(57)【要約】      （修正有）【課題】インクの波動やインク中の気泡の影響を受けにくく、検出精度の向上が期待できる液体検出機能を備えた容器を提供する。【解決手段】内部に貯留した液体を外部に送出する送出通路を有したカートリッジケース１０１と、送出通路の終端付近に介在されたバッファ室１２２、１２３と、バッファ室に臨むように設けられたセンサユニット２００と、を有し、センサユニットに含まれるセンサチップ２３０は、振動板を介してセンサキャビティ及びバッファ室に向けて振動波を出射すると共に、バッファ室から返ってくる反射波を振動板を介して受けることで電気信号に変換する圧電素子２３４と、を有しており、バッファ室１２２、１２３の大きさ（高さＨ）は、センサチップより出射される振動波と、バッファ室から返ってくる反射波との打ち消し合いを避ける寸法に設定されている。【選択図】図９
2006315300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に貯留した液体を外部に送出する送出通路を有した容器本体と、
前記送出通路の終端付近に介在されたバッファ室と、
前記バッファ室に臨むように設けられたセンサユニットと、を有し、
前記センサユニットに含まれるセンサチップは、
前記バッファ室と連通するセンサキャビティと、該センサキャビティの前記バッファ室に連通した側と反対側の開口面を塞ぐ振動板と、該振動板の前記センサキャビティと反対側の面に設けられ、振動板を介してセンサキャビティ及びバッファ室に向けて振動波を出射すると共に、バッファ室から返ってくる反射波を振動板を介して受けることで電気信号に変換する圧電素子と、を有しており、
前記バッファ室の大きさは、前記センサチップより出射される振動波と、前記バッファ室から返ってくる反射波との打ち消し合いを避ける寸法に設定されていることを特徴とする容器。
【請求項２】
請求項１に記載の容器であって、
前記振動板に対向する前記バッファ室の壁面が振動系上の開端となっており、
前記センサチップより出射される振動波の波長をλとするとき、前記振動板から前記バッファ室の開端までの振動伝播空間のうち、振動の吸収に最大の影響を与える領域の振動伝播方向の寸法Ｈが、次の（１）または（２）の関係に設定されていることを特徴とする容器。
（１）（ｎ×λ／２−λ／８）≦Ｈ≦（ｎ×λ／２＋λ／８）
ただし、ｎ＝１，２，３・・・
（２）０＜Ｈ≦λ／８
【請求項３】
請求項１に記載の容器であって、
前記振動板に対向する前記バッファ室の壁面が振動系上の閉端となっており、
前記センサチップより出射される振動波の波長をλとするとき、前記振動板から前記バッファ室の閉端までの振動伝播空間のうち、振動の吸収に最大の影響を与える領域の振動伝播方向の寸法Ｈが、次の関係に設定されていることを特徴とする容器。
（ｎ×λ／２−λ／４−λ／８）≦H≦（ｎ×λ／２−λ／４＋λ／８）
ただし、ｎ＝１，２，３・・・
【請求項４】
請求項２または３に記載の容器であって、
前記バッファ室として、仕切壁を介して互いに隣り合う上流側バッファ室と下流側バッファ室とが設けられ、
前記上流側バッファ室は、その上流部が前記送出通路の上流側に連通すると共に下流部が上流側連通路を介して前記センサキャビティに連通し、
下流側バッファ室は、その上流部が下流側連通路を介して前記センサキャビティに連通すると共に下流部が前記送出通路の下流側に連通し、
それにより、前記送出通路の上流側から流れてきた液体が、前記上流側バッファ室から上流側連通路を介して前記センサキャビティに供給され、該センサキャビティから下流側連通路及び下流側バッファ室を介して前記送出通路の下流側に排出されるように構成されていることを特徴とする容器。
【請求項５】
請求項４に記載の容器であって、
前記センサユニットと前記上流側及び下流側バッファ室との間に、センサユニットが液密に装着されるセンサ受壁が設けられ、
一方、前記センサユニットは、前記センサチップの他に、
前記センサチップを載置固定する金属製のセンサベースと、該センサベースを載置固定すると共に前記センサ受壁にセンサユニットを装着したときセンサ受壁と液密に当接する樹脂製のユニットベースと、を有し、
前記センサベース、ユニットベース、及び前記センサ受壁に、前記上流側及び下流側連通路が設けられ、
これら上流側及び下流側連通路が、前記上流側及び下流側バッファ室に比べて流路断面が小さな狭隘流路とされ、
その狭隘流路とされた上流側及び下流側連通路を除く前記上流側及び下流側バッファ室が、前記振動の吸収に最大の影響を与える領域とされていることを特徴とする容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にインクジェット式記録装置等の液体噴射装置に適用される液体検出機能（主にインク残量検出機能）付きの容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレイ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ディスプレイ、面発光ディスプレイ（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等が挙げられる。
【０００３】
液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置においては、圧力発生室を加圧する圧力発生手段と加圧されたインクをインク滴として射出するノズル開口とを有するインクジェット記録ヘッドが、キャリッジに搭載されており、インク容器内のインクが流路を介して記録ヘッドに供給され続けることにより、印刷を継続可能に構成されている。インク容器は、例えばインクが消費された時点でユーザーが簡単に交換できる、着脱可能なカートリッジとして構成されている。
【０００４】
従来、インクカートリッジのインク消費の管理方法としては、記録ヘッドでのインク滴の射出数やメンテナンスにより吸引されたインク量をソフトウエアにより積算してインク消費を計算により管理する方法や、インクカートリッジに液面検出用の電極を取付けることにより実際にインクが所定量消費された時点を管理する方法などがある。
【０００５】
しかしながら、ソフトウェアによりインク滴の吐出数やインク量を積算してインク消費を計算上管理する方法には、次のような問題がある。ヘッドの中には吐出インク滴に重量バラツキを有するものがある。このインク滴の重量バラツキは画質には影響を与えないが、バラツキによるインク消費量の誤差が累積した場合を考慮して、マージンを持たせた量のインクをインクカートリッジに充填してある。従って、個体によってはマージン分だけインクが余るという問題が生ずる。
【０００６】
一方、電極によりインクが消費された時点を管理する方法は、インクの実量を検出できるので、インク残量を高い信頼性で管理できる。しかしながら、インクの液面の検出をインクの導電性に頼ることになるので、検出可能なインクの種類が限定されてしまったり、電極のシール構造が複雑化してしまうという欠点がある。また、電極の材料としては、通常は導電性が良く耐腐食性も高い貴金属が使用されるので、インクカートリッジの製造コストがかさむ。さらに、２本の電極を装着する必要があるため、製造工程が多くなり、結果として製造コストがかさんでしまう。
【０００７】
そこで、上記の課題を解決すべく開発された装置が、特許文献１に圧電装置（ここでは、センサユニットと言う）として開示されている。このセンサユニットは、圧電素子が積層された振動板に対向するキャビティの内部に、インクが存在する場合とインクが存在しない場合とで、強制振動後の振動板の残留振動（自由振動）に起因する残留振動信号の共振周波数が変化することを利用して、インクカートリッジ内のインク残量を監視するというものである。
【特許文献１】特開２００１−１４６０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に記載の技術では、センサユニットのキャビティをカートリッジのインク貯留室に直接臨ませているので、インクに混入している気泡の影響やインクの波動等のノイズの影響を受けやすく、検出精度が落ちる場合があった。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮し、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けにくく、検出精度の向上が期待できる液体検出機能を備えた容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、以下の構成により達成される。
（１）  内部に貯留した液体を外部に送出する送出通路を有した容器本体と、
前記送出通路の終端付近に介在されたバッファ室と、
前記バッファ室に臨むように設けられたセンサユニットと、を有し、
前記センサユニットに含まれるセンサチップは、
前記バッファ室と連通するセンサキャビティと、該センサキャビティの前記バッファ室に連通した側と反対側の開口面を塞ぐ振動板と、該振動板の前記センサキャビティと反対側の面に設けられ、振動板を介してセンサキャビティ及びバッファ室に向けて振動波を出射すると共に、バッファ室から返ってくる反射波を振動板を介して受けることで電気信号に変換する圧電素子と、を有しており、
前記バッファ室の大きさは、前記センサチップより出射される振動波と、前記バッファ室から返ってくる反射波との打ち消し合いを避ける寸法に設定されていることを特徴とする容器。
（２）  （１）に記載の容器であって、
前記振動板に対向する前記バッファ室の壁面が振動系上の開端となっており、
前記センサチップより出射される振動波の波長をλとするとき、前記振動板から前記バッファ室の開端までの振動伝播空間のうち、振動の吸収に最大の影響を与える領域の振動伝播方向の寸法Ｈが、次の（１）または（２）の関係に設定されていることを特徴とする容器。
（１）（ｎ×λ／２−λ／８）≦Ｈ≦（ｎ×λ／２＋λ／８）
ただし、ｎ＝１，２，３・・・
（２）０＜Ｈ≦λ／８
（３）  （１）に記載の容器であって、
前記振動板に対向する前記バッファ室の壁面が振動系上の閉端となっており、
前記センサチップより出射される振動波の波長をλとするとき、前記振動板から前記バッファ室の閉端までの振動伝播空間のうち、振動の吸収に最大の影響を与える領域の振動伝播方向の寸法Ｈが、次の関係に設定されていることを特徴とする容器。
（ｎ×λ／２−λ／４−λ／８）≦H≦（ｎ×λ／２−λ／４＋λ／８）
ただし、ｎ＝１，２，３・・・
（４）  （２）または（３）に記載の容器であって、
前記バッファ室として、仕切壁を介して互いに隣り合う上流側バッファ室と下流側バッファ室とが設けられ、
前記上流側バッファ室は、その上流部が前記送出通路の上流側に連通すると共に下流部が上流側連通路を介して前記センサキャビティに連通し、
下流側バッファ室は、その上流部が下流側連通路を介して前記センサキャビティに連通すると共に下流部が前記送出通路の下流側に連通し、
それにより、前記送出通路の上流側から流れてきた液体が、前記上流側バッファ室から上流側連通路を介して前記センサキャビティに供給され、該センサキャビティから下流側連通路及び下流側バッファ室を介して前記送出通路の下流側に排出されるように構成されていることを特徴とする容器。
（５）  （４）に記載の容器であって、
前記センサユニットと前記上流側及び下流側バッファ室との間に、センサユニットが液密に装着されるセンサ受壁が設けられ、
一方、前記センサユニットは、前記センサチップの他に、
前記センサチップを載置固定する金属製のセンサベースと、該センサベースを載置固定すると共に前記センサ受壁にセンサユニットを装着したときセンサ受壁と液密に当接する樹脂製のユニットベースと、を有し、
前記センサベース、ユニットベース、及び前記センサ受壁に、前記上流側及び下流側連通路が設けられ、
これら上流側及び下流側連通路が、前記上流側及び下流側バッファ室に比べて流路断面が小さな狭隘流路とされ、
その狭隘流路とされた上流側及び下流側連通路を除く前記上流側及び下流側バッファ室が、前記振動の吸収に最大の影響を与える領域とされていることを特徴とする容器。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、液体の送出通路の終端付近にバッファ室を設け、そのバッファ室に臨ませてセンサユニットを設け、センサユニットのセンサチップからバッファ室に向けて振動波を出射し、バッファ室からセンサキャビティに戻ってきた反射波に基づいて、例えば、バッファ室やセンサキャビティ内の液体の有無を検出するようにしているので、液体の波動や液体中の気泡の影響を受けずに、液体の残量等を検出することができる。特に、バッファ室の大きさを、センサチップより出射される振動波とバッファ室から返ってくる反射波との打ち消し合いを避ける寸法に設定してあるので、反射波を吸収されにくい条件で振動板で捕らえることができ、その結果、圧電素子の逆起電圧を大きくすることができて、感度の良い検出を行うことができる。
【００１２】
ここで、例えば、振動板に対向するバッファ室の壁面が開端である場合（壁面が開放していて柔軟なフィルムで塞がれている場合など）には、バッファ室を含む寸法を設定することにより、振動の吸収を少なくすることができ、感度を上げることができる。
【００１３】
また、振動板に対向するバッファ室の壁面が閉端である場合（壁面が剛性を有する壁により閉じられている場合など）にも、バッファ室を含む寸法を設定することにより、振動の吸収を少なくすることができ、感度を上げることができる。
【００１４】
また、本発明によれば、センサキャビティを、液体が流れる流路の一部とすることができるので、センサキャビティに液体や気泡が滞留することによる誤検出を極力防止することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、センサチップを金属製のセンサベースの上に配置し、センサベースを樹脂製のユニットベースの上に配置し、ユニットベースをセンサ受壁の上に配置し、センサキャビティとバッファ室を、センサベース、ユニットベース、及びセンサ受壁にそれぞれ形成した連通路を介して連通させているので、液体の波動や液体中の気泡の影響を受けずに、液体の残量等を検出することができる。また、樹脂製のユニットベースとセンサチップとの間に金属製のセンサベースを介在させているので、音響特性を良好にすることができる。また、前記連通路を狭隘流路としているので、音響特性上においてはバッファ室の寸法を最適な条件に設定するだけで、吸収の少ない条件で反射波を振動板上に捕らえることができ、高い感度を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の液体検出機能付きのインクカートリッジ（液体検出機能を備えた容器）について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態のインクカートリッジが使用されるインクジェット式記録装置（液体噴射装置）の概略構成を示す。図１中符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１は、キャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介して、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復移動されるように構成されている。
【００１８】
キャリッジ１の記録用紙６に対向する側にはインクジェット式記録ヘッド１２が搭載され、またその上部には記録ヘッド１２にインクを供給するインクカートリッジ１００が着脱可能に装着されている。
【００１９】
この記録装置の非印字領域であるホームポジション(図中、右側)にはキャップ部材１３が配置されており、このキャップ部材１３はキャリッジ１に搭載された記録ヘッド１２がホームポジションに移動した時に、記録ヘッド１２のノズル形成面に押し当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するように構成されている。そして、キャップ部材１３の下方には、キャップ部材１３により形成された密閉空間に負圧を与えてクリーニング等を実施するためのポンプユニット１０が配置されている。
【００２０】
また、キャップ部材１３における印字領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段１１が記録ヘッド１２の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ１がキャップ部材１３側に往復移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド１２のノズル形成面を払拭することができるように構成されている。
【００２１】
図２は、インクカートリッジ１００の概略構成を示す斜視図である。このインクカートリッジ１００には、本実施形態の液体検出装置であるセンサユニット２００が内蔵されている。
【００２２】
インクカートリッジ１００は、内部にインク貯留部を備える樹脂製のカートリッジケース（容器本体）１０１と、カートリッジケース１０１の下端面を覆うように装着された樹脂製のカバー１０２とを有する。カバー１０２は、カートリッジケース１０１の下端面に貼られた各種の封止フィルムを保護するために設けられている。カートリッジケース１０１の下端面にはインク送出部１０３が突設され、インク送出部１０３の下端面には、インク送出口（図示略）を保護するためのカバーフィルム１０４が貼られている。
【００２３】
また、カートリッジケース１０１の細幅の側面には、センサユニット２００を収容するためのセンサ収容凹部１１０が設けられ、そのセンサ収容凹部１１０には、センサユニット２００とスプリング３００とが収容されている。このスプリング３００は、後述するが、センサユニット２００を、センサ収容凹部１１０内底部のセンサ受壁１２０（図６参照）に押し付けてシールリング２７０（図６参照）を押し潰すことにより、センサユニット２００とカートリッジケース１０１との間のシール性の確保を行うものである。
【００２４】
センサ収容凹部１１０は、カートリッジケース１０１の細幅の側面に開口しており、その側面の開口からセンサユニット２００とスプリング３００とが挿入されている。そして、センサ収容凹部１１０の側面の開口は、センサユニット２００及びスプリング３００を内部に収納した状態で、外側から基板５００の付いた封止カバー４００で塞がれている。
【００２５】
図３はセンサユニット２００と、スプリング３００と、封止カバー４００と、基板５００の各構成を示す分解斜視図である。また、図４はセンサユニット２００の分解斜視図、図５は別の角度から見たセンサユニット２００の分解斜視図、図６はインクカートリッジ１００のセンサユニット収容部分の縦断面図である。また、図７はセンサユニット２００の要部の断面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。
【００２６】
図６に示すように、カートリッジケース１０１のセンサ収容凹部１１０の内底部には、センサユニット２００の下端を受けるためのセンサ受壁１２０が設けられている。センサ受壁１２０は、その上面にセンサユニット２００が載り、スプリング３００の弾性力で、センサユニット２００の下端のシールリング２７０が圧接する部分である。
【００２７】
このセンサ受壁１２０の下側には、隔壁（仕切壁）１２７を挟んで互いに区分された上流側と下流側の一対のセンサバッファ室１２２、１２３が設けられ、センサ受壁１２０には、センサバッファ室１２２、１２３に対応させて一対の連通口（連通路）１３２、１３３が設けられている。カートリッジケース１０１の内部には、図示しないが、貯留したインクを外部に送出するための送出通路が設けられており、送出通路の終端付近（インク送出口付近）に位置させてセンサ収容凹部１１０が設けられ、そのセンサ収容凹部１１０内にセンサユニット２００が配設されている。この場合、上流側センサバッファ室１２２は、連絡通路１２４を介して上流側の送出通路に連通され、下流側センサバッファ室１２３は、連絡通路１２５を介して、インク送出口に近い下流側の送出通路に連通されている。
【００２８】
また、センサバッファ室１２２、１２３の下面は、剛性壁で封じられていても構わないが、この実施形態では開口しており、その開口が樹脂製の薄い柔軟性を有する封止フィルム１０５によって覆われている。このようにバッファ室１２２、１２３の下面開口が薄い封止フィルム１０５で覆われている場合、後述する振動系を考える上では、バッファ室１２２、１２３の先端が開端の扱いとなる。また、開口の代わりに剛性壁で覆った場合は、閉端の扱いとなる。
【００２９】
センサユニット２００は、図４及び図５に示すように、上面に凹所２１１を有する樹脂製でプレート状のユニットベース２１０と、ユニットベース２１０の上面の凹所２１１に収容された金属製でプレート状のセンサベース２２０と、センサベース２２０の上面に載置固定されたセンサチップ２３０と、センサベース２２０とユニットベース２１０を固着する接着フィルム２４０と、ユニットベース２１０の上側に配された一対の端子プレート２５０と、端子プレート２５０の押さえとセンサチップ２３０の保護を行うプレート状の押さえカバー２６０と、ユニットベース２１０の下面に配されたゴム製のシールリング２７０と、から構成されている。
【００３０】
各部品の詳細を述べると、ユニットベース２１０は、図５に示すように、上面中央にセンサベース２２０の嵌まる凹所２１１を有すると共に、凹所２１１の周囲の上面壁２１４の外側に、上面壁２１４よりも一段高く設定された取付壁２１５を有する。取付壁２１５は凹所２１１を挟んで対向するように一対設けられており、取付壁２１５上に位置させて、ユニットベース２１０の上面の四隅には４つの支持ピン２１６が立設されている。また、凹所２１１の底壁には、円形の貫通孔よりなる入側流路（上流側連通路）２１２と出側流路（下流側連通路）２１３が設けられている。また、ユニットベース２１０の下面には、図４に示すようにシールリング２１７の嵌まる長円形の凸部２１７が設けられ、前記入側流路２１２と出側流路２１３はこの凸部２１７上に位置している。なお、シールリング２１７は、ゴム製のリングパッキンよりなり、下面に断面半円状の環状凸部２７１を有している。
【００３１】
センサベース２２０は、センサの音響特性の向上を図る目的で、樹脂よりも剛性の高いステンレス等の金属プレートによって構成されている。センサベース２２０は、四つの角を面取りした矩形板状をなし、ユニットベース２１０の入側流路２１２及び出側流路２１３に対応した、２つの貫通孔よりなる入側流路（上流側連通路）２２２及び出側流路（下流側連通路）２２３を有している。
【００３２】
このセンサベース２２０の上面には、例えば両面接着フィルムの貼り付けや接着剤の塗布などによって接着層２４２が形成されており、この接着層２４２の上に、センサチップ２３０が搭載され固着されている。
【００３３】
センサチップ２３０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２３２を有しており、センサキャビティ２３２の下面をインクの受け入れを可能とするために開放し、上面を振動板２３３で塞いで、振動板２３３の上面に圧電素子２３４を配した構成をなしている。
【００３４】
具体的に述べると、センサチップ２３０は、図６及び図７に示すように、円形開口よりなるセンサキャビティ２３２を中心に有するセラミック製のチップ本体２３１と、チップ本体２３１の上面に積層され、センサキャビティ２３２の底面壁を構成する振動板２３３と、振動板２３３の上に積層された圧電素子２３４と、チップ本体２３１の上に積層された端子２３５、２３６とで構成されている。
【００３５】
圧電素子２３４は、具体的に図示しないが、前記各端子２３５、２３６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るものであり、例えば、センサキャビティ２３２内のインクの有無による電気特性の違いで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。
【００３６】
センサチップ２３０は、チップ本体２３１の下面をセンサベース２２０の上面中央部に載せることにより、前記接着層２４２によってセンサベース２２０に一体に固着されており、その接着層２４２によって同時に、センサベース２２０とセンサチップ２３０間がシールされている。そして、センサベース２２０及びユニットベース２１０の入側流路２２２、２１２と出側流路２２３、２１３は、センサチップ２３０のセンサキャビティ２３２に連通している。この構成により、インクは、入側流路２１２、２２２を介してセンサキャビティ２３２に入り、出側流路２２３、２１３を介してセンサキャビティ２３２から排出されるようになる。
【００３７】
このようにセンサチップ２３０が搭載された金属製のセンサベース２２０は、ユニットベース２１０の上面の凹所２１１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２４０を被せることにより、センサベース２２０とユニットベース２１０が一体に接着されている。
【００３８】
即ち、接着フィルム２４０は、中央に開口２４１を有しており、センサベース２２０をユニットベース２１０の上面の凹所２１１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２４１からセンサチップ２３０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２２０の上面に接着層２４２を介して接着させ、且つ、外周側をユニットベース２１０の凹所２１１の周囲の上面壁２１４に接着させることにより、つまり、接着フィルム２４０を２部品（センサベース２２０とユニットベース２１０）の上面に跨って貼り付けることにより、センサベース２２０とユニットベース２１０間を互いに固着すると同時にシールしている。
【００３９】
この場合、センサベース２２０の上面は、ユニットベース２１０の凹所２１１より上側に突出しており、接着フィルム２４０は、ユニットベース２１０の凹所２１１の周囲の上面壁２１４に対する接着位置よりも高い位置で、センサベース２２０の上面に接着されている。このように、センサベース２２０に対するフィルム接着面の高さを、ユニットベース２１０に対するフィルム接着面の高さよりも上の位置に設定したことにより、段差をもってセンサベース２２０を接着フィルム２４０で押え付けることができ、ユニットベース２１０に対するセンサベース２２０の固着力の強化を図ることができる。また、ガタツキのない取付も可能となる。
【００４０】
また、各端子プレート２５０は、帯状の基板部２５１と、基板部２５１の側縁に突設されたバネ片２５２と、基板部２５１の両側に形成された取付孔２５３と、基板部２５１の両端に形成された折曲片２５４とを有するもので、それぞれ取付孔２５３に支持ピン２１６を通して位置決めした状態で、ユニットベース２１０の取付壁２１５の上面に配置されている。そして、その上から押さえカバー２６０を載せることで、ユニットベース２１０と押さえカバー２６０とにより挟持され、その状態で、各バネ片２５２が、センサチップ２３０の上面の端子２３５、２３６に接触導通している。
【００４１】
押さえカバー２６０は、端子プレート２５０の基板部２５１を挟みながらユニットベース２１０の取付壁２１５の上面に載る平板部２６１と、平板部２６１の四隅に配され、ユニットベース２１０の支持ピン２１６に嵌まる４つの取付孔２６２と、平板部２６１の中央上面に設けられた立壁２６３と、立壁２６３に設けられたスプリング受座２６４と、平板部２６１の下面に設けられ、端子プレート２５０のバネ片２５２の逃げを作る凹部２６５とを有し、端子プレート２５０を上から押さえ付けながらユニットベース２１０の上面に載せられることで、ユニットベース２１０の上面の凹所２１１に収容されたセンサプレート２２０及びセンサチップ２３０を保護している。
【００４２】
以上の部品によりセンサユニット２００を組み立てるには、まず、センサベース２２０の上面全面に接着層２４２を形成し、その接着層２４２の上にセンサチップ２３０を載置することで、センサチップ２３０とセンサベース２２０間を接着層２４２によって一体に固着すると共にシールする。
【００４３】
次いで、そのセンサチップ２３０と一体になったセンサベース２２０を、ユニットベース２１０の上面の凹所２１１に収容し、その状態で、上方から接着フィルム２４０を被せることで、接着フィルム２４０の内周側をセンサベース２２０の上面に接着層２４２を介して接着させ、外周側をユニットベース２１０の凹所２１１の周囲の上面壁２１４に接着させる。それにより、センサベース２２０とユニットベース２１０間を、接着フィルム２４０によって一体に固着すると共にシールすることができる。
【００４４】
次に、端子プレート２５０を、取付孔２５３をユニットベース２１０の支持ピン２１６に嵌めながら、ユニットベース２１０の上に配設し、その上から押さえカバー２６０を配置する。また、任意の段階で、ユニットベース２１０の下面の凸部２１７にシールリング２７０を嵌めておく。以上により、センサユニット２００を組み立てることができる。
【００４５】
センサユニット２００は、以上のように構成されており、カートリッジケース１００のセンサ収容凹所１１０にスプリング３００と一緒に収容されている。そして収容された状態で、図６に示すようにスプリング３００が押さえカバー２６０を下向きに押圧することにより、センサユニット２００の下面に設けたシールリング２７０が潰れながらセンサ収容凹所１１０内のセンサ受壁１２０に圧接し、これにより、センサユニット２００とカートリッジケース１０１の間のシール性が確保されている。
【００４６】
このような組み付けが行われることにより、シール性が確保された条件の下で、カートリッジケース１０１内の上流側バッファ室１２２が、センサ受壁１２０の連通口（上流側連通路）１３２を介してセンサユニット２００内の入側流路（上流側連通路）２１２、２２２に連通され、カートリッジケース１０１内の下流側バッファ室１２３が、センサ受壁１２０の連通口（下流側連通路）１３３を介してセンサユニット２００内の出側流路（下流側連通路）２１３、２２３に連通される。そして、入側流路２１２、２２２、センサキャビティ２３２、出側流路２１３、２２３は、この順に上流側から並ぶように、カートリッジケース１０１内の送出通路に直列に介在することになる。
【００４７】
ここで、センサキャビティ２３２につながる上流側の流路は、流路断面の大きな上流側バッファ室１２２、及び、流路断面の小さなセンサ受壁１２０の連通口１３２、センサユニット２００内の入側流路２１２、２２２で構成される。また、センサキャビティ２３２につながる下流側の流路は、流路断面の大きな下流側バッファ室１２３、及び、流路断面の小さなセンサ受壁１２０の連通口１３３、センサユニット２００内の出側流路２１３、２２３で構成される。センサキャビティ２３２につながる流路のうち、バッファ室１２２、１２３に比較して流路断面の小さな連通路（連通口１３２、１３３、入側流路２１２、２２２、２１３、２２３）は、狭隘流路となっている。
【００４８】
また、センサ収容凹所１１０の側面開口を塞ぐ封止カバー４００は、図３に示すように、板状の本体４０１の外面に基板５００の嵌まる凹部４０２を設け、凹部４０２の底壁に、各端子プレート２５０の折曲片２５４の露出する開口４０３と、基板５００の位置決め用のピン４０６、４０７とを設け、本体４０１の内面に、センサ収容凹所１１０内の所定部位に係止する係止爪４０５を突設した構成を有しており、センサユニット２００及びスプリング３００をセンサ収容凹所１１０の内部に収容した状態で、カートリッジケース１０１に取り付けられている。この状態で、封止カバー４００の凹部４０２に基板５００を取り付けることにより、基板５００の所定の接点５０１と端子プレート２５０とが接触導通する。なお、基板５００には、位置決め用のピン４０６、４０７と係合する切欠５０６や孔５０７が設けられている。
【００４９】
次に、センサユニット２００によるインクの検出原理について説明する。
インクカートリッジ１０１内のインクが消費される際には、貯留されたインクは、センサユニット２００のセンサキャビティ２３２を経由して、インク送出部１０３からインクジェット式記録装置の記録ヘッド１２へ送られる。
【００５０】
この際、インクカートリッジ１００内にインクが十分に残っている段階では、センサキャビティ２３２内はインクで満たされている。一方、インクカートリッジ１００内のインク残量が少なくなると、センサキャビティ２３２内にインクが存在しない状態となる。
【００５１】
そこで、センサユニット２００は、この状態の変化に起因する音響インピーダンスの相違を検出する。それによって、インクが十分に残っている状態であるか、あるいは、ある一定以上のインクが消費されて残量が少なくなった状態であるか、を検知することができる。
【００５２】
具体的には、圧電素子２３４に電圧を印加すると、圧電素子２３４の変形に伴い振動板２３３が変形する。圧電素子２３４を強制的に変形させた後、電圧の印加を解除すると、しばらくは、たわみ振動が振動板２３３に残留する。この残留振動は、振動板２３３とキャビティ２３２内の媒体との自由振動である。従って、圧電素子２３４に印加する電圧をパルス波形あるいは矩形波とすることで、電圧を印加した後の振動板２３３と媒体との共振状態を容易に得ることができる。
【００５３】
この残留振動は、振動板２３３の振動であり、圧電素子２３４の変形を伴う。このため、残留振動に伴って圧電素子７は逆起電力を発生する。この逆起電力は、端子プレート２５０を介して外部で検出される。
【００５４】
このようにして検出された逆起電力によって共振周波数が特定できるので、この共振周波数に基づいてインクカートリッジ１００内のインクの有無を検出することができる。
【００５５】
ところで、このような原理でインク残量を検出する場合に、インク残量の多寡による音響インピーダンスの相違を正確に分別するには、振動板２３３に伝わる振動の強さが大きい方が断然有利である。従って、圧電素子２３４の駆動により振動板２３３を振動させて、振動波をバッファ室１２２、１２３に向け出射した後の反射波が、吸収されずに強く戻ってくる条件を作り出せれば、検出の感度を上げることができる。
【００５６】
そのために、本実施形態では、バッファ室１２２、１２３の大きさを、センサチップ２３０より出射される振動波と、バッファ室１２２、１２３から返ってくる反射波との打ち消し合いを、できるだけ避ける寸法に設定している。例えば、本実施形態の場合は、振動板２２３に対向するバッファ室１２２、１２３の壁面が開端（ここには柔軟性を有した封止フィルム１０５がある）になっているので、開端の振動条件において、振動が吸収されにくい寸法条件に設定している。
【００５７】
その点を図９、図１０を用いて説明する。
図９は音響特性に大きく影響する部品寸法についての説明図、図１０は開端の場合の出射波（現在波）と反射波の関係を示す図である。
【００５８】
図９に示すように、振動板２３３からセンサキャビティ２３２、連通路（上流側及び下流側流路２１２、２２２、２１３、２２３及び連通口１３２、１３３）を通して、バッファ室１２２、１２３に向けて振動波Ｋを出射すると、それらの空間内の媒体を通して波が伝播し、バッファ室１２２、１２３の開端（ここには柔軟性を有した封止フィルム１０５がある）から反射波が返ってくる。この波は、振動板２３３と開端の間を往復しながら振動板２３３を振動させる。従って、この波が吸収されにくい条件を探し出して、波の伝播空間の寸法を決めてやれば、振動板２３３を大きく揺らして、圧電素子２３４の逆起電圧を大きくすることができる。
【００５９】
振動板２３３からバッファ室１２２、１２３の開端までの振動伝播空間のうち、振動に影響を及ぼす寸法としては、図９中のＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４が主として考えられる。Ｈ１はバッファ室１２２、１２３の開端から振動板２３３までの全領域に相当する寸法である。また、Ｈ２はバッファ室１２２、１２３の開端から金属製のセンサベース２２０の下面までの領域に相当する寸法、Ｈ３はバッファ室１２２、１２３の開端から樹脂製のユニットベース２１０の下面までの領域に相当する寸法、Ｈ４はバッファ室１２２、１２３の高さである。
【００６０】
バッファ室１２２、１２３は、他の空間と比べてかなり大きめの空間であるから、このバッファ室１２２、１２３が、振動の吸収に最大の影響を与える領域と考えることができる。そこで、センサチップ２３０より出射される振動波の波長をλとするとき、振動板２３３からバッファ室１２２、１２３の開端までの振動伝播空間のうち、振動の吸収に最大の影響を与える領域の振動伝播方向の寸法Ｈとして、本例では、バッファ室１２２、１２３の高さＨ４＝Ｈを、次の（１）または（２）の関係を満たすように設定している。
【００６１】
（１）（ｎ×λ／２−λ／８）≦Ｈ≦（ｎ×λ／２＋λ／８）  
ただし、ｎ＝１，２，３・・・
（２）０＜H≦λ／８
【００６２】
つまり、波長λを考慮に入れて、バッファ室１２２、１２３の寸法を最適な長さに設定しているのである。
波長の具体例を挙げてみる。
・インクの動粘度  ν＝１５００（ｍ／ｓ）
・振動の周期      ｆ＝３０（ｋＨｚ）
とすると、波長λは、次のように求まる。  
λ＝１５００（ｍ／ｓ）×１／３００００（ｓ）
＝５０ｍｍ
【００６３】
従って、この波長データに基づいてバッファ室１２２、１２３の高さを決めてやれば、最適な条件で検出を行うことが可能になる。
開端の振動条件における現在波（ＫＡ）と反射波（ＫＢ）の関係を、図１０を参照して見てみる。図１０において、Ａは出射端（振動板２３３に相当）、Ｂ１は開端（バッファ室１２２、１２３の開端に相当）である。（ａ）は出射端Ａと開端Ｂ１の距離Ｈ＝λ／２の場合、（ｂ）は出射端Ａと開端Ｂ１の距離Ｈ＝λ／４の場合、（ｃ）は出射端Ａと開端Ｂ１の距離Ｈ＝λ／８の場合、（ｄ）は出射端Ａと開端Ｂ１の距離Ｈ＝λ／１６の場合である。
【００６４】
（ａ）Ｈ＝λ／２のときは、現在波ＫＡと反射波ＫＢが同位相で重なるので、出射端Ａで最大の振幅となる。
（ｂ）Ｈ＝λ／４のときは、現在波ＫＡと反射波ＫＢが逆位相となって打ち消し合うので、出射端Ａで最小の振幅となる。
（ｃ）Ｈ＝λ／８のときは、出射端Ａで大きめの振幅となる。
（ｄ）Ｈ＝λ／１６のときは、出射端Ａで大きめの振幅となる。
【００６５】
この結果から、どの範囲がよくてどの範囲がいけないかを判断すると、（ｂ）の場合が具合が悪いことが分かる。また、（ａ）の場合が最良であるが、最良の条件を中心に、±λ／８の範囲に入っていれば、概ね好結果が得られることが予想できる。つまり、そのような考察に基づいて、上記の（１）や（２）式を導き出しているのである。
【００６６】
次に閉端の場合はどうなるか検討してみる。閉端の場合は、図１１に示すように現在波と反射波の関係を考えることができる。図１０の場合と同様に、（ａ）は出射端Ａと閉端Ｂ１の距離Ｈ＝λ／２の場合、（ｂ）は出射端Ａと閉端Ｂ１の距離Ｈ＝λ／４の場合、（ｃ）は出射端Ａと閉端Ｂ１の距離Ｈ＝λ／８の場合、（ｄ）は出射端Ａと閉端Ｂ１の距離Ｈ＝λ／１６の場合である。
【００６７】
この場合は、
（ａ）Ｈ＝λ／２のときは、現在波ＫＡと反射波ＫＢが逆位相となって打ち消し合うので、出射端Ａで最小の振幅となる。
（ｂ）Ｈ＝λ／４のときは、現在波ＫＡと反射波ＫＢが同位相で重なるので、出射端Ａで最大の振幅となる。
（ｃ）Ｈ＝λ／８のときは、出射端Ａで小さな振幅となる。
（ｄ）Ｈ＝λ／１６のときは、出射端Ａで小さな振幅となる。
【００６８】
この結果から、どの範囲がよくてどの範囲がいけないかを判断すると、（ａ）の場合が最良であり、それ以外は具合が悪いことが分かる。その考察に基づくと、次式が導き出せる。
（ｎ×λ／２−λ／４−λ／８）≦H≦（ｎ×λ／２−λ／４＋λ／８）
ただし、ｎ＝１，２，３・・・
従って、閉端の場合は、この条件に基づいてバッファ室１２２、１２３の高さ寸法を決めるのがよい。
【００６９】
以上の実施形態によれば、インクの送出通路の終端付近にバッファ室１２２、１２３を設け、そのバッファ室１２２、１２３に臨ませてセンサユニット２００を設け、センサユニット２００のセンサチップ２３０からバッファ室１２２、１２３に向けて振動波を出射し、バッファ室１２２、１２３からセンサキャビティ２３２に戻ってきた反射波に基づいて、バッファ室１２２、１２３やセンサキャビティ２３２内のインクの有無を検出するようにしているので、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けずに、インクの残量を検出することができる。特に、バッファ室１２２、１２３の大きさを、センサチップ２３０より出射される振動波とバッファ室１２２、１２３から返ってくる反射波との打ち消し合いを避ける寸法に設定してあるので、反射波を吸収されにくい条件で振動板２３３で捕らえることができ、その結果、圧電素子２３４の逆起電圧を大きくすることができて、感度の良い検出を行うことができる。
【００７０】
また、送出通路の上流側から流れてきたインクが、上流側バッファ室１２２から上流側連通路（センサ受壁１２０の連通口１３２、ユニットベース２１０及びセンサベース２２０の入側流路２１２、２２２）を介してセンサキャビティ２３２に供給され、センサキャビティ２３２から下流側連通路（ユニットベース２１０及びセンサベース２２０の出側流路２１３、２２３及びセンサ受壁１２０の連通口１３３）及び下流側バッファ室１２３を介して送出通路の下流側に排出されるように構成されているので、センサキャビティ２３２を、インクが流れる流路の一部とすることができる。従って、センサキャビティ２３２にインクや気泡が滞留することによる誤検出を極力防止することができる。
【００７１】
また、センサチップ２３０を金属製のセンサベース２２０の上に配置し、センサベース２２０を樹脂製のユニットベース２１０の上に配置し、ユニットベース２１０をセンサ受壁１２０の上に配置し、センサキャビティ２３２とバッファ室１２２、１２３を、センサベース２２０、ユニットベース２１０、及びセンサ受壁１２０にそれぞれ形成した連通路（上流側及び下流側流路２１２、２２２、２１３、２２３及び連通口１３２、１３３）を介して連通させているので、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けずに、インクの残量を正確に検出することができる。また、樹脂製のユニットベース２１０とセンサチップ２３０との間に金属製のセンサベース２２０を介在させているので、音響特性を良好にすることができる。また、連通路（上流側及び下流側流路２１２、２２２、２１３、２２３及び連通口１３２、１３３）を狭隘流路としているので、音響特性上においてはバッファ室１２２、１２３の寸法を最適な条件に設定するだけで、吸収の少ない条件で反射波を振動板２３３上に捕らえることができ、高い感度を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態のインクカートリッジ（液体容器）が使用されるインクジェット式記録装置（液体噴射装置）の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明に実施形態のインクカートリッジの概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】図２のインクカートリッジに装備されるセンサユニット（液体検出装置）を始めとする部品の詳細構成を示す斜視図である。
【図４】図３のセンサユニットの分解斜視図である。
【図５】図３のセンサユニットの別の角度から見た分解斜視図である。
【図６】図２のインクカートリッジのセンサユニットを装着した部分の縦断面図である。
【図７】図６のセンサユニットの要部拡大断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図である。
【図９】部品の寸法関係を説明するための、図６のセンサユニットの要部拡大断面図である。
【図１０】開端の場合の振動条件の説明図である。
【図１１】閉端の場合の振動条件の説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００  インクカートリッジ（液体検出機能を備えた容器）
１０１  カートリッジケース（容器本体）
１０５  封止フィルム
１２０  センサ受壁
１２２  上流側センサバッファ室
１２３  下流側センサバッファ室
１２７  隔壁（仕切壁）
２００  センサユニット
２１０  ユニットベース
２１２  入側流路（上流側連通路）
２１３  出側流路（下流側連通路）
２２０  センサベース
２２２  入側流路（上流側連通路）
２２３  出側流路（下流側連通路）
２３０  センサチップ
２３２  センサキャビティ
２３３  振動板
２３４  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006315300.tif 000009
【図８】
2006315300.tif 000010
【図９】
2006315300.tif 000011
【図１０】
2006315300.tif 000012
【図１１】
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