(57)【要約】【課題】  液体の残量または圧力が所定値になったこと等、高精度で液体を検出する機能を備えた液体検出装置及びそれを用いた液体収容容器を提供すること。【解決手段】  液体検出装置１１は、液体流入口１０４と、液体流出口１０５と、それらの間の液体圧に応じて変位するダイヤフラム１０１とを備え、液体圧に応じて容積が変化する液体検出室１０２と、ダイヤフラム１０１に取り付けられ、液体検出室１０２内にて揺動軸１１１を中心として揺動変位する移動部材１１０と、移動部材１１０を移動付勢して、液体圧が低下した時に液体検出室１０２の容積を縮小させるようにダイヤフラム１０１を変位させる捩りコイルスプリング１２０とを有する。【選択図】      図５
2008238666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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ように設けられた検出部設置面と、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する検出空間部と、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、前記検出部設置面に設けられた検出部と、
を有し、
前記移動部材は、揺動軸と、前記揺動軸から離れた位置に設けられた受圧板とを有し、
前記移動部材の一部は、前記ダイヤフラムに取り付けられ、
前記受圧板は、前記検出部設置面と対向しており、
前記移動部材は、前記揺動軸を中心として揺動することにより、前記受圧板を変位させ、
前記移動部材は、ばねによって前記検出空間部側に付勢されており、
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、前記ばねの付勢力に抗して、前記受圧板を前記検出部設置面から離間させ、
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時に、前記ばねの付勢力によって、前記受圧板を前記検出設置面に接触させ、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、
前記圧電型センサは、前記圧電型センサと前記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を特徴とする液体検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記液体検出室には、前記移動部材及び前記ばねが収容される凹所が形成され、前記凹所の開口端は前記ダイヤフラムにより封止されていることを特徴とする液体検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記揺動軸は前記移動部材と一体的に形成され、前記揺動軸は前記液体検出室に回動可能に支持されていることを特徴とする液体検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記受圧板は、前記検出部設置面と対向する第１の面と、前記ダイヤフラムと対向する第２の面と、を有し、
前記ダイヤフラムは、前記受圧板の前記第２の面に固定されていることを特徴とする液体検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記ばねは捩りコイルスプリングであることを特徴とする液体検出装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記捩りコイルスプリングは、前記揺動軸に挿通して支持されていることを特徴とする液体検出装置。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記揺動軸の軸方向の一端側は、前記ダイヤフラムに固定されていることを特徴とする液体検出装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記捩りコイルスプリングは、前記揺動軸の軸方向の他端側に偏った範囲にて、前記揺動軸に挿通されていることを特徴とする液体検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記移動部材は、
前記揺動軸と交差する方向に沿って、前記受圧板より前記液体流入口側に向けて延在された上流側部材と、
前記揺動軸と交差する方向に沿って、前記受圧板より前記液体流出口側に向けて延在された下流側部材と、
を含み、
前記揺動軸は、前記上流側部分の途中に一体的に形成され、
前記揺動軸から前記上流側部分の自由端部までの距離が、前記揺動軸から前記下流側部分の自由端部までの距離よりも短いことを特徴とする液体検出装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記液体検出室は、前記下流側部分を移動案内する案内部を有することを特徴とする液体検出装置。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
前記受圧板及び前記上流側部分は、液体を前記液体流入口より前記検出空間部に導く第１の流路を有し、
前記受圧板及び前記下流側部分は、液体を前記検出空間部より前記液体流出口に導く第２の流路を有することを特徴とする液体検出装置。
【請求項１２】
加圧手段に加圧されて貯留されている液体を液体排出口から排出する液体収容部と、
前記液体排出口が前記液体流入口に連通されている請求項１乃至１１のいずれか記載の液体検出装置と、
を有することを特徴とする液体収容容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体検出室内の液体圧や液体容量に応じて変位する移動部材を有する液体検出装置及びそれを用いた液体収容容器に関する。
【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装置における液体噴射ヘッドは、液体収容容器から被吐出液体の供給を受けるが、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内の液体残量を監視する必要がある。
【０００３】
そこで、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自体にインク残量を検出する為の液体検出部を装備したものが各種提案されている。
【０００４】
この様な液体検出部の具体的な構成としては、特許文献１に記載された発明のように、液体を収容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。
【特許文献１】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】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された液体検出部では、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て、それにより検出精度が低下する虞があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することにあり、液体の残量または圧力が所定値になったこと等、高精度で液体を検出する機能を備えた液体検出装置及びそれを用い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】
【０００７】
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ように設けられた検出部設置面と、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する検出空間部と、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、前記検出部設置面に設けられた検出部と、
を有し、
前記移動部材は、揺動軸と、前記揺動軸から離れた位置に設けられた受圧板とを有し、
前記移動部材の一部は、前記ダイヤフラムに取り付けられ、
前記受圧板は、前記検出部設置面と対向しており、
前記移動部材は、前記揺動軸を中心として揺動することにより、前記受圧板を変位させ、
前記移動部材は、ばねによって前記検出空間部側に付勢されており、
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、前記ばねの付勢力に抗して、前記受圧板を前記検出部設置面から離間させ、
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時に、前記ばねの付勢力によって、前記受圧板を前記検出設置面に接触させ、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、
前記圧電型センサは、前記圧電型センサと前記前記受圧板との間の距離に基づいて、前記残留振動波形を検出することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様によれば、ばね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、前記ばねの付勢力に抗して、前記受圧板を前記検出部設置面から離間させる。液体圧が所定値を下回ると、捩りコイルスプリングの付勢力により移動部材が変位して、受圧板を検出設置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。受圧板が前記検出部設置面から離間して、検出空間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。このとき、移動部材は可撓性のダイヤフラムの動きと連動して揺動する。また、移動部材は揺動軸を中心として揺動する。したがって、受圧板が安定して変位することができ、液体を精度良く検出することが可能である。
【０００９】
なお、圧電型センサの残留波形によって液体の検出を行なう場合、圧電型センサと受圧板との間の距離に基づいて変化する前記残留振動波形の振幅値を検出することが好ましい。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。
【００１０】
本発明の一態様において、前記液体検出室には、前記移動部材及び前記ばねが収容される凹所が形成され、前記凹所の開口端は前記ダイヤフラムにより封止されていることが好ましい。移動部材は、所定の受圧面積が必要なことから、ダイヤフラムにより封止される液体検出室には、捩りコイルスプリングのようなばねを配置できる十分なスペースを確保できる。よって、液体検出室の大きさを増大せず、しかも液体検出室の外部にばねを配置する必要がないので、液体検出装置の小型化が図られる。
【００１１】
本発明の一態様において、前記揺動軸は前記移動部材と一体的に形成され、前記揺動軸は前記液体検出室に回動可能に支持されていることが好ましい。揺動軸を移動部材と一体化することで、部品点数が削減されて組立が容易となる。
【００１２】
本発明の一態様において、前記受圧板は、前記検出部設置面と対向する第１の面と、前記ダイヤフラムと対向する第２の面と、を有し、前記ダイヤフラムは、前記受圧板の前記第２の面に固定されていることが好ましい。受圧板の第２の面をダイヤフラムの固定部として利用することにより、移動部材に別途ダイヤフラムの固定部を設ける必要がなくなり、液体検出装置の更なる小型化を図ることが可能となる。このとき、受圧板の第２の面の少なくとも一部をダイヤフラムに溶着することにより、移動部材をダイヤフラムに取り付けるようにすれば、液体検出装置の組み立てが容易となる。
【００１３】
本発明の一態様において、前記ばねは捩りコイルスプリングであることが好ましい。捩りコイルスプリングが移動部材に付与する荷重は、移動部材の変位量に比例する圧縮又は引っ張りコイルスプリングほど大きくない。よって、移動部材が移動端に移動する時の閾値となる設計圧力の精度が高まる。液体の残量または圧力等の液体検出は、移動部材の位置によって求められ、その残量または圧力に相応した移動部材の位置精度が高まるので、結果として更に検出精度を高めることができる。
【００１４】
本発明の一態様において、前記捩りコイルスプリングは、前記揺動軸に挿通して支持されていることが好ましい。移動部材と一体化された揺動軸に捩りコイルスプリングを挿通させ、それらを液体検出室に配置できるので、組立が容易となる。
【００１５】
本発明の一態様において、前記揺動軸の軸方向の一端側は、前記ダイヤフラムに固定されていることが好ましい。これによって、揺動軸が液体検出室内の所定の上下位置に安定して保持される。したがって、移動部材の動きを安定させることができ、結果として更に検出精度を高めることができる。
【００１６】
本発明の一態様において、前記捩りコイルスプリングは、前記揺動軸の軸方向の他端側に偏った範囲にて、前記揺動軸に挿通されていることが好ましい。こうすると、揺動軸の一端側の上下位置をダイヤフラムによって規制する一方、他端側の上下位置を捩りコイルスプリングによって規制することができ、揺動軸の位置をより安定させ、検出精度の更なる向上を図ることが可能となる。
【００１７】
本発明の一態様において、前記移動部材は、前記揺動軸と交差する方向に沿って、前記受圧板より前記液体流入口側に向けて延在された上流側部材と、前記揺動軸と交差する方向に沿って、前記受圧板より前記液体流出口側に向けて延在された下流側部材と、を含み、前記揺動軸は、前記上流側部分の途中に一体的に形成され、前記揺動軸から前記上流側部分の自由端部までの距離が、前記揺動軸から前記下流側部分の自由端部までの距離よりも短いことが好ましい。こうすると、移動部材の変位が、液体の流れに逆らうことがなく、移動部材を円滑に変位させることができる。したがって、より検出精度を高めることができる。
【００１８】
本発明の一態様において、前記液体検出室は、前記下流側部分を移動案内する案内部を有することが好ましい。変位量が大きい下流側部分を案内部によって案内することで、液体圧の変化に伴い移動部材をより円滑に変位させることができる。したがって、さらなる検出精度の向上を図ることができる。
【００１９】
本発明の一態様において、前記受圧板及び前記上流側部分は、液体を前記液体流入口より前記検出空間部に導く第１の流路を有し、前記受圧板及び前記下流側部分は、液体を前記検出空間部より前記液体流出口に導く第２の流路を有することが好ましい。このような構成とすることにより、液体流出口側から液体を吸引することによって液体検出装置の内部に液体を充填する作業を、受圧板が検出設置面に接触した状態、つまり、検出空間が閉鎖された状態で行なうようにすれば、吸引力が液体流出口から液体流入口１０４に作用し易くなる。よって、検出空間部での気泡の発生を防止できる。また、液体検出室内の液体が吸引され易くなり、検出空間部に残留する気泡の排除が容易になる。即ち、振動作用領域である検出空間部にも確実に液体が充填され、検出空間部に気泡が残存することがないので、気泡の残存による検出精度の低下を防止して、高精度な液体の検出が可能となる。
【００２０】
本発明の他の態様に係る液体収容容器は、加圧手段に加圧されて貯留されている液体を液体排出口から排出する液体収容部と、
前記液体排出口が前記液体流入口に連通されている前述の液体検出装置と、
を有することを特徴とする。
【００２１】
上述した液体検出装置を用いれば、液体収容部内の液体の有無を正確に検出でき、液体残量のエンド検出又はニアエンド検出に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る液体検出装置を備えた液体収容容器をインクカートリッジを例に挙げて詳細に説明する。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。
【００２３】
（液体収容容器）
図１は、本実施形態に係る液体収容容器１の分解組立斜視図である。この液体収容容器１は、図示しないインクジェット式記録装置（液体消費装置）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印字ヘッドにインク（液体）を供給するインクカートリッジである。
【００２４】
この液体収容容器１は、図１に示すように、図示しない加圧手段によって加圧される加圧室３を区画形成した容器本体５と、加圧室３の加圧により貯留しているインクを、インク導出部材７ａの液体排出口から排出するインクパック（液体収容部）７と、外部の液体消費装置であるインクジェット式記録装置の印字ヘッドにインクを供給するためのインク供給口（液体供給口）９と、インクパック７とインク供給口９との間に介在してインク残量の検出を行うインク検出ユニット（液体検出装置）１１とを備えている。
【００２５】
容器本体５は、樹脂成形によって形成された筐体である。容器本体５には、上部を開放した略箱形の袋体収容部３ａと、この袋体収容部３ａの前面側に位置してインク検出ユニット１１を収容する検出ユニット収容部１３とが区画形成されている。
【００２６】
袋体収容部３ａの開放面は、インクパック７の収容後に封止フィルム１５によって封止される。これにより、加圧室３が密封室になる。
【００２７】
袋体収容部３ａと検出ユニット収容部１３との間を区画している隔壁５ａには、封止フィルム１５により密封室に形成された加圧室３内に加圧空気を送給するための連通路である加圧口１７が装備されている。液体収容容器１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１７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、加圧室３内に供給される加圧空気よってインクパック７を加圧することが可能になる。
【００２８】
インクパック７は、複層封止フィルムにより形成した可撓性袋体７ｂの一端側に、インク検出ユニット１１の接続針１１ａが挿入接続される筒状のインク導出部材７ａを接合したものである。このインクパック７は、例えばアルミラミネート複層フィルムを使用することで、高いガスバリア性を確保している。
【００２９】
インクパック７のインク導出部材７ａは、隔壁５ａに形成した接続口挿通用の開口１８を気密に挿通して、その先端が検出ユニット収容部１３内に突出するようになっている。
【００３０】
ここで、インク導出部材７ａには封止フィルム８が溶着される。この封止フィルム８は、インク導出部材７の開口端面と、このインク導出部材７ａに配置されたシール部材（図示せず）の端面とに溶着され、インク漏れを防止している。
【００３１】
インクパック７には、インク検出ユニット１１を接続する前に、予め脱気度の高い状態に調整されたインクが充填され、封止フィルム８にて封止される。
【００３２】
袋体収容部３ａにインクパック７を装着したときには、可撓性袋体７ｂの前後の傾斜部７ｃ，７ｄの上に、樹脂製のスペーサ１９が装着される。樹脂製のスペーサ１９は、袋体収容部３ａの上面が封止フィルム１５によって覆われて、加圧室３が密封された時に、該加圧室３内でインクパック７がガタつくことを防止する。同時に、加圧室３内の余分な空き空間を埋めて、加圧室３内を加圧空気により加圧する際の加圧効率を高める。
【００３３】
検出ユニット収容部１３にインク検出ユニット１１が装着される際には、接続針１１ａにより封止フィルム８が突き破られると共に、インク導出部材７ａ内に配置した弁機構（図示せず）が接続針１１ａにより作動されてインクの導出を可能とする。この状態で、インク導出部材１１ｂからインクを吸い出すことにより、検出ユニット１１の内部にインクを充填する。その後、インク導出部材１１ｂに封止フィルム１１ｃを溶着等によって取り付けることで、インク導出部材を封止する。なお、このインク導出部材１１ｂはインクパック７のインク導出部材７ａと同様な構造を有する。このインク導出部材１１ｂには、インクジェット式記録装置のカートリッジ装着部に設けられた図示しない接続針が封止フィルム１１ｃを破って挿入される。その際に、インク導出部材１１ｂ内に配置した弁機構が接続針により作動されて、インクの導出が可能となる。
【００３４】
検出ユニット収容部１３及び封止フィルム１５の上には、樹脂製のカバー２１が装着される。カバー２１は、容器本体５の上に被せると、図示しない係合手段が、容器本体５側の係合部２２に係合して、容器本体５に固定される。
【００３５】
（インク検出ユニット）
図２はインク検出ユニット１１の分解斜視図であり、図３はダイヤフラムを除いた組立状態を示すインク検出ユニット１１の概略斜視図であり、図４はダイヤフラムを取り付けたインク検出ユニット１１の概略斜視図である。図５はインクパック７が充満状態の時のインク検出ユニット１１の断面図であり、図６は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されていない時及びインクパック７が空状態の時のインク検出ユニット１１の断面図である。なお、図５及び図６は、液体流入口１０４から液体流出口１０５までの間を、移動部材１１０に形成される流路に沿って切断した断面図である。
【００３６】
本実施形態のインク検出ユニット１１は、ユニット本体１００の背面側の接続針１１ａ（図１，図２）とインク流入口１０４（図３，図５）を介してインクをインク検出室１０２（図２，図３，図５）に導き、インク流出口１０５（図５）及びインク導出部材１１ｂ（図２，図３）を介してインクを導出する過程で、インク残量を検出するものである。
【００３７】
図２からわかるように、このインク検出ユニット１１は、ユニット本体１００と、ユニット本体１００中に配置される移動部材１１０及び捩りコイルスプリング１２０と、ユニット本体１００を封止するダイヤフラム１０１とを有する。
【００３８】
ユニット本体１００は、例えば樹脂にて形成された剛体である。図２及び図３からわかるように、ユニット本体１００には、凹所１０３が形成されており、この凹所１０３に移動部材１１０及び捩りコイルスプリング１２０が収容される。また、凹所１０３の開口端には突起１３０ａが設けられている。
【００３９】
ユニット本体１００の凹所１０３には、図５に示すように長手方向の一端側にインク（液体）流入口１０４が、その他端側にインク（液体）流出口１０５が設けられている。インク流入口１０４はインク検出装置１１の接続針１１ａ（図１，図２）と連通しており、インクパック７より加圧されたインクが流入される。このため、インク流入口１０４は、ユニット本体１００の凹所１０３の底面１０３ａであって、接続針１１ａと対向する位置に開口している。インク流出口１０５は、インク検出ユニット１１のインク導出部材１１ｂ（図２，図３）と連通している。
【００４０】
移動部材１１０は、インク検出室１０２内にて揺動軸１１１を中心として揺動変位する部材である。図２及び図３に示すように、ユニット本体１００には軸受け部１０６，１０７が形成されている。揺動軸１１１は、軸受け部１０６，１０７によって、ユニット本体１０１に回動可能に支持されている。
【００４１】
移動部材１１０の、揺動軸１１１から離れた位置には、受圧板１１２が設けられている。図２及び図５に示すように、ユニット本体１１０の凹所１０３の底面１０３ａには、底面１０３ａよりもさらに窪んだ段差部１０８が設けられている。受圧板１１２の底面１０３ａ側の部分は、この段差部１０８内に配置される。この段差部１０８の底面１０８ｂ(検出部設置面)には、後述するインク検出部１３０が設けられる。受圧板１１２の底面（第１の面）１１２ａは、段差部１０８の底面１０８ｂと対向している。一方、受圧板１１２の上面（第２の面）１１２ｂは、ダイヤフラム１０１と対向している。
【００４２】
さらに、図２，図３，図５，図６に示すように、移動部材１１０は、上流側部材１１３、下流側部材１１４、スプリング係止部１１７、軸固定部１１１ａを有している。軸固定部１１１ａは、揺動軸１１１の軸方向の一端側に、揺動軸１１１より上方に延びるように形成されている。上流側部材１１３は、揺動軸１１１と交差（例えば直交）する方向に沿って、受圧板１１２より液体流入口１０４側に向けて延在している。そして、上流側部材１１３は、揺動軸１１１の軸方向の中心に対して一端側（軸固定部１１１ａ側）に偏った位置で、揺動軸１１１と交差している。下流側部材１１４は、揺動軸１１１と交差（例えば直交）する方向に沿って、受圧板１１２より液体流出口１０５側に向けて延在している。
【００４３】
揺動軸１１１から上流側部材１１３の自由端部までの距離は、揺動軸１１１から下流側部材１１４の自由端部までの距離よりも短くなっている。つまり、移動部材１１０が揺動したとき、上流側部材１１３の自由端の変位量よりも、下流側部材１１４の自由端の変位量のほうが大きい。そのため、ユニット本体１００は、下流側部材１１４の揺動を案内する案内部１０９を有している（図２及び図３参照）。下流側部材１１４の変位量が大きくても、この変位方向はインクの流れる方向に逆らうものではないので、その変位をインクが妨げることは少ない。これとは逆に、下流側部材１１４の途中に揺動軸１１を設け、上流側部材１１３の変位量を大きくすることは好ましくない。上流側部材１１３の変位方向がインクの流れに逆らうからである。
【００４４】
なお、本実施形態において、移動部材１１０を構成する揺動軸１１１、受圧板１１２、上流側部材１１３、下流側部材１１４、スプリング係止部１１７、軸固定部１１１ａは、一体成型されている。これらを一体成型すれば、部品点数が少なくなり組立も容易となる。しかし、これらの構成要素を一体成型することは必須では無い。つまり、これらの構成要素うち、一部あるいは全部を別々に形成するようにしても良い。
【００４５】
受圧板１１２及び上流側部材１１３は、インクを液体流入口１０４側より後述する検出空間部１３４に導く第１の流路１１５を有する。受圧板１１１及び下流側部材１１４は、インクを検出空間部１３４より液体流出口１０５に導く第２の流路１１６を有する。図２及び図５に示すように、第１，第２の流路１１５，１１６のうち、受圧板１１２の上面１１２ｂの部分は、受圧板１１２の上面１１２ｂに設けられた開口１１５ａ，１１６ａをダイヤフラム１０１で封止することによって形成されている。
【００４６】
捩りコイルスプリング１２０は、移動部材１１０の揺動軸１１１に挿通されている。この捩りコイルスプリング１２０の一端１２１は、図２及び図３に示すように、ユニット本体１１０の底面１０３ａ上の隅部１０３ｂに係止される。捩りコイルスプリング１２０の他端１２２は、移動部材１１０の上流側部材１１３の一部を窪ませることによって形成された有底のスプリング係止部１１７（図２及び図３参照）に係止される。この結果、移動部材１１０の受圧板１２０は、図５及び図６に示す矢印Ａ方向（底面１０８ｂ方向）に回転付勢される。
【００４７】
ダイヤフラム１０１は、可撓性を有する樹脂フィルムで形成されている。図４に着色して示すように、このダイヤフラム１０１は、ユニット本体１００に設けられた突起１３０ａと、移動部材１１０の受圧板１２０の上面１１２ｂと、移動部材１１０の揺動軸１１１に設けられた軸固定部１１１ａとに、例えば熱溶着によって取り付けられる。
【００４８】
まず、ダイヤフラム１０１は、ユニット本体１００に設けられた突起１３０ａに取り付けられている。それによって、ユニット本体１００の凹所１０３の開口端が、可撓性を有するダイヤフラム１０１で覆われる。このように、ユニット本体１００の凹所１０３が、可撓性を有するダイヤフラム１０１で覆われることによって、図５や図６に示すようなインク検出室１０２が形成される。
【００４９】
また、ダイヤフラム１０１は、移動部材１１０の受圧板１２０の上面１１２ｂにも取り付けられる。移動部材１１０は、後述するように、インク検出室１０２内のインクの圧力に応じて揺動し、これに伴い受圧板１２０の位置が変化する。このような受圧板１２０の変位に伴って、受圧板１２０に取り付けられたダイヤフラム１０１も変位し、これによって、インク検出室１０２の容積が変化する。なお、本実施形態では、受圧板１１２の上面１１２ｂをダイヤフラム１０１に取り付けているが、移動部材１１０の別の箇所を、ダイヤフラム１０１に取り付けるようにしても良い。また、本実施形態では、受圧板１１２の上面１１２ｂのほぼ全体をダイヤフラム１０１に取り付けている。しかし、受圧板１１２の上面１１２ｂ全体をダイヤフラム１０１に取り付ける必要はなく、少なくともその一部が取り付けられていれば良い。
【００５０】
さらに、ダイヤフラム１０１は、軸固定部１１１ａを介して、移動部材１１０の揺動軸１１１の一端側に固定されている。一方、捩りコイルスプリング１２０は、上流側部材１１３を避けるような位置で、揺動軸１１１に挿通支持されている。つまり、捩りコイルスプリング１２０が挿通される範囲は、揺動軸１１１の軸方向の他端側（軸固定部１１１ａとは反対側）に偏った範囲である。揺動軸１１１の軸方向の他端側が、捩りコイルスプリング１２０によって図５及び図６に示す矢印Ａ方向に回転付勢されるのに対し、揺動軸１１１の一端側が、軸固定部１１１ａを介してダイヤフラム１０１に固定されることで、軸受け部１０６，１０７内にて所定の上下位置に安定して保持される。
【００５１】
なお、本実施形態では、揺動軸１１１の一端側が、軸固定部１１１ａを介してダイヤフラム１０１に固定されているが、このような軸固定部１１１ａを設けることなく、揺動軸１１１ａの一端側を直接ダイヤフラム１０１に固定するようにしても良い。また、軸受け部１０６，１０７を一部溶融変形させて、揺動軸１１１の上下位置を規制しても良い。この場合は、揺動軸１１１ａの一端側をダイヤフラム１０１に固定する必要は無く、移動部材１１０の受圧板１１２のみをダイヤフラム１０１に取り付ければよい。
【００５２】
（インク検出部）
図５及び図６に示すように、インク検出ユニット１１におけるインク検出部１３０は、ユニット本体１１０の段差部１０８の底壁１０８ａに貫通形成したインク（液体）誘導路１３１，１３２と、このインク誘導路１３１，１３２に連通するインク誘導路１３３とから成る検出空間１３４を有する。インク検出部１３０はさらに、底壁１０８ａと共に検出空間部１３４を区画形成すると共に、検出空間部１３４に臨んで配置される圧電型検出手段例えば圧電型センサ１３５とを有する。
【００５３】
圧電型センサ１３５は、検出空間部１３４に振動を印加すると共に、その振動に伴う残留振動波形を検出するものである。
【００５４】
この圧電型センサ１３５は、インク誘導路１３１，１３２が受圧板１１２により覆われているか否かで異なる残留振動波形を検出することができる。この検出原理は特許文献１に開示されている。
【００５５】
図５に示すように、インクパック７から加圧されたインクが供給されている状態では、圧電型センサ１３５により検出空間部１３４に対して振動を印加すると、例えば図７（Ａ）に示す残留振動波形が観測される。一方、図６に示すように、インクパック７からインクが供給されていない状態では、圧電型センサ１３５により検出空間部１３４に対して振動を印加すると、例えば図７（Ｂ）に示す残留振動波形が観測される。このように、圧電型センサ１３５から剛体である受圧板１１２までの距離の相違により、残留振動波形の減衰が異なる。よって、圧電型センサ１３５での励起後一定時間経過した時点の残留振動波形の振幅を、例えばしきい値と比較する等して検出することで、図６に示すインクパック７の空状態を図５の状態とは区別して検出することができる。この検出は、残留振動の継続時間や、残留振動波形の波数をカウントすることでも良い。
【００５６】
本実施形態では、図６の状態の時に示す残留振動波形を圧電型センサ１３５にて検出することで、インクパック７内のインクが消尽されたことの残量検出を行なっている。
【００５７】
（インク検出室１０２の変化）
図６に示すように、液体収容容器１が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されていない状態（未装着状態）では、捩りコイルスプリング１０１の付勢力により、ダイヤフラム１０１及び移動部材１１０が下方に位置している。
【００５８】
また、捩りコイルスプリング１２０の付勢力により、受圧板１１２の底面１１２ａが段差部１０８の底面１０８ｂに当接し、第１，第２の流路１１５，１１６がインク誘導路１３１，１３２に連通している。これにより、検出空間部１３４は狭い第１，第２の流路１１５，１１６とのみ連通されて、ほぼ閉鎖された空間となる。
【００５９】
先に説明したとおり、インクを消費する前の液体収容容器１の検出ユニット１１の内部には、インク導出部材１１ｂからインクを吸い出すことにより、インクが充填される。この作業は、図６のような状態で行なわれる。従って、吸引力が移動部材１１０に形成した第２の流路１１６、インク誘導路１３１，１３２，１３３及び第１の流路１１５を経て、インク検出室１０２に接続したインクパック７の排出口に作用する。よって、インクは移動部材１１０の周囲のみならず、第１の流路１１５，１１６を介してインク誘導路１３１，１３２，１３３にも導かれ、検出空間部１３４がインクで満たされることになる。そして、本実施形態の液体収容容器１では、上流側部材１１３に形成された第１流路１１５がインク流入口１０４の近傍まで延在され、下流側部材１１４に形成された第２の流路１１６がインク流出口１０５近傍まで延設されている。このため、インクを吸引する際に、吸引力がインク流出口１０５からインク流入口１０４に作用し易くなる。よって、検出空間部１３４での気泡の発生を防止できる。また、インク検出室１０２内のインクが、これら第１の流路１１５及び第２の流路１１６に連通したインク誘導路１３１，１３２，１３３を介して吸引され易くなり、検出空間部１３４に残留する気泡の排除が容易になる。即ち、振動作用領域である検出空間部１３４にも確実にインクが充填され、検出空間部１３４に気泡が残存することがないので、気泡の残存による検出精度の低下を防止して、高精度なインク残量の検出が可能となる。
【００６０】
次に、液体収容容器１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、インクパック７のインクは、加圧室３（図１）への加圧空気によって加圧されて液体流入口１０４に圧送される。液体流出口１０５より下流にはインクが充満されているので、インクパック７内にインクが残留している限り、液体流入口１０４と液体流出口１０５との間の液体圧は、図６に示した未装着状態よりも大きい値となる。よって、図５に示すように、ダイヤフラム１０１は、液体検出室１０２の容積が所定の容積となるまで拡張して、捩りコイルスプリング１２０の付勢力に抗して、受圧板１１２を底面１０８ｂから離間させる。そして、インクパック内にインクが残留している限り、図５の状態が維持される。
【００６１】
これに対して、インクパック７内のインクがなくなると、いくら加圧室３を加圧しても、供給すべきインクが存在しないので、液体流入口１０４への液体流入口１０４と液体流出口１０５との間の液体圧が低下する。よって、図６に示すように、移動部材１１０は、捩りコイルスプリング１０１の付勢力によって、受圧板１１２を底面１０８ｂに接触させ、かつ、ダイヤフラム１０１を下方に移動させて、検出室の容器を縮小させる。これにより、検出空間部１３４は、再び狭い第１，第２の流路１１５，１１６とのみ連通されて、ほぼ閉鎖された空間となる。
【００６２】
ダイヤフラム１０１の面積や、捩りコイルスプリング１２０の付勢力は、インクパック７内のインクがなくなったときに、受圧板１１２が底面１０８ｂと接触するように、適宜調整される。ダイヤフラム１０１は、インク検出室１０２に供給されるインクの圧力に応じて変位する。インクの微少な圧力変化を検出可能にして、検出精度を向上させるためには、ダイヤフラム１０１に十分な可撓性を持たせることが好ましい。また、インク検出室１０２内のインク圧力が低下し、ついにはインクパック７内のインクがなくなったときには、主として捩りコイルスプリング１２０の付勢力により図６の状態が設定されるので、捩りコイルスプリング１２０の付勢力の設定も重要である。
【００６３】
（移動部材の揺動及び捩りコイルスプリングの作用）
本実施形態では、移動部材１１０は、インク検出室１０２内にて揺動軸１１１を中心として揺動変位するように構成した。移動部材１１０を水平に移動させることも可能であるが、この水平移動を安定させるには複数本のガイドが必要となる。その点、本実施形態では揺動軸１１１のみによって移動部材１１０を安定させて揺動させることができ、構成部材を削減しながら移動部材の動きを安定させることができる。
【００６４】
移動部材１１０を揺動させたことから、付勢手段として捩りコイルスプリング１２０を採用したが、その採用理由には次の積極的な理由も重視した。捩りコイルスプリング１２０に代えて、圧縮又は引っ張りコイルスプリングを用いることも可能である。しかし、圧縮・引っ張りコイルスプリングは、移動部材１１０の変位量をＳとし、バネ定数をｋとすると、そのスプリングに生ずる荷重＝ｋ×Ｓとなり、荷重が変位量Ｓに比例することになる。本実施形態に圧縮または引っ張りコイルスプリングを採用した場合、図５に示す状態にて荷重は最大となり、図６に示す状態で荷重は最小となり、その荷重差は移動部材１１０の変位量に比例した大きさとなり、無視できない。
【００６５】
一方、捩りコイルスプリング１２０に生ずるトルクは、移動部材１１０の変位量Ｓとは比例関係になく、圧縮または引っ張りコイルスプリングの荷重相当よりも小さい。捩りコイルスプリングのトルクＭは、一例としてＭ＝Ｅ・ｄ４・Ｔ／（１０．８×Ｎ・Ｄ）などで計算される。ここで、
Ｅ＝縦弾性係数  ｋｇｆ/ｍｍ2
ｄ＝線径  ｍｍ
Ｔ＝たわみ率  θ/360（θ＝たわみ角度）
Ｎ＝総巻数
Ｄ＝平均径  ｍｍ
である。つまり、総巻数Ｎがある程度多ければ、本実施形態のたわみ角度θが大きくないので、本実施形態の捩りコイルスプリング１２０は、図５と図６とでトルクＭの差は小さくなる。
【００６６】
このことが、液体圧と、ダイヤフラム１０１の張力と、捩りコイルスプリング１２０のトルクとを考慮して、図６の状態でインクエンド検出タイミングを設定するのに有利となるのである。つまり、図６の状態に移動部材１１０が変位する閾値となる圧力を決めるのに、捩りコイルスプリング１２０のトルクの影響が少ないので、閾値の精度を高めることができる。さらには、移動部材１１０や捩りコイルスプリング１２０の位置精度が多少ばらついても、その位置に依存した捩りコイルスプリング１２０のトルクのばらつきも少なくなる。よって、本実施形態は寸法精度のバラツキに対して、検出精度の劣化を少なくできる効果がある。
【００６７】
加えて、捩りコイルスプリング１２０をインク検出室１０２内に収容でき、しかも所定の圧受け面積が必要な受圧板１１２の存在から、インク検出室１０２は捩りコイルスプリング１２０を収容できるほどに十分に容積があるため、インク検出室１０２の容積を増大させる必要もなく、インク検出ユニット１１のコンパクト化を維持できる。結果として、インク室１０２の外部に設けなければならなかったスプリングが不要になり、その分小型化できる。
【００６８】
（変形例）
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。
【００６９】
例えば、受圧板１１２がインク誘導路１３１，１３２，１３３と協働して検出空間１３４を区画形成する時点を、種々変更しても良い。つまり、インクパック７のインクが完全に消尽された状態に設定して、圧電型センサ１３５をインクパック７におけるインク残量がゼロになったことを検知するインクエンド検出機構として機能させるものに限らない。これに代えて、受圧板１１２がインク誘導路１３１，１３２，１３３と協働して検出空間１３４を区画形成する時点を、インクパック７のインクが略消尽された状態（所定の小量が残っている状態）に設定してもよい。この場合、圧電型センサ１３５をインクパック７におけるインク残量がもうすぐゼロになる状態を検知するインクニアエンド検出機構として活用することができる。
【００７０】
また、本発明において、移動部材１１０の一面と協働して区画形成される検出空間１３４は、図５及び図６に示す管状の通路ではなく、インク検出室１０２に開放された単純な切欠き部状に形成するようにしても良い。この切欠き部が移動部材１１０の一面で区画されて検出空間を形成すればよい。
【００７１】
さらに、本発明では移動部材１１０に第１，第２の流路１１５，１１６を形成することは不可欠でなく、上記の実施形態に置いては移動部材１１０によって検出空間１３４を区画形成できれば良い。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態に係る液体検出容器の分解組立斜視図である。
【図２】図１に示す液体検出装置の分解組み立て斜視図である。
【図３】図１に示すユニット本体に移動部材と捩りコイルスプリングを収容した状態を示す概略斜視図である。
【図４】図２に示すユニット本体の開口端をダイヤフラムで封止した状態を示す概略斜視図である。
【図５】図５はインクパックが充満状態の時の液体検出装置の断面図である。
【図６】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されていない時及びインクパックが空状態の時の液体検出装置の断面図である。
【図７】図７（Ａ）は減衰の小さい残留振動波形を、図７（Ｂ）は減衰の大きい残留振動波形をそれぞれ示す特性図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…液体収容容器（インクカートリッジ）、３…加圧室、５…容器本体、７…インクパック（液体収容部）、７ａ…インク導出部材、７ｂ…可撓性袋体、８…封止フィルム、９…インク供給口（液体供給口）、１１…インク検出ユニット（液体検出装置）、１１ａ…接続針、１１ｂ…インク導出部材、１１ｃ…封止フィルム、１５…可撓性フィルム、１７…加圧口、２１…カバー、１００…ユニット本体、１０１…ダイヤフラム、１０２…インク検出室（液体検出室）、１０３…凹所、１０４…インク流入口（液体流入口）、１０５…インク流出口（液体流出口）、１０６，１０７…軸受け部、１０８…段差部、１１０…移動部材、１１１…揺動軸、１１２…受圧板、１１３…上流側部材、１１４…下流側部材、１１５…第１の流路、１１６…第２の流路、１１７…バネ係止部、１２０…捩りコイルスプリング、１３０…圧力検出部、１３１，１３２，１３３…インク誘導路、１３４…検出空間部、１３５…圧電型センサ（圧電型検出手段）
【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】
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