(57)【要約】【課題】  流体レベルを決定するために反射光を光学的に検出するための装置及び方法を提供する。【解決手段】  流体リザーバ内で低位置に延出する低いセンサ・ターゲットは、低い入射面、低い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する。流体リザーバ内で高位置に延出する高いセンサ・ターゲットは、高い入射面、高い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する。また、少なくとも１つのウィッキング手段は、上記低いセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非臨界表面、又は、上記高いセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非臨界表面の、少なくとも１つに配置され、光は、低いセンサ・ターゲットを介して低い入射面に対し投射されるか、あるいは、高いセンサ・ターゲットを介して高い入射面に対し投射される。流体のレベルが上記低いセンサ・ターゲット及び高いセンサ・ターゲットの少なくとも一方より下にあるときに、上記光は、上記低いセンサ・ターゲット及び前記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも一方から反射される。【選択図】        図４
2005195584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体リザーバ内で低位置に延出する低いセンサ・ターゲットであって、低い入射面、低い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する前記低いセンサ・ターゲット、
流体リザーバ内で高位置に延出する高いセンサ・ターゲットであって、高い入射面、高い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する前記高いセンサ・ターゲット、及び、
少なくとも１つのウィッキング手段、
を含み、
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非臨界表面、又は、前記高いセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非臨界表面の、少なくとも１つに配置され、
光は、前記低いセンサ・ターゲットを介して低い入射面に対し投射されるか、及び、前記高いセンサ・ターゲットを介して高い入射面に対し投射されるかの少なくとも一方であり、
流体のレベルが前記低いセンサ・ターゲットと前記高いセンサ・ターゲットの少なくとも１つより下であるときに、前記光が、前記低いセンサ・ターゲット、及び、前記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つから反射される、
流体容器における流体のレベルを決定するために使用できる光学流体レベル検出システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つに配置される、請求項１に記載の光学流体レベル検出システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つにおけるチャネルである、請求項２に記載の光学流体レベル検出システム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つにおけるリブである、請求項２に記載の光学流体レベル検出システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つの一体部分である、請求項２に記載の光学流体レベル検出システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つに固定される、請求項２に記載の光学流体レベル検出システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界面のうちの少なくとも１つから分離可能である、請求項２に記載の光学流体レベル検出システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記高いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つに配置される、請求項１に記載の光学流体レベル検出システム。
【請求項９】
流体容器における流体のレベルを決定するために使用できる少なくとも１つの光学流体レベル検出システムを有する再充填可能な流体容器であって、少なくとも１つの光学流体レベル検出システムは各々、
流体リザーバ内で低位置に延出する低いセンサ・ターゲットであって、低い入射面、低い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する前記低いセンサ・ターゲット、
流体リザーバ内で高位置に延出する高いセンサ・ターゲットであって、高い入射面、高い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する前記高いセンサ・ターゲット、及び、
少なくとも１つのウィッキング手段、
を含み、
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面、又は、前記高いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つに配置され、
光が、前記低いセンサ・ターゲットを介して前記低い入射面に対し投射されるか、及び、前記高いセンサ・ターゲットを介して前記高い入射面に対し投射されるかの少なくとも一方であり、
流体のレベルが前記低いセンサ・ターゲット及び前記高いセンサ・ターゲットの少なくとも１つより下にあるときに、前記光が、前記低いセンサ・ターゲット及び前記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つから反射される、
再充填可能な流体容器。
【請求項１０】
光を投影するエミッタ、
光センサ、
流体リザーバ内で低位置に延出する低いセンサ・ターゲットであって、低い入射面、低い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する前記低いセンサ・ターゲット、
流体リザーバ内で高位置に延出する高いセンサ・ターゲットであって、高い入射面、高い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する前記高いセンサ・ターゲット、及び、
少なくとも１つのウィッキング手段、
を含み、
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面、又は、前記高いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも１つに配置され、
光が、前記低いセンサ・ターゲットを介して低い入射面に対し投射されるか、及び、前記高いセンサ・ターゲットを介して高い入射面に対し投射されるかの少なくとも一方であり、
流体のレベルが前記低いセンサ・ターゲット及び前記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つより下にあるときに、前記光が、前記低いセンサ・ターゲット及び前記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つから反射され、
前記エミッタが、低い入射面に対する前記低いセンサ・ターゲット、及び、高い入射面に対する前記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つを通して光を投影し、
流体のレベルが前記低いセンサ・ターゲットより下にあるときに、前記光センサが、前記低いセンサ・ターゲットから反射される光を検出する、
流体リザーバにおける流体のレベルを決定するために使用できるセンサ。
【請求項１１】
流体リザーバを有する流体射出ヘッドであって、該流体リザーバが、流体リザーバの流体のレベルを決定するために使用できる少なくとも１つの光学流体レベル検出システムを有し、該少なくとも１つの光学流体レベル検出システムが各々、
光を投射するエミッタと、
光センサと、
流体リザーバにおいて低位置に延出する低いセンサ・ターゲットであって、低い入射面、低い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する前記低いセンサ・ターゲットと、
流体リザーバにおいて高位置に延出する高いセンサ・ターゲットであって、高い入射面、高い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する前記高いセンサ・ターゲットと、
少なくとも１つのウィッキング手段と、
を含み、
前記少なくとも１つのウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面、又は、前記高いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置され、光が、前記低いセンサ・ターゲットを介して前記低い入射面に対し投射されるか、又、前記高いセンサ・ターゲットを介して前記高い入射面に対し投射されるかの少なくとも一方であり、さらに、流体のレベルが前記低いセンサ・ターゲット及び前記高いセンサ・ターゲットの少なくとも一方より下にあるときに、前記光が、前記低いセンサ・ターゲット及び前記高いセンサ・ターゲットの少なくとも一方から反射され、
前記エミッタが、前記低いセンサ・ターゲットを介して前記低い入射面に対し光を投射するか、又は、前記高いセンサ・ターゲットを介して前記高い入射面に対し光を投射するかの少なくとも一方であり、前記光センサが、流体のレベルが前記低いセンサ・ターゲットより下にあるときに、前記低いセンサ・ターゲットから反射される光を検出する、
流体リザーバを有する流体射出ヘッド。
【請求項１２】
前記ウィッキング手段が、前記高いセンサ・ターゲットの底部から、前記低いセンサ・ターゲットの底部まで延出する、請求項１に記載の光学流体レベル検出システム。
【請求項１３】
前記ウィッキング手段が、前記高いセンサ・ターゲットの底部から、前記低いセンサ・ターゲットの底部まで延出する、請求項９に記載の再充填可能な流体容器。
【請求項１４】
前記ウィッキング手段が、前記高いセンサ・ターゲットの底部から、前記低いセンサ・ターゲットの底部まで延出する、請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記ウィッキング手段が、前記高いセンサ・ターゲットの底部から、前記低いセンサ・ターゲットの底部まで延出する、請求項１１に記載の流体射出ヘッド。
【請求項１６】
較正センサを更に含み、更なるウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面、及び／又は、前記高いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置される、
請求項１に記載の光学流体レベル検出システム。
【請求項１７】
較正センサを更に含み、更なるウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面、及び／又は、前記高いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置される、
請求項９に記載の再充填可能な流体容器。
【請求項１８】
較正センサを更に含み、更なるウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面、及び／又は、前記高いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置される、
請求項１０に記載のセンサ。
【請求項１９】
較正センサを更に含み、更なるウィッキング手段が、前記低いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面、及び／又は、前記高いセンサ・ターゲットの前記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置される、
請求項１１に記載の流体射出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再充填可能な流体容器において流体量を検出することに関する。即ち、本発明は、光学流体レベル検出システム、再充填可能な流体容器、流体リザーバにおける流体レベルを決定するために使用できるセンサ、及び、流体リザーバを有する流体射出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ドロップオンデマンド液体インクプリンタなどの流体噴射システムは、流体の液滴を受容シートに対し射出する、少なくとも１つの流体イジェクタを有する。走査形インクジェット・プリンタは、流体インクを含む流体噴射ヘッドを備えている。流体は、コンピュータ、スキャナ、又は、同様の装置から受信される印刷データに基づく配列でシートに塗布される。流体のシートへの送出を制御するために、流体噴射ヘッドは、流体をシートに付与するようにシートを横切って移動され、流体は液滴として射出される。各液滴は、画素と呼ばれる液体量と一致する。各画素は、特定の単位面積を暗くしたり、又はカバーするのに必要な量に関連付けられる。
【０００３】
コストを下げて、慣性を制限することによって性能を改良するために、可動ヘッド流体噴射システムは、再充填可能な流体容器を使用することが多い低重量流体噴射ヘッドとともに設計される。重量を最小にするために、流体噴射ヘッドは、比較的小量の流体を含む。従って、流体噴射ヘッド（又は、それらの流体リザーバ）は、定期的に交換又は再充填（補充）されなければならない。交換可能カートリッジは、家庭用のプリンタで一般に使用されている。一部の使用頻度の多い業務用のプリンタは、連続的な再充填のために、アンビリカル（umbilical）チューブ（導管）を介して流体噴射ヘッドを取り付けている。その他の使用頻度の多いプリンタは、流体噴射ヘッドを定期的に再充填する。
【特許文献１】米国特許第５，６１６，９２９号
【特許文献２】米国特許第５，９９７，１２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カートリッジを交換することは、ユーザによる頻繁な相互作用を必要とし、大量生産で使用されたり、又は、ネットワークによって噴射データソースに連結される流体イジェクタにとって不都合であると考えられる。アンビリカル・システムは、費用がかかり、加圧、管成形、管にハーネスを付けることを必要とし、水分蒸発、加速による圧力変動又は温度変化による性能の低下を被る可能性があり、管成形ハーネス抗力による動作ヒステリシスを受けることがある。
【０００５】
１つの一般的な流体噴射システムは、インクジェット・プリンタである。インクジェット・プリンタにおいて、定期的再充填システムは通常、プリントヘッドに貯えたインクを正確に測定しない。従って、プリントヘッドにおけるインク・リザーバは、再充填されたプリントヘッドのインク・リザーバから余剰のインクが流出することを避けるために、かなり少なめに再充填しておかなければならない。その結果、この少なめの再充填が空間を無駄にし、再充填作業がより頻繁に生じることにより、プリンタの生産性を低下させる。
【０００６】
同様に、流体噴射の種々の用途における消耗性流体用の他の容器は、流体を流体リザーバに再充填したり、又は交換するために、液面を検出する必要がある。このような用途は、インクジェット・プリンタに限定されるものではなく、調剤、薬品、受信媒体上の写真結果、放出を制御するために還元剤をエンジン排気に注入すること、冷却等の間に結露を排出することなどが挙げられるが、これらに限定されない。再充填可能な流体容器を使用する他の技術は、燃料電池、燃料タンク、化学薬品処理装置、及び、電気のバッテリを含む。こうした技術の流体容器における流体レベル検出は、電気的に流体を検出することが、例えば、流体容器に収容された流体に火花が点火したり、又は、流体が腐食作用などによって電気センサーを劣化させるような、危険をもたらすことがあるために、困難である。
【０００７】
流体リザーバのための１つの光学的レベル検出システムは、エミッタから光センサに光を反射するために１つ以上のセンサ・ターゲット、例えば、光学プリズムを含む。センサシステムは、流体レベルが１つ以上のセンサ・ターゲットより下に下がっているかどうか決定する。センサ・ターゲットは、流体リザーバにおける低液面の低プリズム若しくはセンサ・ターゲット、及び、流体リザーバにおける高液面の高プリズム若しくはセンサ・ターゲットを含むことができる。エミッタは、低入射面に対する低プリズム若しくはセンサー、及び、高入射面に対する高プリズム若しくはセンサの少なくとも１つを介して光線を射出する。光センサは、液体が低プリズム又はセンサ・ターゲットよりも下にあるときに、低プリズム又はセンサ・ターゲットから反射される光線を検出する。光センサは、また、液面が高プリズム又はセンサ・ターゲットより下にあるときに、高プリズム又はセンサ・ターゲットからの光線を検出する。より詳しくは、センサーは、流体レベルが、高プリズム又はセンサ・ターゲットの高入射面より上に上昇するときに検出する光線の欠如を利用する。
【０００８】
しかしながら、このような構造における空間の制約により、光学プリズム又はセンサ・ターゲットは、一般に互いに隣接して配置されている。流体がカートリッジから排出するとき、流体がプリズムやセンサ・ターゲットの間の角部に集まる傾向があり、プリズムやセンサ・ターゲットの反射面を覆うことになる。これら表面上の流体は、光を反射する代わりに、光を屈折させ、光センサにとっては、カートリッジが満杯であるというように、誤って見えてしまうことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このように、改良された流体量の検出方法は、流体再充填動作をいつ行なうのが適切であるのか決定するために望ましい。
【００１０】
本発明は、流体レベルを決定するために反射光を光学的に検出するための装置及び方法を提供する。
【００１１】
本発明は、光学レベル検出プリズム又はセンサ・ターゲットの反射面及び屈折面から流体を運ぶ（ウィッキングする）ための装置及び方法を提供する。
【００１２】
本発明は、光学レベル検出プリズム間又はセンサ・ターゲット間の境界面から流体を運び去るための装置及び方法を提供する。
【００１３】
種々の例示的な実施の形態において、光学レベル検出システムは、光学プリズム又はセンサ・ターゲットの表面に沿って延出するウィッキング手段を有して提供される。種々の例示的な実施の形態において、光学レベル検出システムは、少なくとも１つの光学プリズム又はセンサ・ターゲットの表面に沿って延出するリブ又はチャネルを有して提供される。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の発明は、流体容器における流体のレベルを決定するために使用できる光学流体レベル検出システムであって、該システムは、流体リザーバ内で低位置に延出する低いセンサ・ターゲットであって、低い入射面、低い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する上記低いセンサ・ターゲット、流体リザーバ内で高位置に延出する高いセンサ・ターゲットであって、高い入射面、高い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する上記高いセンサ・ターゲット、及び、少なくとも１つのウィッキング手段、を含み、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非臨界表面、又は、上記高いセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非臨界表面の、少なくとも１つに配置され、光は、上記低いセンサ・ターゲットを介して低い入射面に対し投射されるか、及び、上記高いセンサ・ターゲットを介して高い入射面に対し投射されるかの少なくとも一方であり、流体のレベルが上記低いセンサ・ターゲットと上記高いセンサ・ターゲットの少なくとも１つより下であるときに、上記光が、上記低いセンサ・ターゲット、及び、上記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つから反射されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つに配置されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つにおけるチャネルであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つにおけるリブであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つの一体部分であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つに固定されることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界面のうちの少なくとも１つから分離可能であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記高いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つに配置されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項９に記載の発明は、流体容器における流体のレベルを決定するために使用できる少なくとも１つの光学流体レベル検出システムを有する再充填可能な流体容器であって、少なくとも１つの光学流体レベル検出システムは各々、流体リザーバ内で低位置に延出する低いセンサ・ターゲットであって、低い入射面、低い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する上記低いセンサ・ターゲットと、流体リザーバ内で高位置に延出する高いセンサ・ターゲットであって、高い入射面、高い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する上記高いセンサ・ターゲットと、少なくとも１つのウィッキング手段と、を含み、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面、又は、上記高いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面のうちの少なくとも１つに配置され、光が、上記低いセンサ・ターゲットを介して上記低い入射面に対し投射されるか、及び、上記高いセンサ・ターゲットを介して上記高い入射面に対し投射されるかの少なくとも一方であり、流体のレベルが上記低いセンサ・ターゲット及び上記高いセンサ・ターゲットの少なくとも１つより下にあるときに、上記光が、上記低いセンサ・ターゲット及び上記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つから反射されることを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項１０に記載の発明は、流体リザーバにおける流体のレベルを決定するために使用できるセンサであって、該センサは、光を投影するエミッタ、光センサ、流体リザーバ内で低位置に延出する低いセンサ・ターゲットであって、低い入射面、低い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する上記低いセンサ・ターゲット、流体リザーバ内で高位置に延出する高いセンサ・ターゲットであって、高い入射面、高い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する上記高いセンサ・ターゲット、及び、少なくとも１つのウィッキング手段、を含み、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面、又は、上記高いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも１つに配置され、光が、上記低いセンサ・ターゲットを介して低い入射面に対し投射されるか、及び、上記高いセンサ・ターゲットを介して高い入射面に対し投射されるかの少なくとも一方であり、流体のレベルが上記低いセンサ・ターゲット及び上記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つより下にあるときに、上記光が、上記低いセンサ・ターゲット及び上記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つから反射され、上記エミッタが、低い入射面に対する上記低いセンサ・ターゲット、及び、高い入射面に対する上記高いセンサ・ターゲットのうちの少なくとも１つを通して光を投影し、流体のレベルが上記低いセンサ・ターゲットより下にあるときに、上記光センサが、上記低いセンサ・ターゲットから反射される光を検出することを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項１１に記載の発明は、流体リザーバを有する流体射出ヘッドであって、該流体リザーバが、流体リザーバの流体のレベルを決定するために使用できる少なくとも１つの光学流体レベル検出システムを有し、該少なくとも１つの光学流体レベル検出システムが各々、光を投射するエミッタと、光センサと、流体リザーバにおいて低位置に延出する低いセンサ・ターゲットであって、低い入射面、低い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する上記低いセンサ・ターゲットと、流体リザーバにおいて高位置に延出する高いセンサ・ターゲットであって、高い入射面、高い反射面、及び、少なくとも１つの非臨界表面を有する上記高いセンサ・ターゲットと、少なくとも１つのウィッキング手段と、を含み、上記少なくとも１つのウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面、又は、上記高いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置され、光が、上記低いセンサ・ターゲットを介して上記低い入射面に対し投射されるか、又、上記高いセンサ・ターゲットを介して上記高い入射面に対し投射されるかの少なくとも一方であり、さらに、流体のレベルが上記低いセンサ・ターゲット及び上記高いセンサ・ターゲットの少なくとも一方より下にあるときに、上記光が、上記低いセンサ・ターゲット及び上記高いセンサ・ターゲットの少なくとも一方から反射され、上記エミッタが、上記低いセンサ・ターゲットを介して上記低い入射面に対し光を投射するか、又は、上記高いセンサ・ターゲットを介して上記高い入射面に対し光を投射するかの少なくとも一方であり、上記光センサが、流体のレベルが上記低いセンサ・ターゲットより下にあるときに、上記低いセンサ・ターゲットから反射される光を検出することを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記ウィッキング手段が、上記高いセンサ・ターゲットの底部から、上記低いセンサ・ターゲットの底部まで延出することを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、上記ウィッキング手段が、上記高いセンサ・ターゲットの底部から、上記低いセンサ・ターゲットの底部まで延出することを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、上記ウィッキング手段が、上記高いセンサ・ターゲットの底部から、上記低いセンサ・ターゲットの底部まで延出することを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、上記ウィッキング手段が、上記高いセンサ・ターゲットの底部から、上記低いセンサ・ターゲットの底部まで延出することを特徴とする。
【００２９】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、較正センサを更に含み、更なるウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面、及び／又は、上記高いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置されることを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項１７に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、較正センサを更に含み、更なるウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面、及び／又は、上記高いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置されることを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、較正センサを更に含み、更なるウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面、及び／又は、上記高いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置されることを特徴とする。
【００３２】
本発明の請求項１９に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、較正センサを更に含み、更なるウィッキング手段が、上記低いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面、及び／又は、上記高いセンサ・ターゲットの上記少なくとも１つの非臨界表面の少なくとも一方に配置されることを特徴とする。
【００３３】
本発明のこれら及びその他の特徴と利点は、本発明によるシステム及び方法の種々の例示的な実施の形態の以下の詳細な説明に述べられ、あるいは、該説明から明らかである。
【００３４】
本発明の装置、システム、及び、方法の種々の例示的な実施の形態は、以下の図を参照して詳細に述べられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
流体噴射システムにおいて、及び、流体を収容し、消費する他の技術において使用できる本発明による再充填可能な流体容器の種々の例示的な実施の形態についての以下の詳細な説明は、明確にするために、またよく知られていることから、１つの特定のタイプの流体噴射システム、例えば、本発明による再充填可能な流体容器を使用するインクジェットプリンタを想定してもよい。しかしながら、以下に概説されたり、あるいは論述されるように、本発明の原理が、本明細書中に詳細に論じられるインクジェットプリンタを越えて、いずれの公知の、又は、後に開発された流体噴射システムにも等しく適用され得ることは認識すべきである。
【００３６】
再充填可能な流体容器若しくはリザーバにおけるプリズムやセンサ・ターゲットのレベルにおける流体の存在を検出するように使用できる、いかなる光学レベル検出システムも、本発明によって修正変更できる。特に、米国特許出願第１０／４５５，３５７号（２００３年６月６日出願）において述べられている光学レベル検出システムは、本発明による変更に好適であり、これは全体として本明細書中に参照によって組み込まれる。
【００３７】
図１は、流体１０４を収容するように使用できる再充填可能な流体容器又はリザーバ１００の１つの側壁１０２に沿った断面の正面図を示している。図２には、流体１０４が消費されるときに、流体と交換する空気１０６が示されている。図１及び図２に示すように、光センサは、リザーバ１００の流体１０４を検出し、光学プリズム１２０及び光学検出器１３０を含む。光学プリズム１２０は、側壁１０２内に成形され、ともに透明材料から形成されている。
【００３８】
光学プリズム１２０は、多数のファセット（小面）１２２、１２４、及び、１２６を含む。ファセット１２２及び１２６は、互いに近づく方向に側壁１０２から４５度に傾斜している。ファセット１２４は、側壁１０２と平行であり、４５°の角度でファセット１２２及び１２６と結合する。
【００３９】
光学検出器は、発光体１３２及び光センサ１３４を含み、これらは、光学プリズム１２０と対向し、リザーバ１００内部の外側に配置されている。発光体１３２は、入射光線１４０をファセット１２２に射出する。流体１０４のレベルが、図１に示されるように、ファセット１２２、１２４、及び、１２６より高い場合、光線１４０は屈折光線１４２として流体１０４内に実質的に屈折される。流体１０４のレベルが発光体１３２の投射部より下にあるように流体１０４が減少した場合、光線１４０は、反射光線１４４としてファセット１２２からファセット１２６に垂直に反射され、さらに反射光線１４６としてファセット１２６から光センサ１３４に垂直に反射される。
【００４０】
光線１４０が、（直入射、即ち、平面と垂直な入射に対して）入射角φでファセット１２２などの表面に突き当たるとき、屈折角は屈折率の比に依存する。スネルの法則により、第１の屈折率ｎと、第１の入射角φの正弦との積が、第２の屈折率ｎ’と、第２の入射角φ’の正弦との積に等しいことが要求される。これは、n sinφ = n' sinφ'として表すことができる。文献、即ち、Francis A. Jenkins et al., Fundamentals of Optics 24-28 (Robert A. Fry et al. eds., McGraw-Hill, Inc. 1976）を参照されたい。
【００４１】
光線１４０は、４５°の入射角φでファセット１２２の平面に接近する。入射角φが９０°に近づくにつれて、屈折光線１４２は、光線が屈折できない臨界角φcに近くなり、屈折せずに吸収されたり、あるいは、反射される。２つの光学媒体を分離する境界に対する臨界角は、最小入射角であり、φc=sin-1(n'/n)として表すことができる。上記文献（26）を参照されたい。
【００４２】
例えば、ポリスチレンと液体インクとの間の境界面に対し、臨界角φCは、５６．８°であり、これは、４５°の入射角より大きい。よって、流体１０４が液体インクであるときに、光線１４０は屈折光線１４２として流体１０４内に透過される。反対に、ポリスチレンと空気との間の境界面に対し、臨界角φcは、３９．０°にすぎず、これは、４５°の入射角より小さい。よって、ファセット１２２及び１２６に対している空気１０６により、光線１４０は反射光線１４４及び１４６として反射される。
【００４３】
一般に、流体１０４が少なくともｎp sin φcの屈折率を有する限り、光はファセット１２２からファセット１２６に向かって反射されることはない。ここで、ｎpは、ファセット１２２を形成するために使用される材料の屈折率である。４５°の入射角にあるポリプロピレンでは、流体１０４に対する最小許容屈折率は、ほぼ１．１２のｎfである。光線１４０、１４４、及び、１４６に対するファセット１２２及び１２６の角度が変わるとき、及び／又は、ファセット１２２及び１２６を形成するために使用される材料の屈折率ｎpが変わるとき、流体の屈折率の最小値が相違することは言うまでもない。
【００４４】
従って、ファセット１２２の境界平面に対する４５°の入射角の光線１４０は、液体インクや、少なくとも１．１２４の屈折率を有する任意の流体１０４内に透過されたり、又は、空気１０６境界面から反射されたりする。光センサ１３４は、屈折光線１４２ではなく、反射光線１４６を検出することができる。このように、流体リザーバ１００の特定のレベルに配置される光学プリズム１２０は、液体インク１０４がそのレベルに存在するかどうか検出できる。
【００４５】
光学プリズム１２０が、流体に透過される光の波長に透過性のある種々の材料から構成できることを認識すべきである。このような材料は、一般に利用できるポリマーが挙げられ、例えば、ポリスチレン（屈折率：１．５８９）、ポリプロピレン（アタクチック、屈折率：１．４７４）、ポリメタクリル酸メチル（屈折率：１．４８９）、ポリエチレン（屈折率：１．５１０）、及び、ポリカーボネート（屈折率：１．５８６）を含む。
【００４６】
種々の例示的な実施の形態において、光学プリズム１２０が、広範囲の電磁放射波長にわたって使用できることもまた、認識すべきである。このような波長として、赤外線の長波長（８乃至１４μｍ）、赤外線の中間波長（３乃至６μｍ）、近赤外線波長（０．７５乃至２μｍ）、可視光波長（０．３８乃至０．７５μｍ）、及び近紫外線波長（０．２乃至０．３８μｍ）が挙げられる。
【００４７】
一般に、用語「光」が本明細書中に使用される一方、この用語が可視光波長、又は、上述した波長にさえ限定されないことは理解すべきである。むしろ、材料がその波長で少なくとも部分的に透過性があり、スネルの法則が成り立つ限り、「光」は、如何なる適切な波長の電磁放射をも包含することを意図する。
【００４８】
光学プリズムの例は、米国特許第５，６１６，９２９号（Hara et al.）、及び、米国特許第５，９９７，１２１号（Altfather et al.）に開示され、これらは各々、全体として参照によって本明細書内に組み込まれる。前者の米国特許は、目視観測のための全反射プリズム及びポロプリズムを開示している。後者の米国特許は、光源及び光センサが隣接して取り付けられることを可能にする、二重反射を有するポロプリズムを開示している。
【００４９】
図３は、従来の配置を有する光学レベル検出システムの概略図を示している。エミッタ４１２及び光センサ４１４を含むセンサ４１０は、液体リザーバにおける光学プリズム又はセンサ・ターゲットの配置より上に配置される。光学プリズム又はセンサ・ターゲットの配置は、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット４１８、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット４２０、及び、任意の第３の較正プリズム又はセンサ・ターゲット４１６を含む。
【００５０】
第１のプリズム又はセンサ・ターゲット４１８、及び、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット４２０は、流体センサの上部壁に取り付けられる。これらプリズム又はセンサ・ターゲットは、流体リザーバ内の下方に方向付けられる。第１のプリズム又はセンサ・ターゲット４１８は、低い第１の反射面、低い第２の反射面、及び、平面を含む。第２のプリズム又はセンサ・ターゲット４２０は、高い第１の反射面、及び、高い第２の反射面、及び平面を含む。任意の第３の較正プリズム又はセンサ・ターゲット４１６は、第１の反射面、第２の反射面、及び、平面を含む。これら第１の反射面は、第１の反射面及び第２の反射面が互いに垂直であるように、それぞれの第２の反射面に結合される。これら反射面は、それぞれの平面に対し４５°の入射角を成している。
【００５１】
センサは、一般的に、再充填可能な流体リザーバより上に配置され、上部壁に取り付けられる、下向きプリズム又はセンサ・ターゲットと位置合わせされる。センサは、エミッタ及び光センサを含む。容器が移動する一方で、センサは静止していてもよい。この状態において、各々のプリズム又はセンサ・ターゲットは、別々にセンサを通過する。さらに、センサは、直列状態でセンサを通過するように配列された複数の流体リザーバの流体レベルを監視するために使用できる。
【００５２】
第１のプリズム又はセンサ・ターゲット４１８がセンサの下を通過するとき、エミッタは第１の低い反射面に突き当たるように光線を照射する。低い反射面より下にある流体レベルに対して、光線は、反射されてもとの光センサに戻り、該光センサによって検出される。このように光を受光する光センサは、流体リザーバが事実上空であることを示している。
【００５３】
第２のプリズム又はセンサ・ターゲット４２０がセンサの下を通過するとき、エミッタは第１の高い反射面に突き当たるように光を照射する。高い反射面より上にある流体レベルに対して、光線は、流体内で屈折され、光センサによって検出されることはなく、これは、流体リザーバが満杯であることを示している。
高い反射面によって反射される一方で、低い反射面では反射されない光線は、流体リザーバが、満杯状態及び空状態の間の中間レベルでの流体を含んでいることを示している。
【００５４】
任意の第３のプリズム又はセンサ・ターゲット４１６がセンサの下を通過するとき、該任意の第３のプリズム又はセンサ・ターゲット４１６の反射面が普通は流体レベルより上にとどまるので、光は通常、反射されて光センサに戻される。種々の例示的な実施の形態において、任意の第３のプリズム又はセンサ・ターゲット４１６は、側壁に隣接するか、又は、側壁に結合して配置されるように含まれ、較正プリズムとして使用される。このような実施の形態において、第３のプリズム又はセンサ・ターゲット４１６は、通常は乾燥した状態に保持される。
【００５５】
種々の例示的な実施の形態において、高い反射面が流体が消費される間に徐々に露出するとき、又は、充填動作の間に流体により覆い隠されるとき、光量はこれに応じて変化するものであることを認識すべきである。よって、高い反射面がほとんど覆い隠されているときに、ごくわずかな光が高い反射表面から光センサに反射されることになる。その結果、光センサは、低振幅（又は、低電流）信号を出力する。反対に、高い反射面がほとんど露出しているときに、より多くの光、但し、全量未満の光が、高い反射面から光センサに反射されることになる。その結果、光センサは、高振幅（又は、高電流）信号を出力する。
【００５６】
センサからの出力が、流体リザーバが事実上空であることを示すときに、流体リザーバを再充填のために待機させておくことができる。再充填動作の間、センサを第２のプリズム又はセンサ・ターゲットに隣接して配置することができ、反射光線がもはや検出されなくなるまで、検出結果としてセンサから出力される信号が監視される。この状態は、流体リザーバが満杯であることを示し、これによって再充填動作は中止する。
【００５７】
しかしながら、このタイプの光学レベル検出システムには問題がある。多くの構成における空間の制約により、種々のプリズム又はセンサ・ターゲット要素は、隣接した状態でともに積み重ねられている。このため、流体が流体リザーバから流出されるとき、それがプリズム又はセンサ・ターゲット間のかど部や、接合部に固着する傾向があり、プリズム又はセンサ・ターゲットの臨界反射面を少なくとも部分的に塗布することになる。その結果、光学プリズム又はセンサ・ターゲットを通過する光線は、反射されるよりもむしろ、このように塗布された領域において屈折される傾向がある。この結果として、センサが誤った読み取りをする可能性がある。例えば、実際にリザーバが空であるときに、センサがリザーバが満杯状態であることを検出することもある。図８を参照されたい。
【００５８】
このような問題を解決するために、本発明の種々の実施の形態は、プリズム又はセンサ・ターゲット要素の臨界光学表面から流体を運ぶための装置、構造、及び、方法を提供する。
【００５９】
図４及び図５は、本発明に従って配置された光学レベル検出システムの例示的な実施の形態の概略図を示している。センサーシステム５００は、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５、及び、任意の第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０を含む、光学プリズム又はセンサ・ターゲットの配置を含み、エミッタ５１２及び光センサ５１４を含むセンサ５１０は、液体リザーバ（図示せず）内の光学プリズム又はセンサ・ターゲットの配置の上に位置する。光学プリズム又はセンサ・ターゲットの配置は、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５、及び、任意の第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０を含む。再充填可能な流体リザーバは、底面壁、上面壁、前面壁、後面壁、左側壁、及び、右側壁を含む。こうした例示的な実施の形態において、移動流体射出ヘッドに関連付けられる再充填可能な流体リザーバは、流体を射出する対象である媒体に沿って移動する。ウィッキング要素５５０は、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５と、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０のうちの少なくとも一方の少なくとも１つの非反射型の非臨界表面に沿って延出する。
【００６０】
種々の例示的な実施の形態において、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５、及び、任意の第３の較正プリズム又はセンサ・ターゲット５８０は、再充填可能な流体リザーバの上面壁に取り付けられる。これらプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、５７５、及び、５８０は、流体リザーバ内で下向きに方向付けられる。あるいはまた、これらプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、５７５、及び、５８０は、底面壁に取り付けられ、再充填可能な流体リザーバ内で上向きに方向付けることもできる。第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０は、低い第１の反射面５７１、低い第２の反射面５７２、少なくとも１つの非反射型の非臨界表面５７３、及び、上面壁と分離可能に隣接するか、又は、結合する平面５７４を含む。第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５は、高い第１の反射面５７６、高い第２の反射面５７７、少なくとも１つの非反射型の非臨界表面５７８、及び、上面壁と分離可能に隣接するか、又は、結合する平面５７９を含む。任意の第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０は、第１の反射面５８１、第２の反射面５８２、少なくとも１つの非反射型の非臨界表面５８３、及び、上面壁と分離可能に隣接するか、又は、結合する平面５８４を含む。第１の反射面５７１、５７６、及び、５８１は、反射面５７１と５７２、５７６と５７７、及び、５８１と５８２が、それぞれ互いに垂直であり、それぞれ平面５７４、５７９、及び、５８４に対し４５°の入射角を成すように、第２のそれぞれの反射面５７２、５７７、及び、５８２と接続される。
【００６１】
光学プリズム又はセンサ・ターゲットは、任意の好適な方法で配置されることもできる。種々の例示的な実施の形態において、光学プリズム又はセンサ・ターゲットは、直線上に配置されるように、互いに隣接して配置される。
【００６２】
センサ５１０は、再充填可能な流体リザーバの上に配置され、上面壁に取り付けられる、下向きのプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、５７５、及び、５８０と位置合わせされる。種々の例示的な実施の形態において、上向きのプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、５７５、及び、５８０が底面壁から上方に延出するときに、センサ５１０は流体リザーバの下に配置できる。種々の例示的な実施の形態において、容器は移動するが、センサ５１０は静止している。この状態において、各々のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、５７５、及び、５８０は、別々に光センサ５１４を通過する。さらに、センサ５１０は、直列状態でセンサ５１０を通過するように配置される複数の流体リザーバの流体レベルを監視するために使用することができる。
【００６３】
第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０がセンサ５１０の下を通過するとき、エミッタ５１２は第１の低い反射面５７１に突き当たるように光線を照射する。低い反射面５７１及び５７２より下にある流体レベルに対し、光線は、反射されて光センサ５１４に戻され、該光センサ５１４によって検出される。このように光を受光する光センサ５１４は、流体リザーバが事実上空であることを示している。
【００６４】
第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５がセンサ５１０の下を通過するとき、エミッタ５１２は、第１の高い反射面５７６に突き当たるように光線を照射する。高い反射面５７６及び５７７より上にある流体レベルに対して、光線は、流体内で屈折され、光センサ５１４によって検出されることはなく、流体リザーバが満杯であることを示す。高い反射面５７６及び５７７によって反射されるが、低い反射面５７１及び５７２によっては反射されない光線は、流体リザーバが、満杯状態及び空状態の間の中間レベルにある流体を含むことを示している。
【００６５】
種々の例示的な実施の形態で、高い第２の反射表面５７７が流体が消費される間に徐々に露出するとき、又は、充填動作の間に覆い隠されるとき、光量がそれに応じて変化するであろうことを認識すべきである。よって、高い第２の反射面５７７がほとんど覆い隠されているとき、わずかな光のみが、高い第２の反射面５７７から、光センサ５１４に反射される。その結果、光センサ５１４は、低振幅（又は、低電流）信号を出力する。反対に、高い第２の反射面５７７がほとんど露出するとき、より多くの光、但し、全量未満の光が、高い第２の反射面５７７から光センサ５１４に反射される。その結果、光センサ５１４は、高振幅（又は、高電流）信号を出力する。
【００６６】
センサ５１０からの出力が、流体リザーバが事実上空であることを示すときに、流体リザーバを再充填のために待機させておくことができる。再充填動作の間、センサ５１０を、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５に隣接して配置することができ、反射光線がもはや検出されなくなるまで、検出結果としてセンサ５１０から出力される信号が監視される。この状態は、流体リザーバが満杯であることを示し、これによって、再充填動作は中止する。
【００６７】
流体リザーバにおける流体の量が減少するとともに、流体レベルが、低くなる。しかしながら、流体は、表面張力のために、光学プリズム又はセンサ・ターゲット上に、さらに、光学プリズム又はセンサ・ターゲット間の接合部に集まることもある。
【００６８】
種々の例示的な実施の形態において、少なくとも１つのウィッキング要素５５０は、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の少なくとも１つの非臨界表面５７３に沿って方向付けられ、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の頂点から、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５の頂点まで延出する。種々の例示的な実施の形態において、少なくとも１つのウィッキング要素５５０は、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の少なくとも１つの非臨界表面５７３に沿って方向付けられ、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の頂点から、第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０の頂点まで延出する。種々の例示的な実施の形態において、少なくとも１つのウィッキング要素５５０は、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５の少なくとも１つの非臨界表面５７８に沿って方向付けられ、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５の頂点から、第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０の頂点まで延出する。少なくとも１つのウィッキング要素５５０は、プリズム又はセンサ・ターゲット上、あるいは、プリズム又はセンサ・ターゲット間に集まることに代わる、低エネルギーを提供することによって、流体を流体リザーバ内に流出するための手段を提供する。種々の例示的な実施の形態において、少なくとも１つのウィッキング要素５５０は、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の少なくとも１つの非反射型の非臨界表面５７３に沿って方向付けられ、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の頂点から、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５の頂点まで延出し、少なくとも１つのウィッキング要素５５０は、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の少なくとも１つの非反射型の非臨界表面５７３に沿って方向付けられ、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の頂点から、第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０の頂点まで延出する。種々の例示的な実施の形態において、少なくとも１つのウィッキング要素は、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の少なくとも１つの非反射型の非臨界表面５７３に沿って方向付けられ、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０の頂点から、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５の頂点まで延出し、少なくとも１つのウィッキング要素５５０は、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５の少なくとも１つの非反射型の非臨界表面５７８に沿って方向付けられ、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５の頂点から、第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０の頂点まで延出する。
【００６９】
種々の例示的な実施の形態において、光学レベル検出システムは、図４に示されたように、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０が第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５、及び、第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０の間に位置され、これらプリズム又はセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非臨界表面が、互いに隣接するか、あるいは、互いに結合されるように、配置されている。種々の例示的な実施の形態において、光学レベル検出システムは、図５に示されたように、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５が第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、及び、第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０の間に位置され、これらプリズム又はセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非反射型表面が、互いに隣接するか、あるいは、互いに結合されるように、配置されている。図４及び図５は、プリズム又はセンサ・ターゲットの２つの実行できる、例示的な、但し、限定されない配置を示している。種々の例示的な実施の形態において、光学レベル検出システムは、第３のプリズム又はセンサ・ターゲット５８０が、第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０、及び、第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５の間に位置され、プリズム又はセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非反射型表面が、互いに隣接するか、あるいは、互いに結合されるように、配置されている。
【００７０】
本発明が、光学レベル検知システム、光学プリズム若しくはセンサ・ターゲット、又は、ウィッキング手段の特定の形状や、配置に限定されないことを理解すべきである。本発明は、個々の要素と光学レベル検出システムの形状及び配置における、いかなるすべての変形をも全体として考慮する。
【００７１】
ウィッキング要素５５０は、光学レベル検出システムの一体部分として形成でき、該光学レベル検出システム及びウィッキング要素は、個々に製造された要素から組み立てることができる。ウィッキング要素５５０は、光学レベル検出システムに固定され、光学レベル検出システムと結合されたり、又は、光学レベル検出システムに隣接して別々に設けられることもできる。ウィッキング要素５５０は、毛管、又は、他の作用によって、流体を運ぶことができる任意の好適な材料から作られることもできる。限定されない例として、ガラス、プラスチック、金属、発泡体、天然繊維などが挙げられる。さらに、ウィッキング要素５５０は、プリズム又はセンサ・ターゲット表面上のリブ又はチャネルとして形成してもよい。
【００７２】
図６Ａ乃至図６Ｈは、本発明によるウィッキング要素５５０を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態の一連の概略上面図を示している。上記のように、ウィッキング要素５５０の形状は、特に限定されない。ウィッキング要素５５０は、チャネル又はリブの形状を含む、プリズム又はセンサ・ターゲットの間の接合部から、流体を運ぶのに好適な任意の形状を有すればよい。プリズム又はセンサ・ターゲットの少なくとも１つの非反射型の非臨界表面に沿ったウィッキング要素５５０の経路形状は、特に限定されず、ウィッキング要素がプリズム又はセンサ・ターゲット間の接合部から流体を運ぶのに好適である限り、経路を中断するものを含んでもよい。一部の例示的な実施の形態のウィッキング要素５５０は、流体が反射面からリザーバの底部に完全に運ばれるように、低いプリズム又はセンサ・ターゲットの最下端から隣接している高いプリズム又はセンサ・ターゲットの最下端まで延出する。
【００７３】
図７は、流体射出ヘッド６００とともに使用できる流体再充填システムを示している。流体射出ヘッド６００は、上述したセンサシステム５７０及び５７５を備えた、再充填可能な流体容器、即ち、リザーバ６５０を含む。本明細書中に述べられ、さらに／又は、図４及び／若しくは図５に示される、光学流体レベル検出システムのいずれも、あるいは、その好適な変形もまた、流体射出ヘッド６００において使用できる。検出器６９０が、流体リザーバ６５０の流体レベルが第１のプリズム又はセンサ・ターゲット５７０より下にあることを検出するときに、流体射出ヘッド６００の流体リザーバ６５０は、再充填ステーション６１０に接続することができる。その後、検出器６９０が、流体リザーバ６５０のレベルが第２のプリズム又はセンサ・ターゲット５７５まで上昇したことを検出するときに、流体射出ヘッド６００の流体リザーバ６５０は、再充填ステーション６１０から分離することができる。
【００７４】
本発明を上記概説された例示的な実施の形態に関連させて説明してきたが、種々の代替、修正、変形、改良及び／又は実質的な同等物が、既知であっても、あるいは、現在は予期しないものでも、当業者にとって明らかであり得る。したがって、前述のように、本発明の例示的な実施の形態は、説明を目的とするものであり、これに制限されるものではない。種々の変更は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、実施することができる。このため、本発明によるシステム、方法、及び、装置は、公知の、又は、後に開発された代替物、修正、変更、改良及び／又は実質的な同等物をすべて包含することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、従来の配置において、流体が充填された流体リザーバにおける光学プリズム又はセンサ・ターゲットを示す図である。
【図２】図２は、流体がかなり消費された状態にある、図１の流体リザーバ配置における光学プリズム又はセンサ・ターゲットを示す図である。
【図３】図３は、従来の配置を有する光学レベル検出システムの概略図である。
【図４】図４は、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態の概略図である。
【図５】図５は、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態の概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態のＸ−Ｙ断面に沿った概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態のＸ−Ｙ断面に沿った概略図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態のＸ−Ｙ断面に沿った概略図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態のＸ−Ｙ断面に沿った概略図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態のＸ−Ｙ断面に沿った概略図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態のＸ−Ｙ断面に沿った概略図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態のＸ−Ｙ断面に沿った概略図である。
【図６Ｈ】図６Ｈは、本発明の態様によるウィッキング要素を有する光学レベル検出システムの例示的な実施の形態のＸ−Ｙ断面に沿った概略図である。
【図７】図７は、図４、図５、及び図６Ａ乃至図６Ｈに示される流体レベルセンサとともに使用できる流体再充填システムの例示的な実施の形態の概略図である。
【図８】図８は、光学プリズム又はセンサ・ターゲットの境界面に集まる流体を示す、写真である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図７】
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【図８】
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