特許 7215288 流体吐出カートリッジおよびその流体吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-23

(45)【発行日】2023-01-31

(54)【発明の名称】流体吐出カートリッジおよびその流体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20230124BHJP

【ＦＩ】

B41J2/175 165

B41J2/175 119

B41J2/175 169

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019060593

(22)【出願日】2019-03-27

(65)【公開番号】P2019195995

(43)【公開日】2019-11-14

【審査請求日】2021-12-17

(31)【優先権主張番号】15/973,690

(32)【優先日】2018-05-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000201113

【氏名又は名称】船井電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100148460

【弁理士】

【氏名又は名称】小俣 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100168125

【弁理士】

【氏名又は名称】三藤 誠司

(72)【発明者】

【氏名】アンダーソン ジュニア．・ジェームス ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ドライヤー・ポール ダブリュー．

(72)【発明者】

【氏名】ヴァンダープール・ジェイソン

【審査官】亀田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０７７４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１３８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２２１１１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１端と、前記第１端の反対側の第２端と、前記第１端および前記第２端に取り付けられる側壁とを含む流体用カートリッジ本体と、
前記カートリッジ本体の前記第２端にある吐出ヘッドと、前記側壁のうちの一つである第１側壁に設置されるリリース構造と、
第１剥離強度の第１接着剤によって、前記第１側壁にある前記リリース構造に付着させ、且つ前記吐出ヘッドに付着させた第１リムーバブルテープと、
前記第１剥離強度より大きい第２剥離強度の第２接着剤によって、前記第１リムーバブルテープの一部に付着させた第２リムーバブルテープと、
を含み、
前記リリース構造が、前記第１リムーバブルテープの下にある前記第１側壁の刻まれた部分を含み、
前記刻まれた部分が、複数の間隔を開けたリブを含む
流体吐出カートリッジ。

【請求項2】

前記第２剥離強度が、前記第１剥離強度の２倍から３倍大きい
請求項１に記載の流体吐出カートリッジ。

【請求項3】

前記複数の間隔を開けたリブが、４０～２００ミクロンの範囲の刻み目の深さを有する
請求項１または２に記載の流体吐出カートリッジ。

【請求項4】

隣接する前記リブ間に２０～９００ミクロンの範囲の間隔を有する
請求項１から３のいずれか１項に記載の流体吐出カートリッジ。

【請求項5】

前記第１リムーバブルテープが有する前記第１剥離強度が、シリコンウェハ上の４０～８０Ｎ／ｍの範囲の剥離強度である
請求項１から４のいずれか１項に記載の流体吐出カートリッジ。

【請求項6】

前記第２リムーバブルテープが、前記第１リムーバブルテープに隣接して前記第１側壁に付着する
請求項１から５のいずれか１項に記載の流体吐出カートリッジ。

【請求項7】

前記第１リムーバブルテープが、前記吐出ヘッドのノズルプレートを覆う
請求項１から６のいずれか１項に記載の流体吐出カートリッジ。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の前記流体吐出カートリッジを含む
流体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体吐出カートリッジおよびその流体吐出装置の分野に関するものであり、特に、改良された保護テープ除去に用いる流体吐出カートリッジ構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

流体吐出カートリッジは、例えば、インクジェット印刷応用、薬液供給応用、および蒸気供給応用を含む様々な応用に使用される。このようなカートリッジが工場から輸送される時間、および／または（取り付けおよび使用の前に）保存される時間の量は、カートリッジの寿命の大部分を占める。配達および保存時間がカートリッジの大半の寿命を構成することもある。したがって、カートリッジが長期間保存されたままでも保存中にカートリッジの操作性を低下させないことが重要である。

【0003】

流体吐出カートリッジの配達および保存中に、保護テープを使用して、吐出ヘッドおよび吐出ヘッド上の吐出ノズルを覆うことができる。保護テープは、カートリッジの配達および保存中に、吐出ヘッドが汚れるのを防ぎ、吐出ヘッドから流体が漏れ出すのを防ぎ、カートリッジ内の流体から水分が蒸発する量を減らす。使用前に、流体吐出カートリッジから保護テープを除去して、吐出ノズルを露出させなければならない。しかしながら、保護テープの除去には問題があり、吐出ヘッドの損傷や吐出ヘッドに残ったテープや接着剤により流体吐出装置の操作を妨げる可能性がある。

【0004】

吐出ヘッドの損傷を防ぐために、比較的弱い接着層を有する保護テープが時々使用される。しかしながら、保護テープの接着性が弱すぎると、流体カートリッジを固定して搬送する時、または自動包装機を使用して梱包する時に、保護テープが吐出ヘッドから剥がれ落ちる可能性がある。梱包および搬送中に流体カートリッジが振動し過ぎても保護テープが吐出ヘッドから剥離する可能性がある。したがって、接着性が比較的弱い保護テープを使用すると、結果として、テープが吐出ヘッドから早期に剥離してしまう可能性がある。

【0005】

保護テープが吐出ヘッドから早期に剥離しないようにするため、通常、プルテープ（pull tape）と組み合わせて接着性の強い保護テープを使用する。プルテープは、保護テープを除去する際に役に立ち、保護テープの下側または後ろ側に付着させることができる。プルテープは、通常、保護テープよりも実質的に高い剥離強度を有する接着剤を含む。しかしながら、保護テープの接着性が吐出ヘッドから早く剥離しないようにできるほど大きい場合、保護テープを除去するために使用したプルテープから保護テープが剥がれて吐出ヘッドに残り、吐出ヘッドが適切に操作できなくなる可能性が高い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、吐出ヘッドからの保護テープの不完全な除去を実質的に減らすことのできる流体吐出カートリッジが必要である。また、カートリッジを使用する前に吐出ヘッドから保護テープを除去し、保護テープの除去によって吐出ヘッドを損傷させないことも望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以上に関し、本発明の１つの実施形態は、流体吐出カートリッジおよびその流体吐出装置を提供する。流体吐出カートリッジは、第１端と、前記第１端の反対側の第２端と、前記第１端および前記第２端に取り付けられる側壁とを含む流体用カートリッジ本体と、前記カートリッジ本体の前記第２端にある吐出ヘッドと、前記側壁のうちの一つに設置されるリリース構造（release structure）と、第１剥離強度の第１接着剤によって、前記側壁にあるリリース構造に付着させ、且つ前記吐出ヘッドに付着させた第１リムーバブルテープ（removable tape）と、前記第１剥離強度より大きい第２剥離強度の第２接着剤によって、前記第１リムーバブルテープの一部に付着させた第２リムーバブルテープと、を含む。

【0008】

別の態様において、本発明は、流体吐出装置を提供する。この流体吐出装置は、前記流体吐出カートリッジを含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実施形態の利点は、カートリッジおよびその流体吐出装置が、保護テープが吐出ヘッドから早く剥離しないようにできるほどの十分な接着強度を有する保護テープを使用しながら、吐出ヘッドから保護テープを完全に除去できる効力を有することである。この実施形態は、また、保護テープが裂けずに吐出ヘッドから保護テープを有効に除去することのできるプルテープの使用も可能にする。

【0010】

本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

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、且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】本発明の１つの実施形態に係る流体吐出カートリッジの側面斜視図である。

【図2】図１の流体吐出カートリッジの末端斜視図である。

【図3】図１の流体吐出カートリッジに用いる吐出ヘッドの斜視図である。

【図4】図１の流体吐出カートリッジのノンスケールの概略的拡大図である。

【図5】図１の流体吐出カートリッジの吐出ヘッドを保護する第１および第２リムーバブルテープのノンスケールの斜視図である。

【図6】本発明の１つの実施形態に係るカートリッジの側壁にあるリリース構造に付着させた図５の第１リムーバブルテープのノンスケールの断面図である。

【図7】流体吐出カートリッジから保護テープを除去した時の図１の流体吐出カートリッジの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明は、流体吐出カートリッジの吐出ヘッドを保護する改良された保護テープシステムを提供する。流体吐出カートリッジ１０を示した図１～図３は、第１リムーバブルテープ１２と、第１リムーバブルテープ１２の部分１６に重なり合う第２リムーバブルテープ１４とを示している。第１リムーバブルテープ１２は、流体吐出カートリッジ１０の吐出ヘッド２０のノズルプレート１８に付着する。吐出ヘッド２０にフレキシブル回路２２を提供し、流体吐出カートリッジ１０の第１末端壁２６に折り重ねる。図２に示すように、フレキシブル回路２２は、流体吐出カートリッジ１０を収容する流体吐出装置と吐出ヘッド２０の間に電気接続を作るための複数のコンタクト２４を含み、吐出ヘッド２０からの流体吐出を制御する。

【0013】

流体吐出カートリッジ１０の第１端３０にカバー２８を提供し、カバー２８は、吐出ヘッド２０を収容するカートリッジ１０の第２端３２の反対側にある。カバー２８は、第１側壁３４および第２側壁３８に取り付けられる。第１末端壁２６の反対側にある第２末端壁４０は、側壁３４および３８に取り付けられ、カバー２８は、流体吐出カートリッジ１０内の流体に密閉容器を提供する。

【0014】

図４に概略的に示したカートリッジ１０の拡大図において、流体吐出カートリッジ１０をさらに詳しく見ることができる。吐出ヘッド２０は、フレキシブル回路２２が電気的に取り付けられた半導体基板４２と、フレキシブル回路２２の窓（図示せず）内の半導体基板４２に取り付けられたノズルプレート１８とを含む。いくつかの実施形態において、流体吐出カートリッジ１０は、吐出ヘッド２０から吐出させたい流体を保持する連続気泡発泡体（open cell foam）材料４６で満たされる。

【0015】

ここで説明する実施形態は、上述したように、第１リムーバブルテープ１２を使用して、ノズルプレート１８のノズル孔を覆って保護する。図５および図６に示した第１リムーバブルテープ１２は、通常、全体の厚さが約６０～約８０ミクロンのブルーテープ１２である。第１リムーバブルテープ１２は、厚さが約５０～約７０ミクロンのポリ塩化ビニルのベースフィルム層５０、およびその一側にある厚さが約５～約１５ミクロンのアクリル系接着層５２を有する。アクリル系接着層５２は、３００ｍｍ／分の剥離速度および９０度の角度で２０ミリ幅のサンプルを使用して測った時に、シリコンウェハ上に約４０～約８０Ｎ／ｍの範囲の剥離強度を有する。第１リムーバブルテープ１２は、ノズルプレート１８と密着した状態にあり、ノズルプレート１８のノズル孔を汚してノズル孔の適切な機能を阻止する可能性があるため、少量の不純物を含んでいることが重要である。

【0016】

第２リムーバブルテープ１４は、重複領域１６内に、第１リムーバブルテープ１２の後ろ側５４に取り付けられる。第２リムーバブルテープ１４は、幅広い種類の材料で作ることができ、第１リムーバブルテープ１２の剥離強度の約２倍大きい剥離強度、好ましくは、少なくとも約３倍大きい剥離強度を有する第２リムーバブルテープ１４の下側５６において使用される接着剤を提供する。いくつかの実施形態において、第２リムーバブルテープ１４は、約１２０Ｎ／ｍよりも大きい（例えば、約１４０Ｎ／ｍよりも大きい）剥離強度を有し、好ましくは、約２００Ｎ／ｍよりも大きい剥離強度を有する。第２リムーバブルテープ１４は、第１リムーバブルテープ１２に隣接するカートリッジ１０の第１側壁３４にも付着する。

【0017】

半導体基板４２およびノズルプレート１８を有する吐出ヘッド２０が高分解能流体吐出の可能な高精度に製造された装置であることは理解されるであろう。したがって、流体吐出装置の正確な操作にとって、吐出ヘッド２０の保護は重要である。図１に示すように、第１リムーバブルテープ１２を吐出ヘッド２０および流体吐出カートリッジ１０の第１側壁３４に付着させ、第２リムーバブルテープ１４を第１リムーバブルテープ１２の末端に隣接する流体吐出カートリッジ１０の第１側壁３４に付着させる。そのため、第１リムーバブルテープ１２は、ノズルプレート１８および半導体基板４２の縦方向に直交する方向に向かって、吐出ヘッド２０から剥離することができる。このような剥離方向は、第１リムーバブルテープ１２をそこから剥離した時に吐出ヘッド２０に生じる圧力を減らす効力があり、ノズルプレート１８が基板４２から裂ける可能性を減らす。したがって、第１リムーバブルテープ１２は、吐出ヘッド２０に対して縦方向に剥がれるよりは、直交方向に剥がれるのが望ましい。

【0018】

図１および図５に示すように、第２リムーバブルテープ１４が第１リムーバブルテープ１２の後ろ側５４に重なり合うことが重要であり、それにより、リリース構造６０（下記で説明）を使用して、カートリッジ１０からの第１リムーバブルテープ１２の除去を改善することができる。また、第１リムーバブルテープ１２は、第２リムーバブルテープ１４よりも剥離強度が弱いため、第２リムーバブルテープ１４の後ろ側５８に第１リムーバブルテープ１２を重ね合わせることによって、第２リムーバブルテープ１４から第１リムーバブルテープ１２が分離して、吐出ヘッド２０から第１リムーバブルテープ１２が不完全に除去される可能性がある。

【0019】

しかしながら、第１リムーバブルテープ１２の剥離強度が弱くても、第１リムーバブルテープ１２と第２リムーバブルテープ１４の間に分離があった場合に、吐出ヘッド２０から第１リムーバブルテープ１２が不完全に除去される可能性がある。したがって、第１リムーバブルテープ１２の下にある第１側壁３４の一部にリリース構造６０を提供することによって、第１リムーバブルテープ１２は、第２リムーバブルテープ１４から分離せずに側壁３４から解放される。１つの実施形態において、リリース構造６０は、第１側壁３４の刻まれた部分であってもよい。別の実施形態において、リリース構造６０は、図４に示した複数の間隔を開けたブルノーズリブ６２であってもよい。リブ６２は、隣接するリブ間に約４０～約２００ミクロンの範囲（例えば、約５０～約１９０ミクロン、または約６０～約１８０ミクロン）の刻み目の深さ、隣接するリブ間に約２０～約９００ミクロンの範囲（例えば、約４０～約７００ミクロン、または約８０～約３００ミクロン）の谷間（valley）の間隔、および約１００～約６００ミクロンの範囲（例えば、約２００～約５００ミクロン、または約２５０～約４００ミクロン）のリブ幅を有することができる。

【0020】

間隔を開けたブルノーズリブ６２は、カートリッジ１０の第１側壁３４に成形されてもよく、あるいはカートリッジ１０を作った後に第１側壁３４に機械加工されてもよい。くぼみ（dimple）やクロスハッチングした領域（cross-hatched area）等の他のパターンを使用して、アクリル系接着剤とカートリッジ１０の第１側壁３４の間の接着結合からの表面面積を減らすことができる。したがって、第１リムーバブルテープ１２の接着層５２をリブ６２間の谷間６６にある第１側壁３４よりもリブ６２の先端６４のみに付着させることにより（図６）、第１リムーバブルテープ１２と第１側壁３４の間の接着結合の面積を減らすことができる。

【0021】

本発明の実施形態の利点を証明するため、下記の非限定的な実例を提供する。

【0022】

［実例］
第１リムーバブルテープ１２をカートリッジの平坦な側壁、およびカートリッジのうねのある側壁に付着させ、１日後、２週間後、および４週間後に剥離強度を測定した。リブは、深さが１３２ミクロンであり、隣接するリブ間の谷間間隔が２１０ミクロンであり、リブ幅が３９０ミクロンであった。各実例において、剥離速度は５０ｍｍ／分であり、剥離角度は９０度であった。下記の表に剥離強度を示す。

【0023】

【表1】

【0024】

上記の例に示すように、カートリッジ１０の平坦な側の第１リムーバブルテープ１２の剥離強度は、カートリッジ１０のうねのある領域に付着させた第１リムーバブルテープ１２の剥離強度の約３０～約９０倍である。つまり、第１側壁３４のリブ、または刻まれた領域（リリース構造６０）は、第１リムーバブルテープ１２の剥離強度を大幅に減らしたため、第１リムーバブルテープ１２を第２リムーバブルテープ１４から分離させずに第１側壁３４から容易に解放することができた。

【0025】

以上のように、流体吐出カートリッジは、例えば、インクジェット印刷応用を含む様々な応用に使用することができる。流体吐出カートリッジは、他の非印刷応用にも使用することができ、特に、少量の液体材料および蒸気質の材料の精密な計量を必要とする応用に使用することができる。例えば、ここで説明した吐出カートリッジは、化粧品、ペンキ、または潤滑剤の作製、および医療用の液体および蒸気の吐出に使用することができる。

【0026】

前述した本発明の実施形態の説明は、例示および説明を目的として示されてきた。本発明を、網羅的とする、または開示された形態に限定する意図はない。上記の教示を考慮すると、自明の修正または変更が可能となろう。実施形態は、本発明の原理およびそのこれの実用的な用途を最も良く表わすために、また、それによって、考えられる特定の用途に適するように、様々な実施形態で、および様々な修正とともに、当業者が本発明を用いることが可能となるよう、選択され、説明された。公正に、合法的に、かつ公平に権限を与えられた広がりに従って解釈される場合に、このような修正および変更の全てが添付の特許請求の範囲により決定された本発明の範囲内にある。

【産業上の利用可能性】

【0027】

カートリッジおよびその流体吐出装置は、保護テープが吐出ヘッドから早く剥離しないようにできるほどの十分な接着強度を有する保護テープを使用しながら、吐出ヘッドから保護テープを完全に除去できる効力を有する。この実施形態は、また、保護テープが裂けずに吐出ヘッドから保護テープを有効に除去することのできるプルテープの使用も可能にする。

【符号の説明】

【0028】

１０：カートリッジ（流体吐出カートリッジ）
１２：第１リムーバブルテープ
１４：第２リムーバブルテープ
１６：第１リムーバブルテープの部分（重複領域）
１８：ノズルプレート
２０：吐出ヘッド
２２：フレキシブル回路
２４：コンタクト
２６：第１末端壁
２８：カバー
３０：第１端
３２：第２端
３４：第１側壁
３８：第２側壁
４０：第２末端壁
４２：基板
４６：連続気泡発泡体
５０：ポリ塩化ビニルのベースフィルム層
５２：アクリル系接着層
５４：後ろ側
５６：下側
５８：後ろ側
６０：リリース構造
６２：リブ（ブルノーズリブ）
６４：先端
６６：谷間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】