JP2005161853A - 流体を収容するための流体コンテナシステム及び流体コンテナを換気するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体漏れを抑制しつつ流体チャンバ内の内圧を換気するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】流体射出コンテナシステムは、流体を収容する第１のコンテナであって、流体で充たされている時には第１のコンテナは負のゲージ圧まで排気される、第１のコンテナと、流体を収容する毛細管媒体を有する第２のコンテナと、流路が流体で濡れているレベルでは流体を流す、第１のコンテナと第２のコンテナとの間の流路と、流体射出システム内の内部領域と周囲との間に空気を流すための換気口と、流体を第２のコンテナに流すための少なくとも１つのスピルオーバ領域と、内部領域と第２のコンテナとの間に少なくとも空気を流すための複数のチャネルとを含み、少なくとも１つのスピルオーバ領域が第２のコンテナの外側に移動する多量の流体を収容するのに十分な体積を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、流体漏れを防止しつつ流体コンテナ内の換気流路を確保することに関する。さらに詳細には、流体を収容するための流体コンテナシステム及び流体コンテナを換気するための方法に関する。

ドロップ・オン・デマンド液体インクプリンタのような流体エジェクタシステムは、そこから流体の落下滴が受け入れシート方向に射出される、少なくとも１つの流体エジェクタを有する。走査インクジェットプリンタには、流体インクを収容する流体射出ヘッドが設けられている。インクは、コンピュータ、スキャナ、又は同様の装置から受信された印刷データに基づいた配列でシートに塗布される。

流体射出ヘッドは、インクのような流体で充たされるように設計されており、使用されるまで輸送のために密封される。ベントポートは、輸送中に流体射出ヘッド内の余分な残存空間（ガス層の増加する内圧からの）を換気可能にする。蒸気閉塞（ｖａｐｏｒ ｌｏｃｋ）は、一旦出口圧が大気圧まで減圧し排出された流体が空気によって置き換えられていない場合には、流体射出ヘッドからの流体のフローを抑制する可能性がある。蒸気閉塞は、このようにして射出動作の間に流体射出ヘッドを換気することによって防止される。
米国特許第６，５２０，６１２Ｂ１号 米国特許第５，９９７，１２１号 米国特許第５，６１９，９２９号 米国特許出願第１０／４５５，３５７号

しかしながら、流体射出ヘッドは、輸送中及び密封が除去されたときの両方の場合に、任意の方向に向けることができる。いくつかの方向では、流体射出ヘッド内の流体は、残存空間が換気口へ接近することを妨げるために移動でき、このようにして適切な換気を抑制する。

さらに、流体射出ヘッドが保存及び／又は出荷中に経験する大気圧及び周囲温度の条件は、流体の体積膨張を引き起こすことがある。このような膨張は、流体の一部を換気口内に浸透させ、これによって印字ヘッドの外側の領域を流体で汚染することがある。

したがって、流体射出の種々の応用における消耗する流体用のコンテナは、流体漏れを防止しつつ、内圧を効果的に平衡させるための換気及び過剰な流体の保存を必要とするかも知れない。このような応用は、インクジェットプリンタ、燃料電池、調剤薬、調合薬、受け入れ媒体へのホトリザルト（ｐｈｏｔｏ ｒｅｓｕｌｔｓ）等、排出を制御するためのエンジン排気への還元材の注入、冷凍中の結露除去（ｄｒａｉｎｉｎｇ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）等を含み、これらに限定されない。

流体漏れを抑制しつつ流体チャンバ内の内圧を換気する改良された方法は、流体射出ヘッドの輸送、保存、動作特性を向上するために望ましいであろう。

本発明は、流体を収容する第１のコンテナであって、流体で充たされている時には第１のコンテナは負のゲージ圧まで排気される、第１のコンテナと、流体を収容する毛細管媒体を有する第２のコンテナと、流路が流体で濡れているレベルでは流体を流す、第１のコンテナと第２のコンテナとの間の流路と、流体射出システム内の内部領域と周囲との間に空気を流すための換気口と、流体を第２のコンテナに流すための少なくとも１つのスピルオーバ領域と、内部領域と第２のコンテナとの間に少なくとも空気を流すための複数のチャネルとを含み、少なくとも１つのスピルオーバ領域は第２のコンテナの外側に移動する多量の流体を収容する、流体射出コンテナシステム用の装置及び方法を提供する。

本発明は、第１のコンテナと第２のコンテナとを周囲から密封するための蓋をさらに含み、チャネルが蓋の上に配置された、流体射出コンテナシステム用の装置及び方法を別々に提供する。

本発明は、チャネルのすべてではなく、少なくとも１つが流体を流す、流体射出コンテナシステム用の装置及び方法を別々に提供する。

本発明は、流体の量が、流体がチャネルのすべてを濡らすことを防止するのに必要とされた容積に対応する、流体射出コンテナシステム用の装置及び方法を別々に提供する。

本発明は、第１のコンテナと第２のコンテナとが流路上の仕切りによって分離されている、流体射出コンテナシステム用の装置及び方法を別々に提供する。

本発明の第１の態様は、流体を収容する第１のコンテナであって、流体で充たされている時には第１のコンテナは負のゲージ圧まで排気される、第１のコンテナと、流体を収容する毛細管媒体を有する第２のコンテナと、流路が流体で濡れているレベルでは流体を流す、第１のコンテナと第２のコンテナとの間の流路と、流体射出システム内の内部領域と周囲との間に空気を流すための換気口と、流体を第２のコンテナに流すための少なくとも１つのスピルオーバ領域と、内部領域と第２のコンテナとの間に少なくとも空気を流すための複数のチャネルとを含み、少なくとも１つのスピルオーバ領域が第２のコンテナの外側に移動する多量の流体を収容するのに十分な体積を有する、流体を収容するための流体コンテナシステムである。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、第１のコンテナと第２のコンテナとを周囲から密封するための蓋をさらに含み、チャネルが蓋の上に配置された、流体コンテナシステムである。

本発明の第３の態様は、第１の態様において、チャネルの内すべてではなく少なくとも１つが流体を流す、流体コンテナシステムである。

本発明の第４の態様は、第１の態様において、流体の量が、流体がチャネルのすべてを濡らすことを防止するのに必要とされた容積に対応する、流体コンテナシステムである。

本発明の第５の態様は、第１の態様において、第１のコンテナと第２のコンテナとが流路の上の仕切りによって分離されている、流体コンテナシステムである。

本発明の第６の態様は、第１の態様において、第１のコンテナが複数の第１のチャンバをさらに備える、流体コンテナシステムである。

本発明の第７の態様は、第１の態様において、第２のコンテナが複数の第２のチャンバをさらに備える、流体コンテナシステムである。

本発明の第８の態様は、第１の態様において、第１のコンテナが複数の第１のチャンバをさらに備えると共に、第２のコンテナが複数の第２のチャンバをさらに備える、流体コンテナシステムである。

本発明の第９の態様は、第１の態様において、第１のコンテナと第２のコンテナとが、流体を流すために互いに結合された一連の連通する第１のコンテナと第２のコンテナとの連結を含む、流体コンテナシステムである。

本発明の第１０の態様は、流体を収容する第１のコンテナであって、流体で充たされている時には第１のコンテナは負のゲージ圧まで排気される、第１のコンテナと、流体を収容する毛細管媒体を有する第２のコンテナと、流路が流体で濡れているレベルでは流体を流す、第１のコンテナと第２のコンテナとの間の流路と、第１のコンテナと第２のコンテナとを分離している流路の上の仕切りと、流体射出システム内の内部領域と周囲との間に空気を流すための換気口と、流体を第２のコンテナに流すための少なくとも１つのスピルオーバ領域と、第１のコンテナと第２のコンテナとを周囲から密封するための蓋と、内部領域と第２のコンテナとの間に少なくとも空気を流すための複数のチャネルとを含み、チャネルが蓋の上に配置され、少なくとも１つのスピルオーバ領域は、第２のコンテナの外側に移動する多量の流体を収容するのに十分な体積を有し、多量の流体が、流体がチャネルすべてを濡らすことを防止するのに必要な容積に対応する、流体を収容するための流体コンテナシステムである。

本発明の第１１の態様は、流体を第１のコンテナ内に収容することと、流体を毛細管媒体を有する第２のコンテナ内に収容することと、流体が第１のコンテナと第２のコンテナとの間に流れることができるように、第１のコンテナと第２のコンテナとを接続することと、少なくとも空気が第２のコンテナと換気口との間に流れることができるように、複数のチャネルによって第２のコンテナを換気口に接続することと、換気口を周囲に接続することと、第２のコンテナを少なくとも１つのスピルオーバ領域に接続することと、を含み、スピルオーバ領域は多量の流体を収容するのに十分な体積を有する、流体を収容する流体コンテナを換気するための方法である。

本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、第１のコンテナを周囲から密封することをさらに含む、方法である。

本発明の第１３の態様は、第１１の態様において、第２のコンテナを換気口に接続することが、複数のチャネルを第１のコンテナを密封する蓋の上に配置することをさらに含む、方法である。

本発明の第１４の態様は、第１１の態様において、流体の容積が第１のスピルオーバ領域の容積を越えた時には、少なくとも１つのスピルオーバ領域の第１のスピルオーバ領域から第２のスピルオーバ領域に流体を流すことをさらに含む、方法である。

流体漏れを抑制しつつ流体チャンバ内の内圧を換気できる。

本発明の装置、システム、及び方法の種々の例示的な実施の形態を、添付の図を参照して詳細に説明する。

本発明による、流体射出システム又は流体を保存及び消耗する他の技術に使用可能な、再充填可能な流体コンテナの種々の例示的な実施の形態の次の詳細な説明は、分かり易さ及び親しみ易さのために、１つの特定の種類の流体射出システム、たとえば、本発明による再充填可能な流体コンテナを使用するインクジェットプリンタに言及してもよい。ここで適用されたように、流体は、液体、スラリー、及びジェルのような、非気体（すなわち、比較的圧縮不可能な）の流動性を有する媒体を意味する。しかしながら、本発明の原理は、次に概説及び／又は説明するように、ここで特別に説明したインクジェットプリンタを越えて、任意の周知又は後に開発される流体射出システムに等しく適用できることは当然である。さらに、本発明による原理は、換気が必要とされる他の流体収容システムにも応用できることは当然である。

図１は、インクジェット印字ヘッド用のカートリッジリザーバ１００の等角拡大図を示す。カートリッジリザーバ１００は、流体チャンバ１１０と、チャンバ蓋１２０と、流体レベル測定プリズム１４０と、流体射出インタフェースモジュール１５０と、マニフォールド１６０と、面テープ１７０と、再充填口１８０とを含む。流体レベル測定プリズム１４０は、２００３年６月に出願され、それを参照することによってその全体が本明細書中に取り込まれている、米国特許出願第１０／４５５，３５７号に記載されている。毛細管媒体インサート１１１が流体チャンバ１１０内に挿入可能である。

流体チャンバ１１０は、カートリッジ媒体チャンバ１１２とフリーチャンバ１１６とを含む。毛細管媒体インサート１１１は、チャンバ蓋１２０が流体チャンバ１１０上に配置される前に、開放上部（ｏｐｅｎ ｔｏｐ）を通ってカートリッジ媒体チャンバ１１２内に収容可能である。フリーチャンバ１１６上に、プリズム１４０を収容するフレーム１１５が配置されている。仕切り１１４が、カートリッジ媒体チャンバ１１２とフリーチャンバ１１６とを分離して、２つの分割されたチャンバ内の分離した流体レベルを可能にするが、流体が底の隙間１１８に沿って仕切り１１４の下を流れることができるようにする（図６に示す）。底の隙間１１８は、流体がカートリッジ媒体チャンバ１１２とフリーチャンバ１１６との間を濡れて通過できるようにする。さもなければフリーチャンバ１１６は、空気がその間を流れることができるように、カートリッジ媒体チャンバ１１２が換気口１２２に連結されている一方、分離される。このようにして、カートリッジ媒体チャンバ１１２内の流体レベルが仕切り１１４の下に下がるまで空気がフリーチャンバ１１６に入るのを防止する一方、カートリッジ媒体チャンバ１１２は、流体が通過できるようにフリーチャンバ１１６に対してチェックバルブとして働く。

毛細管媒体インサート１１１は、独立気泡網状ポリウレタンから成っていてもよい。セルの細網化（破壊）は、含水性スポンジを製造するための化学エッチング又は火炎処理によって達成可能である。毛細管媒体インサート１１１は、気泡又はフェルト材料用のような毛細管ウィッキングによって、湿った領域から乾いた領域まで流体が移動できるようにする。このような毛細管媒体は、流体チャンバ１１０内を負のゲージ圧にする。ベントパスは、流体がそこから除去されて空気によって移動されるように、毛細管媒体インサート１１１の上部に連結されている。

チャンバ蓋１２０は、換気口１２２と、プリズム窓１２４と、ブリッジ１２６とを含む。プリズム１４０はプリズム窓１２４内に収容可能であり、フレーム１１５内のフリーチャンバ１１６内に挿入可能である。換気口１２２は、カートリッジ媒体チャンバ１１２を大気圧に平衡させるための、カートリッジリザーバ１００の外部から内側まで連絡する穴（ｏｒｉｆｉｃｅｓ）を含む。

インタフェース１５０は、フレキシブル回路１５２と、ヒートシンク１５４と、取入れ口１５８を有する射出チップ１５６とを含む。フレキシブル回路１５２は、流体を命令で射出するための信号用の通信路を提供する。ヒートシンク１５４は、電気抵抗による熱からの温度反応を減衰する。ヒートシンク１５４に接するのは、射出チップ１５６である。取入れ口１５８は、流体射出ノズル（図示せず）によって流体が媒体（これも図示せず）上に制御可能に放出されるように通過させる。

マニフォールド１６０は、マニフォールドコンテナ１６２とマニフォールドリム１６４とを含む。流体チャンバ１１０は、流体をマニフォールドリム１６４内に配置されたフィルタ１６６を通って、マニフォールド１６０に流す。ヒートシンク１５４の底と、射出チップ１５６と、マニフォールドコンテナ１６２とは、インタフェースを密封する面テープ１７０によってオーバレイされている。面テープ１７０は、ヒートシンク１５４の底を覆うヒートシンク部位１７２と、射出チップ１５６が流体を流体射出ノズルから媒体上に流出できるようにする開放領域１７４と、マニフォールドコンテナ１６２の底を覆うマニフォールド部位１７６とを含む。流体は、流体チャンバ１１０から、フィルター１６６を通って、マニフォールドコンテナ１６２に流れる。流体は、マニフォールドコンテナ１６２から、取入れ口１５８を通って、射出チップ１５６に流出させられる。

再充填口１８０は、フリーチャンバ１１６によって共用された壁に沿って、流体チャンバ１１０に装着されてもよい。再充填口１８０は、最初の製造中にそこから流体チャンバ１１０を最初に充填するための通路（ａｃｃｅｓｓ）を提供する。再充填口１８０は、以前に供給された流体が消耗された後にそこから流体チャンバ１１０を流体で再充填するための通路も提供する。

流体チャンバ１１０を最初に流体で充填する時には、換気口１２２はガスケットによって密封されており、負のゲージ圧（すなわち、大気圧未満）で少なく共部分的な真空を形成するために、内部の空気が流体チャンバ１１０から排気される。流体は、再充填口１８０を通って、フリーチャンバ１１６内に移される。フリーチャンバ１１６が充填されると、流体の一部は仕切り１１４の下を通ってカートリッジ媒体チャンバ１１２内に入る。フリーチャンバ１１６を充填すると、フリーチャンバ１１６の残りが流体を収容して、小さな気泡（不完全な排気から生じた）がフリーチャンバ１１６内に残る。この間、カートリッジ媒体チャンバ１１２は、二分の一又は三分の二が流体によって充填されている。

輸送及び／又は最初の取付の間に、大気圧と温度とが変化することがある（たとえば、日周性のサイクル又は高度変化の間の、高度変化又は温度上昇による大気圧の減少）。このような環境は、最初の充填作業の間の条件に起因するカートリッジ媒体チャンバ１１２内の大気圧変化を生じさせることがある。カートリッジ媒体チャンバ１１２内の内圧の変化は、流体を膨張させて換気口１２２を通って移動させることがある。また、カートリッジリザーバ１００の方向の変化は、カートリッジ媒体チャンバ１１２の上部領域への、及び換気口１２２を通って中に入る重力に誘引されたフローを生じさせることがある。換気口１２２を通って流出する流体は、カートリッジリザーバ１１０の外側への流体の好ましくない漏れを生じさせることがある。本発明の種々の例示的な実施の形態は、このような潜在的な漏れを抑制又は防止するために設計されている。

さらに、換気口１２２内の流路は、空気が周囲の条件からカートリッジ媒体チャンバ１１２に流れることができるように、障害物がないようにしなければならない。たとえば、印刷中には、流体は、マニフォールドチャンバ１６２から引かれ、射出チップ１５６を通って消耗される。マニフォールドチャンバ１６２への流体は、流体チャンバ１１０から、フリーチャンバ１１６及び／又はカートリッジ媒体チャンバ１１２を通って供給される。フリーチャンバ１１６の流体が空にされると、カートリッジ媒体チャンバ１１２は、仕切り１１４の下から流体を補充する。

このサイホン作用の間に、カートリッジ媒体チャンバ１１２の流体レベルが下降するのに対し、フリーチャンバ１１６の流体レベルは上昇し、圧力を平衡にするために、周囲の空気が換気口１２２からカートリッジ媒体チャンバ１１２内に入る。流体レベルは、これによって、モノメータと類似した方法で平衡する。流体印字ヘッドの動作中は、一定の内部体積を維持している流体チャンバ１１０は、流体が除去されそれゆえノズルへの流体の安定した伝達圧力を維持できるように排気されなければならない。フリーチャンバ１１６を補充する流体に置き換えるためのカートリッジ媒体チャンバに入る周囲の空気がなければ、流体は流体チャンバ１１０内のより低い圧力によって閉じ込められて、マニフォールドチャンバ１６２と射出チップ１５６とに流れるようになるであろう。このようにして、換気口１２２は、流体からの障害物なしに、空気が通過できるようにしなければならない。

図２は、特に流体チャンバ１１０と、チャンバ蓋１２０と、プリズム１４０と、フレキシブル回路１５２と、ヒートシンク１５４と、マニフォールド１６０と、再充填口１８０とを示す、流体リザーバ１００の等角図を表す。

カートリッジリザーバ１００は、流体チャンバ１１０のカートリッジ媒体チャンバ１１２内に配置されたカートリッジ媒体インサート１１１で組み立て可能である。チャンバ蓋１２０は、流体チャンバ１１０の上部に配置されている。チャンバ蓋１２０は、換気口１２２上に配置された円形の外側の穴（ｏｒｉｆｉｃｅ）１２１と、ブリッジ１２６とを含む。プリズム１４０が、窓１２４（図１で示された）を通って、フリーチャンバ１１６内に挿入される。フレキシブル回路１５２が、少なく共１つの接する側に沿って、流体チャンバ１１０の外側に取り付けられている。マニフォールド１６０が流体チャンバ１１０の下に配置されており、ヒートシンク１５４と射出チップ１５６とがマニフォールドコンテナ１６２に隣接している。再充填口１８０が、仕切り１４４から対向するフリーチャンバ１１６の正面に沿って、流体チャンバ１１０に連結可能である。

種々の例示的な実施の形態は、流体漏れがカートリッジリザーバ１００から流出することを抑える一方で、圧力平衡のために換気口１２２がその流路を通って空気を流すようにする。図３〜５で示されたように、これらの実施の形態は、チャンバ蓋１２０内に設けられた特徴を含む。

図３は、流体チャンバ１１０内に対向するチャンバ蓋１２０の底面１３０の等角図を示す。流体チャンバ１１０のフリーチャンバ１１６の上には、換気口１２２の下側と、そこからプリズム１４０が配置可能な窓１２４とがある。換気口１２２は、チャンバ蓋１２０の内側のシーリング内に開いている矩形の内側の穴１３１に連結する円形の外側の穴１２１を含む。カートリッジ媒体チャンバ１１２の上には、ブリッジ１２６がある。支柱１２８が、ブリッジ１２６からカートリッジ媒体チャンバ１１２内に延びる。

音響的に溶接されると流体チャンバ１１０を密封するように、外側のリップ１３２は、チャンバ蓋１２０の底面１３０のリムに沿って突出している。外側のリップ１３２の内側には、内側の穴１３１を窓１２４から分離する、Ｕ形状の内側のリップ１３３と側壁１３４，１３５とがある。内側のリップ１３３と側壁１３４，１３５とは、フリーチャンバ１１６の上のフレーム１１５を音響的に溶接させて密封する。外側のリップ１３２を横切って交差し、仕切り１１４に連結しているのは、ジャム１３６である。

気密封止を形成するために、外側のリップ１３２が、流体チャンバ１１０の上端に音響的な溶接によって固定されている。また、ジャム１３６は、仕切り１１４に音響的に溶接されており、空気がカートリッジ媒体チャンバ１１２と矩形の内側の穴１３１との間を流れるように隙間を与えている。チャンバ蓋１２０が流体チャンバ１１０の上に配置されたときには、支柱１２８は毛細管媒体インサート１１１を圧迫して、圧縮状態にある毛細管媒体インサート１１１の弾性変形を引き起こす。

再充填口１８０をカートリッジリザーバ１００の正面位置とすると、外側のリップ１３２と内側のリップ１３３とが窓１２４の各側を包囲している毛細管溝を提供するために十分近接して配置されている。これらの溝は、左舷（ｐｏｒｔ）チャネル１３７（図３の窓１２４の上に示された）と、右舷（ｓｔａｒｂｏａｒｄ）チャネル１３８（図３の窓１２４の下に示された）とを形成する。これらのチャネル１３７，１３８は、次に詳細に説明するスピルオーバ領域まで横切る流体の移動ばかりでなく、矩形の内側の穴１３１とカートリッジ媒体チャンバ１１２との間に空気が流れるようにする。

同様に、図４は、チャンバ蓋１２０の、その底面１３０を見た等角図を示す。下側に延びているのは、外側のリップ１３２と、内側のリップ１３３と、側壁１３４，１３５と、ジャム１３６と、支柱１２８とである。

図５は、チャンバ蓋１２０の、その上面を見た等角図を示す。換気口１２２とブリッジ１２６とが上側に延びており、窓１２４がチャンバ蓋１２０を通っている。カートリッジ媒体チャンバ１１２と換気口１２２との間を、外側のリップ１３２と内側のリップ１３３との間の蓋１２０に沿って形成されたチャネル１３７，１３８を通って、空気が流れる。

図６は、カートリッジリザーバ１００の立面図を示す。流体チャンバ１１０の前端（左側）には、その中にプリズム１４０が立設しているフリーチャンバ１１６がある。流体チャンバ１１０の後端（右側）には、毛細管媒体インサート１１１を収容しているカートリッジ媒体チャンバ１１２がある。流体（又は、流体コンテナ１１０の流体がほとんど空になっている時には空気）がカートリッジ媒体チャンバ１１２とフリーチャンバ１１６との間を流れることができるようにするために、仕切り１１４は、底の隙間１１８に沿ったところを除いて、カートリッジ媒体チャンバ１１２をフリーチャンバ１１６から分離する。再充填口１８０とマニフォールド１６０とは、流体チャンバ１１０の正面及び下側にそれぞれ配置されている。流体チャンバ１１０は、流体をフィルタ１６６を通じてマニフォールド１６０に流す。

種々の例示的な実施の形態では、流体は、スピルオーバ領域１９０によって、換気口１２２に移動することが防止される。支柱１２８（図３〜５で示された）は、第１のスピルオーバ領域１９２を作るために、毛細管媒体インサート１１１を押し下げる。第２のスピルオーバ領域１９４が仕切り１１４の左に配置されている。流体が第１のスピルオーバ領域１９２を充たすと、過剰の流体が第２のスピルオーバ領域１９４に入る。第３のスピルオーバ領域１９６が、第１のスピルオーバ領域１９２の上のブリッジ１２６内に配置されている。流体が第２のスピルオーバ領域１９４を充たすと、過剰の流体が第３のスピルオーバ領域１９６に入る。

流体の通過は、毛細管ウィキング作用又は流体フローによって、第１のスピルオーバ領域１９２と、第２のスピルオーバ領域１９４と、第３のスピルオーバ領域１９６とが互いの間に流体が流れるようにする。特に、流体チャンバ１１０が直立していて流体の体積が第１のスピルオーバ領域１９２の容量を越えた時に、フローの矢印１９３によって示されたように、流体はスルース又はゲートを横切って第２のスピルオーバ領域１９４内に移動する。さらに、流体の体積が第２のスピルオーバ領域１９４を越えている時、又は逆に流体チャンバ１１０が直立した方向にない時にも、矢印１９５によって示されたように、流体は第１のスピルオーバ領域１９２から第３のスピルオーバ領域１９６内に、上向きに移動できる。種々の例示的な実施の形態では、第３のスピルオーバ領域１９６は、第１のスピルオーバ領域１９２と開放したインタフェースを共有する。他の種々の例示的な実施の形態では、スピルオーバ領域１９０は、流体がその間を流れるようにする流路によって相互接続されている。流体を流すためのこれらのスピルオーバ領域１９０は、流体が矩形の内側の穴１３１内に移動するのを防止するために過剰の流体を閉じこめるのに十分な体積を有する。

流体チャンバ１１０（たとえば、インクジェット印字ヘッド）の内側は、典型的には空気と流体との混合物を収容しているから、周囲の空気を流体チャンバ１１０に存在する移動させられた流体と交換するための導管として、ベントパスが必要とされる。従来のベントパスは、流体又は空気のいずれかが換気されるようにし、このようにして、流体がカートリッジリザーバ１００から漏れるようにする。さらに、従来のベントパスは、蒸発による過剰の流体の損失を防止しない。

種々の例示的な実施の形態では、外側のリップ１３２と内側のリップ１３３とによって形成されたチャネル１３７，１３８は、カートリッジ媒体チャンバ１１２を換気するための空気伝送流路を提供する。さらに、流体チャンバ１１０が流体の供給をほとんど消費してしまうまで仕切り１１４は空気がフリーチャンバ１１６に接触することを防止する一方、毛細管媒体インサート１１１の毛細管構造は流体の蒸発を抑制する。

例示的な実施の形態では、ベントパスは、出荷及び保存条件下乃至は機械動作下での流体漏れを抑制する。直立していて通常の機械動作下にあるカートリッジリザーバ１００については、流体が最初に一杯にされていなければ、毛細管媒体インサート１１１は過飽和にならない。例示的な実施の形態では、ベントパスは、基準外の方向又は基準外の環境条件についての流体漏れを抑制する。直立した方向では、過飽和にされた毛細管媒体インサート１１１については、スピルオーバ領域１９０が適切な大きさである条件では、流体が換気口１２２に移動することを防止するために、過剰の流体が第１のスピルオーバ領域１９２に入る。

チャネル１３７，１３８は、小さな水力直径を有するように設計されており、それによって毛細管フローを示す。このため、チャネルのフロー特性が溶接深さを調節することによって調整されるようにでき、それによって水力直径を変更する。チャンバ蓋底１３０の内部の成形された表面は、チャネルの疎水性を調節するための変化する表面仕上げによって又は材料特性によって調節可能である。

流体レベルがチャネル１３７，１３８に達する場合には、流体は１つのチャネル内に収容可能であり、その一方、反対側の残りのチャネルは典型的には乾いておりこのようにしてカートリッジ媒体チャンバ１１２の換気をできるようにする。このような条件は、保存又は出荷中のように片側を下にして置いてあるカートリッジリザーバ１００について最も一般的に経験されている。たとえば、その左舷側を下にして置かれているカートリッジリザーバ１００については、左舷チャネル１３６は流体で充填でき、その一方、右舷チャネル１３７はこのような障害物がなく、周囲の空気が換気口１２２とカートリッジ媒体チャンバ１１２との間を通過できるようにする。

図７は、例示的な流体カートリッジ再充填システムを示す。カートリッジリザーバ１００は、流体チャンバ１１０と、チャンバ蓋１２０と、マニフォールド１６０と、再充填口１８０とを含む。流体チャンバ１１０は、カートリッジ媒体チャンバ１１２とフリーチャンバ１１６（切欠で示す）とを有する。カートリッジ媒体チャンバ１１２とフリーチャンバ１１６とは、仕切り１１４によって互いに分離されている。チャンバ蓋１２０は、換気口１２２とブリッジ１２６とを含む。マニフォールド１６０と流体チャンバ１１０とのそばには、ヒートシンク１５４とフレキシブル回路１５２とがそれぞれある。

フリーチャンバ１１６内には、プリズム１４０が挿入されている。センサ２００は、光源と、フリーチャンバ１１６内の流体のレベルを判断するための受光装置とを提供する。再充填ステーション２１０は、流体チャンバ１１０を適切なレベルまで充填するために、換気口１２２と再充填口１８０とを係合するための器具を提供する。

したがって、カートリッジリザーバ１００が監視及び再充填可能であるシステムは、カートリッジ媒体チャンバ１１２の内圧を換気できるようにし、同時に過剰の流体を１つ以上のスピルオーバ領域１９０内に集めるようにする。さらに、流体チャンバ１１０上に配置されて溶接されたチャンバ蓋１２０は、流体が換気口１２２を通って通過せずにスピルオーバ領域１９０の間を移動できるようにするための毛細管チャネル１３７，１３８を提供する。

インクジェット印字ヘッドでは、たとえば、カートリッジリサーバ１００内のインクの容積は１０ｍｌの場合もある。このような容量については、第１のスピルオーバ領域１９２と、第２のスピルオーバ領域１９４と、第３のスピルオーバ領域１９６とは、それぞれ約１ｍｌ、１／２ｍｌ、１／４ｍｌ有することがある。このような適用については、スピルオーバ領域の対応する容積は、流体漏れを抑制するために適しているだろう。しかしながら、これは単なる例であり、構成、内容物、及び／又は他の要件によって変わる。主要な基準は、流体が毛細管チャネル１３７，１３８のすべてを充たすことを防止するのにスピルオーバ領域１９０の体積が十分であることである。

本発明を上記の概説された例示的な実施の形態に関連して述べてきたが、多くの代替物、修正、及び変更が、本技術分野における当業者には自明のことであろう。したがって、上述したこの発明の好適な実施の形態は、例示的であり、制限しないことを意図されている。本発明の精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更が可能である。

本発明の例示的な実施の形態による、流体リザーバの拡大図を示す。 図１の流体リザーバの等角図を示す。 本発明による流体リザーバ用の例示的な蓋の等角図を示す。 本発明による流体リザーバ用の例示的な蓋の等角図を示す。 本発明による流体リザーバ用の例示的な蓋の等角図を示す。 本発明の態様による流体リザーバの立面図を示す。 本発明による再充填ステーションと共に例示的な流体リザーバの等角図を示す。

符号の説明

１００：カートリッジリザーバ（流体コンテナ）
１１１：毛細管媒体
１１２：カートリッジ媒体チャンバ（第２のコンテナ）
１１４：仕切り
１１６：フリーチャンバ（第１のコンテナ）
１１８：底の隙間（流路）
１２０：チャンバ蓋（蓋）
１２２：換気口
１３７，１３８：チャネル
１９０，１９２，１９４，１９６：スピルオーバ領域

Claims (14)

1. 流体を収容する第１のコンテナであって、前記流体で充たされている時には前記第１のコンテナは負のゲージ圧まで排気される、第１のコンテナと、
   前記流体を収容する毛細管媒体を有する第２のコンテナと、
   流路が前記流体で濡れているレベルでは前記流体を流す、前記第１のコンテナと前記第２のコンテナとの間の流路と、
   流体射出システム内の内部領域と周囲との間に空気を流すための換気口と、
   前記流体を前記第２のコンテナに流すための少なくとも１つのスピルオーバ領域と、
   前記内部領域と前記第２のコンテナとの間に少なくとも前記空気を流すための複数のチャネルとを含み、
   前記少なくとも１つのスピルオーバ領域が前記第２のコンテナの外側に移動する多量の流体を収容するのに十分な体積を有する、
   流体を収容するための流体コンテナシステム。
2. 前記第１のコンテナと前記第２のコンテナとを周囲から密封するための蓋をさらに含み、前記チャネルが前記蓋の上に配置された、請求項１に記載の流体コンテナシステム。
3. 前記チャネルのすべてではなく少なくとも１つが前記流体を流す、請求項１に記載の流体コンテナシステム。
4. 前記流体の量が、前記流体が前記チャネルのすべてを濡らすことを防止するのに必要とされた容積に対応する、請求項１に記載の流体コンテナシステム。
5. 前記第１のコンテナと前記第２のコンテナとが前記流路の上の仕切りによって分離されている、請求項１に記載の流体コンテナシステム。
6. 前記第１のコンテナが複数の第１のチャンバをさらに備える、請求項１に記載の流体コンテナシステム。
7. 前記第２のコンテナが複数の第２のチャンバをさらに備える、請求項１に記載の流体コンテナシステム。
8. 前記第１のコンテナが複数の第１のチャンバをさらに備えると共に、前記第２のコンテナが複数の第２のチャンバをさらに備える、請求項１に記載の流体コンテナシステム。
9. 前記第１のコンテナと前記第２のコンテナとが、前記流体を流すために互いに結合された一連の連通する第１のコンテナと第２のコンテナとの連結を含む、請求項１に記載の流体コンテナシステム。
10. 流体を収容する第１のコンテナであって、前記流体で充たされている時には前記第１のコンテナは負のゲージ圧まで排気される、第１のコンテナと、
    前記流体を収容する毛細管媒体を有する第２のコンテナと、
    流路が前記流体で濡れているレベルでは前記流体を流す、前記第１のコンテナと前記第２のコンテナとの間の流路と、
    前記第１のコンテナと前記第２のコンテナとを分離している前記流路の上の仕切りと、
    流体射出システム内の内部領域と周囲との間に空気を流すための換気口と、
    前記流体を前記第２のコンテナに流すための少なくとも１つのスピルオーバ領域と、
    前記第１のコンテナと前記第２のコンテナとを周囲から密封するための蓋と、
    前記内部領域と前記第２のコンテナとの間に少なくとも前記空気を流すための複数のチャネルとを含み、
    前記チャネルが前記蓋の上に配置され、
    前記少なくとも１つのスピルオーバ領域は、前記第２のコンテナの外側に移動する多量の流体を収容するのに十分な体積を有し、
    前記多量の流体が、前記流体が前記チャネルすべてを濡らすことを防止するのに必要な容積に対応する、
    流体を収容するための流体コンテナシステム。
11. 流体を第１のコンテナ内に収容することと、
    前記流体を毛細管媒体を有する第２のコンテナ内に収容することと、
    前記流体が前記第１のコンテナと前記第２のコンテナとの間に流れることができるように、前記第１のコンテナと前記第２のコンテナとを接続することと、
    少なくとも空気が前記第２のコンテナと換気口との間に流れることができるように、複数のチャネルによって前記第２のコンテナを換気口に接続することと、
    前記換気口を周囲に接続することと、
    前記第２のコンテナを少なくとも１つのスピルオーバ領域に接続することと、を含み、
    前記スピルオーバ領域は前記多量の流体を収容するのに十分な体積を有する、
    流体を収容する流体コンテナを換気するための方法。
12. 前記第１のコンテナを周囲から密封することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第２のコンテナを前記換気口に接続することが、複数のチャネルを前記第１のコンテナを密封する蓋の上に配置することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記流体の容積が前記第１のスピルオーバ領域の容積を越えた時には、前記少なくとも１つのスピルオーバ領域の第１のスピルオーバ領域から第２のスピルオーバ領域に前記流体を流すことをさらに含む、請求項１１に記載の方法。

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