JP2006281550A - Liquid detector, liquid vessel, and manufacturing method for liquid detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にインクジェット式記録装置等の液体噴射装置における液体(インク)残量の検出に適した液体検出装置、及び同装置を備えた液体容器、並びに液体検出装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid detection device particularly suitable for detecting a remaining amount of liquid (ink) in a liquid ejecting apparatus such as an ink jet recording apparatus, a liquid container including the same, and a method for manufacturing the liquid detection apparatus.
従来の液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレイ等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ELディスプレイ、面発光ディスプレイ(FED)等の電極形成に用いられる電極材(導電ペースト)噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等が挙げられる。 A typical example of a conventional liquid ejecting apparatus is an ink jet recording apparatus provided with an ink jet recording head for image recording. Other liquid ejecting apparatuses include, for example, an electrode material (conductive paste) used for electrode formation such as an apparatus provided with a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, and a surface emitting display (FED). ) An apparatus equipped with an ejection head, an apparatus equipped with a bioorganic matter ejection head used for biochip production, an apparatus equipped with a sample ejection head as a precision pipette, and the like.
液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置においては、圧力発生室を加圧する圧力発生手段と加圧されたインクをインク滴として射出するノズル開口とを有するインクジェット記録ヘッドが、キャリッジに搭載されており、インク容器内のインクが流路を介して記録ヘッドに供給され続けることにより、印刷を継続可能に構成されている。インク容器は、例えばインクが消費された時点でユーザーが簡単に交換できる、着脱可能なカートリッジとして構成されている。 In an ink jet recording apparatus which is a typical example of a liquid ejecting apparatus, an ink jet recording head having a pressure generating means for pressurizing a pressure generating chamber and a nozzle opening for ejecting pressurized ink as ink droplets is mounted on a carriage. The ink in the ink container is continuously supplied to the recording head via the flow path, so that printing can be continued. The ink container is configured as a detachable cartridge that can be easily replaced by the user when the ink is consumed, for example.
従来、インクカートリッジのインク消費の管理方法としては、記録ヘッドでのインク滴の射出数やメンテナンスにより吸引されたインク量をソフトウエアにより積算してインク消費を計算により管理する方法や、インクカートリッジに液面検出用の電極を取付けることにより実際にインクが所定量消費された時点を管理する方法などがある。 Conventionally, the ink consumption management method of the ink cartridge includes a method of managing the ink consumption by calculating the number of ink droplets ejected from the recording head and the amount of ink sucked by the maintenance by software, or an ink cartridge. There is a method of managing a point in time when a predetermined amount of ink is actually consumed by attaching an electrode for detecting a liquid level.
しかしながら、ソフトウェアによりインク滴の吐出数やインク量を積算してインク消費を計算上管理する方法には、次のような問題がある。ヘッドの中には吐出インク滴に重量バラツキを有するものがある。このインク滴の重量バラツキは画質には影響を与えないが、バラツキによるインク消費量の誤差が累積した場合を考慮して、マージンを持たせた量のインクをインクカートリッジに充填してある。従って、個体によってはマージン分だけインクが余るという問題が生ずる。 However, the method of managing the ink consumption by calculating the number of ink droplet ejections and the amount of ink by software has the following problems. Some heads have variations in weight of ejected ink droplets. Although the weight variation of the ink droplets does not affect the image quality, the ink cartridge is filled with an amount of ink with a margin in consideration of the accumulation of errors in the ink consumption due to the variation. Therefore, depending on the individual, there is a problem that ink is left by the margin.
一方、電極によりインクが消費された時点を管理する方法は、インクの実量を検出できるので、インク残量を高い信頼性で管理できる。しかしながら、インクの液面の検出をインクの導電性に頼ることになるので、検出可能なインクの種類が限定されてしまったり、電極のシール構造が複雑化してしまうという欠点がある。また、電極の材料としては、通常は導電性が良く耐腐食性も高い貴金属が使用されるので、インクカートリッジの製造コストがかさむ。さらに、2本の電極を装着する必要があるため、製造工程が多くなり、結果として製造コストがかさんでしまう。 On the other hand, the method for managing the point in time when ink is consumed by the electrode can detect the actual amount of ink, so the remaining amount of ink can be managed with high reliability. However, since the detection of the ink level depends on the conductivity of the ink, there are disadvantages that the types of ink that can be detected are limited and the electrode sealing structure is complicated. In addition, as a material for the electrode, a noble metal having high conductivity and high corrosion resistance is usually used, which increases the manufacturing cost of the ink cartridge. Furthermore, since it is necessary to mount two electrodes, the number of manufacturing steps increases, resulting in an increase in manufacturing cost.
そこで、上記の課題を解決すべく開発された装置が、特許文献1に圧電装置(ここでは、センサユニットあるいは液体検出装置と言う)として開示されている。このセンサユニットは、圧電素子が積層された振動板に対向するキャビティの内部に、インクが存在する場合とインクが存在しない場合とで、強制振動後の振動板の残留振動(自由振動)に起因する残留振動信号の共振周波数が変化することを利用して、インクカートリッジ内のインク残量を監視するというものである。
ところで、特許文献1に記載のセンサユニットを使用する場合、振動板に対向するキャビティまではインクが自由に入り込むようにしておく必要があるが、電気的な要素である圧電素子等を配置した側には、インクが侵入しないようにしておく必要があり、そのため、異なる部材間は厳密にシールしておかなければならない。 By the way, when using the sensor unit described in Patent Document 1, it is necessary to allow ink to freely enter the cavity facing the diaphragm, but the side where the piezoelectric element or the like, which is an electrical element, is arranged. Therefore, it is necessary to prevent ink from entering, and therefore, different members must be strictly sealed.
シール手段として、一般的には、Oリング等の、潰れ代を与えることで面圧により隙間を封じるシール手段が挙げられるが、Oリング等のシール手段は、複数の部品の寸法精度にシール性能が依存するため、量産安定化が難しくなるという問題がある。また、Oリング等を潰すための部品が別に必要となるため、センサユニット(液体検出装置)が大きくなってしまうという問題もある。 As a sealing means, there is generally a sealing means such as an O-ring that seals a gap by surface pressure by giving a crushing margin. However, a sealing means such as an O-ring has a sealing performance with a dimensional accuracy of a plurality of parts. Because it depends, there is a problem that stabilization of mass production becomes difficult. In addition, since a separate part for crushing the O-ring or the like is required, there is a problem that the sensor unit (liquid detection device) becomes large.
また、別のシール手段として、接着剤で部品間の隙間を封じることが考えられるが、接着剤を使用する場合、取り扱いが面倒で、量産する際の工程の安定化を実現しにくいという問題がある。特に振動特性の向上を図る等のために、異なる材料(例えば、セラミック、金属、樹脂など)の部品を複数組み合わせてセンサユニット(液体検出装置)を作るような場合、接着剤の選定が難しく、できるだけ接着剤の使用箇所を制限したいという要請もある。 In addition, as another sealing means, it is conceivable to seal the gap between parts with an adhesive. However, when using an adhesive, there is a problem that handling is troublesome and it is difficult to stabilize the process in mass production. is there. Especially when making a sensor unit (liquid detection device) by combining multiple parts of different materials (for example, ceramic, metal, resin, etc.) to improve vibration characteristics, it is difficult to select an adhesive. There is also a request to limit the use of adhesive as much as possible.
本発明は、上記事情を考慮し、部品の寸法精度の影響をあまり受けずに、異なる材料の部品間を確実にシールすることができ、しかも、組立作業性がよくて、量産時の工程の安定化を図ることができると共に、スペース効率がよく、小型化を図ることの可能な液体検出装置、その液体検出装置を備えた液体容器、及び、液体検出装置の製造方法を提供することを目的とする。 In consideration of the above circumstances, the present invention can reliably seal between parts of different materials without being greatly affected by the dimensional accuracy of the parts. An object of the present invention is to provide a liquid detection device that can be stabilized, is space efficient, and can be miniaturized, a liquid container including the liquid detection device, and a method for manufacturing the liquid detection device. And
本発明の液体検出装置は、上面に凹所を有する樹脂製のユニットベースと、該ユニットベースの上面の凹所に収容された金属製のセンサベースと、該センサベースの上面に載置されたセンサチップと、を具備し、前記センサチップは、検出対象の液体を受け入れるセンサキャビティを有しており、該センサキャビティの下面を前記液体の受け入れを可能とするために開放し、上面を振動板で塞いで、該振動板の上面に圧電素子を配した構成をなし、前記センサベース及びユニットベースは、前記センサキャビティに連通する液溜まり空間を有し、前記センサチップとセンサベース間は、センサベース上面に配された接着層により、互いに固着されると同時にシールされ、前記センサベースとユニットベース間は、内周側がセンサベースの上面に前記接着層を介して接着され且つ外周側が前記ユニットベースの凹所の周囲の上面壁に接着された接着フィルムにより、互いに固着されると同時にシールされていることを特徴とする。 The liquid detection device of the present invention is mounted on a resin unit base having a recess on the upper surface, a metal sensor base accommodated in the recess on the upper surface of the unit base, and the upper surface of the sensor base. A sensor chip having a sensor cavity for receiving a liquid to be detected, the lower surface of the sensor cavity being opened to allow the liquid to be received, and the upper surface being a diaphragm The sensor base and the unit base have a liquid storage space that communicates with the sensor cavity, and the sensor chip and the sensor base have a sensor space between the sensor chip and the sensor base. By the adhesive layer arranged on the upper surface of the base, they are fixed to each other and sealed at the same time, and the inner peripheral side is the upper surface of the sensor base between the sensor base and the unit base. Wherein the adhesive film adhered adhesive layer is adhered via and the outer peripheral side to the upper wall around the unit base of the recess, characterized in that it is simultaneously sealed when secured together.
また、本発明は、上記記載の液体検出装置であって、前記センサベース及びユニットベースは、前記センサキャビティに対する入側流路及び出側流路をそれぞれ前記液溜まり空間として有し、前記液体が前記入側流路を介して前記センサキャビティに供給され、前記出側流路を介して前記センサキャビティから排出されるように構成されていることを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described liquid detection device, wherein the sensor base and the unit base each have an inlet side channel and an outlet side channel with respect to the sensor cavity as the liquid pool space, It is configured to be supplied to the sensor cavity via the inlet-side channel and to be discharged from the sensor cavity via the outlet-side channel.
また、本発明は、上記記載の液体検出装置であって、前記センサベースの上面が前記ユニットベースの凹所より上側に突出しており、前記接着フィルムは、ユニットベースの凹所の周囲の上面壁に対する接着位置よりも高い位置で、センサベースの上面に接着されていることを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described liquid detection device, wherein the upper surface of the sensor base protrudes above the recess of the unit base, and the adhesive film is an upper surface wall around the recess of the unit base. It is characterized in that it is bonded to the upper surface of the sensor base at a position higher than the position of bonding to the sensor base.
また、本発明の液体容器は、内部に貯留した液体を外部に送出する送出流路を有する容器本体と、前記送出流路の終端付近に位置させて前記容器本体に装着された液体検出装置と、を備え、前記液体検出装置として、上述の液体検出装置が設けられ、前記液体検出装置の入側流路、センサキャビティ、出側流路が、この順に上流側から並ぶように、前記送出流路に直列に介在されていることを特徴とする。 The liquid container of the present invention includes a container body having a delivery channel for delivering the liquid stored therein to the outside, and a liquid detection device mounted on the container body so as to be positioned near the end of the delivery channel. The liquid detection device described above is provided as the liquid detection device, and the inlet flow channel, the sensor cavity, and the output flow channel of the liquid detection device are arranged in this order from the upstream side. It is characterized by being interposed in series in the road.
また、本発明の液体検出装置の製造方法は、上面に凹所を有する樹脂製のユニットベースと、該ユニットベースの上面の凹所に収容された金属製のセンサベースと、該センサベースの上面に載置されたセンサチップと、を具備し、前記センサチップは、検出対象の液体を受け入れるセンサキャビティを有し、該センサキャビティの下面を前記液体の受け入れを可能とするために開放し、上面を振動板で塞いで、該振動板の上面に圧電素子を配した構成をなし、前記センサチップとセンサベース間は、センサベース上面に配された接着層により、互いに固着されると同時にシールされ、前記センサベースとユニットベース間は、内周側がセンサベースの上面に前記接着層を介して接着され且つ外周側が前記ユニットベースの凹所の周囲の上面壁に接着された接着フィルムにより、互いに固着されると同時にシールされた液体検出装置の製造方法であって、前記センサベースの上面に接着層を形成し、その接着層の上に前記センサチップを載置することで、センサチップとセンサベース間を接着層によって一体に固着すると共にシールし、次いで、そのセンサチップと一体になったセンサベースを、前記ユニットベースの上面の凹所に収容し、その状態で、上方から前記接着フィルムを被せることで、接着フィルムの内周側をセンサベースの上面に前記接着層を介して接着させ且つ外周側を前記ユニットベースの凹所の周囲の上面壁に接着させ、それにより、センサベースとユニットベース間を接着フィルムによって一体に固着すると共にシールすることを特徴とする。 The method for manufacturing a liquid detection device of the present invention includes a resin unit base having a recess on the upper surface, a metal sensor base housed in the recess on the upper surface of the unit base, and the upper surface of the sensor base. The sensor chip has a sensor cavity for receiving a liquid to be detected, and the lower surface of the sensor cavity is opened to allow reception of the liquid, and the upper surface The sensor chip and the sensor base are fixed to each other and sealed at the same time by an adhesive layer disposed on the upper surface of the sensor base. Between the sensor base and the unit base, the inner peripheral side is bonded to the upper surface of the sensor base via the adhesive layer, and the outer peripheral side is the upper surface wall around the recess of the unit base. A method of manufacturing a liquid detection device that is fixed to each other and sealed by an adhesive film, wherein an adhesive layer is formed on an upper surface of the sensor base, and the sensor chip is placed on the adhesive layer. Then, the sensor chip and the sensor base are integrally fixed and sealed with an adhesive layer, and then the sensor base integrated with the sensor chip is accommodated in a recess in the upper surface of the unit base, and the state By covering the adhesive film from above, the inner peripheral side of the adhesive film is adhered to the upper surface of the sensor base via the adhesive layer, and the outer peripheral side is adhered to the upper surface wall around the recess of the unit base. Thus, the sensor base and the unit base are integrally fixed and sealed with an adhesive film.
本発明によれば、ユニットベースに対して、上方から、センサチップを搭載したセンサベースを組み込み、その状態で、並んだ2部品の上面と上面、つまり、センサベースとユニットベースの両上面に跨って接着フィルムを貼り付けるだけで、異なる材料でできた2部品(金属製のセンサベースと樹脂製のユニットベース)間の固着とシールを同時に行うことができる。従って、組立作業性がきわめてよい。また、接着フィルムを2部品に跨って貼るだけであるから、各部品の寸法精度の影響をあまり受けずに、部品間のシールを行うことができる。また、例えば接着フィルムを量産機械によって加熱・加圧して溶着する場合には、量産機械による温度と圧力、圧着時間を管理するだけで、シール性能を高めることができ、量産時の安定化を図ることができる。さらに、シール性を左右する接着フィルムは、装着が容易である上に、スペース効率がよいため、センサユニットの小型化が図れる。 According to the present invention, a sensor base on which a sensor chip is mounted is incorporated into the unit base from above, and in that state, the upper surface and the upper surface of the two parts arranged side by side, that is, the upper surfaces of the sensor base and the unit base are straddled. By simply attaching an adhesive film, it is possible to simultaneously fix and seal between two parts (a metal sensor base and a resin unit base) made of different materials. Therefore, the assembly workability is very good. In addition, since only the adhesive film is pasted over the two parts, the parts can be sealed without being greatly affected by the dimensional accuracy of each part. For example, when the adhesive film is welded by heating and pressurizing with a mass production machine, it is possible to improve the sealing performance just by managing the temperature, pressure and pressure bonding time by the mass production machine, and to stabilize during mass production. be able to. Furthermore, since the adhesive film that affects the sealing performance is easy to mount and space efficient, the sensor unit can be downsized.
また、本発明によれば、センサベース及びユニットベースに、センサキャビティに対する入側流路及び出側流路をそれぞれ形成し、液体が入側流路を介してセンサキャビティに流れ込み、出側流路を介して排出されるように構成したので、あくまでセンサキャビティに液体が流れるようになり、センサキャビティに液体や気泡が滞留することによる誤検出を防止することができる。 Further, according to the present invention, the sensor base and the unit base are respectively formed with the inlet-side channel and the outlet-side channel with respect to the sensor cavity, and the liquid flows into the sensor cavity via the inlet-side channel. Since the liquid is discharged through the sensor cavity, the liquid flows only in the sensor cavity, and erroneous detection due to the liquid and bubbles remaining in the sensor cavity can be prevented.
また、本発明によれば、ユニットベースに対するフィルム接着面の高さを、センサベースに対するフィルム接着面の高さよりも下の位置に設定したので、段差をもってセンサベースを接着フィルムで押え付けることができ、ユニットベースに対するセンサベースの固着力の強化を図ることができる。また、ガタツキのない取付が可能となる。 In addition, according to the present invention, the height of the film bonding surface with respect to the unit base is set at a position lower than the height of the film bonding surface with respect to the sensor base, so that the sensor base can be pressed with the adhesive film with a step. In addition, it is possible to enhance the adhesion of the sensor base to the unit base. In addition, mounting without backlash is possible.
また、本発明によれば、容器本体の送出流路の終端付近に液体検出装置を配置し、液体検出装置の入側流路、センサキャビティ、出側流路が、この順に上流側から並ぶように、前記送出流路に直列に介在されているので、容器本体内の残液量を正確に検出することができる。 Further, according to the present invention, the liquid detection device is arranged near the end of the delivery flow channel of the container body, and the inlet flow channel, the sensor cavity, and the outlet flow channel of the liquid detection device are arranged in this order from the upstream side. In addition, since it is interposed in series in the delivery channel, the amount of remaining liquid in the container body can be detected accurately.
また、本発明によれば、ユニットベースに対して、上方から、センサチップを搭載したセンサベースを組み込み、その状態で、並んだ2部品の上面と上面、つまり、センサベースとユニットベースの両上面に跨って接着フィルムを貼り付けるだけで、異なる材料でできた2部品(金属製のセンサベースと樹脂製のユニットベース)間の固着とシールを同時に行うことができる。従って、組立作業性がきわめてよい。 In addition, according to the present invention, the sensor base on which the sensor chip is mounted is incorporated into the unit base from above, and in this state, the upper surface and the upper surface of the two parts arranged side by side, that is, both the upper surfaces of the sensor base and the unit base By simply sticking the adhesive film across the two, it is possible to simultaneously fix and seal between two parts (metal sensor base and resin unit base) made of different materials. Therefore, the assembly workability is very good.
以下、本発明の実施形態の液体検出装置、及び、この液体検出装置を備えたインクカートリッジ(液体容器)について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a liquid detection device according to an embodiment of the present invention and an ink cartridge (liquid container) including the liquid detection device will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態のインクカートリッジが使用されるインクジェット式記録装置(液体噴射装置)の概略構成を示す。図1中符号1はキャリッジであり、このキャリッジ1は、キャリッジモータ2により駆動されるタイミングベルト3を介して、ガイド部材4に案内されてプラテン5の軸方向に往復移動されるように構成されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an ink jet recording apparatus (liquid ejecting apparatus) in which the ink cartridge of this embodiment is used. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a carriage. The carriage 1 is guided by a guide member 4 via a timing belt 3 driven by a
キャリッジ1の記録用紙6に対向する側にはインクジェット式記録ヘッド12が搭載され、またその上部には記録ヘッド12にインクを供給するインクカートリッジ100が着脱可能に装着されている。
An ink
この記録装置の非印字領域であるホームポジション(図中、右側)にはキャップ部材13が配置されており、このキャップ部材13はキャリッジ1に搭載された記録ヘッド12がホームポジションに移動した時に、記録ヘッド12のノズル形成面に押し当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するように構成されている。そして、キャップ部材13の下方には、キャップ部材13により形成された密閉空間に負圧を与えてクリーニング等を実施するためのポンプユニット10が配置されている。
A
また、キャップ部材13における印字領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段11が記録ヘッド12の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ1がキャップ部材13側に往復移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド12のノズル形成面を払拭することができるように構成されている。
Further, in the vicinity of the printing area side of the
図2は、インクカートリッジ100の概略構成を示す斜視図である。このインクカートリッジ100には、本実施形態の液体検出装置であるセンサユニット200が内蔵されている。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the
インクカートリッジ100は、内部にインク貯留部を備える樹脂製のカートリッジケース(容器本体)101と、カートリッジケース101の下端面を覆うように装着された樹脂製のカバー102とを有する。カバー102は、カートリッジケース101の下端面に貼られた各種の封止フィルムを保護するために設けられている。カートリッジケース101の下端面にはインク送出部103が突設され、インク送出部103の下端面には、インク送出口(図示略)を保護するためのカバーフィルム104が貼られている。
The
また、カートリッジケース101の細幅の側面には、センサユニット200を収容するためのセンサ収容凹部110が設けられ、そのセンサ収容凹部110には、センサユニット200とスプリング300とが収容されている。このスプリング300は、後述するが、センサユニット200を、センサ収容凹部110内底部のセンサ受壁120(図6参照)に押し付けてシールリング270(図6参照)を押し潰すことにより、センサユニット200とカートリッジケース101との間のシール性の確保を行うものである。
A
センサ収容凹部110は、カートリッジケース101の細幅の側面に開口しており、その側面の開口からセンサユニット200とスプリング300とが挿入されている。そして、センサ収容凹部110の側面の開口は、センサユニット200及びスプリング300を内部に収納した状態で、外側から基板500の付いた封止カバー400で塞がれている。
The
図3はセンサユニット200と、スプリング300と、封止カバー400と、基板500の各構成を示す分解斜視図である。また、図4はセンサユニット200の分解斜視図、図5は別の角度から見たセンサユニット200の分解斜視図、図6はインクカートリッジ100のセンサユニット収容部分の縦断面図である。また、図7はセンサユニット200の要部の断面図、図8は図7のVIII−VIII矢視断面図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing each configuration of the
図6に示すように、カートリッジケース101のセンサ収容凹部110の内底部には、センサユニット200の下端を受けるためのセンサ受壁120が設けられている。センサ受壁120は、その上面にセンサユニット200が載り、スプリング300の弾性力で、センサユニット200の下端のシールリング270が圧接する部分である。
As shown in FIG. 6, a
このセンサ受壁120の下側には、隔壁127を挟んで互いに区分された上流側と下流側の一対のセンサバッファ室122、123が設けられ、センサ受壁120には、センサバッファ室122、123に対応させて一対の連通口132、133が設けられている。カートリッジケース101の内部には、図示しないが、貯留したインクを外部に送出するための送出流路が設けられており、送出流路の終端付近(インク送出口付近)に位置させて、センサユニット200が配設されている。この場合、上流側センサバッファ室122は、連絡孔124を介して上流側の送出通路に連通され、下流側センサバッファ室123は、連絡孔125を介して、インク送出口に近い下流側の送出通路に連通されている。また、センサバッファ室122、123の下面は、剛性壁で封じられるのではなく開口しており、その開口は樹脂製の封止フィルム105によって覆われている。
Below the
センサユニット200は、図4及び図5に示すように、上面に凹所211を有する樹脂製でプレート状のユニットベース210と、ユニットベース210の上面の凹所211に収容された金属製でプレート状のセンサベース220と、センサベース220の上面に載置固定された、例えばセラミック製のセンサチップ230と、センサベース220とユニットベース210を固着する接着フィルム240と、ユニットベース210の上側に配された一対の端子プレート250と、端子プレート250の押さえとセンサチップ230の保護を行うプレート状の押さえカバー260と、ユニットベース210の下面に配されたゴム製のシールリング270と、から構成されている。
4 and 5, the
各部品の詳細を述べると、ユニットベース210は、図5に示すように、ポリエチレン等の素材からなり、上面中央にセンサベース220の嵌まる凹所211を有すると共に、凹所211の周囲の上面壁214の外側に、上面壁214よりも一段高く設定された取付壁215を有する。取付壁215は凹所211を挟んで対向するように一対設けられており、取付壁215上に位置させて、ユニットベース210の上面の四隅には4つの支持ピン216が立設されている。また、凹所211の底壁には、円形の貫通孔よりなる入側流路212と出側流路213(液溜まり空間)が設けられている。また、ユニットベース210の下面には、図4に示すようにシールリング217の嵌まる長円形の凸部217が設けられ、前記入側流路212と出側流路213はこの凸部217上に位置している。なお、シールリング217は、ゴム製のリングパッキンよりなり、下面に断面半円状の環状凸部271を有している。
Referring to details of each part, the
センサベース220は、センサの音響特性の向上を図る目的で、樹脂よりも剛性の高いステンレス等の金属プレートによって構成されている。センサベース220は、四つの角を面取りした矩形板状をなし、ユニットベース210の入側流路212及び出側流路213に対応した、2つの貫通孔よりなる入側流路222及び出側流路223(液溜まり空間)を有している。
The
このセンサベース220の上面には、例えば両面接着フィルムの貼り付けや接着剤の塗布などによって接着層242が形成されており、この接着層242の上に、センサチップ230が搭載され固着されている。接着層242としては、センサベース220とセンサチップ230との接着性が高いものが好ましく、例えば、オレフィン系フィルム等を用いることが好ましい。
An
センサチップ230は、検出対象のインク(液体)を受け入れるセンサキャビティ232を有しており、センサキャビティ232の下面をインクの受け入れを可能とするために開放し、上面を振動板233で塞いで、振動板233の上面に圧電素子234を配した構成をなしている。
The
具体的に述べると、センサチップ230は、図6及び図7に示すように、円形開口よりなるセンサキャビティ232を中心に有するセラミック製のチップ本体231と、チップ本体231の上面に積層され、センサキャビティ232の底面壁を構成する振動板233と、振動板233の上に積層された圧電素子234と、チップ本体231の上に積層された端子235、236とで構成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, the
圧電素子234は、具体的に図示しないが、前記各端子235、236に接続された上下の電極層と、上下の電極層の間に積層された圧電層とからなるものであり、例えば、センサキャビティ232内のインクの有無による電気特性の違いでインクエンドを判断する機能を果たす。圧電層の材料としては、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン(PLZT)、または、鉛を使用しない鉛レス圧電膜、等を用いることができる。
Although not specifically shown, the
センサチップ230は、チップ本体231の下面をセンサベース220の上面中央部に載せることにより、前記接着層242によってセンサベース220に一体に固着されており、その接着層242によって同時に、センサベース220とセンサチップ230間がシールされている。そして、センサベース220及びユニットベース210の入側流路222、212と出側流路223、213(液溜まり空間)は、センサチップ230のセンサキャビティ232に連通している。この構成により、インクは、入側流路212、222を介してセンサキャビティ232に入り、出側流路223、213を介してセンサキャビティ232から排出されるようになる。
The
このようにセンサチップ230が搭載された金属製のセンサベース220は、ユニットベース210の上面の凹所211に収容されている。そして、その上から樹脂製の接着フィルム240を被せることにより、センサベース220とユニットベース210が一体に接着されている。
Thus, the
即ち、接着フィルム240は、中央に開口241を有しており、センサベース220をユニットベース210の上面の凹所211に収容した状態でその上から被せることにより、中央の開口241からセンサチップ230を露出させている。また、接着フィルム240の内周側を、センサベース220の上面に接着層242を介して接着させ、且つ、外周側をユニットベース210の凹所211の周囲の上面壁214に接着させることにより、つまり、接着フィルム240を2部品(センサベース220とユニットベース210)の上面に跨って貼り付けることにより、センサベース220とユニットベース210間を互いに固着すると同時にシールしている。
That is, the
なお、接着フィルム240は、センサベース220上の接着層242とユニットベース210の双方と接着性が高い素材であることが好ましい。接着フィルム240として好ましいものは、エステル系とオレフィン系の積層されたフィルムでオレフィン系を接着側としたフィルム等が挙げられる。
The
この場合、センサベース220の上面は、ユニットベース210の凹所211より上側に突出しており、接着フィルム240は、ユニットベース210の凹所211の周囲の上面壁214に対する接着位置よりも高い位置で、センサベース220の上面に接着されている。このように、センサベース220に対するフィルム接着面の高さを、ユニットベース210に対するフィルム接着面の高さよりも上の位置に設定したことにより、段差をもってセンサベース220を接着フィルム240で押え付けることができ、ユニットベース210に対するセンサベース220の固着力の強化を図ることができる。また、ガタツキのない取付も可能となる。
In this case, the upper surface of the
また、各端子プレート250は、帯状の基板部251と、基板部251の側縁に突設されたバネ片252と、基板部251の両側に形成された取付孔253と、基板部251の両端に形成された折曲片254とを有するもので、それぞれ取付孔253に支持ピン216を通して位置決めした状態で、ユニットベース210の取付壁215の上面に配置されている。そして、その上から押さえカバー260を載せることで、ユニットベース210と押さえカバー260とにより挟持され、その状態で、各バネ片252が、センサチップ230の上面の端子235、236に接触導通している。
Each
押さえカバー260は、端子プレート250の基板部251を挟みながらユニットベース210の取付壁215の上面に載る平板部261と、平板部261の四隅に配され、ユニットベース210の支持ピン216に嵌まる4つの取付孔262と、平板部261の中央上面に設けられた立壁263と、立壁263に設けられたスプリング受座264と、平板部261の下面に設けられ、端子プレート250のバネ片252の逃げを作る凹部265とを有し、端子プレート250を上から押さえ付けながらユニットベース210の上面に載せられることで、ユニットベース210の上面の凹所211に収容されたセンサプレート220及びセンサチップ230を保護している。
The holding
以上の部品によりセンサユニット200を組み立てるには、まず、センサベース220の上面全面に接着層242を形成し、その接着層242の上にセンサチップ230を載置することで、センサチップ230とセンサベース220間を接着層242によって一体に固着すると共にシールする。
In order to assemble the
次いで、そのセンサチップ230と一体になったセンサベース220を、ユニットベース210の上面の凹所211に収容し、その状態で、上方から接着フィルム240を被せることで、接着フィルム240の内周側をセンサベース220の上面に接着層242を介して接着させ、外周側をユニットベース210の凹所211の周囲の上面壁214に接着させる。それにより、センサベース220とユニットベース210間を、接着フィルム240によって一体に固着すると共にシールすることができる。
Next, the
次に、端子プレート250を、取付孔253をユニットベース210の支持ピン216に嵌めながら、ユニットベース210の上に配設し、その上から押さえカバー260を配置する。また、任意の段階で、ユニットベース210の下面の凸部217にシールリング270を嵌めておく。以上により、センサユニット200を組み立てることができる。
Next, the
センサユニット200は、以上のように構成されており、カートリッジケース100のセンサ収容凹所110にスプリング300と一緒に収容されている。そして収容された状態で、図6に示すようにスプリング300が押さえカバー260を下向きに押圧することにより、センサユニット200の下面に設けたシールリング270が潰れながらセンサ収容凹所110内のセンサ受壁120に圧接し、これにより、センサユニット200とカートリッジケース101の間のシール性が確保されている。
The
このような組み付けが行われることにより、シール性が確保された条件の下で、カートリッジケース101内の上流側バッファ室122が、センサ受壁120の連通孔132を介してセンサユニット200内の入側流路212、222に連通され、カートリッジケース101内の下流側バッファ室123が、センサ受壁120の連通孔133を介してセンサユニット200内の出側流路213、223に連通される。そして、入側流路212、222、センサキャビティ232、出側流路213、223は、この順に上流側から並ぶように、カートリッジケース101内の送出流路に直列に介在することになる。
As a result of such assembly, the
ここで、センサキャビティ232につながる上流側の流路は、流路断面の大きな上流側バッファ室122、連通口132、及び、流路断面の小さなセンサユニット200内の入側流路212、222(上流側狭小流路)で構成される。また、センサキャビティ232につながる下流側の流路は、流路断面の大きな下流側バッファ室123、連通口133、及び、流路断面の小さなセンサユニット200内ので出側流路213、223(下流側狭小流路)で構成される。
Here, the upstream flow path connected to the
また、センサ収容凹所110の側面開口を塞ぐ封止カバー400は、図3に示すように、板状の本体401の外面に基板500の嵌まる凹部402を設け、凹部402の底壁に、各端子プレート250の折曲片254の露出する開口403と、基板500の位置決め用のピン406、407とを設け、本体401の内面に、センサ収容凹所110内の所定部位に係止する係止爪405を突設した構成を有しており、センサユニット200及びスプリング300をセンサ収容凹所110の内部に収容した状態で、カートリッジケース101に取り付けられている。この状態で、封止カバー400の凹部402に基板500を取り付けることにより、基板500の所定の接点501と端子プレート250とが接触導通する。なお、基板500には、位置決め用のピン406、407と係合する切欠506や孔507が設けられている。
Further, as shown in FIG. 3, the sealing
次に、センサユニット200によるインクの検出原理について説明する。
インクカートリッジ101内のインクが消費される際には、貯留されたインクは、センサユニット200のセンサキャビティ232を経由して、インク送出部103からインクジェット式記録装置の記録ヘッド12へ送られる。
Next, the principle of ink detection by the
When the ink in the
この際、インクカートリッジ100内にインクが十分に残っている段階では、センサキャビティ232内はインクで満たされている。一方、インクカートリッジ100内のインク残量が少なくなると、センサキャビティ232内にインクが存在しない状態となる。
At this time, the
そこで、センサユニット200は、この状態の変化に起因する音響インピーダンスの相違を検出する。それによって、インクが十分に残っている状態であるか、あるいは、ある一定以上のインクが消費されて残量が少なくなった状態であるか、を検知することができる。
Therefore, the
具体的には、圧電素子234に電圧を印加すると、圧電素子234の変形に伴い振動板233が変形する。圧電素子234を強制的に変形させた後、電圧の印加を解除すると、しばらくは、たわみ振動が振動板233に残留する。この残留振動は、振動板233とキャビティ232内の媒体との自由振動である。従って、圧電素子234に印加する電圧をパルス波形あるいは矩形波とすることで、電圧を印加した後の振動板233と媒体との共振状態を容易に得ることができる。
Specifically, when a voltage is applied to the
この残留振動は、振動板233の振動であり、圧電素子234の変形を伴う。このため、残留振動に伴って圧電素子7は逆起電力を発生する。この逆起電力は、端子プレート250を介して外部で検出される。
This residual vibration is vibration of the
このようにして検出された逆起電力によって共振周波数が特定できるので、この共振周波数に基づいてインクカートリッジ100内のインクの有無を検出することができる。
Since the resonance frequency can be specified by the back electromotive force detected in this way, the presence or absence of ink in the
以上の実施形態によれば、ユニットベース210に対して、上方から、センサチップ230を搭載したセンサベース220を組み込み、その状態で、並んだ2部品の上面と上面、つまり、センサベース220とユニットベース210の両上面に跨って接着フィルム240を貼り付けるだけで、異なる材料でできた2部品(金属製のセンサベース220と樹脂製のユニットベース210)間の固着とシールを同時に行うことができる。従って、組立作業性がきわめてよい。また、接着フィルム240を2部品に跨って貼るだけであるから、各部品の寸法精度の影響をあまり受けずに、部品間のシールを行うことができる。また、例えば接着フィルム240を量産機械によって加熱・加圧して溶着する場合には、量産機械による温度と圧力を管理するだけで、シール性能を高めることができるので、量産時の安定化を図ることができる。さらに、シール性を左右する接着フィルム240は、装着が容易である上にスペース効率がよいため、センサユニット200の小型化が図れる。
According to the above-described embodiment, the
また、センサベース220及びユニットベース210に、センサキャビティ232に対する入側流路212、222及び出側流路213、223をそれぞれ形成し、インクが入側流路212、222を介してセンサキャビティ232に流れ込み、出側流路213、223を介して排出されるように構成しているので、あくまでセンサキャビティ232をインクが流れるようになり、センサキャビティ232に液体や気泡が滞留することによる誤検出を防止することができる。
In addition, the
また、ユニットベース210に対する接着フィルム240の接着面の高さを、センサベース220に対する接着面の高さよりも下の位置に設定しているので、段差をもってセンサベース220を接着フィルム240で押え付けることができ、ユニットベース210に対するセンサベース220の固着力の強化を図ることができる。また、ガタツキのない取付が可能となる。
Further, since the height of the adhesive surface of the
また、カートリッジケース101内の送出流路の終端付近にセンサユニット200を配置し、センサユニット200の入側流路212、222、センサキャビティ232、出側流路213、223が、この順に上流側から並ぶように送出流路に直列に介在されているので、インクカートリッジ100内の残液量を正確に検出することができる。
Further, the
100 インクカートリッジ
101 カートリッジケース(容器本体)
200 センサユニット(液体検出装置)
210 ユニットベース
211 凹所
212 入側流路
213 出側流路
214 上面壁
220 センサベース
222 入側流路
223 出側流路
230 センサチップ
232 センサキャビティ
233 振動板
234 圧電素子
240 接着フィルム
242 接着層
100
200 Sensor unit (Liquid detection device)
210
Claims (5)
前記センサチップは、検出対象の液体を受け入れるセンサキャビティを有し、
前記センサキャビティの下面が前記液体の受け入れを可能とするために開放されており、該センサキャビティの上面が振動板で塞がれて該振動板の上面に圧電素子が配置されており、
前記センサベース及びユニットベースは、前記センサキャビティに連通する液溜まり空間を有し、
前記センサチップとセンサベース間は、センサベース上面に配された接着層により互いに固着されると同時にシールされ、
前記センサベースとユニットベース間は、内周側がセンサベースの上面に前記接着層を介して接着され且つ外周側が前記ユニットベースの凹所の周囲の上面壁に接着された接着フィルムにより、互いに固着されると同時にシールされていることを特徴とする液体検出装置。 A resin unit base having a recess on the upper surface, a metal sensor base housed in the recess on the upper surface of the unit base, and a sensor chip mounted on the upper surface of the sensor base,
The sensor chip has a sensor cavity for receiving a liquid to be detected;
The lower surface of the sensor cavity is open to allow the liquid to be received, the upper surface of the sensor cavity is closed with a diaphragm, and a piezoelectric element is disposed on the upper surface of the diaphragm;
The sensor base and the unit base have a liquid pool space communicating with the sensor cavity,
Between the sensor chip and the sensor base, the sensor chip and the sensor base are fixed to each other by an adhesive layer disposed on the upper surface of the sensor base and simultaneously sealed,
The sensor base and the unit base are fixed to each other by an adhesive film whose inner peripheral side is bonded to the upper surface of the sensor base via the adhesive layer and whose outer peripheral side is bonded to the upper surface wall around the recess of the unit base. And a liquid detecting device sealed at the same time.
前記センサベース及びユニットベースは、前記センサキャビティに対する入側流路及び出側流路をそれぞれ前記液溜まり空間として有し、前記液体が前記入側流路を介して前記センサキャビティに供給され、前出側流路を介して前記センサキャビティから排出されるように構成されていることを特徴とする液体検出装置。 The liquid detection device according to claim 1,
The sensor base and the unit base each have an inlet-side channel and an outlet-side channel with respect to the sensor cavity as the liquid storage space, and the liquid is supplied to the sensor cavity via the inlet-side channel. A liquid detection apparatus configured to be discharged from the sensor cavity through an outlet-side flow path.
前記センサベースの上面が前記ユニットベースの凹所より上側に突出しており、前記接着フィルムは、ユニットベースの凹所の周囲の上面壁に対する接着位置よりも高い位置で、センサベースの上面に接着されていることを特徴とする液体検出装置。 The liquid detection device according to claim 1 or 2,
The upper surface of the sensor base protrudes above the recess of the unit base, and the adhesive film is bonded to the upper surface of the sensor base at a position higher than the bonding position with respect to the upper surface wall around the recess of the unit base. A liquid detection device characterized by comprising:
請求項1〜3の何れか1項に記載の液体検出装置と、を備え
前記液体検出装置は、前記送出流路の終端付近にて前記容器本体に装着され、
前記液体検出装置の入側流路、センサキャビティ、出側流路が、この順に上流側から並ぶように、前記送出流路に直列に介在されていることを特徴とする液体容器。 A container body having a delivery flow path for delivering the liquid stored inside to the outside;
The liquid detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid detection device is attached to the container body near the end of the delivery flow path,
A liquid container, wherein an inlet channel, a sensor cavity, and an outlet channel of the liquid detection device are interposed in series in the delivery channel so that they are arranged in this order from the upstream side.
前記センサチップは、検出対象の液体を受け入れるセンサキャビティを有し、
前記センサキャビティの下面が前記液体の受け入れを可能とするために開放されており、該センサキャビティの上面が振動板で塞がれて該振動板の上面に圧電素子が配置されており、
前記センサベース及びユニットベースは、前記センサキャビティに連通する液溜まり空間を有し、
前記センサチップとセンサベース間は、センサベース上面に配された接着層により互いに固着されると同時にシールされ、
前記センサベースとユニットベース間は、内周側がセンサベースの上面に前記接着層を介して接着され且つ外周側が前記ユニットベースの凹所の周囲の上面壁に接着された接着フィルムにより、互いに固着されると同時にシールされていることを特徴とする液体検出装置の製造方法であって、
前記センサベースの上面に接着層を形成し、その接着層の上に前記センサチップを載置することで、センサチップとセンサベース間を接着層によって一体に固着すると共にシールし、
次いで、そのセンサチップと一体になったセンサベースを、前記ユニットベースの上面の凹所に収容し、その状態で、上方から前記接着フィルムを被せることで、接着フィルムの内周側をセンサベースの上面に前記接着層を介して接着させ且つ外周側を前記ユニットベースの凹所の周囲の上面壁に接着させ、それにより、センサベースとユニットベース間を接着フィルムによって一体に固着すると共にシールすることを特徴とする液体検出装置の製造方法。 A resin unit base having a recess on the upper surface, a metal sensor base housed in the recess on the upper surface of the unit base, and a sensor chip mounted on the upper surface of the sensor base,
The sensor chip has a sensor cavity for receiving a liquid to be detected;
The lower surface of the sensor cavity is open to allow the liquid to be received, the upper surface of the sensor cavity is closed with a diaphragm, and a piezoelectric element is disposed on the upper surface of the diaphragm;
The sensor base and the unit base have a liquid pool space communicating with the sensor cavity,
Between the sensor chip and the sensor base, the sensor chip and the sensor base are fixed to each other by an adhesive layer disposed on the upper surface of the sensor base and simultaneously sealed,
The sensor base and the unit base are fixed to each other by an adhesive film whose inner peripheral side is bonded to the upper surface of the sensor base via the adhesive layer and whose outer peripheral side is bonded to the upper surface wall around the recess of the unit base. A method of manufacturing a liquid detection device, wherein the liquid detection device is sealed at the same time,
By forming an adhesive layer on the upper surface of the sensor base and placing the sensor chip on the adhesive layer, the sensor chip and the sensor base are integrally fixed and sealed together by the adhesive layer,
Next, the sensor base integrated with the sensor chip is accommodated in a recess on the upper surface of the unit base, and in this state, the adhesive film is covered from above, so that the inner peripheral side of the adhesive film is placed on the sensor base. Adhering to the upper surface via the adhesive layer and adhering the outer peripheral side to the upper surface wall around the recess of the unit base, so that the sensor base and the unit base are integrally fixed and sealed with an adhesive film A method of manufacturing a liquid detection device.
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