(57)【要約】【目的】製品表示等の外部の印や部品を装置に配置する際の選択肢を増やすことのできる改良された通気配列を有する流体分注装置を提供する。【解決手段】流体分注装置は、リザーバ室および一次通気チャンバを有するよう構成されたケーシングと、リザーバ室と関連するよう構成された調整部材と、ケーシングの一端に配置され、且つケーシングに接続されるよう構成されたエンドキャップと、エンドキャップとケーシングの間の空隙を介して一次通気チャンバから大気に延伸するよう構成された通気路とを有する。【選択図】図２３
2018132062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リザーバ室および一次通気チャンバを有するよう構成されたケーシングと、
前記リザーバ室と関連するよう構成された調整部材と、
前記ケーシングの一端に配置され、且つ前記ケーシングに接続されるよう構成されたエンドキャップと、
前記エンドキャップと前記ケーシングの間の空隙を介して前記一次通気チャンバから前記大気に延伸するよう構成された通気路と、
を含むことを特徴とする流体分注装置。
【請求項２】
前記ケーシングが、本体および前記本体に取り付けられた蓋を含むよう構成され、前記本体が、前記リザーバ室を定義するよう構成された請求項１に記載の流体分注装置。
【請求項３】
前記一次通気チャンバが、前記調整部材および前記調整部材を覆うために配置された前記蓋に隣接して設置されるよう構成された請求項１または２に記載の流体分注装置。
【請求項４】
前記エンドキャップが、前記エンドキャップと前記本体および前記蓋のうちの少なくとも１つの間の二次通気チャンバを定義し、前記二次通気チャンバが、前記一次通気チャンバと前記大気の間の前記通気路内に挟まれた請求項２または３に記載の流体分注装置。
【請求項５】
前記通気路が、前記本体と前記蓋の間の前記空隙内に設置された通気路部を含むよう構成された請求項２〜４のいずれか１項に記載の流体分注装置。
【請求項６】
前記エンドキャップが、前記エンドキャップと前記本体および前記蓋のうちの少なくとも１つの間の二次通気チャンバを定義するよう構成され、前記通気路が、
前記蓋内に設置され、前記一次通気チャンバを前記二次通気チャンバに結合するよう構成された第１通気路部と、
前記エンドキャップと前記本体および前記蓋のうちの少なくとも１つの間の空隙内に設置され、前記第２通気チャンバを前記大気に結合するよう構成された第２通気路部と、
を含む請求項２〜４のいずれか１項に記載の流体分注装置。
【請求項７】
前記通気路が、
前記一次通気チャンバと直接に流体連通するよう構成された第１通気路部と、
前記本体および前記蓋のうちの少なくとも１つと前記エンドキャップの間の前記空隙を介して前記大気に延伸するよう構成され、前記第１通気路部と流体連通するよう構成された第２通気路部と、
を含むよう構成された請求項２または３に記載の流体分注装置。
【請求項８】
前記リザーバ室と流体連通して前記本体に取り付けられるよう構成された吐出チップをさらに含み、
前記エンドキャップが、前記吐出チップの反対側にある前記本体の一端に配置されるよう構成され、
前記通気路が、前記本体および前記蓋のうちの少なくとも１つと前記エンドキャップの間の空隙を介して前記大気に延伸する第２通気路部を含むよう構成された請求項２または３に記載の流体分注装置。
【請求項９】
前記通気路が、前記蓋と前記本体の間の前記空隙を介して延伸する第１通気路部を含むよう構成され、前記通気路が、前記調整部材および前記流体分注装置の外側の前記大気の両方と流体連通するよう構成された請求項２または３に記載の流体分注装置。
【請求項１０】
前記通気路が、さらに、前記第２通気路部を介して前記第１通気路部から前記大気に延伸するよう構成され、前記通気路が、
前記本体と前記蓋の間の空隙内に設置され、前記一次通気チャンバを前記二次通気チャンバに結合する第１通気路部と、
前記エンドキャップと前記本体および前記蓋のうちの少なくとも１つの間の前記空隙内に設置され、前記第２通気チャンバを前記大気に結合するよう構成された第２通気路部と、
をさらに含むよう構成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体分注装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体分注装置に関するものであり、特に、背圧（backpressure）をコントロールするための背圧調整部材（backpressure regulation member）を有する微小流体分注装置等の流体分注装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一種の微小流体分注装置（例えば、インクジェットプリントヘッド等）は、背圧をコントロールするためのフォームやフェルト等の毛細管部材を含むよう設計される。この種のプリントヘッドは、フィルタと吐出装置の間に遊離液体のみが存在する。
【０００３】
別の種類のプリントヘッドは、本分野において、遊離液体型プリントヘッドと称され、バネ式の可動壁を有し、プリントヘッドのノズルにおける背圧を維持する。一種のバネ式可動壁は、撓み変形可能なブラダ（bladder）を使用して、一体成形のバネおよび壁を作成する。ヒューレット・パッカード社（Hewlett-Packard Company）による初期のプリントヘッド設計は、蓋とインクを含む本体の間に配置された指貫形（thimble shaped）のブラダの形状をした円形の変形可能なゴム部分を使用する。指貫形のブラダは、プリントヘッドチップにインクを運ぶ時にブラダ材料を変形することによって、指貫形のブラダによって定義されるインク囲い（ink enclosure）内の背圧を維持する。指貫形のブラダが撓むと、その上に、すなわち、中心縦軸の周囲および内部に向かってしぼむ。
【０００４】
プリントヘッド内の背圧を維持するために、通気孔を介して流体側の反対にある圧力調整部材の後ろ側を大気に通気させる。
【０００５】
製品表示等の外部の印や部品を装置に配置する際の選択肢を増やすことのできる改良された通気配列（venting arrangement）を有する流体分注装置が本分野において必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、製品表示等の外部の印や部品を装置に配置する際の選択肢を増やすことのできる改良された通気配列を有する流体分注装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、１つの実施形態において、本発明は、リザーバ室および一次通気チャンバを有するよう構成されたケーシングと、リザーバ室と関連するよう構成された調整部材と、ケーシングの一端に配置され、且つケーシングに接続されるよう構成されたエンドキャップと、エンドキャップとケーシングの間の空隙を介して一次通気チャンバから大気に延伸するよう構成された通気路とを含むことを特徴とする流体分注装置を提供する。
【０００８】
別の実施形態において、上記の流体分注装置に基づき、ケーシングは、本体および本体に取り付けられた蓋を含むよう構成され、本体は、リザーバ室を定義するよう構成される。
【０００９】
別の実施形態において、上記の流体分注装置のうちの１つに基づき、一次通気チャンバは、調整部材および調整部材を覆うために配置された蓋に隣接して設置されるよう構成される。
【００１０】
別の実施形態において、上記の流体分注装置のうちの１つに基づき、エンドキャップは、エンドキャップと本体および蓋のうちの少なくとも１つの間の二次通気チャンバを定義し、二次通気チャンバは、一次通気チャンバと大気の間の通気路内に挟まれる。
【００１１】
別の実施形態において、上記の流体分注装置のうちの１つに基づき、通気路は、本体と蓋の間の空隙内に設置された通気路部を含むよう構成される。
【００１２】
別の実施形態において、上記の流体分注装置のうちの１つに基づき、エンドキャップは、エンドキャップと本体および蓋のうちの少なくとも１つの間の二次通気チャンバを定義するよう構成される。通気路は、蓋内に設置され、一次通気チャンバを二次通気チャンバに結合するよう構成された第１通気路部と、エンドキャップと本体および蓋のうちの少なくとも１つの間の空隙内に設置され、第２通気チャンバを大気に結合するよう構成された第２通気路部とを含む。
【００１３】
別の実施形態において、上記の流体分注装置のうちの１つに基づき、通気路は、一次通気チャンバと直接に流体連通するよう構成された第１通気路部と、本体および蓋のうちの少なくとも１つとエンドキャップの間の空隙を介して大気に延伸するよう構成された第２通気路部とを含むよう構成され、第２通気路部は、第１通気路部と流体連通するよう構成される。
【００１４】
別の実施形態において、上記の流体分注装置のうちの１つに基づき、流体分注装置は、さらに、リザーバ室と流体連通して本体に取り付けられるよう構成された吐出チップを含む。エンドキャップは、吐出チップの反対側にある本体の一端に配置されるよう構成され、通気路は、本体および蓋のうちの少なくとも１つとエンドキャップの間の空隙を介して大気に延伸する第２通気路部を含むよう構成される。
【００１５】
別の実施形態において、上記の流体分注装置のうちの１つに基づき、通気路は、蓋と本体の間の空隙を介して延伸する第１通気路部を含むよう構成され、通気路は、調整部材および流体分注装置の外側の大気の両方と流体連通するよう構成される。
【００１６】
別の実施形態において、上記の流体分注装置のうちの１つに基づき、通気路は、さらに、第２通気路部を介して第１通気路部から大気に延伸するよう構成され、通気路は、本体と蓋の間の空隙内に設置され、一次通気チャンバを二次通気チャンバに結合する第１通気路部と；エンドキャップと本体および蓋のうちの少なくとも１つの間の空隙内に設置され、第２通気チャンバを大気に結合するよう構成された第２通気路部とをさらに含むよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれかつその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
【図１】外部磁場発生装置を含む環境において、本発明に係る微小流体分注装置の１つの実施形態の斜視図である。
【図２】図１の微小流体分注装置の別の斜視図である。
【図３】図１および図２の微小流体分注装置の平面正射図である。
【図４】図１および図２の微小流体分注装置の側面正射図である。
【図５】図１および図２の微小流体分注装置の端面正射図である。
【図６】吐出チップに向かう方向に本体のチャンバを見るために配向された図１および図２の微小流体分注装置の拡大斜視図である。
【図７】吐出チップから離れる方向に見るために配向された図１および図２の微小流体分注装置の別の拡大斜視図である。
【図８】図５の線８−８に沿った図１の微小流体分注装置の断面図である。
【図９】図５の線９−９に沿った図１の微小流体分注装置の断面図である。
【図１０】本体／ダイアフラムアセンブリを露出するためにエンドキャップおよび蓋を取り除いた図１の微小流体分注装置の斜視図である。
【図１１】第１および第２平面、および流体吐出方向に関して、本体に含まれるガイド部および撹拌子を露出するためにダイアフラムを取り除いた図１０の図説の斜視図である。
【図１２】本体のベース壁に向かってチャンバの本体への方向に見た時の図１１の本体／ガイド部／撹拌子の配置の正射図である。
【図１３】外壁および本体の開口に向かう方向に見た時のガイド部および撹拌子を含む図１１の本体の正射端面図である。
【図１４】図１３の線１４−１４に沿った図１２および図１３の本体／ガイド部／撹拌子の配置の断面図である。
【図１５】図１３の線１５−１５に沿った図１２および図１３の本体／ガイド部／撹拌子の配置の拡大断面図である。
【図１６】本体のチャンバ内に存在する撹拌子を露出するためにガイド部を取り除いた図１２の記述の拡大図である。
【図１７】本体の上に配置されるダイアフラムの上面図を示すためにエンドキャップおよび蓋を取り除いた図１０の斜視図に対応する図１の流体分注装置の上面図である。
【図１８】図１７のダイアフラムの底面斜視部である。
【図１９】図１７および図１８のダイアフラムの底面図である。
【図２０】図６〜図９の蓋の底面斜視図である。
【図２１】図６〜図９および図２０の蓋の底面図である。
【図２２】図３の線２２−２２に沿った図１の微小流体分注装置の断面図である。
【図２３】図２２の断面図の一部を拡大したものである。
【図２４】本発明の別の実施形態に係る微小流体分注装置の斜視図である。
【図２５】図２４の微小流体分注装置の正射図である。
【図２６】図２４の微小流体分注装置の斜視図に対応するエンドキャップを取り除いた斜視図である。
【図２７】図２４の微小流体分注装置の斜視図に対応する蓋から分離されたエンドキャップおよびカバー部材を示した斜視図である。
【図２８】図２４の微小流体分注装置の斜視図に対応する本体から分離されたエンドキャップ、カバー部材、蓋、および毛細管部材を示した拡大斜視図である。
【図２９】図２５の線２９−２９に沿った図２４の微小流体分注装置の断面図である。
【図３０】図２９の断面図の一部の拡大図である。
【００１８】
図面のいくつかの図にわたり、対応する参照符号は、対応する構成要素を示す。ここに記載されている例証は、本発明の実施形態を示すものであり、このような例証は、いかなる方法によっても本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで、図面を参照すると、より具体的には、図１〜図１６は、流体分注装置を示したものであり、本例においては、本発明の１つの実施形態に係る微小流体分注装置１１０を示したものである。
【００２０】
図１〜図５を参照すると、微小流体分注装置１１０は、通常、筐体１１２と、テープ自動ボンディング（tape automated bonding, TAB）回路１１４とを含む。微小流体分注装置１１０は、流体含有粒子材料等の流体の供給を含むよう構成され、ＴＡＢ回路１１４は、筐体１１２からの流体の吐出を容易にするよう構成される。流体は、例えば、化粧品、潤滑剤、ペンキ、インク等であってもよい。
【００２１】
また、図６および図７を参照すると、ＴＡＢ回路１１４は、吐出チップ１１８が機械的および電気的に接続されたフレックス（flex）回路１１６を含む。フレックス回路１１６は、インクジェットプリンタ等の電気ドライバ装置（図示せず）に電気接続を提供し、吐出チップ１１８を操作して筐体１１２内に収容された流体を吐出するよう構成される。本実施形態において、吐出チップ１１８は、通常、本分野において周知のノズルプレート層およびシリコン層として形成される平面範囲を有する板状構造として構成される。吐出チップ１１８のノズルプレート層は、流体吐出方向１２０−１が吐出チップ１１８の平面範囲に対して実質的に直交するよう配向された複数の吐出ノズル１２０を有する。吐出チップ１１８のシリコン層において、各吐出ノズル１２０と関連するものは、電気ヒーター（熱）または圧電（電気機械）装置等の吐出機構である。このような吐出チップ１１８およびドライバの操作は、インクジェット印刷等の微小流体吐出分野において周知である。
【００２２】
ここで使用したように、実質的に直交する、および実質的に垂直なという用語は、それぞれ２つの素子間の角度関係が９０度±１０度であることを意味するものと定義される。実質的に平行なという用語は、２つの素子間の角度関係が０度±１０度であることを意味するものと定義される。
【００２３】
図６および図７に最も良く示すように、筐体１１２は、本体１２２と、蓋１２４と、エンドキャップ（end cap）１２６と、注入栓１２８（例えば、ボール）とを含む。筐体１１２内には、ダイアフラム１３０、撹拌子１３２、およびガイド部１３４が収容される。筐体１１２の構成部品、撹拌子１３２、およびガイド部１３４のそれぞれは、成形工程を使用して、プラスチックで作られる。ダイアフラム１３０は、適切な成形工程を使用して、ゴムまたは熱可塑性エラストマー（thermoplastic elastomer, TPE）等のエラストマー材料で作られる。また、本実施形態において、注入栓１２８は、ステンレス鋼ボールベアリング（ball bearing）の形状であってもよい。
【００２４】
また、図８および図９を参照すると、一般的に、流体（図示せず）は、本体１２２内の充填孔（fill hole）１２２−１（図６を参照）を介して密封領域、すなわち、本体１２２とダイアフラム１３０の間にある流体リザーバ１３６に運ばれる。流体リザーバ１３６内の背圧を設定した後、注入栓１２８を充填孔１２２−１に挿入する（例えば、押圧する）ことによって背圧を維持し、空気が流体リザーバ１３６に浸み込む、あるいは流体リザーバ１３６から漏れ出るのを防ぐ。その後、エンドキャップ１２６を吐出チップ１１８の反対側にある本体１２２／蓋１２４の結合の端部に配置する。撹拌子１３２は、流体を収容する本体１２２とダイアフラム１３０の間の密封された流体リザーバ１３６内に存在する。撹拌子１３２を回転させて流体リザーバ１３６内に内部流体流動を生成することによって、流体リザーバ１３６の密封領域内に流体混合および微粒子の再配分を提供することができる。
【００２５】
また、図１０〜図１６を参照すると、筐体１１２の本体１２２は、ベース壁１３８、およびベース壁１３８と隣接する外周壁１４０を有する。外周壁１４０は、ベース壁１３８からベース壁１３８に対して実質的に直交する方向に延伸するよう配向される。蓋１２４は、外周壁１４０を係合するよう構成される。そのため、外周壁１４０は、ベース壁１３８と蓋１２４の間に挟まれ、蓋１２４は、溶接、接着、またはスナップフィット（snap fit）やネジユニオン（threaded union）等の他の締結機構により、外周壁１４０の開放自由端に取り付けられる。蓋１２４は、本体１２２内にダイアフラム１３０、撹拌子１３２、およびガイド部１３４を設置した後、本体１２２に取り付けられる。
【００２６】
本体１２２の外周壁１４０は、外周壁１４０の隣接部分である外壁１４０−１を含む。外壁１４０−１は、平面１４２（図１１および図１２を参照）を定義するチップ取り付け面１４０−２を有し、且つ外壁１４０−１の厚さを通過するチップ取り付け面１４０−２に隣接する流体開口１４０−３を有する。吐出チップ１１８は、例えば、粘着シールストリップ１４４（図６および図７を参照）によりチップ取り付け面１４０−２に取り付けられ、外壁１４０−１の流体開口１４０−３（図１３を参照）と流体連通している。そのため、吐出チップ１１８の平面範囲は、平面１４２に沿って配向され、複数の吐出ノズル１２０は、流体吐出方向１２０−１が平面１４２に対して実質的に直交するよう配向される。ベース壁１３８は、外壁１４０−１の平面１４２に対して実質的に直交する平面１４６（図１１を参照）に沿って配向される。図６、図１５、および図１６に最も良く示すように、ベース壁１３８は、撹拌子１３２の所望の位置の周辺に、円形凹部領域１３８−１を含んでもよい。
【００２７】
図１１〜図１６を参照すると、筐体１１２の本体１２２は、また、外周壁１４０により定義される境界内に設置されたチャンバ１４８を含む。チャンバ１４８は、流体リザーバ１３６の一部を形成し、内部空間を定義するよう構成され、具体的には、ベース壁１３８を含み、丸い角を有するよう構成された内周壁１５０を有するため、チャンバ１４８内の流体流動を促進する。チャンバ１４８の内周壁１５０は、近位端１５０−１および遠心端１５０−２により区切られた範囲を有する。近位端１５０−１は、ベース壁１３８と隣接し、且つベース壁１３８と推移径（transition radius）を形成することができる。このような刃半径（edge radius）は、鋭い角の数を減らすことによって、混合効力に役に立つ。遠心端１５０−２は、チャンバ１４８の側面開口１４８−１において周縁端面１５０−３を定義するよう構成される。周縁端面１５０−３は、図に示すように、単一の周縁リブ、あるいは複数の周縁リブまたはうねり（undulation）を含み、ダイアフラム１３０と係合するための有効な密封面を提供してもよい。チャンバ１４８の内周壁１５０の範囲は、ベース壁１３８に対して実質的に直交し、且つ外周壁１４０（図６を参照）の対応する範囲に対して実質的に平行である。
【００２８】
図１５および図１６に最も良く示すように、チャンバ１４８は、流体吸入口１５２および流体排出口１５４を有し、それぞれ内周壁１５０の一部の中に形成される。「入口（inlet）」および「出口（outlet）」という用語は、本実施形態の複数のポート間の区別に使用する場合に便利な用語であり、撹拌子１３２の特定の回転方向と相互に関係がある。しかしながら、理解すべきこととして、特定のポートが吸入口として機能するか、排出口として機能するかを決定するのは、撹拌子１３２の回転方向であり、撹拌子１３２の回転方向を反転し、それゆえにチャンバ１４８内の各ポートの役割が逆になることは、本発明の範囲内である。
【００２９】
流体吸入口１５２は、内周壁１５０の一部に沿って流体排出口１５４から少し離れる。図１５および図１６に最も良く示すように、合わせて考慮すると、筐体１１２の本体１２２は、チャンバ１４８の内周壁１５０の一部と吐出チップ１１８を運ぶ外周壁１４０の外壁１４０−１の間に挟まれた流路１５６を含む。
【００３０】
流路１５６は、吐出チップ１１８の流域内の微粒子の沈殿を最小化するよう構成される。流路１５６は、例えば、経験的データを用いて、所望の流動率を提供し、同時に、流路１５６を流れる流体混合に対して許容範囲の流量速度（fluid velocity）を維持する大きさに形成される。
【００３１】
本実施形態において、図１５を参照すると、流路１５６は、チャネル入口１５６−１およびチャネル出口１５６−２を有するＵ字型に延長した通路として構成される。流路１５６の大きさ、例えば、高さと幅、および形状は、流体流動と流量速度の所望の組み合わせを提供して、チャネル内撹拌を容易にするために選択される。
【００３２】
流路１５６は、チャンバ１４８の流体排出口１５４と流体連通しているチャンバ１４８の流体吸入口１５２を接続し、且つチャンバ１４８の流体吸入口１５２および流体排出口１５４の両方と流体連通している外周壁１４０の外壁１４０−１の流体開口１４０−３も接続するよう構成される。具体的には、流路１５６のチャネル入口１５６−１は、チャンバ１４８の流体吸入口１５２に隣接して設置され、流路１５６のチャネル出口１５６−２は、チャンバ１４８の流体排出口１５４に隣接して設置される。本実施形態において、チャンバ１４８の流体吸入口１５２および流体排出口１５４の構造は、対称である。
【００３３】
流路１５６は、チャネル入口１５６−１とチャネル出口１５６−２の間に配置された凸状弓形壁１５６−３を有し、流路１５６は、チャネル中心点１５８に関して対称である。同様に、流路１５６の凸状弓形壁１５６−３は、チャンバ１４８の内部空間から内周壁１５０の反対側にあるチャンバ１４８の流体吸入口１５２と流体排出口１５４の間に配置され、凸状弓形壁１５６−３は、外壁１４０−１の流体開口１４０−３および吐出チップ１１８に面するよう配置される。
【００３４】
凸状弓形壁１５６−３は、吐出チップ１１８に対して実質的に平行な流路１５６を流れる流体流動を生成するよう構成される。本実施形態において、凸状弓形壁１５６−３の縦方向範囲（longitudinal extent）は、流体開口１４０−３に面し、且つ吐出チップ１１８に対して実質的に平行な半径を有し、チャネル入口１５６−１およびチャネル出口１５６−２にそれぞれ隣接して設置された推移径１５６−４、１５６−５を有する。凸状弓形壁１５６−３の半径および推移径１５６−４、１５６−５は、流体流動効率に役に立つ。凸状弓形壁１５６−３と吐出チップ１１８の間の距離は、チャネル中心点１５８において最も狭く、吐出チップ１１８の縦方向範囲の中心点と一致し、同様に、外壁１４０−１の流体開口１４０−３の縦方向範囲の中心点と一致する。
【００３５】
チャンバ１４８の流体吸入口１５２および流体排出口１５４のそれぞれは、流体吸入口１５２および流体排出口１５４のそれぞれが流路１５６に向かう各方向に集まるよう構成された傾斜ランプ構造を有する。具体的に説明すると、チャンバ１４８の流体吸入口１５２は、流体吸入口１５２が流路１５６のチャネル入口１５６−１に向かう方向に集まる、すなわち細くなる傾斜入口ランプ１５２−１を有し、チャンバ１４８の流体排出口１５４は、流路１５６のチャネル出口１５６−２から離れる方向に広がる、すなわち広くなる傾斜出口ランプ１５４−１を有する。
【００３６】
図６〜図１０を再度参照すると、ダイアフラム１３０は、蓋１２４とチャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３の間に配置される。蓋１２４を本体１２２に取り付けてダイアフラム１３０の周辺を圧縮することにより、ダイアフラム１３０と本体１２２の間に連続シール（continuous seal）を形成する。さらに具体的に説明すると、ダイアフラム１３０は、流体リザーバ１３６を形成する際に、チャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３とシール係合するよう構成される。そのため、チャンバ１４８とダイアフラム１３０を組み合わせて、可変容量を有する流体リザーバ１３６を定義する。
【００３７】
特に、図１、図６、および図７を参照すると、ダイアフラム１３０の外表面は、蓋１２４の中に設置された通気孔１２４−１を介して大気に通気されるため、制御された負圧を流体リザーバ１３６内で維持することができる。ダイアフラム１３０は、ゴムで作られ、微小流体分注装置１１０から流体を使い果たした時にベース壁１３８に向かってしぼむよう構成されたドーム部１３０−１を含み、チャンバ１４８内で所望の負圧（すなわち、背圧）を維持するため、流体リザーバ１３６の可変容量の有効体積を変化させる。ここで、用語「しぼむ（collapse）」とは、つぶれる（buckle）、垂れ下がる（sag）、または撓む（deflect）ことにより中へ落ちることを意味する。
【００３８】
図８および図９を参照すると、さらなる説明の目的で、以下、流体リザーバ１３６の可変容量（ここでは、バルク領域とも称す）は、近位連続１／３容積部１３６−１、および中心連続１／３容積部１３６−２および遠位連続１／３容積部１３６−３から形成された連続２／３容積部１３６−４を有するとみなされ、中心連続１／３容積部１３６−２は、近位連続１／３容積部１３６−１を遠位連続１／３容積部１３６−３から分離する。近位連続１／３容積部１３６−１は、中心連続１／３容積部１３６−２および遠位連続１／３容積部１３６−３から形成された連続２／３容積部１３６−４よりも吐出チップ１１８の近くに設置される。
【００３９】
図６〜図９、および図１６を参照すると、撹拌子１３２は、流体リザーバ１３６の可変容積およびチャンバ１４８の中に存在し、チャンバ１４８の内周壁１５０によって定義される境界内に設置される。撹拌子１３２は、回転軸１６０、および回転軸１６０から離れる方向に放射状に延伸する複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４を有する。撹拌子１３２は、外部磁場発生装置１６４（図１を参照）との相互作用により撹拌子１３２を駆動して回転軸１６０の周りを回転させるよう構成された磁石１６２（図８を参照）、例えば、永久磁石を有する。撹拌子１３２の回転原理は、外部磁場発生装置１６４により生成された十分強い外部磁場に磁石１６２を並べてから、制御された方式で外部磁場発生装置１６４により生成された外部磁場を回転させて、撹拌子１３２を回転するという原理である。外部磁場発生装置１６４により生成された外部磁場は、ステッパモータ（stepper motor）の操作と同様に電気的に回転させてもよく、あるいは回転シャフトを介して回転させてもよい。そのため、撹拌子１３２は、回転軸１６０を回る撹拌子１３２の回転によって、流体リザーバ１３６に流体混合を提供する効力がある。
【００４０】
バルク領域における流体混合は、撹拌子１３２の回転によって生じる流量速度に依存し、微粒子の沈殿した境界層において剪断応力（shear stress）を生成する。剪断応力が臨界剪断応力（経験的に決定される）よりも大きく、粒子移動を開始した時、沈殿した粒子が移動中の流体内に分配されるため、再混合が起こる。剪断応力は、粘度、粒子サイズ、および密度等の流体パラメータと、容器の形状、撹拌子１３２の幾何学的配置、移動中の表面と静止した表面の間の流体厚、および回転速度等の機械的設計要因の両方に依拠する。
【００４１】
また、流体領域内で、例えば、吐出チップ１１８と関連する近位連続１／３容積部１３６−１および流路１５６内で、撹拌子１３２を回転させて流体流動を生成することによって、混合されたバルク流体が吐出チップ１１８に提供されてノズル吐出を行うことを確実にするとともに、吐出チップ１１８に隣接する流体を流体リザーバ１３６のバルク領域に移動させて、流路１５６を流れるチャネル流体が流体リザーバ１３６のバルク流体と混合することを確実にすることにより、より均一な混合をもたらす。この流動は、主に、天然分布であるが、流量速度が臨界値以上の剪断応力を生成するのに十分である場合は、多少の混合が生じる。
【００４２】
撹拌子１３２は、主に、部分的トロイダル（toroidal）流れパターンのように中心リターンパス（return pass）を持ついくつかの軸流によって、撹拌子１３２の回転軸１６０と関連する中心領域を回る流体の旋回流を引き起こす。
【００４３】
図１６を参照すると、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４の各パドルは、各自由端頂点１３２−５を有する。回転抗力を減らすため、各パドルは、上下対称対の面取り面（chamfered surface）を含み、撹拌子１３２の回転方向１６０−１に対して先頭傾斜面１３２−６および後端傾斜面１３２−７を形成してもよい。撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４のそれぞれが錠剤または円筒形状を有することも考慮される。本実施形態において、撹拌子１３２は、２対の正反対向きのパドルを有し、正反対向きのパドルのうちの第１パドルは、第１自由端頂点１３２−５を有し、正反対向きのパドルのうちの第２パドルは、第２自由端頂点１３２−５を有する。
【００４４】
本実施形態において、２対の正反対向きのパドルを形成する４つのパドルは、回転軸１６０の周りを９０度単位で均等に間隔をあける。しかしながら、撹拌子１３２のパドルの実際の数は、２つ、またはそれ以上であり、好ましくは、３つまたは４つであり、さらに好ましくは、４つであり、各隣接する対のパドルは、回転軸１６０の周りに同じ角度間隔を有する。例えば、３つのパドルを有する撹拌子１３２の形状は、１２０度のパドル間隔を有し、４つのパドルを有するものは、９０度のパドル間隔を有する。
【００４５】
本実施形態において、流体リザーバ１３６の可変容積は、上述した近位連続１／３容積部１３６−１と連続２／３容積部１３６−４に分割され、近位連続１／３容積部１３６−１は、連続２／３容積部１３６−４よりも吐出チップ１１８の近くに設置されるため、撹拌子１３２の回転軸１６０は、吐出チップ１１８に近い近位連続１／３容積部１３６−１の中に設置されてもよい。言い換えれば、ガイド部１３４は、流体開口１４０−３に最も近いチャンバ１４８の内部空間の容積の１／３を構成するチャンバ１４８の内部空間の一部に撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成される。
【００４６】
図１１を再度参照すると、撹拌子１３２の回転軸１６０は、流体吐出方向１２０−１に対して、±４５度、垂直の角度範囲内に配向される。言い換えれば、撹拌子１３２の回転軸１６０は、吐出チップ１１８の平面範囲（例えば、平面１４２）に対して、±４５度、平行の角度範囲内に配向される。組み合わせると、撹拌子１３２の回転軸１６０は、流体吐出方向１２０−１に対して、±４５度、垂直の角度範囲と、吐出チップ１１８の平面範囲に対して、±４５度、平行の角度範囲の両方に配向される。
【００４７】
より好ましくは、回転軸１６０は、流体吐出方向１２０−１に対して実質的に垂直な配向性を有するため、撹拌子１３２の回転軸１６０は、吐出チップ１１８の平面１４２、すなわち、平面範囲に対して実質的に平行であり、且つベース壁１３８の平面１４６に対して実質的に垂直な配向性を有する。また、本実施形態において、撹拌子１３２の回転軸１６０は、回転軸１６０の周りの全ての配向においてベース壁１３８の平面１４６に対して実質的に垂直であり、且つ流体吐出方向１２０−１に対して実質的に垂直な配向性を有する。
【００４８】
図６〜図９、図１１および図１２を参照すると、撹拌子１３２の配向は、上述したように、ガイド部１３４により達成され、ガイド部１３４は、流体リザーバ１３６（図８および図９を参照）の可変容積内のチャンバ１４８内に設置され、より具体的には、チャンバ１４８の内周壁１５０によって定義される境界内に設置される。ガイド部１３４は、所定の配向でチャンバ１４８の内部空間の所定の部分に撹拌子１３２を閉じ込め、同時に、流路１５６のチャネル入口１５６−１に向かって撹拌子１３２から回転流体流動を分裂させて向け直すよう構成される。返流側において、ガイド部１３４は、流体リザーバ１３６のバルク領域にある流路１５６のチャネル出口１５６−２から受け取った旋回流を再結合するのに役立つ。
【００４９】
例えば、ガイド部１３４は、吐出チップ１１８の平面範囲に対して、±４５度、平行の角度範囲内で撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成される。より好ましくは、ガイド部１３４は、吐出チップ１１８の平面範囲に対して実質的に平行な撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成される。本実施形態において、ガイド部１３４は、撹拌子１３２の回転軸１６０の配向が吐出チップ１１８の平面範囲に対して実質的に平行に、且つ回転軸１６０を回る全ての配向においてベース壁１３８の平面１４６に対して実質的に垂直になるように配置および維持するよう構成される。
【００５０】
ガイド部１３４は、環状部材１６６と、複数の位置決め特徴１６８−１、１６８−２と、オフセット部材１７０、１７２と、籠構造１７４とを含む。複数の位置決め特徴１６８−１、１６８−２は、オフセット部材１７０、１７２から環状部材１６６の反対側に配置され、且つダイアフラム１３０によって係合されるよう配置されるため、オフセット部材１７０、１７２をベース壁１３８と接触した状態に保つ。オフセット部材１７０、１７２は、流体リザーバ１３６内にガイド部１３４の軸位置（撹拌子１３２の回転軸１６０に対する）を維持する。オフセット部材１７２は、本体１２２を係合する保持特徴部１７２−１を含み、流体リザーバ１３６内のガイド部１３４の横方向へのずれを防ぐ。
【００５１】
図６および図７を再度参照すると、ガイド部１３４の環状部材１６６は、第１環状面１６６−１と、第２環状面１６６−２と、環状閉じ込め面１６６−４を定義する開口１６６−３とを含む。環状部材１６６の開口１６６−３は、中心軸１７６を有する。環状閉じ込め面１６６−４は、中心軸１７６に対して撹拌子１３２の半径方向運動を制限するよう構成される。第２環状面１６６−２は、第１環状面１６６−１の反対側にあり、第１環状面１６６−１は、環状閉じ込め面１６６−４によって第２環状面１６６−２から分離される。また、図９を参照すると、環状部材１６６の第１環状面１６６−１は、流体吸入口１５２および流体排出口１５４の上とこれらの間において、連続した天井としても機能する。複数のオフセット部材１７０、１７２は、環状部材１６６に結合され、さらに具体的に説明すると、複数のオフセット部材１７０、１７２は、環状部材１６６の第１環状面１６６−１に結合される。複数のオフセット部材１７０、１７２は、中心軸１７６に対して第１軸方向に向かって環状部材１６６から延伸するよう配置される。複数のオフセット部材１７０、１７２のそれぞれは、チャンバ１４８のベース壁１３８を係合するよう構成された自由端を有し、ベース壁１３８から環状部材１６６のアキシャルオフセット（axial offset）を確立する。オフセット部材１７２は、また、流路１５６の流量バイパスを防ぐ目的で配置および構成される。
【００５２】
複数のオフセット部材１７０、１７２は、環状部材１６６に結合され、さらに具体的に説明すると、複数のオフセット部材１７０、１７２は、環状部材１６６の第２環状面１６６−２に結合される。複数のオフセット部材１７０、１７２は、中心軸１７６に対して第１軸方向とは反対の第２軸方向に向かって環状部材１６６から延伸するよう配置される。
【００５３】
そのため、組み立てた時、複数の位置決め特徴１６８−１、１６８−２のそれぞれは、ダイアフラム１３０の周辺部を係合する自由端を有し、複数のオフセット部材１７０、１７２のそれぞれは、ベース壁１３８を係合する自由端を有する。
【００５４】
ガイド部１３４の籠構造１７４は、複数のオフセット部材１７０、１７２の反対側にある環状部材１６６に結合され、さらに具体的に説明すると、籠構造１７４は、環状部材１６６の第２環状面１６６−２に結合された複数のオフセット脚部１７８を有する。籠構造１７４は、第１軸方向とは反対の第２軸方向に向かって環状部材１６６から複数のオフセット脚部１７８（３つを図示する）により軸方向に変位した軸拘束部１８０を有する。図１２に示すように、軸拘束部１８０は、環状部材１６６内の開口１６６−３の少なくとも一部の上に配置され、第２軸方向における中心軸１７６に対する撹拌子１３２の軸方向運動を制限する。籠構造１７４は、流体リザーバ１３６から流体を使い果たしてダイアフラムが変位した（つぶれた）時にダイアフラム１３０が撹拌子１３２に接触しないようにするためにも使用される。
【００５５】
このように、本実施形態において、撹拌子１３２は、環状部材１６６の開口１６６−３および環状閉じ込め面１６６−４によって定義される領域内、および籠構造１７４の軸拘束部１８０とチャンバ１４８のベース壁１３８の間に閉じ込められる。撹拌子１３２が流体リザーバ１３６内で移動可能な範囲は、径方向の環状閉じ込め面１６６−４と撹拌子１３２の間に提供される半径方向公差（radial tolerance）、およびベース壁１３８と軸拘束部１８０の組み合わせにより提供される撹拌子１３２と軸方向リミット（axial limit）の間の軸方向交差（axial tolerance）により決定される。例えば、ガイド部１３４により提供される半径方向および軸方向の交差が厳しいほど、ベース壁１３８に対する垂線からの撹拌子１３２の回転軸１６０の変動が少なく、且つ流体リザーバ１３６内の撹拌子１３２の左右の動きが少ない。
【００５６】
本実施形態において、ガイド部１３４は、筐体１１２に着脱可能に取り付けられた一体インサート部材（unitary insert member）として構成される。ガイド部１３４は、第１保持特徴部１７２−１を含み、筐体１１２の本体１２２は、第２保持特徴部１８２を含む。第１保持特徴部１７２−１は、第２保持特徴部１８２と係合され、筐体１１２と固定の関係でガイド部１３４を筐体１１２の本体１２２に取り付ける。第１保持特徴部１７２−１／第２保持特徴部１８２はそれぞれ、例えば、タブ／スロット配置、あるいは、スロット／タブ配置の形式であってもよい。
【００５７】
図７および図１５を参照すると、ガイド部１３４は、さらに、流動制御部１８４を含んでもよく、本実施形態では、オフセット部材１７２としても使用される。図１５を参照すると、流動制御部１８４は、分流特徴部１８４−１と、再結合流特徴部１８４−２と、凹型円弧状表面１８４−３とを含む。凹型円弧状表面１８４−３は、分流特徴部１８４−１および再結合流特徴部１８４−２のそれぞれと同一の範囲を持ち、且つこれらの間に延伸する。分流特徴部１８４−１および再結合流特徴部１８４−２のそれぞれは、角のある、すなわち、傾斜した壁によって定義される。分流特徴部１８４−１は、流体吸入口１５２に隣接して配置され、再結合流特徴部１８４−２は、流体排出口１５４に隣接して配置される。
【００５８】
チャンバ１４８の流体吸入口１５２に隣接して配置された分流特徴部１８４−１の傾斜壁は、チャンバ１４８の流体吸入口１５２の傾斜入口ランプ１５２−１と協働して、流路１５６のチャネル入口１５６−１に向かって流体を案内する。分流特徴部１８４−１は、流体の直接バイパスをチャネル出口１５６−２から出る流出口に入れる代わりに、旋回流をチャネル入口１５６−１に向かって導くよう構成される。また、図９および図１４を参照すると、反対側に配置された傾斜入口ランプ１５２−１は、環状部材１６６の第１環状面１６６−１により提供される流体の天井である。分流特徴部１８４−１は、環状部材１６６の連続した天井およびチャンバ１４８の流体吸入口１５２の傾斜入口ランプ１５２−１によって提供される傾斜ランプ壁と結合して、流体流動を流路１５６のチャネル入口１５６−１に導くのに役立つ。
【００５９】
同様に、図９、図１４、および図１５を参照すると、チャンバ１４８の流体排出口１５４に隣接して配置された再結合流特徴部１８４−２の傾斜壁は、流体排出口１５４の傾斜出口ランプ１５４−２と協働して、流路１５６チャネル出口１５６−２から流体を遠ざけるよう案内する。反対側に配置された傾斜出口ランプ１５４−１は、環状部材１６６の第１環状面１６６−１により提供される流体の天井である。
【００６０】
本実施形態において、流動制御部１８４は、ガイド部１３４のオフセット部材１７２として形成された一体構造である。あるいは、流動制御部１８４の全てまたは一部を筐体１１２の本体１２２のチャンバ１４８の内周壁１５０に合体させてもよい。
【００６１】
本実施形態において、図１５に最も良く示すように、撹拌子１３２が回転軸１６０の周りを回転した時、撹拌子１３２は、複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４が流動制御部１８４の凹型円弧状表面１８４−３に周期的に面するように向けられる。撹拌子１３２は、回転軸１６０から各パドルの自由端頂点１３２−５に向かう撹拌子半径を有する。撹拌子半径対自由端頂点１３２−５と流動制御部１８４の間の空間距離の比率は、５：２〜５：０．０２５であってもよい。さらに具体的に説明すると、ガイド部１３４は、チャンバ１４８の内部空間の所定の部分に撹拌子１３２を閉じ込めるよう構成される。本例において、各自由端頂点１３２−５が凹型円弧状表面１８４−３に面している時、複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４の各自由端頂点１３２−５と流動制御部１８４の凹型円弧状表面１８４−３の間の距離は、２．０ミリメートル〜０．１ミリメートルの範囲内であり、より好ましくは、１．０ミリメートル〜０．１ミリメートルの範囲内である。また、撹拌子１３２を吐出チップ１１８のできるだけ近くに配置して、流路１５６を流れる流動を最大限度にするのが好ましいこともわかっている。
【００６２】
また、ガイド部１３４は、流体リザーバ１３６の一部に撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成されるため、撹拌子１３２の複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４のそれぞれの自由端頂点１３２−５は、吐出チップ１１８に比較的近い近位連続１／３容積部１３６−１に回転して進入し、退出する。言い換えると、ガイド部１３４は、内部空間の一部に撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成されるため、複数のパドル１３２−１、１３２−２、１３２−３、１３２−４のそれぞれの自由端頂点１３２−５は、流体吸入口１５２および流体排出口１５４を含むチャンバ１４８の内部空間の近位連続１／３容積部１３６−１に回転して進入し、退出する。
【００６３】
さらに具体的に説明すると、本実施形態において、撹拌子１３２は、４つのパドルを有し、ガイド部１３４は、内部空間の一部に撹拌子１３２の回転軸１６０を配置するよう構成されるため、２対の正反対向きのパドル１３２−１、１３２−３および１３２−２、１３２−４のそれぞれの第１および第２自由端頂点１３２−５は、流体吸入口１５２および流体排出口１５４を含むチャンバ１４８の内部空間の近位連続１／３容積部１３６−１内に、および吐出チップ１１８から最も遠い内部空間の遠位連続１／３容積部１３６−３を有する連続２／３容積部１３６−４内に、交互にそれぞれ配置される。
【００６４】
図６〜図１０を再度参照すると、ダイアフラム１３０は、蓋１２４とチャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３の間に配置される。図１６および図１７も参照すると、ダイアフラム１３０は、流体リザーバ１３６を形成する際に、チャンバ１４８の内周壁１５０の周縁端面１５０−３とシール係合するよう構成される（図８および図９を参照）。
【００６５】
図１０および図１７を参照すると、ダイアフラム１３０は、ドーム部１３０−１および外周リム１３０−２を含む。ドーム部１３０−１は、ドーム撓み部１３０−３、ドーム側壁１３０−４、ドーム移行部１３０−５、ドーム頂部１３０−６、および４つのウェブ部を含み、４つのウェブ部は、それぞれ中央角部ウェブ１３０−７、中央角部ウェブ１３０−８、中央角部ウェブ１３０−９、および中央角部ウェブ１３０−１０として識別される。ドーム撓み部１３０−３および４つのウェブ部１３０−７、１３０−８、１３０−９、１３０−１０は、ドーム部１３０−１を外周リム１３０−２に接合する。図１０に示した向きにおいて、ドーム頂部１３０−６は、ドーム頂部１３０−６の最も右側の部分においてダイアフラム１３０の成形中に生成される製造特徴であり、ダイアフラム１３０の操作に影響を与えない僅な円形凹部１３０−１１を含む。
【００６６】
以下、さらなる詳細について説明するが、本実施形態において、ダイアフラム１３０の外側から見ると、ダイアフラム１３０は、流体リザーバ１３６から流体を使い果たしてダイアフラム１３０がつぶれている間は、ドーム部１３０−１の変位がダイアフラム１３０のドーム頂部１３０−６と同形で凹状になるよう構成され、ドーム部１３０−１のつぶれる、すなわち、変位する方向は、流体吐出方向１２０−１に対して実質的に垂直であり（図１１を参照）、ベース壁１３８の平面１４６に対して実質的に垂直であり、且つチップ取り付け面１４０−２の平面１４２に対して実質的に平行である撓み軸１８８に沿っている。本実施形態において、撓み軸１８８の位置は、実質的に、ドーム部１３０−１の中心領域に対応する。言い換えると、流体リザーバ１３６から流体を使い果たしてダイアフラム１３０がつぶれている間は、ダイアフラム１３０のドーム部１３０−１のドーム頂部１３０−６の移動方向がベース壁１３８に向かって撓み軸１８８に沿っており、流体吐出方向１２０−１に対して実質的に垂直であり、ベース壁１３８の平面１４６に対して実質的に垂直であり、且つチップ取り付け面１４０−２の平面１４２に対して実質的に平行である。
【００６７】
また、図６〜図１０、および図１７に示すように、流体分注装置１１０は、流体リザーバ１３６を形成する際に、ダイアフラム１３０がチャンバ１４８の最も広い表面積に広がるように配向される構成となっている。そのため、流体リザーバ１３６で所望の背圧を維持するのに必要なダイアフラム１３０のドーム頂部１３０−６の移動量は、ダイアフラムが本体１２２の側壁の位置に取り付けられた場合に必要な量よりも少ないのが好ましい。
【００６８】
図１８および図１９は、ダイアフラム１３０の底部、すなわち、内部の図を示したものであり、内周位置決めリム１３１−２、ドーム撓み部１３０−３の内部、および内周位置決めリム１３１−２とドーム撓み部１３０−３の間に挟まれた中間内部凹み領域１３１−４が示されている。内周位置決めリム１３１−２は、本体１２２に相対してダイアフラム１３０を設置するのに役立つ。中間内部凹み領域１３１−４の基部は、連続した周縁密封面１３１−６を定義する。図１８〜図１９を参照すると、連続した周縁密封面１３１−６は、チャンバ１４８（図１６を参照）を取り囲む平面範囲を有し、平面範囲は、ベース壁１３８の平面１４６に対して実質的に平行であり、且つ平面１４２（図１１を参照）に対して実質的に垂直である。そのため、図１７も参照すると、流体リザーバ１３６から流体を使い果たしてダイアフラム１３０がつぶれている間、ダイアフラム１３０のドーム頂部１３０−６の移動方向は、連続した周縁密封面１３１−６の平面範囲に対して実質的に垂直である。ドーム撓み部１３０−３は、ドーム側壁１３０−４と連続した周縁密封面１３１−６の間の波状推移（undulated transition）を定義する。以下、さらなる詳細について説明する。
【００６９】
本実施形態において、図１８を参照すると、例えば、内周位置決めリム１３１−２、中間内部凹み領域１３１−４、連続した周縁密封面１３１−６、およびドーム撓み部１３０−３は、互いに相対して同心円状に配置される。本実施形態において、図１９を参照すると、連続した周縁密封面１３１−６の外周ＯＰ１の外周形状は、内周位置決めリム１３１−２の外周形状と一致する。図１７および図１９を参照すると、外周リム１３０−２の内周ＩＰ１の内周形状は、連続した周縁密封面１３１−６の内周形状に対応するが（図１９）、それぞれの湾曲した角部は、例えば、異なる半径を有することによって、異なる曲線形状を有するため、内周ＩＰ１は、ドーム撓み部１３０−３の外周ＯＰ２の外周形状と一致しない。そのため、図１７を参照すると、連続した周縁密封面１３１−６の内周の内周形状とドーム撓み部１３０−３の外周の外周形状の間の各湾曲した角部において、ダイアフラム１３０の中央角部ウェブ１３０−７、１３０−８、１３０−９、および１３０−１０のうちのそれぞれが定義される。
【００７０】
図１６も参照すると、本体１２２は、下部流路１２２−２、内部凹面１２２−３、および外部リム１２２−４を含む段差配置（stepped arrangement）を含む。外部リム１２２−４は、図示した向きにおいて、下方に延伸し、内部凹面１２２−３の外縁で垂直に終わる上部内側壁１２２−５を有する。流路１２２−２は、図示した向きにおいて、上方に延伸し、内部凹面１２２−３の内縁で垂直に終わる下部内側壁１２２−６を有する。そのため、上部内側壁１２２−５および下部内側壁１２２−６のそれぞれは、内部凹面１２２−３に対して実質的に垂直であり、上部内側壁１２２−５は、内部凹面１２２−３の幅により下部内側壁１２２−６から横方向にオフセットされ、上部内側壁１２２−５および下部内側壁１２２−６は、内部凹面１２２−３により垂直にオフセットされる。
【００７１】
流路１２２−２は、さらに、内周壁１５０の外周面も形成し、且つ下部内側壁１２２−６から内部へ横方向に間隔を保つ内周側壁１２２−７を含むため、内周側壁１２２−７は、流路１２２−２の最も内側の側壁であり、下部内側壁１２２−６は、流路１２２−２の最も外側の側壁である。詳しく説明すると、下部内側壁１２２−６および内周側壁１２２−７を有する流路１２２−２は、本体１２２の周縁端面１５０−３の周囲で本体１２２の凹路を定義し、内周側壁１２２−７は、本体１２２の周縁端面１５０−３の外縁で垂直に終わる。
【００７２】
図１６を参照すると、本体１２２の流路１２２−２は、ダイアフラム１３０の内周位置決めリム１３１−２を受け取って案内するサイズおよび形状にされ、内周位置決めリム１３１−２が内周側壁１２２−７に接触し、本体の流路１２２−２の下部内側壁１２２−６がダイアフラム１３０の外周リム１３０−２の周縁によって断続的に係合されることにより、ダイアフラム１３０を本体１２２と適切な位置に案内する。また、ダイアフラム１３０の連続した周縁密封面１３１−６を本体１２２の周縁端面１５０−３を係合するサイズおよび形状にすることにより、ダイアフラム１３０と本体１２２の閉鎖したシール係合を容易にする。そのため、ダイアフラム１３０が内周位置決めリム１３１−２および流路１２２−２によって本体１２２に対して適切に配置された時、ダイアフラム１３０の連続した周縁密封面１３１−６は、周縁端面１５０−３の全体の周囲で本体１２２の周縁端面１５０−３を係合するよう配置される。本実施形態において、周縁端面１５０−３は、単一の周縁リブ、あるいは図に示すように、複数の周縁リブまたはうねりを含み、ダイアフラム１３０の連続した周縁密封面１３１−６と係合するための有効な密封面を提供してもよい。
【００７３】
図２０および図２１は、ダイアフラム１３０のドーム部１３０−１の完全な（つぶれていない）高さを収容するよう構成された凹部領域１２４−３を定義する凹状の内部天井１２４−２を有する蓋１２４の内部、または下側を示したものである。蓋１２４は、さらに、内部位置決めリップ１９０、ダイアフラム押圧面１９２、および外部位置決めリップ１９４を含み、図２０および図２１に最も良く示すように、これらのそれぞれは、凹部領域１２４−３を横方向に取り囲む。ダイアフラム押圧面１９２は、内部位置決めリップ１９０と外部位置決めリップ１９４の間で凹むよう形成される。
【００７４】
外部位置決めリップ１９４は、蓋１２４を本体１２２に相対して配置するために使用される。詳しく説明すると、組み立て中に、本体１２２の内部凹面１２２−３と接触する外部リム１２２−４の上部内側壁１２２−５により、外部位置決めリップ１９４を受け取って案内する（図１６も参照）。また、超音波溶接プロセス（ultrasonic welding process）中に、内部凹面１２２−３において外部位置決めリップ１９４のアペックスリム（apex rim）（犠牲材料）を本体１２２に溶融および接合して、蓋１２４を本体１２２に取り付ける。本実施形態において、超音波溶接は、現在、蓋１２４を本体１２２に取り付けるための好ましい方法であるが、いくつかの応用において、例えば、レーザー溶接（laser welding）、機械的連結（mechanical attachment）、接着剤付着（adhesive attachment）等の別の取り付け方法が望ましいことも考えられる。
【００７５】
図１７、図１８、図２０、および図２１を参照すると、蓋１２４の内部位置決めリップ１９０は、ダイアフラム１３０を蓋１２４に相対して配置するために使用され、ダイアフラム１３０の内周位置決めリム１３１−２は、ダイアフラム１３０を本体１２２に相対して配置するために使用される。詳しく説明すると、図１７に示すように、蓋１２４の内部位置決めリップ１９０を外周リム１３０−２の内周ＩＰ１をその上に受け取るサイズおよび形状にすることにより、ダイアフラム１３０の外周リム１３０−２を蓋１２４のダイアフラム押圧面１９２の反対側に配置する。
【００７６】
また、図２０および図２１を再度参照すると、本実施形態は、外部位置決めリップ１９４から内部に延伸する複数のダイアフラム位置決め特徴１９４−１を含んでもよい。複数のダイアフラム位置決め特徴１９４−１は、ダイアフラム１３０の外周リム１３０−２の外周を係合して、ダイアフラム１３０を蓋１２４に相対して配置するのに役立つ位置にある。さらに詳しく説明すると、本実施形態において、ダイアフラム１３０の外周リム１３０−２は、蓋１２４の内部位置決めリップ１９０と蓋１２４の複数のダイアフラム位置決め特徴１９４−１の間の領域において受け取られ、ダイアフラム１３０の内周位置決めリム１３１−２は、本体１２２の流路１２２−２内に配置されるため、それにより、ドーム部１３０−１の組み立て中、または負圧ドーム撓み中に、ドーム撓み部１３０−３等のドーム屈曲特徴および連続した周縁密封面１３１−６が過度に歪むのを防ぐ、あるいは連続した周縁密封面１３１−６が漏れるのを防ぐのに役立つ。また、組み立て中に流体分注装置１１０の流体リザーバ１３６に真空が生成された時、蓋１２４の内部位置決めリップ１９０およびダイアフラム１３０の内周位置決めリム１３１−２は、共同でダイアフラム１３０がつぶれている間にシール歪み（seal distortion）の量を制限する。
【００７７】
図２０および図２１を再度参照すると、蓋１２４のダイアフラム押圧面１９２は、均一の高さを有する平面であるため、ドーム部１３０−１の周囲の連続した周縁密封面１３１−６でダイアフラム１３０の実質的に均一な外周圧縮を提供する（図９〜図１１、図１７、および図１９も参照）。詳しく説明すると、蓋１２４のダイアフラム押圧面１９２は、蓋１２４を本体１２２に取り付けた時に、ダイアフラム１３０の連続した周縁密封面１３１−６を本体１２２の周縁端面１５０−３の全体の周囲で本体１２２の周縁端面１５０−３と強制的にシール係合させるサイズおよび形状にされる。
【００７８】
図８および図９も参照すると、可変容積を有するドーム（一次）通気チャンバ１９６は、ダイアフラム１３０のドーム部１３０−１と蓋１２４の間の領域内に定義される。流体リザーバ１３６から流体を使い果たすと、それに従ってダイアフラム１３０のドーム部１３０−１がつぶれるため、ドーム（一次）通気チャンバ１９６の容積を増やして、流体リザーバ１３６の容積を減らすことにより、流体リザーバ１３６において所望の背圧を維持する。
【００７９】
図２０および図２１を再度参照すると、蓋１２４の内部天井１２４−２の上にリブ１９８およびリブ２００が設置され、リブ１９８は、リブ２００から間隔を開ける。通気孔１２４−１は、リブ１９８、２００間にある蓋１２４の中に設置される。リブ１９８、２００は、通気孔１２４−１の周囲のドーム（一次）通気チャンバ１９６の領域において蓋１２４の内部天井１２４−２とダイアフラム１３０のドーム部１３０−１の間に間隔を提供する（図８および図１７も参照）。そのため、リブ１９８、２００は、ダイアフラム１３０のドーム部１３０−１と蓋１２４の内部天井１２４−２の間の粘着接触（sticking contact）を回避するのに役立つ。粘着は、インクをチャンバ１４８から使い果たした時にドーム部１３０−１がつぶれるのを妨げるため、吐出チップ１１８の望ましくないデプライム（de-priming）が生じる可能性がある。
【００８０】
図３、図２２、および図２３も参照すると、微小流体分注装置１１０は、ダイアフラム１３０のドーム部１３０−１と蓋１２４の間の領域（すなわち、ドーム（一次）通気チャンバ１９６）を微小流体分注装置１１０の外側の大気に通気させる通気路２０２を含む。通気路２０２は、蓋１２４の中央部分に形成された通気孔１２４−１（図３を参照）によって提供されるthatに代替または補充通気を提供する。通気路２０２は、背圧調整部材（本実施形態ではダイアフラム１３０）と微小流体分注装置１１０の外側の大気の間の流体（例えば、空気）連通を容易にする。言い換えると、通気路２０２は、ダイアフラム１３０に隣接するドーム（一次）通気チャンバ１９６（図８および図９も参照）と微小流体分注装置１１０の外側の大気の間の流体連通を容易にする。
【００８１】
本実施形態において、通気路２０２は、第１通気路部２０４（図２０、図２１、および図２３を参照）、二次通気チャンバ２０６（図２２および図２３を参照）、および第２通気路部２０８（図２３を参照）を含む。
【００８２】
第１通気路部２０４は、蓋１２４と本体１２２の間に定義される。第１通気路部２０４は、ドーム（一次）通気チャンバ１９６から延伸し、且つドーム（一次）通気チャンバ１９６と直接流体連通する（図８、図９、図２０、および図２１も参照）。第１通気路部２０４は、本体１２２と蓋１２４の間の空隙２１０を通って（図８、図９、および図２３を参照）、二次通気チャンバ２０６に延伸し、且つ二次通気チャンバ２０６と直接流体連通する。二次通気チャンバ２０６は、エンドキャップ１２６と本体１２２および蓋１２４の対応する端部の間に位置する空所（例えば、ドーム状の空所）である。二次通気チャンバ２０６は、ドーム（一次）通気チャンバ１９６と大気の間にある通気路２０２内に挿入される。
【００８３】
図２０および図２１を参照すると、第１通気路部２０４は、ドーム通気路２０４−１、ドーム通気路２０４−２、側面通気開口２０４−３、および側面通気開口２０４−４を含むため、ドーム（一次）通気チャンバ１９６と二次通気チャンバ２０６の間に複数の通気経路を提供する。
【００８４】
本実施形態において、ドーム通気路２０４−１およびドーム通気路２０４−２のそれぞれは、内部位置決めリップ１９０内の開口および蓋１２４のダイアフラム押圧面１９２として形成される。さらに詳しく説明すると、本実施形態において、ドーム通気路２０４−１およびドーム通気路２０４−２は、内部位置決めリップ１９０および蓋１２４のダイアフラム押圧面１９２の反対側に設置され、且つこれらを通って横方向に延伸する。
【００８５】
ドーム通気路２０４−１、２０４−２のそれぞれは、本体１２２と蓋１２４の間の空所領域を介して、側面通気開口２０４−３、２０４−４のうちの１つ、または両方と流体連通する。側面通気開口２０４−３および側面通気開口２０４−４のそれぞれは、外部位置決めリップ１９４内の横開口として形成され、二次通気チャンバ２０６と直接流体連通する。側面通気開口２０４−３は、外部位置決めリップ１９４の周辺範囲に沿って側面通気開口２０４−４から離間する。本実施形態において、離間している間、側面通気開口２０４−３、２０４−４は、エンドキャップ１２６によって覆われるように設置される。エンドキャップ１２６を含まない実施形態において、側面通気開口２０４−３および側面通気開口２０４−４のそれぞれは、微小流体分注装置１１０の外部の大気と直接流体連通すると考えられる。
【００８６】
図２３を参照すると、第２通気路部２０８は、二次通気チャンバ２０６から延伸し、且つ二次通気チャンバ２０６と直接流体連通する。第２通気路部２０８は、エンドキャップ１２６と本体１２２および蓋１２４のそれぞれの間の通流体性空隙（fluid penetrable gap）２１２を通って、大気に延伸する。第２通気路部２０８は、空隙２１２の周囲に複数の通気経路を提供し、例えば、図２３に示したキャップ通気路２０８−１およびキャップ通気路２０８−２を含むことにより、ドーム（一次）通気チャンバ１９６から大気への通気路２０２を完成させる。
【００８７】
図２３を参照すると、エンドキャップ１２６は、スナップフィット（snap-fit）接続を生じさせるラッチ機構２１４により、空隙２１２において本体１２２と蓋１２４の組み合わせに着脱可能に接続される。ラッチ機構２１４は、ラッチ部材２１４−１およびラッチ部材２１４−２を含む複数のラッチ部材と、キャッチ部材２１６−１およびキャッチ部材２１６−２を含む複数のキャッチ部材とを含む。ラッチ部材２１４−１およびラッチ部材２１４−２は、エンドキャップ２１６の周辺から内側に向かって延伸する。キャッチ部材２１６−１およびキャッチ部材２１６−２は、それぞれ蓋１２４および本体１２２の周辺から外側に向かって延伸する。ラッチ機構２１４の構造は、エンドキャップ１２６に対する力を印加することによりエンドキャップ１２６の取り付けを容易にするが、解除をより困難にし、空隙２１２において外側に向かってエンドキャップ１２６の端部の覗き（prying）を必要にすることによって、キャッチ部材２１６−１からラッチ部材２１４−１を切り離せるように、および／またはキャッチ部材２１６−２からラッチ部材２１４−２を切り離せるようにするものである。
【００８８】
本実施形態において、通気孔１２４−１（図３、図２２を参照）および通気路２０２（図２３を参照）は、ドーム（一次）通気チャンバ１９６、すなわちドーム部１３０−１の外部（図２２を参照）と微小流体分注装置１１０の外側の大気の間の流体連通および余剰通気（venting redundancy）を容易にする。また、図２１〜図２３を参照すると、通気孔１２４−１、ドーム通気路２０４−１、およびドーム通気路２０４−２は、ダイアフラム１３０のドーム部１３０−１と蓋１２４の内部天井１２４−２の間のドーム（一次）通気チャンバ１９６の領域に余剰通気を提供することにより、通気孔１２４−１および通気路２０２（図２３も参照）のうちの１つが遮断されても、微小流体分注装置１１０から流体を使い果たした時にドーム部１３０−１がつぶれやすいようにする。
【００８９】
例えば、通気孔１２４−１が製品表示等により遮断されても、あるいは美的な理由で除去されても、通気路２０２によりドーム部１３０−１と蓋１２４の間の領域の通気が維持され、より具体的には、１つまたはそれ以上の側面通気開口２０４−３、２０４−４と流体連通し、次に、二次通気チャンバ２０６および第２通気路部２０８を介して空隙２１２において大気と流体連通する１つまたはそれ以上のドーム通気路２０４−１およびドーム通気路２０４−２を有する第１通気路部２０４により通気が維持される。さらに、第２通気路部２０８は、空隙２１２の周辺の大気と直接流体連通しているため、空隙２１２における周辺全体、すなわち、微小流体分注装置１１０の四面全てを密封しなければ、通気路２０２を空隙２１２において大気との連通から完全に遮断することができない。
【００９０】
図２４〜図３０は、本発明に係る通気路３０２（破線の矢印で表示）を含む微小流体分注装置３００の別の実施形態を示したものである。
【００９１】
図２４〜図２８を参照すると、微小流体分注装置３００は、筐体３０４およびテープ自動ボンディング（ＴＡＢ）回路３０６を含む。微小流体分注装置３００は、流体の供給を含むよう構成され、ＴＡＢ回路３０６は、筐体３０４からの流体の吐出を容易にするよう構成される。流体は、例えば、化粧品、潤滑油、ペンキ、インク等であってもよい。
【００９２】
図２８に最も良く示すように、ＴＡＢ回路３０６は、吐出チップ３１０に機械的および電気的に接続されたフレックス回路３０８を含む。フレックス回路３０８は、吐出チップ３１０を操作して筐体３０４内に含まれる流体を吐出するよう構成されたインクジェットプリンタ等の電気駆動装置（図示せず）に電気接続を提供する。本実施形態において、吐出チップ３１０は、本分野において周知のように、通常、ノズルプレート層およびシリコン層として形成された平面範囲を有する板状構造として構成される。吐出チップ３１０のノズルプレート層は、複数の吐出ノズル３１２（図２８を参照）を有する。
【００９３】
図２４〜図３０を参照すると、筐体３０４は、本体ケーシング３１４、蓋３１６、およびエンドキャップ３１８を含み、それぞれ成形工程を使用して、プラスチックで作られる。図２６〜図２８を参照すると、本体ケーシング３１４は、開口周縁端３１４−１およびチャンバ３２０（図２８）、すなわち、リザーバ室（reservoir chamber）を有し、開口周縁端３１４−１は、チャンバ３２０へのアクセスを提供する。
【００９４】
図２８〜図３０を参照すると、 毛細管部材３２２の形状の背圧調整部材は、開口周縁端３１４−１を介して受け取られ、且つ本体ケーシング３１４のチャンバ３２０内に配置されるため、毛細管部材３２２とチャンバ３２０は、組み合わせて流体リザーバを形成する。毛細管部材３２２は、例えば、フォームやフェルト等の多孔質材料の塊として形成される。
【００９５】
図２６〜図２８を再度参照すると、蓋３１６は、チャンバ３２０の上に配置され、例えば、超音波溶接または接着を介して本体ケーシング３１４の開口周縁端３１４−１に取り付けられる。図２７に示すように、蓋３１６は、流体をチャンバ３２０に注入して毛細管部材３２２の孔に受け取る１つまたはそれ以上のアクセス開口３１６−１を含む。流体がチャンバ３２０に供給されると、例えば、ボールベアリング等のプラグ、またはカバー部材３２６により各アクセス開口３１６−１を密封することにより、蓋３１６を介して予想外の領域で空気がチャンバ３２０から漏れる、あるいは流体がチャンバ３２０から漏れるのを防ぐ。図２９および図３０を参照すると、一次通気チャンバ３２４は、毛細管部材３２２と蓋３１６の間の領域において定義され、毛細管部材３２２に隣接する。図２４、図２９、および図３０を参照すると、通気路３０２は、一次通気チャンバ３２４から大気に延伸する。
【００９６】
図２７を再度参照すると、蓋３１６は、上表面３１６−２を有し、例えば、切断により、または成形工程の間に、蛇行状の通気路３１６−３を確立する。蛇行状の通気路３１６−３は、近位端３１６−４および遠位端路３１６−５を有する。近位端３１６−４において、通気孔３１６−６は、蓋３１６の厚さを通過して、一次通気チャンバ３２４との流体連通、次に、チャンバ３２０（図２９および図３０も参照）内に配置された毛細管部材３２２との流体連通を容易にする。
【００９７】
図２６も参照すると、カバー部材３２６（例えば、接着テープ）は、上表面３１６−２に取り付けられ、蛇行状の通気路３１６−３の大部分（例えば、９５〜９９．９％）を覆って、少なくとも１つの通気開口３２８−１を有する通気路３０２の蛇行状の通気路部３２８（図２４および図２５も参照）を定義し、本実施形態では、蛇行状の通気路３１６−３（図２７および図３０を参照）の遠位端路３１６−５の反対側の端部に設置された２つの通気開口３２８−１、３２８−２を含む。
【００９８】
図２７〜図３０を参照すると、エンドキャップ３１８は、吐出チップ１１８の反対側にある本体ケーシング３１４／蓋３１６の組み合わせの端部に配置される。図２９および図３０を参照すると、エンドキャップ３１８は、スナップフィット接続を生じさせるラッチ機構３３２により、蓋３１６および本体ケーシング３１４とのエンドキャップ３１８の通流体性空隙３３０において、蓋３１６に着脱可能に接続される。ラッチ機構３３２は、ラッチ部材３３２−１およびラッチ部材３３２−２を含む複数のラッチ部材（図２８も参照）と、キャッチ部材３３４−１およびキャッチ部材３３４−２を含む複数のキャッチ部材とを含む。図２９を参照すると、ラッチ部材３３２−１およびラッチ部材３３２−２は、エンドキャップ３１８の周辺から内側に向かって延伸する。キャッチ部材３３４−１およびキャッチ部材３３４−２は、蓋３１６の周辺から外側に向かって延伸する。ラッチ機構３３２の構造は、エンドキャップ３１８に対する力を印加することによりエンドキャップ３１８の取り付けを容易にするが、解除をより困難にし、空隙３３０において外側に向かってエンドキャップ３１８の端部のpryingを必要にすることによって、キャッチ部材３３４−１からラッチ部材３３２−１を切り離せるように、および／またはキャッチ部材３３４−２からラッチ部材３３２−２を切り離せるようにするものである。
【００９９】
図２９および図３０を参照すると、二次通気チャンバ３３６は、エンドキャップ３１８と蓋３１６の間に設置された空所により定義される。図２４および図２５と併せて、図２９および図３０を参照すると、通気路３０２は、蛇行状の通気路部３２８および二次通気チャンバ３３６と流体連通する第２通気路部３３８を含む。具体的に説明すると、通気路３０２の第２通気路部３３８は、微小流体分注装置３００の外側の大気から延伸し、エンドキャップ３１８と蓋３１６／本体ケーシング３１４の間の空隙３３０を通って、蛇行状の通気路部３２８と二次通気チャンバ３３６を流体連通して接合する。第２通気路部３３８は、空隙３３０の周辺で複数の通気経路を提供し、空隙３３０において、例えば、図３０に示したキャップ通気路３３８−１およびキャップ通気路３３８−２を含み、一次通気チャンバ３２４から微小流体分注装置３００の外側の大気への通気路３０２を完成させる。
【０１００】
本実施形態に基づき、通気路３０２の第２通気路部３３８は、有利に、空隙３３０の周辺の大気と直接流体連通している。そのため、空隙３３０の周辺の全体、すなわち、微小流体分注装置３００の四面全てを密封しない限り、製品表示等の外部の印や部品を微小流体分注装置３００の空隙３３０の領域のどこにでも配置することができる。
【０１０１】
本発明を少なくとも１つの実施形態に関して説明してきたが、本発明は、本開示の精神および範囲内でさらに修正することができる。したがって、本出願は、その一般的な原理を使用して、本発明のいかなる変形、使用、または適合も包含することを意図する。さらに、本出願は、本発明が関連し、添付の特許請求の範囲の限定内にある当技術分野における既知のまたは慣例的な手法の範囲内に含まれる、本開示からのこのような逸脱を包含することを意図する。
【図１】
2018132062.tif 000003
【図２】
2018132062.tif 000004
【図３】
2018132062.tif 000005
【図４】
2018132062.tif 000006
【図５】
2018132062.tif 000007
【図６】
2018132062.tif 000008
【図７】
2018132062.tif 000009
【図８】
2018132062.tif 000010
【図９】
2018132062.tif 000011
【図１０】
2018132062.tif 000012
【図１１】
2018132062.tif 000013
【図１２】
2018132062.tif 000014
【図１３】
2018132062.tif 000015
【図１４】
2018132062.tif 000016
【図１５】
2018132062.tif 000017
【図１６】
2018132062.tif 000018
【図１７】
2018132062.tif 000019
【図１８】
2018132062.tif 000020
【図１９】
2018132062.tif 000021
【図２０】
2018132062.tif 000022
【図２１】
2018132062.tif 000023
【図２２】
2018132062.tif 000024
【図２３】
2018132062.tif 000025
【図２４】
2018132062.tif 000026
【図２５】
2018132062.tif 000027
【図２６】
2018132062.tif 000028
【図２７】
2018132062.tif 000029
【図２８】
2018132062.tif 000030
【図２９】
2018132062.tif 000031
【図３０】
2018132062.tif 000032