(57)【要約】【課題】液体の残量が規定量以下に低下したことを検出すること。【解決手段】液体を貯蔵した外部の液体収容部に連通する液体流入口、及び液体消費装置に連通する液体流出口を備えた液体検出室３３と、液体検出室３３の液面レベルに応動して移動する移動部材３４と、移動部材３４が液面レベルに応動して所定位置に移動した状態で、移動部材３４の壁面と協働して閉空間を形成する凹部３３ｂ、４１ａと、ここに振動を印加するとともに、振動に伴う自由振動の状態を検出する圧電型検出手段４０とからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯蔵した外部の液体収容部に連通する液体流入口、及び液体消費装置に連通する液体流出口を備えた液体貯蔵部と、前記液体貯蔵部の液面レベルに応動して移動する移動部材と、前記移動部材が液面レベルに応動して所定位置に移動した状態で、前記移動部材の壁面と協働して閉空間を形成する凹部と、前記凹部に振動を印加するとともに、前記振動に伴う自由振動の状態を検出する圧電型検出手段とからなる液体検出装置。
【請求項２】
前記液体貯蔵部は、筒状に形成されていて前記移動体が前記液体貯蔵部の１つの壁面を構成している請求項１の液体検出装置。
【請求項３】
前記液体貯蔵部が、前記液面の上部側に開放口を供えた筒状の凹部と、前記開放口を封止するとともに、前記凹部の空間と大気とを連通させる大気連通手段を有する蓋体とにより構成されている請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項４】
前記大気連通手段が、前記蓋体に形成された大気連通口に連通したキャピラリである請求項３に記載の液体検出装置。
【請求項５】
前記大気連通手段が、空気透過性を有すると共に蒸気不透過性の膜体により構成されている請求項３に記載の液体検出装置。
【請求項６】
前記移動体は、その外周に前記液体貯蔵部の内面との間でメニスカスを形成するとともに、前記移動体の傾きを抑制する程度の高さの壁面を有する請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項７】
前記圧電型検出手段の振動面に対向する前記移動部材の領域に前記振動面に略平行となる面が形成されている請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項８】
前記移動部材が、前記液面レベルの降下方向に付勢手段により付勢されている請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項９】
前記付勢手段が、弾性部材により構成されている請求項８に記載の液体検出装置。
【請求項１０】
前記付勢手段が、重力である請求項８に記載の液体検出装置。
【請求項１１】
前記移動部材の壁面と協働して閉空間を形成する第２の凹部が、前記液体収容部の液体が消尽された状態における前記移動部材の位置にも形成され、前記第２の凹部にも前記圧電型検出手段が配置されている請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項１２】
前記所定位置が、前記液体消費装置に液体を十分に供給できる液面レベルに相当する第１の位置と、前記液体消費装置に液体の供給が停止する直前の液面レベルに相当する第２の位置である請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項１３】
加圧手段に加圧されて液体を排出する液体収容部と、前記液体収容部に連通し、外部の液体消費装置に液体を供給する液体供給口とを備えた液体収容容器において、
前記液体収容部に連通する液体流入口と前記液体供給口に連通する液体流出口とを備えた液体貯蔵部と、前記液体貯蔵部の液面レベルに応動して移動する移動部材と、前記移動部材が液面レベルに応動して所定位置に移動した状態で、前記移動部材の壁面と協働して閉空間を形成する凹部と、前記凹部に振動を印加するとともに、前記振動に伴う自由振動の状態を検出する圧電型検出手段とからなる液体検出装置を備えた液体収容容器。
【請求項１４】
前記液体貯蔵部は、筒状に形成されていて前記移動体が前記液体貯蔵部の１つの壁面を構成している請求項１３に記載の液体収容容器。
【請求項１５】
前記液体貯蔵部が、前記液面の上部側に開放口を供えた筒状の凹部と、前記開放口を封止するとともに、前記凹部の空間と大気とを連通させる大気連通手段を有する蓋体とにより構成されている請求項１３に記載の液体収容容器。
【請求項１６】
前記大気連通手段が、前記蓋体に形成された大気連通口に連通したキャピラリである請求項１５に記載の液体収容容器。
【請求項１７】
前記大気連通手段が、空気透過性を有すると共に蒸気不透過性の膜体により構成されている請求項１５に記載の液体収容容器。
【請求項１８】
前記移動体は、その外周に前記液体貯蔵部の内面との間でメニスカスを形成するとともに、前記移動体の傾きを抑制する程度の高さの壁面を有する請求項１３に記載の液体収容容器。
【請求項１９】
前記圧電型検出手段の振動面に対向する前記移動部材の領域に前記振動面に略平行となる面が形成されている請求項１３に記載の液体収容容器。
【請求項２０】
前記移動部材が、前記液面レベルの降下方向に付勢手段により付勢されている請求項１３に記載の液体収容容器。
【請求項２１】
前記付勢手段が、弾性部材により構成されている請求項２０に記載の液体収容容器。
【請求項２２】
前記付勢手段が、重力である請求項２０に記載の液体収容容器。
【請求項２３】
前記移動部材の壁面と協働して閉空間を形成する第２の凹部が、前記液体収容部の液体が消尽された状態における前記移動部材の位置にも形成され、前記第２の凹部にも前記圧電型検出手段が配置されている請求項１３に記載の液体収容容器。
【請求項２４】
前記移動部材の壁面と協働して閉空間を形成する凹部が、前記液体消費装置に液体を十分に供給できる液面レベルに相当する第１の位置と、前記液体消費装置に液体の供給が停止する直前の液面レベルに相当する第２の位置である請求項１３に記載の液体収容容器。
【請求項２５】
前記加圧手段が加圧ポンプであり、前記液体収容容器には空気を導入する空気導入口が形成されている請求項１３に記載の液体収容容器。
【請求項２６】
外部の液体消費装置に液体を供給する液体供給口と、前記液体供給口に連通する液体収容部とを備えた液体収容容器において、
前記液体収容部の液面レベルに応動して移動する移動部材と、前記移動部材が液面レベルに応動して所定位置に移動した状態で、前記移動部材の壁面と協働して閉空間を形成する凹部と、前記凹部に振動を印加するとともに、前記振動に伴う自由振動の状態を検出する圧電型検出手段とからなる液体検出装置を備えた液体収容容器。
【請求項２７】
加圧手段に加圧されて液体を排出する液体収容部と、前記液体収容部に連通し、外部の液体消費装置に液体を供給する液体供給口を備えた液体収容容器において、
前記液体収容部に連通する液体流入口と前記液体供給口に連通する液体流出口を備えた液体貯蔵部と、前記液体貯蔵部に液体収容量に応動して移動可能に収容された移動部材と、前記移動部材が液体収容量に応動して所定位置に移動した状態で、前記移動部材の水平面に平行な一面と協働して閉空間を形成するように前記液体貯蔵部に形成された凹部と、前記凹部に振動を印加するとともに、前記振動に伴う自由振動の状態を検出する圧電型検出手段とからなる液体検出装置を備えた液体収容容器。
【請求項２８】
前記液体貯蔵部は、上面に形成された開口部を液体収容量に応じて変形可能なフィルムにより封止して構成され、また前記圧電型検出手段が前記液体貯蔵部の前記液体貯蔵部の底部に配置されている請求項２７に記載の液体収容容器。
【請求項２９】
前記移動部材が、前記液体貯蔵部の液体収容量の変化に対応した前記フィルムの変形によって移動することを特徴とする請求項２８に記載の液体収容容器。
【請求項３０】
前記移動部材が前記フィルムに固着されていることを特徴とする請求項２９に記載の液体収容容器。
【請求項３１】
前記移動部材が、前記圧電型検出手段の振動面に対向する領域を前記振動面に略平行となる面を有する特徴とする請求項２７乃至３０のいずれかに記載の液体収容容器。
【請求項３２】
前記移動部材が前記圧電型検出手段が配置された方向に付勢手段により付勢されている請求項２７乃至３１のいずれかに記載の液体収容容器。
【請求項３３】
前記付勢手段が、弾性部材により構成されている請求項３２に記載の液体収容容器。
【請求項３４】
前記移動部材が前記凹部と協働して閉空間を形成する時点を、前記液体収容部の液体が消尽された状態に設定されていることを特徴とする請求項２７乃至３３のいずれかに記載の液体収容容器。
【請求項３５】
前記移動部材が前記凹部と協働して閉空間を形成する時点を、前記液体収容部の液体が略消尽された状態に設定されていることを特徴とする請求項２７乃至３３のいずれかに記載の液体収容容器。
【請求項３６】
容器本体と、
第１の可撓性部材により一部を区画して前記容器本体内に形成された第１の液体収容領域と、
前記容器本体を構成する壁面と一部を第２の可撓性部材とにより区画される第２の液体収容領域と、
液体消費装置に連通する液体流出口と、
前記第１の液体収容領域と前記第２の液体収容領域とを接続する第１の流路と、
前記第２の液体収容領域と前記液体流出口とを接続する第２の流路と、
前記第２の液体収容領域に連通する空洞を形成するように前記容器本体の壁面に設けられた圧電型検出手段と、
前記第２の可撓性部材に取り付けられ、前記容器本体の壁面に接触したとき、前記第２の液体収容領域と前記空洞とが液体で連通するのを遮断するように前記容器本体の壁面に接離する可動部材と、
前記可動部材が前記容器本体の壁面に接触する方向に付勢する付勢部材と、
からなる液体消費装置に液体を供給するための液体収容容器。
【請求項３７】
前記第１の可撓性部材を介して前記第１の液体貯蔵領域が規定値以上に加圧されたとき、前記付勢部材の付勢力に抗して前記可動部材を前記液体容器本体の壁面から離間させるように、前記第２の液体貯蔵容器が膨張して前記第２の可撓性部材を介して移動させる請求項３６に記載の液体収容容器。
【請求項３８】
前記第１の可撓性部材を介して前記第１の液体貯蔵領域の圧力が開放されたとき、前記付勢部材の付勢力により前記可動部材を前記液体容器本体の壁面に接触させるように、前記第２の液体貯蔵容器が収縮して前記第２の可撓性部材を介して移動させる請求項３７に記載の液体収容容器。
【請求項３９】
前記第１の可撓性部材を介して前記第１の液体貯蔵領域が規定値以下の圧力で加圧されているとき、前記付勢部材の付勢力により前記可動部材を前記液体容器本体の壁面に接触させるように、前記第２の液体貯蔵容器が徐々に収縮して前記第２の可撓性部材を介して移動させる請求項３８に記載の液体収容容器。
【請求項４０】
前記第２の液体貯蔵領域とは遮断され、かつ前記第１の液体貯蔵領域に対向するように前記容器本体に形成された気密空間と、前記第１の可撓性部材を介して前記液体を排出させるように前記気密空間に連通して加圧流体を供給する加圧流体導入口とを備えた請求項３６に記載の液体収容容器。
【請求項４１】
前記気密空間の一部が、前記第１の可撓性部材により区画されている請求項４０に記載の液体収容容器。
【請求項４２】
前記容器本体が、前記第１の可撓性部材により開口を封止されて前記第１の液体貯蔵領域を区画する第１の凹部を形成する第１のケース部材と、
前記第１のケース部材と合体可能で前記第１の可撓性部材により前記気密空間を区画する第２の凹部を形成する第２のケース部材と、により構成されている請求項４１に記載の液体収容容器。
【請求項４３】
前記第１のケース部材が、前記第２の可撓性部材により封止されて前記第２の液体収容領域を区画する第３の凹部を有する請求項４２に記載の液体収容容器。
【請求項４４】
前記空洞が、前記容器本体に形成された貫通孔と、圧電型検出手段の振動板とにより区画され、前記空洞の一端の開口は前記振動板により封止され、また他端の開口は、前記可動部材が前記容器本体の壁面から離れた場合に前記第２の液体貯蔵領域に開放され、前記可動部材が前記容器本体の壁面に接触した場合に前記可動部材により封止される請求項３６に記載の液体収容容器。
【請求項４５】
前記圧電型検出手段が空洞を備え、また前記容器本体が、一端が前記圧電型検出手段の前記空洞に開口し、他端が前記第２の液体収容領域に対向する第１、及び第２の流路を有し、
前記第１、及び第２の流路の他端は、前記可動部材が前記容器本体の壁面から離れた場合に前記第２の液体貯蔵領域に連通され、また前記可動部材が前記壁面に接触した場合に封止される請求項３６に記載の液体収容容器。
【請求項４６】
前記第１、及び第２の流路の他端は、前記容器本体の壁面に形成されている請求項４５に記載の液体収容容器。
【請求項４７】
前記圧電型検出手段が空洞を備え、また前記容器本体が、前記第１、第２の流路は、前記空洞を介して前記第２の液体貯蔵領域と連通し、
前記可動部材が前記液体容器本体に接触した場合に、前記第１、第２の流路を介しての前記第２の液体貯蔵領域と前記空洞との連通を阻止する請求項３６に記載の液体収容容器。
【請求項４８】
前記圧電型検出手段が、第１、第２の流路を有する請求項４７に記載の液体収容容器。
【請求項４９】
前記第１の流路は、前記可動部材が前記容器本体の壁面に接触したとき、前記第２の流路との連通を維持する請求項３６に記載の液体収容容器。
【請求項５０】
前記第２の可撓性部材は、可溶性層と遮気層を含む積層材により構成され、前記可溶性層が、前記容器本体の前記第２の液体貯蔵領域を区画する凹部の開口端に熱溶着され、また前記可動部材が前記可溶性層に熱溶着されて前記液体貯蔵領域に収容されている請求項３６に記載の液体収容容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等の液体消費装置に所定の液体を供給する液体収容容器、より詳細には液体の残量を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
捺染装置やマイクロデスペンサ、さらには超高品質での印刷が求められる商業用記録装置等の液体噴射ヘッドは、液体収容容器から被吐出液の供給を受けるが、液体が供給されていない状態で作動させると、いわゆる空打ちとなって噴射ヘッドが損傷を受けるため、これを防止すべく容器の液体残量を監視する必要がある。
【０００３】
例えば、記録装置に例を採ると、液体収容容器であるインクカートリッジのインク残量を検出する方法はいろいろ提案されているが、外部から供給される加圧流体、通常はエアの圧力によりインクを排出する形式のインクカートリッジにあっては、特許文献１に見られるように液に接するように圧電振動子が固定された振動板を配置し、振動板に液が接するか、否かで変化する振動板の自由振動の振動数を検出することが提案されている。
しかしながら、液面の上方が開放されていて、液の供給を円滑にしようとして大気に連通させると、液体の蒸発が生じたり、また振動板の領域での液面の変化に応動して周波数も徐々に変化するため、検出精度が低下するという問題もある。
なお、引用文献２に記載された発明のように、液体を有用する可撓性袋の相対向する扁平な面の一方に液収容用の凹部を形成するとともに、凹部の外面に圧電振動子を配置し、また他方の面に剛体を配置して、剛体と圧電振動子との間の液量（液の深さ）による振動状態から検出することも提案されているが、これによれば比較的高い精度で液残量を検出することができるものの、可撓性袋に収容されたインクの残量を、可撓性袋の変形に追従させて剛体を移動させる関係上、袋の撓みやシワ等に影響を受けるという不都合を抱えている。
【特許文献１】特開2001-146030号公報
【特許文献２】特開2004-136670号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、液体の蒸発を可及的に抑制しつつ、液量が規定量になった時点を確実に検出することができる液体検出装置を提供することである。
【０００５】
また本発明の他の目的は、液体の残量が規定量になったこと検出する機能を備えた液体収容容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を達成するために請求項１の発明は、液体を貯蔵した外部の液体収容部に連通する液体流入口、及び液体消費装置に連通する液体流出口を備えた液体貯蔵部と、前記液体貯蔵部の液面レベルに応動して移動する移動部材と、前記移動部材が液面レベルに応動して所定位置に移動した状態で、前記移動部材の壁面と協働して閉空間を形成する凹部と、前記凹部に振動を印加するとともに、前記振動に伴う自由振動の状態を検出する圧電型検出手段とから構成されている。
【０００７】
また請求項１３の発明は、加圧手段に加圧されて液体を排出する液体収容部と、前記液体収容部に連通し、外部の液体消費装置に液体を供給する液体供給口とを備えた液体収容容器において、前記液体収容部に連通する液体流入口と前記液体供給口に連通する液体流出口とを備えた液体貯蔵部と、前記液体貯蔵部の液面レベルに応動して移動する移動部材と、前記移動部材が液面レベルに応動して所定位置に移動した状態で、前記移動部材の壁面と協働して閉空間を形成する凹部と、前記凹部に振動を印加するとともに、前記振動に伴う自由振動の状態を検出する圧電型検出手段とからなる液体検出装置を備える。
【０００８】
請求項２、及び請求項１４の発明は、前記液体貯蔵部は、筒状に形成されていて前記移動体が前記液体貯蔵部の１つの壁面を構成している。
【０００９】
請求項３及び請求項１５の発明は、前記液体貯蔵部が、前記液面の上部側に開放口を供えた筒状の凹部と、前記開放口を封止するとともに、前記凹部の空間と大気とを連通させる大気連通手段を有する蓋体とにより構成されている。
【００１０】
請求項４、及び請求項１６の発明は、前記大気連通手段が、前記蓋体に形成された大気連通口に連通したキャピラリである。
【００１１】
請求項５、及び請求項１７の発明は、前記大気連通手段が、空気透過性を有すると共に蒸気不透過性の膜体により構成されている。
【００１２】
請求項６、及び請求項１８の発明は、前記移動体は、その外周に前記液体貯蔵部の内面との間でメニスカスを形成するとともに、前記移動体の傾きを抑制する程度の高さの壁面を有する。
【００１３】
請求項７、及び請求項１９の発明は、前記圧電型検出手段の振動面に対向する前記移動部材の領域に前記振動面に略平行となる面が形成されている。
【００１４】
請求項８、及び請求項２０の発明は、前記移動部材が、前記液面レベルの降下方向に付勢手段により付勢されている。
【００１５】
請求項９、及び請求項２１の発明は、前記付勢手段が、弾性部材により構成されている。
【００１６】
請求項１０、及び請求項２２の発明は、前記付勢手段が、重力である。
【００１７】
請求項１１、及び請求項２３の発明は、前記移動部材の壁面と協働して閉空間を形成する第２の凹部が、前記液体収容部の液体が消尽された状態における前記移動部材の位置にも形成され、前記第２の凹部にも前記圧電型検出手段が配置されている。
【００１８】
請求項１２、及び請求項２４の発明は、前記所定位置が、前記液体消費装置に液体を十分に供給できる液面レベルに相当する第１の位置と、前記液体消費装置に液体の供給が停止する直前の液面レベルに相当する第２の位置である。
【００１９】
請求項２７の発明は、加圧手段に加圧されて液体を排出する液体収容部と、前記液体収容部に連通し、外部の液体消費装置に液体を供給する液体供給口を備えた液体収容容器において、前記液体収容部に連通する液体流入口と前記液体供給口に連通する液体流出口を備えた液体貯蔵部と、前記液体貯蔵部に液体収容量に応動して移動可能に収容された移動部材と、前記移動部材が液体収容量に応動して所定位置に移動した状態で、前記移動部材の水平面に平行な一面と協働して閉空間を形成するように前記液体貯蔵部に形成された凹部と、前記凹部に振動を印加するとともに、前記振動に伴う自由振動の状態を検出する圧電型検出手段とにより構成されている。
【００２０】
請求項２８の発明は、前記液体貯蔵部は、上面に形成された開口部を液体収容量に応じて変形可能なフィルムにより封止して構成され、また前記圧電型検出手段が前記液体貯蔵部の前記液体貯蔵部の底部に配置されている。
【００２１】
請求項２９の発明は、前記移動部材が、前記液体貯蔵部の液体収容量の変化に対応した前記フィルムの変形によって移動するように構成されている。
【００２２】
請求項３０の発明は、前記移動部材が前記フィルムに固着されている。
【００２３】
請求項３１の発明は、前記移動部材が、前記圧電型検出手段の振動面に対向する領域を前記振動面に略平行となる面を有する。
【００２４】
請求項３２の発明は、前記移動部材が前記圧電型検出手段が配置された方向に付勢手段により付勢されている。
【００２５】
請求項３３の発明は、前記付勢手段が、弾性部材により構成されている。
【００２６】
請求項３４の発明は、前記移動部材が前記凹部と協働して閉空間を形成する時点を、前記液体収容部の液体が消尽された状態に設定されている。
【００２７】
請求項３５の発明は、前記移動部材が前記凹部と協働して閉空間を形成する時点を、前記液体収容部の液体が略消尽された状態に設定されている。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明によれば、移動体と凹部とにより振動作用領域を区画して液体が所定レベルに到達した時点、また状態を確実に検出することができる。また、移動体が液体貯蔵部の蓋体として機能して液体の蒸発を可及的に抑制する。
【００２９】
請求項１３の発明によれば、移動体と凹部とにより振動作用領域を区画して液体が所定レベルに到達した時点、また状態を確実に検出して、液体収容領域の液体の有無を確実に検出することができる。移動体が液体貯蔵部の蓋体として機能して液体の蒸発を可及的に抑制する。
【００３０】
請求項４、５、及び請求項１６、請求項１７の発明によれば、液体貯蔵部の液体の蒸発を可及的に抑制することができる。
【００３１】
請求項６、及び請求項１８によれば、移動体を液面に平行に移動させることができ、液面が所定レベルに到達した時点で凹部を封止して確実に検出することができる。
【００３２】
請求項７、及び請求項１９の発明によれば、凹部を確実に封止して音響インピーダンスを、液体が存在する場合と存在しない場合とで明確に変化させることができる。
【００３３】
請求項８、及び請求項２０の発明によれば、移動体を液面低下の方向に強制的に付勢されているため、移動体と液体貯蔵部との摩擦による移動体の停止を防止して液体の減少を確実に検出することができる。
【００３４】
請求項１１、及び請求項２３の発明は、液体貯蔵部の容積を拡大しても第２の凹部とここに配置された圧電型検出手段により液体が消尽された時点を確実に検出することが可能となる。
【００３５】
請求項１２、及び請求項２４の発明によれば、液体収容領域の液体が完全に無くなる以前につぎの液体を準備する時間を稼ぐことができる。
【００３６】
請求項２７の発明によれば、伸縮体に移動部材を固定し、圧力変化つまり液体収容量変化による伸縮体の変位に応動させて移動部材を移動させ、凹部を閉じることによりインクエンドやインクニアエンドを確実に検出することができる。
【００３７】
請求項２８の発明によれば、液体貯蔵部を液体収容量の変化(圧力変化)に対応して容易に変形し、かつ容易に密閉空間として構成でき、メニスカスシールに比較して簡単な構造でインク漏れや蒸発を容易に防止することができる。
【００３８】
請求項２９、３０の発明によれば、伸縮体を構成するフィルムの容易な変形により移動部材を液位や圧力に追従させて容易に移動させることができる。
【００３９】
請求項３１の発明によれば、液位に応動して容積を変化させる閉空間を形成することができる。
【００４０】
請求項３２、３３の発明によれば、付勢力を調整することにより、移動部材が凹部を閉じる時期を変更できて、検出すべき液体貯蔵部の内圧(インク残量)を容易に設定することができる。
【００４１】
請求項３４、３５の発明によれば、インク収容領域のインクエンド検出機構やインクニアエンド検出手段として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明の液体収容容器の一実施例を、液体消費装置であるインクジェット式記録装置に供給するインクを収容するインクカートリッジに例を採って示す概観図である。
この実施例では半殻体をなす有底箱体からなる第１のケース１０、第２ケース２０を合体させて液体収容容器であるカートリッジ１となるケースが構成されている。第１のケース２０にはインク等の液体を収容する液体収容領域２を形成すべく第１のケース２０に形成された開口部を樹脂フィルム等からなる可撓性膜体３により覆い第１のケース２０の周囲に熱溶着等で接合されている。一方可撓性膜体３の他方の側には、可撓性膜体３の熱溶着した部分に第２のケース２０の周囲が可撓性膜体３に圧接して、第２のケースと可撓性膜体間で形成された空間を気密空間となるように形成している。この気密空間は、外部から図示しない加圧流体導入口から導入された加圧流体（加圧空気）によって可撓性膜体３を第１のケースから液体を外部に排出する方向に加圧する加圧領域４となるように形成されている。
【００４３】
また第１のケース１０の外面には液体消費装置の液供給路と接続する液体供給口５が形成されている。この液体供給口５には、液体消費装置の液体噴射ヘッドと導通した液体導入部材（液体導入針）の外周に弾接する開口を有するパッキンと、パッキンの上面に当接してパッキンの開口を封止する弁体８と、弁体８をパッキンの方向に付勢するコイルバネ等のバネ６を収容している。
液体消費装置と未接続（図１（イ））の状態では、バネ６により常時閉弁状態を維持し、また接続された状態（図１（ロ））では液体導入部材７により弁体８が開弁方向に押圧されて開弁する。
液体供給口５と液体収容領域２とは接続流路９，９'により連通されていて、この接続流路の途中に本発明が特徴とする液体検出手段３０が接続されている。
【００４４】
図２は、上述した液検出手段３０の一実施例を示すものであって、液体消費装置に接続された状態で、底部となる領域に液体収容領域２に接続する開口３１と、液体供給口５に接続する開口３２を備えた筒状容器からなる液体検出室３３と、液体検出室３３の内面３３ａに沿って液面レベルに応動して移動するとともに液体検出室３３の１つの壁として作用する移動体３４と、液体検出室３３の開口部を封止しつつ液体検出室３３の上部、つまり空間領域を大気に連通させる大気連通路３５ａを有する蓋体３５と、好ましくは移動体３４を下方に弱い力で押圧する蓋体３５と移動部材３４との間に配設された付勢手段としての圧縮バネ３６と、規定の液面レベルを検出できるように配置された圧電素子を有する圧電型検出手段４０とから構成されている。
【００４５】
大気連通路３５ａは、図３(イ)に示したように蓋体３５の表面（または裏面）に一端が大気連通路３５ａに連通する蛇行するように形成された細溝３５ｂの他端を残して遮気性フィルム３７により封止して構成されたキャピラリを介して大気に開放されたり、また図３(ロ)に示したように蓋体３５の表面側に、大気連通孔３５ａに連通する凹部３５ｃを形成し、この凹部３５ｃを液の蒸気の透過は阻止する一方、空気は透過させる膜３８で封止して、膜３８を介して大気に連通されていて、液体検査室３５の液体の蒸発の抑制しつつ大気との連通が図られている。
【００４６】
移動体３４は、液面全面を覆う程度の大きさに形成されていると共に、移動体３４と液体検出室３３の内面３３ａとの間隙は、移動体３４が液面に容易に追従可能で液漏れを生じない程度、具体的にはメニスカスが形成される程度に設定されている。
また移動体３４は、その外周に移動体３４がピストンとして機能する、つまり内面３３ａに対して垂直状態を維持できる程度の高さＨの縦壁面３４ａが形成されている。
【００４７】
また、付勢手段を構成する圧縮バネ３６は、液体検出室３３の内面３３ａと移動体３４の縦壁面３４ａとの間隙から液漏れを生じさせない、換言すれば付勢手段による付勢力によっても移動体３４が液体に埋没しない程度の強さに設定されている。
なお、付勢手段としてはゴム、板バネなどの弾性部材のほかに、移動体３４に作用する重力を利用することができる。
【００４８】
圧電型検出手段４０は、液体検出室３３を構成する壁面の所定の位置、つまり検出すべき液面になったときに移動体３４が対向する箇所に形成された凹部３３ｂに、この凹部３３ｂを封止するように液体検出室３３の外面に固定されている。
【００４９】
圧電型検出手段４０は、図４に示したように中央領域に液体の進入路となる貫通孔４１ａが穿設された取り付け基体４１と、貫通孔４１ａを封止するように基体４１に固定され、自由振動が可能な振動板４２と、振動板４１の表面に固定された圧電素子４３とにより構成されている。
【００５０】
このように構成された圧電型検出手段４０の圧電素子４３に図５（イ）に示す充放電波形を印加することにより、振動板４１、圧電素子４３及び液体、もしくは空気からなる振動系が自由振動する。この自由振動（残留振動）は、圧電素子４３に圧電効果による逆起電力を発生させるから、この逆起電力の周期を測定することにより振動周期を測定することができる。
【００５１】
次にこのように構成された実施例を、インクカートリッジとして使用した場合に例を採って説明する。インクカートリッジを液体消費装置である記録装置に装着すると、図１(ロ)に示したように液体導入部材７が液体供給口５と係合して弁体８が後退され、また図示しない加圧流体供給源が加圧領域４に連通する（なお、加圧領域４は、流路により液体供給口５の形成されている面に導かれて、インクカートリッジを消費装置に装着した際に加圧流体供給源に接続できるように構成するのが望ましい）。
【００５２】
加圧流体である空気が加圧領域４に未供給の状態では、移動体３４は圧縮バネ３６の付勢力を受けて液体検出室３３の底部に位置している（図２(イ)）。この状態で圧電素子４３に駆動信号を供給すると、圧電素子３４がアクチュエータとして所定時間励起され振動板４２が自由振動を開始する（図５（イ））。
【００５３】
励起が完了した時点で圧電素子４２への駆動信号を停止すると、圧電素子４２は振動板４３の自由振動に対応する逆起電力が生じる。いまの状態は凹部３３ｂ、４１ａには液体が存在しないから振動板４２が空気に晒されており、振動板４２と空気とで決まる比較的（振動板が液体に接している場合に比較して）高い周波数で自由振動を開始し、圧電素子４３から自由振動の周波数、及び振幅に一致する信号として出力する。
【００５４】
次に、上記の状態から加圧流体供給源から空気を供給すると、可撓性膜体３と第２のケース２０とにより形成された加圧領域４に空気が流入して液体収容領域２が可撓性膜体３により加圧される。
これにより液体収容室２のインクが接続流路９を通って液体検出室３０に流れ込み、これにつれて液体検出室３０の移動体３４は、上部のエアを細溝３５ｂと遮気性フィルム３７とにより構成されたキャピラリから排出しながら液面の上昇に応動して上昇し、移動体３４が圧電型検出手段４０が位置する凹部３３ｂに対向する（図１（ロ）、図２（ロ））。
【００５５】
この過程で加圧されたインクは毛細管現象などにより凹部３３ｂ、４１ａに流れ込むから、移動体３４は、凹部３３ｂ、４１ａに満たされたインクを挟んで振動板４２に対向することになる。
なお、インクが容易に凹部３３ｂ、４１ａに進入できるように液体検出室３３の内周面の凹部３３ｂの上下に連通する細溝３３ｃ、３３ｄを上下方向に形成しておくのが望ましい。
【００５６】
言うまでも無く、液面レベルが規定の位置を超えて、つまり凹部３３ｂよりもさらに上方に上昇した場合にあっても、凹部３３ｂに液が進入するとともに、凹部３３ｂ、４１ａが液で満たされた状態で移動体３４で封止され、音響インピーダンスが増大する。
【００５７】
この音響インピーダンスの増大により振動板４２の自由振動周波数は、振動板４２が大気に晒されている場合に比較して低下する（図５の（ロ）、図６のＦの領域）。この振動板４２の自由振動は、圧電素子４３に発生する逆起電力の周波数として検出できるから、液面レベルが所定レベル、つまり凹部３３ａに到達したことを検出できる。
【００５８】
液体検出室３０に所定量のインクが供給されている状態で液体消費装置によりインクが消費されている間は、移動体３４の周囲と液体検出室３３の内面とのわずかな隙間からインクが蒸発しようとするが、移動体３４の上部空間は、蓋体３５の細溝３５ｂと遮気性フィルム３７とにより構成されたキャピラリにより大気に連通されているため、インク蒸気は放散を可及的に抑制される。
【００５９】
インクの消費が進んでインク収容領域２のインクが極めて少なくなると加圧流体供給源から加圧空気を供給しても液体検出室３３にはインクが流入しなくなるため、液体検出室３３のインクは所定の液面レベルを維持できなくなって液面レベルが徐々に低下しだす。
【００６０】
液体検出室３３の液面レベルが検出領域よりも低下すると、移動体３４が液面に追従して圧電型検出手段４０の検出領域よりも下方に移動し、凹部３３ｂ、４１ａのインクも溝３３ｂを流路として降下するから、凹部３３ｂ、４１ａに空気が流入しだして振動板４１の自由振動の振動数が過渡的に変化し（図６のＱの領域）、移動体３４が凹部３３ｂよりも下方に移動した状態では、振動板４２が大気に晒される（図２（ハ））。
【００６１】
この結果、振動板４２の振動数が上昇し、以後、移動体３４の低下に関わりなくほぼ一定の周波数を維持する（図５の(ハ)、図６のＥの領域）。したがって、振動数が急変した時点を検出することにより、液体収容領域２のインクが消費し尽くされたこと、または加圧流体供給源からの加圧空気の供給が停止したことを検出できる。
【００６２】
なお、上述の実施例においては移動体３４の側面に対向するように圧電型検出手段４０を配置したが、図７(イ)に示したように液体検出室３３の上下の２箇所、液体が液体検出室３３に十分に充填されたときの液面レベルだけでなく、次のカートリッジを準備できる最低限の液体が液体検出室３３に残留したときの液面レベルに対応する位置に、第２の圧電型検出手段４０'を配置してもよい。
【００６３】
これによれば、規定位置まで液体が充填されていることを第１の圧電型検出手段４０により上述のごとく検出するほか、ニアエンド状態を第２の圧電型検出手段４０'により検出して次のインク収容容器を用意するための時間を稼ぐことができる。
なお、第１の圧電型検出手段をニアエンド用として用い、第２の圧電型検出手段をインクエンド用として用いることも可能である。
【００６４】
また図７(ロ)に示したように液体検出室３３の底部に凹部３９を形成してここに第３の圧電型検出手段４０"すると、移動体３４が液体検出室の底部に位置した状態、つまり液体が完全に供給できなくなった状態を検出することができる。なお、凹部３９には常時インクが存在することになるが、凹部３９がインクでみたされていても移動体３４により封止された状態（この場合には移動体の水平面が壁面として作用する）と、移動体３４が底部から離れて開放された状態とでは音響インピーダンスが異なるため、これら２つの状態を検出することができる。
【００６５】
図８は、液体検出室の他の実施例を示すものであって、この実施例においては液体収容領域２の液が消尽された時点、いわゆるインクエンドとなった時点、または実質的に液の供給が不可能となる時点、いわゆるインクニアエンドとなった時点を確実に検出するのに適した構造を提供するものである。
【００６６】
この実施例においては、前述の実施例と同様に液体検出室３３は、カートリッジ１の加圧されない領域に液体収容領域２に連通する接続流路９と、液体供給口５に連通する接続流路９'とを備えた液体貯蔵部として形成され、ここに液体収容量に応動して移動可能に移動部材３４'が収容されている。
【００６７】
また液体貯蔵部の底部、つまり移動部材３４'の平面３４'ａに対向する位置には凹部３９'が形成されていて、この凹部３９'は移動部材３４'の平面３４'ａと協働して閉空間を形成する。
【００６８】
凹部３９'にはこの空間領域に強制振動を印加する一方、強制振動を停止させた後に発生する自由振動の状態、つまり振動数、振幅、位相などを検出するための圧電型検出手段４０'が設けられている。そして、これら凹部３９'、移動部材３４'、及び圧電型検出手段４０'が液体検出装置を構成している。
【００６９】
ところで、この実施例においては液体検出室３３は、前述の実施例の移動部材３４の側面と液体検出室３３の周面との間のメニスカスにより液体貯蔵部となる液密空間を形成するのではなく、液体検出室３３の開口面を、移動部材３４'の移動を妨害しない程度の可撓性を備え、容易に伸縮するフィルム、好ましくは熱溶着層と遮気性層とを有するラミネート構造のフィルムを袋状、もしくは筒胴状に成型して構成した伸縮体５５で封止することにより実現されている。
【００７０】
すなわち、袋状、または筒胴状の伸縮体５５はその上部を、熱溶着層を液体検出室３３の開口面３３ａに対向させて熱溶着などにより接着されている。
伸縮体５５を袋状として構成した場合には、図８(イ)、(ロ)に示したように伸縮体５５の底部の表面、また裏面に前述の移動部材３４'が、その平面３４'ａを凹部３９'に対向させるように固着され、また筒胴状として構成した場合には図８(ハ)に示したように下部の開口部５５ａが移動部材３４'の周面３４ｂ'に固着されている。なお、移動部材３４'の移動量を可及的に少なく限定して検出する場合には、伸縮体５５を袋状、または筒胴状とすることなく平板状の可撓性フィルムそれ自体により形成しても良い。また、移動部材３４’を高分子の熱溶着が可能な材料で構成した場合には、前記伸縮体５５の熱溶着層と対向させて熱溶着により固定することができる。
【００７１】
そして、液体検出室３３は、通常、ポリプロピレンやポリエチレンの射出成型により構成されているから、伸縮体５５の少なくとも液体検出室３３に接する面を同じ材質のポリプロピレンやポリエチレンにより構成することにより容易、かつ確実に熱溶着することができる。また、好ましくは、伸縮体の胴部を蛇腹状に癖付けを行うことにより液位、つまり移動部材３４'の移動に追従させてダイヤフラムもしくは蛇腹のように容易、かつ規定の形状に成型させつつ伸縮させることができる。
【００７２】
また、移動部材３４'の上面、つまり接液面とは反対の面には、一端が固定された圧縮コイルバネ５６の他端を当接させて移動部材３４'が可及的に水平状態を維持するように凹部３９'の側に弾圧されている。
【００７３】
コイルバネ５６の荷重は、液体検出室３３の液ばかりでなく接続流路９により連通する液体収容領域２の液をも加圧するから、移動部材３４'の変位量は、液体収容領域２の液量とコイルバネ５６の押圧荷重とに左右される。
【００７４】
したがって、コイルバネ５６の押圧荷重を適宜に選択することにより、液体収容領域２の液が完全に無くなった状態、または若干液が残っている状態で移動部材３４'により凹部３９'を閉鎖させることを選択できる。
つまり、前者の状態を検出すると液体検出装置がインクエンド検出手段として機能し、また後者の状態を検出するとインクニアエンド検出手段として機能する。
【００７５】
図９は、上記圧電型検出手段４０の一実施例を示すものであって、この圧電型検出手段を構成するセンサチップ６０は、円形開口よりなるセンサキャビティ６１をその中心に有するセラミック製のチップ本体６２と、チップ本体６２の上面に積層され、センサキャビティ６１の底面壁を構成する振動板６３と、振動板６３の上に積層された圧電素子６４と、チップ本体６２の上に積層された端子６５Ａ、６５Ｂとで構成されている。
【００７６】
圧電素子６４は、端子６５Ａ、６５Ｂに接続された上下の電極層と、上下の電極層の間に積層された圧電層とからなり、例えば、センサキャビティ６１内の液の有無による圧電素子６４の電気特性の変化でインクキャビティ６１に液が閉じ込められた状態となったか、否かを判断する。
【００７７】
センサチップ６０は、チップ本体６２の下面をセンサベース６６の上面中央部に接着層を介して一体に固着されており、また接着層によってセンサベース６６とセンサチップ６０間がシールされている。
そして、センサベース６６及びユニットベース６７の入側流路６６Ａ、６７Ａと出側流路６６Ｂ、６７Ｂは、センサチップ６０のセンサキャビティ６１に連通している。これにより、インクは、入側流路６７Ａ、６６Ａを介してセンサキャビティ６１に入り、出側流路６６Ｂ、６７Ｂを介してセンサキャビティ６１から排出されるようになる。
【００７８】
このようにセンサチップ６０が搭載された金属製のセンサベース６６は、ユニットベース６７に形成された凹所６７Ｃに収容されている。そして、その上から樹脂製の接着フィルム６８により被覆してセンサベース６６とユニットベース６７が一体に固着されている。
【００７９】
接着フィルム６８は、中央に開口６８Ａが形成されていてセンサベース６６をユニットベース６７の上面の凹所６８Ａに収容した状態でその上から被せることにより、中央の開口６８Ａからセンサチップ６０を露出させている。
また、接着フィルム２４０の内周側を、センサベース６６の上面に接着層を介して接着させ、且つ、外周側をユニットベース６７の凹所６７Ｃの周囲の上面壁６７Ｄに接着することによりセンサベース６６とユニットベース６７間を互いに固着すると同時にシールしている。
【００８０】
なお、上述の実施例においては、液体収容領域２と液体検出室３３とを独立させて配置するとともに、流路９により接続する形態について説明したが、図１０に示したように液体供給口５に吸引圧が作用した時点で差圧により開弁する負圧発生手段５０を収容した液体収容容器５１に、移動体３４を収容するとともに、液体収容容器５１の壁面に貫通孔５１ａを形成して上述の圧電型検出手段４０を配置するようにしても、圧電型検出手段４０が配置されている位置まで液体５２が減少したことを検出できる。
【００８１】
なお、移動体３４を収容する領域を連通孔５３ａを備えた垂直壁５３により区分して、移動体３４を圧電型検出手段４０の側でメニスカスを形成できる程度の間隙に規制するのが望ましい。
【００８２】
上述の実施例では垂直壁５３により移動体３４を圧電型検出手段４０の側に規制しているが、液体収容容器５１の内壁により規制できるように、負圧発生手段５０が通過できる程度の切欠部や貫通孔を移動体３４に形成しておく手法も考えら得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図(イ)、(ロ)は、それぞれ液体収容容器が液体消費装置の一種である記録装置に装着される以前の状態、及び装着されてインクが加圧されている状態を模式的に示す図である。
【図２】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ液体検出室に液体が充填されていない状態で示すセンサーの構造、規定の液面レベルまで液体が充填された状態、及び規定の位置よりも若干下方に液面が到達した状態を示す図である。
【図３】図(イ)、(ロ)は、それぞれ蓋体の一実施例を示す平面図、及び断面図である。
【図４】圧電型検出手段の一実施例を示す断面図である。
【図５】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ圧電素子が励起された状態、移動体がセンサーに対向していない状態での圧電素子の出力信号、及び移動体がセンサーに対向した状態での圧電素子の出力状態を示す図である。
【図６】液体検出室の液量と、圧電型検出手段により検出される振動数との関係を示す線図である。
【図７】図(イ)、(ロ)は、それぞれ圧電型検出手段の配置形態の他の実施例を示す断面図である。
【図８】図(イ)乃至図(ハ)は、それぞれ本発明の液体検出室の他の実施例を示す断面図である。
【図９】同上液体検出室に適した圧電型検出手段の実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の適用例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  カートリッジ    ２  液体収容領域    ３  可撓性膜体    ４  加圧領域    ５  液体供給口   ７  液体導入部材    ８  弁体    ９，９'  接続流路    ３０  液体検出手段    ３３  液体検出室    ３４  移動体    ３５  蓋体    ４０  圧電型検出手段    ４１  基体    ４１ａ  貫通孔     ４２  振動板    ４３  圧電素子    ３３ｂ、４１ａ  凹部
【図１】
2006160371.tif 000003
【図２】
2006160371.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006160371.tif 000008
【図７】
2006160371.tif 000009
【図８】
2006160371.tif 000010
【図９】
2006160371.tif 000011
【図１０】
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