JP2006341599A - Vessel equipped with liquid detecting function - 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適用される液体検出機能(主にインク残量検出機能)付きの容器に関する。 The present invention relates to a container having a liquid detection function (mainly an ink remaining amount detection function) applied to a liquid ejecting apparatus such as an ink jet recording 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に記載の技術では、センサユニットのキャビティをカートリッジのインク貯留室に直接臨ませているので、インクに混入している気泡の影響やインクの波動等のノイズの影響を受けやすく、検出精度が落ちる場合があった。 By the way, in the technique described in Patent Document 1, since the cavity of the sensor unit directly faces the ink storage chamber of the cartridge, it is easily affected by noise such as the influence of air bubbles mixed in the ink and the wave of the ink. In some cases, the detection accuracy was lowered.
本発明は、上記事情を考慮し、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けにくく、検出精度の向上が期待できる液体検出機能を備えた容器を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a container having a liquid detection function that is not easily affected by the wave of ink or bubbles in the ink and can be expected to improve detection accuracy.
(1) 内部に貯留した液体を外部に送出する送出通路を有した容器本体と、
前記送出通路の終端付近に直列に介在され、仕切壁を介して互いに隣り合う上流側及び下流側の一対のバッファ室と、
前記上流側及び下流側の両バッファ室に臨むように設けられたセンサユニットと、を備え、
前記センサユニットは、センサチップを有し、
前記センサチップは、上流側バッファ室及び下流側バッファ室に共に連通することで、上流側バッファ室から下流側バッファ室へのU字状の通過経路の一部をなすセンサキャビティと、
前記センサキャビティの前記両バッファ室に連通した側と反対側の開口面を塞ぐ振動板と、
前記振動板の前記センサキャビティと反対側の面に設けられ、前記振動板を介して前記センサキャビティ及び前記上流側バッファ室及び前記下流側バッファ室に向けて振動波を出射すると共に、両バッファ室から返ってくる反射波を振動板を介して受けることで電気信号に変換する圧電素子と、を有し、
前記上流側バッファ室から前記下流側バッファ室までの流路間には、前記センサキャビティの上流側と下流側とをバイパスすると共に前記センサキャビティよりも流路抵抗の大なるバイパス通路が設けられていることを特徴とする液体検出機能を備えた容器。
(2) (1)に記載の液体検出機能を備えた容器であって、
前記上流側及び下流側のバッファ室が水平方向に並べて設けられ、
前記センサキャビティが、前記振動板を自身の上面側に位置させて、前記両バッファ室の上部に下向きに臨んで連通され、
前記振動板は、前記センサキャビティを介して前記バッファ室の下面に対向しており、
前記両バッファ室の下端には、少なくとも前記バイパス通路の一つが形成されていることを特徴とする液体検出機能を備えた容器。
(3) (1)に記載の液体検出機能を備えた容器であって、
前記バイパス通路の少なくとも一つが、弾性材料製のシールリングを押し潰しならが組み合わせられた2つの部材の合わせ面間の隙間によって構成されていることを特徴とする液体検出機能を備えた容器。
(1) a container body having a delivery passage for delivering liquid stored therein to the outside;
A pair of buffer chambers interposed in series near the end of the delivery passage and adjacent to each other via a partition wall; and
A sensor unit provided to face both the upstream and downstream buffer chambers,
The sensor unit has a sensor chip,
The sensor chip communicates with both the upstream buffer chamber and the downstream buffer chamber, thereby forming a sensor cavity that forms part of a U-shaped passage from the upstream buffer chamber to the downstream buffer chamber;
A diaphragm for closing an opening surface on the opposite side to the side communicating with the two buffer chambers of the sensor cavity;
Provided on the surface of the diaphragm opposite to the sensor cavity, emits vibration waves toward the sensor cavity, the upstream buffer chamber, and the downstream buffer chamber via the diaphragm, and both buffer chambers A piezoelectric element that converts the reflected wave returned from the electric wave signal through the diaphragm, and
Between the flow path from the upstream buffer chamber to the downstream buffer chamber, there is provided a bypass passage that bypasses the upstream side and the downstream side of the sensor cavity and has a larger flow resistance than the sensor cavity. A container having a liquid detection function.
(2) A container having the liquid detection function according to (1),
The upstream and downstream buffer chambers are arranged in a horizontal direction,
The sensor cavity is communicated with the diaphragm positioned on the upper surface side of the sensor cavity so as to face downward on top of the buffer chambers,
The diaphragm is opposed to the lower surface of the buffer chamber via the sensor cavity,
A container having a liquid detection function, wherein at least one of the bypass passages is formed at the lower ends of the buffer chambers.
(3) A container having the liquid detection function according to (1),
A container having a liquid detection function, wherein at least one of the bypass passages is configured by a gap between two mating surfaces of two members combined with a crushing seal ring made of an elastic material.
本発明によれば、液体の送出通路の終端付近にバッファ室を設け、そのバッファ室に臨ませてセンサユニットを設け、センサユニットのセンサチップからバッファ室に向けて振動波を出射し、バッファ室からセンサキャビティに戻ってきた反射波に基づいて、例えば、バッファ室やセンサキャビティ内の液体の有無を検出するようにしているので、液体の波動や液体中の気泡の影響を受けにくい条件下で、液体の残量等を検出することができる。 According to the present invention, a buffer chamber is provided near the end of the liquid delivery passage, a sensor unit is provided facing the buffer chamber, and vibration waves are emitted from the sensor chip of the sensor unit toward the buffer chamber. Based on the reflected wave returned from the sensor cavity to the sensor cavity, for example, the presence or absence of liquid in the buffer chamber or sensor cavity is detected, so that it is difficult to be affected by liquid waves and bubbles in the liquid. The remaining amount of liquid can be detected.
また、上流側バッファ室から下流側バッファ室へU字状の経路を通って液体が流れるようになっているので、上流側バッファ室から下流側バッファ室へ直接空気が抜けにくくなる。また、上流側バッファ室から下流側バッファ室までの流路間に、センサキャビティの上流側と下流側とをバイパスするバイパス通路が存在するので、上流側バッファ室から下流側バッファ室へ液体が流れる際の全体の流路抵抗を減らすことができる。しかもバイパス通路の流路抵抗は、センサキャビティよりも大きくなっているので、センサキャビティ側を必ず液体が通るようになり、センサキャビティに液体が残留した状態でバイパス通路だけを通って液体が流れることを防止でき、確実に液体の残留の有無を検知できる。 Further, since the liquid flows through the U-shaped path from the upstream buffer chamber to the downstream buffer chamber, it is difficult for air to escape directly from the upstream buffer chamber to the downstream buffer chamber. In addition, a bypass passage that bypasses the upstream side and the downstream side of the sensor cavity exists between the flow paths from the upstream buffer chamber to the downstream buffer chamber, so that liquid flows from the upstream buffer chamber to the downstream buffer chamber. The overall channel resistance can be reduced. Moreover, since the flow resistance of the bypass passage is larger than that of the sensor cavity, the liquid always passes through the sensor cavity, and the liquid flows only through the bypass passage with the liquid remaining in the sensor cavity. It is possible to reliably detect the presence or absence of residual liquid.
請求項2の発明によれば、両バッファ室の下端にバイパス通路があるので、液体残量低下時に、液体を、センサキャビティを通過せずに下端のバイパス通路を通して上流側から下流側に流すことができ、気泡を多く含んだ液体がバッファ室に残留し、またセンサキャビティ側に流入することによる検出の不安定さを減らすことができる。つまり、バッファ室の一番下にバイパス通路があることにより、バッファ室に残留するまたはセンサキャビティを通過する気泡の量を減らすことができ、検出の不安定領域を減らせて、検出精度を上げることができる。すなわち、下流側バッファ室が空になった後、上流側バッファ室の残液が下端のバイパス通路を通って下流側に排出されることになるので、センサキャビティが空の状態が安定し、検出の安定化を図ることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、バイパス通路の少なくとも一つを、シールリングを介して組み合わせられた2つの部材の合わせ面間の隙間によって構成したので、そのバイパス通路に介しては、特別に孔や切欠などを設けて形成する必要がなく、構成の単純化が図れる。
According to the invention of
以下、本発明の実施形態の液体検出機能付きのインクカートリッジ(液体検出機能を備えた容器)について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an ink cartridge with a liquid detection function (a container having a liquid detection function) according to an embodiment of the present invention 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
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、図9は図6の要部拡大図、図10は図9のX−X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(仕切壁)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が設けられている。これら上流側と下流側のセンサバッファ室122、123は水平方向に並んでおり、その上側のセンサ受壁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(連通路)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通路が設けられており、送出通路の終端付近(インク送出口付近)に位置させてセンサ収容凹部110が設けられ、そのセンサ収容凹部110内にセンサユニット200が配設されている。
A pair of upstream and downstream
この場合、上流側センサバッファ室122は、上流側センサバッファ室122の下端に設けられた導入孔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、下流側センサバッファ室123の下端に設けられた導出孔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。
In this case, the upstream
また、センサバッファ室122、123の下面は、剛性壁で封じられていても構わないが、この実施形態では開口しており、その開口が樹脂製の薄い柔軟性を有する封止フィルム105によって覆われている。
Further, the lower surfaces of 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、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(上流側連通路)212と出側流路(下流側連通路)213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270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。
As shown in FIG. 5, 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(上流側連通路)222及び出側流路(下流側連通路)223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。
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
また、図9に示すように、センサチップ230の主要部であるチップ本体231は、センサベース220側の第1層231Aと振動板233側の第2層の2層構造になっている。図12(a)に示すように、第1層231Aには、上流側及び下流側の流路の一部をなす2つの円形の孔231hが設けられ、図12(b)に示すように、第2層231Bのセンサキャビティ232は、第1層231Aの2つの孔231hを含むように長円形に形成してある。そして、第1層231Aの上に第2層231Bを重ねたセンサチップ230が、センサベース220に固着されることによって、図12(c)に示すように、第1層231Aの孔231hは、センサベース220の入側流路222と出側流路223に重なるように形成されている。
As shown in FIG. 9, 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
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の連通口(上流側連通路)132を介してセンサユニット200内の入側流路(上流側連通路)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の連通口(下流側連通路)133を介してセンサユニット200内の出側流路(下流側連通路)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内の送出通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、及び、流路断面の小さなセンサ受壁120の連通口132、センサユニット200内の入側流路212、222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、及び、流路断面の小さなセンサ受壁120の連通口133、センサユニット200内の出側流路213、223で構成される。
Here, the upstream flow path connected to the
従って、上流側バッファ室122から下流側バッファ室123までのインク流路は、センサキャビティ232をUターンの頂点とする、垂直方向のU字状経路をなしている。それにより、送出通路の上流側から流れてきたインクは、導入孔124から上流側バッファ室122に流れ込み、上流側連通路(連通口132、入側流路212、222)を介してセンサキャビティ232に入り、次いで、センサキャビティ232から下流側連通路(出側流路223、213)及び下流側バッファ室123を通って、導出孔125から送出通路の下流側に排出されることになる。
Therefore, the ink flow path from the
ここで、重要なことは、図9、図10に示すように、上流側バッファ室122から下流側バッファ室123までの流路間には、センサキャビティ232の上流側と下流側とをバイパスするバイパス通路141〜144が設けられていることである。これらのバイパス通路141〜144は、センサキャビティ232を通過するよりも流路抵抗が大きくなるような孔や切欠によって形成されている。例えば、図10に示すようにあるバイパス通路142の場合は、隣接する部品の合わせ面間の隙間の位置に切欠を設けることで、これをバイパス通路142としている。また、一つのバイパス通路141は、両バッファ室122、123の下端に配置してある。
Here, it is important to bypass the upstream side and the downstream side of the
なお、センサキャビティ232につながる流路のうち、バッファ室122、123に比較して流路断面の小さな連通路(連通口132、133、入側流路212、222、213、223)は、狭隘流路となっている。
Of the flow paths 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が変形して、センサキャビティ232を介してバッファ室122、123に向けて振動波が出射される。この振動板233から出射された振動波は、バッファ室122、123の先端(本実施形態では封止フィルム)で反射して戻ってきて、その波が振動板233を揺らし、この往復する波が減衰するまでこれを繰り返す。
Specifically, when a voltage is applied to the
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。
When the application of voltage is canceled after 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234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、インクの送出通路の終端付近にバッファ室122、123を設け、そのバッファ室122、123に臨ませてセンサユニット200を設け、センサユニット200のセンサチップ230からバッファ室122、123に向けて振動波を出射し、バッファ室122、123からセンサキャビティ232に戻ってきた反射波に基づいて、バッファ室122、123やセンサキャビティ232内のインクの有無を検出するようにしているので、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けにくい条件下で、インクの残量を検出することができる。
According to the embodiment described above, the
また、上流側バッファ室122から下流側バッファ室123へU字状の経路を通ってインクが流れるようになっているので、上流側バッファ室122から下流側バッファ室123へ直接空気が抜けにくくなる。また、上流側バッファ室122から下流側バッファ室123までの流路間に、センサキャビティ232の上流側と下流側とをバイパスするバイパス通路141〜144が設けられているので、上流側バッファ室122から下流側バッファ室123へインクが流れる際の全体の流路抵抗が減る。しかもバイパス通路141〜144の流路抵抗は、センサキャビティ232を通過する場合よりも大きくなっていることから、センサキャビティ232側を必ずインクが通るようになり、センサキャビティ232にインクが残留した状態でバイパス通路141〜144だけを通ってインクや空気が流れることを防止でき、確実にインクの残留の有無を検知できる。
In addition, since the ink flows through the U-shaped path from the
また、本実施形態では、両バッファ室122、123の下端に一つのバイパス通路141を設けているので、インク残量低下時に、バッファ室122に残留したインクを、センサキャビティ232を通過せずに下端のバイパス通路141を通して上流側から下流側に流すことができ、バッファ室122内における気泡が残留したり、気泡がセンサキャビティ232側に流れることによる検出の不安定さを減らすことができる。つまり、バッファ室122、123の一番下にバイパス通路141があることにより、バッファ室122に残留する及びセンサキャビティ232を通過する気泡の量を減らすことができ、検出の不安定領域を減らせて、検出精度を上げることができる。また、下流側バッファ室123が空になった後、上流側バッファ室122の残インクが下端のバイパス通路141を通って下流側に排出されることになるので、センサキャビティ232が空の状態が安定し、検出の安定化が図れる。
In the present embodiment, since one
また、センサチップ230を金属製のセンサベース220の上に配置し、センサベース220を樹脂製のユニットベース210の上に配置し、ユニットベース210をセンサ受壁120の上に配置し、センサキャビティ232とバッファ室122、123を、センサベース220、ユニットベース210、及びセンサ受壁120にそれぞれ形成した連通路(上流側及び下流側流路212、222、213、223及び連通口132、133)を介して連通させているので、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けずに、インクの残量を正確に検出することができる。また、樹脂製のユニットベース210とセンサチップ230との間に金属製のセンサベース220を介在させているので、音響特性を良好にすることができる。また、連通路(上流側及び下流側流路212、222、213、223及び連通口132、133)を狭隘流路としているので、音響特性上においてはバッファ室122、123の寸法を最適な条件に設定するだけで、吸収の少ない条件で反射波を振動板233上に捕らえることができ、高い感度を保つことができる。
Further, the
図11は、本発明の他の実施形態における図9と同様の部分を示す要部断面図である。本実施形態の図9の前記実施形態と違う第1の点は、一つのバイパス通路143aを、弾性材料製のシールリング270を押し潰しならが組み合わせられた2つの部材(ユニットベース210とセンサ受壁120)の合わせ面(ユニットベース210の下面とセンサ受壁120の上面)間の隙間によって構成していることである。
FIG. 11 is a cross-sectional view of an essential part showing the same part as FIG. 9 in another embodiment of the present invention. The first point of this embodiment different from that of FIG. 9 is that a
つまり、ユニットベース210とセンサ受壁120の合わせ面間のシール性を確保する場合、シールリング270を所定の圧力で押し潰せばよく、必ずしも合わせ面同士を密着させなくてもよい。従って、合わせ面間に敢えて隙間を確保しておき、その隙間をバイパス通路143aとして利用したのである。
That is, when the sealing performance between the mating surfaces of the
図13にその部分の断面を示すように、シールリング270で囲まれた内側の領域がバイパス通路143aとして機能する合わせ面間の隙間であり、その領域に、ユニットベース210の入側流路212と出側流路213、センサ受壁120の入側および出側の連通口132、133が含まれている。
As shown in the cross section of that portion in FIG. 13, the inner region surrounded by the
このようにバイパス通路143aを、シールリング270を介して組み合わせた2つの部材(ユニットベース210とセンサ受壁120)の合わせ面間の隙間によって構成したので、そのバイパス通路143aに介しては、特別に孔や切欠などを設けて形成する必要がなく、構成の単純化が図れる。
As described above, the
また、前記実施形態と同様に、センサチップ230の主要部であるチップ本体231は、センサベース220側の第1層231Aと振動板233側の第2層の2層構造となっている。図12(a)に示すように、第1層231Aには、上流側及び下流側の流路の一部をなす2つの円形の孔231hが設けられ、図12(b)に示すように、第2層231Bにのみセンサキャビティ232が形成されている。この場合、第2層231Bのセンサキャビティ232は、第1層231Aの2つの孔231hを含むように長円形に形成してある。また、図12(c)に示すように、第1層231Aの孔231hは、センサベース220の入側流路222と出側流路223に重なるように形成してある。
Similarly to the above-described embodiment, the
100 インクカートリッジ(液体検出機能を備えた容器)
101 カートリッジケース(容器本体)
120 センサ受壁
122 上流側センサバッファ室
123 下流側センサバッファ室
127 隔壁(仕切壁)
141〜144,143a バイパス通路
200 センサユニット
210 ユニットベース
220 センサベース
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
270 シールリング
100 Ink cartridge (container with liquid detection function)
101 Cartridge case (container body)
120
141-144,
Claims (3)
前記送出通路の終端付近に直列に介在され、仕切壁を介して互いに隣り合う上流側及び下流側の一対のバッファ室と、
前記上流側及び下流側の両バッファ室に臨むように設けられたセンサユニットと、を備え、
前記センサユニットは、センサチップを有し、
前記センサチップは、上流側バッファ室及び下流側バッファ室に共に連通することで、上流側バッファ室から下流側バッファ室へのU字状の通過経路の一部をなすセンサキャビティと、
前記センサキャビティの前記両バッファ室に連通した側と反対側の開口面を塞ぐ振動板と、
前記振動板の前記センサキャビティと反対側の面に設けられ、前記振動板を介して前記センサキャビティ及び前記上流側バッファ室及び前記下流側バッファ室に向けて振動波を出射すると共に、両バッファ室から返ってくる反射波を振動板を介して受けることで電気信号に変換する圧電素子と、を有し、
前記上流側バッファ室から前記下流側バッファ室までの流路間には、前記センサキャビティの上流側と下流側とをバイパスすると共に前記センサキャビティよりも流路抵抗の大なるバイパス通路が設けられていることを特徴とする液体検出機能を備えた容器。 A container body having a delivery passage for delivering the liquid stored inside to the outside;
A pair of buffer chambers interposed in series near the end of the delivery passage and adjacent to each other via a partition wall; and
A sensor unit provided to face both the upstream and downstream buffer chambers,
The sensor unit has a sensor chip,
The sensor chip communicates with both the upstream buffer chamber and the downstream buffer chamber, thereby forming a sensor cavity that forms part of a U-shaped passage from the upstream buffer chamber to the downstream buffer chamber;
A diaphragm for closing an opening surface on the opposite side to the side communicating with the two buffer chambers of the sensor cavity;
Provided on the surface of the diaphragm opposite to the sensor cavity, emits a vibration wave toward the sensor cavity, the upstream buffer chamber, and the downstream buffer chamber via the diaphragm, and both buffer chambers A piezoelectric element that converts the reflected wave returned from the electric wave signal through the diaphragm, and
Between the flow path from the upstream buffer chamber to the downstream buffer chamber, there is provided a bypass passage that bypasses the upstream side and the downstream side of the sensor cavity and has a larger flow resistance than the sensor cavity. A container having a liquid detection function.
前記上流側及び下流側のバッファ室が水平方向に並べて設けられ、
前記センサキャビティが、前記振動板を自身の上面側に位置させて、前記両バッファ室の上部に下向きに臨んで連通され、
前記振動板は、前記センサキャビティを介して前記バッファ室の下面に対向しており、
前記両バッファ室の下端には、少なくとも前記バイパス通路の一つが形成されていることを特徴とする液体検出機能を備えた容器。 A container having the liquid detection function according to claim 1,
The upstream and downstream buffer chambers are arranged in a horizontal direction,
The sensor cavity is communicated with the diaphragm positioned on the upper surface side of the sensor cavity so as to face downward on top of the buffer chambers,
The diaphragm is opposed to the lower surface of the buffer chamber via the sensor cavity,
A container having a liquid detection function, wherein at least one of the bypass passages is formed at the lower ends of the buffer chambers.
前記バイパス通路の少なくとも一つが、弾性材料製のシールリングを押し潰しながら組み合わせられた2つの部材の合わせ面間の隙間によって構成されていることを特徴とする液体検出機能を備えた容器。
A container having the liquid detection function according to claim 1,
A container having a liquid detection function, wherein at least one of the bypass passages is formed by a gap between mating surfaces of two members combined while crushing a seal ring made of an elastic material.
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