DE102005059243A1

DE102005059243A1 - Behälter mit Flüssigkeitsdetektionsfunktion

Info

Publication number: DE102005059243A1
Application number: DE102005059243A
Authority: DE
Inventors: Junhua Suwa Zhang; Takahiro Suwa Katakura; Takayoshi Suwa Katsumura
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2006-07-13
Also published as: AR051709A1; TW200626377A; EP1831024A1; GB0525252D0; KR20070086064A; WO2006064926A1; US7578567B2; CN100584616C; CN1799845A; US20060152539A1; GB2421007A

Abstract

Ein Behälter mit einer Flüssigkeitsdetektionsfunktion umfasst ein Patronengehäuse (101), das einen Sendekanal zum Aussenden von darin gespeicherter Flüssigkeit hat, Pufferkammern (122, 123), die in der Nähe des Endes des Sendekanals angeordnet sind, und eine Sensoreinheit (200), die so angeordnet ist, dass sie den Pufferkammern gegenüberliegt. Ein in der Sensoreinheit vorgesehener Sensorchip umfasst einen Sensorhohlraum (233), der mit den Pufferkammern kommuniziert, eine Vibrationsplatte (233), die eine Öffnungsseite des Sensorhohlraums verschließt, die der Seite, die mit den Pufferkammern kommuniziert, gegenüberliegt, und ein piezoelektrisches Element (234), welches auf der Fläche der Vibrationsplatte, die der Fläche, die dem Sensorhohlraum zugewandt ist, gegenüberliegt, emittiert durch die Vibrationsplatte eine Vibrationswelle in den Sensorhohlraum und die Pufferkammern, empfängt durch die Vibrationsplatte eine reflektierte Welle, die von den Pufferkammern zurückkehrt, und wandelt die reflektierte Welle in ein elektrisches Signal um. Die Nachgiebigkeitswerte der Pufferkammern (112, 123) sind so angesetzt, dass sie zehnmal so groß wie die Nachgiebigkeitswerte des Sensorhohlraums sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter mit einer Flüssigkeitsdetektionsfunktion (hauptsächlich eine Resttinten-Detektionsfunktion), der bei einer flüssigkeitsstrahlerzeugenden Vorrichtung wie beispielsweise einem Tintenstrahldrucker Anwendung findet.

Als repräsentatives Beispiel einer herkömmlichen flüssigkeitsstrahlerzeugenden Vorrichtung ist ein Tintenstrahldrucker bekannt, der einen Tintenstrahl-Druckkopf zum Drucken eines Bildes umfasst. Beispiele für andere flüssigkeitsstrahlerzeugende Vorrichtungen können eine Vorrichtung umfassen, die einen farbmaterialstrahlerzeugenden Kopf enthält, der zum Herstellen eines Farbfilters einer Flüssigkristallanzeige oder dergleichen verwendet wird, eine Vorrichtung, die einen strahlerzeugenden Kopf für ein Elektrodenmaterial (eine leitende Paste) enthält, die zum Ausbilden einer Elektrode einer organischen EL-Anzeige, einer Feldemissionsanzeige ("Field Emission Display", FED) oder dergleichen verwendet wird, eine Vorrichtung, die einen strahlerzeugenden Kopf für lebendes organisches Material enthält, welches zur Herstellung eines Biochips verwendet wird, die einen strahlerzeugenden Kopf für Proben als Präzisionspipette enthält.

Bei dem Tintenstrahldrucker, der das repräsentative Beispiel der flüssigkeitsstrahlerzeugenden Vorrichtung darstellt, umfasst ein Laufwagen oder Schlitten einen Tintenstrahldruckkopf, der eine Druckeinheit umfasst, die eine Druckerzeugungskammer unter Druck setzt, und eine Düsenöffnung zum Ausspritzen von unter Druck befindlicher Tinte als Tintentröpfchen. Der Tintenstrahldrucker hat einen Aufbau, bei dem Tinte in einem Tintenbehälter durch einen Flussweg kontinuierlich zum Druckkopf zugeführt wird, wodurch eine Druckarbeit aufrechterhalten wird. Der Tintenbehälter ist als lösbare Patrone ausgeführt, die von einem Benutzer ausgewechselt werden kann, beispielsweise wenn die Tinte ausgeht.

Als Verwaltungsverfahren für den Tintenverbrauch der Tintenpatrone ist herkömmlicherweise ein Verwaltungsverfahren bekannt, in dem die Anzahl von Tintentröpfchen, die aus dem Druckkopf ausgespritzt wurden, oder die Menge der durch eine Wartung absorbierte Tinte in einer Software integriert wird, um die Menge von verbrauchter Tinte zu berechnen, und ein Verfahren zum Verwalten der Zeit, zu der eine vorbestimmte Menge von Tinte tatsächlich verbraucht ist, indem eine Elektrode zum Detektieren eines Flüssigkeitspegels in der Tintenpatrone montiert wird.

Jedoch hat das Verwaltungsverfahren, bei dem die Anzahl von ausgespritzten Tintentröpfchen oder die Menge von Tinte in der Software integriert wird, um die Menge der verbrauchten Tinte zu berechnen, die folgenden Probleme. Manche Köpfe zeigen eine Gewichtsvariation in den ausgespritzten Tintentröpfchen. Die Gewichtsvariation in den Tintentröpfchen hat keinen Einfluss auf die Anzeigequalität. Jedoch wird unter Berücksichtigung der Zeit, zu der Fehler in der Menge von verbrauchter Tinte infolge der Variation akkumuliert werden, die Patrone mit der Tinte zusammen mit Überschusstinte gefüllt. Dementsprechend bleibt, in Abhängigkeit von den individuellen Tintenpatronen, so viel Tinte übrig, wie der Überschusstinte entspricht.

Andererseits kann bei dem Verfahren des Verwaltens der Zeit, zu der die Tinte aufgebraucht ist, die tatsächliche Menge der Tinte mit einer Elektrode detektiert werden, so dass die Menge der verbleibenden Tinte mit einer hohen Zuverlässigkeit verwaltet werden kann. Jedoch bestehen Nachteile darin, dass die Arten von Tinte, die zu detektieren sind, beschränkt sind und dass eine Dichtungsstruktur für eine Elektrode kompliziert wird, da die Detektion eines Tintenpegels auf der Leitfähigkeit von Tinte beruht. Darüber hinaus wird im Allgemeinen ein wertvolles Metall als Material für die Elektrode verwendet, welches eine ausgezeichnete Leitfähigkeit und eine ausgezeichnete Korrosionswiderstandsfähigkeit hat. Daher erhöhen sich die Herstellungskosten der Tintenpatrone. Da ferner zwei Elektroden montiert werden müssen, wird die Anzahl von Herstellungsprozessen erhöht, wodurch sich die Herstellungskosten erhöhen.

Daher ist eine Vorrichtung, die zum Lösen der oben genannten Probleme entwickelt wurde, als piezoelektrische Vorrichtung (im Folgenden als Sensoreinheit bezeichnet) im Patentdokument 1 offenbart. Wenn Tinte in einem Hohlraum, der einer Vibrationsplatte zugewandt ist, auf die ein piezoelektrisches Element geschichtet ist, vorliegt oder nicht vorliegt, überwacht die Sensoreinheit die Menge von Tinte, die in einer Tintenpatrone übrig ist, unter Verwendung der Variation in der Resonanzfrequenz eines Restvibrationssignals infolge der Restvibration (freien Vibration) der Vibrationsplatte nach einer Zwangsvibration.

Patentdokument 1: JP-A.2001-146030

Da bei der im Patentdokument 1 offenbarten Technik der Hohlraum der Sensoreinheit einer Tintenvorratskammer der Patrone direkt zugewandt sein kann, kann die Sensoreinheit leicht durch Blasen beeinträchtigt werden, die in die Tinte gemischt sind, oder durch Störungen oder Rauschen, wie beispielsweise eine Wellenbewegung der Tinte, wodurch die Genauigkeit der Detektion abnimmt.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben erwähnten Umstände ersonnen.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, einen Behälter anzugeben, der eine flüssigkeitsdetektierende Funktion aufweist, die durch die Wellenbewegung der Tinte oder durch die Blasen in der Tinte wenig beeinflusst werden kann, um die Genauigkeit der Detektion zu erhöhen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie einen Flüssigkeitssensor, der in der Lage ist, auf zuverlässige Weise zu bestimmen, ob Flüssigkeit vorliegt, und einen Flüssigkeitsbehälter angibt, der den Flüssigkeitssensor enthält. Das Vorliegen der Flüssigkeit wird durch das Vereinfachen einer Vibrationsmode bestimmt, um die Detektionsempfindlichkeit zu erhöhen und um einen Effekt der von der Flüssigkeit empfangenen Vibration weiter zu verringern.

(1) In einer illustrativen, nicht beschränkenden Ausführungsform umfasst ein Behälter Folgende: einen Behälterkörper, der einen Sendekanal zum Aussenden einer darin aufbewahrten Flüssigkeit umfasst, eine Pufferkammer, die in der Nähe des Endes des Sendekanals angeordnet ist, und eine Sensoreinheit, die der Pufferkammer gegenüberliegend angeordnet ist. Hierbei umfasst die Sensoreinheit einen Sensorchip, wobei der Sensorchip folgendes umfasst: einen Sensorhohlraum, der mit der Pufferkammer kommuniziert, eine Vibrationsplatte, die eine Öffnungsseite des Sensorhohlraums verschließt, die der Seite gegenüberliegt, die mit der Pufferkammer kommuniziert, und ein piezoelektrisches Element, das auf einer Fläche der Vibrationsplatte angeordnet ist, welche der Fläche, die dem Sensorhohlraum zugewandt ist, entgegensetzt ist, das eine Vibrationswelle durch die Vibrationsplatte zum Sensorhohlraum und der Pufferkammer emittiert, eine von der Pufferkammer reflektierte Welle empfängt und die reflektierte Welle in ein elektrisches Signal umwandelt. Vorzugsweise ist ein Nachgiebigkeitswert der Pufferkammer, der als die Leichtigkeit definiert ist, mit der der die Kapazität der Pufferkammer variierbar ist, so angesetzt ist, dass er mindestens zehnmal so groß wie der Nachgiebigkeitswert des Sensorhohlraums ist.

(2) Der Behälter nach (1), bei dem die Wandfläche der Pufferkammer, die der Vibrationsplatte gegenüberliegt, geöffnet ist, die Öffnung mit einem Dichtungsfilm, der eine Flexibilität aufweist, verschlossen ist, der Nachgiebigkeitswert der Pufferkammer durch die Elastizität des Dichtungsfilms gegeben ist, und der Nachgiebigkeitswert des Sensorhohlraums durch die Elastizität der Vibrationsplatte gegeben ist.

(3) Der Behälter nach (2), bei dem die Pufferkammer zwei Pufferkammern, gebildet durch eine stromaufwärtige Pufferkammer und eine stromabwärtige Pufferkammer, umfasst, die mit einer Trennwand zwischen sich nebeneinander liegen, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer mit der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer durch einen stromaufwärtigen Kommunizierungskanal mit dem Sensorhohlraum kommuniziert, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer durch einen stromabwärtigen Kommunizierungskanal mit dem Sensorhohlraum (232) kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer mit der stromabwärtigen Seite des Sendekanals kommuniziert, und wobei eine Flüssigkeit von der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals in die stromaufwärtige Pufferkammer fließt, durch den stromaufwärtigen Kommunizierungskanal in den Sensorhohlraum eintritt, von dem Sensorhohlraum aus durch den stromabwärtigen Kommunizierungskanal und die stromabwärtige Pufferkammer gelangt und dann an die stromabwärtige Seite des Sendekanals abgegeben wird.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform die Pufferkammer in der Nähe des Endes des Sendekanals zum Aussenden einer Flüssigkeit angeordnet ist, die Sensoreinheit so angeordnet ist, dass sie der Pufferkammer zugewandt ist, der Sensorchip der Sensoreinheit die Vibrationswelle in die Pufferkammer emittiert und die Sensoreinheit die Flüssigkeit in der Pufferkammer oder dem Sensorhohlraum auf Grundlage der reflektierten Welle detektiert, die von der Pufferkammer zum Sensorhohlraum zurückkehrt, ist es möglich, die Menge der verbleibenden Flüssigkeit zu detektieren, und zwar unter der Bedingung, dass dies wenig durch die Wellenbewegung der Flüssigkeit oder Blasen in der Flüssigkeit beeinflusst wird.

Da insbesondere der Nachgiebigkeitswert der Pufferkammer so angesetzt ist, dass er mindestens zehnmal so groß wie der Nachgiebigkeitswert des Sensorhohlraums ist, kann die von dem Sensorchip erzeugte Vibration geringfügig absorbiert werden und somit eine gegenelektromotorische Spannung des piezoelektrischen Elementes erhöht werden, wodurch die Detektion mit hoher Empfindlichkeit ausgeführt wird. Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform die Wandfläche der Pufferkammer, die der Vibrationsplatte gegenübersteht, geöffnet ist und die Öffnung mit dem über Flexibilität verfügenden Dichtungsfilm verschlossen ist, ist es möglich, den Nachgiebigkeitswert der Pufferkammer zu erhöhen.

Weil gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform der Sensorhohlraum einen Teil des Flussweges bildet, durch den die Flüssigkeit fließt, ist es möglich, eine fehlerhafte Detektion aufgrund des Stehens der Flüssigkeit oder durch Blasen in dem Sensorhohlraum so weit wie möglich zu verhindern.

(4) Ein Behälter einer illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform umfasst: einen Behälterkörper, der einen Sendekanal zum Aussenden einer darin gespeicherten Flüssigkeit hat, eine Pufferkammer, die in der Nähe des Endes des Sendekanals angeordnet ist, und eine Sensoreinheit, die so angeordnet ist, dass sie der Pufferkammer zugewandt ist, wobei eine Sensoreinheit, die in der Sensoreinheit vorgesehen ist, Folgendes umfasst: einen Sensorhohlraum, der mit der Pufferkammer kommuniziert, eine Vibrationsplatte, die eine Öffnungsseite des Sensorhohlraums, die der Seite, die mit der Pufferkammer kommuniziert, gegenüberliegt, und ein piezoelektrisches Element, das auf einer Fläche der Vibrationsplatte angeordnet ist, die der Fläche, die dem Sensorhohlraum zugewandt ist, gegenüberliegt, emittiert eine Vibrationswelle zum Sensorhohlraum und der Pufferkammer durch die Vibrationsplatte, empfängt eine reflektierte Welle, die von der Pufferkammer zurückkehrt und wandelt die reflektierte Welle in ein elektrisches Signal um.

Die Größe der Pufferkammer ist auf eine Größe zum Vermeiden einer gegenseitigen Auslöschung der Vibrationswelle, die von dem Sensorchip emittiert wird, und der reflektierten Welle, die von der Pufferkammer zurückkehrt, angesetzt.

(5) Behälter nach (4), bei dem die Wandfläche der Pufferkammer, die der Vibrationsplatte zugewandt ist, ein offenes Ende darstellt, und bei dem, wenn die Wellenlänge der von dem Sensorchip emittierten Welle λ beträgt, die Größe H eines Bereichs, der innerhalb eines Vibrations-Propagationsraums von der Vibrationsplatte zum offenen Ende der Pufferkammer die Absorption der Vibration am meisten beeinflusst, in Vibrations-Propagationsrichtung so gewählt ist, dass sie einen der folgenden Ausdrücke (1) und (2) erfüllt: (n × λ/2 – λ/8) ≤ H ≤ (n × λ/2 + λ/8) (1), wobei n = 1,2,3, ... 0 < H ≤ λ/8 (2).

(6) Der Behälter nach (4), bei dem die Wandfläche der Pufferkammer, die der Vibrationsplatte zugewandt ist, ein geschlossenes Ende darstellt, bei dem, wenn die Wellenlänge der von dem Sensorchip emittierten Welle λ beträgt, die Größe H eines Bereichs, der innerhalb eines Vibrations-Propagationsraums von der Vibrationsplatte zum geschlossenen Ende der Pufferkammer die Absorption der Vibration am meisten beeinflusst, in Vibrations-Propagationsrichtung so gewählt ist, dass sie den folgenden Ausdruck erfüllt: (n × λ/2 – λ/4 – λ/8) ≤ H ≤ (n × λ/2 – λ/4 + λ/8),wobei n = 1,2,3, ...

(7) Behälter nach (5) oder (6), bei dem die Pufferkammer eine stromaufwärtige Pufferkammer und eine stromabwärtige Pufferkammer umfasst, die mit einer Trennwand zwischen sich nebeneinander liegen, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer mit der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer mit dem Sensorhohlraum durch einen stromaufwärtigen Kommunizierungskanal kommuniziert, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer mit dem Sensorhohlraum durch einen stromabwärtigen Kommunizierungskanal kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer mit der stromabwärtigen Seite des Sendekanals kommuniziert, und wobei eine Flüssigkeit, die von der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals fließt, dem Sensorhohlraum durch den stromaufwärtigen Kommunizierungskanal von der stromaufwärtigen Pufferkammer zugeführt wird und von dem Sensorhohlraum durch den stromabwärtigen Kommunizierungskanal und die stromabwärtige Pufferkammer an die stromabwärtige Seite des Sendekanals abgegeben wird.

(8) Der Behälter nach (7), bei dem eine Sensoraufnahmewand, an die die Sensoreinheit flüssigkeitsdicht gepasst ist, zwischen der Sensoreinheit und der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Pufferkammer angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit ein Sensorgrundteil aus Metall umfasst, auf dem der Sensorchip montiert ist und an dem er befestigt ist, und ein Einheitsgrundteil aus Kunstharz, auf dem das Sensorgrundteil montiert und an dem es fixiert ist, und das flüssigkeitsdicht mit der Sensoraufnahmewand in Kontakt kommt, wenn die Sensoreinheit auf der Sensoraufnahmewand montiert ist, zusätzlich zum Sensorchip, wobei der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal in dem Sensorgrundteil, dem Einheitsgrundteil und der Sensoraufnahmewand ausgebildet sind, wobei der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal enge Flusswege sind, die einen geringeren Flussweg-Querschnitt als diejenigen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Pufferkammer aufweisen, und wobei die stromaufwärtige und die stromabwärtige Pufferkammer, anders als der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal, die enge Flusswege darstellen, Bereiche sind, die die Absorption der Vibration maximal beeinflussen.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform die Pufferkammer in der Nähe des Endes des Sendekanals zum Aussenden einer Flüssigkeit angeordnet ist, die Sensoreinheit so angeordnet ist, dass sie auf die Pufferkammer gerichtet ist, der Sensorchip der Sensoreinheit die Vibrationswelle zur Pufferkammer emittiert und die Sensoreinheit das Vorliegen der Flüssigkeit in der Pufferkammer oder dem Sensorhohlraum auf Grundlage der reflektierten Welle detektiert, die von der Pufferkammer zum Sensorhohlraum zurückkehrt, ist es möglich, die Menge von verbleibender Flüssigkeit zu detektieren, ohne durch die Wellenbewegung der Flüssigkeit oder die Blasen in der Flüssigkeit beeinträchtigt zu werden.

Da insbesondere die Größe der Pufferkammer auf eine Größe zum Vermeiden des gegenseitigen Auslöschens der von dem Sensor emittierten Vibrationswelle und der aus der Pufferkammer zurückkehrenden Reflektionswelle angesetzt ist, kann die reflektierte Welle durch die Vibrationsplatte unter der Bedingung empfangen werden, dass die reflektierte Welle schwerlich absorbiert wird. Demzufolge ist es möglich, die gegenelektromotorische Spannung des piezoelektrischen Elementes zu steigern, wodurch die Detektion mit hoher Empfindlichkeit durchgeführt wird.

Wenn hier beispielsweise die Wandfläche der Pufferkammer, die der Vibrationsplatte zugewandt ist, ein offenes Ende darstellt (wenn die Wandfläche geöffnet ist und mit einem flexiblen Film bedeckt ist), ist es möglich, die Absorption der Vibration durch das Auswählen der Größe zu verringern, wodurch die Empfindlichkeit gesteigert wird.

Wenn darüber hinaus die Wandfläche der Pufferkammer, die der Vibrationsplatte zugewandt ist, ein geschlossenes Ende darstellt (wenn die Wandfläche mit einer festen Wand verschlossen ist), ist es möglich, die Absorption der Vibration durch das Auswählen der Größe zu verringern, wodurch die Empfindlichkeit gesteigert wird.

Da der Sensorhohlraum gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform einen Teil eines Flussweges bildet, durch den die Flüssigkeit fließt, ist es möglich, eine fehlerhafte Detektion infolge des Verbleibens oder Stehens der Flüssigkeit oder infolge von Blasen im Sensorhohlraum so weit wie möglich zu verhindern.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform der Sensorchip auf dem Sensorgrundteil angeordnet ist, welches aus Metall besteht, das Sensorgrundteil auf dem Einheitsgrundteil angeordnet ist, welches aus Kunstharz besteht, das Einheitsgrundteil auf der Sensoraufnahmewand angeordnet ist und der Sensorhohlraum und die Pufferkammer miteinander durch die Kommunizierungskanäle kommunizieren, die in dem Sensorgrundteil, dem Einheitsgrundteil und der Sensoraufnahmewand ausgebildet sind, ist es möglich, die Menge von verbleibender Tinte genau zu detektieren, ohne durch die Wellenbewegung der Tinte oder Blasen in der Tinte beeinträchtigt zu werden. Da darüber hinaus das aus Metall bestehende Sensorgrundteil zwischen das Einheitsgrundteil und den Sensorchip, die aus Kunstharz bestehen, gesetzt ist, ist es möglich, die akustischen Charakteristika zu verbessern. Da ferner die Kommunizierungskanäle enge Flusswege sind, kann die reflektierte Welle durch die Vibrationsplatte unter geringer Absorption empfangen werden, indem lediglich die Größe der Pufferkammer in der akustischen Charakteristik optimal angesetzt wird. Dementsprechend ist es möglich, eine hohe Empfindlichkeit aufrecht zu erhalten.

(9) Ein Behälter einer illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform umfasst:
einen Behälterkörper mit einem Sendekanal zum Aussenden einer darin aufbewahrten Flüssigkeit, eine Pufferkammer, die in der Nähe des Endes des Sendekanals angeordnet ist, und eine Sensoreinheit, die so angeordnet ist, dass sie der Pufferkammer zugewandt ist, wobei eine in der Sensoreinheit vorgesehene Sensoreinheit einen Sensorhohlraum umfasst, der mit der Pufferkammer kommuniziert, eine Vibrationsplatte, die eine Öffnungsseite des Sensorhohlraums, die der mit der Pufferkammer kommunizierenden Seite gegenüberliegt, schließt, und ein piezoelektrisches Element, das auf einer Fläche der Vibrationsplatte, die der dem Sensorhohlraum zugewandten Fläche gegenüberliegt, angeordnet ist, emittiert eine Vibrationswelle zum Sensorhohlraum und der Pufferkammer durch die Vibrationsplatte, empfängt eine reflektierte Welle, die von der Pufferkammer zurückkehrt und wandelt die reflektierte Welle in ein elektrisches Signal um, wobei die Pufferkammer eine stromaufwärtige Pufferkammer und eine stromabwärtige Pufferkammer umfasst, die mit einer Trennwand zwischen sich nebeneinander liegen, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer mit der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals durch eine Einflussöffnung kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer mit dem Sensorhohlraum durch einen stromaufwärtigen Kommunizierungskanal kommuniziert, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer mit dem Sensorhohlraum durch einen stromabwärtigen Kommunizierungskanal kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer mit der stromabwärtigen Seite des Sendekanals durch eine Ausflussöffnung kommuniziert, wobei eine Flüssigkeit, die von der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals fließt, durch die Einflussöffnung in die stromaufwärtige Pufferkammer fließt, durch den stromaufwärtigen Kommunizierungskanal in den Sensorhohlraum eintritt, von dem Sensorhohlraum durch den stromabwärtigen Kommunizierungskanal und die stromabwärtige Pufferkammer gelangt, und durch die Ausflussöffnung zur stromabwärtigen Seite des Sendekanals abgegeben wird, wobei die Einflussöffnung mit der stromaufwärtigen Pufferkammer kommuniziert, und wobei der Flussweg-Querschnitt senkrecht zu einem Tintenfluss in der stromaufwärtigen Pufferkammer so gering angesetzt ist, dass ein halbkugelförmiger Meniskus durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit in der Breitenrichtung oder der Höhenrichtung gebildet werden kann, wenn die Flüssigkeit von der Einflussöffnung zum Sensorhohlraum fließt.

(10) Der Behälter nach (9), bei dem die stromaufwärtige und die stromabwärtige Pufferkammer in Reihe in horizontaler Richtung angeordnet sind, wobei der Sensorhohlraum mit den Pufferkammern nach unten kommuniziert, indem die Vibrationsplatte auf ihnen positioniert wird, wobei die Vibrationsplatte der unteren Fläche der Pufferkammern gegenüberliegt, wobei der Sensorhohlraum und der Kommunizierungskanal dazwischenliegen, wobei die Einflussöffnung mit dem unteren Ende der stromaufwärtigen Pufferkammer an einer verborgenen Position kommuniziert, die von dem vom Sensorhohlraum aus betrachteten Blickwinkel abweicht, und wobei die Höhe von der unteren Fläche der Pufferkammer zur oberen Fläche auf 2 mm oder weniger angesetzt ist.

(11) Der Behälter nach (10), bei dem der Durchmesser der Einflussöffnung oder der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flächen in einem Bereich von 0,6 bis 0,7 mm liegt.

(12) Der Behälter nach einem der Gegenstände (9) bis (11), wobei eine Sensoraufnahmewand, an die die Sensoreinheit flüssigkeitsdicht gepasst ist, zwischen der Sensoreinheit und der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Pufferkammer angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit ein Metall-Sensorgrundteil umfasst, auf dem der Sensorchip montiert und fixiert ist, und ein Kunstharz-Einheitsgrundteil, auf dem das Sensorgrundteil montiert und fixiert ist und welches mit der Sensoraufnahmewand flüssigkeitsdicht in Kontakt kommt, wenn die Sensoreinheit auf die Sensoraufnahmewand montiert ist, zusätzlich zum Sensorchip, wobei der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal in dem Sensorgrundteil, dem Einheitsgrundteil und der Sensoraufnahmewand ausgebildet sind, und wobei der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal enge Flusswege sind, die einen geringeren Flussweg-Querschnitt als diejenigen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Pufferkammer haben.

(13) Der Behälter nach einem der Gegenstände (9) bis (12), ferner umfassend: eine Führungswand, die sich zwischen der Einflussöffnung und einem Auslass der stromaufwärtigen Pufferkammer zum stromaufwärtigen Kommunizierungskanal erstreckt, zum Verhindern, dass Flüssigkeit an einem Eckenabschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer verbleibt, oder zum Verhindern, dass an dem Eckenabschnitt verbleibende Flüssigkeit aus diesem herausfließt.

(14) Der Behälter nach (13), ferner umfassend: eine Führungswand, die sich zwischen einem Einlass der stromabwärtigen Pufferkammer von dem stromabwärtigen Kommunizierungskanal und der Ausflussöffnung erstreckt, und die in ihrer Struktur der Führungswand der stromaufwärtigen Pufferkammer entspricht.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform die Pufferkammer in der Nähe des Endes des Sendekanals zum Aussenden einer Flüssigkeit angeordnet ist, die Sensoreinheit so angeordnet ist, dass sie der Pufferkammer zugewandt ist, der Sensorchip der Sensoreinheit die Vibrationswelle zur Pufferkammer emittiert, und die Sensoreinheit die Flüssigkeit in der Pufferkammer oder im Sensorhohlraum auf Grundlage der reflektierten Welle, die aus der Pufferkammer zum Sensorhohlraum zurückkehrt, detektiert, ist es möglich, die Menge der verbleibenden Flüssigkeit unter der Bedingung zu detektieren, dass dies durch die Wellenbewegung der Flüssigkeit oder Blasen in der Flüssigkeit nur geringfügig beeinträchtigt wird.

Da insbesondere der Flussweg-Querschnitt senkrecht zum Tintenfluss der Pufferkammern auf einen so geringen Querschnitt angesetzt ist, dass ein halbkugelförmiger Meniskus (eine gekrümmte Grenze zwischen Luft und Flüssigkeit) in entweder der Breitenrichtung oder der Höhenrichtung durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ausgebildet werden kann, wenn die Flüssigkeit von der Einflussöffnung zum Sensorhohlraum fließt, ist es möglich, ein Phänomen zu verhindern, dass vor der Flüssigkeit Blasen in den Sensorhohlraum geschickt werden. Das heißt, da es schwierig ist, vor dem Sensorchip den Zustand zu erzeugen, bei dem die Flüssigkeit und die Luft gemischt sind, ist die vom Sensorchip detektierte Wellenform stabil, und es ist somit leicht, das Ende der Flüssigkeit zu detektieren.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform die Höhe der Pufferkammer auf 2 mm oder weniger angesetzt ist, ist es möglich, das Eindringen von Blasen zum Sensorchip sicherer zu verhindern, wodurch die Genauigkeit für das Detektieren des Endes der Flüssigkeit gesteigert wird.

Da der Durchmesser der Einflussöffnung oder der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flächen zum Einführen der Flüssigkeit in die Pufferkammer gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform auf den Bereich von 0,6 bis 0,7 mm angesetzt ist, ist es möglich, das Eindringen von Blasen zum Sensorchip sicherer zu verhindern, wodurch die Genauigkeit für das Detektieren des Endes der Flüssigkeit erhöht wird.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform der Sensorchip auf dem aus Metall bestehenden Sensorgrundteil angeordnet ist, das Sensorgrundteil auf dem aus Kunstharz bestehenden Einheitsgrundteil angeordnet ist, das Einheitsgrundteil auf der Sensoraufnahmewand angeordnet ist und der Sensorhohlraum und die Pufferkammer miteinander durch die Kommunizierungskanäle kommunizieren, die in dem Sensorgrundteil, dem Einheitsgrundteil bzw. der Sensoraufnahmewand ausgebildet sind, ist es möglich, die Menge von verbleibender Tinte genau zu detektieren, ohne durch die Wellenbewegung der Tinte oder Blasen in der Tinte beeinträchtigt zu sein. Da darüber hinaus das aus Metall bestehende Sensorgrundteil zwischen das Einheitsgrundteil und den Sensorchip gesetzt ist, die aus Kunstharz bestehen, ist es möglich, die akustischen Charakteristika zu verbessern. Da ferner die Kommunizierungskanäle enge Flusswege sind, kann die reflektierte Welle von der Vibrationsplatte unter geringer Absorption empfangen werden, indem lediglich die Größe der Pufferkammer auf den optimalen Zustand in der akustischen Charakteristik angesetzt wird. Dementsprechend ist es möglich, eine hohe Empfindlichkeit beizubehalten.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform eine Führungswand vorgesehen ist, die sich zwischen der Einflussöffnung und einem Auslass der stromaufwärtigen Pufferkammer zum stromaufwärtigen Kommunizierungskanal erstreckt und dazu bestimmt ist, zu verhindern, dass Flüssigkeit an einem Eckenabschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer verbleibt, oder zu verhindern, dass an dem Eckenabschnitt verbleibende Flüssigkeit aus diesem herausfließt, ist es möglich, eine fehlerhafte Detektion des Vorliegens von Tinte zu verhindern, die verursacht wird, wenn die verbleibende Tinte fehlerhafterweise in den Sensorhohlraum fließt, nachdem das Ende der Flüssigkeit detektiert wurde.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform eine Führungswand so vorgesehen ist, dass sie sich zwischen einen Einlass der stromabwärtigen Pufferkammer vom stromabwärtigen Kommunizierungskanal und der Ausflussöffnung erstreckt, und dass sie in ihrem Aufbau der Führungswand der stromaufwärtigen Pufferkammer entspricht, ist es möglich, eine gleichförmige Vibrationscharakteristik der stromaufwärtigen Pufferkammer und der stromabwärtigen Pufferkammer herzustellen, um dadurch Variationen der Charakteristika zu unterdrücken.

(15) Ein Behälter einer illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform enthält: einen Behälterkörper mit einem Sendekanal zum Aussenden einer darin aufbewahrten Flüssigkeit, ein Paar aus einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Pufferkammer, die in Reihe in der Nähe des Endes des Sendekanals angeordnet sind und die mit einer Trennwand zwischen sich nebeneinander angeordnet sind, und eine Sensoreinheit, die so angeordnet ist, dass sie sowohl der stromaufwärtigen als auch der stromabwärtigen Pufferkammer zugewandt ist, wobei die Sensoreinheit einen Sensorchip umfasst, wobei der Sensorchip Folgendes umfasst: einen Sensorhohlraum, der sowohl mit der stromaufwärtigen als auch der stromabwärtigen Pufferkammer kommuniziert, um einen Teil eines U-förmigen Kanals von der stromaufwärtigen Pufferkammer zur stromabwärtigen Pufferkammer zu bilden, eine Vibrationsplatte, die eine Öffnungsseite des Sensorhohlraums, die der Seite, die mit den beiden Pufferkammern kommuniziert, gegenüberliegt, verschließt, und ein piezoelektrisches Element, welches auf einer Fläche der Vibrationsplatte angeordnet ist, die der Fläche, die dem Sensorhohlraum zugewandt ist, gegenüberliegt, emittiert durch die Vibrationsplatte eine Vibrationswelle zum Sensorhohlraum, der stromaufwärtigen Pufferkammer und der stromabwärtigen Pufferkammer, empfängt eine von den beiden Pufferkammern zurückkehrende reflektierte Welle und wandelt die reflektierte Welle in ein elektrisches Signal um, und wobei ein Umgehungskanal, welcher die stromaufwärtige Seite und die stromabwärtige Seite des Sensorhohlraums umgeht und einen Flusswegwiderstand hat, der größer als derjenige des Sensorhohlraums ist, in dem Flussweg von der stromaufwärtigen Pufferkammer zur stromabwärtigen Pufferkammer angeordnet ist.

(16) Der Behälter nach (15), bei dem die stromaufwärtige und die stromabwärtige Pufferkammer in horizontaler Richtung angeordnet sind, wobei der Sensorhohlraum nach unten mit beiden Pufferkammern kommuniziert, indem die Vibrationsplatte darauf positioniert wird, und wobei die Vibrationsplatte der unteren Fläche der Pufferkammern gegenüberliegt, wobei der Sensorhohlraum dazwischenliegt und zumindest ein Umgehungskanal an den unteren Enden der beiden Pufferkammern ausgebildet ist.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform die Pufferkammer in der Nähe des Endes des Sendekanals zum Aussenden einer Flüssigkeit angeordnet ist, die Sensoreinheit so angeordnet ist, dass sie der Pufferkammer zugewandt ist, der Sensorchip der Sensoreinheit die Vibrationswelle zur Pufferkammer emittiert und die Sensoreinheit die Flüssigkeit in der Pufferkammer oder dem Sensorhohlraum auf Grundlage der von der Pufferkammer zum Sensorhohlraum zurückkehrenden reflektierten Welle detektiert, ist es möglich, die Menge von verbleibender Flüssigkeit unter der Bedingung zu detektieren, dass dies durch die Wellenbewegung der Flüssigkeit oder Blasen in der Flüssigkeit nur geringfügig beeinträchtigt ist.

Da die Flüssigkeit von der stromaufwärtigen Pufferkammer durch den U-förmigen Weg zur stromabwärtigen Pufferkammer fließt, ist es schwer möglich, dass Luft direkt von der stromaufwärtigen Pufferkammer zur stromabwärtigen Pufferkammer fließt. Da darüber hinaus der Umgehungskanal, der die stromaufwärtige Seite und die stromabwärtige Seite des Sensorhohlraums umgeht, in dem Flussweg von der stromaufwärtigen Pufferkammer zur stromabwärtigen Pufferkammer vorliegt, ist es möglich, den gesamten Flusswegwiderstand zu verringern, wenn die Flüssigkeit von der stromaufwärtigen Pufferkammer zur stromabwärtigen Pufferkammer fließt. Da ferner der Flusswegwiderstand des Umgehungskanals größer als derjenige des Sensorhohlraums ist, gelangt die Flüssigkeit notwendigerweise durch den Sensorhohlraum. Dementsprechend ist es möglich, in dem Zustand, bei dem die Flüssigkeit in dem Sensorhohlraum verbleibt, zu verhindern, dass die Flüssigkeit nur durch den Umgehungskanal fließt, wodurch das Vorliegen der verbleibenden Flüssigkeit sicher detektiert wird.

Da der Umgehungskanal gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform an den Böden der beiden Pufferkammern vorgesehen ist, ist es möglich, der Flüssigkeit zu gestatten, zum Zeitpunkt der Abnahme in der Menge der verbleibenden Flüssigkeit von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite durch den Umgehungskanal an den Böden zu fließen, ohne den Sensorhohlraum zu passieren. Dementsprechend ist es möglich, die instabile Detektion zu verhindern, da die Flüssigkeit, die viele Blasen enthält, in den Pufferkammern verbleibt und in den Sensorhohlraum fließt. Das heißt, da der Umgehungskanal an dem Boden der Pufferkammern angeordnet ist, kann die Anzahl von Blasen, die in den Pufferkammern verbleiben oder durch den Sensorhohlraum gehen, verringert werden, und der instabile Detektionsbereich kann verringert werden, wodurch die Genauigkeit der Detektion gesteigert wird. Da darüber hinaus die in der stromaufwärtigen Pufferkammer verbleibende Flüssigkeit durch den Umgehungskanal an dem Boden zur stromabwärtigen Seite ausgestoßen wird, nachdem die stromabwärtige Pufferkammer leer wird, wird der leere Zustand des Sensorhohlraums stabilisiert, wodurch die stabile Detektion erreicht wird.

(17) Ein Flüssigkeitssensor einer illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform umfasst einen einen Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitt, der eine erste Fläche und eine zweite Fläche hat, die einander gegenüberliegen. Ein Hohlraum zum Aufnehmen eines zu erfassenden Mediums ist so ausgebildet, dass er sich in Richtung auf die erste Fläche öffnet, so dass die Bodenfläche des Hohlraums vibrieren kann. Ferner umfasst der Flüssigkeitssensor ein piezoelektrisches Element, welches eine erste Elektrode umfasst, die auf der Seite der zweiten Fläche des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts ausgebildet ist, eine piezoelektrische Schicht, die auf die erste Elektrode laminiert ist, und eine zweite Elektrode, die auf die piezoelektrische Schicht laminiert ist. Ferner umfasst der Flüssigkeitssensor einen einen Flussweg bildenden Basisabschnitt, der auf die Seite der ersten Fläche des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts laminiert ist, wobei der den Flussweg bildende Basisabschnitt mit einem Flüssigkeitszufuhrweg zum Zuführen von zu erfassender Flüssigkeit in den Hohlraum und einem Flüssigkeitsausstoßweg zum Ausstoßen der zu erfassenden Flüssigkeit aus dem Hohlraum ausgebildet ist. Ein Raum, der durch den Hohlraum, den Flüssigkeitszufuhrweg und den Flüssigkeitsausstoßweg definiert ist, ist symmetrisch bezüglich der Mitte des Hohlraums ausgebildet, die in einem Bereich vorliegt, der zwischen dem Flüssigkeitszufuhrweg und dem Flüssigkeitsausstoßweg liegt.

Mit anderen Worten umfasst der Flüssigkeitssensor der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform, der auf die Seite der ersten Fläche des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts laminiert ist, den den Flussweg bildenden Basisabschnitt, der mit dem Flüssigkeitszufuhrweg zum Zuführen der zu erfassenden Flüssigkeit in den Hohlraum und dem Flüssigkeitsausstoßweg zum Ausstoßen der zu erfassenden Flüssigkeit aus dem Hohlraum ausgebildet ist. Daher wird die Zufuhr der Flüssigkeit in den Hohlraum durch den Flüssigkeitszufuhrweg durchgeführt, und der Ausstoß der Flüssigkeit aus dem Hohlraum wird durch den Flüssigkeitsausstoßweg durchgeführt. Wenn der Flüssigkeitssensor auf einen Behälter oder dergleichen für die zu erfassende Flüssigkeit montiert wird, ist demnach der Hohlraum des Flüssigkeitssensors nicht dem Flüssigkeitsaufbewahrungsraum der zu erfassenden Flüssigkeit ausgesetzt, so dass die Flüssigkeit durch den Flüssigkeitszufuhrweg in den Hohlraum zugeführt werden kann.

Er ist somit so konfiguriert, dass die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitszufuhrweg und dem Flüssigkeitsausstoßweg des Flüssigkeitssensors fließt, wenn die Flüssigkeit verbraucht wird. Selbst wenn Blasen in den Hohlraum eintreten, werden die Blasen daher durch den Fluss der Flüssigkeit aus dem Inneren des Hohlraums ausgetrieben. Dementsprechend kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors verhindert werden, die durch Blasen verursacht wird, die sich in dem Hohlraum ansammeln. Ferner ist die Detektionsgenauigkeit des Flüssigkeitssensors erhöht, und die überbleibende Flüssigkeit nimmt ab, was zu einem verringerten Abfall führt.

Da ferner der Hohlraum dem Flüssigkeitsaufbewahrungsraum nicht ausgesetzt zu sein braucht, kann verhindert werden, dass ein Meniskus in dem Hohlraum ausgebildet wird, wenn die Flüssigkeit den Flüssigkeitspegel passiert. Dementsprechend kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors verhindert werden, die durch die Flüssigkeit verursacht wird, die in dem Hohlraum verbleibt. Ferner ist der Hohlraum nicht in Richtung auf den Flüssigkeitsaufbewahrungsraum exponiert, sondern ist er gegenüber dem Flüssigkeitsaufbewahrungsraum durch den den Flussweg bildenden Basisabschnitt abgeschlossen. Daher wird entsprechend einer Änderung im Tintenpegel, dem Vorliegen von Tinte und dergleichen ein Unterschied in der Restvibration, die an der Bodenfläche des Hohlraums bestehen bleibt, wenn die Bodenfläche des Hohlraums zwangsweise in Vibrationen gesetzt wird, groß, so dass die Detektionsempfindlichkeit hoch wird, um die Detektionsgenauigkeit zu steigern und eine fehlerhafte Detektion zu verhindern.

Da ferner der durch den Hohlraum, den Flüssigkeitszufuhrweg und den Flüssigkeitsausstoßweg definierte Raum symmetrisch bezüglich der Mitte des Hohlraums ist, die in dem Bereich vorliegt, der zwischen dem Flüssigkeitszufuhrweg und dem Flüssigkeitsausstoßweg liegt, ist die Raumform des durch den Hohlraum, den Flüssigkeitszufuhrweg und den Flüssigkeitsausstoßweg definierten Raums ebenso einfach gemacht wie die Vibrationsmode der Restschwingung, die an der Bodenfläche des Hohlraums bestehen bleibt. Der Hohlraum ist ein Raum, in dem die Vibration an der Bodenfläche des Hohlraums propagiert wird. Dementsprechend wird die Simulation der Restvibration, wenn die Bodenfläche des Hohlraums zwangsweise in Vibration versetzt wird, leicht durchzuführen, und der Unterschied zwischen einer Konzeption und der Praxis wird gering, so dass die Einstelloperation einfach sein kann oder die Detektionsgenauigkeit gesteigert werden kann.

Wenn gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform der Raum, der den Hohlraum definiert, im Wesentlichen zylindrisch ist, wird die Raumform des Hohlraums, in dem die Vibration an der Bodenfläche des Hohlraums propagiert wird, ebenso einfacher gemacht wie die Vibrationsmode der Restvibration, die an der Bodenfläche des Hohlraums bestehen bleibt. Außerdem ist die Simulation der Restvibration, wenn die Bodenfläche des Hohlraums zwangsweise in Vibration versetzt wird, extrem einfach durchzuführen, und der Unterschied zwischen einer Konzeption und der Praxis wird gering, so dass die Einstelloperation einfach sein kann und die Detektionsgenauigkeit gesteigert werden kann.

Wenn gemäß der illustrativen, nicht-einschränkenden Ausführungsform der Flüssigkeitszufuhrweg und der Flüssigkeitsausstoßweg jeweils bezogen auf den Hohlraum verengt sind und ihre Länge so angesetzt ist, dass die fluidische Masse der Flüssigkeit darin vorliegt, wird ein geeigneter Flussweg-Widerstand in dem Flüssigkeitszufuhrweg und dem Flüssigkeitsausstoßweg erzeugt. Daher wird verhindert, dass die Druckvariation in dem Hohlraum, die durch die Vibration an der Bodenfläche des Hohlraums erzeugt wird, durch beide Pufferkammern diffundiert, und eine geeignete Restvibration wird erzeugt, um die Detektionsgenauigkeit zu steigern und sicherzustellen.

In dem Fall, bei dem gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform ferner die zufuhrseitige Pufferkammer, die mit dem Flüssigkeitszufuhrweg kommuniziert, und die ausstoßseitige Pufferkammer, die mit dem Flüssigkeitsausstoßweg kommuniziert, enthalten sind, sind der Flüssigkeitszufuhrweg und der Flüssigkeitsausstoßweg jeweils in die zufuhrseitige Pufferkammer bzw. die ausstoßseitige Pufferkammer geöffnet und nicht direkt zu dem Raum hin geöffnet, in dem die zu erfassende Flüssigkeit aufbewahrt wird. Durch den Flüssigkeitszufuhrweg und den Flüssigkeitsausstoßweg fließt die Flüssigkeit in und aus dem Hohlraum. Obwohl Blasen infolge einer Vibration der Flüssigkeit oder dergleichen in dem Flüssigkeitsreservoirraum erzeugt werden, werden daher die Blasen zuvor in der zufuhrseitigen Pufferkammer und der ausstoßseitigen Pufferkammer gefangen, so dass sie schwerlich in den Hohlraum eintreten. Dementsprechend kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors, die durch Blasen, die sich in dem Hohlraum ansammeln, verursacht wird, verhindert werden.

Da der Flüssigkeitszufuhrweg und der Flüssigkeitsausstoßweg, durch die die Flüssigkeit in und aus dem Hohlraum fließt, nicht direkt zum Flüssigkeitsreservoirraum offen sind, sondern sich in die zufuhrseitige Pufferkammer bzw. die ausstoßseitige Pufferkammer öffnen, wirkt ferner der Flüssigkeitsdruck, der in dem Flüssigkeitsreservoirraum erzeugt wird, nicht direkt auf den Hohlraum. Daher kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors, die durch den Einfluss des Drucks infolge der Vibration der Flüssigkeit erzeugt wird, verhindert werden.

Da gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform die zufuhrseitige Pufferkammer und die ausstoßseitige Pufferkammer symmetrisch bezüglich der Mitte des Hohlraums ausgebildet sind, kann die Form der Elemente, die die beiden Pufferkammern bilden, einfach gemacht werden, die Herstellung der Elemente wird einfach, und die Elemente können miniaturisiert werden.

Wenn gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform die zufuhrseitige Pufferkammer und die ausstoßseitige Pufferkammer jeweils ein mindestens zehnmal so großes Volumen wie der Hohlraum haben, übt die Druckvariation der Flüssigkeit, die in dem Flüssigkeitsreservoirraum in dem Flüssigkeitsbehälter erzeugt wird, keinen Einfluss auf die Sensorcharakteristika des Flüssigkeitssensors aus, so dass eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors, die durch den Einfluss des Drucks infolge der Vibration der Flüssigkeit oder dergleichen hervorgerufen wird, verhindert werden kann. Da ferner der Druck innerhalb der beiden Pufferkammern nicht infolge der Vibration an der Bodenfläche des Hohlraums ansteigt, wird keine unnötige Vibration erzeugt, und die Vibrationsmode der Restvibration, die an der Bodenfläche des Hohlraums bestehen bleibt, wird einfach gemacht, wodurch eine Erhöhung der Detektionsgenauigkeit ermöglicht wird.

(18) Ein Flüssigkeitsbehälter einer illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform umfasst einen Behälterkörper mit einer Flüssigkeitsabgabeöffnung zum Abgeben der innen aufbewahrten Flüssigkeit nach außen und einen Flüssigkeitssensor, der an dem Behälterkörper montiert ist. Der Flüssigkeitssensor umfasst einen einen Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitt, der eine erste Fläche und eine zweite Fläche hat, die einander gegenüberliegen. Ein Hohlraum zum Aufnehmen eines zu erfassenden Mediums ist so ausgebildet, dass er in Richtung auf die erste Fläche geöffnet ist, so dass die Bodenfläche des Hohlraums in Vibration versetzt werden kann. Ferner umfasst der Flüssigkeitssensor ein piezoelektrisches Element mit einer ersten Elektrode, die auf der Seite der zweiten Fläche des den Vibrationsraum bildenden Basisabschnitts ausgebildet ist, einer piezoelektrischen Schicht, die auf die erste Elektrode laminiert ist, und einer zweiten Elektrode, die auf die piezoelektrische Schicht laminiert ist. Ferner umfasst der Flüssigkeitssensor einen einen Flussweg bildenden Basisabschnitt, der auf die Seite der ersten Fläche des den Vibrationsraum bildenden Basisabschnitts laminiert ist. Der den Flussweg bildende Basisabschnitt ist mit einem Flüssigkeitszufuhrweg zum Zuführen von zu erfassender Flüssigkeit in dem Hohlraum und einem Flüssigkeitsausstoßweg zum Ausstoßen von zu erfassender Flüssigkeit aus dem Hohlraum ausgebildet. Ein durch den Hohlraum, den Flüssigkeitszufuhrweg und den Flüssigkeitsausstoßweg definierter Raum ist symmetrisch bezüglich der Hohlraummitte ausgebildet, die in einem Bereich vorliegt, der zwischen dem Flüssigkeitszufuhrweg und dem Flüssigkeitsausstoßweg liegt, und die Flüssigkeit in dem Behälterkörper wird durch den Flüssigkeitszufuhrweg des Flüssigkeitssensors in den Hohlraum eingeführt und durch den Flüssigkeitsausstoßweg aus dem Hohlraum ausgestoßen.

Mit anderen Worten umfasst der Flüssigkeitsbehälter der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform, der auf die Seite der ersten Fläche des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts laminiert ist, den den Flussweg bildenden Basisabschnitt, der mit dem Flüssigkeitszufuhrweg zum Zuführen der zu erfassenden Flüssigkeit zum Hohlraum und dem Flüssigkeitsausstoßweg zum Ausstoßen der zu erfassenden Flüssigkeit aus dem Hohlraum ausgebildet ist. Daher wird die Zufuhr der Flüssigkeit in den Hohlraum durch den Flüssigkeitszufuhrweg durchgeführt, und der Ausstoß der Flüssigkeit aus dem Hohlraum wird durch den Flüssigkeitsausstoßweg durchgeführt. Wenn der Flüssigkeitssensor an dem Flüssigkeitsbehälter montiert ist, ist daher der Hohlraum des Flüssigkeitssensors dem Flüssigkeitsaufbewahrungsraum innerhalb des Behälterkörpers des Flüssigkeitsbehälter nicht ausgesetzt, so dass die Flüssigkeit in dem Behälterkörper durch den Flüssigkeitszufuhrweg in den Hohlraum eingeführt werden kann.

Er ist somit derart konfiguriert, dass die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitszufuhrweg und dem Flüssigkeitsausstoßweg des Flüssigkeitssensors fließt, wenn die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter verbraucht wird. Selbst wenn Blasen in den Hohlraum eintreten, werden die Blasen daher aus dem Inneren des Hohlraums durch den Flüssigkeitsfluss ausgetrieben. Demgemäß kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors verhindert werden, die durch die Blasen hervorgerufen wird, die sich in dem Hohlraum ansammeln.

Da ferner der Hohlraum dem Flüssigkeitsaufbewahrungsraum nicht ausgesetzt werden muss, kann verhindert werden, dass ein Meniskus in dem Hohlraum ausgebildet wird, wenn die Flüssigkeit den Flüssigkeitspegel passiert. Dementsprechend kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors verhindert werden, die durch Flüssigkeit verursacht wird, die in dem Hohlraum verbleibt. Ferner ist der Hohlraum nicht in Richtung auf den Flüssigkeitsaufbewahrungsraum exponiert, sondern ist er gegenüber dem Flüssigkeitsaufbewahrungsraum durch den den Flussweg bildenden Basisabschnitt abgeschlossen. Daher wird entsprechend einer Änderung im Flüssigkeitspegel, dem Vorliegen von Flüssigkeit oder dergleichen ein Unterschied in der Restvibration, der an der Bodenfläche des Hohlraums bestehen bleibt, wenn die Bodenfläche des Hohlraums zwangsweise in Vibration versetzt wird, groß, so dass die Detektionsempfindlichkeit hoch wird, um die Detektionsgenauigkeit zu steigern und eine fehlerhafte Detektion zu verhindern.

Da ferner der Raum, der durch den Hohlraum, den Flüssigkeitszufuhrweg und den Flüssigkeitsausstoßweg definiert ist, symmetrisch bezüglich der Mitte des Hohlraums ausgebildet ist, die in dem Bereich vorliegt, der zwischen dem Flüssigkeitszufuhrweg und dem Flüssigkeitsausstoßweg liegt, wird die Raumform des Raums, der durch den Hohlraum, den Flüssigkeitszufuhrweg und den Flüssigkeitsausstoßweg definiert wird, ebenso einfach gemacht, wie die Vibrationsmode der Restvibration, die an der Bodenfläche des Hohlraums bestehen bleibt. Der Hohlraum ist ein Raum, in dem die Vibration an der Bodenfläche des Hohlraums propagiert wird. Dementsprechend ist die Simulation der Restvibration, wenn die Bodenfläche des Hohlraums zwangsweise in Vibration versetzt wird, leicht durchzuführen, und der Unterschied zwischen einer Konzeption und der Praxis wird gering, so dass die Einstelloperation einfach sein kann und die Detektionsgenauigkeit gesteigert werden kann.

Wenn gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform der Raum, der den Hohlraum des Flüssigkeitssensors definiert, im Wesentlich zylindrisch ist, wird die Raumform des Hohlraums, in dem die Vibration der Bodenfläche des Hohlraums propagiert wird, ebenso einfacher gemacht, wie die Vibrationsmode der Restvibration, die an der Bodenfläche des Hohlraums bestehen bleibt. Ferner ist die Simulation der Restvibration, wenn die Bodenfläche des Hohlraums zwangsweise in Vibration versetzt wird, extrem leicht durchzuführen, und der Unterschied zwischen einer Konzeption und der Praxis wird gering, so dass die Einstelloperation einfach sein kann und die Detektionsgenauigkeit gesteigert werden kann.

Wenn gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform der Flüssigkeitszufuhrweg und der Flüssigkeitsausstoßweg jeweils bezogen auf den Hohlraum verengt sind und ihre Länge so angesetzt ist, dass die fluidische Masse der Flüssigkeit darin vorliegt, wird ein geeigneter Flusswegwiderstand in dem Flüssigkeitszufuhrweg und dem Flüssigkeitsausstoßweg erzeugt. Daher wird verhindert, dass die Druckvariation in dem Hohlraum, die durch die Vibration an der Bodenfläche des Hohlraums erzeugt wird, durch die beiden Pufferkammern diffundiert, und eine geeignete Restvibration wird erzeugt, um die Detektionsgenauigkeit zu steigern und sicherzustellen.

Wenn der Flüssigkeitssensor der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform eine zufuhrseitige Pufferkammer, die mit dem Flüssigkeitszufuhrweg kommuniziert, und eine ausstoßseitige Pufferkammer, die mit dem Flüssigkeitsausstoßweg kommuniziert, umfasst, öffnen sich der Flüssigkeitszufuhrweg und der Flüssigkeitsausstoßweg, durch welche die Flüssigkeit in und aus dem Hohlraum fließt, in die zufuhrseitige Pufferkammer bzw. die ausstoßseitige Pufferkammer, und sie öffnen sich nicht direkt zum Flüssigkeitsreservoirraum des Behälterkörpers. Obwohl Blasen in dem Flüssigkeitsreservoirraum infolge der Vibration der Flüssigkeit oder dergleichen erzeugt werden, werden die Blasen daher zuvor in der zufuhrseitigen Pufferkammer und der ausstoßseitigen Pufferkammer gefangen, so dass die Blasen schwerlich in den Hohlraum eintreten. Dementsprechend kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors, die durch Blasen hervorgerufen wird, die sich in dem Hohlraum ansammeln, verhindert werden. Wenn in diesem Fall der Flüssigkeitssensor in der Nähe des Bodens des Flüssigkeitsbehälters angeordnet ist, kann der Effekt des Verhinderns des Eintretens von Blasen weiter gesteigert werden.

Da ferner der Flüssigkeitszufuhrweg und der Flüssigkeitsausstoßweg, durch welche die Flüssigkeit in und aus dem Hohlraum fließt, nicht direkt zum Flüssigkeitsreservoirraum des Behälterkörpers geöffnet sind, sondern sich in die zufuhrseitige Pufferkammer bzw. die ausstoßseitige Pufferkammer öffnen, wirkt der Flüssigkeitsdruck, der in dem Flüssigkeitsreservoirraum in dem Flüssigkeitsbehälter erzeugt wird, nicht direkt auf den Hohlraum. Daher kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors, die durch den Einfluss des Drucks infolge der Vibration der Flüssigkeit oder dergleichen verursacht wird, verhindert werden.

Da die zufuhrseitige Pufferkammer und die ausstoßseitige Pufferkammer des Flüssigkeitssensors gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform symmetrisch bezüglich der Mitte des Hohlraums ausgebildet sind, kann die Form der Elemente, die die beiden Pufferkammern bilden, einfach gemacht werden, die Herstellung der Elemente kann einfach sein und die Elemente können miniaturisiert werden.

Wenn gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform die zufuhrseitige Pufferkammer und die ausstoßseitige Pufferkammer des Flüssigkeitssensors jeweils ein mindestens zehnmal so großes Volumen wie der Hohlraum haben, übt die Druckvariation der Flüssigkeit, die in dem Flüssigkeitsreservoirraum in dem Flüssigkeitsbehälter erzeugt wird, keinen Einfluss auf die Sensorcharakteristika des Flüssigkeitssensors aus, so dass eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors, die durch den Einfluss des Drucks infolge der Vibration der Flüssigkeit oder dergleichen hervorgerufen wird, verhindert werden kann. Da ferner der Druck in den beiden Pufferkammern nicht infolge der Vibration an der Bodenfläche des Hohlraums ansteigt, wird keine unnötige Vibration erzeugt, und die Vibrationsmode der Restvibration, die an der Bodenfläche des Hohlraums bestehen bleibt, wird einfach gemacht, wodurch eine Steigerung der Detektionsgenauigkeit ermöglicht wird.

Gemäß der illustrativen, nicht-beschränkenden Ausführungsform kommuniziert in dem Innenraum des Behälterkörpers die zufuhrseitige Pufferkammer mit einer Flüssigkeitsreservoirkammer, die einen Hauptteil eines Innenraums des Behälterkörpers zum Aufbewahren von Flüssigkeit bildet, und die ausstoßseitige Pufferkammer kommuniziert mit einem Flüssigkeitsabgaberaum, der mit der Flüssigkeitsabgabeöffnung zum Abgeben der aufbewahrten Flüssigkeit von innen nach außen kommuniziert. In diesem Fall fließt die Flüssigkeit, die in der Flüssigkeitsreservoirkammer des Behälterkörpers aufbewahrt ist, von dem Eingang der zufuhrseitigen Pufferkammer des Flüssigkeitssensors, um aus dem Ausgang der ausstoßseitigen Pufferkammer ausgestoßen zu werden, um schließlich an die Flüssigkeitsabgabeöffnung des Behälterkörpers abgegeben zu werden. Ferner fließt sämtliche Flüssigkeit, die an die Flüssigkeitsabgabeöffnung des Behälterkörpers abgegeben wird, zuvor durch die zufuhrseitige Pufferkammer, den Hohlraum und die ausstoßseitige Pufferkammer des Flüssigkeitssensors, so dass ein Verbrauch der Flüssigkeit auf zuverlässige Weise erfasst werden kann.

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf den Gegenstand, der in den Japanischen Patentanmeldungen mit den Nummern 2004-35951 (eingereicht am 13. Dezember 2004), 2005-140433 (eingereicht am 12. Mai 2005), 2005-140434 (eingereicht am 12. Mai 2005), 2005-140435 (eingereicht am 12. Mai 2005), 2005-140436 (eingereicht am 12. Mai 2005) und 2005-329050 (eingereicht am 14. November 2005), enthalten ist, von denen eine jede ausdrücklich hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen wird.

Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist eine perspektivische Ansicht, die den schematischen Aufbau einer Druckvorrichtung des Tintenstrahltyps zeigt, bei der eine Tintenpatrone, die einen Flüssigkeitssensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, verwendet wird.
2 ist eine Querschnittsansicht des Flüssigkeitssensors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang einer Linie A-A in 3.
3A ist eine Draufsicht, die einen Sensorabschnitt des Flüssigkeitssensors zeigt, und
3B ist eine Bodenansicht, die denselben zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die einen Pufferabschnitt des Flüssigkeitssensors zeigt.
5A ist eine Seitenansicht, die die Tintenpatrone, die den Flüssigkeitssensor enthält, zeigt, und
5B ist eine Vorderansicht, die das Gleiche zeigt.
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Montageabschnitt des Flüssigkeitssensors der Tintenpatrone zeigt.
7A und 7B sind Diagramme, die eine Wellenform eines Antriebspulses und eine Wellenform einer gegenelektromotorischen Kraft in dem Flüssigkeitssensor gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 7A ein Wellenformdiagramm ist, wenn Tinte in einem Hohlraum vorliegt, und 7B ein Wellenformdiagramm ist, wenn keine Tinte in dem Hohlraum vorliegt.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Ersatzschaltbildes zur approximativen Simulation einer Vibration eines Vibrationsabschnitts zeigt.
9A ist eine Seitenansicht, die eine zweite Ausführungsform der Tintenpatrone zeigt, die den Flüssigkeitssensor der vorliegenden Erfindung enthält, und
9B ist eine Vorderansicht, die dasselbe zeigt.
10 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-B von 11, die eine dritte Ausführungsform des Flüssigkeitssensors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
11A ist eine Draufsicht, die einen Sensorabschnitt des Flüssigkeitssensors zeigt, und
11B ist eine Bodenansicht, die dasselbe zeigt.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die einen schematischen Aufbau eines Tintenstrahldruckers (einer flüssigkeitsstrahlerzeugenden Vorrichtung) zeigt, der eine Tintenpatrone gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
13 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen schematischen Aufbau der Tintenpatrone gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die die detaillierten Strukturen der Elemente, wie beispielsweise einer Sensoreinheit (einer Flüssigkeitsdetektionsvorrichtung) zeigt, die an die in 14 gezeigte Tintenpatrone gepasst werden.
15 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 14 gezeigten Sensoreinheit.
16 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 14 gezeigten Sensoreinheit aus einem anderen Blickwinkel betrachtet.
17 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Abschnitt der in 13 gezeigten Tintenpatrone zeigt, an die die Sensoreinheit gepasst ist.
18 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen wichtigen Teil der in 17 gezeigten Sensoreinheit zeigt.
19 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII.
20 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die wichtige Teile der in 17 gezeigten Sensoreinheit zeigt, um die Größenverhältnisse zwischen Komponenten zu erläutern.
21 zeigt Diagramme, die die Vibrationsbedingungen im Falle eines offenen Endes illustrieren.
22 zeigt Diagramme, die Vibrationsbedingungen im Falle eines geschlossenen Endes illustrieren.
23 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die wichtige Teile der in 17 gezeigten Sensoreinheit zeigt, um die Größenverhältnisse zwischen Komponenten zu erläutern.
24 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Teils einer Tintenpatrone, die mit einer Sensoreinheit gemäß einer anderen Ausführungsform verbunden ist.
25 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die wichtige Teile der in 24 gezeigten Sensoreinheit zeigt.
26 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in 25.
27 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform, die hauptsächlich einen Abschnitt zeigt, der einem Schnitt X-X in 23 entspricht, betrachtet in Richtung eines Pfeils Y in 23.
28 zeigt den Abschnitt der in 27 gezeigten Ausführungsform, der dem Schnitt X-X in 23 entspricht.
29 ist eine Schnittansicht, die eine Modifikation der in 28 gezeigten Ausführungsform zeigt.
Bester Ausführungsmodus der Erfindung
Im Folgenden werden ein Flüssigkeitssensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Tintenpatrone (ein Flüssigkeitsbehälter), die den Flüssigkeitssensor enthält, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen schematischen Aufbau einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung (einer flüssigkeitsstrahlerzeugenden Vorrichtung) zeigt, in der die Tintenpatrone gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Laufwagen oder Schlitten, der von einem Führungselement 4 durch einen Steuerriemen bzw. Antriebsriemen 3 geführt wird, der durch einen Laufwagenmotor 2 so angetrieben wird, dass der Laufwagen in axialer Richtung einer Platte 5 hin und her bewegt wird.
Ein Tintenstrahl-Druckkopf 12 ist an der Seite des Laufwagens 1 montiert, die einem Druckpapier 6 zugewandt ist, und eine Tintenpatrone 7 zum Zuführen von Tinte in den Druckkopf 12 ist lösbar auf dem oberen Abschnitt montiert.
In einer Grundstellung (der rechten Seite in 1), in der von der Druckvorrichtung nicht gedruckt wird, ist ein Kappenelement 31 angeordnet. Wenn der an dem Laufwagen 1 montierte Druckkopf 12 sich in die Grundstellung bewegt, wird das Kappenelement 31 gegen eine düsenbildende Fläche des Druckkopfs 12 gedrückt, um einen geschlossenen Raum zwischen dem Kappenelement 31 und der düsenbildenden Fläche zu bilden. Eine Pumpeneinheit 10 zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem geschlossenen Raum, der von dem Kappenelement 31 gebildet wird, um eine Reinigung oder dergleichen durchzuführen, ist unter dem Kappenelement 31 angeordnet.
In der Nähe der Druckbereichsseite des Kappenelementes 31 ist eine Wischeinheit 11, die eine elastische Platte, beispielsweise aus Gummi oder dergleichen, umfasst, so angeordnet, dass sie sich in horizontaler Richtung bezogen auf die Bewegungsortskurve des Druckkopfs 12 vorwärts bewegt oder zurückzieht. Wenn der Laufwagen 1 sich in Richtung auf das Kappenelement 31 hin und her bewegt, kann daher die düsenbildende Fläche des Druckkopfs 12, falls nötig, abgewischt werden. Als Nächstes werden der Flüssigkeitssensor und eine den Flüssigkeitssensor enthaltende Tintenpatrone gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
2 ist eine Querschnittsansicht, die den Flüssigkeitssensor 60 der vorliegenden Erfindung zeigt. Ferner ist 3 ein Diagramm, das einen Sensorabschnitt 13 zeigt, welcher den Flüssigkeitssensor 60 bildet, und 4 ist ein Diagramm, das einen Pufferabschnitt 14 zeigt, der den Flüssigkeitssensor 60 bildet.
Der Flüssigkeitssensor 60 ist so aufgebaut, dass er den Sensorabschnitt 13 umfasst, der einen Hohlraum 43 aufweist, und den Pufferabschnitt 14, der eine zufuhrseitige Pufferkammer 15 und eine ausstoßseitige Pufferkammer 16 aufweist, die mit dem Hohlraum 43 kommunizieren.
Der Sensorabschnitt 13, der so aufgebaut ist, dass eine Vibrationsplatte 42 auf eine Hohlraumplatte 41 laminiert ist, enthält einen einen Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitt 40, der eine erste Fläche 40a und eine zweite Fläche 40b hat, die einander zugewandt sind, ein piezoelektrisches Element 17, das auf die Seite der zweiten Fläche 40b des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts 40 laminiert ist, und eine einen Flussweg bildende Platte (einen flusswegbildenden Basisabschnitt) 18, die auf die Seite der ersten Fläche 40a des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts 40 laminiert ist. In dem den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitt 40 ist der Hohlraum 43 zum Aufnehmen des Mediums (der Tinte), welches erfasst werden soll, durch einen zylindrischen Raum definiert, der zur ersten Fläche 40a geöffnet ist, und ein Bodenabschnitt 43a des Hohlraums 43 ist so ausgebildet, dass er durch die Vibrationsplatte 42 in Schwingung versetzt werden kann. Mit anderen Worten wird der Umriss eines tatsächlich vibrierenden Abschnitts der gesamten Vibrationsplatte 42 durch den Hohlraum 43 definiert. An beiden Enden des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts 40 sind auf der Seite der zweiten Oberfläche 40b ein Anschluss 44 einer unteren Elektrode und ein Anschluss 45 einer oberen Elektrode ausgebildet.
Auf der zweiten Oberfläche 40b des den Vibrationsraum bildenden Basisabschnitts 40 ist die untere Elektrode (eine erste Elektrode) 46 ausgebildet, die einen Hauptkörperabschnitt 46a hat, der eine im Wesentlichen kreisförmige Form hat, und einen Verlängerungsabschnitt 46b, der sich von dem Hauptkörperabschnitt 46 aus in Richtung auf den Anschluss 44 der unteren Elektrode erstreckt, um mit dem Anschluss 44 der unteren Elektrode verbunden zu werden. Der Mittelpunkt des im Wesentlichen kreisförmigen Hauptkörperabschnitts 46a der unteren Elektrode 46 befindet sich mit der Mittelachse C des Hohlraums 43 auf einer Linie.
Der im Wesentlichen kreisförmige Hauptkörperabschnitt 46a der unteren Elektrode 46 ist so ausgebildet, dass er einen größeren Durchmesser als der kreisförmige Hohlraum 43 hat, wobei er im Wesentlichen den gesamten Abschnitt des Bereichs bedeckt, der mit dem Hohlraum 43 korrespondiert. Ferner umfasst der im Wesentlichen kreisförmige Hauptkörperabschnitt 46a der unteren Elektrode 46 einen eingekerbten Abschnitt 46c, der so ausgebildet ist, dass er weiter innen liegt, als eine Position, die einem Umfangsrand 43b des Hohlraums 43 entspricht.
Auf die untere Elektrode 46 ist eine piezoelektrische Schicht 47 laminiert, die einen kreisförmigen Hauptkörperabschnitt 47a aufweist, der mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet ist, als der Hohlraum 43, und einen vorstehenden Abschnitt 47b, der von dem Hauptkörperabschnitt 47a in den Bereich vorsteht, der dem Hohlraum 43 entspricht. Wie der 2 zu entnehmen ist, fällt der gesamte Abschnitt der piezoelektrischen Schicht 47 in den Bereich, der dem Hohlraum 43 entspricht. Mit anderen Worten hat die piezoelektrische Schicht 47 keinen Abschnitt, der sich über die Position hinaus erstreckt, die einem Umfangsrand 43b des Hohlraums 43 entspricht.
Der Mittelpunkt des Hauptkörperabschnitts 47a der piezoelektrischen Schicht 47 ist mit der Mittelachse C des Hohlraums 43 auf eine Linie gebracht. Im Wesentlichen der gesamte Abschnitt des Hauptkörperteils 47a der piezoelektrischen Schicht 47 ist auf die untere Elektrode 46 laminiert, mit Ausnahme eines Abschnitts, der dem eingekerbten Abschnitt 46c der unteren Elektrode 46 entspricht.
Auf der zweiten Oberfläche 40b des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts 40 ist eine Hilfselektrode 48 ausgebildet, die sich von außerhalb des Bereichs, der dem Hohlraum 43 entspricht, über die Position, die dem Umfangsrand 43b des Hohlraums 43 entspricht, hinweg in den Bereich hinein erstreckt, der dem Hohlraum 43 entspricht. Ein Abschnitt der Hilfselektrode 48 ist in dem eingekerbten Abschnitt 46c der unteren Elektrode (der ersten Elektrode) 46 angeordnet, um den vorstehenden Abschnitt 47b der piezoelektrischen Schicht 47 und einen angrenzenden Abschnitt derselben von der zweiten Oberfläche 40b des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts 40 zu unterstützen. Die Hilfselektrode 48 besteht vorzugsweise aus demselben Material wie die untere Elektrode 46 und hat dieselbe Dicke wie die untere Elektrode 46. Somit werden der vorstehende Abschnitt 47b der piezoelektrischen Schicht 47 und der angrenzende Abschnitt derselben von der zweiten Oberfläche 40b des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts 40 durch die Hilfselektrode 48 getragen, um einen Niveauunterschied in der piezoelektrischen Schicht 47 zu vermeiden, so dass verhindert werden kann, dass die mechanische Festigkeit verringert wird.
Auf die piezoelektrische Schicht 47 ist der kreisförmige Hauptkörperabschnitt 49a der oberen Elektrode (der zweiten Elektrode) 49 laminiert, wobei die obere Elektrode 49 mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet ist als der Hauptkörper 47a der piezoelektrischen Schicht 47. Ferner hat die obere Elektrode 49 einen Verlängerungsabschnitt 49b, der sich von dem Hauptkörperabschnitt 49a erstreckt, um mit der Hilfselektrode 48 verbunden zu werden. Wie 2 zu entnehmen ist, ist eine Position P, von der der Verlängerungsabschnitt 49b der oberen Elektrode 49 mit der Hilfselektrode 48 verbunden ist, in dem Bereich angeordnet, der dem Hohlraum 43 entspricht.
Das piezoelektrische Element 17 wird durch die jeweiligen Hauptkörperabschnitte der oberen Elektrode 46, der piezoelektrischen Schicht 47 und der oberen Elektrode 49 gebildet.
Wie der 3 zu entnehmen ist, ist die obere Elektrode 49 elektrisch durch die Hilfselektrode 48 mit dem Anschluss 45 der oberen Elektrode verbunden. Wenn die obere Elektrode 49 mit dem Anschluss 45 der oberen Elektrode durch die Hilfselektrode 48 elektrisch verbunden wird, kann daher ein Niveauunterschied, der durch die Gesamtdicke der piezoelektrischen Schicht 47 und der oberen Elektrode 46 hervorgerufen wird, sowohl durch die obere Elektrode 49 als auch durch die Hilfselektrode 48 absorbiert werden. Demzufolge kann verhindert werden, dass ein großer Niveauunterschied in der oberen Elektrode 49 hervorgerufen wird, durch den eine mechanische Festigkeit verringert würde.
Der Hauptkörperabschnitt 49a der oberen Elektrode 49 ist kreisförmig ausgebildet, wobei der Mittelpunkt der Kreisform mit der Mittelachse C des Hohlraums 43 in Linie gebracht ist. Der Hauptkörperabschnitt 49a der oberen Elektrode 49 ist mit einem kleineren Durchmesser ausgebildet als der Hauptkörperabschnitt 47a der piezoelektrischen Schicht 47 und der Hohlraum 43.
Daher ist der Hauptkörperabschnitt 47a der piezoelektrischen Schicht 47 so konfiguriert, dass er zwischen den Hauptkörperabschnitt 49a der oberen Elektrode 49 und den Hauptkörperabschnitt 46a der unteren Elektrode 46 zu setzen ist. Dementsprechend kann die piezoelektrische Schicht 47 zur Verformung effizient angetrieben werden.
Darüber hinaus hat von dem Hauptkörper 46a der unteren Elektrode 46 und dem Hauptkörperabschnitt 49a der oberen Elektrode 49, die mit der piezoelektrischen Schicht 47 verbunden sind, der Hauptkörperabschnitt 49a der oberen Elektrode 49 den geringeren Durchmesser. Dementsprechend ergibt es sich, dass der Hauptkörperabschnitt 49a der oberen Elektrode 49 den Abschnitt bestimmt, in dem in der piezoelektrischen Schicht 47 ein piezoelektrischer Effekt hervorgerufen wird.
Der Mittelpunkt des Hauptkörpers 47a der piezoelektrischen Schicht 47, des Hauptkörpers 49a der oberen Elektrode 49 und des Hauptkörperabschnitts 46a der unteren Elektrode 46a sind mit der Mittelachse C des Hohlraums 43 in Linie gebracht. Ferner ist die Mittelachse C des zylindrischen Hohlraums 43 zum Bestimmen des Abschnitts, der in der Vibrationsplatte 42 zum Vibrieren gebracht werden kann, in der Mitte des Flüssigkeitssensors 60 angeordnet.
Ein Vibrationsabschnitt 61 des Flüssigkeitssensors 60 wird aufgebaut durch den Abschnitt in der Vibrationsplatte 42, der durch den Hohlraum 43 definiert ist und vibrieren kann, den Abschnitt im Hauptkörperabschnitt 46a der unteren Elektrode 46, der dem Hohlraum 43 entspricht, und die dem Hohlraum 43 entsprechenden Abschnitten im Hauptkörperabschnitt 49a und dem Verlängerungsabschnitt 49b der oberen Elektrode 49 zusammen mit dem Hauptkörperabschnitt 47a und dem vorstehenden Abschnitt 47b der piezoelektrischen Schicht 47. Außerdem ist der Mittelpunkt des Vibrationsabschnitts 61 des Flüssigkeitssensors 60 mit der Mittellinie des Flüssigkeitssensors 60 in Linie gebracht.
Der Hauptkörperabschnitt 47a der piezoelektrischen Schicht 47, der Hauptkörperabschnitt 49a der oberen Elektrode 49, der Hauptkörperabschnitt 46a der unteren Elektrode 46 und der Abschnitt in der Vibrationsplatte 42, der vibrieren kann (d.h., der Abschnitt, der dem Bodenabschnitt 43a des Hohlraums 43 entspricht), haben eine Kreisform und sind in dem gesamten Abschnitt der piezoelektrischen Schicht 47 angeordnet, d.h., in dem Bereich, in dem der Hauptkörperabschnitt 47a und der vorstehende Abschnitt 47b der piezoelektrischen Schicht 47 dem Hohlraum 43 entsprechen. Daher ist der Vibrationsabschnitt 61 des Flüssigkeitssensors 60 im Wesentlichen symmetrisch bezüglich der Mitte des Flüssigkeitssensors 60.
Ferner umfasst der Flüssigkeitssensor 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine einen Flussweg bildende Platte (einen flusswegbildenden Basisabschnitt) 18, die auf die erste Oberfläche 40a des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts 40 geschichtet bzw. laminiert und mit dieser verbunden ist.
Die den Flussweg bildende Platte 18 ist mit einem Tintenzufuhrweg (Flüssigkeitszufuhrweg) 19 zum Zuführen von zu erfassender Tinte in dem Hohlraum 43 ausgebildet, und mit einem Tintenausstoßweg (Flüssigkeitsausstoßweg) 20 zum Ausstoßen von zu erfassender Tinte aus dem Hohlraum 43. Der Tintenzufuhrweg 19 und der Tintenausstoßweg 20 haben dieselbe Größe und sind durch einen zylindrischen Raum definiert.
Sowohl der Tintenzufuhrweg 19 als auch der Tintenausstoßweg 20, die in der oben beschriebenen flusswegbildenden Platte 18 ausgebildet sind, sind in dem Bereich ausgebildet, der dem kreisförmigen Hohlraum 43 entspricht, und der Tintenzufuhrweg 19 und der Tintenausstoßweg 20 sind symmetrisch bezüglich der Mittelachse C des Hohlraums 43 angeordnet. Dementsprechend ist der Raum, der durch den Hohlraum 43, den Tintenzufuhrweg 19 und den Tintenausstoßweg 20 definiert ist, symmetrisch bezüglich der Mittelachse C des Hohlraums 43 ausgebildet, welche in dem Bereich vorliegt, der zwischen dem Tintenzufuhrweg 19 und dem Tintenausstoßweg 20 liegt.
Ferner sind der Tintenzufuhrweg 19 und der Tintenausstoßweg 20 in Bezug auf den Hohlraum 43 verengt. Das heißt, in dieser Ausführungsform sind der Tintenzufuhrweg 19 und der Tintenausstoßweg 20 in dem einzigen Hohlraum 43 ausgebildet, aber die Flusswegfläche eines der Flusswege (des Tintenzufuhrweges 19 oder des Tintenausstoßweges 20) ist kleiner angesetzt als zumindest die Hälfte der Fläche des Hohlraums 43. Ferner sind der Tintenzufuhrweg 19 und der Tintenausstoßweg 20 auf eine gewisse Länge angesetzt, so dass die fluidische Masse der Flüssigkeit darin vorliegt, und die Flussweglänge des Tintenzufuhrweges 19 und des Tintenausstoßweges 20 kann zweimal so groß angesetzt werden wie der Flusswegdurchmesser des Tintenzufuhrweges und des Tintenausstoßweges.
Ferner umfasst der Flüssigkeitssensor 60 einen Pufferabschnitt 14, der die zufuhrseitige Pufferkammer 15 umfasst, welche mit dem Tintenzufuhrweg 19 kommuniziert, und die ausstoßseitige Pufferkammer 16, welche mit dem Tintenausstoßweg 20 kommuniziert.
In einer Draufsicht ist bei dieser Ausführungsform der Pufferabschnitt 14, der eine rechteckige Form hat, etwas größer als der Flüssigkeitssensor 60 (der Sensorabschnitt 13) und ist er als Ganzes kubisch ausgebildet. Das Innere des Pufferabschnitts 14 ist durch eine Trennwand 21, die in der Mitte angeordnet ist, in zwei Räume unterteilt, die dasselbe Volumen haben. Der eine der Räume ist die zufuhrseitige Pufferkammer 15 und der andere ist die ausstoßseitige Pufferkammer 16.
Ein Abschnitt des Pufferabschnitts 14, der der Fläche, mit der der Sensorabschnitt 13 verbunden ist, entgegengesetzt ist, ist mit einer Einflussöffnung 22 ausgebildet, durch welche Tinte in die Zufuhrpufferkammer 15 fließt, und mit einer Ausstoßöffnung 23 zum Ausstoßen von Tinte aus der ausstoßseitigen Pufferkammer 16. Ferner ist die Fläche, mit der der Sensorabschnitt 13 des Pufferabschnitts 14 verbunden ist, mit einem Einfluss-Flussweg 24 ausgebildet, der zum Zuführen der Tinte, die in die Zufuhrpufferkammer 15 fließt, durch den Tintenzufuhrweg 19 in den Hohlraum 43 bestimmt ist, und mit einem Ausstoßflussweg 25, der zum Ausstoßen der Tinte aus dem Hohlraum 43 in die zufuhrseitige Pufferkammer 15 durch den Tintenausstoßweg 20 bestimmt ist.
Der Einfluss-Flussweg 24 und der Ausstoßflussweg 25 werden durch Flusswegräume definiert, die eine im Wesentlichen zylindrische Form haben und die dieselbe Größe haben. Ferner passen die Öffnungen des Einfluss-Flussweges 24 und des Ausstoßflussweges 25 jeweils mit den Öffnungen des Tintenzufuhrweges 19 und den Tintenausstoßweges 20 zusammen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Flüssigkeitszufuhrweg der vorliegenden Erfindung mit dem Tintenzufuhrweg 19 und dem Einfluss-Flussweg 24 ausgebildet, und der Flüssigkeitsausstoßweg der vorliegenden Erfindung mit dem Tintenausstoßweg 20 und dem Ausstoßflussweg 25 ausgebildet.
Die zufuhrseitige Pufferkammer 15 und die ausstoßseitige Pufferkammer 16 des Flüssigkeitssensors 60 sind symmetrisch bezüglich der Mittelachse C des Hohlraums 43 ausgebildet. Mit anderen Worten ist der Raum, der definiert wird durch den Hohlraum 43, den Zufuhrweg 19, den Ausstoßweg 20, den Einfluss-Flussweg 24, den Ausstoß-Flussweg 25, die zufuhrseitige Pufferkammer 15 und die ausstoßseitige Pufferkammer 16 symmetrisch bezüglich der Mittelachse C des Hohlraums 43 ausgebildet.
Ferner ist das Volumen sowohl der zufuhrseitigen Pufferkammer 15 als auch der ausstoßseitigen Pufferkammer 16 des Flüssigkeitssensors 60 so angesetzt, dass es mindestens zehnmal so groß wie der Hohlraum 43 ist.
Bei solch einem Aufbau fließt die zu erfassende Tinte in der Patrone von der Einflussöffnung 22 in die zufuhrseitige Pufferkammer 15, um dem Hohlraum 43 durch den Einfluss-Flussweg 24 und den Tintenzufuhrweg 19 zugeführt zu werden.
Außerdem wird die dem Hohlraum 43 zugeführte Tinte durch den Tintenausflussweg 20 und den Ausstoß-Flussweg 25 in die ausstoßseitige Pufferkammer 16 ausgestoßen und ferner aus der ausstoßseitigen Pufferkammer 16 durch die Ausstoßöffnung 23 ausgestoßen.
Von den Elementen, die im Flüssigkeitssensor 60 enthalten sind, sind die Hohlraumplatte 41, die Vibrationsplatte 42 und die den Flussweg bildende Platte 18 aus demselben Material hergestellt und integral ausgebildet, indem sie gemeinsam gesintert sind. Da somit eine Mehrzahl von Substraten gesintert wird, um integriert zu werden, wird die Handhabung des Flüssigkeitssensors 60 einfach. Da die jeweiligen Elemente aus demselben Material hergestellt sind, kann ferner verhindert werden, dass ein Riss infolge eines Unterschieds in ihren linearen Ausdehnungskoeffizienten auftritt.
Als Material für die piezoelektrische Schicht 47 werden vorzugsweise Blei-Zirkonat-Titanat (englische Abkürzung PZT), Blei-Lantan-Zirkonat-Titanat (englische Abkürzung PLZT) oder ein bleiloser piezoelektrischer Film verwendet. Als Material der Hohlraumplatte 41 wird vorzugsweise Zirkonium (Di-)Oxid oder Aluminiumoxid verwendet. Ferner wird für die Vibrationsplatte 42 vorzugsweise dasselbe Material benutzt, wie für die Hohlraumplatte 41. Die obere Elektrode 49, die untere Elektrode 46, der Anschluss 45 der oberen Elektrode und der Anschluss 44 der unteren Elektrode können aus metallischen Materialien, wie beispielsweise Gold, Silber, Kupfer, Platin, Aluminium, Nickel und dergleichen hergestellt werden, die eine Leitfähigkeit haben.
5 ist ein Diagramm, das die Tintenpatrone 70 der vorliegenden Erfindung zeigt, die den Flüssigkeitssensor enthält, und 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Flüssigkeitssensors zeigt, der auf der Tintenpatrone 70 montiert ist.
5 zeigt die Tintenpatrone (den Flüssigkeitsbehälter) 70 mit daran montiertem Sensor 60. Die Tintenpatrone 70 umfasst einen Behälterkörper 72, der eine Tintenauslassöffnung (Flüssigkeitsauslassöffnung) 71 zum Abgeben der innen aufbewahrten Tinte nach außen aufweist.
Wie in 6 gezeigt ist, ist der Flüssigkeitssensor 60 als Ganzes an dem Behälterkörper 72 montiert. Auf einer rechteckigen Öffnung 26, die auf einer Wandoberfläche 27 des Behälterkörpers 72 ausgebildet ist, ist der Pufferabschnitt 14 durch Klebemittel 28 oder dergleichen auf flüssigkeitsdichte Weise befestigt. In diesem Fall ist der Sensorabschnitt 13 des Flüssigkeitssensors 60 außerhalb des Behälterkörpers 72 angeordnet, so dass die Eintrittsöffnung 22 und die Austrittsöffnung 23 des Pufferabschnitts 14 sich in dem Behälterkörper 72 öffnen.
Das Innere des Behälterkörpers 72 (siehe wiederum 5) ist in eine Hauptreservoirkammer (Flüssigkeitsreservoirkammer) 75, die den Hauptteil des gesamten Innenraums des Behälterkörpers 72 zum Aufbewahren von Tinte ausmacht, und in eine Subreservoirkammer (Flüssigkeitsabgaberaum) 76 unterteilt, die ein geringeres Volumen als die Hauptreservoirkammer 75 hat. Die Hauptreservoirkammer 75 ist von der Subreservoirkammer 76 getrennt. Die Subreservoirkammer 76 ist an der Seite angeordnet, die in der Flussrichtung der Tinte, wenn die Tinte verbraucht wird, näher an der Flüssigkeitsabgabeöffnung 71 als an der Hauptreservoirkammer 75 liegt.
Die Einflussöffnung 22 des Flüssigkeitssensors 60 ist so geöffnet, dass sie mit der Hauptreservoirkammer 75 kommuniziert, und die Ausstoßöffnung 23 ist so angeordnet, dass sie sich in die Subreservoirkammer 76 öffnet, welche den Flüssigkeitsabgaberaum bildet. Dementsprechend bildet die zufuhrseitige Pufferkammer 15 den Hauptteil des Innenraums des Behälterkörpers 72, um mit der Hauptreservoirkammer 75 zum Aufbewahren der Flüssigkeit zu kommunizieren. Ferner ist die ausstoßseitige Pufferkammer 16 so angeordnet, dass sie mit dem Flüssigkeitsabgaberaum in dem Innenraum des Behälterkörpers 72 kommuniziert. Der Flüssigkeitsabgaberaum kommuniziert mit der Tintenabgabeöffnung 71, um die aufbewahrte Tinte nach außen abzugeben.
Ein geschlossener Hilfsflussweg 77 ist in der Hauptreservoirkammer 75 ausgebildet, und ein Hilfsflussweg-Eingang 77a ist an einem unteren Ende des Hilfsflussweges 77 ausgebildet. Der Hilfsflussweg-Eingang 77a ist an dem unteren Ende in der Hauptreservoirkammer 75 angeordnet. Ferner kommuniziert die Einflussöffnung 22 des Flüssigkeitssensors 60 mit einem oberen Ende des Hilfsflussweges 77, um einen Ausgang des Hilfsflussweges 77 zu bilden.
Wie oben beschrieben wurde kommuniziert die Einflussöffnung 22 des Flüssigkeitssensors 60 mit der Hauptreservoirkammer 75 durch den Hilfsflussweg 77, und die Ausstoßöffnung 23 kommuniziert mit der Tintenabgabeöffnung 71 durch die Subreservoirkammer 76. Dementsprechend fließt die in der Hauptreservoirkammer 75 aufbewahrte Tinte von der Einflussöffnung 22 über den Hilfsflussweg 77 in die zufuhrseitige Pufferkammer 15, um durch den Flussweg 24 und den Tintenzufuhrweg 19 in den Hohlraum 43 zugeführt zu werden. Dann wird die in den Hohlraum 43 zugeführte Tinte durch den Tintenausstoß-Flussweg 20 und den Einfluss-Flussweg 25 in die ausstoßseitige Pufferkammer 16 ausgestoßen, und die Tinte wird von der ausstoßseitigen Pufferkammer 16 über die Ausstoßöffnung 23 und die Subreservoirkammer 76 aus der Tintenabgabeöffnung 21 ausgestoßen, um schließlich dem Druckkopf 12 zugeführt zu werden.
Bei der vorliegenden Erfindung, die solch einen Aufbau hat, läuft sämtliche Tinte, die durch die Subreservoirkammer 76 an die Tintenabgabeöffnung 71 abgegeben wird, zuvor durch den Tintenzufuhrweg 19 und den Tintenausstoßweg 20 des Flüssigkeitssensors 60.
Als Nächstes wird der Betrieb der Flüssigkeitserfassung in dem oben beschriebenen Flüssigkeitsbehälter beschrieben.
Wenn bei der Tintenpatrone 70, die den oben beschriebenen Flüssigkeitssensor 60 enthält, ausreichend Tinte in dem Behälterkörper 72 verbleibt, dass das Innere der Subreservoirkammer 76 mit Tinte gefüllt ist, ist der Hohlraum 43 mit der Tinte gefüllt. Wenn andererseits die Flüssigkeit in dem Behälterkörper 72 der Tintenpatrone 70 so weit aufgebraucht ist, dass der Hauptreservoirkammer 75 die Tinte ausgeht, sinkt der Flüssigkeitspegel in der Subreservoirkammer 76 ab. Wenn der Flüssigkeitspegel ferner weiter abfällt als die Position des Hohlraums 43 des Flüssigkeitssensors 60, befindet sich keine Tinte mehr in dem Hohlraum 43.
Im Folgenden detektiert der Flüssigkeitssensor 60 einen Unterschied in der akustischen Impedanz, der durch die Zustandsänderung hervorgerufen wird. Damit kann der Flüssigkeitssensor 60 erfassen, ob ausreichend Tinte in dem Behälterkörper 72 übrig ist oder ob die Tinte über ein gewisses Maß hinaus verbraucht ist.
Insbesondere wird bei dem Flüssigkeitssensor 60 eine Spannung zwischen der oberen Elektrode 49 und der unteren Elektrode 46 über den Anschluss 45 der oberen Elektrode und den Anschluss 44 der unteren Elektrode angelegt. In dem Fall wird in der piezoelektrischen Schicht 47 in dem Bereich, der zwischen der oberen Elektrode 49 und der unteren Elektrode 46 liegt, ein elektrisches Feld erzeugt. Die piezoelektrische Schicht 47 wird durch das elektrische Feld verformt. Wenn die piezoelektrische Schicht 47 verformt wird, wird eine Biegeschwingung in dem Vibrationsbereich der Vibrationsplatte 42 erzeugt (dem Bereich, der dem Bodenabschnitt 43a des Hohlraums 43 entspricht). Wenn die angelegte Spannung aufgehoben wird, nachdem die piezoelektrische Schicht 47 wie oben beschrieben zwangsweise verformt wurde, bleibt die Biegeschwingung in dem Vibrationsabschnitt 61 des Flüssigkeitssensors 60 für eine Weile bestehen.
Die verbleibende Vibration bzw. Restvibration ist eine freie Vibration zwischen dem Vibrationsabschnitt 61 des Flüssigkeitssensors 60 und dem Medium in dem Hohlraum 43. Wenn eine Spannung mit einer Puls-Wellenform oder einer rechteckigen Wellenform an die piezoelektrische Schicht 47 angelegt wird, kann eine Resonanzbedingung zwischen dem Vibrationsabschnitt 61 und dem Medium, nachdem die Spannung angelegt wurde, leicht erhalten werden. Die Restvibration ist die Vibration des Vibrationsabschnitts 61 des Flüssigkeitssensors 60, die von der Verformung der piezoelektrischen Schicht 47 begleitet wird. Aus diesem Grund erzeugt die piezoelektrische Schicht 47 mit der Restvibration eine gegenelektromotorische Kraft. Die gegenelektromotorische Kraft wird durch die obere Elektrode 49, die untere Elektrode 46, den Anschluss 45 der oberen Elektrode und den Anschluss 44 der unteren Elektrode detektiert. Da eine Resonanzfrequenz durch die detektierte gegenelektromotorische Kraft spezifiziert werden kann, kann das Vorliegen von Tinte in dem Behälterkörper 72 der Tintenpatrone 70 auf Grundlage der Resonanzfrequenz erfasst werden.
7(a) und 7(b) zeigen ein Messverfahren der Restvibration und die Wellenform der Restvibration (freien Vibration) in dem Vibrationsabschnitt 61 des Flüssigkeitssensors 60, wenn dem Flüssigkeitssensor 60 ein Antriebssignal zugeführt wird, welches den Vibrationsabschnitt 61 zwangsweise vibrieren lässt. 7(a) zeigt eine Wellenform, wenn Tinte in dem Hohlraum 43 des Flüssigkeitssensors 60 vorliegt, während 7(b) eine Wellenform zeigt, wenn keine Tinte in dem Hohlraum 43 des Flüssigkeitssensors 60 vorliegt.
In 7(a) und 7(b) zeigt eine vertikale Achse eine Spannung einer gegenelektromotorischen Kraft an, die durch den Antriebspuls, der an dem Flüssigkeitssensor 60 angelegt wird, und die Restvibration des Vibrationsabschnitts 61 des Flüssigkeitssensors 60 erzeugt wird, und eine horizontale Achse zeigt die verstrichene Zeit an. Durch die Restvibration des Vibrationsabschnitts 61 des Flüssigkeitssensors 60 wird eine Wellenform eines analogen Spannungssignals erzeugt. Als Nächstes wird das analoge Signal in einen digitalen Wert umgewandelt (einem von zwei Werten zugewiesen), der der Frequenz des Signals entspricht. In dem in 7 gezeigten Beispiel wird die Zeit, in der vier Pulse von dem vierten Puls bis zum achten Puls des analogen Signals erzeugt werden, gemessen.
Insbesondere wird, nachdem ein Antriebspuls an den Flüssigkeitssensor 60 angelegt wurde, um eine Vibration des Vibrationsabschnitts 61 zu erzwingen, gezählt, wie oft eine Spannungswellenform, die durch die Restvibration hervorgerufen wird, eine vorbestimmte Referenzspannung von der Seite der tiefsten Spannung zur Seite der höchsten Spannung kreuzt. Dann wird das Digitalsignal, bei dem das Intervall zwischen der vierten Zählung und der achten Zählung „hoch"-gesetzt wird, produziert, und die Zeit von der vierten Zählung zur achten Zählung wird gemessen.
Wenn das Beispiel von 7(a) mit dem Beispiel von 7(b) verglichen wird, wird deutlich, dass die Zeit von der vierten Zählung zur achten Zählung in 7(a) länger ist als die Zeit in 7(b). Mit anderen Worten unterscheidet sich in Abhängigkeit von dem Vorliegen von Tinte in dem Hohlraum 43 des Flüssigkeitssensors 60 die benötigte Zeit zwischen der vierten Zählung und der achten Zählung. Unter Verwendung des Unterschieds in der benötigten Zeit kann der Zustand erfasst werden, in dem die Tinte verbraucht ist.
Der Grund dafür, dass von der vierten Zählung der analogen Wellenform an gezählt wird, besteht darin, dass eine Messung begonnen wird, nachdem die Restvibration (freie Vibration) des Flüssigkeitssensors 60 stabilisiert ist. Während das Zählen von der vierten Zählung aus nur ein Beispiel ist, kann von einer beliebigen Zählung aus gezählt werden. Hier wird das Signal von der vierten Zählung zur achten Zählung detektiert, und die Zeit von der vierten Zählung zur achten Zählung wird durch einen vorbestimmten Uhrenpuls gemessen. Ausgehend von dieser Zeit kann eine Resonanzfrequenz berechnet werden. Bei dem Uhrenpuls muss nicht die Zeit bis zur achten Zählung gemessen werden, sondern es kann bis zu einer beliebigen Zählung gezählt werden.
Obwohl in 7 die Zeit von der vierten Zählung bis zur achten Zählung gemessen wird, kann gemäß einem Schaltkreisaufbau, in dem die Frequenz detektiert wird, die Zeit in einem anderen Zählintervall detektiert werden. Wenn die Tintenqualität beispielsweise stabil ist und somit die Variation in der Spitzenamplitude gering ist, kann die Resonanzfrequenz berechnet werden, indem die Zeit von der vierten Zählung zur sechsten Zählung detektiert wird, um die Detektionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Wenn die Tintenqualität nicht stabil ist und somit eine Variation in der Spitzenamplitude groß ist, kann die Zeit von der vierten bis zur zwölften Zählung detektiert werden, um die Restvibration akkurat zu detektieren.
Bei dem Flüssigkeitssensor 60 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er oben beschrieben wurde, kann durch eine Änderung in der Frequenz der Restvibration oder der Amplitude der Vibration, nachdem der Sensorabschnitt 61 des Flüssigkeitssensors 60 zwangsweise in Vibration versetzt wurde, erfasst werden, ob der Flüssigkeitspegel den Montagepositionspegel des Flüssigkeitssensors 60 (präzise ausgedrückt, die Position des Hohlraums 43) überschritten hat.
8 ist ein Diagramm, das ein Ersatzschaltbild zeigt, um eine Vibration des Vibrationsabschnitts 61 des oben beschriebenen Flüssigkeitssensors 60 approximativ zu simulieren.
In 8 wird die Trägheit oder akustische Masse (Mc) des Vibrationsabschnitts 61 (des Sensorchips) und werden die Trägheiten (Ms1 und Ms2) des Tintenzufuhrweges 19 und des Tintenausstoßweges 20 (der Löcher) durch Spulen repräsentiert. Die Nachgiebigkeit bzw. der Federwiderstand (Cc) des Vibrationsabschnitts 61 (des Sensorchips) und die Nachgiebigkeit bzw. der Federwiderstand (Ci) der Tinte werden durch einen Kondensator repräsentiert. Die Widerstände (Rs1, Rs2) des Tintenzufuhrweges 19 und des Tintenausstoßweges 20 (der Löcher) werden durch Widerstände repräsentiert.
Ferner werden die zufuhrseitige Pufferkammer 15 und die ausstoßseitige Pufferkammer 16, die mit dem Tintenzufuhrweg 19 bzw. dem Tintenausstoßweg 20 kommunizieren, durch das Massepotential repräsentiert.
Die Nachgiebigkeit (Cc) des Vibrationsabschnitts 61 wird mit Hilfe einer Struktur-Finite-Elemente-Methode berechnet. Ferner wird die Trägheit (MC) des Vibrationsabschnitts 61 durch ein Reihensystem der Trägheit und der Nachgiebigkeit approximiert, aus dem ein Näherungswert durch den folgenden approximativen Ausdruck berechnet werden kann: Mc = 1/(4π2) × 1/(f2) × 1/Cc.
Hierbei ist f eine natürliche Eigenperiode des Vibrationsabschnitts 61, die durch eine Struktur-Finite-Elemente-Methode oder eine tatsächliche Messung berechnet werden kann.
Ferner kann die Nachgiebigkeit (Ci) der Tinte durch den folgenden Ausdruck berechnet werden: Ci = C × Vi.
Hierbei ist C die Kompressibilität der Tinte und Vi ein Tintenvolumen. Die Kompressibilität des Wassers beträgt 4,5 e –10/Pa.
Ferner werden die Trägheiten des Tintenzufuhrweges 19 und des Tintenausstoßweges 20 (der Löcher) durch eine Volumen-Finite-Elemente-Methode berechnet oder können sie für den Fall, dass der Flussweg (das Loch) zylindrisch ist, durch den folgenden einfachen Ausdruck berechnet werden: Ms = ρ × L/π/r2.
Hierbei ist ρ die Viskosität der Tinte, L die Länge des Flussweges (des Loches), und r der Radius des Flussweges (des Loches).
Der wie oben berechnete Wert wird verwendet, so dass die Vibration des Vibrationsabschnitts 61 näherungsweise durch das Ersatzschaltbild von 8 simuliert werden kann.
Mit dem Resultat, das durch das Simulieren der Vibration des Vibrationsabschnitts 61 mit dem Ersatzschaltbild erhalten wird, wird das Folgende festgestellt. Wenn Ms1 und Rs1 im Wesentlichen gleich Ms2 bzw. Rs2 ist, ist die Vibration einfach, so dass keine unnötige Vibrationsmode hervorgerufen wird. Dementsprechend ist bei der vorliegenden Erfindung der Raum, der durch den Hohlraum 43, den Tintenzufuhrweg 19 und den Tintenausstoßweg 20 definiert wird symmetrisch bezüglich der Mittelachse C des Hohlraums 43 ausgebildet.
Ferner besteht eine Voraussetzung dafür, dass die zufuhrseitige Pufferkammer 15 und die ausstoßseitige Pufferkammer 16 als Puffer wirken, darin, dass die jeweiligen Nachgiebigkeiten der Pufferkammern 15 und 16 vorzugsweise zehnmal größer angesetzt sind als die Nachgiebigkeit (Cc) des Vibrationsabschnitts 61, so dass der Druck in den jeweiligen Pufferkammern 15 und 16 infolge der Vibration des Vibrationsabschnitts 61 nicht besonders hoch wird. Damit keine unnötige Vibration erzeugt wird, ist es ferner vorzuziehen, dass die Trägheiten der Pufferkammern 15 und 16 ein Zehntel geringer sind als die Trägheit (Ms) des Flussweges (des Loches).
Wie oben beschrieben wurde, umfassen der Flüssigkeitssensor 60 und die Tintenpatrone 70 gemäß der vorliegenden Erfindung den den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitt 40, der mit dem Tintenzufuhrweg 19 zum Zuführen von Tinte in den Hohlraum 43 und dem Tintenausstoßweg 20 zum Ausstoßen von Tinte aus dem Hohlraum 43 ausgebildet ist, so dass die Tintenzufuhr in den Hohlraum 43 durch den Tintenzufuhrweg 19 hindurch durchgeführt wird und der Tintenausstoß aus dem Hohlraum 43 durch den Tintenausstoßweg 20 hindurch durchgeführt wird. Wenn der Flüssigkeitssensor 60 an der Tintenpatrone 70 oder dergleichen montiert ist, ist daher der Hohlraum 43 des Flüssigkeitssensors 60 dem Tintenaufbewahrungsraum nicht direkt ausgesetzt, und die Tinte kann durch den Tintenzufuhrweg 19 in den Hohlraum 43 zugeführt werden.
Daher ist er so konfiguriert, dass Tinte in dem Tintenzufuhrweg 19 und dem Tintenausstoßweg 20 des Flüssigkeitssensors 60 fließt, wenn Tinte verbraucht wird. Selbst wenn Blasen in den Hohlraum 43 eintreten, werden die Blasen daher durch den Tintenfluss aus dem Inneren des Hohlraums 43 herausgetrieben. Demzufolge kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors 60, die durch Blasen verursacht wird, die sich in dem Hohlraum 43 ansammeln, verhindert werden. Somit ist die Detektionsgenauigkeit des Flüssigkeitssensors 60 erhöht und die übrig bleibende Flüssigkeit verringert sich, was zu einem verringerten industriellen Abfall führt.
Da ferner der Hohlraum 43 nicht dem Tintenaufbewahrungsraum ausgesetzt zu sein braucht, kann verhindert werden, dass in dem Hohlraum 43 ein Meniskus ausgebildet wird, wenn Tinte den Flüssigkeitspegel passiert. Dementsprechend kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors 60 verhindert werden, die durch Tinte verursacht wird, die in dem Hohlraum 43 verbleibt. Ferner ist der Hohlraum 43 nicht in Richtung auf den Tintenaufbewahrungsraum freiliegend, sondern durch die den Flussweg bildende Platte 18 von dem Tintenvorratsraum abgeschlossen. Daher wird ein Unterschied in der in dem Vibrationsabschnitt 61 verbleibenden Restvibration, wenn der Vibrationsabschnitt 61 zwangsweise in Vibrationen versetzt wird, infolge einer Änderung im Tintenpegel, dem Vorliegen von Tinte und dergleichen groß, so dass die Detektionsempfindlichkeit hoch wird, um die Detektionsgenauigkeit zu erhöhen und eine fehlerhafte Vibration zu verhindern.
Da ferner der Raum, der durch den Hohlraum 43, den Tintenzufuhrweg 19 und den Tintenausstoßweg 20 definiert ist, symmetrisch bezüglich der Mittelachse C des Hohlraums 43 ausgebildet ist, die in dem Bereich vorliegt, der zwischen dem Tintenzufuhrweg 19 und dem Tintenausstoßweg 20 liegt, wird die Form des Raums, der durch den Hohlraum 43, den Tintenzufuhrweg 19 und den Tintenausstoßweg 20 definiert wird, ebenso einfach gemacht, wie die Vibrationsmode der Restvibration, die in der Bodenfläche des Hohlraums 43 bestehen bleibt. Der Hohlraum 43 ist ein Raum, in dem die Vibration der Bodenfläche des Hohlraums 43 propagiert wird. Dementsprechend ist die Simulation der Restvibration, wenn die Bodenfläche des Hohlraums 43 zwangsweise vibrieren gelassen wird, leicht durchzuführen, und der Unterschied zwischen dem Design und der Praxis wird gering, so dass das Einstellen einfach sein kann oder die Detektionsgenauigkeit gesteigert werden kann.
Da ferner der Raum, der den Hohlraum 43 definiert, im Wesentlichen kreisförmig ist, werden sowohl die Form des Hohlraums 43, in dem die Vibration der Bodenfläche des Hohlraums 43 propagiert wird, als auch die Vibrationsmode der Restvibration, die auf der Bodenfläche des Hohlraums 43 bestehen bleibt, einfacher gemacht. Ferner ist die Simulation der Restvibration, wenn die Bodenfläche des Hohlraums 43 zwangsweise in Vibration versetzt wird, extrem einfach durchzuführen, und der Unterschied zwischen dem Design und der Praxis wird gering, so dass das Einstellen einfach sein kann und die Detektionsgenauigkeit gesteigert werden kann.
Da ferner der Tintenzufuhrweg 19 und der Tintenausstoßweg 20 jeweils bezogen auf den Hohlraum 43 verengt sind, und ihre Länge so angesetzt ist, dass die fluidische Masse der Tinte darin vorliegt, wird ein geeigneter Flusswegwiderstand im Tintenzufuhrweg 19 und dem Tintenausstoßweg 20 erzeugt. Daher wird verhindert, dass die Druckvariation in dem Hohlraum 43, die durch die Vibration auf der Bodenfläche des Hohlraums 43 erzeugt wird, durch die beiden Pufferkammern 15 und 16 diffundiert, und es wird eine geeignete Restvibration erzeugt, um die Detektionsgenauigkeit zu erhöhen und sicherzustellen. Insbesondere wenn die Flussweglänge des Tintenzufuhrweges 19 und des Tintenausstoßweges 20 zweimal so groß gewählt wird, wie der Durchmesser des Flussweges, wird der oben beschriebene Effekt erheblich.
Ferner sind bei dem Flüssigkeitssensor 60, der die zufuhrseitige Pufferkammer 15 umfasst, die mit dem Tintenzufuhrweg 19 kommuniziert, und die ausstoßseitige Pufferkammer 16 umfasst, die mit dem Tintenausstoßweg 20 kommuniziert, der Tintenzufuhrweg 19 und der Tintenausstoßweg 20, durch welche die Tinte in und aus dem Hohlraum 43 fließt, jeweils zur zufuhrseitigen Pufferkammer 15 bzw. der ausstoßseitigen Pufferkammer 16 geöffnet, und nicht unmittelbar zum Tintenreservoirraum des Behälterkörpers 72 geöffnet. Auch wenn Blasen in dem Tintenreservoirraum infolge der Vibration der Tinte erzeugt werden, werden daher die Blasen zuvor in der zufuhrseitigen Pufferkammer 15 und der ausstoßseitigen Pufferkammer 16 eingefangen, so dass sie schwerlich in den Hohlraum 43 eintreten. Demzufolge kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors 60, die durch Blasen verursacht wird, die sich in dem Hohlraum 43 ansammeln, verhindert werden. Da ferner der Flüssigkeitssensor 60 in der Nähe des Bodenabschnitts der Tintenpatrone 70 angeordnet ist, wird der Effekt des Verhinderns des Eintretens von Blasen weiter verstärkt.
Da ferner der Tintenzufuhrweg 19 und der Tintenausstoßweg 20, durch die die Tinte in den und aus dem Hohlraum 43 fließt, nicht direkt zum Tintenreservoirraum des Behälterkörpers 72 offen sind, sondern zur zufuhrseitigen Pufferkammer 15 bzw. der ausstoßseitigen Pufferkammer 16 offen sind, wirkt der Tintendruck, der in dem Tintenreservoirraum in der Tintenpatrone 70 erzeugt wird, nicht direkt auf den Hohlraum 43. Daher kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors 60, die durch den Einfluss von Druck infolge der Vibration der Tinte hervorgerufen wird, verhindert werden.
Da die zufuhrseitige Pufferkammer 15 und die ausstoßseitige Pufferkammer 16 des Flüssigkeitssensors 60 symmetrisch bezüglich der Mittelachse C des Hohlraums 43 angeordnet sind, kann die Form der Teile, die die Pufferkammern 15 und 16 bilden, einfach gemacht werden, die Herstellung wird einfach und die Teile können miniaturisiert werden.
Wenn die zufuhrseitige Pufferkammer 15 und die ausstoßseitige Pufferkammer 16 des Flüssigkeitssensors 60 jeweils ein zehnmal so großes Volumen wie der Hohlraum 43 haben, übt die Druckvariation der Tinte, die in dem Tintenreservoirraum innerhalb der Tintenpatrone 70 hervorgerufen wird, keinen Einfluss auf die Sensorcharakteristika des Flüssigkeitssensors 60 aus, so dass eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors 60, die durch den Einfluss des Druckes infolge einer Vibration der Tinte hervorgerufen wird, verhindert werden kann. Da ferner der Druck in den beiden Pufferkammern 15 und 16 nicht infolge der Vibration der Bodenfläche des Hohlraums 43 ansteigt, wird keine unnötige Vibration erzeugt, und die Vibrationsmode der Restvibration, die auf der Bodenfläche des Hohlraums 43 bestehen bleibt, wird einfach gemacht, wodurch eine Steigerung der Detektionsgenauigkeit ermöglicht wird.
Die zufuhrseitige Pufferkammer 15 kommuniziert mit der Hauptreservoirkammer 75, die den Hauptteil des Innenraums des Behälterkörpers 72 zum Aufbewahren von Tinte bildet, und die ausstoßseitige Pufferkammer 16 kommuniziert mit der Subreservoirkammer 76, welche ein Flüssigkeitsabgaberaum ist, der mit der Tintenabgabeöffnung 71 zum Abgeben von in dem Behälterkörper 72 aufbewahrter Tinte nach außen kommuniziert. Daher fließt die in der Hauptreservoirkammmer 75 des Behälterkörpers 72 aufbewahrte Tinte von dem Eingang der zufuhrseitigen Pufferkammer 15 des Flüssigkeitssensors 60, um vom Ausgang der ausstoßseitigen Pufferkammer 16 ausgestoßen zu werden, um schließlich zur Tintenabgabeöffnung 71 des Behälterkörpers 72 geliefert zu werden. Ferner gelangt sämtliche Tinte, die an die Abgabeöffnung 71 des Behälterkörpers 72 abgegeben wird, zuvor durch die zufuhrseitige Pufferkammer 15, den Hohlraum 43 und die ausstoßseitige Pufferkammer 16 des Flüssigkeitssensors 60, so dass der Tintenverbrauch auf zuverlässige Weise erfasst werden kann.
Ferner wird gemäß dem oben beschriebenen Flüssigkeitssensor 60 der Tintenausstoßweg 20 in Übereinstimmung mit dem Bereich ausgebildet, der dem Hohlraum 43 entspricht, so dass die Blasen, die in den Hohlraum eintreten, auf zuverlässige Weise ausgestoßen werden können.
Zusätzlich ist in der Tintenpatrone 70 das Innere des Behälterkörpers 72 in die Hauptreservoirkammer 75 und die Subreservoirkammer 76 unterteilt, die voneinander getrennt sind, und es kommuniziert so mit der Hauptreservoirkammer 75 und der Subreservoirkammer 76 durch die Einflussöffnung 22 und die Ausstoßöffnung 23 des Flüssigkeitssensors 60, dass der Hohlraum 43 des Flüssigkeitssensors 60 an dem oberen Ende der Subreservoirkammer 76 angeordnet ist.
Da der Flüssigkeitssensor 60 es detektieren kann, wenn die Tinte in der Hauptreservoirkammer 75 zur Neige geht, kann demzufolge der Benutzer informiert werden, dass die Tinte zur Neige geht. Ferner kann ein Benutzer, ausgehend von der Tintenmenge in der Subreservoirkammer 76, die zuvor erfasst wurde, informiert werden, wie viele Seiten durch die verbleibende Tinte gedruckt werden können. Daher kann verhindert werden, dass bedrucktes Papier verschwendet wird, wenn die Tinte während des Druckens des bedruckten Papiers zur Neige geht.
Außerdem ist gemäß der oben beschriebenen Tintenpatrone 70 der geschlossene Hilfsflussweg 77 in der Hauptreservoirkammer 75 ausgebildet, ist der Hilfsflussweg 77a des Hilfsflussweges 77 in dem unteren Ende der Hauptreservoirkammer 75 angeordnet und kommuniziert die Einflussöffnung 22 des Flüssigkeitssensors 60 mit dem oberen Ende des Hilfsflussweges 77. Aus diesem Grund treten die Blasen, die in der Hauptreservoirkammer 75 erzeugt werden, nur schwerlich in den Hilfsflussweg 77 ein, und es kann verhindert werden, dass sie in den Hohlraum 43 des Flüssigkeitssensors 60 eintreten.
Gemäß der oben beschriebenen Tintenpatrone 70 ist das Innere der Subreservoirkammer 76 mit Tinte gefüllt, bis sämtliche Tinte in der Hauptreservoirkammer 75 verbraucht ist. Selbst wenn eine Vibration auf die Tintenpatrone 70 ausgeübt wird, wackelt daher der Flüssigkeitspegel in der Subreservoirkammer 76 nicht, so lange Tinte in der Hauptreservoirkammer 75 verbleibt. Demnach kann eine fehlerhafte Detektion des Flüssigkeitssensors 60, die durch ein Wackeln oder eine Erschütterung des Flüssigkeitspegels verursacht wird, verhindert werden.
Ferner ist gemäß dem oben beschriebenen Flüssigkeitssensor 60 der Bereich, in dem der Vibrationsabschnitt 61 mit der Tinte in Kontakt kommt, auf den Bereich beschränkt, der dem Hohlraum 43 entspricht. Daher kann eine gezielte Detektion der Tinte durchgeführt werden, so dass der Tintenpegel mit hoher Präzision erfasst werden kann.
Da im Wesentlichen der gesamte Bereich, der dem Hohlraum 43 entspricht, mit dem Hauptkörperabschnitt 46a der unteren Elektrode 46 bedeckt ist, wird der Unterschied zwischen der Verformungsmode während einer erzwungenen Vibration und der Verformungsmode während einer freien Vibration gering. Da ferner der Vibrationsabschnitt 61 des Flüssigkeitssensors 60 symmetrisch bezüglich der Mitte des Flüssigkeitssensors 60 ausgebildet ist, ist die Steifigkeit des Vibrationsabschnitts 61 von der Mitte aus betrachtet nahezu isotrop.
Aus diesem Grund wird das Erzeugen einer unnötigen Vibration, die durch eine strukturelle Asymmetrie erzeugt wird, unterdrückt, und die Verringerung der Ausgangsleistung der gegenelektromotorischen Kraft, die durch den Unterschied zwischen der Verformungsmode während einer erzwungenen Vibration und der Verformungsmode während einer freien Vibration hervorgerufen wird, wird verhindert. Dementsprechend kann die Detektionsgenauigkeit für die Resonanzfrequenz der Restschwingung in dem Vibrationsabschnitt 61 des Flüssigkeitssensors 60 erhöht werden, und die Detektion der Restschwingung des Vibrationsabschnitts 61 wird einfach.
Da ferner der im Wesentlichen gesamte Abschnitt des Bereichs, der dem Hohlraum 43 entspricht, mit dem Hauptkörperabschnitt 46a der unteren Elektrode 46 bedeckt ist, die einen größeren Durchmesser als der Hohlraum 43 hat, wird verhindert, dass eine nötige Vibration erzeugt wird, die durch die Positionsabweichung der unteren Elektrode 46 beim Herstellen hervorgerufen wird. Demzufolge kann eine Verschlechterung der Detektionsgenauigkeit verhindert werden.
Ferner ist die gesamte piezoelektrische Schicht 47, die inhärent zerbrechlich ist, in dem Bereich angeordnet, der dem Hohlraum 43 entspricht, und sie liegt nicht in der Position vor, die dem Umfangsrand 43b des Hohlraums 43 entspricht. Aus diesem Grund wird das Auftreten eines Bruchs des piezoelektrischen Films in der Position verhindert, die dem Umfangsrand des Hohlraums entspricht.
9 zeigt eine zweite Ausführungsform der Tintenpatrone gemäß der vorliegenden Erfindung.
In einer Tintenpatrone 70A ist in dem oberen Abschnitt einer Subreservoirkammer 76, die in einem Behälterkörper 72 ausgebildet ist, ein vorstehender Abschnitt 76a ausgebildet, der nach oben vorsteht. Außerdem ist die Einflussöffnung 23 des Flüssigkeitssensors 60 in der Position angeordnet, die dem vorstehenden Abschnitt 76a entspricht, um mit dem vorstehenden Abschnitt 76a der Subreservoirkammer 76 zu kommunizieren. Der Rest der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform, so dass die gleichen Abschnitte mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Ferner hat die vorliegende Ausführungsform dieselbe Wirkung wie die erste Ausführungsform.
10 und 11 zeigen eine dritte Ausführungsform eines Flüssigkeitssensors 60A gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dem Flüssigkeitssensor 60A ist ein einen Flussweg bildender Basisabschnitt 50, der auf eine erste Oberfläche 40a eines einen Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts 40 laminiert und mit dieser verbunden ist, mit einer Flusswegplatte 51 und einer Ausgangs-/Eingangsplatte 52 ausgebildet, die aufeinander laminiert und miteinander verbunden sind.
Die Flusswegplatte 51 des flusswegbildenden Basisabschnitts 50 ist mit einem Tintenzufuhrweg (einem Flüssigkeitszufuhrweg) 19A zum Zuführen von zu erfassender Tinte in einen Hohlraum 43 und mit einem Tintenausstoßweg (einem Flüssigkeitsausstoßweg) 20A zum Ausstoßen von zu erfassender Tinte aus dem Hohlraum 43 ausgebildet. Außerdem ist die Eingangs-/Ausgangsplatte 52 mit einem Eingang 53b des Tintenzufuhrweges 19A und mit einem Ausgang 54b des Tintenausstoßweges 20A ausgebildet. Ferner sind der Eingang 53b des Tintenzufuhrweges 19A und der Ausgang 54b des Tintenausstoßweges 20A außerhalb des Bereichs angeordnet, der dem Hohlraum 43 entspricht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Ausgang 54b des Tinten-Ausstoßflussweges 20A dem Eingang 53b des Tintenzufuhrweges 20A gegenüberliegend angeordnet, so dass der Abstand zwischen dem Eingang 53b und dem Ausgang 54b vergrößert werden kann. Der Hohlraum 43 ist zwischen dem Eingang 53b und dem Ausgang 54b angeordnet. Daher ist die Handhabung, wenn der Flüssigkeitssensor 60A an einer vorbestimmten Position der Tintenpatrone 70 montiert wird, einfach gemacht, und außerdem ist der Freiheitsgrad bei der Konzeption der Tintenpatrone 70 erweitert. Der Rest der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform, so dass den gleichen Abschnitten dieselben Bezugszeichen zugewiesen sind. Ferner hat die vorliegende Ausführungsform dieselbe Wirkung wie die erste Ausführungsform.
Im Folgenden wird hier eine Tintenpatrone mit einer flüssigkeitsdetekierenden Funktion (ein Behälter mit einer flüssigkeitsdetektierenden Funktion) gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
12 zeigt einen schematischen Aufbau eines Tintenstrahldruckers (einer einen Tintenstrahl erzeugenden Vorrichtung), der eine Tintenpatrone gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. In 12 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Laufwagen oder Schlitten. Der Laufwagen 1 wird an einem Führungselement 4 durch einen Steuerriemen geführt, der durch einen Laufwagenmotor 2 aktiviert wird, und er bewegt sich in axialer Richtung einer Platte 5 hin und her.
Ein Tintenstrahldruckkopf 12 ist auf die Seite des Laufwagens 1 montiert, die einem Druckpapier 6 zugewandt ist, und eine Tintenpatrone 100 zum Zuführen von Tinte in den Druckkopf 12 ist lösbar an ihm montiert.
In einer Grundstellung (der rechten Seite in 12), die einen Bereich des Druckers darstellt, in dem nicht gedruckt wird, ist ein Kappenelement 13 angeordnet. Wenn der Druckkopf 12, der an dem Laufwagen 11 montiert ist, in die Grundstellung läuft, wird das Kappenelement 13 gegen eine düsenbildende Fläche des Druckkopfs 12 gedrückt, um einen abgeschlossenen Raum zwischen dem Kappenelement und der düsenbildenden Fläche zu bilden. Eine Pumpeneinheit zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem abgeschlossenen Raum, der durch das Kappenelement 13 gebildet wird, um eine Reinigung oder dergleichen durchzuführen, ist unter dem Kappenelement 13 angeordnet.
In der Nähe der Druckbereichsseite des Kappenelementes 13 ist ein Wischelement 11, welches eine elastische Platte beispielsweise aus Gummi oder dergleichen enthält, so angeordnet, dass es sich in horizontaler Richtung bezogen auf die Bewegungsortskurve des Druckkopfs 12 nach vorne bewegt und zurückzieht. Wenn sich der Laufwagen 1 in Richtung auf das Kappenelement 13 hin und her bewegt, kann daher die düsenbildende Fläche des Druckkopfs 12 bei Bedarf abgewischt werden.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die einen schematischen Aufbau der Tintenpatrone 100 zeigt. Eine Sensoreinheit 200, die eine Flüssigkeitsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt, ist in der Patrone 100 eingebaut.
Die Tintenpatrone 100 umfasst ein Kunstharzpatronengehäuse (einen Behälterkörper) 101, der einen Tintenaufbewahrungsabschnitt enthält, und eine Kunstharzabdeckung 102, die so angeordnet ist, dass sie die untere Endfläche des Patronengehäuses 101 bedeckt. Die Abdeckung 102 dient dazu, verschiedene Dichtungsfilme zu schützen, die auf der unteren Endfläche des Patronengehäuses 101 angeordnet sind. Ein Tintensendeabschnitt 103 steht von der unteren Endfläche des Patronengehäuses 101 vor, und ein Abdeckfilm 104 zum Schützen eines Tintenauslasses (nicht gezeigt) ist an der unteren Endfläche des Tintensendeabschnitts 103 befestigt. Eine Sensoraufnahmeausnehmung 110 zum Aufnehmen der Sensoreinheit 200 ist in einer schmalen Seitenfläche des Patronengehäuses 101 ausgebildet. Die Sensoreinheit 200 und eine Feder 300 sind in der Sensoraufnahmeausnehmung 110 aufgenommen. Die Feder 300 dient dazu, eine Dichtungseigenschaft zwischen der Sensoreinheit 200 und dem Patronengehäuse 100 sicherzustellen, indem sie die Sensoreinheit 200 gegen eine Sensoraufnahmewand 120 (siehe 17) auf dem Bodenabschnitt der Sensoraufnahmeausnehmung 110 drückt, und einen Dichtungsring 270 zusammendrückt (siehe 17).
Die Sensoraufnahmeausnehmung 110 wird gebildet, indem die schmale Seitenfläche des Patronengehäuses 101 geöffnet wird, und die Sensoreinheit 200 und die Feder 300 werden in die Öffnung der Seitenfläche eingeführt. Die Öffnung der Seitenfläche der Sensoraufnahmeöffnung 110 wird mit einer Dichtungsabdeckung 400 verschlossen, in der ein Substrat 500 an dessen Außenseite angebracht ist, wobei die Sensoreinheit 200 und das Federelement 300 in ihr aufgenommen sind.
14 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Aufbau der Sensoreinheit 200, der Feder 300, der Dichtungsabdeckung 400 und des Substrats 500 zeigt. 15 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Sensoreinheit 200, 16 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Sensoreinheit 200 aus einem anderen Winkel betrachtet, und 17 ist eine vertikale Schnittansicht, die einen Sensoreinheitaufnahmeabschnitt der Tintenpatrone 100 zeigt.
18 ist eine Querschnittsansicht, die einen wichtigen Teil der Sensoreinheit 200 zeigt, und 19 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII.
Wie in 17 gezeigt ist, ist auf dem inneren Bodenabschnitt der Sensoraufnahmeausnehmung 110 des Patronengehäuses 101 eine Sensoraufnahmewand 120 zum Aufnehmen des unteren Endes der Sensoreinheit 200 vorgesehen. Die Sensoreinheit 200 ist auf der Sensoraufnahmewand 120 platziert, die durch die elastische Kraft der Feder 300 in engen Kontakt mit dem Dichtungsring 270 an dem unteren Ende der Sensoreinheit 200 kommt. Ein Paar von stromaufwärtigen und stromabwärtigen Sensorpufferkammern 122 und 123, die durch eine Barriere (Trennwand) 127 getrennt sind, sind unter der Sensoraufnahmewand 120 angeordnet. Die stromaufwärtige und die stromabwärtige Sensorpufferkammer 122 und 123 sind in horizontaler Richtung angeordnet. Die Sensoraufnahmewand 120 ist mit einem Paar von Kommunizierungsöffnungen (Kommunizierungsdurchgängen) 132 und 133 versehen, die den Sensorpufferkammern 122 bzw. 123 entsprechen. Obwohl er nicht gezeigt ist, ist in dem Patronengehäuse 101 ein Sendekanal zum Aussenden der gespeicherten Tinte vorgesehen. Eine Sensoraufnahmeausnehmung 110 ist in der Nähe des Endes des Sendekanals (in der Nähe eines Tintenauslasses) angeordnet, und die Sensoreinheit 200 ist in der Sensoraufnahmeausnehmung 110 angeordnet.
In diesem Fall kommuniziert die stromaufwärtige Pufferkammer 122 mit der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals durch eine Einflussöffnung 124, die an dem unteren Ende der stromaufwärtigen Sensorpufferkammer 122 angeordnet ist, und die stromabwärtige Sensorpufferkammer 123 kommuniziert mit der stromabwärtigen Seite des Sendekanals in der Nähe des Tintenauslasses durch eine Ausflussöffnung 125, die an dem unteren Ende der stromabwärtigen Sensorpufferkammer 123 angeordnet ist.
Die Bodenseiten der Sensorpufferkammern 122 und 123 können mit einer festen Wand abgedichtet sein. In der vorliegenden Ausführungsform sind die unteren Seiten jedoch geöffnet, und die Öffnung ist mit einem dünnen Kunstharzdichtungsfilm 105 bedeckt, der eine Flexibilität aufweist. Wenn die untere Öffnung der Pufferkammern 122 und 123 mit dem dünnen Dichtungsfilm 105 bedeckt ist, wird auf diese Weise das Ende der Pufferkammern 122 und 123 bei der Betrachtung eines Vibrationssystems, das später beschrieben wird, als ein offenes Ende behandelt. Wenn die untere Öffnung mit einer festen Wand bedeckt ist, wird das Ende als geschlossenes Ende behandelt.
Wie in 15 und 16 gezeigt ist, umfasst die Sensoreinheit 200 ein Kunstharz-Einheitsgrundteil 210 mit einer Plattenform, welches einen ausgenommenen Abschnitt 211 darauf aufweist, ein plattenförmiges Sensorgrundteil 220 aus Metall, welches in dem ausgenommenen Abschnitt 211 auf der oberen Fläche des Einheitsgrundteils 210 aufgenommen ist, einen Sensorchip 230, der auf der oberen Fläche des Sensorgrundteils 220 montiert und daran befestigt ist, einen Bindungsfilm 240 zum Befestigen des Sensorgrundteils 220 an dem Einheitsgrundteil 210, ein Paar von Anschlussplatten 250, die auf dem Einheitsgrundteil 210 angeordnet sind, eine plattenförmige Druckabdeckung 260 zum Pressen der Anschlussplatten 250 und zum Schützen des Sensorchips 230, und einen Gummidichtungsring 270, der auf der unteren Fläche des Einheitsgrundteils 210 angeordnet ist.
Im Folgenden werden Details der jeweiligen Elemente beschrieben. Wie in 16 gezeigt ist, umfasst das Einheitsgrundteil 210 den ausgenommenen Abschnitt 211, in welchen das Sensorgrundteil 220 eingeführt wird, an der Mitte der oberen Fläche, und eine Passwand 215 mit einer Höhe, die um eine Stufe höher als die obere Flächenwand 214 ist, außerhalb der oberen Flächenwand 214 um den ausgenommenen Abschnitt 211 herum. Die Passwand 215 umfasst ein Paar von Passwänden, die einander gegenüberliegen, wobei der ausgenommene Abschnitt 211 dazwischen liegt. Vier Haltestifte 216 sind an vier Ecken der oberen Fläche des Einheitsgrundteils 210 vorgesehen, um von den Passwänden 215 nach oben vorzustehen. Die Bodenwand des ausgenommenen Abschnitts 211 ist mit einem einlassseitigen Flussweg (einem stromaufwärtigen Kommunizierungskanal) 212 und einem auslassseitigen Flussweg (einem stromabwärtigen Kommunizierungskanal) 213 versehen, die aus einer kreisförmigen Öffnung bestehen. Die untere Fläche des Einheitsgrundteils 210 ist mit einem elliptischen vorstehenden Abschnitt 217 versehen, der in den Dichtungsring 217 eingeführt wird, wie in 15 gezeigt ist, und der einlassseitige Flussweg 212 und der auslassseitige Flussweg 213 sind auf dem vorstehenden Abschnitt 217 angeordnet. Der Dichtungsring 217 besteht aus einer Gummiringdichtung und hat einen ringförmigen vorstehenden Abschnitt 271 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt an seiner unteren Fläche.
Das Sensorgrundteil 220 ist aus einer Metallplatte, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, hergestellt, die eine höhere Festigkeit als das Kunstharz hat, um die akustischen Charakteristika des Sensors zu verbessern. Das Sensorgrundteil 220 hat eine rechteckige Plattenform, von der vier Ecken abgeschnitten sind, und enthält einen einlassseitigen Flussweg (einen stromaufwärtigen Kommunizierungskanal) 222 und einen auslassseitigen Flussweg (stromabwärtigen Kommunizierungskanal) 223, umfassend zwei Öffnungen, die mit dem einlassseitigen Flussweg 212 und dem auslassseitigen Flussweg 213 des Einheitsgrundteils 210 korrespondieren.
Eine Haftschicht 242 ist auf dem Sensorgrundteil 220 ausgebildet, beispielsweise durch das Anbringen eines zweiseitigen Haft- oder Klebefilms oder das Auftragen von Klebemittel. Der Sensorchip 230 ist auf der Haftschicht 242 montiert und an dieser befestigt.
Der Sensorchip 230 hat einen Sensorhohlraum 232 zum Aufnehmen von Tinte (von Flüssigkeit), die ein Detektionsziel darstellt, und hat einen Aufbau, bei dem die untere Seite des Sensorhohlraums 232 offen ist, um die Tinte aufzunehmen, die obere Seite mit einer Vibrationsplatte 233 geschlossen ist, und ein piezoelektrisches Element 234 auf der Vibrationsplatte 233 angeordnet ist.
Um genau zu sein umfasst, wie in 17 und 18 gezeigt ist, der Sensorchip 230 einen Keramikchipkörper 231, der in seiner Mitte den Sensorhohlraum 232 mit einer kreisförmigen offenen Form hat, die Vibrationsplatte 233, die auf den Chipkörper 231 geschichtet ist, um die Bodenwand des Sensorhohlraums 231 zu bilden, das piezoelektrische Element 234, welches auf die Vibrationsplatte 233 geschichtet ist, und Anschlüsse 235 und 236, die auf den Chipkörper 231 geschichtet sind.
Obwohl dies nicht speziell gezeigt ist, umfasst das piezoelektrische Element 234 eine obere und eine untere Elektrodenschicht, die mit den Anschlüssen 235 bzw. 236 verbunden sind, und eine piezoelektrische Schicht, die zwischen der oberen und der unteren Elektrodenschicht ausgebildet ist. Das piezoelektrische Element dient dazu, das Ende der Tinte zu detektieren, beispielsweise auf der Basis des Unterschieds in der Charakteristik infolge des Vorliegens der Tinte in dem Sensorhohlraum 232. Das piezoelektrische Element kann aus Blei-Zirkonat-Titanat (englische Abkürzung PZT), Blei-Zirkonat-Titanat (englische Abkürzung PLZT) oder einem bleilosen piezoelektrischen Film hergestellt sein, der kein Blei enthält.
Der Sensorchip 230 ist integral an dem Sensorgehäuse 220 mit der Haftschicht 242 befestigt, indem die untere Fläche des Chipkörpers 231 auf die obere Mitte des Sensorgrundteils 220 gesetzt wird. Gleichzeitig wird der Raum zwischen dem Sensorgrundteil 220 und dem Sensorchip 230 mit der Haftschicht 242 abgedichtet. Die einlassseitigen Flusswege 222 und 212 und die auslassseitigen Flusswege 223 und 213 des Sensorgrundteils 220 und das Einheitsgrundteil 210 kommunizieren mit dem Sensorhohlraum 232 des Sensorchips 230. Dementsprechend tritt die Tinte durch die einlassseitigen Flusswege 212 und 222 in den Sensorhohlraum 232 ein und wird sie aus dem Sensorhohlraum 232 durch die auslassseitigen Flusswege 223 und 213 ausgestoßen.
Auf diese Weise wird das Metall-Sensorgrundteil 220 mit dem montierten Sensorchip 230 in dem ausgenommenen Abschnitt 211 der oberen Fläche des Einheitsgrundteils 210 aufgenommen. Dann werden das Sensorgrundteil 220 und das Einheitsgrundteil 210 integral aneinander befestigt, indem sie von ihrer Oberseite mit einem Kunstharzverbindungs- oder -klebefilm 240 bedeckt werden.
Das heißt, der Verbindungsfilm 240 hat eine Öffnung 241 in seiner Mitte und setzt somit den Sensorchip 230 der mittleren Öffnung 241 aus, indem sie mit dem Bindungsfilm in einem Zustand bedeckt werden, in dem das Sensorgrundteil 220 in dem ausgenommenen Abschnitt 211 auf der oberen Fläche des Einheitsgrundteils 210 aufgenommen ist. Durch das Verbinden des Innenumfangs des Verbindungsfilms 240 mit der oberen Fläche des Sensorgrundteils 220 durch die Haftschicht 242 und das Verbinden des Außenumfangs mit der oberen Flächenwand 214 um den ausgenommenen Abschnitt 211 des Einheitsgrundteils 210 herum, d.h., durch das Verbinden des Verbindungsfilms 240 mit den oberen Flächen der zwei Komponenten (Sensorgrundteil 220 und Einheitsgrundteil 210) werden das Sensorgrundteil 220 und das Einheitsgrundteil 210 aneinander befestigt und abgedichtet.
Auf diesem Fall steht die obere Fläche des Sensorgrundteils 220 nach oben von dem ausgenommenen Abschnitt 211 des Einheitsgrundteils 210 hervor, und der Bindungsfilm bzw.
Haftfilm 240 wird mit der oberen Fläche des Sensorgrundteils 220 an einer Position verbunden, die höher liegt als die Verbindungsposition der oberen Flächenwand 214 um den ausgenommenen Abschnitt 211 des Einheitsgrundteils 210 herum. Indem die Höhe der Filmverbindungsfläche des Sensorgrundteils 220 höher angesetzt wird als die Höhe der Filmverbindungsfläche des Einheitsgrundteils 210, kann auf diese Weise das Sensorgrundteil 220 mit dem Bindungsfilm 240 durch den Stufenabstand gedrückt werden, wodurch die Befestigungskraft des Sensorgrundteils 220 an dem Einheitsgrundteil 210 gestärkt wird. Sie können aber auch ohne Stufenunterschied vorgesehen sein.
Eine jede Anschlussplatte 250 hat einen bandförmigen Basisabschnitt 251, ein Federelement 252, welches an einem Rand des Basisabschnitts 251 vorgesehen ist, Passlöcher 253, die auf beiden Seiten des Basisabschnitts 251 ausgebildet sind, und ein gebogenes Stück 254, welches an beiden Enden des Basisabschnitts 251 ausgebildet ist. Die Anschlussplatten sind auf den Passwänden 215 des Einheitsgrundteils 210 angeordnet, in einem Zustand, in dem die Anschlussplatten mit den Passlöchern 253 unter Verwendung der Haltestifte 216 positioniert sind. Indem die Druckabdeckung 260 darauf platziert wird, werden die Anschlussplatten zwischen das Einheitsgrundteil 210 und die Druckabdeckung 260 gelegt, und in diesem Zustand befinden sich die Federelemente 252 mit den Anschlüssen 235 und 236 auf dem Sensorchip 230 in Kontakt und sind mit diesen elektrisch verbunden.
Die Druckabdeckung 260 umfasst einen ebenen Plattenabschnitt 261, der auf die obere Fläche der Passwände 215 des Einheitsgrundteils 210 gesetzt wird, wobei sich die Basisabschnitte 251 der Anschlussplatten 250 dazwischen befinden, vier Passlöcher 262, die an vier Ecken des ebenen Plattenabschnitts 261 angeordnet sind und in die die Haltestifte 216 des Einheitsgrundteils 210 eingeführt werden, eine Rippe 263, die in der Mitte der oberen Fläche des ebenen Plattenabschnitts 261 angeordnet ist, eine Federaufnahmeplatte 264, die in der Rippe 263 angeordnet ist, und einen ausgenommenen Abschnitt 265, der auf der unteren Fläche des ebenen Plattenabschnitts 261 angeordnet ist, um einen rückwärtigen Zwischenraum des Federelementes 252 bereitzustellen. Die Druckabdeckung 260 wird auf das Einheitsgrundteil 210 gesetzt, während die Anschlussplatten 250 von oben gedrückt werden, wodurch die Sensorplatte 220 und der Sensorchip 230 geschützt werden, die in dem ausgenommenen Abschnitt 211 auf dem Einheitsgrundteil 210 aufgenommen sind.
Um die Sensoreinheit 200 unter Verwendung der Elemente zusammenzusetzen, wird zuerst die Haftschicht 242 auf der gesamten oberen Fläche des Sensorgrundteils 220 ausgebildet, und dann wird der Sensorschip 230 auf der Haftschicht 242 befestigt, wodurch der Sensorchip 230 und das Sensorgrundteil 220 mit der Haftschicht 242 integral aneinander befestigt und abgedichtet werden.
Als Nächstes wird das Sensorgrundteil 220, welches integral an dem Sensorchip 230 befestigt ist, in dem ausgenommenen Abschnitt 211 auf dem Einheitsgrundteil 210 aufgenommen, und in diesem Zustand wird der Bindungsfilm 240 von oben darüber gedeckt, wodurch der innere Umfang des Bindungsfilms 240 mit der oberen Fläche des Sensorgrundteils 220 durch Verwendung der Haftschicht 242 verbunden wird, und der äußere Umfang mit der oberen Flächenwand 214 um den ausgenommenen Abschnitt 211 des Einheitsgrundteils 210 herum verbunden wird. Dementsprechend werden das Sensorgrundteil 220 und das Einheitsgrundteil 210 durch Verwendung des Verbindungsfilms 240 integral aneinander befestigt und abgedichtet.
Als Nächstes werden die Anschlussplatten 250 auf das Einheitsgrundteil 210 gesetzt, indem die Passlöcher 253 auf die Haltestifte des Einheitsgrundteils 210 gepasst werden, und dann die Druckabdeckung 260 darauf gesetzt wird. In irgendeinem Schritt wird der Dichtungsring 270 auf den vorstehenden Abschnitt 217 auf der unteren Fläche des Einheitsgrundteils 210 gepasst. Somit ist die Sensoreinheit 200 zusammengebaut.
Die Sensoreinheit 200 hat den oben erwähnten Aufbau und ist in der Sensoraufnahmeausnehmung 110 des Patronengehäuses 100 zusammen mit der Feder 300 aufgenommen. In diesem Zustand drückt, wie in 17 gezeigt ist, die Feder 300 die Druckabdeckung 260 nach unten, wodurch sie den auf der unteren Fläche der Sensoreinheit vorgesehenen Dichtungsring 270 zusammendrückt und den Dichtungsring 270 mit der Sensoraufnahmewand 120 in der Sensoraufnahmeausnehmung 110 in engen Kontakt bringt. Dementsprechend wird die Dichtheit zwischen der Sensoreinheit 200 und dem Patronengehäuse 101 sichergestellt.
Unter der Bedingung, dass die Dichtheit durch das Durchführen solch einer Anordnung sichergestellt ist, kommuniziert die stromaufwärtige Pufferkammer 122 in dem Patronengehäuse 101 mit den einlassseitigen Flusswegen (dem stromaufwärtigen Kommunizierungskanal) 212 und 222 in der Sensoreinheit 200 durch die Kommunizierungsöffnung (den stromaufwärtigen Kommunizierungskanal) 132 der Sensoraufnahmewand 120, und die stromabwärtige Pufferkammer 123 im Patronengehäuse 101 kommuniziert mit den auslassseitigen Flusswegen (dem stromabwärtigen Kommunizierungskanal) 213 und 223 in der Sensoreinheit 200 durch die Kommunizierungsöffnung (den stromabwärtigen Kommunizierungskanal) 133 der Sensoraufnahmewand 120. Die einlassseitigen Flusswege 212 und 222, der Sensorhohlraum 232 und die auslassseitigen Flusswege 213 und 223 sind in Serie in dem Sendekanal in dem Patronengehäuse 101 so angeordnet, dass sie in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite aus angeordnet sind.
Hier wird der stromaufwärtige Flussweg, der mit dem Sensorhohlraum 232 kommuniziert, durch die stromaufwärtige Pufferkammer 122, die einen großen Flussweg-Querschnitt senkrecht zum Tintenfluss hat, durch eine Kommunizierungsöffnung 132 der Sensoraufnahmewand 120, die einen geringen Flussweg-Querschnitt senkrecht zum Tintenfluss hat, und durch einlassseitige Flusswege 212 und 222 in der Sensoreinheit 200 gebildet. Der stromabwärtige Flussweg, der mit dem Sensorhohlraum 232 kommuniziert, wird durch die stromabwärtige Pufferkammer 123, die einen großen Flussweg-Querschnitt senkrecht zum Tintenfluss hat, durch eine Kommunizierungsöffnung 133 der Sensoraufnahmewand 122, die einen geringen Flussweg-Querschnitt senkrecht zum Tintenfluss hat, und durch auslassseitige Flusswege 213 und 223 in der Sensoreinheit 200 gebildet.
Daher bildet der Tintenflussweg von der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 zu der stromabwärtigen Pufferkammer 123 einen vertikalen U-förmigen Weg, in dem der Sensorhohlraum 232 an dem Scheitel der U-Form angeordnet ist. Dementsprechend fließt die Tinte, die aus der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals herausfließt, von der Einflussöffnung 124 in die stromaufwärtige Pufferkammer 122, tritt sie durch die stromaufwärtigen Kommunizierungskanäle (die Kommunizierungsöffnung 132 und die einlassseitigen Flusswege 212 und 222) in den Sensorhohlraum 232 ein, gelangt sie von dem Sensorhohlraum 232 durch die stromabwärtigen Kommunizierungskanäle (auslassseitigen Flusswege 223 und 213) und die stromabwärtige Pufferkammer 123 und wird sie dann an der stromabwärtigen Seite des Sendekanals aus der Ausflussöffnung 125 ausgestoßen.
Von den Flusswegen, die mit dem Sensorhohlraum 232 kommunizieren, sind die Kommunizierungskanäle (die Kommunizierungsöffnungen 132 und 133 und die einlassseitigen Flusswege 212,222, 213 und 223), die einen Flussweg- Querschnitt haben, der geringer als derjenige der Pufferkammern 122 und 123 ist, enge Flusswege.
Die Dichtungsabdeckung 400, die die Seitenflächenöffnung der Sensoraufnahmeausnehmung 110 einnimmt, hat, wie in 14 gezeigt, einen Aufbau, bei dem ein ausgenommener Abschnitt 402, in den das Substrat 500 eingeführt ist, an der Außenfläche eines plattenförmigen Körpers 401 vorgesehen ist, Öffnungen zum Freilegen der gebogenen Stücke 254 der Anschlussplatten 250 und Stifte 406 und 407 zum Positionieren des Substrats 500 auf der Bodenwand des ausgenommenen Abschnitts 402 vorgesehen sind und eine Sperrklaue 405, die an einem vorbestimmten Abschnitt in der Sensoraufnahmeausnehmung 110 arretiert ist, von der Innenfläche des Körpers 401 vorsteht. Die Dichtungsabdeckung 400 wird in einem Zustand in das Patronengehäuse 101 gepasst, in dem die Sensoreinheit 200 und die Feder 300 in der Sensoraufnahmeausnehmung 110 aufgenommen sind. In diesem Zustand werden dadurch, dass das Substrat 500 in den ausgenommenen Abschnitt 402 der Dichtungsabdeckung 400 gepasst wird, Kontaktpunkte 501 des Substrats 500 elektrisch mit den Anschlussplatten 250 verbunden. Kerben 506 oder Löcher 507, in die die Positionierungsstifte 406 und 407 eingeführt werden, sind in dem Substrat 500 vorgesehen.
Als Nächstes wird das Prinzip des Detektierens von Tinte unter Verwendung der Sensoreinheit 200 beschrieben.
Wenn die Tinte in der Tintenpatrone 101 verbraucht wird, wird die aufbewahrte Tinte von dem Tintensendeabschnitt 103 durch den Sensorhohlraum 232 der Sensoreinheit 200 zu dem Druckkopf 12 gesendet.
Wenn dabei genügend Tinte in der Patrone 100 verbleibt, ist der Sensorhohlraum 232 mit der Tinte gefüllt. Wenn andererseits die Menge von Tinte, die in der Patrone 100 übrig ist, verringert wird, ist der Sensorhohlraum 232 nicht mit der Tinte gefüllt.
Daher detektiert die Sensoreinheit 200 einen Unterschied in der akustischen Impedanz infolge der Veränderung des Zustandes. Dementsprechend ist es möglich zu detektieren, ob ausreichend Tinte übrig ist oder ob ein Teil der Tinte verbraucht ist und die Menge der verbleibenden Tinte reduziert ist.
Insbesondere wird die Vibrationsplatte 233, wenn eine Spannung an das piezoelektrische Element 234 angelegt wird, mit der Verformung des piezoelektrischen Elementes 234 verformt, und dann wird, wie in 20 und 23 gezeigt ist, die Vibrationswelle K durch den Sensorhohlraum 232 zu den Pufferkammern 122 und 123 emittiert. Die Vibrationswelle K, die von der Vibrationsplatte 233 emittiert wird, wird von den Enden (dem offenen Ende in der vorliegenden Ausführungsform) der Pufferkammern 122 und 123 reflektiert und zurückgeschickt, und die reflektierte Welle lässt die Vibrationsplatte 233 vibrieren. Diese Operation wird wiederholt, bis die hin und her laufende Welle verstärkt ist.
Wenn die angelegte Spannung nach der zwangsweisen Verformung des piezoelektrischen Elementes 234 aufgehoben wird, bleibt eine Biegevibration in der Vibrationsplatte 233 für einen Moment bestehen. Die bestehen bleibende Vibration ist eine freie Vibration der Vibrationsplatte 233 und des Mediums in dem Sensorhohlraum 232. Daher ist es leicht möglich, eine Resonanz zwischen der Vibrationsplatte 233 und dem Medium nach dem Anlegen der Spannung zu erhalten, indem der an das piezoelektrische Element 234 angelegten Spannung gestattet wird, eine Pulswellenform oder eine Rechteckwellenform anzunehmen.
Die bestehen bleibende Vibration ist die Vibration der Vibrationsplatte 233 und sie begleitet die Verformung des piezoelektrischen Elementes 234. Aus diesem Grund erzeugt das piezoelektrische Element 234 eine gegenelektromotorische Kraft mit der bestehen bleibenden Vibration. Die gegenelektromotorische Kraft wird durch die Anschlussplatten 250 extern detektiert.
Da auf diese Weise die Resonanzfrequenz unter Verwendung der detektierten gegenelektromotorischen Kraft spezifiziert werden kann, ist es möglich, das Vorliegen der Tinte in der Tintenpatrone 100 auf Basis der Resonanzfrequenz zu detektieren.
Wenn die Menge der verbleibenden Tinte unter Ausnutzung solch eines Prinzips detektiert wird, ist die größere Intensität der Vibration, die zu der Vibrationsplatte 233 propagiert wird, vorteilhaft für das Detektieren des Unterschieds in der akustischen Impedanz, welcher aus der Variation in der Menge der verbleibenden Tinte resultiert. Daher ist es unter der Bedingung, dass die reflektierte Welle, welche erhalten wird, indem es der Vibrationswelle, die von der Vibrationsplatte 233 erzeugt wird, indem das piezoelektrische Element 234 aktiviert wird, gestattet wird, von den Pufferkammern 122 und 123 reflektiert zu werden, nicht von der reflektierten Welle gelöscht wird, möglich, die Detektionsempfindlichkeit zu steigern.
Aus diesem Grund wird bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Raum von dem Sensorhohlraum 232 bis zu den Pufferkammern 122 und 123 als Propagationsraum der Vibrationswelle verwendet wird, der Nachgiebigkeitswert der Pufferkammern 122 und 123, der als die Leichtigkeit der Variation der Kapazität definiert ist, so angesetzt, dass er zehnmal so groß wie der Nachgiebigkeitswert des Sensorhohlraums 232 ist. In diesem Fall ist der Nachgiebigkeitswert des Sensorhohlraums 232 hauptsächlich durch die Elastizität der Vibrationsplatte 233 gegeben, und der Nachgiebigkeitswert der Pufferkammern 122 und 123 ist hauptsächlich durch die Elastizität des Dichtungsfilms 105 gegeben, der die untere Öffnung abdichtet.
Ferner sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Größen der Pufferkammern 122 und 123 so angesetzt, dass eine gegenseitige Auslöschung der Vibrationswelle, die von dem Sensorchip 230 emittiert wird, und der reflektierten Welle, die von den Pufferkammern 122 und 123 zurückkehrt, so weit wie möglich vermieden wird. Da beispielsweise in der vorliegenden Ausführungsform die Wandflächen der Pufferkammern 122 und 123, die der Vibrationsplatte 223 zugewandt sind, offene Enden sind (in denen der flexible Dichtungsfilm 105 ausgebildet ist), wird unter den Vibrationsbedingungen eines offenen Endes die Größenbedingung so angesetzt, dass die Vibration schwerlich absorbiert wird.
20 ist Erläuterungsdiagramm, welches Komponentengrößen zeigt, die die akustische Charakteristik stark beeinflussen, und 21 zeigt Diagramme, die die Beziehungen zwischen einer emittierten Welle (einer gegenwärtigen Welle) und einer reflektierten Welle im Fall eines offenen Endes zeigen.
Wenn eine Vibrationswelle K wie in 20 gezeigt durch den Sensorhohlraum 232 und die Kommunizierungskanäle (die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Flusswege 212, 222, 213 und 223 und die Kommunizierungsöffnungen 132 und 133) von der Vibrationsplatte 233 zu den Pufferkammern 122 und 123 emittiert werden, propagiert die Welle durch das Medium in deren Räumen, und die reflektierte Welle kehrt von dem offenen Ende der Pufferkammern 122 und 123 (an dem der flexible Dichtungsfilm 105 ausgebildet ist) zurück. Die Welle gestattet es der Vibrationsplatte 233, zu vibrieren, während sie zwischen der Vibrationsplatte 233 und dem offenen Ende hin und her läuft. Indem eine Bedingung herausgefunden wird, in der die Welle schwerlich absorbiert wird, und die Größen der Wellenpropagationsräume ausgewählt werden, kann die Vibrationsplatte 233 stark vibrieren, wodurch die gegenelektromotorische Spannung des piezoelektrischen Elementes 234 gesteigert wird.
Als Größen, die die Vibration in den Vibrationspropagationsräumen von der Vibrationsplatte 233 zu den offenen Enden der Pufferkammer 122 und 123 beeinflussen, werden hauptsächlich die Größen H1, H2, H3 und H4 aus 20 betrachtet. H1 bezeichnet eine Größe, die dem gesamten Bereich von den offenen Enden der Pufferkammern 122 und 123 zur Vibrationsplatte 233 entspricht. H2 bezeichnet eine Größe, die dem Bereich von den offenen Enden der Pufferkammern 122 und 123 zur Bodenfläche des aus Metall bestehenden Sensorgrundteils 220 entspricht. H3 bezeichnet eine Größe, die dem Bereich von den offenen Enden der Pufferkammern 122 und 123 zur Bodenfläche des aus Kunstharz bestehenden Einheitsgrundteils 210 entspricht. H4 bezeichnet die Höhe der Pufferkammern 122 und 123.
Da die Pufferkammern 122 und 123 einen Raum aufweisen, der viel größer als die übrigen Räume ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Pufferkammern 122 und 123 die Bereiche sind, die die Absorption der Vibration am meisten beeinflussen. Wenn die Wellenlänge der von dem Sensorchip 230 emittierten Vibrationswelle λ ist, wird daher als die Größe H in der Vibrations-Propagationsrichtung des Bereichs, welcher die Absorption der Vibration unter den Vibrations-Propagationsräumen von der Vibrationsplatte 233 zu den offenen Enden der Pufferkammern 122 und 123 am meisten beeinflusst, die Höhe H4 = H der Pufferkammern 122 und 123 so gewählt, dass sie die folgende Bedingung (1) oder (2) erfüllt. (n × λ/2 – λ/8) ≤ H ≤ (n × λ/2 + λ/8) (1),wobei n = 1,2,3 ... 0 < H ≤ λ/8 (2).
Das heißt, unter Berücksichtigung der Wellenlänge λ sind die Größen der Pufferkammern 122 und 123 auf die optimale Höhe gesetzt.
Ein spezielles Beispiel der Wellenlänge wird beschrieben.
Unter der Annahme, dass die kinematische Viskosität der Tinte v = 1500 m/s beträgt und die Vibrationsperiode f = 30 kHz beträgt, wird die Wellenlänge λ wie folgt erhalten: λ = 1500 m/s × 1/30000 s = 50 mm.
Indem die Höhe der Pufferkammern 122 und 123 auf Basis der Wellenlängendaten angesetzt wird, ist es möglich, die Detektion unter der optimalen Bedingung durchzuführen.
Das Verhältnis zwischen der gegenwärtigen Welle KA und der reflektierten Welle KB unter den Vibrationsbedingungen eines offenen Endes wird unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. In 21 bezeichnet A ein Emissionsende (entsprechend der Vibrationsplatte 233) und B1 bezeichnet ein offenes Ende (entsprechen den offenen Enden der Pufferkammern 122 und 123). In 21 zeigt (a) einen Fall, in dem der Abstand zwischen dem Emissionsende A und dem offenen Ende B1 H = λ/2 beträgt, (b) zeigt einen Fall, in dem der Abstand zwischen dem Emissionsende A und dem offenen Ende B1 H = λ/4 beträgt, (c) zeigt einen Fall, in dem der Abstand zwischen dem Emissionsende A und dem offenen Ende B1 H = λ/8 beträgt, und (d) zeigt einen Fall, in dem der Abstand zwischen dem Emissionsende A und dem offenen Ende B1 H = λ/16 beträgt.

(a) Wenn H = λ/2, sind die gegenwärtige Welle KA und die reflektierte Welle KB in Phase und liegen somit übereinander. Dementsprechend ist die Amplitude am Emissionsende A am größten.
(b) Wenn H = λ/4, sind die gegenwärtige Welle KA und die reflektierte Welle KB in entgegengesetzter Phase und heben sich gegenseitig auf. Dementsprechend ist die Amplitude am Emissionsende A am geringsten.
(c) Wenn H = λ/8, ist die Amplitude am Emissionsende A groß.
(d) Wenn H = λ/16, ist die Amplitude am Emissionsende A groß.

Wenn erwogen wird, welcher Fall zufriedenstellend oder welcher Fall nicht zufriedenstellend ist, kann man als Resultat daraus sehen, dass der Fall (b) nicht zufriedenstellend ist. Der Fall (a) ist der am meisten zufriedenstellende, aber es kann vorhergesagt werden, dass zufriedenstellende Resultate erhalten werden, wenn die Größe in dem Bereich von ± λ/8 bezogen auf die am meisten zufriedenstellende Bedingung liegt. Das heißt, auf Grundlage dieser Erwägung sind die Ausdrücke (1) oder (2) hergeleitet.
Als Nächstes wird der Fall des geschlossenen Endes erwogen. Im Fall des geschlossenen Endes können die Beziehungen zwischen der gegenwärtigen Welle und der reflektierten Welle, wie in 22 gezeigt, betrachtet werden. Ähnlich zu 21 zeigt (a) einen Fall, in dem der Abstand zwischen dem Emissionsende A und dem offenen Ende B1 H = λ/2 beträgt, (b) zeigt einen Fall, in dem der Abstand zwischen dem Emissionsende A und dem geschlossenen Ende B1 H = λ/4 beträgt, (c) zeigt einen Fall, in dem der Abstand zwischen dem Emissionsende A und dem offenen Ende B1 H λ/8 beträgt, und (d) zeigt einen Fall, in dem der Abstand zwischen dem Emissionsende A und dem offenen Ende B1 H = λ/16 beträgt.

(a) Wenn H = λ/2, befinden sich die gegenwärtige Welle KA und die reflektierte Welle KB in entegegengesetzter Phase und heben sich somit gegenseitig auf. Dementsprechend ist die Amplitude am Emissionsende A am geringsten.
(b) Wenn H = λ/4, sind die gegenwärtige Welle KA und die reflektierte Welle KB in der gleichen Phase und liegen somit übereinander. Dementsprechend ist die Amplitude am Emissionsende A am größten.
(c) Wenn H = λ/8, ist die Amplitude am Emissionsende A gering.
(d) Wenn H = λ/16, ist die Amplitude am Emissionsende A gering.

Wenn betrachtet wird, welcher Fall zufriedenstellend oder welcher Fall nicht zufriedenstellend ist, kann demzufolge erkannt werden, dass der Fall (a) am meisten zufriedenstellend ist und die anderen Fälle sämtlich nicht zufriedenstellend sind. Auf Grundlage dieser Betrachtung kann der folgende Ausdruck hergeleitet werden. (n × λ/2 – λ/4 – λ/8) ≤ H ≤ (n × λ/2 – λ/4 + λ/8),wobei = 1,2,3 ...
Daher können in dem Falle des geschlossenen Endes die Höhen der Pufferkammern 122 und 123 auf Basis dieser Bedingung bestimmt werden.
Wenn die Menge von verbleibender Tinte unter Verwendung solch eines Prinzips detektiert wird und Tinte in die stromaufwärtige Pufferkammer 122 fließt, der Blasen zugefügt wurden, tritt die Tinte, in die die Blasen zugefügt wurden, in den Sensorhohlraum 232 ein. Wenn die Blasen in den Sensorhohlraum 232 eintreten, ist es nicht möglich, eine stabile akustische Wellenform mit dem piezoelektrischen Element 234 zu detektieren, und es ist somit schwierig, das Ende der Tinte zu detektieren.
Daher wird der Flusswegquerschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 auf solch einen kleinen Querschnitt gesetzt, dass durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ein hemisphärischer Meniskus ausgebildet werden kann, wenn die Flüssigkeit von der Einflussöffnung 124 in Richtung auf den Sensorhohlraum 232 fließt.
Wie in 23 gezeigt ist, wird insbesondere die Höhe H5 vom Boden der Pufferkammern 122 und 123 zur Decke auf 2 mm oder weniger angesetzt. Die Einflussöffnung, die zumindest mit der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 kommuniziert, kommuniziert mit dem Boden der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 an einer Position, die von der Sensoreinheit 200 am weitesten entfernt ist und eine verborgene Position ist, die von dem Blickwinkel abweicht, der sich bei Betrachtung vom Sensorhohlraum 232 aus ergibt. In diesem Fall ist der Durchmesser der Einflussöffnung 124 oder der Abstand H6 zwischen den gegenüberliegenden Flächen auf 0,6 bis 0,7 mm gesetzt, so dass der Meniskus M ausgebildet werden kann, wenn die Tinte fließt. Darüber hinaus ist die Querschnittsform nicht in besonderer Weise eingeschränkt, aber nur wenn der Querschnitt eine solche Größe hat, dass der Meniskus in Breitenrichtung oder in Tiefenrichtung ausgebildet werden kann, ist dies ausreichend.
Der Dichtungsfilm 105 ist so angeordnet, dass er dem Sensorhohlraum 232 direkt zugewandt ist, d.h., dem Sensorchip 230 durch die einlassseitigen Flusswege (Kommunizierungsöffnungen) 212 und 220 und die auslassseitigen Flusswege (Kommunizierungsöffnungen) 223 und 213 des Einheitsgrundteils 210 und des Sensorgrundteils 220. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform ist der Dichtungsfilm 105 so angeordnet, dass er dem Sensorchip 230 zugewandt ist.
Die Dichtungsabdeckung 105 ist mit einer Abdeckung 102 (nicht gezeigt) bedeckt. Das heißt, der Dichtungsfilm 105 wird von außen durch die Abdeckung 102 geschützt, wodurch eine Beschädigung des Dichtungsfilms infolge einer Störung vorsorglich verhindert wird.
Da gemäß der oben erwähnten Ausführungsform die Pufferkammern 122 und 123 in der Nähe des Endes des Sendekanals zum Aussenden der Tinte angeordnet sind, die Sensoreinheit 200 so angeordnet ist, dass sie den Pufferkammern 122 und 123 zugewandt ist, der Sensorchip 230 der Sensoreinheit 200 die Vibrationswelle K zu den Pufferkammern 122 und 123 aussendet und die Sensoreinheit das Vorliegen von Tinte in den Pufferkammern 122 und 123 oder im Sensorhohlraum 232 auf Grundlage der reflektierten Welle detektiert, die von den Pufferkammern 122 und 123 zum Sensorhohlraum 232 zurückkehrt, ist es möglich, die Menge von verbleibender Tinte unter der Bedingung zu detektieren, dass dies wenig durch die Wellenbewegung der Tinte oder die Blasen in der Tinte beeinflusst wird.
Da insbesondere die Größen der Pufferkammern 122 und 123 auf eine Größe angesetzt sind, durch die ein gegenseitiges Aufheben oder Löschen zwischen der Vibrationswelle, die vom Sensorchip 230 emittiert wird, und der reflektierten Welle, die von den Pufferkammern 122 und 123 reflektiert wird, vermieden wird, kann die reflektierte Welle durch die Vibrationsplatte 233 unter der Bedingung empfangen werden, dass die reflektierte Welle nur schwerlich absorbiert wird. Demzufolge ist es möglich, die gegenelektromotorische Kraft des piezoelektrischen Elementes 234 zu erhöhen, wodurch die Detektion mit hoher Empfindlichkeit durchgeführt wird.
Da insbesondere der Nachgiebigkeitswert der Pufferkammern 122 und 123 so angesetzt ist, dass er zumindest zehnmal so groß wie der Nachgiebigkeitswert des Sensorhohlraums 232 ist, ist es schwierig, die Vibration zu absorbieren, die vom Sensorchip 230 erzeugt wird. Demzufolge ist es möglich, die gegenelektromotorische Kraft des piezoelektrischen Elementes 234 zu steigern, wodurch die Detektion mit hoher Empfindlichkeit durchgeführt wird.
Da die Tinte, die von dem Sendekanal durch die Einflussöffnung 123 fließt, von der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 durch die stromaufwärtigen Kommunizierungskanäle (die Kommunizierungsöffnung 132 der Sensoraufnahmewand 120 und die einlassseitigen Flusswege 212 und 222 des Einheitsgrundteils 210 und des Sensorgrundteils 220) in den Sensorhohlraum 232 eingeführt wird, und an die stromabwärtige Seite des Sendekanals durch die stromabwärtigen Kommunizierungskanäle (die auslassseitigen Flusswege 213 und 223 des Einheitsgrundteils 210 und des Sensorgrundteils 220 und die Kommunizierungsöffnung 133 der Sensoraufnahmewand 120), die stromabwärtige Pufferkammer 123 und die Ausflussöffnung 125 von dem Sensorhohlraum 232 abgegeben wird, kann der Sensorhohlraum 232 als Teil des Flussweges verwendet werden, durch den die Tinte fließt. Daher ist es möglich, eine fehlerhafte Detektion infolge des Stehenbleibens der Tinte oder von Blasen in dem Sensorhohlraum 232 so weit wie möglich zu verhindern.
Da insbesondere der Flussweg-Querschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 auf einen so geringen Querschnitt gesetzt ist, dass der hemisphärische Meniskus M (eine gekrümmte Grenze zwischen der Luft und der Tinte) durch die Oberflächenspannung der Tinte ausgebildet werden kann, wenn die Tinte von der Einflussöffnung 124 in den Sensorhohlraum 232 fließt (insbesondere wird die Höhe der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 auf 2 mm oder weniger gesetzt), ist es möglich, das Phänomen zu verhindern, dass Blasen vor der Tinte in den Sensorhohlraum 232 geschickt werden. Das heißt, da es schwierig ist, einen Zustand zu erzeugen, in dem die Tinte und die Luft vor dem Sensorchip 230 gemischt sind, ist die durch den Sensorchip 230 detektierte Wellenform stabil und ist es somit leicht, das Ende der Flüssigkeit zu detektieren. Da darüber hinaus der Durchmesser der Einflussöffnung 124 oder der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flächen zum Einführen der Flüssigkeit in die stromaufwärtige Pufferkammer 122 auf einen Bereich von 0,6 bis 0,7 mm angesetzt ist, ist es möglich, das Vordringen der Blasen bis zum Sensorchip 230 noch sicherer zu verhindern.
Da der Sensorchip 230 auf dem aus Metall bestehenden Sensorgrundteil 220 angeordnet ist, das Sensorgrundteil 220 auf dem Einheitsgrundteil 210, welches aus Kunstharz besteht, angeordnet ist, das Einheitsgrundteil 210 auf der Sensoraufnahmewand 120 angeordnet ist, und der Sensorhohlraum 232 und die Pufferkammern 122 und 123 miteinander durch die Kommunizierungskanäle kommunizieren (die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Flusswege 212, 222, 213 und 223 und die Kommunizierungsöffnungen 132 und 133), die in dem Sensorgrundteil 220, dem Einheitsgrundteil 210 bzw. der Sensoraufnahmewand 120 ausgebildet sind, ist es möglich, die Menge der verbleibenden Tinte akkurat zu detektieren, ohne durch die Wellenbewegung der Tinte oder die Blasen in der Tinte beeinträchtigt zu sein. Da darüber hinaus das Sensorgrundteil 220, welches aus Metall hergestellt ist, zwischen das Einheitsgrundteil 210 und den Sensorchip 230, die aus Kunstharz hergestellt sind, gesetzt ist, ist es möglich, die akustischen Charakteristika zu verbessern. Da ferner die Kommunizierungskanäle (die stromaufwärtigen und die stromabwärtigen Flusswege 212, 222, 213 und 223 und die Kommunizierungsöffnungen 132 und 133) enge Flusswege sind, kann die reflektierte Welle von der Vibrationsplatte 233 unter der Bedingung einer geringen Absorption empfangen werden, allein durch das Auswählen der Größen der Pufferkammern 122 und 123 gemäß der optimalen Bedingung in der akustischen Charakteristik. Dementsprechend ist es möglich, eine hohe Empfindlichkeit beizubehalten.
24, 25 und 26 zeigen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Wie in 24, 25 und 26 gezeigt ist, besteht hier ein Unterschied zwischen der vierten und der fünften Ausführungsform darin, dass in dem Flussweg von der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 zu der stromabwärtigen Pufferkammer 123 Umgehungskanäle 141 bis 144 angeordnet sind, die die stromaufwärtige Seite und die stromabwärtige Seite des Sensorhohlraums 232 umgehen. Diese Umgehungskanäle 141 bis 144 sind durch Öffnungen oder Kerben ausgebildet, die einen Flussweg-Widerstand verglichen mit dem Durchgang durch den Sensorhohlraum 232 erhöhen. Beispielsweise ist, wie in 26 gezeigt ist, im Falle des Umgehungskanals 142 der Umgehungskanal 142 ausgebildet, indem Kerben in Zwischenräumen zwischen gegenüberliegenden Flächen von benachbarten Teilen ausgebildet sind. Ein Umgehungskanal 141 ist am Boden der beiden Pufferkammern 122 und 123 angeordnet.
Da die Tinte durch den U-förmigen Pfad von der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 und der stromabwärtigen Pufferkammer 123 fließt, ist es schwierig, den Fluss von Luft von der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 zur stromabwärtigen Pufferkammer 123 zu gestatten. Da darüber hinaus die Umgehungskanäle 141 bis 144, die die stromaufwärtige Seite und die stromabwärtige Seite des Sensorhohlraums 232 umgehen, in dem Flussweg von der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 zur stromabwärtigen Pufferkammer 123 angeordnet sind, wird der gesamte Flussweg-Widerstand, wenn die Tinte von der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 zur stromabwärtigen Pufferkammer 123 fließt, verringert. Da ferner die Flussweg-Widerstände der Umgehungskanäle 141 bis 144 größer als diejenigen des Falles sind, bei dem die Tinte durch den Sensorhohlraum 232 gelangt, gelangt die Tinte notwendigerweise durch den Sensorhohlraum 232 hindurch, und es ist somit möglich zu verhindern, dass die Tinte oder die Luft in dem Zustand, in dem die Tinte in dem Sensorhohlraum 232 verbleibt, nur durch die Umgehungskanäle 141 bis 144 fließt, wodurch das Vorliegen der verbleibenden Tinte sicher detektiert wird.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform ein Umgehungskanal 141 am jeweiligen Boden der beiden Pufferkammern 122 und 123 angeordnet ist, ist es während der Abnahme der Menge der verbleibenden Tinte möglich zu gestatten, dass die Tinte von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite durch den Umgehungskanal 141 an dem jeweiligen Boden fließt, ohne den Sensorhohlraum 232 zu durchqueren. Dementsprechend ist es möglich, die instabile Detektion zu verhindern, weil die Blasen in der Pufferkammer 122 verbleiben oder in den Sensorhohlraum 232 fließen. Das heißt, da der Umgehungskanal 141 an dem jeweiligen Boden der Pufferkammern 122 und 123 angeordnet ist, kann die Anzahl von Blasen, die in der Pufferkammer 122 verbleiben oder den Sensorhohlraum 232 durchqueren, verringert werden, und der instabile Detektionsbereich kann verringert werden, wodurch die Detektionsgenauigkeit gesteigert wird. Da darüber hinaus die in der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 verbleibende Tinte durch den Umgehungskanal 141 am Boden zur stromabwärtigen Seite ausgestoßen wird, nachdem die stromabwärtige Pufferkammer 123 leer wird, wird der leere Zustand des Sensorhohlraums 232 stabilisiert, wodurch die stabile Detektion erreicht wird.
27 und 28 zeigen eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 27 ist eine perspektivische Ansicht der sechsten Ausführungsform, die hauptsächlich einen Abschnitt zeigt, der einem Schnitt X-X in 23 entspricht, wenn in einer Richtung eines Pfeils Y in 23 geblickt wird. 28 zeigt den Abschnitt der sechsten Ausführungsform, der dem Schnitt X-X in 23 entspricht.
In der sechsten Ausführungsform ist eine Führungswand 122B vorgesehen, um sich von der Einflussöffnung 124 in der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 in Richtung auf die Kommunizierungsöffnung (stromaufwärtiger Kommunizierungskanal) 132 der Sensoraufnahmewand 120 zu erstrecken. Die Funktion der Führungswand 122W besteht darin, zu verhindern, dass die verbleibende Tinte (die verbleibende Flüssigkeit) Ip an einem Eckenbereich der Pufferkammer 122 aus diesem herausfließt.
Insbesondere ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Paar von rippenartigen Führungswänden 122W vorgesehen, um die Eckenabschnitte zu bedecken oder zu verdecken, in denen die Tinte mit einiger Wahrscheinlichkeit in der Pufferkammer 122 verbleibt. Durch diese Anordnung wird die Tinte Ip, die an den Eckenabschnitten verbleibt, gefangen, und es wird verhindert, dass sie von dort unnötigerweise in Richtung auf die Kommunizierungsöffnung 132 ausfließt, nachdem das Ende der Tinte detektiert wurde. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die verbleibende Tinte in den Sensorhohlraum 232 (siehe 23) fließt, nachdem das Ende der Tinte detektiert wurde. Das heißt, eine fehlerhafte Detektion des Vorliegens von Tinte kann ausgeschlossen werden.
Auf ähnliche Weise ist die stromabwärtige Pufferkammer 123 mit Führungswänden 123W versehen, die sich von der Kommunizierungsöffnung (dem stromabwärtigen Kommunizierungskanal) 133 der Sensoraufnahmewand 122 zur Ausflussöffnung 125 erstreckt, und die in ihrer Struktur den Führungswänden 122W der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 entspricht. Da die Führungswände 123W in der stromabwärtigen Pufferkammer 123 ähnlich wie bei der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 angeordnet sind, ist es möglich, eine gleichförmige Vibrationscharakteristik der stromaufwärtigen Pufferkammer 122 und der stromabwärtigen Pufferkammer 123 herzustellen, um dadurch Variationen in den Charakteristika zu unterdrücken.
29 zeigt eine Modifikation der sechsten Ausführungsform. Wie in 29 gezeigt ist, können Abschnitte hinter den Führungswänden 122W, 123W gefüllt werden, um die Eckenabschnitte abzuschaffen, in denen die Tinte mit einiger Wahrscheinlichkeit in den Pufferkammern 122, 123 verbleibt. Da die Tinte, die an solchen Eckenabschnitten verbleibt, durch diese Modifikation vollständig entfernt werden kann, ist es möglich, eine fehlerhafte Detektion des Vorliegens von Tinte auszuschließen, die verursacht wird, wenn die verbleibende Tinte fälschlicherweise in den Sensorhohlraum 232 fließt, nachdem das Ende der Tinte detektiert wurde.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Flüssigkeitssensor und einen Flüssigkeitsbehälter, der den Flüssigkeitssensor umfasst, anwendbar, die eine genaue Detektion einer Flüssigkeit verlangen.

Claims

Behälter (100), der Folgendes umfasst: einen Behälterkörper (101), der einen Sendekanal zum Aussenden einer darin aufbewahrten Flüssigkeit umfasst, eine Pufferkammer (122, 123), die in der Nähe des Endes des Sendekanals angeordnet ist, und eine Sensoreinheit (200), die der Pufferkammer (122) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit (200) einen Sensorchip (230) umfasst, und wobei der Sensorchip (230) folgendes umfasst: einen Sensorhohlraum (232), der mit der Pufferkammer (122, 123) kommuniziert, eine Vibrationsplatte (233), die eine Öffnungsseite des Sensorhohlraums (232) verschließt, die der Seite gegenüberliegt, die mit der Pufferkammer (122, 123) kommuniziert, und ein piezoelektrisches Element (234), das auf einer Fläche der Vibrationsplatte (233) angeordnet ist, welche der Fläche, die dem Sensorhohlraum (232) zugewandt ist, entgegensetzt ist, das eine Vibrationswelle durch die Vibrationsplatte (233) zum Sensorhohlraum (232) und der Pufferkammer (122, 123) emittiert, eine von der Pufferkammer (122, 123) reflektierte Welle empfängt und die reflektierte Welle in ein elektrisches Signal umwandelt.
Behälter (100) nach Anspruch 1, bei dem ein Nachgiebigkeitswert der Pufferkammer (122, 123), der als die Leichtigkeit definiert ist, mit der der die Kapazität der Pufferkammer (122, 123) variierbar ist, so angesetzt ist, dass er mindestens zehnmal so groß wie der Nachgiebigkeitswert des Sensorhohlraums (232) ist.
Behälter (100) nach Anspruch 2, bei dem die Wandfläche der Pufferkammer (122, 123), die der Vibrationsplatte gegenüberliegt, geöffnet ist, die Öffnung mit einem Dichtungsfilm (105), der eine Flexibilität aufweist, verschlossen ist, der Nachgiebigkeitswert der Pufferkammer (122, 123) durch die Elastizität des Dichtungsfilms (105) gegeben ist, und der Nachgiebigkeitswert des Sensorhohlraums (232) durch die Elastizität der Vibrationsplatte (233) gegeben ist.
Behälter (100) nach Anspruch 3, bei dem die Pufferkammer zwei Pufferkammern, gebildet durch eine stromaufwärtige Pufferkammer (122) und eine stromabwärtige Pufferkammer (123), umfasst, die mit einer Trennwand (127) zwischen sich nebeneinander liegen, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) mit der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) durch einen stromaufwärtigen Kommunizierungskanal mit dem Sensorhohlraum (232) kommuniziert, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer (123) durch einen stromabwärtigen Kommunizierungskanal mit dem Sensorhohlraum (232) kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer (123) mit der stromabwärtigen Seite des Sendekanals kommuniziert, und wobei eine Flüssigkeit von der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals in die stromaufwärtige Pufferkammer (122) fließt, durch den stromaufwärtigen Kommunizierungskanal in den Sensorhohlraum (232) eintritt, von dem Sensorhohlraum (232) aus durch den stromabwärtigen Kommunizierungskanal und die stromabwärtige Pufferkammer (123) gelangt und dann an die stromabwärtige Seite des Sendekanals abgegeben wird.
Behälter (100) nach Anspruch 1, bei dem die Größe der Pufferkammer (122, 123) auf eine Größe zum Vermeiden einer gegenseitigen Auslöschung der Vibrationswelle, die von dem Sensorchip (230) emittiert wird, und der reflektierten Welle, die von der Pufferkammer (122, 123) zurückkehrt, angesetzt ist.
Behälter (100) nach Anspruch 5, bei dem die Wandfläche der Pufferkammer (122, 123), die der Vibrationsplatte (233) zugewandt ist, ein offenes Ende darstellt, und bei dem, wenn die Wellenlänge der von dem Sensorchip (230) emittierten Welle λ beträgt, die Größe H eines Bereichs, der innerhalb eines Vibrations-Propagationsraums von der Vibrationsplatte (233) zum offenen Ende der Pufferkammer (122, 123) die Absorption der Vibration am meisten beeinflusst, in Vibrations-Propagationsrichtung so gewählt ist, dass sie einen der folgenden Ausdrücke (1) und (2) erfüllt: (n × λ/2 – λ/8) ≤ H ≤ (n × λ/2 + λ/8) (1),wobei n = 1,2,3, ... 0 < H ≤ λ/8 (2).
Behälter (100) nach Anspruch 1, bei dem die Wandfläche der Pufferkammer (122, 123), die der Vibrationsplatte (233) zugewandt ist, ein geschlossenes Ende darstellt, und bei dem, wenn die Wellenlänge der von dem Sensorchip (230) emittierten Welle λ beträgt, die Größe H eines Bereichs, der innerhalb eines Vibrations-Propagationsraums von der Vibrationsplatte (233) zum geschlossenen Ende der Pufferkammer (122, 123) die Absorption der Vibration am meisten beeinflusst, in Vibrations-Propagationsrichtung so gewählt ist, dass sie den folgenden Ausdruck erfüllt: (n × λ/2 – λ/4 – λ/8) ≤ H ≤ (n × λ/2 – λ/4 + λ/8),wobei n = 1,2,3, ...
Behälter (100) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Pufferkammer eine stromaufwärtige Pufferkammer (122) und eine stromabwärtige Pufferkammer (123) umfasst, die mit einer Trennwand (127) zwischen sich nebeneinander liegen, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) mit der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) mit dem Sensorhohlraum (232) durch einen stromaufwärtigen Kommunizierungskanal kommuniziert, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer (123) mit dem Sensorhohlraum (232) durch einen stromabwärtigen Kommunizierungskanal kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer (123) mit der stromabwärtigen Seite des Sendekanals kommuniziert, und wobei eine Flüssigkeit, die von der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals fließt, dem Sensorhohlraum (232) durch den stromaufwärtigen Kommunizierungskanal von der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) zugeführt wird und von dem Sensorhohlraum (232) durch den stromabwärtigen Kommunizierungskanal und die stromabwärtige Pufferkammer (123) an die stromabwärtige Seite des Sendekanals abgegeben wird.
Behälter (100) nach Anspruch 8, bei dem eine Sensoraufnahmewand (120), an die die Sensoreinheit (200) flüssigkeitsdicht gepasst ist, zwischen der Sensoreinheit (200) und der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Pufferkammer (122, 123) angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit (200) ein Sensorgrundteil (220) aus Metall umfasst, auf dem der Sensorchip (230) montiert ist und an dem er befestigt ist, und ein Einheitsgrundteil (210) aus Kunstharz, auf dem das Sensorgrundteil (220) montiert und an dem es fixiert ist, und das flüssigkeitsdicht mit der Sensoraufnahmewand (120) in Kontakt kommt, wenn die Sensoreinheit (200) auf der Sensoraufnahmewand (120) montiert ist, wobei der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal in dem Sensorgrundteil (220), dem Einheitsgrundteil (210) und der Sensoraufnahmewand (120) ausgebildet sind, wobei der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal enge Flusswege sind, die einen geringeren Flussweg-Querschnitt als diejenigen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Pufferkammer (122, 123) aufweisen, und wobei die stromaufwärtige und die stromabwärtige Pufferkammer (122, 123), anders als der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal, die enge Flusswege darstellen, Bereiche sind, die die Absorption der Vibration maximal beeinflussen.
Behälter (100) nach Anspruch 1, bei dem die Pufferkammer eine stromaufwärtige Pufferkammer (122) und eine stromabwärtige Pufferkammer (123) umfasst, die mit einer Trennwand (127) zwischen sich nebeneinander liegen, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) mit der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals durch eine Einflussöffnung (124) kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) mit dem Sensorhohlraum (232) durch einen stromaufwärtigen Kommunizierungskanal kommuniziert, wobei der stromaufwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer (123) mit dem Sensorhohlraum (232) durch einen stromabwärtigen Kommunizierungskanal kommuniziert, und der stromabwärtige Abschnitt der stromabwärtigen Pufferkammer (123) mit der stromabwärtigen Seite des Sendekanals durch eine Ausflussöffnung (125) kommuniziert, wobei eine Flüssigkeit, die von der stromaufwärtigen Seite des Sendekanals fließt, durch die Einflussöffnung (124) in die stromaufwärtige Pufferkammer (122) fließt, durch den stromaufwärtigen Kommunizierungskanal in den Sensorhohlraum (232) eintritt, von dem Sensorhohlraum (232) durch den stromabwärtigen Kommunizierungskanal und die stromabwärtige Pufferkammer (123) gelangt, und durch die Ausflussöffnung (125) zur stromabwärtigen Seite des Sendekanals abgegeben wird, wobei die Einflussöffnung (124) mit der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) kommuniziert, und wobei der Flussweg-Querschnitt senkrecht zu einem Tintenfluss in der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) so gering angesetzt ist, dass zumindest die Breite oder die Höhe einen halbkugelförmigen Meniskus durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit bilden kann, wenn die Flüssigkeit von der Einflussöffnung (124) zum Sensorhohlraum (232) fließt.
Behälter (100) nach Anspruch 10, bei dem die stromaufwärtige und die stromabwärtige Pufferkammer (122, 123) in Reihe in horizontaler Richtung angeordnet sind, wobei der Sensorhohlraum (232) mit den Pufferkammern (122, 123) nach unten kommuniziert, indem die Vibrationsplatte (233) auf ihnen positioniert wird, wobei die Vibrationsplatte (233) der unteren Fläche der Pufferkammern (122, 123) gegenüberliegt, wobei der Sensorhohlraum (232) und der Kommunizierungskanal dazwischenliegen, wobei die Einflussöffnung (124) mit dem unteren Ende der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) an einer verborgenen Position kommuniziert, die von dem vom Sensorhohlraum (232) aus betrachteten Blickwinkel abweicht, und wobei die Höhe von der unteren Fläche der Pufferkammer (122, 123) zur oberen Fläche auf 2 mm oder weniger angesetzt ist.
Behälter (100) nach Anspruch 11, bei dem der Durchmesser der Einflussöffnung (124) oder der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Flächen in einem Bereich von 0,6 bis 0,7 mm liegt.
Behälter (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei eine Sensoraufnahmewand (120), an die die Sensoreinheit (200) flüssigkeitsdicht gepasst ist, zwischen der Sensoreinheit (200) und der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Pufferkammer (122, 123) angeordnet ist, wobei die Sensoreinheit (200) ein Metall-Sensorgrundteil (220) umfasst, auf dem der Sensorchip (230) montiert und fixiert ist, und ein Kunstharz-Einheitsgrundteil (210), auf dem das Sensorgrundteil (220) montiert und fixiert ist und welches mit der Sensoraufnahmewand (120) flüssigkeitsdicht in Kontakt kommt, wenn die Sensoreinheit (200) auf die Sensoraufnahmewand (120) montiert ist, zusätzlich zum Sensorchip (230), wobei der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal in dem Sensorgrundteil (200), dem Einheitsgrundteil (210) und der Sensoraufnahmewand (120) ausgebildet sind, und wobei der stromaufwärtige und der stromabwärtige Kommunizierungskanal enge Flusswege sind, die einen geringeren Flussweg-Querschnitt als diejenigen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Pufferkammer (122, 123) haben.
Behälter (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner umfassend: eine Führungswand (122W), die sich zwischen der Einflussöffnung (124) und einem Auslass der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) zum stromaufwärtigen Kommunizierungskanal erstreckt, zum Verhindern, dass Flüssigkeit an einem Eckenabschnitt der stromaufwärtigen Pufferkammer verbleibt, oder zum Verhindern, dass an dem Eckenabschnitt verbleibende Flüssigkeit aus diesem herausfließt.
Behälter (100) nach Anspruch 14, ferner umfassend: eine Führungswand (123W), die sich zwischen einem Einlass der stromabwärtigen Pufferkammer (123) von dem stromabwärtigen Kommunizierungskanal und der Ausflussöffnung (125) erstreckt, und die in ihrer Struktur der Führungswand (122W) der stromaufwärtigen Pufferkammer entspricht.
Behälter (100) nach Anspruch 1, bei dem die Pufferkammer eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Pufferkammer (122, 123) umfasst, die in Reihe in der Nähe des Endes des Sendekanals angeordnet sind und die mit einer Trennwand (127) zwischen sich nebeneinander angeordnet sind, wobei der Sensorhohlraum (232) sowohl mit der stromaufwärtigen als auch der stromabwärtigen Pufferkammer (122, 123) kommuniziert, um einen Teil eines U-förmigen Kanals von der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) zur stromabwärtigen Pufferkammer (123) zu bilden, und wobei ein Umgehungskanal (141-144), der die stromaufwärtige Seite und die stromabwärtige Seite des Sensorhohlraums (232) umgeht und einen Flussweg-Widerstand hat, der größer als derjenige des Sensorhohlraums (232) ist, in dem Flussweg von der stromaufwärtigen Pufferkammer (122) zur stromabwärtigen Pufferkammer (123) angeordnet ist.
Behälter (100) nach Anspruch 16, bei dem die stromaufwärtige und die stromabwärtige Pufferkammer (122, 123) in horizontaler Richtung angeordnet sind, wobei der Sensorhohlraum (232) nach unten mit beiden Pufferkammern (122, 123) kommuniziert, indem die Vibrationsplatte (233) darauf positioniert wird, und wobei die Vibrationsplatte (233) der unteren Fläche der Pufferkammern (122, 123) gegenüberliegt, wobei der Sensorhohlraum (232) dazwischenliegt und zumindest ein Umgehungskanal (141) an den unteren Enden der beiden Pufferkammern (122, 123) ausgebildet ist.
Flüssigkeitssensor (60), der Folgendes umfasst: einen einen Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitt (40), der eine erste Fläche (40a) und eine zweite Fläche (40b) hat, die einander gegenüberliegen, einen Hohlraum (43) zum Aufnehmen eines zu erfassenden Mediums, der so ausgebildet ist, dass er sich in Richtung auf die erste Fläche (40a) öffnet, so dass die Bodenfläche des Hohlraums (43) vibrieren kann, ein piezoelektrisches Element (17), welches eine erste Elektrode (46) umfasst, die auf der Seite der zweiten Fläche (40b) des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts (40) ausgebildet ist, eine piezoelektrische Schicht (47), die auf die erste Elektrode (46) laminiert ist, und eine zweite Elektrode (49), die auf die piezoelektrische Schicht (47) laminiert ist, einen einen Flussweg bildenden Basisabschnitt (18), der auf die Seite der ersten Fläche (40a) des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts (40) laminiert ist, wobei der den Flussweg bildende Basisabschnitt (18) mit einem Flüssigkeitszufuhrweg zum Zuführen von zu erfassender Flüssigkeit in den Hohlraum und einem Flüssigkeitsausstoßweg zum Ausstoßen der zu erfassenden Flüssigkeit aus dem Hohlraum (43) ausgebildet ist, eine zufuhrseitige Pufferkammer (15), die mit dem Flüssigkeitszufuhrweg kommuniziert, und eine ausstoßseitige Pufferkammer (16), die mit dem Flüssigkeitsausstoßweg kommuniziert.
Flüssigkeitssensor nach Anspruch 18, bei dem die zufuhrseitige Pufferkammer (15) und die ausstoßseitige Pufferkammer (16) symmetrisch bezüglich einer Mitte C des Hohlraums (43) ausgebildet sind.
Flüssigkeitssensor nach Anspruch 18 oder 19, bei dem die zufuhrseitige Pufferkammer (15) und die ausstoßseitige Pufferkammer (16) jeweils ein mindestens zehnmal so großes Volumen haben, wie der Hohlraum (43).
Flüssigkeitsbehälter (70), der Folgendes umfasst: einen Behälterkörper (72), der eine Flüssigkeitsabgabeöffnung (71) zum Abgeben der innen aufbewahrten Flüssigkeit nach außen hat, und einen Flüssigkeitssensor (60), der an dem Behälterkörper (72) montiert ist, wobei der Flüssigkeitssensor Folgendes umfasst: einen einen Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitt (40), der eine erste Fläche (40a) und eine zweite Fläche (40b) hat, die einander gegenüberliegen, einen Hohlraum (43) zum Aufnehmen eines zu erfassenden Mediums, der so ausgebildet ist, dass er in Richtung auf die erste Fläche (40a) geöffnet ist, so dass die Bodenfläche des Hohlraums (43) in Vibration versetzt werden kann, ein piezoelektrisches Element (17) mit einer ersten Elektrode (46), die auf der Seite der zweiten Fläche (40b) des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts (40) ausgebildet ist, einer piezoelektrischen Schicht (47), die auf die erste Elektrode (46) laminiert ist, und einer zweiten Elektrode (49), die auf die piezoelektrische Schicht (47) laminiert ist, und einen einen Flussweg bildenden Basisabschnitt (18), der auf die Seite der ersten Fläche (40a) des den Vibrationshohlraum bildenden Basisabschnitts (40) laminiert ist, wobei der den Flussweg bildende Basisabschnitt (18) mit einem Flüssigkeitszufuhrweg zum Zuführen von zu erfassender Flüssigkeit in den Hohlraum (43) und einem Flüssigkeitsausstoßweg zum Ausstoßen von zu erfassender Flüssigkeit aus dem Hohlraum (43) ausgebildet ist, wobei der Flüssigkeitsbehälter (70) ferner Folgendes umfasst: eine zufuhrseitige Pufferkammer (15), die mit dem Flüssigkeitszufuhrweg kommuniziert, und eine ausstoßseitige Pufferkammer (16), die mit dem Flüssigkeitsausstoßweg kommuniziert, und bei dem die Flüssigkeit in dem Behälterkörper (72) durch die zufuhrseitige Pufferkammer (15) und den Flüssigkeitszufuhrweg in den Hohlraum (43) zugeführt wird und von dem Hohlraum (43) durch den Flüssigkeitsausstoßweg und die ausstoßseitige Pufferkammer (16) ausgestoßen wird.
Flüssigkeitsbehälter (70) nach Anspruch 21, bei dem die zufuhrseitige Pufferkammer (15) und die ausstoßseitige Pufferkammer (16) des Flüssigkeitssensors (60) symmetrisch bezüglich einer Mitte C des Hohlraums (43) ausgebildet sind.
Flüssigkeitsbehälter (70) nach Anspruch 21 oder 22, bei dem die zufuhrseitige Pufferkammer (15) und die ausstoßseitige Pufferkammer (16) des Flüssigkeitssensors (60) jeweils ein mindestens zehnmal so großes Volumen haben, wie der Hohlraum (43).
Flüssigkeitsbehälter (70) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei dem die zufuhrseitige Pufferkammer (15) mit einer Flüssigkeitsreservoirkammer (75) kommuniziert, die einen Hauptteil eines Innenraums des Behälterkörpers (72) zum Aufbewahren von Flüssigkeit bildet, und die ausstoßseitige Pufferkammer (16) mit einem Flüssigkeitsabgaberaum (76) kommuniziert, welcher mit einer Flüssigkeitsabgabeöffnung (71) zum Abgeben von innen aufbewahrter Flüssigkeit nach außen kommuniziert, in dem Innenraum des Behälterkörpers (72).