JP7171234B2

JP7171234B2 - 流体収納部材

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Publication number: JP7171234B2
Application number: JP2018094398A
Authority: JP
Inventors: 信途川原; 裕三田; 義雅荒木; 敬恭長谷川
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Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2022-11-15
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Also published as: JP2019021908A; TWI693163B; SG10201805737PA; TW201908143A

Description

本発明は、流体を収納する流体収納部材に関するものである。

インクジェットプリンタやインプリント装置として、インクやインプリント材といった流体を収納する流体収納部材を有するものがある。特許文献１には、このような流体収納部材の内部を２つの収納部（液室）に分け、片方の収納部でもう片方の収納部の圧力を調整することが記載されている。２つの収納部は、可撓性のフィルムで分離されている。

特許文献１に記載の流体収納部材を、図１０に示す。特許文献１に記載の流体収納部材は、分離膜（フィルム）１の破損を検知する機構を備えている。第２の収納室６側には、吐出ヘッド１４と連通する第１の収納室５に充填された液体と混ざり合いにくい液体や、第１の収納室５に充填された液体よりも比重の軽い液体を用いる。このため、分離膜１に破損が生じた場合、第１の収納室５から第２の収納室６側に漏れだした液体は、第２の収納室６の下方にある測定領域５２に滞留する。測定領域５２の付近にはセンサ５３があり、センサ５３は液体の屈折率等の物性を検知することが可能な検出手段である。特許文献１では、センサ５３を用いて測定領域に滞留した液体の物性が変わったことを検知することで、分離膜１に破損が生じたことを検知可能としている。

特開２０１６－０３２１０３号公報

特許文献１に記載の方法によれば、分離膜の破損を検知することができる。但し、第１の収納室と第２の収納室との内圧が等しいと、第１の収納室に充填された液体（流体）と第２の収納室に充填された液体（流体）とは、互いに接触はしているものの対向側の収納室に流出するのに長い時間がかかり、検知が遅くなる場合がある。第１の収納室の流体と第２の収納室の流体とは、組み合わせによっては接触するだけでいずれかの流体の劣化が発生してしまうものもある。その為、第１の流体と第２の流体は、そもそもなるべく接触させず、互いに混ざり合わさないことが求められる。

従って本発明は、２つの収納室間の分離膜が破損することによって、互いの収納室に収納された流体が混ざり合うことを抑制する、流体収納部材を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、第１の流体を収納する第１の収納室と、第２の流体を収納する第２の収納室と、を有する流体収納部材であって、前記第１の収納室と前記第２の収納室とは、前記第１の収納室側の第１の分離膜と前記第２の収納室側の第２の分離膜とによって分離されており、前記第１の分離膜と前記第２の分離膜との間には隙間である空間があり、前記空間は外気と連通しており、前記第１の分離膜と前記第２の分離膜とは、前記第１の収納室または前記第２の収納室の内圧が変化することに従って連動して動くように、互いに部分的に連結または部分的に接触していることを特徴とする流体収納部材である。

本発明によれば、２つの収納室間の分離膜が破損することによって、互いの収納室に収納された流体が混ざり合うことを抑制する流体収納部材を提供することができる。

流体収納部材を示す図。吐出ヘッドを示す図。流体収納部材を示す図。分離膜を示す図。分離膜を示す図。流体収納部材を示す図。分離膜を示す図。流体収納部材の分離膜に穴が開いた様子を示す図。流体収納部材を示す図。従来の流体収納部材を示す図。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

図１に、本発明の流体収納部材の一例を示す。流体収納部材１３は、筐体１１と筐体１２とを有し、吐出ヘッド１４を備えるカートリッジタイプの収納部材である。吐出ヘッド１４には吐出口１５が開口しており、吐出口１５からは流体収納部材が収納する流体を吐出することができる。尚、吐出ヘッド１４は、流体収納部材１３に備え付けられていなくてもよい。例えば、吐出ヘッド１４は連通管などを介して流体収納部材１３と離れて接続されていてもよい。

吐出ヘッド１４を拡大した図を、図２に示す。吐出口１５は、吐出ヘッド１４の表面に１インチ当たり５００から１０００個程度の密度で形成された穴である。吐出口１５では流体のメニスカス１７が形成されている。吐出口１５は圧力室１９と連通しており、圧力室１９の内部には流体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子（不図示）が設けられている。エネルギー発生素子としてはピエゾ素子や発熱素子を用いることができる。ピエゾ素子を用いる場合、吐出口１５のそれぞれに対応する圧力室１９内のピエゾ素子を駆動・制御することで、圧力室１９内の容積を変化させ、圧力室内部の流体を外部に吐出する。ピエゾ素子は、例えばＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術を用いて製造することができる。吐出ヘッド１４は、圧力室１９と、吐出ヘッド１４から吐出される流体を収納する第１の収納室５との間に、制御弁を持っていない。そのため、第１の収納室５の内圧を外気圧（大気圧）よりも例えば０．３から０．５ｋＰａ程度負圧に制御することで、吐出口１５の開口面で流体がメニスカス１７を形成し、意図しないタイミングで滴下することを抑制している。

再び図１を用いて、流体収納部材の構成について説明する。流体収納部材は、第１の流体を収納する第１の収納室５と、第２の流体を収納する第２の収納室６とを有する。本構成では、筐体１１の凹部の開口が第１の分離膜１で閉じられることで、筐体１１の内部に第１の収納室５が形成されている。また、筐体１２の凹部の開口が第２の分離膜２で閉じられることで、筐体１２の内部に第２の収納室６が形成されている。そして筐体１１と筐体１２とを合体することで、第１の収納室５と第２の収納室６との間に、第１の収納室５と第２の収納室６とを分離する、第１の分離膜１及び第２の分離膜２が設けられた構成となる。即ち、第１の収納室５と第２の収納室６とは、第１の収納室側の第１の分離膜１と、第２の収納室側の第２の分離膜２とによって分離されている。

第１の収納室５は吐出ヘッド１４と連通しており、この吐出ヘッド１４を介して外部空間と連通している。第２の収納室６は、導通管２４を介してサブタンク２６に導通している。

第１の分離膜１と第２の分離膜２とは、互いに部分的に連結または部分的に接触している。まず、第１の分離膜１と第２の分離膜２とが互いに部分的に連結された例を説明する。図１では、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは、ブリッジ３によって部分的に連結されている。

本発明においては、第１の収納室５と第２の収納室６とを、第１の分離膜１と第２の分離膜２との２枚の分離膜で分離している。このため、いずれかの分離膜が破損したとしても、もう１枚の分離膜が残っていれば、第１の収納室５が収納する第１の流体と、第２の収納室６が収納する第２の流体とが、混ざり合うことを抑制することができる。

次に、第１の収納室５と第２の収納室６の内圧（第１の流体と第２の流体の圧力）と、それぞれの収納室の形状変化の関係について説明する。第１の収納室５の内圧と第２の収納室６の内圧が等しいと、各収納室はそれぞれの形状を保った状態となる。一方、第１の収納室５と第２の収納室６との内圧に差が生じると、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは一体となって連動して動き、内圧の低い側へと移動する。そして内圧差がなくなった時点で移動を停止する動きを繰り返す。このため、第１の収納室５と第２の収納室６とは、内圧が等しい状態を保つことができる。具体的には、吐出ヘッド１４から第１の流体を吐出していくと、第１の収納室５内の容積が減るので、その分だけ内圧が下がる。この時、第２の収納室６内の容積は変わっていないので、第２の収納室６の内圧が第１の収納室５の内圧よりも相対的に高くなってしまう。ここで、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは、互いに部分的に連結されている。よって、流体収納部材１３内で、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは、連動して一体となって動き、吐出した第１の流体の体積分だけ第１の収納室５側へ移動する。それと同時に、サブタンク２６からは、導通管２４を介して第２の流体が第２の収納室６内に吸い上げられる。これにより、第１の収納室５と第２の収納室６の内圧は再び等しくなって、平衡状態となる。このようにして、第２の収納室６が収納する第２の流体によって、第１の収納室５の圧力（内圧）を調整している。即ち、第１の収納室５と第２の収納室６のいずれかの収納室の内圧が変化した場合、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは、この内圧の変化に従って連動して動く。この連動した動きを可能とするために、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは部分的に連結されている。

第１の分離膜１及び第２の分離膜２は可撓性の膜であり、それぞれ接触する第１の流体や第２の流体に対して耐性を有する材料で形成することが好ましい。例えばＰＴＦＥ（ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｙｌｅｎｅ）のようなフッ素樹脂で形成することができる。但し、フッ素樹脂は硬度が高いものが多く、薄い厚みで加工することが技術的に難しい。第１の分離膜１は、吐出ヘッド１４から吐出するような第１の流体に触れるので、ＰＴＦＥのようなフッ素樹脂で形成する。一方、第２の分離膜２は、基本的には第１の流体に接触しない。第２の分離膜２を形成する材料としては、例えばＰＥ（ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＡＬ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）等が挙げられる。他にも、ナイロン等のポリアミド合成樹脂が挙げられる。このように、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは、それぞれ求められる特性に合わせて異なる材料で形成してもよい。

図１に示すように、第２の収納室６は、導通管２４によってサブタンク２６と連結されている。サブタンク２６は第２の流体２７を収納しているため、第２の流体２７の界面（液面）は、吐出ヘッド１４の吐出口１５よりも重力方向で下方に位置させている。図３はこの状態を示した図であり、第２の流体２７の液面は吐出口１５に対してΔＨだけ下方に位置している。ここで、吐出ヘッド１４の吐出口１５が直径１０μｍの円形で、水とほぼ等しい密度のインクを１滴あたり１ｐＬで吐出する場合を想定する。その場合、図２に示したメニスカス１７の状態を維持するためには、第１の収納室５の内圧を、外気圧に対して０．４０±０．０４ｋＰａだけ低い値に制御することが好ましい。そうすると、ΔＨは４１±４ｍｍとすることが好ましい。サブタンク２６の側面には液面センサ４１を配置しており、基準となる液面高さ（吐出口１５より４１ｍｍ低い高さ）に対して液面が±４ｍｍの範囲を超えると、補正動作が作動する。すなわち、液送ポンプ３２と制御弁３１を駆動して、メインタンク３４からサブタンク２６に向けて第２の流体を供給、あるいはサブタンク２６からメインタンク３４に向けて第２の流体を戻す。これにより、液面を所望の領域内に制御している。即ち、第１の流体の圧力は第２の流体で調整している。その第２の流体の圧力は、第２の収納室と連通している液送ポンプ３２やサブタンク２６、メインタンク３４といった圧力調整手段によって調整されている。

第１の収納室５と第２の収納室６とは、第１の分離膜１及び第２の分離膜２で分離されている。第１の分離膜１と第２の分離膜２とがそれぞれ独立して移動したり変形したりすると、サブタンク２６の液面の高さを調整しても、吐出ヘッド１４内の圧力を制御することは難しい。例えば、サブタンク２６の液面を吐出口１５よりも低い高さに制御しようとしても、第２の収納室６の内圧が外気圧に等しくなるまで、第２の分離膜２だけが図１中のＸ方向に移動を続けてしまう。そして、第２の流体がサブタンク２６の吸気口２５から溢れ出してしまうか、あるいはサブタンク２６の液面調整機能によって第２の流体がサブタンク２６に戻った分だけ、メインタンク３４に第２の流体が送られる。いずれの場合も、最終的には第２の収納室６から第２の流体が無くなって、第２の分離膜２が筐体１２の壁面に張りついた状態に至ってしまう。この時、第１の分離膜１は第２の分離膜２と連動して動かないので、吐出ヘッド１４内の圧力は、サブタンク２６の液面の高さに連動して変化しない。

これに対して、本発明では第１の分離膜１と第２の分離膜２とが、部分的に連結されている。図１では、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは、ブリッジ３によって複数の箇所で連結されている。このため、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは連動して移動し、第１の収納室５と第２の収納室６の内圧は等しい状態が維持される。これによって、吐出口１５のメニスカス１７が形成される負圧で、収納室の内圧が釣り合った状態となる。

図４に、第１の分離膜１と第２の分離膜２の形状をより詳細に示す。第１の分離膜１と第２の分離膜２とは共に、筐体の凹部の形状に合うように、可撓性のフィルムが凸形状に成形されたものである。そして、図４（ａ）に示すように、第１の分離膜１と第２の分離膜２とを重ねた上で、図４（ｂ）に示す溶着ライン７１に合わせてレーザー加工機によってレーザーを照射し、照射部分を熱溶着している。熱溶着された部分がブリッジ３となる。また、図１に示すように、第１の分離膜１と第２の分離膜２の間が、通気口１８によって外気と導通するように構成されている。ここで、第１の収納室５と第２の収納室６は、外気圧に対して等しく負圧状態を保つことにより、２枚の分離膜の溶着していない部分は収納室に対して膨張した状態となり、空間４が形成される。

また、第１の流体の減少に伴い、第１の分離膜１と第２の分離膜２とをスムーズに移動させることが好ましい。図４（ａ）に示す第１の分離膜１は、凸形状の天井で平坦面である天井部分１ａと、側面に位置し天井部分１ａに対して傾斜する側面部分１ｃと、天井部分１ａと側面部分１ｃとの間にＲ形状で配置されたＲ部分１ｂとを有する。第２の分離膜２も、これに倣った形状である。このような分離膜において、ブリッジ３を配置する単位面積当たりの密度は、側面部分１ｃ及びＲ部分１ｂに対して天井部分１ａの方が高いことが好ましい。また、Ｒ部分１ｂのブリッジ３を配置する単位面積当たりの密度が最も小さいことが好ましい。これはＲ部分１ｂや側面部分１ｃでブリッジ３が多すぎると、剛性が高くなり分離膜がスムーズに移動しにくくなってしまうためである。尚、ここではブリッジとしてライン状の溶着ライン７１を配置しているが、この溶着ライン７１の本数についても、Ｒ部分１ｂ、側面部分１ｃ、天井部分１ａの順に本数が多く（密度が高く）なっていることが好ましい。

また、第１の分離膜１または第２の分離膜２が破損した場合に、収納室に収納していた流体がカートリッジから落下することを抑制することが好ましい。このため、流体収納部材の使用時の姿勢において、Ｙ軸方向（重力方向に対して直交する方向）に沿って溶着ライン７１（ブリッジ３）を延在するように形成することが好ましい。他にも、溶着ライン７１（ブリッジ３）を格子状に形成することも好ましい。流体収納部材の使用時の姿勢とは、例えば流体収納部材をインクジェットプリンタやインプリント装置のような記録装置に装着したときの姿勢である。

第１の分離膜１及び第２の分離膜２の組み込み方の一例としては、次のような方法が挙げられる。まず、第１の分離膜１及び第２の分離膜２を、筐体１１の内壁面に沿う形状に凸形状に成形する。次にこれらを流体収納部材１３に組み込む際に、一旦、凸形状を筐体１２の内壁面に沿う形状に逆側に突出するよう変形させる。その後、第１の分離膜１及び第２の分離膜２を、筐体１１及び筐体１２で挟み込む。尚、第１の分離膜１と第２の分離膜２との間には、第１の分離膜１と第２の分離膜２がブリッジ以外で接触しないようにスペーサを挟んでもよい。スペーサは少なくともいずれかの分離膜と一体的に成形されていてもよい。

筐体１１と筐体１２とは、第１の分離膜１または第２の分離膜２の取り付け部を境界として、面対称形状になるよう形成してもよい。例えば、第１の分離膜１の凸形状と第２の分離膜２の凸形状を、互いに逆方向に凸になるように形成する。このようにすることで、第１の流体を消費していく場合に、第１の分離膜１及び第２の分離膜２が筐体１１の内壁面に沿うように変形するまで、第１の収納室５内の第１の流体を十分に消費することができる。

第１の分離膜１及び第２の分離膜２の移動をスムーズに行うために、側面部分の溶着はスポット状（例えばドット状）とすることが好ましい。他には、第１の分離膜１及び第２の分離膜２の移動方向に対して直交方向に延在するライン状とすることが好ましい。即ち、ブリッジ３をこれらの形状にすることが好ましい。

以上、第１の分離膜１と第２の分離膜２とを、図１に示すブリッジ３によって部分的に連結する構成について説明した。但し、本発明においては、第１の分離膜１と第２の分離膜２とを、部分的に接触する構成としてもよい。即ち、ブリッジ３は、必ずしも第１の分離膜１と第２の分離膜２の表面から突出した部分である必要はなく、例えば第１の分離膜１と第２の分離膜２とを一部溶融させて接触させただけの部分もブリッジ３である。

図４では、例えば第１の分離膜１及び第２の分離膜２としてＰＴＦＥフィルムを用い、溶着ライン７１に合わせてレーザーを照射して熱溶着させることで、第１の分離膜１と第２の分離膜２とを部分的に連結（接触）する。レーザー溶着は、同一材質の２部品を接合する際によく用いられる技術である。一方、本発明の流体収納部材は、第１の流体として感光性レジストを収納する場合がある。感光性レジストは、特にインプリント材であるような場合に、金属イオンによる汚染を極力防ぐ必要がある。この為、分離膜を例えばＰＴＦＥフィルムとする。しかし、レーザー溶着の容易性を考慮すると、一方の部品はレーザー光が透過する必要があるので、第１の分離膜１側には、透明なＰＴＦＥフィルムを用いることが好ましい。一方、溶着する界面では、レーザー照射による熱が発生しやすいように、不透明な面であることが好ましい。そのため、第２の分離膜２側には不透明なＰＴＦＥフィルムを用いることが好ましい。第２の分離膜２をＰＴＦＥフィルムとした場合、表面に塗装することは困難であるため、カーボンの粉体を材料に添加して透過率を落とすことで、不透明な表面を実現することができる。第１の分離膜１は、感光性レジストと直接接触する分離膜であるため、添加物の少ない材質であることが求められる。そこで、第１の分離膜１は添加剤を含まないことが好ましい。一方、薄膜の樹脂部材で形成した場合、静電気が発生しやすいため、第２の分離膜２側にカーボンを添加したうえでアースすることで、電荷を逃がすこともできる。

図４では、第１の分離膜１と第２の分離膜２とをレーザー熱溶着し、溶着された部分をブリッジ３、即ち第１の分離膜１と第２の分離膜２との部分的な接触部分（連結部分）とする例を説明した。第１の分離膜１と第２の分離膜２の部分的な接触（連結）は、他の方法によっても行うこともできる。例えば、図５に示すような連結である。図５（ａ）に示すように、第１の分離膜１と第２の分離膜２を凸形状に成形して平行に重ね合わせる点は図４と同じである。但し、図５（ｂ）に示すように第２の分離膜２の表面には凸形状７２が形成されている。この凸形状７２は、第２の分離膜２を成形によって加工して部分的に突出させて形成してもよいし、凸形状の別部材（例えばＰＴＦＥ）を新たに配置することで形成してもよい。凸形状７２を第１の分離膜１に対して溶着或いは溶接によって固定し連結することで、ブリッジ３を形成する。他にも、図５（ｃ）に示すように、第１の分離膜１と第２の分離膜２との間に、線状等の凸形状７２を別部材として配置し、これを溶着或いは溶接によって固定し接触させる（連結する）ことでブリッジ３を形成することもできる。凸形状７２を第２の分離膜２の成形によって形成した場合、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは接触することになる。凸形状７２を第１の分離膜１及び第２の分離膜２と別部材とした場合、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは連結することになる。

ブリッジ３の例として、支持体の両面に粘着層を有した所謂両面テープを用いることもできる。両面テープは、第１の分離膜１または第２の分離膜２が破損して、流体が漏れたときにも各分離膜を保持するために、第１の流体及び第２の流体に対して耐性がある材料で形成することが好ましい。また、流体収納部材をインプリント装置のカートリッジとして用いる場合などは、インプリント装置内への脱ガスが少ない材料であることが好ましい。これらの点から、粘着層はアクリル系樹脂で形成することが好ましい。

第１の分離膜１及び第２の分離膜２は、必ずしも中央が突出した凸形状のものでなくてもよい。図６（ａ）に、第１の分離膜１及び第２の分離膜２が袋状に閉じた形態の流体収納部材１３を示す。図６（ｂ）に拡大して示すが、袋状の第２の分離膜２からは、内部から導通管２４がストロー状に外部に突き出している。導通管２４は、図１に示す形態と同様に流体収納部材１３の筐体を貫通してサブタンク２６に達しており、袋状の第２の分離膜の内側には第２の流体が収納されている。第２の分離膜２の外側には、第２の分離膜２を包み込むように袋状の第１の分離膜１が配置されており、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは部分的にブリッジ３で接触（連結）されている。第１の分離膜１と第２の分離膜２との間の空間４からは、第１の分離膜１を貫通して通気口１８が突き出しており、通気口１８は流体収納部材１３の筐体を貫通して外部に導通している。

図１に示す形態では、筐体１１と筐体１２がそれぞれ第１の流体と第２の流体とを収納する収納室の外部隔壁として機能していたが、図６に示す形態では第１の流体の中に第２の流体を収納した袋が浮いているような形態になっている。但し、これ以外の点はこれまで図１等で説明したことと相違がない。図６に示すような形態であっても、本発明の効果を発現することができる。

第１の分離膜１及び第２の分離膜２の厚みは、１０μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましい。第１の分離膜１と第２の分離膜２の厚みは異なるものであってもよい。第１の分離膜１と第２の分離膜２の厚みが異なることで、分離膜全体としての剛性を下げ、吐出に伴う第１の流体の減少に伴う第１の分離膜１と第２の分離膜２の移動をよりスムーズに行うことができる。第１の分離膜１が第１の流体に接触することを考えると、第１の分離膜１の厚みを第２の分離膜２の厚みよりも厚くすることが好ましい。例えば、第２の分離膜２の厚みに対して、第１の分離膜１の厚みを１．３倍以上、２．５倍以下とすることが好ましい。ただし、例えば第１の収納室５の内圧を外気圧に対して０．４０±０．０４ｋＰａだけ低い内圧を維持するように構成した場合、第１の分離膜１と第２の分離膜２は、０．０１ｋＰａ以下の差圧で自由に抵抗なく変形、移動することが好ましい。尚、ここでは、第１の分離膜１の厚みと第２の分離膜２の厚みが、それぞれの分離膜内において実質的に均一な厚み（少なくとも天井部分１ａ、Ｒ部分１ｂ、側面部分１ｃの厚みは実質的に均一）であることを前提としている。

一方で、１枚の分離膜の中で分離膜の厚みを異ならせることもできる。例えば図７に、第１の分離膜１の構造を示す。図７に示すように、第１の分離膜１の外縁部７の厚みを天井部分８の厚みよりも厚くすることが好ましい。このようにすることで、溶着や接着時の分離膜の破損を抑制することができる。また、天井部分８の厚みを、上記Ｒ部分や側面部分の厚みよりも厚くすることで、分離膜の移動をスムーズにすることができる。

天井部分８の成形方法としては、加熱しながらの真空成形、加熱しながらのブロー成形、加熱しながらの金型成形等が挙げられる。金型成形の際には、平面状態の分離膜の外縁部７を固定枠に固定したうえで加熱し、図４（ａ）に示す凸部（天井部分１ａ、Ｒ部分１ｂ、側面部分１ｃ）を金型によって押し出す方法が挙げられる。但し、これら真空成形や金型成形に限定されることなく、分離膜となる可撓性部材の材質及び必要形状に適した成形方法を選択することができる。

尚、分離膜としては、第１の分離膜１及び第２の分離膜２以外に分離膜を用いてもよい。例えば分離膜が３枚用いられている構成であっても、分離膜間を部分的に連結または部分的に接触することで、分離膜を連動して動かし、本発明の効果を得ることができる。

分離膜には、分離膜の製造時や分離膜の移動時に穴が開く等の破損が生じる場合がある。第１の流体と第２の流体が混ざると、第１の流体が吐出ヘッドで詰まったり、吐出ヘッドから吐出されても良好な画像やパターンを形成できなかったりするという課題がある。これに対し本発明では、上述したように、第１の分離膜１または第２の分離膜２の一方が破損しても、もう一方が破損していなければ、第１の流体と第２の流体が混ざり合うことを抑制できる。

図８に、第２の分離膜２が破損し、第２の分離膜２に穴７３が開いた状態を示す。このとき、第１の分離膜１と第２の分離膜２との間の隙間である空間４は、外気と連通しているため、大気圧と等しい圧力である。一方、第１の収納室５と第２の収納室６を、図３で説明したように、共に大気圧よりも負圧、例えば０．４ｋＰａだけ負圧に調整しておく。そうすると、相対的に圧力の高い空間４から相対的に圧力の低い第２の収納室６に向かって、穴７３から空気が気泡７４となって吸い込まれていく。気泡７４は大気圧と等しい圧力なので、第２の収納室６の内圧は上昇し、第２の流体は導通管２４を介してサブタンク２６側へと押し出される。このように、第２の分離膜２に穴７３が開いても、第１の収納室５に収納された第１の流体と、第２の収納室６に収納された第２の流体とを、互いに接触させないことができる。

一方、第１の分離膜１に穴が開いた場合は、第１の収納室５側に気泡が吸い込まれて、第１の収納室５の内圧が上昇する。その結果、第１の分離膜１及び第２の分離膜２は、第２の収納室６側へ移動するので、移動した体積分の第２の流体が導通管２４を介してサブタンク２６側へと押し出される。そして、第１の収納室５に収納された第１の流体と、第２の収納室６に収納された第２の流体とを、互いに接触させないことができる。

尚、ここまで、第１の分離膜１と第２の分離膜２の間の空間４は外気と導通しているため、大気圧と等しいという前提で説明を行った。しかし、外気との導通のためのバルブを設け、予め大気圧で調整した後にバルブを閉鎖し密閉空間としても、空間４と第１の収納室５及び第２の収納室６との差圧を保つことができる。

また、いずれかの分離膜に穴が開き、第２の流体がサブタンク２６側へと押し出される場合、第２の流体の移動を検知することによって、分離膜に破損が発生したことを検知することができる。

ここでブリッジ３としての溶着ライン７１についてさらに詳細に説明する。図４（ｂ）では、溶着ライン７１はそれぞれが独立した線であって、いずれの溶着ラインも交差してはいない。上記の構造により、第１の分離膜１と第２の分離膜２の間には閉じた空間が形成されていない。第１の分離膜１と第２の分離膜２が全面で密着している場合や、溶着ラインが閉じた空間を形成している場合、第１の分離膜１あるいは第２の分離膜２に破損が生じても、図８に示す気泡７４を形成する気体が外部から供給される経路が遮断される。したがって、本発明による流体収納部材１３内で第１の分離膜１及び第２の分離膜２の色々な場所で破損が生じても破損個所に外気が供給される経路が残るように、離散的にブリッジ３を配置している。

特に、第１の分離膜１と第２の分離膜２とが密着してしまった場合、厚みが２枚分の薄膜に匹敵する剛性を持つことになる。２枚の分離膜が連動して変形する場合に対して、変形に必要な力は１０倍程度必要となるため、微弱な差圧に対する応答ができなくなってしまう可能性がある。

ここまで、第１の分離膜１と第２の分離膜２との間の隙間である空間が、通気口１８を介して外気と導通するものについて説明した。但し、本発明では第１の分離膜１と第２の分離膜２との間の空間は空気で満たされていなくてもよい。図３に示すように、第１の収納室５と第２の収納室６の内圧を等しくし、これらの内圧を外気圧に対して数ｋＰａだけ負圧に設定することを説明した。この状態でいずれかの分離膜に破損が生じたときに、第１の流体と第２の流体とが接触しない状態を維持するためには、空間４を満たす流体は空気である必要は必ずしもない。また、空間４の圧力が外気圧に等しい必要も必ずしもない。すなわち、通気口１８の導通する先は、外気でなくてもよい。

図９に、通気口１８がガスタンク３７に対して密閉状態で連結された流体収納部材１３を示す。ガスタンク３７には、例えば外気圧以上である１１０ｋＰａの圧力を有し、かつ、ケミカルクリーンな窒素ガスを封入する。このような構成によれば、例えば第１の流体が感光性レジストであり、また第１の分離膜１に破損が発生した場合であっても、第１の流体に酸素が接触して感光性レジストの感光性能に変化が発生することを抑制できる。また、ケミカルクリーンな窒素ガスは金属イオンを含まないので、第１の流体と接触した場合でも、第１の流体が金属イオンに汚染されることもない。さらに、窒素ガスの内圧は、第１の収納室５の内圧よりも高いため、分離膜の破損が発生した場合には、第１の流体が空間４側に流れ出すより先に、窒素ガスが第１の収納室５側へ流入する。そして、第１の収納室５と第２の収納室６の圧力を上昇させることで、分離膜の破損を検知することができる。

ここまで、第１の分離膜１と第２の分離膜２とをブリッジ３によって部分的に連結または接触させる構成について説明した。第１の分離膜１と第２の分離膜２とは、ブリッジ３ではなく、第１の分離膜１と第２の分離膜２の間の空間４を減圧する、例えば外気圧（大気圧）に対して低い圧力にすることで、接触させることもできる。具体的には、空間４を密閉し、この空間４の圧力を所定の圧力に制御するための圧力制御手段を設け、この圧力制御手段によって空間４の圧力を調整し、第１の分離膜１と第２の分離膜２とを接触させることができる。この方法によれば、第１の分離膜１と第２の分離膜２とが接触する際に発生する皺や、第１の分離膜１や第２の分離膜がもともと有していた皺等によって、第１の分離膜１と第２の分離膜２とは全面で接触せず、互いに部分的に接触することができる。その結果、ここまで説明したのと同様に、第１の分離膜１及び第２の分離膜２は、第１の収納室５または第２の収納室６の内圧が変化することに従って、連動して動くことができる。この方法によれば、熱溶着によって第１の分離膜１と第２の分離膜２とを接触させる方法よりも、分離膜の硬化や破損を抑制することができる。また、ブリッジ３によって接触または連結させる場合（特にブリッジ３が両面テープである場合）よりも、分離膜の剛性が高くなってしまうことを抑制できる。理想的な接触状態とするためには、第１の分離膜１と第２の分離膜２の間の空間４の圧力を、外気圧に対して０．４ｋＰａ以上５．０ｋＰａ以下の範囲で低くすることが好ましい。また、第１の分離膜１と第２の分離膜２の間の空間４の圧力を、外気圧に対して０．５ｋＰａ以上３．０ｋＰａ以下の範囲で低くすることがより好ましい。

第１の分離膜１と第２の分離膜２とは、部分的に連結または接触することで連動して動く構成になっていれば基本的にはよいが、より好ましい範囲について説明する。より好ましい範囲は、連結する場合と接触する場合とで異なる。

まずは第１の分離膜１と第２の分離膜２とが部分的に連結する場合について説明する。連結させる箇所は、複数であることが好ましい。第１の分離膜１と第２の分離膜２とが連動して動くときに、分離膜間に大きな隙間が空かないように、複数の連結箇所はなるべく分散して配置されていることが好ましい。この為には、第１の分離膜１と第２の分離膜２とが互いに対向している面内において、少なくとも面の重心付近（外周よりも重心に近い位置）と外周付近（重心よりも外周に近い位置）に、それぞれ連結箇所を配置することが好ましい。また、連結させる場合は、連結箇所の面積が小さいほど、分離膜全体としての剛性を低くすることができ、第１の分離膜１と第２の分離膜２とが連動して動く際の圧力変動を抑制することができる。この為、第１の分離膜１と第２の分離膜２とが互いに対向している面内において、連結箇所の合計の面積は、面全体の面積に対して４０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがより好ましく、５％以下とすることがさらに好ましい。一方、連結箇所の面積があまりに小さいと、連結箇所での分離膜の連結力（密着力）が低く、分離膜どうしがはがれやすくなる。この為、第１の分離膜１と第２の分離膜２とが互いに対向している面内において、連結箇所の合計の面積は、面全体の面積に対して１％以上とすることが好ましい。

次に、第１の分離膜１と第２の分離膜２とが部分的に接触する場合について説明する。第１の分離膜１と第２の分離膜２との間の空間４を減圧することで、第１の分離膜１と第２の分離膜２とを部分的に接触させる場合、接触箇所の面積はそれなりに大きくなる。また、接触の場合は、接触箇所の面積が小さいと分離膜どうしを連動して動かしにくくなる。この為、第１の分離膜１と第２の分離膜２とが互いに対向している面内において、接触箇所の合計の面積は、面全体の面積に対して８０％以上とすることが好ましく、９０％以上とすることがより好ましい。尚、接触しているだけとはいえ、対向している面の全てで接触し、分離膜全体としての剛性が高くなりすぎると、１枚の分離膜の厚みを厚くしただけの場合と近い状態になる。この為、空間４と外気圧（大気圧）との差圧は１０ｋＰａ以下とし、接触の程度を調整することが好ましい。

第１の流体は、吐出ヘッド１４から吐出することができる。この為、例えば第１の流体をインクジェットプリンタに用いられるようなインクをすることができる。

第２の流体は、第１の流体の圧力を調整するための流体である。この為、高価なインクを充填する必要はない。例えば、一般的にインクと比重の近い水を用いることができる。但し、水の腐敗や雑菌の繁殖を抑制する目的で、防腐作用のある添加剤を添加した水を用いることが好ましい。

第１の流体及び第２の流体は、液体であることが好ましいが、レジスト状の材料であってもよい。また、特に第２の流体は、第１の流体の圧力を調整するものであるから、気体であってもよい。

本発明の流体収納部材は、第１の収納室５に収納する第１の流体がインプリント材であるとより効果的である。この理由は以下の通りである。半導体デバイス等の製造プロセスにおいて、基板上のインプリント材に対してパターンが形成されたモールドを接触させ、インプリント材にモールドの形状を転写してパターンを形成する、所謂インプリント技術がある。このインプリント材を、第１の収納室５に第１の流体として収納する。インプリント材は非常に細かい造形物の形成に用いられる為、第２の流体と混ざり合うことは許容されない。第２の流体の組成によっては、わずかな接触があっただけで第１の流体（インプリント材）の組成が変化してしまう。例えば、第２の流体中の金属イオンが第１の流体に少しでも入り込むと、第１の流体が金属イオンで汚染され、インプリント材としては使いづらくなる。他にも、僅かな異物が第１の流体に入り込むだけで、パターン形成に影響が出る。よって、第１の流体と第２の流体が混ざり合うことを抑制できる本発明の流体収納部材をインプリント材収納部材として用いたとき、その効果は非常に大きい。第１の流体がインプリント材である場合、本発明の流体収納部材はインプリント装置に装着される部材（カートリッジ）として用いることができる。

また、基板上において、パターンが形成されたモールドではなく、平坦なモールド（平坦化部材）を押圧する場合においても、本発明の流体収納部材は効果的に用いられる。この場合、第１の流体はレジスト等になるが、基板上におけるレジストの組成は、上記インプリント材と同様に重要な場合があるからである。

１第１の分離膜
２第２の分離膜
５第１の収納室
６第２の収納室

Claims

第１の流体を収納する第１の収納室と、第２の流体を収納する第２の収納室と、を有する流体収納部材であって、
前記第１の収納室と前記第２の収納室とは、前記第１の収納室側の第１の分離膜と前記第２の収納室側の第２の分離膜とによって分離されており、
前記第１の分離膜と前記第２の分離膜との間には隙間である空間があり、前記空間は外気と連通しており、
前記第１の分離膜と前記第２の分離膜とは、前記第１の収納室または前記第２の収納室の内圧が変化することに従って連動して動くように、互いに部分的に連結または部分的に接触していることを特徴とする流体収納部材。
前記第１の流体は、吐出ヘッドから吐出される流体である請求項１に記載の流体収納部材。
前記第１の収納室と連通し、前記第１の流体を吐出するための吐出ヘッドを有する請求項１に記載の流体収納部材。
前記第２の収納室と連通し、前記第２の流体の圧力を調整するための圧力調整手段を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の収納室は、筐体の凹部が前記第１の分離膜で閉じられることで形成されており、前記第２の収納室は、筐体の凹部が前記第２の分離膜で閉じられることで形成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜はフッ素樹脂で形成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜と前記第２の分離膜とを形成する材料は異なる材料である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜及び前記第２の分離膜の少なくとも一方は凸形状である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記凸形状は、天井部分と、側面部分と、前記天井部分と前記側面部分との間のＲ部分とを有し、前記天井部分の厚みは、前記側面部分及び前記Ｒ部分の厚みよりも厚い請求項８に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜の厚みは前記第２の分離膜の厚みよりも厚い請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜の厚みは前記第２の分離膜の厚みに対して１．３倍以上、２．５倍以下である請求項１０に記載の流体収納部材。
前記第１の収納室の内圧は外気圧よりも低い請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜と前記第２の分離膜とは複数の箇所で連結または接触している請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜と前記第２の分離膜とは熱溶着で連結または接触している請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜及び前記第２の分離膜は凸形状であり、前記凸形状は、天井部分と、側面部分と、前記天井部分と前記側面部分との間のＲ部分とを有し、
前記第１の分離膜と前記第２の分離膜を連結しているブリッジの密度は、前記側面部分及び前記Ｒ部分のそれぞれよりも、前記天井部分の方が高い、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜と前記第２の分離膜とは、ライン状のブリッジで連結されている請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記流体収納部材の使用時の姿勢において、前記ライン状のブリッジは重力方向に沿って直交する方向に延在している請求項１６に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜と前記第２の分離膜とは、前記第１の分離膜及び前記第２の分離膜と別の部材で連結している請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記別の部材は両面テープである請求項１８に記載の流体収納部材。
前記第１の分離膜と前記第２の分離膜とは、前記空間を減圧することで部分的に接触している請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第２の流体は液体である請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の流体収納部材。
前記第１の流体はインプリント材である請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の流体収納部材。