JP2006071907A - Container having degassing hole - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス抜き穴を有する樹脂製の容器に関する。 The present invention relates to a resin container having a vent hole.
密閉性の高い樹脂製容器などにおいて、内部ガスの膨張などによる容器破損を防止するため、その内容物の漏洩を防止しつつガスのみを容器外部へ排出するガス抜き手段を有するものがある。従来このような容器として、樹脂製容器に可撓性の舌先を設けることにより、容器内圧の上昇時において該舌先が弾性変形し開放することで内部圧を逃がすようにした容器がある（特許文献１参照）。また、容器本体に小孔を貫通させ、その上に合成樹脂製微多孔質性シートなどを接着する方法が開示されている（特許文献２参照）。この微多孔質性シートの接着理由としては、小孔のみでは内容物が漏洩するため、その漏洩防止が役目となる。
また、複写機、ファクシミリ、プリンター等の現像装置に用いられるトナー容器も、微粉末であるトナーの飛散を防止するため密閉性が高い。このため、輸送、保管、または使用時における温度変化、航空輸送時の圧力変化などによって、容器内圧が変化して、トナー容器の封止部からのトナー漏れや、現像装置への装着時においてトナーが飛散する場合があった。これを防止するため、従来ガス抜き手段を備えたトナー容器として、トナー容器を封止する一部の部材を、通気性部材としたもの（特許文献３および特許文献４参照）、および部材の変形を利用したもの（特許文献５参照）などがある。
一方、ガス抜きのための小孔をレーザー加工により形成した樹脂成形品（特許文献６参照）などもある。
Some highly sealed resin containers have gas venting means for discharging only the gas to the outside of the container while preventing leakage of the contents in order to prevent damage to the container due to expansion of the internal gas. Conventionally, as such a container, there is a container in which a flexible tongue tip is provided in a resin container so that the internal pressure is released by elastically deforming and opening the tongue tip when the internal pressure of the container increases (Patent Document) 1). Further, a method is disclosed in which a small hole is passed through a container body and a synthetic resin microporous sheet or the like is adhered thereon (see Patent Document 2). The reason for adhesion of the microporous sheet is that the contents leak only with the small holes, so that the prevention of the leakage is useful.
In addition, a toner container used in a developing device such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer also has a high sealing property in order to prevent scattering of fine toner. For this reason, the internal pressure of the container changes due to temperature changes during transportation, storage or use, pressure changes during air transportation, etc., and toner leakage from the sealing portion of the toner container or when the toner is attached to the developing device May be scattered. In order to prevent this, as a conventional toner container provided with a gas venting means, a part of the member that seals the toner container is a breathable member (see Patent Document 3 and Patent Document 4), and deformation of the member (Refer to Patent Document 5).
On the other hand, there is a resin molded product (see Patent Document 6) in which small holes for venting are formed by laser processing.
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２の方法では樹脂製容器に別部品を組合わせる必要があり、別部品作製、接着工程などの工数の増加により、コストが高くなるという問題がある。また、容器を傾けたり、倒したりした場合に内容物が漏洩する可能性がある。また、特許文献３などでは、通気性部材としてトナーの平均粒子径より細かい孔径の不織布などが別途必要となる他、容器製造工程も複雑となるので、上記特許文献１などと同様に製造コストが高くなるなどの問題がある。
また、レーザー光による微細加工では、通常、深さ／穴径のアスペクト比は 10 程度が限界とされている。よって、容器の内容物が水などの液体である場合や、トナーのように粒子径が数μm〜十数μm のものである場合は、レーザー加工を用いて、容器壁面にこれら内容物が漏洩しないガス抜き穴を形成することは困難である。また、微細なガス抜き穴の形成が可能である場合でも、形成する微細穴の個数によっては十分なガス抜きができないという問題もある。
In micromachining with laser light, the depth / hole diameter aspect ratio is usually limited to about 10. Therefore, when the contents of the container are liquids such as water, or when the particle diameter is several μm to several tens of μm like toner, these contents leak to the container wall using laser processing. It is difficult to form a vent hole that does not. Further, even when fine gas vent holes can be formed, there is a problem that sufficient gas venting cannot be performed depending on the number of fine holes to be formed.
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、ガス抜きのための別部品を必要とせず、ガスのみを通し内容物の漏洩を防止できる容器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to cope with such a problem, and an object of the present invention is to provide a container that does not require a separate part for venting gas and can prevent leakage of contents through only gas.
本発明のガス抜き穴を有する容器は、樹脂壁面を有し、該樹脂壁面に複数のガス抜き穴を有する容器であって、上記ガス抜き穴の径は内容物を漏洩しない大きさで、かつ、上記ガス抜き穴の１個当たりの面積（μm2／個）と、上記ガス抜き穴の数（個）との積として求められるガス抜き有効面積（μm2）が所定面積以上であり、上記所定面積は、該容器の内圧を常圧から所定圧力に変化させた後、所定時間放置したとき、（上記所定時間放置後の上記容器の内圧 − 常圧）／（上記所定圧力 − 常圧） × 100 で求められる相対リーク量（％）を縦軸とし、上記ガス抜き有効面積（μm2）を横軸とした関係図において、相対リーク量とガス抜き有効面積との関係を、勾配の異なる連続した２つの近似直線で表わしたときに、該近似直線同士の交点での上記横軸で示されるガス抜き有効面積であることを特徴とする。
なお、上記近似直線は、散布図として表わされる上記関係図において、その散布状態から判断し、横軸に沿って該散布状態の略中央を通るように決定した直線であり、ガス抜き有効面積の増加に伴う相対リーク量の増減傾向を示すものである。
A container having a vent hole according to the present invention has a resin wall surface and has a plurality of gas vent holes in the resin wall surface, and the diameter of the gas vent hole is a size that does not leak the contents, and , The effective venting area (μm 2 ) determined as the product of the area per one venting hole (μm 2 / piece) and the number of venting holes (pieces) is not less than a predetermined area, The predetermined area is determined by changing the internal pressure of the container from the normal pressure to the predetermined pressure and then leaving it for a predetermined time (the internal pressure of the container after being left for the predetermined time−the normal pressure) / (the predetermined pressure−the normal pressure). In the relationship diagram where the vertical axis represents the relative leak amount (%) obtained by × 100 and the horizontal axis represents the effective venting area (μm 2 ), the relationship between the relative leak amount and the effective venting area is different in slope. When represented by two consecutive approximate lines, the intersection of the approximate lines Wherein the of a degassing effective area represented by the horizontal axis.
The approximate straight line is a straight line determined from the spraying state in the relational diagram represented as a scatter diagram and determined to pass through the substantially center of the scatter state along the horizontal axis. This shows a tendency for the relative leak amount to increase or decrease with the increase.
また、上記所定面積は、1000 μm2であることを特徴とする。
また、上記ガス抜き穴はレーザー光照射により形成され、その形状はレーザー光照射面側が大径で、上記ガス抜き穴の径となるレーザー光貫通側が小径のテーパ形状であることを特徴とする。
The predetermined area is 1000 μm 2 .
Further, the gas vent hole is formed by laser light irradiation, and the shape thereof is a taper shape having a large diameter on the laser light irradiation surface side and a small diameter on the laser light penetrating side which is the diameter of the gas vent hole.
上記ガス抜き穴のレーザー光貫通側において、該穴の略中心を通る幅のうち、最小となる幅が 0.1 μm 〜 5 μm であることを特徴とする。
また、上記ガス抜き穴は、上記容器の該ガス抜き穴を形成する樹脂壁面部分を、その他の壁面部分よりも薄く加工した後に形成されることを特徴とする。
また、上記容器の該ガス抜き穴を形成する樹脂壁面部分の厚さが、 0.01 mm 〜 5 mm であることを特徴とする。
また、上記容器が、現像装置に用いられるトナー容器であることを特徴とする。
Of the width passing through the approximate center of the hole on the laser beam penetrating side of the gas vent hole, the minimum width is 0.1 μm to 5 μm.
Further, the gas vent hole is formed after processing a resin wall surface portion forming the gas vent hole of the container thinner than other wall surface portions.
Moreover, the thickness of the resin wall surface part which forms the said vent hole of the said container is 0.01 mm-5 mm, It is characterized by the above-mentioned.
The container is a toner container used in a developing device.
上述のように、従来レーザー光による微細加工では、通常、深さ／穴径のアスペクト比は 10 程度が限界とされていた。これは、レーザー光が穴の側壁で反射されながら前進し、穴先端部でレーザー光による吸収溶解が起こり穴形成が進行するので、穴のアスペクト比が大きくなると、レーザー光が穴側壁で反射する回数およびそれに伴い減衰するエネルギーも多くなり、穴先端部で十分なエネルギーが得られず穴形成が進行しなくなるためであると考えられる。
また、トナー容器などの樹脂製容器に、ガス抜き穴を形成しようとする場合、トナーの平均粒子径が 10 μm 程度であることから、該ガス抜き穴は、これ以下の径の微細穴とする必要があり、トナー容器壁面厚さ（略 1.5 mm）を考慮すると、非常に大きなアスペクト比としなければならない。
これらの問題に対し本発明者らは、レーザー光照射による穴加工形状をテーパ形状とすることにより、貫通穴深さ／貫通穴径のアスペクト比を擬似的に大きくでき、貫通面に数μm の微細穴を形成できることを見出した。また種々の試験の結果、微細穴を複数個形成した場合において、各微細穴の面積と微細穴の個数との積で求められるガス抜き有効面積を一定以上確保することにより、十分なガス抜き効率を確保できることを見出した。
As described above, in conventional microfabrication with laser light, the depth / hole diameter aspect ratio is usually limited to about 10. This is because the laser beam advances while being reflected by the side wall of the hole, and absorption and dissolution by the laser beam occurs at the tip of the hole and the hole formation proceeds. Therefore, when the aspect ratio of the hole is increased, the laser beam is reflected by the side wall of the hole. This is probably because the number of times and the energy that attenuates are increased, and sufficient energy cannot be obtained at the hole tip and hole formation does not proceed.
When a gas vent hole is to be formed in a resin container such as a toner container, the average particle diameter of the toner is about 10 μm. Therefore, the gas vent hole is a fine hole having a diameter smaller than this. In consideration of the toner container wall thickness (approximately 1.5 mm), the aspect ratio must be very large.
For these problems, the present inventors can increase the aspect ratio of through hole depth / through hole diameter in a pseudo manner by forming the hole processing shape by laser light irradiation into a tapered shape, and several μm on the through surface. It has been found that fine holes can be formed. In addition, when multiple holes are formed as a result of various tests, sufficient degassing efficiency is ensured by securing a degassing effective area that is obtained by multiplying the area of each hole and the number of holes. It was found that it can be secured.
以上の知見は、特に以下の試験より見出されたものである。樹脂製容器の内圧を常圧（101.325kPa）から所定圧力（例えば、81.325kPaなど）に減圧し、所定時間（例えば 30秒など）放置する試験で相対リーク量（％）（相対リーク量（％）＝（所定時間放置後の容器の内圧 − 常圧）／（上記所定圧力 − 常圧） × 100 ）を求め、ガス抜き有効面積（μm2）との関係を調べたところ、試験条件により若干の傾向の違いはあるものの、相対リーク量が、有効面積の増加に伴い、なだらかに減少する範囲と急激に減少する範囲とが存在することが分かった。上記それぞれの範囲で相対リーク量とガス抜き有効面積との関係を近似直線で表わすと、該関係全体を１つの折れ点を有する折線で表わすことができた。
ここで、相対リーク量（％）が減少するとは、容器内を減圧した場合では、ガスが容器内部に流入し、減圧されていた容器内圧が常圧に近づくことであり、容器内を加圧した場合では、ガスが容器外部に流出し、加圧されていた容器内圧が常圧に近づくことである。相対リーク量（％）が小さいほど、ガス抜き効率に優れるといえる。よって、上記関係図より折れ点がガス抜き効率の大幅に変化する点であり、該折れ点以上のガス抜き有効面積を有していれば十分なガス抜き効率を確保できることが分かる。
本発明は以上のような知見に基づくもので、ガス抜き有効面積を一定以上確保するようにガス抜き穴が形成された容器の発明であり、該ガス抜き有効面積の必要量を相対リーク量とガス抜き有効面積との関係図から規定するものである。
The above findings are particularly found from the following tests. In a test where the internal pressure of the resin container is reduced from normal pressure (101.325 kPa) to a predetermined pressure (eg 81.325 kPa) and left for a predetermined time (eg 30 seconds), the relative leak amount (%) (relative leak amount (% ) = (Internal pressure of the container after standing for a predetermined time−normal pressure) / (predetermined pressure−normal pressure) × 100), and the relationship with the effective venting area (μm 2 ) was examined. Although there is a difference in the tendency, it has been found that there is a range in which the relative leak amount gradually decreases and a range in which the relative leak amount decreases rapidly as the effective area increases. When the relationship between the relative leak amount and the effective venting area is expressed by an approximate line in each of the above ranges, the entire relationship could be expressed by a broken line having one break point.
Here, when the amount of relative leak (%) decreases, when the inside of the container is decompressed, the gas flows into the container, and the decompressed container internal pressure approaches normal pressure, and the interior of the container is pressurized. In this case, the gas flows out to the outside of the container, and the pressurized container internal pressure approaches normal pressure. It can be said that the smaller the relative leak amount (%), the better the degassing efficiency. Therefore, it can be seen from the above relationship diagram that the break point changes greatly in the gas venting efficiency, and that a sufficient gas venting efficiency can be secured if the gas venting effective area is equal to or greater than the break point.
The present invention is based on the knowledge as described above, and is an invention of a container in which a vent hole is formed so as to ensure a degas effective area more than a certain value, and the required amount of the degas effective area is defined as a relative leak amount. It is specified from the relationship diagram with the effective area for degassing.
本発明のガス抜き穴を有する容器は、上記構成とするので、該容器の内容物が水などの液体である場合や、トナーのように粒子径が十数μm のものである場合にも、該内容物を漏洩することがなく、かつ優れたガス抜き効果を有する。
よって、輸送、保管、または使用時における温度変化、航空輸送時の圧力変化などの環境変化により容器内部空気が膨張・減圧されることで容器が変形、破損することを防止できる。
さらに、上記ガス抜き穴は該レーザー加工方法を用いて容器に容易に形成できるので、ガス抜きのために別部品を設ける場合と比較して、該容器を低コストで製造・加工することができる。
Since the container having the vent hole of the present invention has the above-described configuration, even when the content of the container is a liquid such as water, or when the particle diameter is a dozen μm or less like a toner, The contents do not leak and have an excellent degassing effect.
Therefore, it is possible to prevent the container from being deformed or broken due to the expansion and decompression of the air inside the container due to environmental changes such as temperature changes during transportation, storage or use, and pressure changes during air transportation.
Further, since the gas vent hole can be easily formed in the container using the laser processing method, the container can be manufactured and processed at a lower cost compared with the case where another part is provided for gas venting. .
本発明のガス抜き穴を有する樹脂製トナー容器を図１および図２を参照して説明する。図１は、トナー容器の斜視図を図２は図１におけるガス抜き穴周辺の部分拡大断面図である。
図１に示すように、トナー容器１は、レーザー加工により容器壁を貫通するガス抜き穴２が形成されている。図１で示すガス抜き穴２の部分には、微細なガス抜き穴２が数個〜数百個密集している。ガス抜き穴２は、トナー容器１の任意の箇所に、任意個数形成することができる。
ここで、ガス抜き穴の面積と、ガス抜き穴の数との積として求められるガス抜き有効面積が、後述の実施例で示す、該容器内圧を常圧から所定圧力に減圧した後、所定時間放置したときの次式で求められるガスの相対リーク量（％）（相対リーク量（％）＝（上記所定時間放置後の容器の内圧 − 常圧）／（上記所定圧力 − 常圧） × 100 ）を縦軸とし、上記ガス抜き有効面積（μm2）を横軸とした関係図において、相対リーク量とガス抜き有効面積との関係を、勾配の異なる連続した２つの近似直線で表わしたときに、該近似直線同士の交点での横軸で示されるガス抜き有効面積以上となるようにガス抜き穴を形成する。
好ましくは、ガス抜き有効面積が1000 μm2以上となるように形成する。ガス抜き有効面積が1000 μm2以上であると、ガスリーク特性に優れ、減圧時などにおいて十分なガス抜きができる。また、ガス抜き有効面積が1000 μm2より小さい場合では、十分なガス抜き効果が得られない。
A resin toner container having a vent hole according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of a toner container, and FIG. 2 is a partially enlarged sectional view around a gas vent hole in FIG.
As shown in FIG. 1, the toner container 1 has a gas vent hole 2 penetrating the container wall by laser processing. In the portion of the gas vent hole 2 shown in FIG. 1, several to several hundred fine gas vent holes 2 are densely packed. Any number of the gas vent holes 2 can be formed at any location of the toner container 1.
Here, the effective area for degassing calculated as the product of the area of the degassing holes and the number of degassing holes is a predetermined time after the internal pressure of the container is reduced from normal pressure to a predetermined pressure, which will be described later in Examples. Relative gas leak rate (%) obtained by the following equation when left untreated (relative leak amount (%) = (internal pressure of the container after standing for the predetermined time−normal pressure) / (predetermined pressure−normal pressure) × 100 ) Is the vertical axis, and the relationship between the relative leak amount and the effective vent area is expressed by two approximate straight lines with different slopes in the relationship diagram with the effective vent vent area (μm 2 ) as the horizontal axis. In addition, the vent hole is formed so as to be equal to or larger than the effective vent area indicated by the horizontal axis at the intersection of the approximate straight lines.
Preferably, it is formed so that the effective venting area is 1000 μm 2 or more. When the effective area of degassing is 1000 μm 2 or more, the gas leakage characteristics are excellent, and sufficient degassing is possible during decompression. Further, when the effective venting area is less than 1000 μm 2 , a sufficient venting effect cannot be obtained.
図２に示すように、ガス抜き穴２の加工形状は、レーザー光照射面側であるトナー容器１の照射面１ａでの径ｒ1が、貫通面１ｂでの径ｒ2よりも大きくなるテーパ形状となっている。該形状にレーザー加工することにより、ガス抜き穴深さ（ｔ）／ガス抜き穴径（ｒ2）のアスペクト比は、従来限界とされる 10 をこえた値とできる。これは、通常のレーザー加工では、穴内部に進入するに従い穴の側壁で反射し減衰を起こす問題や、側壁が溶融して再び穴を塞いでしまう問題があるが、上記テーパ形状を作製することで表層部の樹脂壁の影響をできるかぎり受けないようにできるためである。
なお、レーザー加工条件により、ガス抜き穴の径形状は真円形状、楕円形状または任意の形状となる。また、ガス抜き穴径である貫通面１ｂでの径ｒ2は、内容物を漏洩しない大きさであればよい。ここで、該径ｒ2は、該穴の略中心を通る幅のうち、最小となる幅であり、0.1 μm 〜 5 μm であることが好ましい。例えば、ガス抜き穴が真円形状である場合には、その直径をガス抜き穴径とし、楕円形状である場合には、楕円の短い方の軸の直径をガス抜き穴径とする。楕円形状の場合、楕円の長い方の軸の直径が数mmであっても、楕円の短い方の軸の直径が0.1 μm 〜 5 μm であれば、トナー粒子などが漏れない。
トナー容器周囲の減圧時においては、トナー容器１内部の空気が、ガス抜き穴２からトナー容器１外部に排出されることにより、外部気圧と内部気圧との均衡がとれ、容器の破損を防止できる。また、トナー容器１の内部温度上昇による該内部空気の膨張時においても、同様にガス抜き穴２から内部の空気が排出される。これらの場合においても、ガス抜き穴径（ｒ2）が 5 μm以下であるため、平均粒子径が略 7 μmであるトナー粒子が空気と共にトナー容器１の外部に漏れることはない。
As shown in FIG. 2, the processing shape of the vent hole 2 is such that the diameter r 1 on the irradiation surface 1a of the toner container 1 on the laser light irradiation surface side is larger than the diameter r 2 on the through surface 1b. It has a shape. By laser processing into this shape, the aspect ratio of the vent hole depth (t) / gas vent hole diameter (r 2 ) can be set to a value exceeding 10 which is the limit of the prior art. This is because in normal laser processing, there is a problem that reflection occurs on the side wall of the hole as it enters the inside of the hole, causing attenuation, and a problem that the side wall melts and closes the hole again. This is because it is possible to minimize the influence of the resin wall of the surface layer portion.
Depending on the laser processing conditions, the diameter shape of the vent hole is a perfect circle, an ellipse, or an arbitrary shape. Further, the diameter r 2 at the through surface 1b, which is the diameter of the vent hole, may be a size that does not leak the contents. Here, the diameter r 2 is the smallest width among the widths passing through the approximate center of the hole, and is preferably 0.1 μm to 5 μm. For example, when the gas vent hole has a perfect circle shape, the diameter is the gas vent hole diameter, and when it is elliptical, the diameter of the shorter axis of the ellipse is the gas vent hole diameter. In the case of an elliptical shape, even if the diameter of the longer axis of the ellipse is several mm, if the diameter of the shorter axis of the ellipse is 0.1 μm to 5 μm, the toner particles do not leak.
When the pressure around the toner container is reduced, the air inside the toner container 1 is discharged to the outside of the toner container 1 through the gas vent hole 2, so that the external pressure and the internal pressure are balanced, and the container can be prevented from being damaged. . Similarly, when the internal air expands due to an increase in the internal temperature of the toner container 1, the internal air is similarly discharged from the gas vent hole 2. Even in these cases, since the vent hole diameter (r 2 ) is 5 μm or less, toner particles having an average particle diameter of about 7 μm do not leak out of the toner container 1 together with air.
回折限界が d=2λf/D （d:最小集光径、λ:波長、f:レンズ焦点距離、D:レーザー入射径）で示されることから、例えば、f=10mm、D=30mmの波長193nmのレーザー光の場合、d=0.1μmとなる。よって、エキシマレーザー(193nm）を用いれば0.1μm程度のガス抜き穴の形成も可能である。 Since the diffraction limit is indicated by d = 2λf / D (d: minimum condensing diameter, λ: wavelength, f: lens focal length, D: laser incident diameter), for example, f = 10mm, D = 30mm wavelength 193nm In the case of the laser beam of d, d = 0.1 μm. Therefore, if an excimer laser (193 nm) is used, it is possible to form a vent hole of about 0.1 μm.
テーパ形状を作製するために、例えばＹＡＧ 355 nm レーザーを使用した場合、エキスパンダーでφ30mm 程度に拡大した光を集光レンズで絞ることにより鈍角に集光する光（集光部のスポット径φ5μm 以下）を作製する。鈍角にすることで、テーパ角が大きくなる。通常のレーザー加工の場合、図２におけるθ＝ 0 〜 5 度 程度であるが、本発明では、θ＝ 5 〜 15 度 程度で加工を行なっている。
エキシマレーザーの場合、通常の半導体の露光技術を用いて、予めマスク板に希望貫通径になるように穴加工しておき、このマスク板を通して焦点を絞ることで、穴を通過した光が縮小され、加工することができる。
レーザー光を集光レンズで絞る角度が大きいほど、表面でのアブレーション範囲が大きくなり、熱影響は小さくなる。しかし、表面部の加工エネルギーが必要となるため、角度と出力のバランスが重要となる。
また、レーザー光は鈍角に集光されるため、貫通穴上部では集光がデフォーカスとなり、大きな範囲をアブレーションさせる。これを繰り返すことで、徐々に焦点径が小さくなるため、テーパ形状として 5 μm以下の貫通穴を作成することができた。ガス抜き穴を１つ形成するのに、レーザー光照射を略1000shot行なう。
For example, when a YAG 355 nm laser is used to produce a tapered shape, light that is condensed at an obtuse angle by condensing the light expanded to about 30 mm by an expander with a condensing lens (the spot diameter of the condensing part is less than 5 μm) Is made. By making the angle obtuse, the taper angle is increased. In the case of normal laser processing, θ = 0 to 5 degrees in FIG. 2, but in the present invention, processing is performed at θ = 5 to 15 degrees.
In the case of an excimer laser, using a normal semiconductor exposure technique, a hole is drilled in the mask plate in advance to the desired penetration diameter, and the light passing through the hole is reduced by focusing through the mask plate. Can be processed.
The greater the angle at which the laser beam is focused by the condenser lens, the greater the ablation range on the surface and the smaller the thermal effect. However, since processing energy for the surface portion is required, the balance between the angle and the output is important.
Further, since the laser beam is condensed at an obtuse angle, the condensed light is defocused at the upper part of the through hole, and a large range is ablated. By repeating this, the focal diameter gradually decreased, so a through hole with a taper shape of 5 μm or less could be created. Approximately 1000 shots of laser beam irradiation are performed to form one vent hole.
上記のように本発明ではテーパ加工により、高アスペクト比のガス抜き穴を形成することができるが、容器の該ガス抜き穴を形成する壁面部分が非常に厚い場合では、ガス抜き穴の形成が困難な場合がある。
よって、容器の該ガス抜き穴を形成する壁面部分が非常に厚い場合では、該部分をその他の壁面部分よりも薄く加工、具体的には0.01mm 〜5mm程度に加工した後に穴形成することが好ましい。より好ましくは、0.5mm 〜 2mm程度に加工する。ガス抜き穴形成部分を該範囲の厚さとすることにより、容易に 5 μm以下の貫通穴を形成することができる。
As described above, in the present invention, it is possible to form a high-aspect-ratio gas vent hole by taper processing. However, when the wall portion forming the gas vent hole of the container is very thick, the gas vent hole is not formed. It can be difficult.
Therefore, when the wall surface part that forms the vent hole of the container is very thick, the hole can be formed after the part is processed to be thinner than the other wall part, specifically, about 0.01 mm to 5 mm. preferable. More preferably, it is processed to about 0.5 mm to 2 mm. By setting the degassing hole forming portion to a thickness within this range, a through hole of 5 μm or less can be easily formed.
使用するレーザー光源としては、加工する材料に対して吸収が起こり穴形成加工ができるものであればよい。例えば、半導体レーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザーなどを材料に応じて適宜用いることができる。具体的には、ＹＡＧ 355 nm（２１０Ｓ−ＵＶ：日本カスタムデザイン（株）社製）、ＹＡＧ 266 nm（ＵＶＴＭ−４２００：タカノ（株）社製）、エキシマ 248 nm（ＣＯＭＰｅＸ１１０：丸文（株）社製）などが挙げられる。 Any laser light source may be used as long as it absorbs the material to be processed and can form holes. For example, a semiconductor laser, a YAG laser, an excimer laser, or the like can be used as appropriate depending on the material. Specifically, YAG 355 nm (210S-UV: manufactured by Nihon Custom Design Co., Ltd.), YAG 266 nm (UVTM-4200: manufactured by Takano Co., Ltd.), Excimer 248 nm (COMPeX110: Marubun Co., Ltd.) Manufactured).
本発明の容器の樹脂壁面の材料となる樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、アクリルニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、シクロオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、メタクリル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂などが挙げられる。 Examples of the resin wall material of the container of the present invention include polyethylene resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polypropylene resin, polystyrene (PS) resin, acrylonitrile butadiene styrene resin, polyvinyl chloride resin, polycarbonate resin, and ethylene. -Propylene copolymer, styrene-butadiene block copolymer, cycloolefin resin, polyarylate resin, methacrylic resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin and the like.
実施例１
ＰＳ樹脂容器表面（厚さ 1.5mm）にＵＶ−ＹＡＧレーザー 355 nm を、1kHz 、70mW で、1000 shot照射することで照射面側径 100 μm、貫通側径 5 μm のガス抜き穴を形成することができた。これと同様の穴を 100 個作製した。ガス抜き有効面積は、1963μm2である。
実施例２
ＰＥＴ樹脂フィルム容器表面（厚さ 0.1mm）にエキシマレーザー 248 nm を 100 Hz 、1 W で7000shot照射することで照射面側径 80 μm 、貫通側径 5 μm のガス抜き穴をマスキングして 100 個作製した。ガス抜き有効面積は、1963 μm2である。
実施例３
ＰＳ樹脂容器表面（厚さ 1.5mm）にＵＶ−ＹＡＧレーザー 355 nm を、1kHz 、70mW で、1000 shot照射することで照射面側径 100 μm、貫通側径 5 μm のガス抜き穴を形成することができた。これと同様の穴を 200 個作製した。ガス抜き有効面積は、3927μm2である。
Example 1
Form a vent hole with an irradiation surface side diameter of 100 μm and a penetration side diameter of 5 μm by irradiating the surface of the PS resin container (thickness: 1.5 mm) with a UV-YAG laser of 355 nm at 1 kHz and 70 mW for 1000 shots. I was able to. 100 similar holes were made. The effective venting area is 1963 μm 2 .
Example 2
100 PET masks are formed on the PET resin film container surface (thickness: 0.1mm) by irradiating an excimer laser at 248 nm with 100 Hz and 1 W at 7000 shots, with an irradiation surface side diameter of 80 μm and a penetration side diameter of 5 μm. Produced. The effective venting area is 1963 μm 2 .
Example 3
Form a vent hole with an irradiation surface side diameter of 100 μm and a penetration side diameter of 5 μm by irradiating the surface of the PS resin container (thickness: 1.5 mm) with a UV-YAG laser of 355 nm at 1 kHz and 70 mW for 1000 shots. I was able to. 200 similar holes were made. The effective venting area is 3927 μm 2 .
比較例１
ＰＥＴ樹脂フィルム容器表面（厚さ 0.1mm）にエキシマレーザー 248 nm を 100 Hz 、1 W で7000shot照射することで照射面側径 80 μm 、貫通側径 5 μm のガス抜き穴をマスキングして 25 個作製した。ガス抜き有効面積は、314 μm2である。
比較例２
ＰＳ樹脂容器表面（厚さ 1.5mm）にＵＶ−ＹＡＧレーザー 355 nm を、1kHz 、90mW で、1000 shot照射することで照射面側径 100 μm、貫通側径 10 μm のガス抜き穴を形成することができた。これと同様の穴を 25 個作製した。ガス抜き有効面積は、1963μm2である。
Comparative Example 1
25 PET masks are formed on the PET resin film container surface (thickness: 0.1mm) by irradiating an excimer laser at 248 nm with 100 Hz and 1 W at 7000 shots to mask outgassing holes with an irradiation surface diameter of 80 μm and a penetration diameter of 5 μm Produced. The effective venting area is 314 μm 2 .
Comparative Example 2
Form a vent hole with an irradiation surface side diameter of 100 μm and a penetration side diameter of 10 μm by irradiating the surface of the PS resin container (thickness: 1.5 mm) with a UV-YAG laser of 355 nm at 1 kHz and 90 mW for 1000 shots. I was able to. 25 similar holes were made. The effective venting area is 1963 μm 2 .
実施例１〜実施例３、および比較例１〜比較例２で得られた容器を、減圧試験（常圧（101.325kPa）から 71.325kPa まで減圧、該減圧下に 1 時間放置、常圧まで変化させる試験）、温度変化試験（常圧で、−10 ℃〜60 ℃までのヒートサイクルを２サイクル行なう試験）を行ないリーク判定を行なった。該判定において、ガスリークが十分でなく容器が破損あるいは変形したものはＮＧ、破損あるいは変形しなかったものはＯＫとした。結果を表１に示す。
また、トナー（平均粒子径 7 μm）を各容器内に所定量充填後、攪拌して貫通穴周辺をマイクロスコープで観察するトナー漏洩判定を行なった。該判定において、容器外壁の貫通穴周辺にトナーの付着が確認されたものはＮＧ、付着が確認されなかったものはＯＫとした。結果を表１に示す。
Further, after a predetermined amount of toner (average particle diameter 7 μm) was filled in each container, stirring was performed and toner leakage determination was performed by observing the periphery of the through hole with a microscope. In this determination, the case where toner adhesion was confirmed around the through hole in the outer wall of the container was NG, and the case where adhesion was not confirmed was OK. The results are shown in Table 1.
表１より、比較例１はリーク判定がＮＧ、比較例２はトナー漏洩判定がＮＧであることから、5μm以下の穴径および 1000 μm2以上のガス抜き有効面積が必要であることが分かった。
また、実施例１で得られたサンプル部材について、マイクロスコープにより穴形状の観察を行なった。実施例１のガス抜き穴を図３にグレースケール写真図で示す。図３（ａ）はレーザー照射側からの写真図であり、図３（ｂ）はレーザー貫通側からの写真図である。
From Table 1, it can be seen that Comparative Example 1 requires NG for leak determination and Comparative Example 2 for NG toner leakage, and therefore requires a hole diameter of 5 μm or less and an effective venting area of 1000 μm 2 or more. .
Moreover, about the sample member obtained in Example 1, the hole shape was observed with the microscope. The vent hole of Example 1 is shown in FIG. FIG. 3A is a photograph from the laser irradiation side, and FIG. 3B is a photograph from the laser penetration side.
また、ＰＳ樹脂板（t=1.5mm）について、該樹脂板を挟んで一方を常圧（101.325kPa）、他方を常圧から所定圧力に変化させた条件下に所定時間（15、30、60、120秒）放置する試験で相対リーク量（％）（相対リーク量（％）＝（所定時間放置後の上記他方側の圧力 − 常圧）／（上記所定圧力 − 常圧） × 100 ）を求め、ガス抜き有効面積（μm2）との関係を調べた。横軸をガス抜き有効面積（μm2）、縦軸を相対リーク量（％）として結果を図４〜図６に示す。減圧条件として、図４は常圧から50kPa減圧（51.325kPa）、図５は常圧から30kPa減圧（71.325kPa）、図６は常圧から10kPa減圧（91.325kPa）した。 Further, with respect to the PS resin plate (t = 1.5 mm), a predetermined time (15, 30, 60) under the condition that one side is changed to normal pressure (101.325 kPa) and the other side is changed from normal pressure to a predetermined pressure with the resin plate interposed therebetween. , 120 seconds) In the test to leave, relative leak amount (%) (relative leak amount (%) = (the pressure on the other side after standing for a predetermined time−normal pressure) / (the predetermined pressure−normal pressure) × 100)) The relationship with the effective venting area (μm 2 ) was determined. The results are shown in FIG. 4 to FIG. 6 with the horizontal axis as the effective venting area (μm 2 ) and the vertical axis as the relative leak amount (%). As the decompression conditions, FIG. 4 was reduced from normal pressure to 50 kPa (51.325 kPa), FIG. 5 was reduced from normal pressure to 30 kPa (71.325 kPa), and FIG. 6 was reduced from normal pressure to 10 kPa (91.325 kPa).
図４〜図６より、相対リーク量が、有効面積の増加に伴い、なだらかに減少する範囲と急激に減少する範囲とが存在することが分かる。また、いずれの圧力条件においても、ガス抜き有効面積が1000μm2以上ではガス抜き特性に優れることが分かる。 4 to 6, it can be seen that there are a range in which the relative leak amount gradually decreases and a range in which the relative leak amount rapidly decreases as the effective area increases. It can also be seen that, under any pressure condition, the degassing characteristics are excellent when the effective degassing area is 1000 μm 2 or more.
現像装置用のトナー容器、ＰＥＴボトルなどの容器として好適に利用できる。 It can be suitably used as a toner container for a developing device or a container such as a PET bottle.
１ トナー容器
２ ガス抜き穴
1 Toner container 2 Gas vent hole
Claims (7)
前記ガス抜き穴の径は内容物を漏洩しない大きさで、かつ、前記ガス抜き穴の１個当たりの面積（μm2／個）と、前記ガス抜き穴の数（個）との積として求められるガス抜き有効面積（μm2）が所定面積以上であり、
前記所定面積は、該容器の内圧を常圧から所定圧力に変化させた後、所定時間放置したとき、（前記所定時間放置後の前記容器の内圧 − 常圧）／（前記所定圧力 − 常圧） × 100 で求められる相対リーク量（％）を縦軸とし、前記ガス抜き有効面積（μm2）を横軸とした関係図において、相対リーク量とガス抜き有効面積との関係を、勾配の異なる連続した２つの近似直線で表わしたときに、該近似直線同士の交点での前記横軸で示されるガス抜き有効面積であることを特徴とするガス抜き穴を有する容器。 A container having a resin wall and having a plurality of vent holes in the resin wall;
The diameter of the vent hole is a size that does not leak the contents, and is obtained as a product of the area per one vent hole (μm 2 / piece) and the number of vent holes (pieces). The effective venting area (μm 2 )
The predetermined area is determined by changing the internal pressure of the container from a normal pressure to a predetermined pressure, and then leaving the container for a predetermined time ((internal pressure of the container after being left for the predetermined time−normal pressure) / (the predetermined pressure−normal pressure). ) In the relationship diagram with the relative leak amount (%) obtained by × 100 as the vertical axis and the effective venting area (μm 2 ) as the horizontal axis, the relationship between the relative leak amount and the effective venting area is A container having a vent hole, which is an effective vent area indicated by the horizontal axis at the intersection of the approximate lines when represented by two different approximate straight lines.
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| JP2000296549A (en) * | 1999-04-16 | 2000-10-24 | Seiko Epson Corp | Manufacture of toner cartridge case |
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2004
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