(57)【要約】【課題】本発明は、信頼性が高く製造する際の費用対効果が大きい、背圧を発生する機構を提供することを目的としている。【解決手段】本発明の１つの実施形態によれば、流体収容構造は、内部容器スペースを有する収容容器と、内部容器スペースと連通する流体出口と、収容容器外部の雰囲気と通気する、柔軟性を有し、対向する側面を備えたバッグと、初期バッグ状態において側面の間に犠牲接合構造が形成されており、内部スペース内の背圧が、犠牲接合構造を壊すのに十分な力を及ぼすようになると、外部の雰囲気から空気が前記バッグに入って内部バッグスペースを拡大して、背圧を調整する接合構造とを備えている。【選択図】図１
2005170515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を収容するための内部容器スペースを有する収容容器と、
前記内部容器スペースと連通する流体出口と、
前記収容容器外部の雰囲気に通気され、前記収容容器内に配置されて柔軟性を有し、対向する側面を備えたバッグと、
初期バッグ状態において前記側面の間に形成されている犠牲接合構造であって、前記内部スペース内の背圧が、前記犠牲接合構造を壊すのに十分な力を及ぼし、前記外部の雰囲気から空気が前記バッグに入って内部バッグスペースを拡大するまで、前記側面同士が合うよう規制する接合構造と
を備えることを特徴とする流体収容構造。
【請求項２】
前記バッグは非弾性材料で作製され、展開時の形状係数および体積が前記収容容器の形状係数と前記内部スペースに一致することを特徴とする、請求項１に記載の流体収容構造。
【請求項３】
前記内部バッグスペースと前記外部の雰囲気との間に通気孔経路を与える取付具をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の流体収容構造。
【請求項４】
前記取付具は、前記通気孔経路となる貫通孔を備えたプラスチック構造でできており、前記プラスチック構造は、前記収容容器の壁面に取り付けられていることを特徴とする、請求項３に記載の流体収容構造。
【請求項５】
前記バッグは、前記初期バッグ状態において真空状態で、前記側面が合う状態になっていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体収容構造。
【請求項６】
前記犠牲接合構造は、負圧に応答して徐々に壊れ、前記内部バッグスペースが最大に達するまで前記内部容器スペース内の負圧を調整することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体収容構造。
【請求項７】
前記犠牲接合構造は、前記対向する側面の隣接部分に付着し、間隔を置いて配置された犠牲接着剤ドットまたはパッチのパターンを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体収容構造。
【請求項８】
前記犠牲接合構造は、前記対向する側面に付着している接着剤の犠牲層を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体収容構造。
【請求項９】
前記犠牲接合構造は、前記対向する側面を接合する、間隔を置いて配置した熱によってステーキングされた犠牲パッチまたはドットのパターンを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体収容構造。
【請求項１０】
前記犠牲接合構造は、前記対向する側面を接合している、熱でステーキングされた犠牲領域を備えることを特徴とする、請求項１に記載の流体収容構造。
【請求項１１】
前記収容容器は、開放型の容器本体と、前記容器本体に取り付けられたカバーとを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体収容構造。
【請求項１２】
前記収容容器は、インクジェットプリントシステムのインクを収容するもので、前記容器スペース内に収容されている供給インクをさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体収容構造。
【請求項１３】
前記収容容器は、インクジェットプリントシステムの流体供給容器であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体収容構造。
【請求項１４】
前記収容容器は、プリントヘッドの一部であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体収容構造。
【請求項１５】
流体収容容器には柔軟性を有するバッグが配置され、前記バッグは、前記収容容器の外側にある外部の雰囲気と通気するとともに、対向する側面と、初期のつぶれたバッグ状態において前記側面の間に形成された犠牲接合構造とを備えている、流体チャンバ内に供給流体を収容した流体収容容器を設けるステップと、
前記流体チャンバ内の負圧を上昇させるように、前記流体チャンバから流体出口を通って流体を引き出すステップと、
前記流体チャンバ内の負圧が前記犠牲接合構造の一部を徐々に壊すのに十分な力になって、前記外部の雰囲気から空気を前記バッグに引き入れ、内部バッグスペースが拡大して前記流体チャンバ内の負圧を調整するようになるまで、前記側面同士を規制して一緒にするステップと
を含むことを特徴とする流体収容構造において負圧を調整する方法。
【請求項１６】
再び前記負圧が上昇するように、前記流体チャンバから前記流体出口を通って流体が引き続いて引き出されるステップと、
前記バッグが前記流体チャンバ内で完全に展開するまで、前記犠牲接合構造をさらに壊していくステップと
をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の流体収容構造において負圧を調整する方法。
【請求項１７】
前記犠牲接合構造は、前記側面のドット区域を付着させているステークドットのパターンを備え、前記犠牲接合構造をさらに壊していくステップは、前記ステークドットを壊すことを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の流体収容構造において負圧を調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背圧を生じさせる流体の収容構造に関し、特に背圧を調整する収容構造に関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
インクジェットプリンタの流体供給容器やプリントカートリッジ等において、背圧を発生させる流体の収容構造が用いられている。背圧すなわち負の流体圧力を流体出口で生じさせ、システムを適切な圧力とすることで、流体出口あるいは流体ノズルから流体が垂れるのを防いでいる。信頼性が高く製造する際の費用対効果が大きい、背圧を発生させる機構が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の１つの実施形態によれば、流体収容構造は、流体を収容するための内部容器スペースを有する収容容器と、内部容器スペースと連通する流体出口と、収容容器外部の雰囲気と通気し、前記収容容器内に配置されて柔軟性があり、対向する側面を備えたバッグと、初期バッグ状態において側面の間に形成されている犠牲接合構造であって、内部スペース内の背圧が、犠牲接合構造を壊し、外部の雰囲気から空気が前記バッグに入って内部バッグスペースを拡大するようになるまで、前記側面同士が一緒になるよう規制している接合構造とを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
添付の図面に基づいて、本発明の特徴および利点を詳細に説明する。
【０００５】
以下の詳細な説明およびいくつかの図面において、同じ要素は同じ参照番号で識別する。
【０００６】
流体収容構造の例示的な一実施形態である、背圧を発生する交換式のインクベースの流体供給容器について説明する。例示的な用途として、この供給容器は、インクジェットプリントシステムのインクを保管し供給するために用いられる。流体供給容器２０の例示的な実施形態を図１および図２に示す。流体供給容器２０の例示的な実施形態では、内部流体チャンバ２４を形作っている収容容器２２を有する。収容容器内部の容器スペースには薄膜のバッグ３０が配置されており、バッグ３０は、バッグにシールされているプラスチックの取付具３２に設けた通気孔３２Ａを通じて外部の雰囲気に通気されている。取付具３２の周囲は、容器壁の孔にシールされて取付けられており、バッグ外面のみが容器の内部チャンバ２４にさらされるようになっている。流体相互接続部（ＦＩ）４０、例えば、輪状スクリーン（bubble screen)４２を有する連続輪状発泡体（open foam）／スクリーン、または、ニードル隔壁インターフェースシステム（needle septum interface system）の隔壁が、ハウジングの外側と流体チャンバ２４との間で流体の伝達を行う。開放型の容器本体２２にはカバー４４が付いていて、流体チャンバ２４をシールしている。
【０００７】
バッグ３０を図２の等角図に示す。例示的な一実施形態では、流体供給容器の背圧はバッグによって発生し、このバッグは、例示的な一実施形態として、展開時の形状係数および体積が流体チャンバ２４の形状係数および内部容積と一致する（ほぼ一致する場合を含む）単一または多層の非弾性フィルムで作られている。材料の取扱いや、組立ての圧力試験をするために、バッグは貫通孔３２Ａを有するプラスチックの取付具３２を用いて形成される。貫通孔３２Ａは、孔を通って外部の雰囲気からバッグ内部へと空気を伝達させる。バッグ３０は真空（実質的な真空も含む）にし取付具で固定して、側面のうちの２つを一緒にしてぴったり合わせ、この２つの側面をステーキング（ポンチ止め）するために、このシステムが許容する背圧範囲に合わせて調整した犠牲ステークドットパターン（sacrificial stake dot pattern）３６を施している。このステークパターンは、バッグの隣接する内側面のみを接合している。例示的な一例において、ステークパターン３６は、典型的な直径が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍでドットの中心間隔が３ｍｍ〜９ｍｍの範囲であるように配列されているドット３８のパターンである。ステーキング時間は、１７５〜２１０℃の温度において約１秒以下である。これらのパラメータは、ＷＶＴＲ（水蒸気透過度）が低い単層または多層のポリオレフィンタイプのフィルムで作製されたバッグについてのものである。例示的なフィルム厚さは、典型的には２．５ミル（０．０６４ｍｍ）以下である。供給容器やバッグの幾何学的形状によっては、このパターンをより多くの側面で繰り返してもよい。
【０００８】
図２Ａは、例示的なバッグフィルム３０−Ａおよび取付具３２の分解組立等角図を示す。バッグフィルムは、バッグフィルムを打ち抜いて作成した孔３０−Ｂを備えると、取付具にステーキングされる準備ができる。本例において、取付具の頂部はバッグフィルムの内面にステーキングされる。または、孔３０−Ｂのサイズを小さくし取付具の底面をバッグフィルムの外面にステーキングしてもよい。この選択は、取付具へステーキングする場合の、フィルムの適合性次第である。あるフィルムは、均衡が取れている、すなわち両面が同じであるが、均衡が取れていない、例えばＷＶＴＲ／空気バリアー特性のために層が付け加えられていて両面が異なるものもある。
【０００９】
図２Ｂは、バッグ３０の、図２の２Ｂ−２Ｂ線の部分断面図である。この部分断面図は、バッグ３０を構成しているバッグフィルム３３Ａ、３３Ｂと、バッグフィルムの内面３３Ａ−１と３３Ｂ−１との間に形成された例示的なステークドット３８とを示す。ステークドット３８は、内面の間に比較的弱い接合をなすよう形成されており、この接合は、力がしきい値を超えた場合に壊れる。
【００１０】
取付具３２が容器本体２２またはカバー４４の内壁に密封（シール）されて取付けられ、カバー４４を容器本体２２に取付ける組立て段階が完了すると、供給容器は流体充填の準備ができることになる。容器本体には充填ポート２６が設けられ、そこを通って流体が流体チャンバ２４内へと流入する。例示的な一実施形態において、充填容積を最大にするために、インク充填プロセス中に、バッグは取付具を通じて再び真空（実質的な真空も含む）にされる。供給容器がいっぱいになると、充填ポートはシール部品２８でシールされる。初期背圧は、ＦＩを通じて供給容器をプライミングする（priming）ことによって作り出される。当初供給容器内部に空気はほとんど残っておらず、バッグ容積の大部分はステークドットパターンによって規制されているので、わずかな体積の流体を抜き取ることで、例えば１〜２．５水柱インチ（in. H2O）の範囲、すなわち２４８．８パスカル（Ｐａ）〜６２２．１Ｐａの初期背圧が作り出される。
【００１１】
バッグを組み立てて容器本体に取り付け、真空にした後に、例えば容積またはスペース３５（図２Ｂ）で示すようにバッグの層同士の間に、または取付具に隣接して、バッグ内には、いくらかすき間ができるのは避けられない。例えば出荷中に、供給容器を充填した後プリントシステムへ挿入する前に落下させると、その衝撃のために１つまたは複数の犠牲接合が壊れて外れてしまう傾向がある可能性があり、落下で生じる損傷に対する頑健性を改善するために、バッグ内のすき間容積を、槽に入れる流体と同様の密度の液体またはゲルで満たしてもよい。例えば、流体槽が水を基剤とした供給インクを保持している場合には、バッグのすき間容積に充填する流体は水であってもよい。この充填は、取付具を通じてシリンジ（注入器）によって行ってもよい。漏れまたは蒸発を防止または低減するために、通気孔３２Ａをラビリンス通気孔にしてもよい。
【００１２】
流体供給容器２０をプリンタのインク供給容器に用い、流体が液体インクである場合を考える。供給容器２０をプリンタに挿入しインクが消費されると、供給流体チャンバ内部の負圧が増大し、ついには、バッグ３０にかかる圧力によって、バッグを規制しているステークドット３８のうちの１つまたは複数が壊れる。これが起きると、バッグの容積の一部が開放され、通気孔３２Ａを通って容積の一部に空気が入り、圧力はより低いレベルに下がる。このように、抜き取られた流体は膨張するバッグとの間で体積が置き換えられる。ステークドットによりバッグにかかる規制力は、供給容器の背圧を作り出す。犠牲ステークドットの接合が壊れると、背圧の上昇が抑えられる。このプロセスは、供給容器の寿命が続く限り繰り返され、バッグの容積が最大になるまで、背圧を許容範囲内に保つ。供給容器は、使用の最初と終わりのどちらにおいても、供給容器内部の空気が所定の最小体積となっているので、高度や温度の変動に対しては、頑健である。
【００１３】
関心がある、１〜１２水柱インチ、すなわち２４８．８Ｐａ〜２９８６．１Ｐａ、という例示的な背圧範囲に対して、バッグ外面に施されたステーク３８は、バッグの内面間に軽い接合力を作り出すのみである。このことは、ステークドットの接合が壊れるときでもバッグフィルムは無傷のまま維持され漏れを防止するので、有利である。
【００１４】
図１の実施形態において、フィルム材料で形成されたバッグとプラスチックの取付具とを備えるバッグ構造の外側に施された犠牲ステークドットパターンによって、流体供給容器内に背圧が発生する。プラスチックの取付具は、バッグを供給容器の内壁、または供給容器のカバーもしくはふたに密閉させることと、バッグを直接大気に通じさせることに役立つ。供給容器の効率を最大にするには、取付具の体積を最小にするとよい。他の実施形態として、バッグを直接収容容器のふたまたは容器壁に取り付けることによって、取付具を全く省いてもよい。
【００１５】
図１〜図２Ｂの実施形態では、犠牲ステークドットパターンを備えたバッグを有する負圧構造が用いられている。さらなる犠牲接合の実施形態を３つ、図３〜図６に示すが、これらはそれぞれ、バッグの内壁に施した硬い接着剤パターン、バッグの外側に施した硬いステークパターン、およびバッグの内壁に施された接着剤ドットパターンを利用している。
【００１６】
図３および図４Ａ〜図４Ｂは、バッグ６０Ａを備えた負圧バッグ構造６０を用いた流体供給容器５０の一実施形態を示している。供給容器は、流体容器本体５２と、カバー５４とを含む。カバーは、内部流体チャンバ５６を密閉している。フィルタスクリーン５８Ａを備えたＦＩ５８によって、流体チャンバからの流体の抜取りが行なわれる。流体供給容器に負圧を生じさせるために、図１および図２の実施形態におけるのと同様に、流体チャンバ内にバッグ構造６０が配置されている。バッグ６０Ａは、容器本体に形成された通気孔６２を通じて、外部の雰囲気である大気に通気されており、そうでない場合はシールされている。犠牲接合構造は、バッグの対向する側面の間で比較的弱い接合をなしており、本実施形態においては、バッグの側面の内壁に施された硬い接着剤層６６である。
【００１７】
次に図４Ａを参照すると、バッグ６０Ａは貫通孔を有するプラスチックの取付具６４にシールされて取付けられており、取付具６４は容器本体の壁に取り付けられている。貫通孔内の、バッグ開口部と容器本体に形成した通気孔との間には、管類６８が配置されて、バッグ開口部と外部の雰囲気との間に通路を提供している。
【００１８】
図４Ｂは、対向するバッグ側面のうちの１つを切り欠いて硬い接着剤層６６を示した、バッグ構造６０の簡略等角図である。硬い接着剤層６６は、バッグ側面の間の犠牲接合構造を形成している。流体供給容器の充填とその使用法は、図１および図２の実施形態で上述したとおりである。この目的に適した例示的な接着剤としては、シリコン、架橋シリコン、およびアクリルベースの接着剤が含まれ、これらはすべて、良好なクリープ耐性特性、すなわち所定の荷重（犠牲接合が壊れるしきい値よりも低い）の下で持ちこたえる能力、を有する。
【００１９】
図５は、図３の流体供給容器５０に負圧発生構造として用いることができる他の実施形態であるバッグ構造７０を示している。このバッグ構造は、構造６０（図４Ａ）と同様に取付具６４を備えている。この場合には、バッグ側面に硬い犠牲ステークが施され、犠牲接合構造を形成している。本実施形態は、硬い接合構造が接着剤層の代わりに熱かしめ接合で形成されているということを除いては、図３および図４Ａおよび図４Ｂの実施形態と同様である。使用する場合には、流体供給容器の流体チャンバから流体が引き出されるにつれて、負圧によってバッグ側面が引っ張られ互いが離れ、硬いステーク接合構造が徐々に壊れて互いから離れていき、領域７２でバッグ側面が互いに分離して、上昇しつつある負圧を抑制することができる。その他の点においては、バッグ構造７０はバッグ構造６０と同様である。
【００２０】
図６は、図３の流体供給容器で負圧発生構造として用いることができるさらに他の実施形態であるバッグ構造８０を示す。このバッグ構造は、構造６０（図４Ａ）と同様に取付具６４を備えている。この場合は、側面８２、８４を一緒に保持している犠牲接合構造が、バッグ側面８２、８４の隣接する表面間の接着剤ドット８６を備えた接着剤ドットパターンである。ドットの代わりにパッチでも良い。使用する場合、流体供給容器の流体チャンバから流体が引き出されるにつれて、負圧でバッグ側面が引っ張られて互いが離れ、接着剤ドットが徐々に壊れて離れていき、空気がバッグに入って、上昇しつつある負圧を抑制することができる。その他の点においては、バッグ構造８０はバッグ構造６０と同様である。例示的な一実施形態においては、接着剤ドットパターンは、典型的な直径が１．０ｍｍ〜４．０ｍｍでドットの中心間隔が２ｍｍ〜９ｍｍの範囲である、ドット８６のパターンを備える。この目的に適した例示的な接着剤としては、良好なクリープ耐性特性を有する、シリコン、架橋シリコン、およびアクリルベースの接着剤が含まれる。
【００２１】
関心がある、約１〜１２水柱インチ、すなわち２４８．８Ｐａ〜２９８６．１Ｐａ、という例示的な背圧範囲について、バッグ外面に施されたステークは、バッグの２つの内面の間に軽い接合を作り出すのみであり、２つの内面が離れても、バッグフィルムは無傷のまま維持されるようになっている。このステーキングプロセスの製造時間が最少になり、さらに付加的な部品の取り付けが不要になって、材料の組合わせについての要求事項が減り、フィルム外面に影響を受けないため、インク適合性に関連するリスクもまた減るので、これは有利である。同様に、上述の他の実施形態において、接着剤はバッグ内側に施されるのみであるので、同様の利点がここでもまた得られる。
【００２２】
上述の例示的な流体供給容器は、発泡体を使った設計とか部分的には発泡体で部分的には自由な流体にした設計よりも効率的で、比較的安価なインクに制約のない設計である。流体に制約がなく自由なシステムはまた、より高い柔軟性も提供する。柔軟性がより高いために、物理的なサイズを小さくすることができるからである。製造時に供給容器はインクで満たされるので、供給容器内部に残る空気はほとんどなく、初期背圧はＦＩを通じて供給容器をプライミングすることによって作り出される。これにより、供給容器が高度／温度の変動にさらされる可能性がある出荷中の空気膨張が最小になり、立上げ時に大量の空気をプリントヘッドに供給することが押えられる。バッグ容積の大部分はステークドットパターン（作動はより高い圧力範囲に合わせて調整されている）によって規制されているので、供給容器の高さ次第で１〜２．５水柱インチの範囲、すなわち２４８．８Ｐａ〜６２２．１Ｐａ、の初期背圧を作り出すのに、わずかな体積の流体を抜取りさえすればよい。供給容器内には作動の間さらなる空気が蓄積することはないので、高度／温度に対する堅牢性は維持される。
【００２３】
例示的な実施形態は、簡単、調節可能、高効率の、制約のない自由なインクのシステムを提供する。背圧は、１つまたは２つの構成要素でできた簡単で低コストのバッグ組立品で発生させることができる。バッグは大部分のインクジェット製品に適した背圧範囲で作動し、形状係数の変更が容易なので、新しい製品に適用することができる。インク供給容器の例示的な実施形態は容積効率がよいので、顧客が供給容器へ介入する回数を減らすことができる。
【００２４】
上述の背圧を発生させる構造はまた、流体供給容器の代わりに交換式のインクジェットカートリッジに適用することができる。インクジェットカートリッジの場合には、プリントヘッド構造、例えばＴＨＡ（ＴＡＢヘッド組立品）がＦＩに取って代わる。それぞれのチャンバで背圧が発生するバッグ構造を有し、チャンバが３つのインクジェットカートリッジ１００の例示的な一実施形態を、図７〜図１３に示す。図７は、カートリッジ１００を等角図で示す。カートリッジはカートリッジ本体１１０を備え、本体１１０にはふた１２０が取り付けられている。本体表面にはＴＨＡ１０２が取り付けられ、ＴＨＡ１０２は、プリントヘッドノズルアレイを備えている。プリントヘッドノズルアレイは、動作するとインク滴を噴射する。本体１１０は、本体内部を３つのインクチャンバ１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃに分割する内壁１２２Ａ、１２２Ｂ（図８）を含んでいる。フィルタスクリーン（図示せず）を備えたそれぞれのチャンバの供給チャネルは、チャンバからプリントヘッドのプレナム（図示せず）へと通じていて、ノズルアレイへインク供給を行う。
【００２５】
図８に示すように、プリントカートリッジのそれぞれのインクチャンバに、背圧を発生する手段が設けられている。チャンバ１２４Ａについて、これらの手段は、取付具１３２に取り付けたバッグ構造１３０を含むもので、取付具１３２がふた１２０に取り付けられている。バッグ構造１３０は、ふたに形成された通気孔１３６と取付具１３２を通じて、雰囲気に通気されている。チャンバ１２４Ｂについても同様に、バッグ構造１３８は取付具１４０に取り付けられ、取付具１４０はふた１２０に取り付けられている。バッグ構造１３８は、ふたに形成された通気孔１４２と取付具１４０を通じて、雰囲気に通気されている。チャンバ１２４Ｃについては、バッグ構造１４４が取付具１４６に取り付けられ、取付具１４６はふた１２０に取り付けられている。バッグ構造１４４は、ふたに形成された通気孔１４８と取付具１４６を通じて、雰囲気に通気されている。
【００２６】
バッグはそれぞれ、対向する側面の間に犠牲接合パターン、例えばステークパターン、を備え、この犠牲接合パターンが、バッグ開口に対向して負圧を作り出すが、徐々に開放されて、チャンバ内の自由なインクが実質的に使い果たされるまで、負圧を所望範囲に保持する。図９は、図７の９−９線断面図であり、バッグ構造１４４に形成したステークドット１５２を備えた例示的なステークドットパターン１５０を示している。
【００２７】
図８および図９は、チャンバ１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃがそれぞれ流体で満たされ、ステークドットが無傷で各バッグが十分につぶれた状態であって、流体がいっぱいの状態を示す。図１０および図１１は、図８および図９と同様であるが、それぞれのチャンバ内のインクがある程度空に近づいた状態を示す。ここでは、通気孔に隣接するバッグの膨張部分１６０におけるステークドットは解放されており、バッグ側面が開いて互いが離れることができ、空気が通気孔を通ってバッグの開いた部分へと入ることができる。バッグの部分１６２におけるステークドットは、まだ解放されていない。図１２および図１３は、バッグが十分に開いている状態を示す。ここでは、すべてのステークドットが解放されており、空気が通気孔を通じて引き込まれた状態で、バッグがその最大容積まで開いている。インクはチャンバから実質的に使い果たされている。もちろん、それぞれの区画が異なるカラーインクを保持する実施形態については、チャンバの枯渇速度は通常さまざまであり、各チャンバが同時に枯渇することはないかもしれない。
【００２８】
図１４および図１４Ａに、他の実施形態を示す。ここではプリントカートリッジ１７０は、図８〜図１３の実施形態におけるような複数のチャンバの代わりに、単一の内部流体チャンバを有する。この単一の流体チャンバの内部容積にほぼ一致する形状係数および体積とするために、区分された「鞍状」のバッグ１８０が用いられている。カートリッジ１７０は、チャンバ１７４を形作る本体１７２を含む。背圧を発生するバッグ構造１８０は、ふた１７６に取り付けられている。このバッグは、本体１７２内に折りたたまれているときには略Ｕ字型であり、橋部１８２Ａがふたに沿って延在し２つの脚部１８２Ｂ、１８２Ｃがこの橋部によって接続されている。この形状を作り出すために、バッグにはガセット（ひだ）が付いており、内部通路は橋部とそれぞれの脚部に接続されている。橋部を形成しているバッグ側面には、１組の犠牲ステークドットまたはその他の犠牲接合手段が形成されている。同様に、それぞれの脚部を形成しているバッグ側面にはそれぞれ、１組の犠牲ステークドットまたはその他の犠牲接合手段が形成されている。バッグがつぶれた状態であってプリントカートリッジがインクで満たされた状態でプリンタを使用するとき、犠牲接合パターンはすべて無傷のままである。プリントカートリッジ上のプリントヘッドによってインクが噴射されるにつれて、インクチャンバ１７４からインクが引き出され、チャンバ内の背圧が上昇する。最終的には背圧は犠牲接合が壊れて、壊れるポイントまで上昇する。これは典型的には、まずバッグの橋部において起こる。ふたと取付具１８２とを貫いて形成された通気孔１８４を通して空気が橋部に入り、背圧の上昇を緩和する。プリントまたはプリントヘッドのメンテナンス動作の結果として、チャンバからインクが引き続き引き出されるにつれて、背圧は再び上昇し、犠牲接合構造が徐々に壊れ、所望範囲内の負圧を維持しながらさらなる空気がバッグ１８０および脚部に入っていき、ついにはすべての接合が壊れてしまって、バッグは本体１７２内で十分に膨らんだ状態になる。
【００２９】
上述の背圧発生構造は、さまざまな流体供給容器やプリントヘッド配列に用いることができる。図１５および図１６は、「スナッパ（snapper）」タイプの流体供給容器／プリントヘッドシステム、すなわち、流体供給容器がプリントヘッドから分離できるようになっていて、キャリッジ内、すなわち「軸上」にある流体供給容器およびプリントヘッドを利用するシステムにおいて用いられている流体供給容器２００を示す。図１５において、流体供給容器２００を分解組立等角図で示す。流体供給容器２００は、流体チャンバ２１２を形作っている流体容器本体２１０を備えている。本体２１０にはふた２２０が取り付けられて、流体チャンバを密閉している。流体相互接続部（ＦＩ）２０４は、流体が流体チャンバと本体を通過する手段を提供している。この例示的な実施形態におけるＦＩは、隔壁を備えている。この隔壁はスリットを有し、このスリットを中空針が通過して流体連通を可能にすることができる。この例示的な実施形態においては、ふたに背圧発生構造２３０が取り付けられている。背圧発生構造２３０はバッグ構造２３２を備えており、バッグ構造２３２の開放端は取付具２３４に取り付けられている。取付具は、ふたに取り付けられており、ふた２２０を貫き外部環境とバッグ内部との間の連通を可能にする通気孔２３６がある。バッグに上述のような犠牲ステークパターン２３８が形成され、犠牲ステークパターン２３８は、バッグの内部側面同士をともに弱く接合する複数のステークドット２４０を備えている。
【００３０】
図１６は、複数の交換式の流体供給容器２００Ａ〜２００Ｄについての搭載区画２６０Ａ〜２６０Ｄを備えたプリントヘッド構造２５０を示している。流体供給容器は、例えば、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックのインクを保持してもよい。流体相互接続部２６２Ａ〜２６２Ｄはそれぞれ、流体供給容器への流体連通を行ってプリントヘッド構造２５０上のプリントヘッドアレイ（図示せず）にインクを供給する。図１５に示すように、流体供給容器２００Ａ〜２００Ｄはそれぞれ背圧発生構造を備えている。
【００３１】
次に図１７および図１８を参照すると、例えば自由なインクの流体供給容器またはプリントカートリッジ用に、図１および図２で説明した背圧を発生するバッグ組立品の犠牲ステークドットパターンを作り出すのに用いることができる、モジュール方式のステークヘッド３００の例示的な一実施形態が示されている。製品の形状係数に応じて、供給体積を最大にするようにさまざまな幾何学的形状のバッグを利用してもよい。新しい幾何学的形状のバッグのそれぞれについて、取付具とバッグの折り目とに関するステークドットの位置、ステークドット同士の間隔、および接合の直径はすべて、犠牲接合を壊すのに必要な圧力に影響を及ぼす。ステークドットチップ部品に取り外し可能なモジュール方式のステークヘッドを用いることによって、さまざまな幾何学的形状のバッグ、ステークドット接合の直径と個々のドット位置に合わせた圧力特性が、複数の専用の幾何学的形状のステークヘッドを作成するのと比較して、迅速かつ費用対効果が大きい状態で達成することができる。
【００３２】
モジュール方式のステークヘッドの例示的な実施形態は、ヘッドが完全に取付けられたときにステークドットチップ部品全体にわたる平坦性を維持しながら、ステークドットチップ部品を交換できるようにしている。モジュール方式のステークヘッドを用いることに関連する問題の１つは、それぞれのチップ部品の特性とモジュール方式のステークヘッドの対応する表面との間で積み重なる公差をどのように解消するか、ということである。この変動によって、次の２つの問題が生じるが、これらは単独でまたは組み合わさって、バッグ上に作り出されるステークドットの正確な圧力の特徴づけに影響を及ぼす。第１に、それぞれのチップ部品は、好ましくは加熱された表面に当たった状態で所定のバイアスがかけられて、一様な伝熱および均一な温度を作り出す。第２に、チップ部品の高さが不均一だと、バッグへの伝熱が不均一になる。例示的な一実施形態においては、加熱されるステークヘッド表面３１２とそれぞれのチップ部品の間にバイアスをかける圧縮ばねを利用することによって、公差の積み重なりが解消される。すべてのステークドットチップ部品全体にわたる平坦性は、それぞれについて指定された長さの公差全体と直接関係する。
【００３３】
モジュール方式のステークヘッド組立品３００は、標準の電気抵抗ヒータ素子および熱電対制御回路（図１７には示さず）を収容した、一般的なステークヘッド加熱モジュール３１０を備えている。組立品３００は、ヒータ素子と制御回路とに電力を供給する電力容器に接続されている。加熱モジュール３１０は、平坦な搭載面表面３１２を備えている。したがって加熱モジュール３１０は、表面３１２と、この表面を加熱する手段とを備えている。
【００３４】
組立品３００はまた、ステークドットモジュールヘッド３２０も備えている。モジュールヘッド３２０は、ステークドットチップ部品とそれに対応するバイアスばねとを収容している、貫通した貫通孔開口部またはレセプタクル３２４の格子３２２を備えている。理解しやすいように、図１８においては、単一のステークドットチップ部品３２６のみをそのばね３２８とともに分解組立図で示す。個々のバッグの形状およびサイズに応じて、格子のレセプタクルのうちのいくつかは、個々の例では空である場合があるが、多くの例において、すべての開口部がチップ部品を収容する。本実施形態のモジュールヘッド３２０は、平坦なかみ合い表面３３０と、反対側のチップ表面３３２とを備えている。
【００３５】
所与のステークドットパターンを生み出す所望のステークドットチップ部品と、対応するばねとを適切な貫通孔開口部３２４内に搭載後、モジュール方式のステークドットヘッド３２０を、例えばねじを使って加熱モジュール３１０に取り付ける。一般的なヘッドモジュール３１０のかみ合い表面３１２とモジュールヘッド３２０のかみ合い表面３３０とはそれぞれ、平坦性を維持し加熱モジュールの加熱された表面３１２とモジュール３２０との間の伝熱を効果的にするために、製造時に研磨して平らにされる。例示的な一実施形態においては、モジュールヘッド３２０の面３３０は２つのくぼんだ区域３３４、３３６を備えている。このくぼんだ区域３３４、３３６において、ステークドット位置の各列および行がそれぞれ文字および数字でマーキングされている。これによって、ステークドットチップ部品の搭載時には、実験にどの位置が用いられたか、またはさまざまなタイプ／サイズのバッグにどのドットチップ部品が必要か、の記録が容易になる。
【００３６】
図１９は、モジュールヘッド３２０の例示的な一実施形態の一部切欠き側面図である。図１９に示すように、ステークドットチップ部品３２６はそれぞれ、ばね３２８とともに、ヘッドのハウジング３２０Ａを貫いて形成した貫通孔すなわちレセプタクル３２４にはめ込まれる。レセプタクルの直径には段が付いていて、２つの肩部３２４Ａ、３２４Ｂを形成している。肩部３２４Ａは、ばねのストップ面を提供する。肩部３２４Ｂは、穴ぐりによって形作られ、ハウジング３２０Ａ内でばね３２８およびステークドットチップ部品のヘッド３２６Ｂにクリアランスを提供している。それぞれのチップ部品のチップ端部３２６Ａは、ハウジング３２０Ａの表面３３２から突出し、ステーキング工程でステーキングされる材料と接触する。チップ端部３２６Ａは、所望の寸法のステークドットを作るためのチップ表面直径を形成する大きさになっている。この例示的な実施形態におけるヘッド部３２６Ｂの直径は、チップ端部よりも大きく、モジュールヘッド３２０をモジュール３１０に取り付けるとき、加熱モジュール３１０の加熱された表面３１２に当たるようにバイアスされている。（図１９においては、モジュールヘッド３２０が、加熱モジュール３１０に取り付けられているかのように、ばね３２８が圧縮されて、チップ部品３２６が所定位置にある状態を示している。）チップ部品３２６の長さはヘッドのハウジング３２０Ａの深さよりも大きく、ヘッド部３２６Ｂが加熱された表面３１２に接触している状態では、それぞれのチップ部品のチップ３２６Ａが表面３３２から突出し、ステーキングされる材料と表面３３２との間に間隔を空ける遠隔（stand-off）素子の役割を果たすようになっている。したがって、熱によるステーキング工程の間にはステーキングされる材料にはチップ部品のチップ３２６Ａのみが接触し、熱によってステーキングされる区域は、チップ部品で形作られるようになっている。
【００３７】
ステークドットパターンを位置合わせしてバッグに形成するのを容易にするために、モジュールヘッド３２０は２つのアラインメント孔３４２、３４４を備える（図１７）。次に図２０を参照すると、孔３４２、３４４は、アラインメント取付具３５０から延びる精密ダボ３５２、３５４とかみ合う。アラインメント取付具は、下部にもダボ３５６を含む１組のダボを有し、これらのダボは、バッグを固定する下部ツーリングプレート（tooling plate）３６０のアラインメント孔３６２Ａ、３６２Ｂにかみ合う。下部ツーリングプレートは、１組の留め具３７２によって真空プレート３７０に固定されている。真空プレートは、下部ツーリングプレートを水平面または水平軸内で移動することができる水平スライド組立品３８０上に搭載されている。下部ツーリングプレートと真空プレートとは、４つのクリアランスホール３７４を通じて留め具（図示せず）に搭載されているので、留め具をゆるめることができ、取付具３５０を両方のプレートに挿入して留め具を再び閉めることができる。したがって、下部ツーリングプレートに対してステークヘッド３２０を正確に位置決めするためには、ヘッド３２０を手動で下ろし、ツーリングプレート組立品を移動して所定位置に浮かせ、下部ダボ３５６をツーリングプレートの孔３６２Ａ、３６２Ｂに係合させるようにする。次に留め具３７４を固定し、アラインメント取付具３５０を取り除く。
【００３８】
下部ツーリングプレート３６０上にバッグ／取付具の組立品が配置され、真空プレート３７０によって真空にし、次の工程に備えてバッグを所定位置に固定する。バッグ取付具の空気抜きくぼみを提供する開口部３７６がツーリングプレート３６０に形成され、真空にする時にバッグの頂部が平らなままであるようにしている。取付具はまた、バッグを真空にする真空管に接続して、ステーキングプロセス中に平らなままであるようにしてもよい。例えばバッグにひだが付いていない場合には、ステーキングプロセス中にバッグを真空にすることは省いてもよい。ひだの付いたバッグを真空にすることを利用して、ステーキングプロセス中にバッグを平らに保つ助けとしてもよい。水平スライドによって、バッグ組立品はヘッド３２０と整合して前に運ばれ、その時点で垂直スライドによってステークヘッド３２０が下方に運ばれ、チップ部品がバッグと接触してバッグを所望の力／圧力でステーキングする。ステーキング工程の後、垂直スライドが後退し、その後水平スライドが後退して、完成したバッグの除去および次の新しいバッグのステーキングの準備をすることができる。
【００３９】
例示的な一実施形態において、ステークドットチップ部品の長さは、±０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）の公差内に制御される。これは言い換えると、すべてのチップの挿入時の全体の平坦性が０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）であるということである。これは、コストを著しく高くさせることなく精度を保つ、標準の機械加工の公差である。
【００４０】
伝熱および膨張を確実に一様にするために、加熱モジュール３１０およびモジュールヘッド３２０のハウジングやステークドットチップ部品はすべて、同じ材料で作製される。これらの構造には、アルミニウムや銅等の伝熱特性の良好な例示的な材料が適している。
【００４１】
モジュール方式の熱によるステーキング装置の例示的な実施形態によれば、さまざまなバッグ設計およびステークドットパターンに合わせた、費用対効果が大きく迅速な試作品製作および圧力の特徴づけが可能になる。モジュール方式の手法によって、ユーザは迅速に個々のステークドット位置やステークドットの群を特徴づけたり、複数の幾何学的形状のバッグ上に完全なパターンを作り出すことができる。異なるサイズのステークドットを望む場合には、端部の直径が異なった新しいチップの組で容易に作り出される。本発明以外の方法では、それぞれの異なる組合せを試験するのに専用の一体型ステークドットヘッドを作製しなければならず、開発の時間およびコストが著しく増大してしまう。モジュール方式の手法はまた、長期にわたる製造にも拡張可能である。交換式のステークドットチップ部品は、磨耗しても容易に交換することができるからである。
【００４２】
前述の説明は本発明の具体的な実施形態についてであるが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって定められる発明の範囲および精神から逸脱することなく、本発明の実施形態にさまざまな変形および変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ステーキングによって形成したバッグを用いて、流体槽内の流体を負圧に維持する、流体供給容器の一実施形態の分解組立図である。
【図２】ステークドットパターンを示ししている図１のバッグの等角図である。
【図２Ａ】例示的なバッグフィルムおよび取付具の分解組立等角図である。
【図２Ｂ】図２のバッグの、図２の２Ｂ−２Ｂ線部分断面図である。
【図３】内部接着剤を用いて流体槽内に負圧を作り出すバッグを備えた流体供給容器の他の実施形態を示す分解組立等角図である。
【図４Ａ】図３の実施形態のバッグおよび取付具の等角図である。
【図４Ｂ】バッグ側面を切り欠いて内部接着剤層を示している図４Ａと同様の等角図である。
【図５】流体供給容器またはプリントカートリッジにおいて用いるのに好適な、ステークパターンを用いて負圧を作り出すバッグを示す他の実施形態の等角図である。
【図６】流体供給容器またはプリントカートリッジにおいて用いるのに好適な、接着剤ドットパターンを用いて負圧を作り出すバッグを示す他の実施形態の等角図である。
【図７】拡張可能なバッグを用いてチャンバ内に負圧を作り出す、チャンバが３つであるインクジェットプリントヘッドの簡略等角図である。
【図８】プリントを開始する前で、インク充填後の初期状態のバッグを示す、図７の８−８線断面図である。
【図９】初期状態の例示的なステークパターンを示した図７の９−９線断面図である。
【図１０】図８と同様であるが、インク槽が半分空になって、いくらかプリントした後で部分的に拡張した状態にあるバッグを示す、断面図である。
【図１１】図９と同様であるが、部分的に拡張した状態にある例示的なバッグを側面から示した、断面図である。
【図１２】図８と同様であるが、プリントカートリッジの使用が終了し、拡張した状態のバッグを示す断面図である。
【図１３】図９と同様であるが、十分に拡張した状態のバッグを示す断面図である。
【図１４】ひだの付いたバッグを用いて負圧を作り出す、槽が単一であるプリントカートリッジの、部分的に分解組立図で示した等角図である。
【図１４Ａ】本体がふたとバッグ組立品から切り離された状態となっている、図１４のプリントカートリッジのカートリッジ本体とふたおよびバッグ組立品との等角図である。
【図１５】バッグを用いて負圧を作り出す、プリントヘッドのインク供給容器の部分的に分解組立図で示した等角図である。
【図１６】バッグを用いて負圧を作り出す複数のインク供給容器と、供給容器が接続可能なプリントヘッド構造の簡略等角図である。
【図１７】モジュール方式のステークドット加熱組立品の例示的な一実施形態の簡略等角図である。
【図１８】例示的なステークドットチップを示す、図１７の組立品の反対側から見た等角図である。
【図１９】図１７の組立品の切欠き側面図である。
【図２０】流体供給容器バッグの犠牲接合構造を作る例示的なステーキング装置の等角図である。
【符号の説明】
【００４４】
２０  流体供給容器
２２  収容容器
２４  流体チャンバ
３０  バッグ
３２  取付具
３６  犠牲接続構造
３８  ステークドット
４０  流体出口
４４  カバー
６６  犠牲層
８８  パッチ
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１４Ａ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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