(57)【要約】【課題】  インクタンク内のインク残量の検出について簡便な構成で、直接インクの液面高さをアナログ的に計測し、従来実現できなかったアナログ残検手段を採用した液体収容容器および前記液体収容容器の液体残量検知方法を提供すること。【解決手段】  形状記憶合金ワイヤーと、これに接続された複数の電極を利用し、電極間の導通の有無を検知し、液体収容室内における液面高さを得ることで直接的に液体収容室内の液体の液面高さをアナログ的に計測する構成を採用した。【選択図】  図１
2007152676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する液体を外部に供給可能に収容する液体収容室を有する液体収容容器において、
前記液体収容室内には、線状に形成され絶縁被覆された形状記憶合金ワイヤーが前記液体収容容器の使用時姿勢における水平方向に対して１回以上折り返して配置されており、
前記形状記憶合金ワイヤーは、一端が外部への電気的取り出しが可能な第１の電極に接続された固定端であり、他端が絶縁被覆された導電性のあるバネ部材の一端に接続されて引張られており、
前記バネ部材の他端は前記液体収容容器の外部への電気的取り出しが可能な第２の電極に接続された固定端であり、
前記形状記憶合金ワイヤーと前記バネ部材との接続部に前記液体と導通可能な第３の電極が設けられおり、
前記液体収容容器の底部には、前記液体収容容室内に露出し前記液体と導通可能であって外部への電気的取り出しが可能な第４の電極が設けられており、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧がかけられることによって、前記形状記憶合金ワイヤー自体が発熱抵抗体となり、その発熱によって前記形状記憶合金ワイヤーが記憶された線状の形状を維持しつつ前記バネ部材を伸長させながら前記形状記憶合金ワイヤー自体に収縮を起こさせて、前記形状記憶合金ワイヤーの折り返し部分に向かって前記第３の電極を移動させることができることを特徴とする液体収容容器。
【請求項２】
前記形状記憶合金ワイヤーは前記液体収容室の底部で折り返されており、前記形状記憶合金ワイヤーの収縮によって前記第３の電極が前記液体収容室の底部にまで移動可能なように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体収容容器。
【請求項３】
前記形状記憶合金ワイヤーは、１回の折り返しで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体収容容器。
【請求項４】
導電性を有する液体を外部に供給可能に収容する液体収容室を有する液体収容容器の液体残量検知方法において、
前記液体収容容器は、前記液体収容室内に、線状に形成され絶縁被覆された形状記憶合金ワイヤーが前記液体収容容器の使用時姿勢における水平方向に対して１回以上折り返して配置されおり、
前記形状記憶合金ワイヤーは、一端が外部への電気的取り出しが可能な第１の電極に接続された固定端であり、他端が絶縁被覆された導電性のあるバネ部材の一端と接続されて該バネ部材によって引張られており、
前記バネ部材の他端は前記液体収容容器の外部への電気的取り出し可能な第２の電極に接続された固定端であり、
前記形状記憶合金ワイヤーと前記バネ部材との接続部に前記液体と導通可能な第３の電極が設けられており、
前記液体収容容器の底部には、前記液体収容室内に露出し前記液体と導通可能であって外部への電気的取り出しが可能な第４の電極が設けられており、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧がかけることによって、前記形状記憶合金ワイヤー自体が発熱抵抗体となり、その発熱によって前記形状記憶合金ワイヤーが記憶された線状の形状を維持しつつ前記バネ部材を伸長させながら前記形状記憶合金ワイヤー自体に収縮を起こさせて、前記形状記憶合金ワイヤーの折り返し部分に向かって前記第３の電極を移動させる収縮工程を含み、該収縮工程における前記第３の電極と前記第４の電極との間の導通の有無を検知することにより、前記液体収容室内における液面高さを得て液体残量を検出することを特徴とする液体収容容器の液体残量検知方法。
【請求項５】
前記形状記憶合金ワイヤーは前記液体収容室の底部で折り返されており、前記形状記憶合金ワイヤーの収縮によって前記第３の電極が前記液体収容室の底部にまで移動可能なように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体収容容器の液体残量検知方法。
【請求項６】
前記液体収容容器は、前記形状記憶合金ワイヤーが１回の折り返しを持って構成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の液体収容容器。
【請求項７】
前記液体収容容器から供給された液体の供給先での使用状況から推算し、前記液体収容室内の液体が特定の残量以下になったことを検知する第１の検知工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加し、前記形状記憶合金ワイヤーの収縮過程での前記第３の電極と前記第４の電極との間の導通の有無を検知する第２の検知工程と、を含むことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の液体収容容器の液体残量検知方法。
【請求項８】
前記形状記憶合金ワイヤーが急激な収縮を始める温度以下の収縮範囲で前記液体収容室内の液体液面の位置を検出して液体残量検知を行うことを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項に記載の液体収容容器の液体残量検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
着脱交換可能な液体収容容器を装着して機能させる装置は多数ある。
【０００２】
例えば、潤滑油の補給を受けて動作する機械装置や、その液体を記録媒体へ噴射することによって記録を行うインクジェット記録装置などである。
【０００３】
本発明は、液体収容容器内の液体残量をアナログ量として把握することができる液体収容容器、および前記液体収容容器の液体残量検知方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
従来、液体収容容器の残量検知としては、（１）１対の電極を用いて検知する方法、（２）光学反射プリズムあるいはその類を用いて検知する方法、（３）容器外の電極と内部の液体との静電容量によって検知する方法、等が実用化されている。これらはいずれも液体残量が所定の量に到達したか否かを検知する手段にとどまっているのが実情である。
【０００５】
これらの技術について図１１〜１３を用いて、簡単に説明する。
【０００６】
図１１（ａ）に示した液体収容容器１００は、前記（１）に対応した技術により構成されたものであり、その筐体内部に毛管力を発生可能な多孔質体または繊維交絡体を液体吸収体１０４が配置されている。外部への液体供給は、該液体吸収体よりも高い毛管力を発生する液体誘導体１０５を設けた液体供給口１０２より行われる。また液体供給に伴い、大気連通口１０１からエアが筐体内部へ入り、液体吸収体１０４内部の液体と置換されていく。細かな斜線で網掛けされた領域２０２が液体２００を保持している液体吸収体領域である。
【０００７】
液体収容容器内の液体はできる限り残すことなく外部へ供給できるのが望ましく、このために液体収容容器は、残り少なくなってきた液体が液体供給口近傍に集まってくるように構成されるのが一般的である。こうした領域に電極となる針状の導電部材を筐体に貫通配置させ、電極３０１ａ、３０１ｂ間の導通を検知することで、液体残量が確認できる。
【０００８】
しかしながらこの方法は、電極を配置した領域に液体があるかないかの検出しかできず、使用途中の液体量を検出する構成とはなりえない。
【０００９】
また、図１１（ｂ）および図１３（ａ）に示した液体収容容器１００は、前記（２）に対応した技術で構成されたものであり、図１１（ｂ）は、仕切り壁１１０により液体収容室と液体吸収体収容室とに区画された液体収容容器の構成例である。液体収容室の底部には、液体２００に水没するように三角柱状の反射プリズム３０２が設けられており、赤外線投受光モジュール３０３から発せられた赤外線が反射プリズムにより反射光が戻ってくるか否かで液体残量が確認できる。
【００１０】
また、図１３（ａ）は、赤外線投受光モジュール３０７から発せられた赤外線を、透明の筐体を透過させ、反射体１１１（金属材料、あるいは白色充填材を入れた樹脂材料など）表面での反射光量を検出するものである。この構成では反射光量の大小（透明度の高い液体には不向きであるが、顔料分散液等には有効）で液体残量が確認できる。
【００１１】
しかしながらいずれの方法も、先に説明した従来技術同様、反射プリズム３０２を配置した領域、あるいは反射体１１１の赤外線投光領域、に液体があるかないかの検出しかできず、使用途中の液体量を検出する構成とはなりえない。
【００１２】
図１２（ａ）は前記（３）に対応した技術で構成されたものである。液体収容容器底部の下方に電極板３２１を配置し、また液体収容容器筐体底部近傍に液体に露出するように電極３２３を配置し、これら２つの電極間の液体電気抵抗と液体−電極板３２１との間の静電容量を検出することによって液体残量が確認できる。
【００１３】
しかしながらこの方法も、先に説明した従来技術同様、電極板３２１の対向領域に存在する液体があるかないかの検出しかできず、使用途中の液体量を検出する構成とはなりえない。
【００１４】
図１２（ｂ）は、磁石を埋め込んだフロート３０４が液面２０１とともに液体収容容器の底部まで低下してくると、マグネットスイッチ３０５が作動し、液体残量が確認できるものである。しかしながらこの方法も、先に説明した従来技術同様、マグネットスイッチのｏｎまたはｏｆｆによりそれぞれ「液体がある」または「液体がない」のどちらかが検出できるに過ぎず、使用途中の液体量を検出する構成とはなりえない。
【００１５】
これらの変形例として、例えば２つの電極配置を変えて電気抵抗からアナログ的に液体残量を検知する方法がある。また、図１３（ｂ）に示したように、赤外線投光部３０８と受光部３０９に分割し配置することで、受光部での絶対受光量から低下していく液面高さを求め、結果として液体残量をアナログ的に検出する方法がある。
【００１６】
その他にも提案されているが併せて解決すべき課題が多く、実用化には至っていない。
【００１７】
また、記録時に消費するインク量を記録に用いるデータから算出し、インク残量を検知する手法も古くから知られている。この技術は、実用化されているが、さまざまな誤差要因が積み上がってしまう結果、実際にはインク残量の大まかな目安を提供するにとどまっている。特にユーザーが求める「最後の１滴までインクを使い切りたい」という要望、そのために「真の液体使い切りの時点を知りたい」という要望に対しては、有効な手立てとはなり得ていない。
【００１８】
一方、形状記憶合金をインクタンクに用いて従来の課題を解決する手段の提供例を示す。特許文献１ないし２に開示されているように、形状記憶合金の線材をコイルスプリング状に形成し、温度で変態する付勢バネをインクタンクに配置した構成の開示にとどまっている。また、インク残量検知の課題に対する開示例はない。
【特許文献１】特開平５−２４６０４２号公報
【特許文献２】特開２００２−３７０３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の構成は、簡便な構成で、直接インクの液面高さをアナログ的に計測し、従来実現できなかったアナログ残検手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の液体収容容器は、導電性を有する液体を外部に供給可能に収容する液体収容室を有する液体収容容器において、前記液体収容室内には、線状に形成され絶縁被覆された形状記憶合金ワイヤーが前記液体収容容器の使用時姿勢における水平方向に対して１回以上折り返して配置されており、前記形状記憶合金ワイヤーは、一端が外部への電気的取り出しが可能な第１の電極に接続された固定端であり、他端が絶縁被覆された導電性のあるバネ部材の一端と接続され該バネ部材によって引張られており、前記バネ部材の他端は前記液体収容容器の外部への電気的取り出し可能な第２の電極に接続された固定端であり、前記形状記憶合金ワイヤーと前記バネ部材との接続部に前記液体と導通可能な第３の電極が設けられ、前記液体収容容器の底部には、前記液体収容容器の内部に露出し前記液体と導通可能であって外部への電気的取り出しが可能な第４の電極が設けられており、前記第１の電極と前記第２の電極間に電圧をかけられることによって、前記形状記憶合金ワイヤー自体が発熱抵抗体となり、その発熱によって前記形状記憶合金ワイヤーが記憶された線状の形状を維持しつつ前記バネ部材を伸長させながら前記形状記憶合金ワイヤー自体に収縮を起こさせて、前記形状記憶合金ワイヤーの折り返し部分に向かって前記第３の電極を移動させることができることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の液体収容容器の液体残量検知方法は、導電性を有する液体を外部に供給可能に収容する液体収容室を有する液体収容容器の液体残量検知方法において、前記液体収容容器は、前記液体収容室内に、線状に形成され絶縁被覆された形状記憶合金ワイヤーが前記液体収容容器の使用時姿勢における水平方向に対して１回以上折り返して配置されており、前記形状記憶合金ワイヤーは、一端が外部への電気的取り出しが可能な第１の電極に接続された固定端であり、他端が絶縁被覆された導電性のあるバネ部材の一端と接続されて該バネ部材によって引張られており、前記バネ部材の他端が前記液体収容容器の外部への電気的取り出し可能な第２の電極に接続された固定端であり、前記形状記憶合金ワイヤーと前記バネ部材との接続部に前記液体と導通可能な第３の電極が設けられており、前記液体収容容器の底部には、前記液体収容室内に露出し前記液体と導通可能であって外部への電気的取り出しが可能な第４の電極が設けられており、前記第１の電極と前記第２の電極間に電圧をかけることによって、前記形状記憶合金ワイヤー自体が発熱抵抗体となり、その発熱によって、前記形状記憶合金ワイヤーが記憶された線状の形状を維持しつつ前記バネ部材を伸長させながら前記形状記憶合金ワイヤー自体に収縮を起こさせて、前記形状記憶合金ワイヤーの折り返し部分に向かって前記第３の電極を移動させる収縮工程を含み、該収縮工程での前記第３の電極と前記第４の電極との間の導通の有無を検知することにより、前記液体収容室内における液面高さを得て液体残量を検出することを特徴とする。
【００２２】
なお、本発明における「液体収容室の底部」とは、液体収容容器の通常使用姿勢時における液体収容室の底部を指すものであるとともに、液体収容室の底のみを指す部分ではなく液体収容室の底の近傍をも包含するものである。同様に、本発明における「液体収容容器の底部」とは、液体収容容器の通常使用姿勢時における液体収容容器の底部を指すものであるとともに、液体収容容器の底のみを指す部分ではなく液体収容容器の底の近傍をも包含するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、上述の通りの形状記憶合金ワイヤー等を用いた簡便な構成で、直接的に液体収容室内の液体の液面高さをアナログ的に計測し、液体収容容器内の液体残量のアナログ的な検知を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に具体的な実施例を挙げて、発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は、実施例１を説明するための液体収容容器の断面図である。
【００２６】
液体収容容器１００は、矩形状の筐体をなしており、内部空間（液体収容室１００ａ）に液体２００を収容可能となっている。その底部には、液体を外部へ供給するための液体供給口１０２と、弾性ゴム栓１０７が配置されている。
【００２７】
また、外部への液体のスムーズな供給と負圧の発生にために、前記液体収容容器１００の内部は、底部に設けられたメニスカス形成孔１２１と、それに連通する連通路１２２と、それに連通し大気に開放される大気連通口１０８が設けられている。連通路１２２は、液体収容容器１００の筐体と商品ラベル１２０との隙間として形成されている。
【００２８】
一方、液体収容容器１００の内部空間の最上部近傍および最下部近傍には、筐体に固定された軸がそれぞれ１３０ｂ、１３０ｄと、１３０ａ、１３０ｃとして設けられている。この軸には、形状記憶合金ワイヤー４００と導電性の伸縮バネ部材４０１が接合部４０５で接続され、液体収容容器の使用時姿勢における水平方向と略９０°の角度をなす方向に向かって折り返して引掛けられている。
【００２９】
形状記憶合金はその全体が絶縁被覆されており、その一端は液体収容容器１００の最上部から外部へ取り出し可能な電極４０２（第１の電極）に接続された固定端である。また、この状記憶合金ワイヤー４００の他端と一端が接続された伸縮バネ部材４０１もまた絶縁被覆され、その他端は体収容容器１００の底部から外部へ電気的に取り出し可能な電極４０３（第２の電極）に接続された固定端である。
【００３０】
形状記憶合金ワイヤー４００と導電性のある伸縮バネ部材４０１との接合部４０５は、絶縁被膜処理されていない第３の電極として、液体２００中に露出している。本実施例では、初期状態として、液体収容容器１００の内空間（液体収容室１００ａ）の天井部に位置している。
【００３１】
また、液体収容容器１００の底部には、固定電極４０４（第４の電極）が設けられ、液体収容室１００ａ内へ露出し液体２００と常に接触可能に配置されるとともに外部へ電気的に取り出し可能な電極も兼ねている。
【００３２】
本発明の実施例１の動作を説明する前に、本発明では形状記憶合金ワイヤーの変態が重要なポイントであるので、まず、形状記憶合金について説明する。
【００３３】
Ｔｉ−Ｎｉ合金等のワイヤーを臨界温度より高温から急冷してマルテンサイト相を形成させ（マルテンサイト変態）、このワイヤーに変形を加えた後に、その臨界温度以上に再加熱する。すると、逆変態によるオーステナイト相の形成が起こり（オーステナイト変態）、同時に変形させられていた形状が復元する。これがいわゆる記憶形状の復元（回復）である。
【００３４】
図２（ａ）には、常温でマルテンサイト相状態にあるＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金ワイヤー４１０が示してある。その性状は柔らかく、形状はぐねぐねと曲がった不定形となっている。図２（ｂ）には、変態点温度以上に加熱した前記形状記憶合金ワイヤー４２０を示す。記憶形状が復元され、かつワイヤー軸方向に収縮して、硬くピンと張った例えば直線状ワイヤーとなる。もとの長さがＬｏとした時、収縮後の長さをＬｅとすると収縮率は、「Ｌｓ／Ｌｏ＝（Ｌｏ−Ｌｅ）／Ｌｏ」で表わされる。
【００３５】
形状記憶合金ワイヤーの記憶を復元するためには、雰囲気温度を上昇させ変態温度以上に昇温するばかりが手段ではない。本実施例のＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金は、ニクロム線（Ｎｉ−Ｃｒ系合金）と同程度の電気抵抗をもつため（詳細は後述）、通電することにより発熱体としての利用も可能であり、自己発熱させてその熱により逆変態させることが可能となる。
【００３６】
そこで、図３（ａ）には、導電性かつ伸縮性があるバネ４３０ａ（以下、「バイアスバネ」という。）により、形状記憶合金ワイヤー４１０にバイアスをかけ、常温でピンと張った状態を実現する方法を示した。形状記憶合金ワイヤー４１０とバイアスバネ４３０の末端は、それぞれ固定部４４０、４５０に固定されている。
【００３７】
この固定部４４０，４５０を電極として電圧を印加し、所定の電流値の電流が形状記憶合金ワイヤーに流れるように通電する。すると形状記憶合金ワイヤー４１０の自己発熱によりワイヤー４１０は軸方向に強力に収縮する。収縮し終わった状態を示したのが図３（ｂ）に示す状態である。形状記憶合金ワイヤー４１０が収縮し終わった状態におけるバイアスバネ４３０ｂは、長く伸びて、収縮した形状記憶合金ワイヤーとの接続点４６０を引き戻そうとする力を発生させている。いずれの状態においても、バイアスバネ４３０により、形状記憶合金ワイヤーはピンと張った状態を維持している。
【００３８】
先に図１を用いて説明した第１の電極４０２を固定点４４０に、第２の電極４０３を固定点４５０に、そして第３の電極４０５を接続点４６０と置き換えれば、本実施例における液面位置（インク残量）の検知手法の理解は容易である。
【００３９】
そして重要なことは、形状記憶合金ワイヤーの温度によりその収縮量が決まり、接合部４６０（第３の電極）は可動電極として機能させられることである。本発明では、この可動電極の移動特性を利用して液体液面位置をアナログ量として検知することにポイントがある。
【００４０】
図４には、本実施例で形状記憶合金ワイヤー４１０として用いた形状記憶合金（トキ・コーポレーション社製バイオメタルＢＭＦ１００（φ１００μｍ）を用いた。）の温度と収縮歪（前記収縮率に相当）の関係（温度−収縮歪特性）を示した。この形状記憶合金では変態−逆変態間でヒステリシス特性をもつ。そのため、加熱・収縮過程６０３（特性曲線６０１）と冷却・伸長過程６０４（特性曲線６０２）とは特性曲線は重ならないが、本発明では加熱・収縮過程６０３を用いて液面高さ検知を行うので特に不都合はない。常温から約８０℃までの温度上昇に対する収縮で温度と収縮歪が一義的に決まる。
【００４１】
また、形状記憶合金には絶縁被覆が施されており、動作上は液体への伝熱はほぼ無視してよく、また形状記憶合金と液体との温度差が大きくなっても同様に無視できると考えて差し支えない。したがって、形状記憶合金を用いた形状記憶合金ワイヤー４１０がどの程度液体２００に水没しているかは、形状記憶合金の温度−収縮歪特性にほとんど影響を及ぼさない。
【００４２】
最終的には、電圧の印加制御方法とそれに対応した形状記憶合金ワイヤーの収縮特性を事前に調べておくことで、温度−収縮歪特性を、投入電力量（電流×電圧×時間）−収縮歪（第３の電極の位置に対応する。）特性に置き換えて、実際の特性パラメータを液体残量検知装置内に組み込むことができ、より実形態での精度合わせ込みが可能である。
【００４３】
この温度範囲における形状記憶合金の比熱は一定であるので、投入電力量に比例して温度は上昇していく。すなわち直流定電圧の印加では、時間に比例して温度が上昇していくので、前記加熱・収縮特性６０１にしたがって、第３の電極が液体収容室１００ａ内を下降していく。もし初期状態において、第３の電極４０５がエア１０９に露出していて、下降途中から液面２０１に触れ、液体２００内に水没していく場合には次のようになる。すなわち、通電してから一定時間後に、第３の電極４０５と第４の電極４０４との間が導通するにより、第２の電極４０３と第４の電極４０４との間（５００ｃ−５００ｄ間）の導通が確認され、以後形状記憶合金ワイヤーへの電圧印加中はずっと導通状態となる。
【００４４】
通電をやめれば、形状記憶合金ワイヤーの温度は絶縁被覆を通して放熱し冷却・伸長過程を経て初期状態に戻る。どの程度で初期状態に戻るかは実験により簡単に求めることができ、実用上十分短い所要時間以降であれば再び通電して液体残量検知動作に移行可能となる。
【００４５】
さて、図５を用いて、本発明の実施例１について詳細に説明する。動作の基本原理、構成はすでに説明してきた通りなので、液体残量検知動作のステップについて順を追って説明する。
【００４６】
図５（ａ）に示した液体収容容器１００には、液体収容室１００ａ内に導電性のある液体２００が半分ほど残っている。その液面２０１の上方には、大気連通口１０８、連通路１２２、メニスカス孔１２１を介して導入されたエア１０９が存在している。
【００４７】
電極４０２（第１の電極）と電極４０３（第２の電極）との間（５００ａ−５００ｂ間）に電圧を印加すると次のようになる。つまり、水平方向と略９０°の角度をなす方向に向かって液体収容室１００ａの底部で折り返された形状記憶合金ワイヤー４００は、前記加熱・収縮特性６０１に従って、収縮を始める。収縮に伴って、伸縮性バネ４０１との接合部４０５（第３の電極）は、液体収容室１０ａの底部にある形状記憶合金ワイヤーの折り返し部分に向かって移動を始める。なお、このとき、伸縮性バネ４０１により形状記憶合金ワイヤーは収縮過程においてもピンと張った状態を維持している。
【００４８】
通電を続けると、接合部４０５（第３の電極）が液面２０１と接触し、この時点から第３の電極４０５と第４の電極４０４との間（５００ｃ−５００ｄ間）の導通が取れるようになる。（図５（ｂ）参照）
さらに通電を続け、８０℃に達する電力投入が終了した時点で接合部４０５（第３の電極）は液体収容室１００ａの底部に到達し（図６（ａ））、液体残量検知動作は完了となる。以後は、通電を切り、冷却・収縮過程の完了をもって初期状態（図６（ｂ）参照）に戻る。
【００４９】
本実施例で、形状記憶合金ワイヤー４００は折り返して配置されている。しかし、この長さＬｏは、形状記憶合金の収縮率から算出される収縮長Ｌｓが、液体収容室１００ａの天井部から底部までを接合部４０５（第３の電極）が走査可能なようにその室内高に等しく設定するために、決まる長さである。
【００５０】
５％の収縮率を見込めば、液体収容室内の高さの２０倍の長さが必要となり、１０％の収縮率であれば、１０倍の長さが必要となる。
【００５１】
なお、軸１３０は、８０℃にまで加熱される（絶縁被覆の表面は８０℃までの温度上昇はないが）ため、バイアスバネ４０１による張力設定によっては、軸に加熱状態の形状記憶合金ワイヤーが食い込んで収縮・伸長を阻害する恐れがある。そのため、軸１３０としては耐熱性ある樹脂や金属ピンを用いるのがよい。ワイヤー４００の線径はたかだかφ５０〜φ２００μｍ程度なので、数ミリの小径での１８０℃屈曲でも特に問題はない。
【００５２】
もし軸１３０まわりの滑り性が良好でなく、収縮・伸長に支障がある場合には、軸にカラー（軸径よりも太い内径をもつパイプ）を通しておくとよい。
【００５３】
また、この８０℃という温度は、直接液体に接して与えられるものではなく、また常時通電加熱は必要な残量検知動作ではないため、液体の変質等（染料会合や顔料凝集など）の懸念は特にない。
【００５４】
ただし、Ｔｉ−Ｎｉ系合金では、水素脆化という現象が存在するため、酸性サイドの液体を収容する液体収容容器では絶縁被覆のピンホールや収縮・伸長による亀裂等に注意する必要がある。
【００５５】
なお、液体収容室内に露出する電極４０４は、液体に対する濡れ性が高い（誤動作につながる気泡付着が起きにくい）導電性金属材料などが望ましい。
【実施例２】
【００５６】
図７、図８を用いて実施例２を説明する。基本的な構成は実施例１と同様であるが、非通電時に接合部４０５（第３の電極）の位置が、液体収容室の高さの１／３〜１／４程度となっていることにある。ユーザーが求めるインク残量検知は、自動車のフューエルメーターのごとく、満タンから半分以下ぐらいまでは大雑把に、残りが少なくなってきたら、あと何リッター残っているか（何ｋｍ走れるか）に詳しく知りたいという心理である。
【００５７】
すなわち、液体収容容器の液体が使い始め満タンから半分以下ぐらいまでは、従来技術のドットカウント手段のような推算法でアナログ液体残量検知を行う。すなわち、液体収容容器から供給された液体を液体吐出ヘッドから吐出した回数をカウントすることにより、液体収容室内の液体残量を推算する。そして、液体残りが１／３〜１／４程度になってきたら、液体残量をアナログ的に精度良くに検出し、ユーザーを安心させつつ、最後の１滴まで使い切れる手段が求められているといえる。
【００５８】
本発明はその点に鑑みてなされた発明であるとともに、さらには実施例１における構成をさらに簡素化し、低コストで実現できるアナログ残検構成である。液体収容容器の使い始めから、接合部４０５（第３の電極）は高さ２０１ａに位置している。ドットカウント法等の手法を用いて液体残量を算出し、ある時点で、第３の電極４０５と第４の電極４０４とが導通して第２の電極４０３と第４の電極４０４とが導通した瞬間が、液面高さ２０１が２０１ａを下回った時である。これ以降、実施例１と同様に５００ａ−５００ｂ間に通電して、第３の電極を走査し、液面高さ２０１を検出して液体残量を求める。
【００５９】
本構成では、走査高さを限定したことで、実施例１の構成と比べて形状記憶合金ワイヤーの初期長Ｌｏを大幅に短して１回の折り返しのみの構成にしても、接合部４０５（第３の電極）が液体収容室１００ａの底部にまで移動可能にすることができる。すなわち、ユーザーが真に求める液体残量に対し、従来技術を併用することで、シンプルで信頼性の高い構成となっている。
【００６０】
本発明の残量検知システムの性能をより向上させるための手段として、形状記憶収縮を最大収縮量の半分程度に制限して使用することが好ましい。図４からも明らかなように、形状記憶合金は、７０℃以上になると急激な収縮を始める。したがって、７５℃で通電完了させるか、７０℃で通電完了させるかは収縮量に大きな差がある（収縮率は後者の場合が前者の場合の半分以下になる）。よって、最大収縮量の半分程度に制限した場合、それ以上収縮させた場合と比べて温度−収縮歪特性曲線の傾きが低い上、直線性が高いため、特に収縮過程末期の液体の枯渇状態近傍における液体残量の検知精度の向上に有効である。
【実施例３】
【００６１】
図９を用いて本発明の実施例３について説明する。
【００６２】
本実施例は、実施例２に対し、形状記憶合金ワイヤーの温度を検出する熱電対４１１を設けたことに特徴がある。温度を監視するポイントは１点に限定されないが、できるだけシンプルでかつ最大の効果が得られるのが望ましい。本実施例では熱電対４１１を１点とした。この構成により、投入電力量（電流×電圧×時間）から温度を一義的に決定する実施例２に対し、実温度を測定することでより正確に収縮歪（すなわち、第３の電極の位置）を検出することが可能となる。
【００６３】
なお、取り出し電極４１０ａ、４１０ｂに接続された熱電対４１１には絶縁被覆するところは、形状記憶合金（例えばＴｉ−Ｎｉ系合金）と導通可能に熱電対（例えばクロメル（Ｎｉ−Ｃｒ系合金）・アルメル（Ｎｉ−Ａｌ系合金）熱電対）を配置してはならない。これは熱電対計測の基本である。絶縁封止剤等で熱電対を固定することが望ましい。
【実施例４】
【００６４】
図１０を用いて本発明の実施例４について説明する。
【００６５】
本実施例は、液体収容室と液体保持部材室との双方を備えた、従来技術図１１（ｂ）に示した液体収容容器の構成に対して、本発明の液体残量検知構成を適用した構成例である。液体残量の検知構成及び検知手法は実施例２と同様であるので詳細は省略する。
【００６６】
ここで、以上の実施例１〜４で用いた形状記憶合金ワイヤーについて補足説明する。
【００６７】
記憶合金ワイヤーとしては、一般的なＴｉ−Ｎｉ系やＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ系などが使用でき、さらに異方性を高めたトキ・コーポレーション社製のバイオメタルなども選択可能である。
【００６８】
具体的には、実施例中でも示した、トキ・コーポレーション社製のバイオメタルＢＭＦ１００（φ１００μｍ）などが使える。また本発明ではバイアスバネ４０１との力バランスだけで、外力はかからないため、収縮力（線径の２乗に比例）はさほど必要なく、投入エネルギーの面からは細い線材（電気抵抗は線径の２乗に反比例）が望ましい。
【００６９】
また、通電により得られる形状記憶合金ワイヤー４００の収縮力は２００ｇｆ程度であり、バイアスバネ４０１は形状記憶合金ワイヤー４００の未収縮時に１００ｇｆ程度の収縮力であればよい。
【００７０】
また、形状記憶合金ワイヤーの絶縁皮膜には、被膜性・被覆性のあるコーティング材料であって、収縮・伸長追従性、耐熱性、耐液性が求められる。特に収縮・伸長に追従し、７０℃程度の発熱にも耐えられるものとしては、例えばシリコーン被膜などが適している。
【００７１】
一般的に知られるエナメル線（油性エナメル樹脂被覆）やホルマル線（ポリビニルホルマ−ル被覆）のような被覆性・導線材料への密着性に優れた硬い材料は被覆材料には不向きである。こうした収縮性に乏しい材料は収縮動作を阻害し、また薄い被膜を形成しにくい材料は厚い被膜となり、同様に収縮動作を阻害する。
【００７２】
また、形状記憶合金ワイヤーに通電する電源は、直流に限らず、交流であってもよい。これは形状記憶合金ワイヤーへの通電による加熱は、単純にいえば発熱体へのエネルギー投入、すなわちニクロム線への通電と同じであり、動作範囲内で一定の抵抗値をもつとみなせるからである。
【００７３】
形状記憶合金ワイヤー４００への投入エネルギーは、式（１）に示す通り、電流値あるいは電圧の２乗に比例する。式（１）において、Ｗ（Ｊ）は発熱体である形状記憶合金ワイヤーへの投入エネルギー、Ｐ（Ｗ）は電力、ｔ（ｓ）は通電時間、Ｉ（Ａ）は電流値、Ｅ（Ｖ）は電圧、Ｒ（Ω）は形状記憶合金ワイヤーの電気抵抗値を示す。
Ｗ（Ｊ）＝Ｐ（Ｗ）＊ｔ（ｓ）＝Ｉ（Ａ）＊Ｅ（Ｖ）＊ｔ（ｓ）＝Ｅ（Ｖ）２／Ｒ（Ω）＊ｔ（ｓ）＝Ｉ（Ａ）２＊Ｒ（Ω）＊ｔ（ｓ）・・・・・式（１）
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】実施例１を説明するための液体収容容器の断面図である。
【図２】図２（ａ）は、常温でマルテンサイト相状態にあるＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金ワイヤー４１０を示す。図２（ｂ）は、変態点温度以上に加熱した前記形状記憶合金ワイヤーを示す。
【図３】図３（ａ）は、導電性かつ伸縮性あるバネにより、形状記憶合金ワイヤーにバイアスをかけ、常温でピンと張った状態を実現する方法を示す。図３（ｂ）は収縮し終わった状態を示す。
【図４】トキ・コーポレーション社製バイオメタルＢＭＦ１００（φ１００μｍ）の温度と収縮歪（前記収縮率に相当）の関係を示す。
【図５】本発明の実施例１の液体残量検知方法の各ステップについて説明するための液体収容容器の断面図である。
【図６】図５に引き続き、本発明の実施例１の液体残量検知方法の各ステップについて説明するための液体収容容器の断面図である。
【図７】本発明の実施例２の液体残量検知方法の各ステップについて説明するための液体収容容器の断面図である。
【図８】図７に引き続き、本発明の実施例２の液体残量検知方法の各ステップについて説明するための液体収容容器の断面図である。
【図９】本発明の実施例３を説明するための液体収容容器の断面図である。
【図１０】本発明の実施例４を説明するための液体収容容器の断面図である。
【図１１】従来技術を説明するための液体収容容器の断面図である。
【図１２】従来技術を説明するための液体収容容器の断面図である。
【図１３】従来技術を説明するための液体収容容器の断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００  液体収容容器
１００ａ  液体収容室
１０２  液体供給口
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ  軸
２００  液体
４００、４１０、４２０  形状記憶合金ワイヤー
４０１  バネ部材
４０２  第１の電極
４０３  第２の電極
４０４  第４の電極
４０５  接合部（第３の電極）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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