JP2015527219A - 微小流体応用のための２つのシーリング膜を有する流体容器 - Google Patents

Abstract

画像形成装置のための消耗供給品は、初期のまたは詰め替え用の流体の体積を保持する。筐体は、使用の間、液体が内部から出る時に、筐体の圧力を調整するために動く背圧装置を有する内部を規定する。筐体の枠は、内部を取り囲むとともに、出っ張りを有する。第１膜は、流体が漏れるのを抑制するために出っ張りをシールする。それは、背圧装置が内側に動く時に、内部の内側につぶれるための柔軟性がある。第２膜は、第１膜を越えて筐体をシールして、第１膜から空気により隔てられている。第２膜は、比較的固い。それは、金属により形成されている。曲がりくねった空気経路は、第２膜の下を横断する。それは、直接的に大気に通気口を付ける空気吸入口と、直接的に第１膜と第２膜との間の空気に通気口を付ける空気排出口とを有する。

Description

本発明は、たとえば、インクジェット印刷のような微小流体応用に関する。特に、本発明は、互いに所定の特性を有する２つのシーリング膜を有するような応用において使用するための補給商品容器に関する。２層の膜は、信頼できる設計を容易にする。

微小流体技術による印刷の技術は、比較的よく知られている。永久的または半永久的な噴出ヘッドは、流体（たとえば、インク）の近くからのまたは遠くからの供給の手段を有する。流体は、印刷される画像に一致した画素のパターンで、噴出部分から印刷媒体に、噴出する。容器は、その噴出ヘッドに配送するための流体を保持する。容器の特徴は、応用に依存して競合する必須要件を有する。

内部に流体を閉じ込めるためのシーリング膜を用いる設計において、膜には、１）使用の間に呼吸装置またはバネがつぶれるような場合に、流体が容器から消耗されるような流体システムの背圧に、不利に作用するのを避けるように滑らかに形成可能、および、柔軟性、２）輸送、保管および印刷中に、内部から流体の透過を制限する透過率を有することの両方が必要である。不運にも、柔軟性を有し、容易に形成可能な膜は、典型的には、高い透過率を有し、一方、低い透過率を有する膜は、大抵、柔軟性を有さず、形成しにくい。

また、産業環境は、広い種類のインクを印刷するためのそれらを入手することができる。溶剤は高い腐食性があって、その腐食性物質を閉じ込める要望があるので、溶剤インクでは、容器の要件は、流体透過が制限されたシーリング膜が好ましい傾向がある。また、溶剤は、水性インクに比べて蒸発性が高い傾向があり、それにより、透過を制御することは、比較して、さらに困難である。メチルエチルケトン（ＭＥＫ）インクでは、容器は、大抵、インクの特性が干渉するのを避けるために粘着性を要求する。水性インクでは、容器の要件は、大抵、競合する特性を有する他の膜の代わりの特性のうちの一組を有する、膜の選択することを決定する。

その結果、微小流体応用においてより良い流体容器のために、技術分野において要求がある。この要求は、容器の膜の競合する必須条件との平衡を保つことを伸ばすだけでなく、特に産業印刷事情において、より経済的に行うことを伸ばすことである。考案が解決する時、追加的な利点と代替手段もまた、探される。

上記したおよび他の問題は、微小流体応用のための２つのシーリング膜を有する流体容器により解決される。第１膜は、柔軟性を有し、よく形成をなす一方、第２膜は、低い流体透過率を有する。前者は、容器の内部において流体を維持する内側の膜を規定するとともに、印刷の間、その内部において圧力が変化した時に、内側に曲がる。後者は、外側であり、内側の膜を覆うより大きな膜であり、内部から漏れることから流体を保持するための低透過率を有する金属により形成されている。２つの膜は共に、よい嚢膜の機能的な要件を、個別に、区分けしている。

代表的な実施形態において、画像形成装置のための消耗供給品は、初期のまたは詰め替え用の流体の体積を保持する。筐体は、使用の間に内部から流体が出る時に、筐体の圧力調整するために動く背圧装置を有する内部を規定する。筐体の枠は、内部を取り囲むとともに、出っ張り（ｌｅｄｇｅ）を有する。第１膜は流体が漏れるのを抑制するために出っ張りをシールする。それは、背圧装置が内側に動く時に、内部の方向につぶれるように柔軟性を有する。第２膜は、第１膜を越えて筐体をシールするとともに、第１膜から空気を介して隔てて配置されている。第２膜は、比較的固く、金属により形成されている。曲がりくねった空気経路は、第２膜の下を横断している。それは、直接的に大気に通気口を付ける空気吸入口と、直接的に第１膜と第２膜との間の空気に通気口を付ける空気排出口とを有する。さらなる実施形態は、数例挙げると、膜の位置、膜の大きさ、膜の物質、膜の層、厚み、膜の取付技術について言及する。

これらと、他の実施形態とは、以下の記述において説明される。それらの利点および特徴は、当業者にとって容易で、明白になるであろう。特許請求の範囲は、特定の限定について説明する。

明細書に組み込まれるとともに一部を形成する添付図面は、本発明のいくつかの態様が描画されており、記述とともに、本発明の原理の説明を与える。

（ａ）および（ｂ）は、微小流体応用のための２つの膜を有する流体容器の全体および一部の斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、使用の間の２つの膜の線図である。 図３は、流体容器における使用のための２層の象徴化した単一の膜の線図である。

以下の詳細な説明では、数字が詳細を表すように、参照が添えられている。実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能にするために十分な詳細さで記述されている。当然のことながら、他の実施形態が使用されること、手順方法や電気的や機械的な変更などは、本発明の範囲から逸脱することはない。以下の詳細な記述は、したがって、限定された要点に限られず、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲およびそれらの均等の範囲のみに規定される。本発明の特徴に従って、方法と装置は、微小流体応用のための２つのシーリング膜を有する流体容器を含む。

図１（ａ）および図１（ｂ）に関し、画像形成装置を使用するための補給品容器１０は、筐体１２を含む。その筐体は、流体（たとえば、インク）の初期にまたは詰め替え可能な供給を含む内部１４を規定する。インクの体積は、その筐体の重力の方向のその内部の底面１８の下方向に消耗する。その底面は、一般的に略平面であり、インクは、出口部２０の経路を介して、画像形成装置に筐体から流れ出る。インク充填部２２は、最初の充填においてまたは経時的に、内部に新しいインク受け取るために筐体の反対側に存在する。その充填部は、流体の多量供給、または、最初の充填や補充のインクのための補給装置に接続され、使用の間に接続され、または、使い捨てカートリッジとして使用される際には、非接続にされてもよい。その充填部は、どのような種類でもよいが、インクを引き出すまたは充填するための使用の間に、隔壁針と結合した内部のボールスプリングの組み合わせを伴った管を典型とする。

図２（ａ）および図２（ｂ）に関し、移動可能な背圧装置３０は、筐体の内部１４に存在する。それは、使用の間に、流体が流体出口部から出る時に、圧力を調整する。その装置は、側板３４に取付けられたバネ３２を有する折り畳み可能な呼吸装置（ｃｏｌｌａｐｓｉｂｌｅ ｌｕｎｇ）を典型とする。流体が消耗され、内部１４の流体が満杯の状態から空の状態に移行した時、バネは内部の内側方向につぶれて、それらの力は、全体の流体システムにおける背圧を確立する。側板３４により動かされる間隔は、比較的大きいので、それに接続されるいずれのシーリング膜も、大きな柔軟性を必要とする。故に、筐体は、内部を取り囲むとともに、大きな柔軟性を有する第１膜７０を支持するための出っ張り４２を含む枠４０を含む。第１膜は、出っ張りおよび背圧装置をシールする。それは、使用の間に、内部において背圧装置が内側に動く時に、内部からの流体の漏れを防ぐ。別の方法として、第１膜は、背圧装置に直接取付けられずに、第１膜が背圧装置の内側方向につぶれるのに従って動くような大きな柔軟性を、さらに要求する。

第２膜７２は、たとえば空隙７５により、第１膜から離間しており、直接的に筐体をシールする。それは、低い流体透過率を有する固い膜を典型とする。好ましくは、たとえば、アルミニウムのように、それは金属化されている。別の方法として、プラスティックと金属のラミネート構造である。セラミック膜は、また、低透過を有する他の設計も考えられる。それは、十分に、第１膜を取り囲むとともに、筐体を覆うように、第１膜よりも大きい表面積を有する。内部において、背圧が変化した時、第１膜が大きな柔軟性で内側につぶれた場合に、第２膜は、筐体の外部において膜を根強く維持するとともに、流体が外部に透過するのを抑制する。２つの膜はともに、柔軟性があり滑らかに形成可能な第１膜と、低い流体透過率で固い第２膜との両方を得ることにより、従来技術の問題点を克服する。

第２膜の下に、曲がりくねった空気経路８０が存在する。それは、筐体の厚みにおける溝として彫られている。それは、直接的に大気に通気口を付ける空気吸入口８２から、直接的に第１膜と第２膜との間の空間７５に通気口を付ける空気排出口８４に横断する。それらの長さとそれらの断面積は、応用に大きく依存する。一般的に、空気経路が長いと、蒸発率が低くなるが、より小さな断面積は、低い蒸発率に寄与することができる。一般的な法則は、断面積に対する経路の長さの割合に関連があり、より高い割合では、より低い蒸発率となる。

さらなる実施形態では、枠４０は、壁部の絶え間ない境界Ｂを規定する、頂部５０、底部５２および側７７および７９を有する。１つとして集めて形成されるか、個々の部品を集めて適合されたその部は、内部１４において流体が格納される物質の厚みを規定する。内部は、側面開口部を規定して、それにより、第１および第２膜７０−２、７２−２の第２の例が筐体の第１の側７７の反対側の筐体の第２の側７９に取付ける。また、各々膜の第２の例は、膜７０、７２の第１の例と同様に枠４０および筐体１２に取り付く。容器に膜をシールするための適正な構造表面を備えるために、少なくともこの大きさの第２の距離Ｄ２があるとき、出っ張りの距離Ｄ１は約１〜３ｍｍである。これらの距離は、膜を熱接合または超音波溶接のいずれかにより、筐体に固定するために十分な幅であることが想定されている。好ましくないのは、膜は接着剤を用いて取り付けることであって、膜は、膜の定位置に維持するための十分な幅の表面を決める。

構成において、筐体は、インクを保持するための様々な容器のいずれかである。それは、プラスティック、ガラス、金属等を典型とする。それは、再生利用可能なもの、または、そうでないものであり得る。生産のための技術は、異なるものになるが、フロー成形、射出成型等が考えられる。溶接、熱接合、ボンディング、ダイス等もまた、想定される。筐体の物質、構造、輸送、保管、使用等は、たとえば、コスト、製造の容易さ、耐久性、または、他の多数の項目のような設計者の基準に集中する。筐体の形は変化し得る。たとえば、筐体が使用されるより大きな画像化事情の熟考など、それを含有することが、良い技術的な実施である。与えられた設計において、筐体は、一般的に長方形である。その頂部５０は、ユーザにより押されることにより作動されながら、その流体出口部２０は、画像形成装置に下向きで差し込まれる。筐体の厚みにより与えられる支持は、容器の寿命にわたって構造的な固さを備えるために十分大きい一方、流体により満たされうる貴重な空間を消費するように厚くはない。

図３に関して、第１膜または第２膜７０、７２のいずれかまたは両方は、２つの層３１０、３２０に考案され、たとえば、共押し出し法、接着、スパッタリング、ラミネーション、または、同類のものが考案され得る。柔軟性を有する／形成可能な膜７０のために、容器の内部に面している層３１０は、典型的には、ポリエチレンである。外側に面している層３２０は、典型的には、ナイロンである。厚みにおいて、内側の層は約４０から約４５μｍ厚（ｔ１）までの範囲であり、外側の層は、約６０μｍ厚（ｔ２）である。他の設計では、膜の合計の厚みは、約７５から約１２５μｍ厚（ｔ０）である。

２つの層の膜は、低透過率膜７２を示すときは、第１膜に面する層３１０は、典型的には、ポリプロピレンである。外側に面する層３２０は、金属であり、それは、たとえば、アルミニウムまたは他の純金属であり、または、低透過率である合金である。２層膜の合計の厚みは、層のそれぞれの厚みによるが、合計の範囲は、約７５から約１２５μｍ厚（ｔ０）である。別の方法として、第２膜７２は、ホイル層３２０に取付けたプラスティック層３１０のラミネート構造が典型となり得る。

多くの実施形態の比較的顕著な利点は、（１）安定した流体の圧力を危うくすることなく使用の間に、背圧装置の収縮を許す高い柔軟性と滑らかな形成可能性を有する第１膜（２）低い透過性を有する第１膜の外側をシールされたより固い第２の膜（３）流体の蒸発を制御するとともに、第１および第２膜の間の容積に空気を入れる曲がりくねった空気経路（４）容器の外側壁の特性ではなく膜の特性が流体の体積を規定するように、筐体の内部の流体の改良された整合性を提供する包括的な設計に、限定されない。

上記は、様々な発明の側面を示す。それは、網羅的であることを意図しない。むしろ、本発明の原理の最高の実例、および、必然的に起きる様々な変形を含む、本発明を用いた技術における、通常の技術の一つになり得るそれらの実用的応用を備えることが選択される。全ての変形例およびバリエーションは、特許請求の範囲により決められる本発明の範囲内であると考えられる。比較的明白な変形例は、様々な実施形態の１つまたはそれ以上の特徴と他の実施形態の特徴とを組み合わせたものを含む。

Claims (25)

1. 流体出口部と流体の体積を維持するための内部とを規定して、前記筐体の枠は、前記内部を取り囲むとともに、出っ張りを有する筐体と、
   使用の間に、前記流体が前記流体出口部から出る時に、前記筐体において圧力を調整するための前記内部において移動可能な背圧装置と、
   使用の間に、前記内部において、前記背圧装置が内側に動く時に、前記内部の内側方向につぶれるための柔軟性があり、前記出っ張りにシールされ、前記流体が漏れるのを防ぐための第１膜と、
   前記筐体にシールされるとともに、前記第１膜から離間している第２膜とを備える、初期のまたは詰め替え用の前記流体の体積を保持する容器。
2. 前記第１膜と前記第２膜との間に、空気をさらに含む、請求項１の容器。
3. 前記第２膜は、比較的に柔軟性が小さい、請求項１の容器。
4. 前記第２膜は、約０．００１から約０．５の水蒸気透過速度を有する、請求項１の容器。
5. 前記内部は、前記筐体に囲まれた隙間を規定しており、
   他の第１膜は、前記第１膜が前記出っ張りにシールされている前記筐体の第２側面の反対側に位置する前記筐体の側から、前記内部をシールする、請求項１の容器。
6. 前記他の第１膜は、前記筐体の前記第２側面の反対側の前記筐体の側において、第２の出っ張りをシールする、請求項５の容器。
7. 他の第２膜は、前記第２膜が前記筐体にシールされている前記筐体の前記第２側面の反対側の前記筐体の側において、前記筐体に対してシールする、請求項５の容器。
8. 前記他の第１膜と前記他の第２膜との間には、空気をさらに含む、請求項７の容器。
9. 前記移動可能な背圧装置は、折り畳み可能な呼吸装置であり、前記第１膜は、前記折り畳み可能な呼吸装置に接触して、前記折り畳み可能な呼吸装置とともに移動する、請求項１の容器。
10. 前記第１膜は、２層の膜である、請求項１の容器。
11. 前記２層の膜の内側の層は、前記内部に面しており、ポリエチレンである、請求項１０の容器。
12. 前記２層の膜の外側の層は、ナイロンである、請求項１０の容器。
13. 前記２層の膜の内側の層は、約４０μｍから約４５μｍの厚みである、請求項１１の容器。
14. 前記２層の膜の外側の層は、約６０μｍの厚みである、請求項１２の容器。
15. 前記２層の膜は、約７５μｍから約１００μｍの厚みである、請求項１０の容器。
16. 前記第２膜は、２層の膜である、請求項１の容器。
17. 前記２層の膜の内側の層は、前記第１膜に面しており、ポリプロピレンである、請求項１６の容器。
18. 前記２層の膜の外側の層は、金属である、請求項１６の容器。
19. 前記金属は、アルミニウムである、請求項１８の容器。
20. 前記２層の膜は、約７５μｍから約１００μｍの厚みである、請求項１６の容器。
21. 前記出っ張りは、前記第１膜を十分にシールするために、約１ｍｍから約３ｍｍの厚みである、請求項１の容器。
22. 前記筐体は、前記第２膜の下を横断するように、曲がりくねった空気経路を有する、請求項２の容器。
23. 前記曲がりくねった空気経路は、直接的に大気に通気口を付ける空気吸入口と、直接的に前記第１膜と前記第２膜との間の前記空気に通気口を付ける空気排出口とを有する、請求項２２の容器。
24. 前記第２膜は、前記第１膜よりも大きい表面積を有し、前記第２膜は、前記第１膜の表面の領域を取り囲むように配置されている、請求項１の容器。
25. 流体出口部と流体の体積を維持するための内部とを規定して、前記筐体の枠は、前記内部を取り囲むとともに、出っ張りを有する筐体と、
    使用の間に、前記流体が前記流体出口部から出る時に、前記筐体において圧力を調整するための前記内部において移動可能な背圧装置と、
    使用の間に、前記内部において、前記背圧装置が内側に動く時に、前記内部の内側方向につぶれるための柔軟性があり、前記出っ張りにシールされ、前記流体が漏れるのを防ぐための第１膜と、
    前記筐体にシールされるとともに、前記第１膜から離間している第２膜とを備え、
    前記第２膜は、金属膜であり、前記第１膜と前記第２膜との間に設けられている空間を有するとともに、前記筐体に、前記第２膜の下を横断するように、曲がりくねった空気経路とを有し、
    前記曲がりくねった空気経路は、直接的に大気に通気口を付ける空気吸入口と、直接的に前記第１膜と前記第２膜との間の前記空気に通気口を付ける空気排出口とを有する、初期のまたは詰め替え用の前記流体の体積を保持する容器。

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