JP5018290B2 - 液体検出装置及び液体収容容器 - Google Patents

Description

本発明は、インクカーリッジでのインク残量検出に好適な液体検出装置及び液体収容容器に関する。

インクカートリッジ等にて、液体の残量を、圧電型検出手段を用いて検出することが知られている（特許文献１）。この技術は、圧電型検出手段を構成するセンサチップがセンサキャビティを有し、このセンサキャビティ内の液の有無によって、圧電型検出手段の電気的特性が変化するので、インクエンドまたはインクニアエンドを検出している。
特開２００６−１６０３７１号公報（００５６−００５７、００７６）

特許文献１の技術とは異なり、センサキャビティに常に液体を満たした状態で、インクエンド、インクニアエンドの検出を実施するには、インク残量検出装置のセンサキャビティに、インクを導入する初期の状態にて確実にインクを充填しないと、誤検出となってしまう。

本発明の幾つかの態様では、液体検出室と、その内部を移動する受圧板を含む移動部材との位置関係を正確に設定して、液体を導入する初期時に、検出空間部に液体を確実に充填することができる液体検出装置及び液体収容容器を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る液体検出装置は、
液体流入口と、液体流出口と、前記液体流入口と前記液体流出口との間の液体圧に応じて変位する可撓性のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと対向する一面を有する検出部設置部材と、を備え、前記液体圧に応じて容積が変化する液体検出室と、
前記液体検出室内に設けられた移動部材と、
前記液体検出室と連通され、かつ前記検出部設置部材により前記液体検出室とは区画された検出空間部と、前記検出空間部に振動を印加して、該振動に伴う残留振動波形を検出する圧電型センサとを含み、前記検出部設置部材の他面側に設けられた検出部と、
前記移動部材を、前記検出部設置部材側に移動付勢する付勢部材と、
を有し、
前記移動部材は、受圧板と、前記受圧板より突出形成された２本の軸と、を有し、前記受圧板は、前記ダイヤフラムに取り付けられて、前記検出部設置部材の前記一面と対向しており、
前記ダイヤフラムは、前記液体圧が所定の値である時に、前記液体検出室の容積が所定の容積となるまで拡張して、前記付勢部材の付勢力に抗して、前記受圧板を前記検出部設置部材の前記一面から離間させ、
前記移動部材は、前記液体圧が前記所定の値よりも低下した液体検出時と、前記液体検出室に液体を導入する初期時に、前記付勢部材の付勢力によって、前記受圧板を前記検出設置部材の前記一面に接触させ、かつ、前記液体検出室の容積が前記所定の容積よりも縮小するような位置に前記ダイヤフラムを変位させ、
前記移動部材は、前記初期時にて、前記液体を前記液体流入口側より前記検出空間部に導く第１の流路と、前記液体を前記検出空間部より前記液体流出口側に導く第２の流路とをさらに含み、
前記液体検出室は、前記検出部設置部材の前記一面と平行な二次元平面の直交二軸方向の第１の方向にて、前記２本の軸をそれぞれ位置決めする軸受け部材と、前記直交二軸の第２の方向にて、前記２本の軸の各先端面とそれぞれ対面して位置決めする対面部材とを含むことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、付勢部材によって付勢された移動部材の一部が可撓性のダイヤフラムに取り付けられている。液体検出室内の液体圧が大きいと、ダイヤフラムが拡張して液体検出室の容積が大きくなり、付勢部材の付勢力に抗して、受圧板を検出部設置部材の一面から離間させる。液体圧が所定値を下回ると、付勢部材の付勢力により移動部材が変位して、受圧板を検出部設置部材の一面に接触させるとともに、液体検出室の容積が小さくなるような位置にダイヤフラムを変位させる。受圧板が検出部設置部材から離間して、検出空間部が液体検出室に開放されているときには、残留振動波形の減衰が小さい。一方、受圧板が検出設置面に接触して、検出空間部が閉鎖されているときには、残留振動波形の減衰は大きい。この相違から、移動部材の位置に基づいて液体の残量や圧力等の液体検出が可能である。

ここで、受圧板の二次元面上での位置決めは、第１の方向では受圧板の２本の軸が軸受け部材により規制され、第１の方向と直交する第２の方向では、受圧板の２本の軸の先端面が対面部材により位置決めされる。これにより、受圧板は液体検出室内にて位置決めされ、特に、液体検出室に液体を導入する初期時に、受圧板と一体の移動部材に形成した第１，第２の流路により、検出空間部に確実に液体を導入することができる。

本発明の一態様では、前記圧電型センサは、前記圧電型センサと前記受圧板との間の距離に基づいて、前記残留振動波形の振幅値を検出することができる。残留振動波形の減衰時間や波数をカウントするよりも、励起してから一定時間経過後の残留振動波形の振幅を閾値と比較する等して測定することで、液体の残量や圧力を精度良くかつ簡便に測定することができる。

本発明の一態様では、前記検出部設置部材には、前記液体検出室と前記検出空間部とにそれぞれ連通する２つの貫通孔を形成することができる。液体検出室に液体を導入する初期時に、２つの貫通孔により、検出空間部に液体を導入し、検出空間部にて発生した気泡を排出できる。

本発明の一態様では、前記移動部材は、前記直交二軸の前記第１の方向に沿って、前記受圧板より前記液体流入口側に向けて延在形成された上流側部材と、前記直交二軸の前記第１の方向に沿って、前記受圧板より前記液体流出口側に向けて延在形成された下流側部材とを含み、前記第１の流路は、前記上流側部材及び前記受圧板に形成され、前記液体流入口側より前記検出部設置部材に形成された一方の貫通孔を経て前記検出空間部に前記液体を導き、前記第２の流路は、前記下流側部材及び前記受圧板に形成され、前記検出空間部より前記検出部設置部材に形成された他方の貫通孔を経て前記液体流出口側に前記液体を導くことができる。こうして、第１，第２の流路での毛細管現象または吸引効果によって、液体検出室に液体を導入する初期時に、検出空間部に確実に液体を充填することができる。

本発明の一態様では、前記液体検出室は、前記初期時にて前記下流側部材と接触して前記第２の流路の一部をシールするシール面を含むことができる。

液体検出室に液体を導入する初期時において、移動部材の下流側部材の第２の流路をシールすることで、第１，第２の流路での毛細管現象または吸引効果によって、検出空間部に確実に液体を充填することができる。さらには、検出空間部に生じた気泡を排出することもでき、気泡の残存による検出精度の低下を防止して、高精度な液体検出を実現できる。

本発明の一態様では、前記液体検出室は、前記検出部設置部材を露出させて位置決め保持する開口が、前記液体検出室の中心位置に形成され、前記直交二軸は、前記液体検出室の中心位置と一致する位置に交点を有することができる。

こうすると、受圧板と検出部設置部材とが液体検出室に対する取付精度が向上するので、液体検出室に液体を導入する初期時に、検出部空間に液体を充填できる信頼度が向上する。

本発明の一態様では、前記軸受け部材は、前記２本の軸の各々の両側にて前記液体検出室より起立する２本の起立部材を含み、前記２本の起立部材は、基端側の間隔が自由端側の間隔よりも狭く形成され、前記受圧板が前記検出設置部材の前記一面に接触する時には、前記２本の軸の各々を、前記２本の起立部材の前記基端側に位置させることができる。

２本の起立部材間の間隔を上述の通り設定することで、受圧板が検出部設置部材に接触した必要時に、受圧板の位置精度を向上できる。

本発明の一態様では、前記２本の軸の各先端面を湾曲させることができる。こうすると、対面部材に対する摩擦抵抗が低減し、移動部材の移動が円滑になる。

本発明の一態様では、前記液体検出室には、前記移動部材が収容される凹所が形成され、前記対面部材を、前記凹所を形成する内側壁の一部に形成することができる。このとき、前記対面部材は、前記直交二軸の前記第１の方向に沿った所定幅にて、前記内側壁を平坦にすることができる。こうすると、移動部材が第１の方向にずれても、移動部材の第２の方向での位置精度が劣化することがない。

本発明の他の態様に係る液体収容容器は、液体を収容した液体収容体と、前記液体収容体と連結され、前記液体収容体内の前記液体が前記液体流入口に供給される、上述した液体検出装置とを有することを特徴とする。

本発明のさらに他の態様に係る液体再充填方法は、液体収容体内の液体が導出された後に前記液体収容容器が市場から回収され、前記液体収容体に液体を再充填する液体再充填方法であって、
前記液体流出口から液体を導入する工程と、
回収時に前記検出空間部に残存していた液体を維持しながら、少なくとも前記第２の流路を経ずに、前記液体流出口より前記液体流入口に向けて、前記液体検出室内にて液体を通過させる工程と、
前記液体検出装置の前記液体流入口より前記液体収容体に向けて液体を再充填する工程と、
を有することを特徴とする。

回収された液体収容容器の液体検出装置では、検出空間部に液体が残留している。検出空間部内の液体は外気と接触することがないので劣化は問題とならない。よって、本方法では、液体の再充填時に検出空間部に液体を充填することなく、液体検出室を通過させて液体収容体に液体を再充填することができる。

次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（液体噴出装置の概要）
図１に示すように、本実施形態の液体噴射装置としてのプリンタ１１は、フレーム１２によって覆われている。そして、フレーム１２内に、図２に示すように、ガイド軸１４、キャリッジ１５、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド２０、バルブユニット２１、液体収容体としてのインクカートリッジ２３（図１参照）、加圧ポンプ２５（図１参照）を備える。

図１に示すように、フレーム１２は、略直方体形状の箱体であり、その前面には、カートリッジホルダ１２ａが形成されている。

図２に示すように、ガイド軸１４は棒状に形成され、フレーム１２内に架設されている。なお、本実施形態においては、ガイド軸１４の架設されている方向を主走査方向というものとする。キャリッジ１５は、ガイド軸１４に対して相対移動可能に貫挿されており、主走査方向に往復移動可能となっている。そして、キャリッジ１５は、タイミングベルト（図示しない）を介してキャリッジモータ（図示しない）に接続されている。キャリッジモータはフレーム１２に支持されており、キャリッジモータが駆動されることにより、タイミングベルトを介してキャリッジ１５が駆動され、キャリッジ１５がガイド軸１４に沿って、すなわち、主走査方向に往復移動される。

キャリッジ１５の下面に設けられた記録ヘッド２０は、液体としてのインクを噴射させるための複数のノズル（図示しない）を備えており、記録紙等の印刷媒体にインク滴を吐出すことにより画像や文字等の印刷データの記録を行う。バルブユニット２１は、キャリッジ１５上に搭載されており、一時貯留したインクを、圧力を調整した状態で記録ヘッド２０へと供給するようになっている。

なお、本実施形態においては、バルブユニット２１は、１つあたり２種類のインクを、圧力を調整した状態で個別に記録ヘッド２０へと供給できるようになっている。そして、本実施形態においては、バルブユニット２１は、計３つ設けられており、６つのインクの色（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン、ライトマゼンタ、ライトシアン）に対応している。

なお、記録ヘッド２０の下方には、プラテン（図示しない）が設けられており、このプラテンは、紙送り手段（図示しない）によって、主走査方向と直交する副走査方向に紙送りされるターゲットとしての記録媒体を支持するためのものとなっている。

（液体収容容器）
図３は液体収容容器の一実施の形態としてのインクカートリッジの分解斜視図である。図３に示すインクカートリッジ１００は、商業用のインクジェット式記録装置のカートリッジ装着部に着脱可能に装着されて、記録装置に装備された記録ヘッド（液体噴射ヘッド）にインクを供給する。

このインクカートリッジ１００は、加圧手段によって加圧される袋体収容部１０３を区画形成した容器本体１０５と、インクを貯留して袋体収容部１０３内に収容されて袋体収容部１０３の加圧により貯留しているインクをインク導出部材（液体導出部）１０７ａから排出する液体収容部としてのインクパック１０７と、外部の液体消費装置である記録ヘッドにインクを供給するための液体導出部材１０９を有して容器本体１０５に着脱可能に装着される液体検出ユニット１１１と、を備えている。

容器本体１０５は、樹脂成形によって形成された筐体である。容器本体１０５には、上部を開放した略箱形の袋体収容部１０３と、この袋体収容部１０３の前面側に位置して液体検出ユニット１１１を収容する検出ユニット収容部１１３とが区画形成されている。液体検出ユニット１１１は、検出ユニット収容部１１３に収容されている。

袋体収容部１０３の開放面は、インクパック１０７の収容後に封止フィルム１１５によって封止される。これにより、袋体収容部１０３が密封室になる。

袋体収容部１０３と検出ユニット収容部１１３との間を区画している隔壁１０５ａには、封止フィルム１１５により密封室に形成された袋体収容部１０３内に加圧空気を送給するための連通路である加圧口１１７が装備されている。インクカートリッジ１００をインクジェット式記録装置のカートリッジ装着部に装着すると、加圧口１１７にカートリッジ装着部側の加圧空気供給手段が接続され、袋体収容部１０３内に供給される加圧空気よってインクパック１０７を加圧することが可能になる。

インクパック１０７は、複層封止フィルムにより形成した可撓性袋体１０７ｂの一端側に、液体検出ユニット１１１の接続針１１１ａ（図５（Ｂ）参照）が挿入接続される筒状のインク導出部材１０７ａを接合したものである。

（液体検出ユニット）
本実施の形態の液体検出ユニット１１１は、図４及び図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、回転操作により容器本体１０５に取り付けられる樹脂製のユニットケース１３３と、このユニットケース１３３の裏面側にセンサベース１４１を介して固定されるセンサ部材１３２と、センサ部材１３２の周囲のセンサベース１４１の表面等を覆う絶縁性のセンサ封止フィルム１４２と、を備えている。

ユニットケース１３３は、カートリッジ装着部側のインク供給針（液体導出針）が挿入接続されるインク導出部材１０９と、このインク導出部材１０９に連通したインク検出室（液体検出室）２００とを有したケース本体１３３ａを備えている。このインク検出室２００には、図４に示す移動部材３００が変位可能に設けられる。また、インク検出室２００の開放面を封止することによって残量検出用の圧力室を画成する封止フィルム（ダイヤフラム）１５６と、この封止フィルム１５６の上を覆って保護する蓋体１３３ｂとが設けられている。

蓋体１３３ｂは、基端側に突設された係止片１５１の孔１５１ａに、ケース本体１３３ａの外周に突設された係合軸１５２を嵌合させることで、ケース本体１３３ａに回転自在に連結され、更に、先端側をばね（付勢部材）１５３によりケース本体１３３ａに連結することで、ケース本体１３３ａに固定されている。

インク導出部材１０９には、カートリッジ装着部側のインク供給針が挿入された時に流路を開く流路開閉機構１５５が装着される。流路開閉機構１５５は、インク導出部材１０９に固定される筒状のシール部材１５５ａと、該シール部材１５５ａに着座することにより流路を閉じた状態に保持する弁体１５５ｂと、弁体１５５ｂをシール部材１５５ａに着座する方向に付勢するばね部材１５５ｃとから構成されている。

流路開閉機構１５５が装着されたインク導出部材１０９の開口端は、封止フィルム１５７（図４参照）により封止される。この封止フィルム１５７は、インク導出部材１０９の開口端面と、インク導出部材１０９に装着されたシール部材１５５ａの端面とに溶着される。

インクカートリッジ１００を記録装置のカートリッジ装着部に装着すると、カートリッジ装着部に装備されているインク供給針が封止フィルム１５７を突き破って、液体導出部材１０９に挿入される。この時、液体導出部材１０９に挿入されたインク供給針が弁体１５５ｂをシール部材１５５ａから離脱させることで、ユニットケース１３３内の流路がインク供給針に連通した状態になり、記録装置側へのインク供給が可能になる。

さらに、図５（Ｂ）に示すように、ケース本体１３３ａは、その裏面側で容器本体１０５の取付け部１２３（図３参照）に対応する位置に、該取付け部１２３に回転可能に嵌合する容器嵌合部１３５を有する。この容器嵌合部１３５の内側には、インクパック１０７のインク導出部材１０７ａに挿入接続する接続針１１１ａが設けられている。この接続針１１１ａは、図３に示す封止フィルム１０８を突き破ってインク導出部材１０７ａ内に挿入される。これにより、インク導出部材１０７ａ内の弁機構を開放させてインクの導出が可能になる。

センサ部材１３２は、図７及び図１５にて後述するセンサキャビティ（検査空間部）１３２Ａに振動を印加できるようにケース本体１３３ａの裏面側に固定された圧電型検出手段で、インク流量（圧力）の変化に伴う残留振動の変化を電気信号として出力する。このセンサ部材１３２の出力信号を記録装置側の制御回路が解析することで、インクパック１０７におけるインク残量が検出される。

（検出部）
図６は、センサベース（検出部設置部材）１４１を下方から見た斜視図である。図６に示すように、センサベース１４１には、厚さ方向で貫通する第１の貫通孔（供給路）１４１Ａと第２の貫通孔（排出路）１４１Ｂとが設けられている。このセンサベース１４１は振動板として機能し、例えばＳＵＳにて形成されている。

図７は、センサ部材１３２が搭載されたセンサベース１４１を上方から見た斜視図である。図７において、センサ部材１３２は検出対象のインク（液体）を受け入れるセンサキャビティ（検査空間部）１３２Ａ（図７では１３２Ｂ，１３２Ｃの下にある）を有しており、センサキャビティ１３２Ａはセンサベース１４１の第１，第２の貫通孔１４１Ａ，１４１Ｂに連通している。センサキャビティ１３２Ａの上面は振動板１３２Ｂで塞がれている。さらに、振動板１３２Ｂの上面に圧電素子１３２Ｃが配置されている。

圧電素子１３２Ｃは、例えば、センサキャビティ１３２Ａに振動を印加して、該振動に伴う残留振動波形を検出して、インクエンドを判断する機能を果たす。圧電層の材料としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）、または、鉛を使用しない鉛レス圧電膜、等を用いることができる。

センサ部材１３２は、チップ本体の下面をセンサベース１４１の上面中央部に載せることにより、接着層１３２Ｄによってセンサベース１４１に一体に固着されており、その接着層１３２Ｄによって同時に、センサベース１４１とセンサ部材１３２間がシールされている。

（検査室及び移動部材）
図８はインク検出室２００に移動部材３００を配置した状態を示す平面図であり、図９は図８のＸ軸方向に沿った断面図であり、図１０はインク検出室２００に配置されるセンサ部材（検出部）１３２及び移動部材３００を示している。

インク検出室２００には、インク流入口（液体流入口）２０２と、インク流出口（液体流出口）２０４とが開口形成されている。インク流入口２０２は図９に示すインク導出針１１１ａと連通されている。インク流出口２０４は、図９に示すように、傾斜流路２０６を経由してインク導出部材１０９に連通されている。

インク検出室２００を区画する周囲壁２０８の端面には溶着リブ２０８Ａが形成されている。この溶着リブ２０８Ａに可撓性のダイヤフラム１５６（図４参照）が溶着される。ダイヤフラム１５６にて閉鎖されたインク検出室２００は圧力室を形成するもので、ダイヤフラム１５６はインク流入口２０２とインク流出口２０４との間のインク圧に応じて変位する。

インク検出室２００の中心位置には、図１０に示すセンサベース（検出部設置部材）１４１が臨んで配置される開口２１０が形成されている。図１０に示すように、開口２１０に臨んで、センサ部材（検出部）１３２を固定したセンサベース１４１及び移動部材３００が配置される。なお、図１０に示す受圧板３１０がセンサベース１４１の一面１４１Ｃと対面する下端面３１０Ａをセンサキャビティシール面（検出空間部シール面）と称する。

図１１〜図１３は、それぞれ、移動部材３００の斜視図、平面図及び裏面図である。移動部材３００は受圧板３１０を含む。この受圧板３１０の上端面３１２はダイヤフラム１５６に溶着される。

ここで、インク検出室２００の中心（円形の受圧板３１０の中心）に交点を有する直交二軸に沿った方向を、Ｘ方向（第１の方向）とＹ（第２の方向）と定義する。

移動部材３００には、受圧板３１０より図１２のＹ方向両端に向けて延びる２本の軸３２０，３２０が設けられている。各軸３２０の先端は湾曲状例えば半球面３２２に形成されている。また、受圧板３１０より図１２のＸ方向両端に向けて延びる上流側部材３３０及び下流側部材３４０が設けられている。

上流側部材３３０は、図１２にてＹ方向と平行な方向にて両端に突出する突出部材３３２，３３４を有する。この突出部材３３２，３３４の裏面３３２Ａ，３３４Ａは第１，第２の高さ基準面となる。

上流側部材３３０はさらに、Ｘ方向の端部開口３３６Ａに連通してＸ方向に延びる第１の溝流路３３６を有する。この第１の溝流路３３６の内側端部は、受圧板３１０に形成された第１の貫通孔３１３と連通している。なお、受圧板３１０の上端面３１２には第２の溝通路３１４が形成され、この第２の溝通路３１４に臨んで第１，第２の貫通孔３１３，３１５が受圧板３１０に貫通形成されている。なお、第２の溝通路３１４はＸ，Ｙ方向に交差して延び、Ｘ軸上に存在する第１の貫通孔３１３とＹ軸上に存在する第２の貫通孔３１５とを連通している。

下流側部材３４０の裏面３４２は、第３の高さ基準面でかつ第１のシール面として機能する。

下流側部材３４０は、裏面（第１のシール面）３４２に形成された第２の溝流路３４４を有する。この第２の溝流路３４４の内側端部は、受圧板３１０に形成された第３の貫通孔３１６と連通している。なお、受圧板３１０の上端面３１２には第４の溝通路３１７が形成され、この第４の溝通路３１７に臨んで第３，第４の貫通孔３１６，３１８が受圧板３１０に貫通形成されている。なお、第４の溝通路３１７はＸ，Ｙ方向に交差して延び、Ｘ軸上に存在する第３の貫通孔３１６とＹ軸上に存在する第４の貫通孔３１８とを連通している。

ここで、受圧板３１０の上端面３１２はダイヤフラム１５６が溶着されるため、第２，第４の溝流路３１４，３１７はダイヤフラム１５６で液密にシールされる。また、図１１及び図１２に示すように上流側及び下流側部材３３０，３４０の上端面にも溝が形成されているが、これは射出成形時のひけを防止するためのものである。

上述した上流側部材３３０及び受圧板３１０に形成された第１，第２の溝通路３３６，３１４及び第１，第２の貫通孔３１３，３１５を第１の流路と総称する。同様に、下流側部材３４０及び受圧板３１０に形成された第３，第４の溝通路３４４，３１７及び第３，第４の貫通孔３１６，３１８を第２の流路と総称する。第１の流路は、図６に示すセンサベース１４１に形成された第１の貫通孔（供給路）１４１Ａと連通され、第２の流路は、図６に示すセンサベース１４１に形成された第２の貫通孔（排出路）１４１Ｂに連通される。

インク検出室２００内にインクを導入した初期時には、前記第１，第２の流路が成立して、毛細管現象により第１の流路、第１の貫通孔１４１Ａ、センサキャビティ１３２Ａ（図７参照）、第２の貫通孔１４１Ｂ、第２の流路にインクが流れ、センサキャビティ１３２Ａにインクが満たされる。なお、この意味で、移動部材３００は流路形成部材とも称することができる。

（移動部材の位置決め）
移動部材３００の位置決め構造について、図８を参照して説明する。なお、図８において、直交二軸のＸ，Ｙ方向の交点は、インク検出室２００の中心位置と一致している。図８に示すように、インク検出室２００には、受圧板３１０の２本の軸３２０，３２０を位置決めする第１，第２の軸受け２２０，２２４が設けられている（図５（Ａ）も参照のこと）。第１の軸受け２２０は、一方の軸３２０の両側にてインク検出室２００より起立する２本の起立部材２２１，２２２を有する。第２の軸受け２２４は、他方の軸３２０の両側にてインク検出室２００より起立する２本の起立部材２２５，２２６を有する。

図１０は例えば第１の軸受け２２０を示し、２本の起立部材２２１，２２２間の間隔は、基端側の間隔Ｄ１が自由端側の間隔Ｄ２よりも狭く（Ｄ１＜Ｄ２）形成されている。第２の軸受け２２４も第１の軸受け２２０と同一寸法である。

ここで、受圧板３１０の軸３２０の直径は寸法Ｄ１よりも僅かに小さい。よって、移動部材３００は、図８に示すＸ方向での位置決めが、受圧板３１０の２本の軸３２０とそれを受け入れる第１，第２の軸受け２２０，２２４にて行なわれる。

一方、移動部材３００をＹ方向にて位置決めするために、受圧板３１０より突出する２本の軸３２０の先端３２２と対面する対面部材２３４，２３６が、インク検出室２００に設けられている。ここで、インク検出室２００には、図５（Ａ）に示すように、移動部材３００が収容される凹所２３０が形成されている。対面部材２３４，２３６は、前記凹所を形成する内側壁２３２の一部に形成されている。

内壁面２３２は周面であるが、その一部に形成された対面部材２３４，２３６は、図８のＸ方向にて所定幅Ｗの平坦面にて形成されている（図５（Ａ）も参照のこと）。

このように、対面部材２３４，２３６が幅Ｗで平坦面であるので、２つの対面部材２３４，２３６間の距離は一定となる。ここで、第１，第２の軸受け２２０，２２４の最小間隔Ｄ１と軸３２０の直径との間で多少の寸法差があると、移動部材３００はＸ方向に変位する。しかし、幅Ｗの範囲内であれば、Ｙ方向のズレは一定範囲内である。

さらに、受圧板の２本の軸３２０の先端面３２２は湾曲状例えば半球面であるので、対面部材２３４，２３６と点接触する。よって、受圧板の２本の軸３２０の先端面３２２が対面部材３２４，３２６と接触しながら移動部材３００が変位しても、摩擦抵抗は極めて小さい。このため、移動部材３００をインク検出室２００内のインク圧に応じて変位させることの妨げにならない。

このように、移動部材３００の中心が、インク検出室２００の中心である直交二軸Ｘ，Ｙの交点にほぼ一致するように位置決めされる。よって、インク検出室２００に対する移動部材３００の位置精度が向上する。この位置精度の向上は、インク検出室２００にインクを導入した初期時に、センサキャビティ１３２Ａにインクを充填する上で極めて重要であり、その理由については後述する。

次に、移動部材３００の高さ方向の位置決めについて説明する。上述した通り、図１０及び図１３に示すように、移動部材３００の上流側部材３３０は、突出部材３３２，３３４を有し、突出部材３３２，３３４の裏面３３２Ａ，３３４Ａは第１，第２の高さ基準面となる。また、移動部材３００の下流側部材３４０の裏面３４２は、第３の高さ基準面でかつ第１のシール面として機能する。

一方、インク検出室２００は、図５及び図８に示すように、移動部材３００の第１，第２，第３の高さ基準面３３２Ａ，３３４Ａ，３４２と接触する第１，第２，第３の高さ基準面２４０，２４２，２４４を有する。このように、移動部材３００は３箇所の面２４０，２４２，２４４と当接し、安定して高さ位置を設定することができる。

ここで、移動部材３００の下流側部材３４０の裏面３４２は第１のシール面として機能し、インク検出室２００にインクを導入した初期時に、インク検出室２００の第３の高さ基準面でかつ第２のシール面と接触する。これにより、移動部材３００の下流側部材３４０の第４の溝流路３３６がシールされることになる。下流側部材３４０の第４の溝流路３３６をシールすることは、初期時に毛細管現象によりセンサキャビティ１３２Ａにインクを充填するのに極めて重要である。なぜなら、もし、第１，第２のシール面３４２，２４４のシール性が悪いと、毛細管現象が阻害され、上述した移動部材３００の第１，第２の流路以外の流路に沿ってインクが流れてしまうからである。一旦流路を外れると、ダイヤフラム１５６と共に移動部材３００が変位するので、第１，第２のシール面３４２，２４４は非接触となり、初期時ではもはや、第１，第２のシール面３４２，２４４が接触することはないからである。こうなると、センサキャビティ１３２Ａにインクは充填されなくなり、インク残量の検出ができなくなる。

この意味で、インク検出室２００に対する移動部材３００の位置精度の向上は、インク検出室２００にインクを導入した初期時に、センサキャビティ１３２Ａにインクを充填する上で極めて重要であり、本実施形態ではそれが実現できる。

また、第１，第２のシール面３４２，２４４は、気泡排出シール面とも称することができる。つまり、第１，第２のシール面３４２，２４４が確実にシールされると、毛細管現象または吸引効果により、検出空間部であるセンサキャビティ１３２Ａに残留する気泡の除去が容易となるからである。

なお、液体検出時及び初期時に、第１，第２のシール面３４２，２４４同士が接触するシール荷重は、図４に示す付勢部材１５３の付勢力のみにより確保することができる。こうすると、特に初期時に付勢部材１５３以外の外力を付与する必要がない。

（センサベース及び検出部の位置決め）
次に、図７に示すセンサベース（検出部設置部材）１４１及びそれに搭載されたセンサチップ（検出部）１３２の位置決めについて説明する。

上述した通り、液体検出室２００は、センサベース１４１の一面を露出させる開口２１０を有する。この開口２１０には、センサベース１４１の一面が当接する度当て面２１２を３箇所に有する。センサベース１４１の一面が度当て面２１２に当接することで、センサベース１４１及びセンサ部材１３２の取り付け高さが位置決めされる。

また、液体検出室２００の開口２１０は、センサベース１４１の外形に相応した輪郭形状を有する内周壁２１０Ａを有する。さらに、開口２１０の周囲には、封止フィルム１４２と溶着される溶着代２１４を有する。

開口２１０に挿入されたセンサベース１４１は、インク検出室２００の開口２１０の度当て面２１２に当接することで高さが位置決めされ、内周壁２１０Ａによりその二次元平面位置が位置決めされる。開口２１０の中心に二次元座標Ｘ，Ｙの交点が設定されているので、センサベース１４１に搭載されたセンサ部材１３２の中心も、二次元座標Ｘ，Ｙの交点に設定される。

ここで、図１０において、受圧板３１０は、第１のシール面３４２からセンサキャビティシール面（検出空間部シール面）３１０Ａまでの距離の設計値をＬ１とする。インク検出室２００は、第２のシール面２４４から度当て面までの距離をＬ２とする。このとき、以下の式（１）を満たす。

Ｌ１＞Ｌ２…（１）
式（１）の意味について、図９のＢ部拡大図である図１４を参照して説明する。図１４において、Ｌ１＞Ｌ２の意味は、受圧板３１０のキャビティーシール面３１０Ａが、センサベース１４１のシール面１４１Ｃよりも下方にオーバーラップしていることを意味する。実際には、図１４のように受圧板３１０とセンサベース１４１は重ならず、センサベース１４１は封止フィルム１４２の可撓性によってオーバーラップ分だけ下方に撓み、受圧板３１０のキャビティーシール面３１０Ａがセンサベース１４１のシール面１４１Ｃに確実に接触する。これにより、インク残量検出時に残留振動波形の振幅値を規定値以下にすることができる。

距離Ｌ１，Ｌ２をより具体的に説明すると、距離Ｌ１，Ｌ２の設計基準値をＬ０とし、距離Ｌ１の正のばらつきの最大値をＬ０１としたとき、Ｌ０＜Ｌ１＜Ｌ０＋Ｌ０１に設計され、距離Ｌ２の負のばらつきの最大値を−Ｌ０２としたとき、Ｌ０−Ｌ０２＜Ｌ２＜Ｌ０に設計される。ただし、Ｌ０２＜Ｌ０１である。

この場合、下記の式（２）が成立する。

Ｌ０２＜Ｌ１−Ｌ２＜Ｌ０１…（２）
式（２）が成立すれば、必ず式（１）が成立する。つまり、距離Ｌ１及びＬ２の差は、距離Ｌ２の負のばらつきの最大値の絶対値Ｌ２と、距離Ｌ１の正のばらつきの最大値との間とすれば良い。

（初期時及び液体検出時の動作）
インク室２００に破インクを導入する初期時には、付勢部材１５３の付勢力により移動部材３００が変位して、受圧板３１０のセンサキャビティシール面３１０Ａをセンサベース１４１の一面１４１Ｃに接触され、インク検出室２００の容積が小さくなるような位置にダイヤフラム１５６が変位している。この状態を図１５に示す。インク検出室２００にインクを導入し始めると、図１５に示すように第１，第２の流路での流れが実現され、は、センサキャビティ１３２Ａにインクが充填される。万一、センサキャビティ１３２Ａにて気泡が発生すると、その気泡は下流側の第２の流路によって排出される。

一方、インク材料検出に至る前では、図１５とは異なり、インク検出室２００内のインク圧が大きい。よって、ダイヤフラム１５６が拡張してインク検出室２００の容積が大きくなり、付勢部材１５３の付勢力に抗して、受圧板３１０をセンサベース（検出部設置部材）１４１の一面１４１Ｃから離間させる。インク圧が所定値を下回ると、付勢部材１５３付勢力により移動部材３００が変位して、受圧板３１０をセンサベース（検出部設置部材）１４１の一面１４１Ｃに接触させるとともに、液体検出室の容積が小さくなるような位置にダイヤフラム１５６を変位させ、図１５と同様になる。受圧板３１０がセンサベース１４１から離間して、センサキャビティ１３２Ａがインク検出室２００に開放されているときには、残留振動波形の減衰が小さい。一方、受圧板３１０がセンサベース１４１に接触して、センサキャビティ１３２Ａが閉鎖されているときには、残留振動波形の減衰は大きい。この相違から、移動部材の位置に基づいて液体の残量や圧力等の液体検出が可能である。

（インク収容容器へのインク再充填方法）
上述した実施形態のインクパック１０７ｂ内のインクが導出された後にインクカートリッジ２１が市場から回収され、インクパック１０７ｂにインクを再充填する方法である。

この方法では、図３に示すインク導出部材１０９よりインクが再充填される。よって、インク検出室２００には、インク流出口２０４（図８参照）からインクが導入されることになる。この際、回収時にセンサキャビティ１３２Ａに残存していたインクはセンサキャビティ１３２Ａに維持されている。よって、少なくとも第２の流路３４４，３１６，３１７，３１８を経てセンサキャビティ１３２Ａにインクを充填する必要はない。つまり、インク流出口２０４よりインク流入口２０２に向けて、インク検出室２００内にてインクを通過させ、インク流入口２０２よりインクパック１０７に向けてインクを再充填することができる。なお、センサキャビティ１３２Ａ内の残留インクは空気に触れることが無いので、インクの劣化は問題とならない。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

また、液体検出の目的としては、液体残量の検出以外にも、例えば液体圧力を検出するものであっても良い。

さらに言えば、液体検出手段も圧電型検出手段に限らない。要は、液体圧によって変位する移動部材１１０の変位を検出できれば良く、例えば光学的検出手段などであっても良い。

また、本発明の液体収容容器の用途は、インクジェット記録装置のインクカートリッジに限らない。微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体消費装置に流用可能である。

液体消費装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、面発光ディスプレー（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置、捺染装置やマイクロデスペンサ等が挙げられる。

また、本発明において、液体とは、液体消費装置が噴射できるような材料であれば良い。液体の代表的な例は上記実施の形態で説明したようなインクである。液体は、液晶のように、文字や画像の印刷に用いられる材料以外の物質であっても良い。また、本発明において、液体は、物質の一状態としての液体のみならず、物質の一状態としての液体に、顔料や金属粒子のような固形物を混ぜたものであっても良い。

本発明の実施形態におけるプリンタの斜視図である。 図１に示すプリンタの分解斜視図である。 図１に示すインクカートリッジの分解斜視図である。 液体検出ユニットの分解斜視図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は液体検出ユニットのケース本体の概略斜視図である。 センサベースを裏から見た斜視図である。 センサチップが搭載されたセンサベースを表から見た斜視図である。 インク検出室の平面図である。 図８のＹ軸に沿った断面図である。 インク検出室への移動部材、センサベース及び検出部の取付を説明するための概略説明図である。 移動部材の概略斜視図である。 移動部材の平面図である。 移動部材の裏面図である。 図９のＢ部拡大図である。 初期動作及びインク検出動作を説明するための概略断面図である。

符号の説明

２１ インクカートリッジ、１３２ センサ部材（検出部）、１３２Ａ センサキャビティ（検出空間部）、１３２Ｃ 圧電センサ、１４１ センサベース（検出部設置部材）、１４１Ａ，１４１Ｂ 貫通孔、１４１Ｃ 検出空間部シール面（センサキャビティシール面）、１４２ 封止フィルム、１５３ 付勢部材、１５６ ダイヤフラム、２００ 液体検出室、２０２ 液体流入口、２０４ 液体流出口、２２０，２２４ 軸受け部材、２３０ 凹所、２３４，２３６ 対面部材、２４４ 第１のシール面、３００ 移動部材、３１０ 受圧板、３２０ 軸、３３０ 上流側部材、３４０ 下流側部材、３３６，３１３，３１４，３１５ 第１の流路、３４４，３１６，３１７，３１８ 第２の流路、３４２ 第２のシール面

Claims (4)

1. 液体流入口と、液体流出口と、前記液体流入口と前記液体流出口との間の液体圧に応じて変位する可撓性のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと対向する一面を有する検出部設置部材と、を備え、前記液体圧に応じて容積が変化する液体検出室と、
   前記液体検出室内に設けられた移動部材と、
   前記液体検出室と連通され、かつ前記検出部設置部材により前記液体検出室とは区画された検出空間部と、前記検出空間部に振動を印加して、該振動に伴う残留振動波形を検出する圧電型センサとを含み、前記検出部設置部材の他面側に設けられた検出部と、
   前記移動部材を、前記検出部設置部材側に移動付勢する付勢部材と、
   を有し、
   前記移動部材は、受圧板と、前記受圧板より突出形成され、各先端面が湾曲した２本の軸と、を有し、前記受圧板は、前記ダイヤフラムに取り付けられて、前記検出部設置部材の前記一面と対向しており、
   前記ダイヤフラムは、前記液体圧が所定の値である時に、前記液体検出室の容積が所定の容積となるまで拡張して、前記付勢部材の付勢力に抗して、前記受圧板を前記検出部設置部材の前記一面から離間させ、
   前記移動部材は、前記液体圧が前記所定の値よりも低下した液体検出時と、前記液体検出室に液体を導入する初期時に、前記付勢部材の付勢力によって、前記受圧板を前記検出設置部材の前記一面に接触させ、かつ、前記液体検出室の容積が前記所定の容積よりも縮小するような位置に前記ダイヤフラムを変位させ、
   前記移動部材は、前記初期時にて、前記液体を前記液体流入口側より前記検出空間部に導く第１の流路と、前記液体を前記検出空間部より前記液体流出口側に導く第２の流路とをさらに含み、
   前記液体検出室は、前記検出部設置部材の前記一面と平行な二次元平面の直交二軸方向の第１の方向にて、前記２本の軸をそれぞれ位置決めする軸受け部材と、前記直交二軸の第２の方向にて、前記２本の軸の前記各先端面とそれぞれ対面して前記２本の軸を位置決めし移動案内する対面部材とを含むことを特徴とする液体検出装置。
2. 請求項１において、
   前記液体検出室は、前記検出部設置部材を露出させて位置決め保持する開口が、前記液体検出室の中心位置に形成され、
   前記直交二軸は、前記液体検出室の中心位置と一致する位置に交点を有することを特徴とする液体検出装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記軸受け部材は、前記２本の軸の各々の両側にて前記液体検出室より起立する２本の起立部材を含み、前記２本の起立部材は、基端側の間隔が自由端側の間隔よりも狭く形成され、
   前記受圧板が前記検出設置部材の前記一面に接触する時には、前記２本の軸の各々は、前記２本の起立部材の前記基端側に位置することを特徴とする液体検出装置。
4. 液体を収容した液体収容体と、
   前記液体収容体と連結され、前記液体収容体内の前記液体が前記液体流入口に供給される請求項１乃至３のいずれかの液体検出装置と、
   を有することを特徴とする液体収容容器。

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