーテル系ポリオール及び/又はスチレン及び/又はアクリロニトリルグラフトポリマーポリオールである請求項1乃至4のいずれか1項記載のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項記載の配合物を発泡、硬化、架橋することにより得られることを特徴とするインク保持体。
【請求項7】 60℃×72時間の条件下、30%圧縮して親水性有機溶剤水溶液中に浸した後開放した時の圧縮残留歪が10%以下である請求項6記載のインク保持体。
【請求項8】 インクジェットプリンター用である請求項6又は7記載のインク保持体。
【請求項9】 内部にインクを収容するインクタンク内にインク保持体を収容し、該インクタンク内壁部にインク保持体を取付けることにより上記インクタンク内にインク保持体を密着する方法において、上記インク保持体として請求項6乃至8のいずれか1項記載のインク保持体を使用することを特徴とするインク保持体の密着方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、印字ヘッドにインクを供給するために使用されるインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物及び該配合物を発泡、硬化、架橋することにより得られるインク保持体並びにインク保持体の密着方法に関し、更に詳述すると、圧縮残留歪が非常に少なく、インクタンクとの長期密着性に優れたインク保持体を得ることができる配合物、インクタンクとの密着性が良好なインク保持体、及びインク保持体をインクタンクに長期密着性よく取付けることのできるインク保持体の密着方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、OA機器の発達は目ざましいものがあり、プリンターにあってはワイヤドット方式や熱転写方式から、インクジェット方式等に代わりつつある。
【0003】このインクジェット方式は、インクタンク(インク収納容器)にインクを均一に保持するため、タンク内にインク保持体を収容するのが通例となっているが、プリンターの高性能化に伴い、このインク保持体に対しては、良好なインク保持性だけでなく、種々の問題を解決することが求められている。例えば、インク中に保持体の成分が溶出し、この溶出物がインクの表面張力を弱めて印字不良を起こすという問題がある。そこで、特定配合のポリオールを使用したフォーム体を提供し、インクの変質がなく、かつインクを安定に供給できるインク保持体等が提案されている。
【0004】しかしながら、このようなインク保持体であっても、インクタンク内でフォーム自体がインクの影響を受けて劣化するという問題を解決していない。即ち、インク中でフォームが塑性変形すると、インクタンクの変形にインク保持体が追従できなくなり、結果として空気の短絡路がフォームとインクタンクとの間にできてしまう。ここで、塑性変形とは、一時的にインクタンクが圧力により変形したり、元に戻ったりすることをいう。このような塑性変形は、本体に取付ける取り扱い時、真空梱包時と梱包の開封時、積み重ねての長期保管時、インクタンクの落下時などに起きると考えられる。上述したように、短絡路が形成されると、インクより空気が先回りして印字不良を起こす。特に、最近のインクジェットプリンターは、より高性能化していることもあり、この空気の入り込みによって印字不良を起こしてしまう確率が高い。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、インクジェットプリンター等の各種インク保持体として好適な圧縮残留歪の飛躍的な低減化と、インクタンクとの、追従性、長期密着性に優れた性能が付与されたインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物及び該配合物を発泡、硬化、架橋することにより得られるインク保持体、及びインクタンクとの追従性に優れ、密着性を長期に亘って付与し得るインク保持体の密着方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、ポリオール、イソシアネートを主成分とする配合物を発泡成形して得られるインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物において、上記配合物中に架橋剤を必須成分として配合することにより、得られたポリウレタンフォームは、圧縮残留歪が非常に少なく、インク(親水性有機溶剤の水溶液)中においても、タンクの塑性変形に対する優れた追従性が確保されることを知見した。
【0007】しかも、この場合、圧縮残留歪が飛躍的に低減化したことにより、フォームが長期にわたって応力を持ち続けることができるので、インク保持体としてタンク内に収容すると、該インクタンクとフォームとの密着性が長期に亘り付与され、インクタンクとの間の空気の短絡路形成の問題が解消される上、外圧によるインクタンクの塑性変形に対しても、フォームが密着性を保って追従し得るので、良好な印字性能を長期に亘り付与できることを知見した。
【0008】従って、上記配合物を発泡、硬化、架橋させてなるフォームが、近年高性能化が進んでいるインクジェットプリンター等のインク保持体として好適に使用できることを知見した。
【0009】更に、本発明者は、インクタンクにインク保持体を取付ける場合、上記架橋剤を必須成分とする配合物によって形成されたインク保持体を取付けることにより、インクの影響を受けにくい保持体をインクタンク内壁に密着性よく長期に亘って取付けられることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
【0010】従って、本発明は、下記インク保持体用ポリウレタンフォーム配合物、インク保持体及び該インク保持体の密着方法を提供する。
請求項1:ポリオール、イソシアネートを主成分とし、かつ架橋剤を配合してなることを特徴とするインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
請求項2:架橋剤が、平均分子量50〜500、官能基数が2〜10の水酸基化合物である請求項1記載のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
請求項3:架橋剤のOH価が100以上である請求項1又は2記載のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
請求項4:ポリオール100質量部に対する架橋剤の配合量が0.1〜10質量部である請求項1乃至3のいずれか1項記載のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
請求項5:ポリオールがポリエーテル系ポリオール及び/又はスチレン及び/又はアクリロニトリルグラフトポリマーポリオールである請求項1乃至4のいずれか1項記載のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物。
請求項6:請求項1乃至5のいずれか1項記載の配合物を発泡、硬化、架橋することにより得られることを特徴とするインク保持体。
請求項7:60℃×72時間の条件下、30%圧縮して親水性有機溶剤水溶液中に浸した後開放した時の圧縮残留歪が10%以下である請求項6記載のインク保持体。
請求項8:インクジェットプリンター用である請求項6又は7記載のインク保持体。
請求項9:内部にインクを収容するインクタンク内にインク保持体を収容し、該インクタンク内壁部にインク保持体を取付けることにより上記インクタンク内にインク保持体を密着する方法において、上記インク保持体として請求項6乃至8のいずれか1項記載のインク保持体を使用することを特徴とするインク。
【0011】以下、本発明について更に詳しく説明すると、まず、本発明のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物は、通常のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物と同様に、ポリオール、イソシアネートを主成分とするものである。
【0012】ここで、ポリオールとしては、数平均分子量1000〜10000、特に2000〜5000のポリオールが好ましく、これらポリオールのOH価は20〜100、特に30〜60であることが推奨される。このようなポリオールとしては、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリエステルポリエーテル系ポリオール等やこれらの変性ポリオールとしてスチレン及び/又はアクリロニトリルグラフトポリマーポリオール等を使用でき、本発明においては、特にポリエーテル系ポリオール、スチレン及び/又はアクリロニトリルグラフトポリマーポリオールを好適に使用することができ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用配合して使用することができ、併用配合する場合には、各重量比が1:1の割合で配合するように調製することが推奨される。
【0013】また、上記各種ポリオールの市販品としては、E−3030(分子量3000、f=3、旭硝子(株)製ポリエーテル系ポリオール)、V3943A(ベースポリオール分子量3000、f=3、ダウポリウレタン日本(株)製アクリロニトリル/スチレン43%グラフトコポリマーポリオール)、3P56B(分子量3000、f=3、武田薬品工業(株)製ポリエステルポリエーテル系ポリオール)等を挙げることができる。
【0014】次に、イソシアネートとしては、公知のイソシアネートを挙げることができ、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリフェニルジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、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等が挙げられる。
【0015】上記イソシアネートの配合量は特に制限されるものではないが、全ポリオール100質量部に対して、通常20〜100質量部、特に30〜60質量部であることが推奨され、100質量部を超えると樹脂化反応が進みすぎ、独立気泡になり、20質量部より少ないとポリウレタンフォームの樹脂化反応が進まない場合がある。
【0016】本発明のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物は、上記ポリオール、イソシアネートを主成分とするものであるが、この配合物中に必須成分として架橋剤を配合するものである。
【0017】本発明の架橋剤は、平均分子量が、通常50〜500、特に100〜200で、官能基数が、通常2〜10、特に2〜4の水酸基化合物であることが好ましい。
【0018】また、本発明において、上記架橋剤のOH価は100以上、更に好ましくは200〜1500であることが推奨される。OH価が100未満であると、圧縮残留歪が悪くなる場合がある。
【0019】架橋剤として、具体的には、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコール、ショ糖(シュガー)、ペンタエリスリトール、1,4−ブタンジオール、ジプロピレングリコール、エチレンジアミン、グリセリン等やこれらにプロピレンオキサイド又はエチレンオキサイド等を付加させたものなどが挙げられる。このような市販品としては、武田薬品工業(株)製T−880,同社製GR−04、ダウポリウレタン日本(株)製XQ82211などが挙げられる。
【0020】上記架橋剤の配合量は、各配合成分に対して適宜調整されるものであるが、通常全ポリオール100質量部に対して0.1〜10質量部、特に1〜5質量部であり、10質量部を超えると独立気泡となり製品化できず、0.1質量部より少ないと親水性有機溶剤水溶液中の圧縮残留歪の向上が図れない場合がある。
【0021】本発明のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物中には、通常のポリウレタンフォーム配合物と同様にして、必要に応じて発泡剤、触媒、整泡剤などを配合することができる。
【0022】ここで、発泡剤は必要に応じて適宜配合し得、例えば水を好適に使用することができるが、メチレンクロライド、モノフッ化トリ塩化メタンなどを使用することもできる。発泡剤の配合量は適宜調製され、通常全ポリオール100質量部に対して0〜15質量部、特に0〜5質量部とすることができる。
【0023】触媒としては、アミン系、錫系のいずれの触媒も好適に使用することができ、アミン系触媒としては、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ビス−(ジメチルアミノエチル)エーテル、テトラメチルプロピレンジアミン、トリメチルアミノエチルピペラジン、テトラメチルエチレンジアミン、ジメチルベンジルアミン、メチルモルホリン、エチルモルホリン、トリエチレンジアミン等、錫系触媒としては、スタナスオクテート、ジブチルチンジラウレート等を挙げることができる。触媒の配合量は、全ポリオール100質量部に対して、例えば0〜5質量部、特に0.1〜1質量部とすることができる。
【0024】整泡剤としては、例えば、オルガノポリシロキサン、アルキルカルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等を挙げることができる。整泡剤の配合量は、全ポリオール100質量部に対して0〜5質量部、特に0.5〜2質量部とすることができる。
【0025】親水性有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、プロピルアルコール等の一価のアルコール類、グリセリン、エチレングリコール等の多価アルコール類、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等の多価アルコール重合物、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等の多価アルコール重合物と一価アルコールの重合物等が挙げられる。
【0026】本発明の配合物に対しては、更に必要に応じて各種添加剤を配合することができ、炭酸カルシウム等の充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤などを配合することができる。
【0027】本発明のインク保持体は、上述した本発明のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物を発泡、硬化、架橋して得ることができ、上記配合物を使用して公知の方法にて製造することができ、例えば、ワンショット法、プレポリマー法などを採用できる。なお、発泡温度は0〜40℃、特に15〜25℃とすることができる。この場合、容器内の圧縮率は特に制限されるものではなく、圧縮しなくてもよいが、通常、圧縮率は1/1〜1/5にして製造することができる。
【0028】更に、得られる保持体としてのポリウレタンフォームは、フォームセル膜の除去された三次元網状骨格フォームであることが推奨される。この場合、フォームセル膜の除去法は、アルカリ水溶液に浸すか、あるいは水素ガスと酸素をフォーム内に導いてこれを反応させる爆発法等が挙げられ、特に爆発法が好ましい。
【0029】以上のようにして製造されたインク保持体は、セル数が調整されたものであることが推奨され、通常30〜100個/inch、特に40〜60個/inchであり、セル数が多いとインクの注入と排出が難しくなり、セル数が少ないとインクの保持力が低下し、インク漏れが発生する場合がある。
【0030】本発明のインク保持体は、上記材料にて形成されるものであるが、保持体自体は、60℃×72時間の条件下、30%圧縮して親水性有機溶剤水溶液に浸した後、開放したときの圧縮残留歪が、通常10%以下、特に5%以下であることが好ましく、10%を超えるとフォームの応力の持続性が少なく、取付けた後、長期保存によりフォームとインクタンクとの間の密着性が損なわれ、空気の短絡路ができ、空気の入り込みによる印字不良を起こす場合がある。なお、上記親水性有機溶剤水溶液としては、特にメタノール、ジエチレングリコール、グリセリン等の水溶液を好適に挙げることができる。
【0031】以上のようにして得られるインク保持体は、各種インク保持体として好適に使用でき、インクジェットプリンター用、レーザーショット用等の各種用途に好適に使用できるが、特にインクジェットプリンター用のインク保持体として好適で、インクによるフォーム劣化の問題がないので、長期に亘り良好な印字性能を確保し得るものである。
【0032】本発明のインク保持体の密着方法は、上記本発明の架橋剤の配合されたインク保持体を、公知の方法でインクタンク内に収容し、インクタンク内壁部に密着させる方法であるが、より具体的には、インク保持体として上述した架橋剤を必須成分とするインク保持体用配合物を使用し、該配合物を発泡、硬化、架橋させてインク保持体を形成した後、該保持体を所望のインクタンク内に収容することにより該インクタンク内壁に密着させるものである。
【0033】この場合、本発明のインク保持体の密着方法は、公知のインク保持体の取付け方法と同様の方法を採用でき、例えば、本発明のインク保持体を上述した方法で製造し、インクタンクに応じた形状とし、該タンク内に配備してインクを注入し真空密閉すればよく、インク保持体の取付け作業に特別の工程を必要とすることなく、インクタンク内壁部にインク保持体を密着性よく取付けることができる。
【0034】従って、本発明の密着方法によれば、インクによる劣化及び塑性変形に対して追従し得る優れた密着性を長期に亘って確保できるので、インクタンク内壁部から部分的に剥離して空気の短絡路が形成する問題を回避し、タンクの変形に追従することが確保されたインク保持体を長期に亘り密着させることができ、優れたインクタンクを得ることができる。また、本発明の密着方法は、種々のインクタンクに採用でき、特に、近年高性能化が著しいインクジェットプリンター用のインク保持体の密着方法として好適に採用でき、インクタンクの使用期間の長期化を図ることができる。
【0035】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【0036】[実施例,比較例]表1〜4に示す成分からなる配合物を調製した後、各配合物について25℃で発泡、硬化、架橋させ、高さ250mm×幅300mm×長さ300mmの大きさの軟質ポリウレタンフォームを得た。得られたポリウレタンフォームに、爆発処理を施してセル膜を取り除いた後、60℃×72時間の条件下、30%圧縮して親水性有機溶剤水溶液に浸し、開放した後の圧縮残留歪を測定した。
【0037】また、表1〜4に示す成分からなるポリウレタンフォーム配合物をそれぞれ使用し、25℃で発泡、硬化、架橋させ、同一形状のインク保持体を製造した。得られたインク保持体をインクタンク内に配備し、インクを注入して真空密閉し、60℃×72時間加熱した。上記処理したインクタンクを市販のインクジェットプリンターに取付け、印字を行い、印字状態を下記基準で評価した。結果を表1〜4に併記する。
○:極めて良好×:悪い(部分的に欠ける)
なお、表1〜4中、配合成分,測定条件は下記の通りである。
配合成分ポリオール1:E−3030、旭硝子(株)製ポリエーテル系ポリオールポリオール2:V3943A、ダウポリウレタン日本(株)製アクリロニトリル/スチレングラフトコポリマーポリオールイソシアネート:TDI−80、日本ポリウレタン(株)製ポリイソシアネート架橋剤1:T−880、武田薬品工業(株)製架橋剤、OH価880架橋剤2:XQ82211、ダウポリウレタン日本(株)製架橋剤、OH価1300架橋剤3:GR−04、武田薬品工業(株)製架橋剤、OH価400アミン触媒:カオーライザーNo.31、花王(株)製アミン触媒シリコン整泡剤:L−6202B、日本ユニカー(株)製シリコン整泡剤錫触媒:スタノクト、武田薬品工業(株)製錫触媒親水性有機溶剤水溶液の種類 A:10%メタノール水溶液B:10%ジエチレングリコール水溶液C:10%グリセリン水溶液【0038】
【表1】

【0039】
【表2】

【0040】
【表3】

【0041】
【表4】

【0042】
【発明の効果】本発明のインク保持体用ポリウレタンフォーム配合物により得られるインク保持体は、圧縮残留歪が非常に少なく、インクタンクとの長期間の密着性を確保でき、良好な印字性能を長期に亘り付与できる。




 

 


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