JP2019521895A - デジタル液体レベルセンサを有する流体供給カートリッジ用の水平方向インターフェース - Google Patents

Abstract

流体供給カートリッジ用の水平方向インターフェースは、流体供給カートリッジを流体吐出デバイスに接続することができる。水平方向インターフェースは、流体供給カートリッジの流体の供給部を流体吐出デバイスに水平方向に流体的に相互接続するための１つ又は複数の流体相互接続隔膜を含む。水平方向インターフェースは、流体供給カートリッジのデジタル液体レベルセンサを流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースに水平方向に導電的に接続するための電気インターフェースを含む。【選択図】図１Ａ

Description

背景
流体吐出デバイスは、媒体上にインクを選択的に吐出することにより、用紙のような媒体上にイメージを形成することができるインクジェットプリンタのような、インクジェット印刷デバイスを含む。多くのタイプの流体吐出デバイスは、インクジェット印刷デバイスの場合にはインクカートリッジのような流体供給カートリッジの挿入物または接続部を受け入れる。既存のカートリッジ内の流体供給部が空になった場合、カートリッジは、カートリッジが挿入されていた流体吐出デバイスから取り外されて、次いで新しい流体供給部を収容する新しいカートリッジが流体吐出デバイスに挿入または接続されることができ、その結果、当該デバイスは流体を吐出し続けることができる。

流体供給カートリッジを流体吐出デバイスに接続するための流体供給カートリッジの例示的な水平方向インターフェースの横断正面図である。 流体供給カートリッジを流体吐出デバイスに接続するための流体供給カートリッジの例示的な水平方向インターフェースの側面図である。 流体供給カートリッジを流体吐出デバイスに接続するための流体供給カートリッジの別の例示的な水平方向インターフェースの横断正面図である。 流体供給カートリッジを流体吐出デバイスに接続するための流体供給カートリッジの別の例示的な水平方向インターフェースの側面図である。 流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースに接続するための流体供給カートリッジの水平方向インターフェースの例示的な水平方向に配向された電気インターフェースの斜視図である。 流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースに接続するための流体供給カートリッジの水平方向インターフェースの別の例示的な水平方向に配向された電気インターフェースの斜視図である。 流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースに接続するための流体供給カートリッジの水平方向インターフェースの例示的な垂直方向に配向された電気インターフェースの斜視図である。 流体受けを有する流体供給カートリッジの例示的な水平方向インターフェースの横断正面図である。 本明細書で説明される原理の一例による、例示的な液体レベルセンサの例示的な液体インターフェースの一部の図である。 本明細書で説明される原理の一例による、例示的な液体レベルセンサの別の例示的な液体インターフェースの一部の図である。 本明細書で説明される原理の一例による、図６Ａ及び図６Ｂの液体レベルセンサを用いて液体のレベルを求めるための例示的な方法の流れ図である。 本明細書で説明される原理の一例による、例示的な液体レベル検出システムの図である。 本明細書で説明される原理の一例による、図８の液体レベル検出システムを含む例示的な液体供給システムの図である。 本明細書で説明される原理の一例による、図８の液体レベル検出システムを含む別の例示的な液体供給システムの図である。 本明細書で説明される原理の一例による、液体レベルセンサの別の例示的な液体インターフェースの一部の図である。 本明細書で説明される原理の一例による、図８の液体レベルセンサの例示的な回路図である。 本明細書で説明される原理の一例による、図８の例示的な液体インターフェースの断面図である。 本明細書で説明される原理の一例による、ヒータのパルス動作によって生じる例示的な熱スパイクを示す、図８の液体レベルセンサの部分正面図である。 本明細書で説明される原理の一例による、ヒータのパルス動作によって生じる例示的な熱スパイクを示す、別の例示的な液体レベルセンサの部分正面図である。 本明細書で説明される原理の一例による、ヒータのパルス動作によって生じる例示的な熱スパイクを示す、図１４Ｂの例示的な液体レベルセンサの断面図である。 本明細書で説明される原理の一例による、時間と共にヒータのインパルスに対する様々な検出された温度応答の一例を示すグラフである。 本明細書で説明される原理の一例による、別の例示的な液体レベルセンサの図である。 本明細書で説明される原理の一例による、図１６の例示的な液体レベルセンサの一部の拡大図である。 本明細書で説明される原理の一例による、液体レベルセンサの等角図である。 本明細書で説明される原理の一例による、線Ａに沿った図１８Ａの液体レベルセンサの側面破断図である。

詳細な説明
背景の項で述べられたように、インクジェット印刷デバイスのような流体吐出デバイスは、インクカートリッジのような流体供給カートリッジの挿入部または接続部を受け入れる。例えば、係る着脱可能なカートリッジにより、既存の供給部が空になった場合に、新しい流体供給部が流体吐出デバイスに提供されることが可能になる。流体供給カートリッジの幾つかのタイプは、内部に残る流体のレベル（即ち、量）を測定することができる液体レベルセンサを含む。

１つのタイプの液体レベルセンサは、センサ内にあり且つカートリッジの流体が接触するシリコンの細長い小片に依存するデジタル液体レベルセンサである。カートリッジ内の流体のレベルが低下するにつれて、流体が接触するそのような細長い小片の露出領域も減少する。流体のレベルは、全体として細長い小片（スライバ）センサの冷却速度（即ち、細長い小片の露出領域）の差分によって求めることができ、その理由は、細長い小片の露出領域が流体と接触するところと、細長い小片の露出領域が流体と接触しないでむしろカートリッジ内の周囲空気と接触するところとに依存して、冷却速度が異なるからである。係る革新的な液体レベルセンサの例は、詳細な説明の最後で説明される。

デジタル液体レベルセンサを有する流体供給カートリッジの新規な水平方向インターフェースが本明細書で開示される。インターフェースは、インターフェースが一部であることができる流体供給カートリッジが流体吐出デバイスへ垂直方向に挿入可能でなく、左側から右側へ又は右側から左側へ且つ重力方向に垂直にというような、水平方向に流体吐出デバイスへ挿入可能である。インターフェースは、流体供給カートリッジの流体供給部を流体吐出デバイスに水平方向に且つ流体的に相互接続するための１つ又は複数の流体相互接続隔膜を含む。インターフェースは更に、流体供給カートリッジのデジタル液体レベルセンサを流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースに水平方向に導電的に接続するための電気インターフェースを含む。

図１Ａ及び図１Ｂは、流体供給カートリッジ１２０を流体吐出デバイス１４０に接続するための流体供給カートリッジ１２０の例示的な水平方向インターフェース１００の横断正面図および側面図をそれぞれ示す。流体供給カートリッジ１２０の一部と流体吐出デバイス１４０の一部が、図１Ａに示される。図１Ｂの側面図は、図１Ａの正面図の右側から左側に向かって見ている（即ち、矢印１１４の方向の反対）。

インターフェース１００は、流体供給カートリッジ１２０を流体吐出デバイス１４０に接続するために、流体供給カートリッジ１２０が、矢印１１４により示されるように左側から右側へのように、水平方向に挿入される水平方向インターフェースである。インターフェース１００は、流体供給カートリッジ１２０のハウジング１２２の表面１３０に配置され、当該表面１３０は、ハウジング１２２のリップ１３２により画定されたキャビティの奥にあるくぼんだ表面であることができる。インターフェース１００は、電気インターフェース１０４、及びひとまとめにして流体相互接続隔膜１０２と呼ばれる流体相互接続隔膜１０２Ａと１０２Ｂを含む。図１Ａ及び図１Ｂの例において、電気インターフェース１０４は、隔膜１０２間に配置される。

水平方向インターフェース１００の電気インターフェース１０４は、流体供給カートリッジ１２０のデジタル液体レベルセンサ１２４を流体吐出デバイス１４０の対応する電気インターフェース１４４に水平方向に導電的に接続する。電気インターフェース１４４は、その端部がカートリッジ１２０の側部に又は当該側部の近くに配置されるように、配置され得る。流体相互接続隔膜１０２は、流体供給カートリッジ１２０のハウジング１２２内に収容される流体１２８の供給部を流体吐出デバイス１４０に水平方向に且つ流体的に相互接続し、例えば、係る相互接続は、ひとまとめにしてニードル１４２と呼ばれる、デバイス１４０の対応するニードル１４２Ａ及び１４２Ｂが隔壁１０２内へ突き通される及び隔壁１０２を貫通することにより行われる。

図１Ａ及び図１Ｂの例において、隔膜１０２Ａは、隔膜１０２Ａ内へ突き通される及び隔膜１０２Ａを貫通する対応するニードル１４２Ａを介して、カートリッジ１２０の流体１２８を流体吐出デバイス１４０に供給するための供給隔膜であることができる。そういうものだから、隔膜１０２Ａは、カートリッジ１２０の底部の方への曲がりを有するハウジング１２２内のピックアップ管１３４に流体的に相互接続され得る。管１３４と隔膜１０２Ａとの間の流体相互接続により、重力に起因してカートリッジ１２０の底部に溜まる流体１２８の大部分が、デバイス１４０に供給されることが可能になる。

図１Ａ及び図１Ｂの例において、隔膜１０２Ｂは、隔膜１０２Ｂ内へ突き通される及び隔膜１０２Ｂを貫通する対応するニードル１４２Ｂを介して、流体吐出デバイス１４０からの未使用の流体および置換空気をカートリッジ１２０に戻すためのリターン隔膜であることができる。そういうものだから、隔膜１０２Ｂは、カートリッジ１２０の上部の方への上方の曲がりを有することができるハウジング１２２内のリターン管１２６に流体的に相互接続され得る。管１２６と隔膜１０２Ｂとの間の流体相互接続は、係る未使用流体および空気が、ハウジング１２２内の流体１２８のレベル（高さ）より上のレベルにおいて、ハウジング１２２内に戻されることを確実にする。

図２Ａ及び図２Ｂは、流体供給カートリッジ１２０を流体吐出デバイス１４０に接続するための流体供給カートリッジ１２０の別の例示的な水平方向インターフェース１００の横断正面図および側面図をそれぞれ示す。流体供給カートリッジ１２０の一部と流体吐出デバイス１４０の一部が図２Ａに示される。図２Ｂの側面図は、図１の正面図の右側から左側に向かっている（即ち、矢印１１４の方向の反対）。

図１Ａ及び図１Ｂにおいてのように、図２Ａ及び図２Ｂのインターフェース１００は、カートリッジ１２０を流体吐出デバイス１４０に接続するために、カートリッジ１２０が、矢印１１４により示されるように左側から右側へのように、水平方向に挿入される水平方向インターフェースである。インターフェース１００は、流体供給カートリッジ１２０のハウジング１２２の表面１３０に配置され、当該表面１３０は、ハウジング１２２のリップ１３２により画定されたキャビティの奥にあるくぼんだ表面であることができる。インターフェース１００は、電気インターフェース１０４、及びひとまとめにして流体相互接続隔膜１０２と呼ばれる流体相互接続隔膜１０２Ａと１０２Ｂを含む。

図２Ａ及び図２Ｂの例において、隔膜１０２は、電気インターフェース１０４の同じ側に配置される。例えば、隔膜１０２Ｂは、電気インターフェース１０４より下に配置されることができ、隔膜１０２Ｂは隔膜１０２Ａより下に配置されることができる。図２Ａ及び図２Ｂの例において、隔膜１０２の双方は、電気インターフェース１０４より下に配置される。しかしながら、別の具現化形態において、双方の隔膜１０２は、電気インターフェース１０４より上に配置され得る。

図１Ａ及び図１Ｂにおいてのように、図２Ａ及び図２Ｂの水平方向インターフェース１００の電気インターフェース１０４は、流体供給カートリッジ１２０のデジタル液体レベルセンサ１２４を流体吐出デバイス１４０の対応する電気インターフェース１４４に水平方向に導電的に接続する。また、図１Ａ及び図１Ｂにおいてのように、図２Ａ及び図２Ｂの流体相互接続隔膜１０２は、流体供給カートリッジ１２０のハウジング１２２内に収容される流体１２８の供給部を流体吐出デバイス１４０に水平方向に且つ流体的に相互接続し、例えば、係る相互接続は、ひとまとめにしてニードル１４２と呼ばれる、デバイス１４０の対応するニードル１４２Ａ及び１４２Ｂが隔壁１０２内へ突き通される及び隔壁１０２を貫通することにより行われる。

隔膜１０２Ａは、隔膜１０２Ａ内へ突き通される及び隔膜１０２Ａを貫通する対応するニードル１４２Ａを介して、カートリッジ１２０の流体１２８を流体吐出デバイス１４０に供給するための供給隔膜であることができる。そういうものだから、隔膜１０２Ａは、カートリッジ１２０の底部の方への曲がりを有するハウジング１２２内のピックアップ管１３４に流体的に相互接続され得る。管１３４と隔膜１０２Ａとの間の流体相互接続により、重力に起因してカートリッジ１２０の底部に溜まる流体１２８の大部分が、デバイス１４０に供給されることが可能になる。

隔膜１０２Ｂは、隔膜１０２Ｂ内へ突き通される及び隔膜１０２Ｂを貫通する対応するニードル１４２Ｂを介して、流体吐出デバイス１４０からの未使用の流体および置換空気をカートリッジ１２０に戻すためのリターン隔膜であることができる。そういうものだから、隔膜１０２Ｂは、カートリッジ１２０の上部の方への上方の曲がりを有することができるハウジング１２２内の管１２６に流体的に相互接続され得る（図２Ａにおいて、管１２６の点線の部分は管１２６であることを示す）。管１２６と隔膜１０２Ｂとの間の流体相互接続は、係る未使用流体および空気が、ハウジング１２２内の流体１２８のレベル（高さ）より上のレベルにおいて、ハウジング１２２内に戻されることを確実にする。

図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、水平方向に配向された電気インターフェース３００と３５０の斜視図を示す。一具現化形態において、電気インターフェース３００は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂの流体供給カートリッジ１２０のインターフェース１００の電気インターフェース１０４であることができ、この場合、電気インターフェース３５０は流体吐出デバイス１４０の電気インターフェース１４４であることができる。この具現化形態において、電気インターフェース３００は、矢印３７０により示されるように、それが電気インターフェース３５０に接続し且つ電気接触するように、左側から右側へ水平方向に移動することができる。電気インターフェース３００は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂのデジタル液体レベルセンサに接続される別個のロジックボードであることができるか、又はインターフェース３００は、液体レベルセンサ１２４の集積された部分であることができる。電気インターフェース３５０は、電気インターフェース３００が挿入可能であるコネクタであることができる。

別の具現化形態において、電気インターフェース３５０は、カートリッジ１２０用のインターフェース１００の電気インターフェース１０４であることができ、この場合、電気インターフェース３００は、流体吐出デバイス１４０の電気インターフェース１４４であることができる。この具現化形態において、電気インターフェース３００と３５０の水平方向の向きは、図３Ａ及び図３Ｂに示されたものと比べて反対にすることができ、その結果、電気インターフェース３５０は、それが電気インターフェース３００に接続し且つ電気接触するように左側から右側へ水平方向に移動することができる。電気インターフェース３５０は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂのデジタル液体レベルセンサ１２４に接続されるコネクタであることができる。電気インターフェース３００は回路基板であることができる。

電気インターフェース３００は対向する表面３０２と３０４を有し、同様に電気インターフェース３５０は対向する表面３５２と３５４を有する。図３Ａの例において、電気コンタクト３０６Ａ及び３０６Ｂがインターフェース３００の表面３０２上に配置され、電気コンタクト３０６Ｃ、３０６Ｄ及び３０６Ｅがインターフェース３００の表面３０４上に配置される。同様に、電気コンタクト３５６Ａ及び３５６Ｂがインターフェース３５０の表面３５２上に配置され、それらはインターフェース３００の電気コンタクト３０６Ａ及び３０６Ｂに対応する。表面３０４上の電気コンタクト３０６Ｃ、３０６Ｄ及び３０６Ｅに対応する、表面３５４上に配置された電気コンタクトが同様に存在するが、それらは図３Ａの斜視図において隠されている。図３Ａに示されるように、表面３０２及び３５２上の電気コンタクトの数は、表面３０４及び３５４上の電気コンタクトの数と数の上では異なるが、別の具現化形態において、表面３０２及び３５２は、表面３０４と３５４と同じ数の電気コンタクトを有することができる。

図３Ｂの例において、電気コンタクト３０６Ａ及び３０６Ｂは、電気インターフェース３００の表面３０２に配置されるが、インターフェース３００の表面３０４には電気コンタクトは配置されない。インターフェース３００の電気コンタクト３０６Ａ及び３０６Ｂに対応する、電気インターフェース３５０の表面３５２に配置された電気コンタクト３５６Ａ及び３５６Ｂが同様に存在する。しかしながら、電気インターフェース３５０の表面３５４に配置された電気コンタクトは存在しない。従って、図３Ａと図３Ｂの例の違いは、前者において電気コンタクトが電気インターフェース３００と３５０のそれぞれの両側に配置されているのに対して、後者において電気コンタクトが電気インターフェース３００と３５０のそれぞれの片側だけに配置されていることである。

図３Ａ及び図３Ｂにおいて、電気インターフェース３００と３５０は、水平方向に配向されたインターフェースと呼ばれる。これは、インターフェース３００の電気コンタクト３０６がインターフェース３５０の電気コンタクト３５６にそれらの水平表面に沿って導電接続するからである。即ち、互いに導電接続する電気コンタクト３０６の表面および電気コンタクト３５６の表面は、矢印３７０により示されるように水平方向に平行であり、この場合、インターフェース３００は左側から右側に移動して、インターフェース３５０に接続する。

図４は、垂直方向に配向された電気インターフェース４００と４５０の斜視図を示す。インターフェース４００は表面４０２を有する。電気コンタクト４０４は表面４０２に配置される。インターフェース４５０は表面４５２を有する。電気コンタクト４０４に対応する電気コンタクト４５４が表面４５２から延びている。

一具現化形態において、電気インターフェース４００は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂの流体供給カートリッジ１２０用のインターフェース１００の電気インターフェース１０４であることができ、この場合、電気インターフェース４５０は流体吐出デバイス１４０の電気インターフェース１４４であることができる。この具現化形態において、電気インターフェース４００は、矢印４７０により示されるように、それが電気インターフェース４５０に接続し且つ電気接触するように、左側から右側に水平方向に移動することができる。電気インターフェース４００は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂのデジタル液体レベルセンサ１２４に接続される別個（ディスクリート）のロジックボードであることができる。電気インターフェース４５０は、電気インターフェース４００が物理的に押圧可能である圧縮コネクタであることができる。電気インターフェース４００は更に、液体レベルセンサ１２４の集積された部分であることができる。

別の具現化形態において、電気インターフェース４５０は、カートリッジ１２０用のインターフェース１００の電気インターフェース１０４であることができ、この場合、電気インターフェース４００は流体吐出デバイス１４０の電気インターフェース１４４であることができる。この具現化形態において、電気インターフェース４００と４５０の水平方向の向きは、図４に示されたものと比べて反対にすることができ、その結果、電気インターフェース４５０は、それが電気インターフェース４００に接続し且つ電気接触するように左側から右側へ水平方向に移動することができる。電気インターフェース４５０は、電気インターフェース４００が物理的に押圧可能である、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂのデジタル液体レベルセンサ１２４に接続される圧縮コネクタであることができる。電気インターフェース４００は回路基板であることができる。電気インターフェース４５０は更に、液体レベルセンサ１２４の集積された部分であることができる。

電気インターフェース４００の電気コンタクト４０４は個別的に、電気インターフェース４５０の相手方の電気コンタクト４５４に対応する。インターフェース４００と４５０が互いに接触する場合、電気コンタクト４０４と４５４は互いに対して物理的に押す。そういうものだから、電気コンタクト４０４は対応する電気コンタクト４５４と導電接続する。

電気インターフェース４００と４５０は、垂直方向に配向されたインターフェースと呼ばれる。これは、インターフェース４００の電気コンタクト４０４がインターフェース４５０の電気コンタクト４５４にそれらの垂直表面に沿って導電接続するからである。即ち、互いに導電接続する電気コンタクト４０４の表面および電気コンタクト４５４の表面は、矢印４７０により示される水平方向に垂直であり、この場合、インターフェース４００は左側から右側に移動して、インターフェース４５０に接続する。

図５は、流体吐出デバイスに流体供給カートリッジ１２０を接続するための流体供給カートリッジ１２０用の例示的な水平方向インターフェース１００の横断正面図を示す。流体供給カートリッジ１２０の一部が図５に示される。インターフェース１００は、流体供給カートリッジ１２０のハウジング１２２の表面１３０に配置され、当該表面１３０は、ハウジング１２２のリップ１３２により画定されたキャビティの奥にあるくぼんだ表面であることができる。インターフェース１００は、電気インターフェース１０４、及びひとまとめにして流体相互接続隔膜１０２と呼ばれる流体相互接続隔膜１０２Ａと１０２Ｂを含む。図５の例において、電気インターフェース１０４は、図１Ａ及び図１Ｂにおいてのように、隔膜１０２間に配置されるが、隔膜１０２は、図２Ａ及び図２Ｂにおいてのようにインターフェース１０４の同じ側にも配置され得る。

垂直インターフェース１００の電気インターフェース１０４は、流体供給カートリッジ１２０のデジタル液体レベルセンサ１２４を流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースに水平方向に導電接続する。流体相互接続隔膜１０２は、流体供給カートリッジ１２０のハウジング内に収容される流体１２８の供給部を流体吐出デバイス１４０に水平方向に流体的に相互接続する。図５の例において、隔膜１０２Ａは、カートリッジ１２０の流体１２８を流体吐出デバイスに供給するための供給隔膜であり、隔膜１０２Ｂは未使用の流体および置換空気を流体吐出デバイスからカートリッジ１２０に戻すためのリターン隔膜であることができる。隔膜１０２Ｂは、ハウジング１２２内の管１２６に流体的に相互接続されて、係る未使用の流体および空気が、図１Ａにおいてのように、ハウジング１２２内の流体１２８のレベル（高さ）より上のレベルにおいて、ハウジング１２２内に戻されることを確実にすることができる。

図５の水平方向インターフェース１００は、隔膜１０２Ａが流体供給カートリッジ１２０の流体受け（サンプ）５００に配置される点で、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂのものと異なる。ハウジング１２２内の内側面５０２が、図５に示され、隔膜１０２Ａの方へ下向きに傾斜している。ハウジングの表面５０２の、隔膜１０２Ａの方への下向きの角度は、流体受け５００を少なくとも部分的に画定する。

流体受け５００の存在、及び流体受け５００における供給隔膜１０２Ａの位置は、流体供給カートリッジ１２０が接続される流体吐出デバイスに、最大量の流体１２８が供給可能であることを確実にする。これは、流体１２８が集まるくぼみとして画定される流体受けの方へ、流体１２８が重力によって下方に押されるからである。図５の例において、図１Ａ及び図２Ａにおいてのようなピックアップ管１３４のようなピックアップ管は示されないが、別の具現化形態において存在することができる。図５の例は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂの例に関連して具現化され得る。即ち、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂの例において、隔膜１０２Ａが位置するカートリッジ１２０の底部に向かう流体受け５００のような流体受けを形成するために、表面５０２のような１つ又は複数の傾斜した表面が、カートリッジ１２０の内側に配設され得る。

デジタル液体レベルセンサを有する流体供給カートリッジ用の新規な水平方向インターフェースが本明細書に開示される。流体吐出デバイスが当該カートリッジ内に収容された流体を吐出することができるように、係る水平方向インターフェースにより、係る流体供給カートリッジが、流体吐出デバイスに水平方向に挿入または接続されることが可能になる。上述されたように、係る流体吐出デバイスは、インクカートリッジ内に収容されたインクを吐出するインクジェット印刷デバイスであることができる。

さて、例示的なデジタル液体センサが説明される。例示的な液体センサは、新規な垂直インターフェースが説明された流体供給カートリッジの一部であることができる。図６Ａから図６Ｂは、液体レベルセンサ用の例示的な液体レベル検出インターフェース１０２４を示す。液体インターフェース１０２４は、容積（体積）１０４０内の液体と相互作用して、容積１０４０内の液体の現在のレベルを示す信号を出力する。係る信号が処理されて、容積１０４０内の液体のレベルが求められる。液体インターフェース１０２４は、低コストの方法で容積１０４０内の液体のレベルの検出を容易にする。

図６Ａから図６Ｂにより概略的に示されるように、液体インターフェース１０２４は、ストリップ１０２６、一連（直列）（１０２８）のヒータ１０３０及び一連（直列）（１０３２）のセンサ１０３４を含む。ストリップ１０２６は、液体１０４２を収容する容積１０４０内へ延びることができる細長いストリップを含む。ストリップ１０２６は、液体が存在する場合にヒータ１０３０及びセンサ１０３４のサブセットが液体１０４２内に沈むように、ヒータ１０３０及びセンサ１０３４を支持する。

一例において、ストリップ１０２６は、上部から又は底部から支持され、その結果、液体１０４２内に沈んだストリップ１０２６のこれらの部分、及びこれら支持されたヒータ１０３０及びセンサ１０３４が、液体１０４２により、あらゆる面で完全に取り囲まれる。別の例において、ストリップ１０２６は、容積１０４０の側部に隣接するストリップ１０２６の面が液体１０４２により邪魔されないように、容積１０４０の側部に沿って支持される。一例において、ストリップ１０２６は、細長い長方形の実質的に平坦なストリップを含む。別の例において、ストリップ１０２６は、異なる多角形横断面、或いは円形または楕円形横断面を含むストリップを含む。

ヒータ１０３０は、ストリップ１０２６の長さに沿って間隔をおいて配置された個々の加熱要素を含む。ヒータ１０３０のそれぞれは、個々のヒータにより放出される熱が関連したセンサ１０３４により検出され得るように、センサ１０３４に十分に接近している。一例において、各ヒータ１０３０は、他のヒータ１０３０に無関係に熱を放出するように別個に付勢可能である。一例において、各ヒータ１０３０は、電気抵抗器を含む。一例において、各ヒータ１０３０は、少なくとも１０ｍＷの電力で少なくとも１０μｓの持続期間にわたって熱パルスを放出する。

図示された例において、ヒータ１０３０は、熱を放出するために利用され、温度センサとしての機能を果たさない。結果として、ヒータ１０３０のそれぞれは、広範囲の抵抗の温度係数を含む多種多様の電気抵抗材料から構築され得る。抵抗器は、その抵抗の温度係数、即ちＴＣＲにより特徴付けられることができる。ＴＣＲは、周囲温度の関数としての抵抗器の抵抗の変化である。ＴＣＲは、摂氏度当たり百万分の一を意味するppm／℃で表され得る。抵抗の温度係数は、以下のように計算される。即ち、
抵抗の温度係数：ＴＣＲ＝（Ｒ２−Ｒ１）ｅ^−６／Ｒ１（Ｔ２−Ｔ１）
ここで、ＴＣＲはppm／℃の単位であり、Ｒ１は室内温度におけるオーム単位であり、Ｒ２はオーム単位の動作温度における抵抗値であり、Ｔ１は℃の単位の室内温度であり、Ｔ２は℃単位の動作温度である。

ヒータ１０３０が温度センサ１０３４から分離し及び温度センサ１０３４と異なるので、多種多様の薄膜材料の選択が、ヒータ１０３０を形成するためのウェハー製造プロセスにおいて利用可能である。一例において、ヒータ１０３０のそれぞれは、面積当たり比較的高い熱放散、高い温度安定性（ＴＣＲ＜１０００ppm／℃）、及び周囲の媒体および熱センサに対する発熱の親密な結合を有する。適切な材料は、幾つかの名前を挙げると、タンタルのような耐火金属およびそれらの個々の合金、及びその合金、及びタングステン、及びその合金であることができるが、ドープドシリコン又はポリシリコンのような他の熱放散デバイスも使用され得る。

センサ１０３４は、ストリップ１０２６の長さに沿って間隔をおいて配置された個々の検出素子を含む。センサ１０３４のそれぞれは、センサ１０３４が関連した又は対応するヒータ１０３０からの熱の伝達を検出または当該伝達に応答することができるように、対応するヒータ１０３０に十分に接近している。センサ１０３４のそれぞれは、関連したヒータからの熱パルスを受ける及び当該熱パルスに対応する特定のセンサ１０３４に伝達された熱の量を示す又は反映する信号を出力する。関連したヒータにより伝達される熱の量は、熱がセンサ１０３４に到達する前に伝達された媒体に依存して変動する。液体１０４２は、空気１０４１より高い熱容量を有する。かくして、液体１０４２は、空気１０４１を基準として異なるようにセンサ１０３４により検出される温度を低減する。結果として、センサ１０３４からの信号間の相違は、容積１０４０内の液体１０４２のレベルを示す。

一例において、センサ１０３４のそれぞれは、特徴的な温度反応を有するダイオードを含む。例えば、一例において、センサ１０３４のそれぞれは、P-N接合ダイオードを含む。他の例において、他のダイオードが利用され得る、又は他の温度センサが利用され得る。

図示された例において、ヒータ１０３０及びセンサ１０３４は、ストリップ１０２６の長さに沿って互いの間で互いに噛合う又は交互配置されるように、ストリップ１０２６により支持される。本開示のために、ヒータ及び／又はセンサ及びストリップに関連して用語「支持する」又は「により支持される」は、ストリップ、ヒータ及びセンサが単一の接続されたユニットを形成するように、ヒータ及び／又はセンサがストリップにより保持されていることを意味する。係るヒータ及びセンサは、ストリップの外側または内部および内側に支持され得る。本開示のために、用語「互いに噛合う」又は「交互配置される」は、２つの要素が互いに対して交互になることを意味する。例えば、互いに噛合うヒータ及びセンサは、第１のヒータ、続いて第１のセンサ、続いて第２のヒータ、続いて第２のセンサなどを含むことができる。

一例において、個々のヒータ１０３０は、個々のヒータ１０３０に隣接した複数のセンサ１０３４により検出されることができる熱パルスを放出することができる。一例において、各センサ１０３４は、個々のヒータ１０３０から２０μｍ以下の間隔を置いて配置される。一例において、センサ１０３４は、ストリップ１０２４に沿って１インチ当たり少なくとも１００個のセンサ１０３４（１センチメートル当たり少なくとも１０４０個のセンサ１０３４）の最小一次元密度を有する。一次元密度は、ストリップ１０２６の長さに沿った方向において測定単位当たり多数のセンサを含み、ストリップ１０２６の次元は、液体インターフェース１０２４の深さ又は液体レベル検出分解能を規定する様々な深さまで及ぶ。他の例において、センサ１０３４は、ストリップ１０２４に沿って他の一次元密度を有する。例えば、センサ１０３４は、ストリップ１０２６に沿って１インチ（２．５４ｃｍ）当たり少なくとも１０個のセンサ１０３４の一次元密度を有する。他の例において、センサ１０３４は、ストリップ１０２６に沿って１インチ当たり１０００個以上のセンサ（１センチメートル当たり１０４００個以上のセンサ１０３４）のオーダの一次元密度を有することができる。

幾つかの例において、天地方向の１センチメートル又は１インチ当たりのセンサの天地方向の密度または数は、ストリップ１０２６の天地方向または長手方向の長さに沿って変化することができる。図６Ｂは、主要寸法または長さに沿ってセンサ１０３４の変化する密度を含む例示的なセンサストリップ１０２６を示す。図示された例において、センサストリップ１０２６は、天地方向の高さ又は深さに沿ってこれら領域においてセンサ１０３４のより大きい密度を有し、より大きい程度の深さ分解能からより多くの利益を得ることができる。例示された例において、センサストリップ１０２６は、センサ１０３４の第１の密度を含む下側部分１１２７、及びセンサ１０３４の第２の密度を含む上側部分１１２９を有し、第２の密度は第１の密度より小さい。係る例において、センサストリップ１０２６は、容積内の液体のレベルが空の状態に近づくにつれて、より高い程度の精度または分解能を提供する。一例において、下側部分１１２７は、１センチメートル当たり少なくとも１０４０個のセンサ１０３４の密度を有するが、上側部分１１２９は１センチメートル当たり１０個未満のセンサの密度を有し、一例において、１センチメートル当たり４個のセンサ１０３４である。更なる他の例において、センサストリップ１１２６の上側部分または中間部分は、代案としてセンサストリップ１０２６の他の部分に比べてセンサのより大きな密度を有することができる。

ヒータ１０３０のそれぞれ及びセンサ１０３４のそれぞれは、コントローラの制御下で選択的に付勢可能である。一例において、コントローラは、ストリップ１０２６の一部である又はストリップ１０２６により保持される。別の例において、コントローラは、ストリップ１０２６上のヒータ１０３０に電気接続される遠隔コントローラを含む。一例において、インターフェース１０２４は、コントローラから分離した構成要素を含み、インターフェース１０２４の交換を容易にする、又は別個のコントローラによる複数のインターフェース１０２４の制御を容易にする。

図７は、容積内の液体のレベルを検出および求めるための、液体インターフェース１０２４のような液体インターフェースを用いて実行され得る例示的な方法１１００の流れ図である。ブロック１１０２により示されるように、制御信号がヒータ１０３０に送信され、ヒータ１０３０のサブセット又はヒータ１０３０のそれぞれが、熱パルスを放出するようにオン及びオフされる。一例において、制御信号は、ヒータ１０３０が熱パルスを逐次的に放出するために逐次的に付勢される、又はオン及びオフ（パルス状）されるように、ヒータ１０３０に送信される。一例において、ヒータ１０３０は、例えばストリップ１０２６に沿って上部から底部まで又はストリップ１０２６に沿って底部から上部までの順序で、逐次的にオン及びオフされる。

別の例において、ヒータ１０３０は、探索アルゴリズムに基づいて付勢され、この場合、コントローラは、容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求めるためにパルス動作されるヒータ１０３０の総使用時間または総数を低減しようとして、どのヒータ１０３０が最初にパルス動作されるべきであるかを識別する。一例において、何のヒータ１０３０が最初にパルス動作されるかに関する識別は、履歴データに基づく。例えば、一例において、コントローラは、容積１０４０内の液体１０４２の最後に検出されたレベルに関するデータを取得するためにメモリを閲覧し、液体１０４２の最後に検出されたレベルからより遠く離れた他のヒータ１０３０をパルス動作させる前に、液体１０４２の最後に検出されたレベルに最も近いこれらヒータ１０３０をパルス動作させる。

別の例において、コントローラは、液体１０４２の取得された最後に検出されたレベルに基づいて容積１０４０内の液体１０４２の現在のレベルを予測し、容積１０４０内の液体１０４２の予測された現在のレベルに近接したこれらヒータ１０３０をパルス動作させ、液体１０４２の予測された現在のレベルからより遠く離れた他のヒータ１０３０をパルス動作させる。一例において、液体１０４２の予測された現在のレベルは、液体１０４２の最後に検出されたレベルに基づいており、液体１０４２のレベルの最後の検出から時間が経過している。別の例において、液体１０４２の予測された現在のレベルは、液体１０４２の最後に検出されたレベル、及び容積１０４０からの液体１０４２の消費量または引出し量を示すデータに基づく。例えば、液体インターフェース１０２４がインク供給部のインクの容積１０４０を検出する状況において、液体１０４２の予測された現在のレベルは、液体１０４２の最後に検出されたレベル、及びインク又は同種のものなどを用いて印刷されたページ数のようなデータに基づくことができる。

更に別の例において、ヒータ１０３０は逐次にパルス動作されることができ、この場合、容積１０４０の深さの範囲の中心に最も近いヒータ１０３０が最初にパルス動作され、他のヒータ１０３０が容積１０４０の深さの範囲の中心からのそれらの距離に基づいた順序でパルス動作される。更に別の例において、ヒータ１０３０のサブセットが同時にパルス動作される。例えば、第１のヒータ及び第２のヒータが同時にパルス動作されることができ、この場合、第１のヒータ及び第２のヒータはストリップ１０２６に沿って互いから十分に間隔をおいて配置され、その結果、第１のヒータにより放出された熱は、第２のヒータからの熱の伝導を検出することが意図されたセンサに伝達されない又は到達しない。ヒータ１０３０を同時にパルス動作させることは、容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求めるための総使用時間を低減することができる。

一例において、各熱パルスは、少なくとも１０μｓの持続時間を有し、少なくとも１０ｍＷの電力を有する。一例において、各熱パルスは、１から１００μｓ及び１ミリ秒までの持続時間を有する。一例において、各熱パルスは、少なくとも１０ｍＷ及び１０Ｗ以下の電力を有する。

図７のブロック１１０４により示されるように、各放出されたパルスについて、関連するセンサ１０３４が、関連するヒータからの熱の関連するセンサ１０３４への伝達を検出する。一例において、各センサ１０３４は、関連するヒータからの熱パルス後の所定の時間期間の後で付勢され、オンされ又はポーリングされる。当該時間期間は、パルスの開始時点、パルスの終了、又はパルスのタイミングに関連した幾つかの他の時間値に基づくことができる。一例において、各センサ１０３４は、関連するヒータ１０３０から伝達された熱を、関連するヒータ１０３０からの熱パルスの終了後の少なくとも１０μｓの開始時点で検出する。一例において、各センサ１０３４は、関連するヒータ１０３０から伝達された熱を、関連するヒータ１０３０からの熱パルスの終了後の１０００μｓの開始時点で検出する。別の例において、センサ１０３４は、熱パルスの持続時間に等しい時間期間に続いて、関連するヒータからの熱パルスの終了後に熱の検出を開始し、この場合、係る検出は、熱パルスの持続時間の２倍から３倍の時間期間にわたって行なわれる。更に他の例において、熱パルスと関連するセンサ１０３４による熱の検出との間の時間遅延は、他の値を有してもよい。

図７のブロック１１０６により示されるように、コントローラ又は別のコントローラ
が、各放出されたパルスからの熱の検出された伝達に基づいて、容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求める。例えば、液体１０４２は、空気１０４１よりも高い熱容量を有する。かくして、液体１０４２は、空気１０４１を基準として異なるようにセンサ１０３４により検出される温度を低減する。液体が特定のヒータ１０３０とその関連するセンサ１０３４との間に広がるように、容積１０４０内の液体１０４２のレベルが存在する場合、特定のヒータ１０３２から関連するセンサ１０３４までの熱伝達は、空気１０４１が特定のヒータ１０３０とその関連するセンサ１０３４との間に広がる状況に比べて少ない。関連するヒータ１０３０による熱パルスの放出に続いて、関連するセンサ１０３０により検出される熱の量に基づいて、コントローラは、特定のヒータ１０３０と関連するセンサとの間に空気または液体が広がっているか否かを判断する。この判断、及びストリップ１０２６に沿ったヒータ１０３０及び／又はセンサ１０３４の既知の位置、及び容積１０４０のフロアを基準としたストリップ１０２６の相対位置を用いて、コントローラは、容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求める。容積１０４０内の液体１０４２の求められたレベル及び容積１０４０の特性に基づいて、コントローラは、容積１０４０内に残る液体の実際の体積または量を更に求めることができる。

一例において、コントローラは、メモリに格納されたルックアップテーブルを閲覧することにより容積１０４０内の液体のレベルを求め、この場合、ルックアップテーブルは、センサ１０３４からの異なる信号を、容積１０４０内の液体の異なるレベルと関連付ける。更に別の例において、コントローラは、センサ１０３４からの信号をアルゴリズム又は公式への入力として利用することにより、容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求める。

幾つかの例において、方法１１００及び液体インターフェース１０２４は、容積１０４０内の液体１０４２の最上レベル又は上面を求めるために使用されるだけでなく、容積１０４０に存在する様々な液体の様々なレベルを同時に求めることもできる。例えば、様々な密度または他の特性に起因して、様々な液体が互いの上に層状に積み重なる一方で、単一の容積１０４０内に同時に存在する。係る様々な液体のそれぞれは、異なる熱伝達特性を有することができる。係る応用形態において、方法１１００及び液体インターフェース１０２４を用いて、容積１０４０内で第１の液体の層が終了する場所、及び第１の液体の下にある又は上にある第２の異なる液体の層が始まる場所を識別することができる。

一例において、容積１０４０内の液体の求められたレベル（単数または複数）及び／又は容積１０４０内の液体の求められた体積または量は、ディスプレイ又は可聴デバイスによって出力される。更に他の例において、液体の求められたレベル又は液体の体積は、ユーザに対する警報、警告または同種のものをトリガするための基礎として使用される。幾つかの例において、液体の求められたレベル又は液体の体積は、補充液体の自動再注文、又は容積１０４０への液体の流入を停止するためにバルブを閉じることをトリガするために使用される。例えば、プリンタにおいて、容積１０４０内の液体の求められたレベルは、交換インクカートリッジ又は交換インク供給部の再注文を自動的にトリガすることができる。

図８は、例示的な液体レベル検出システム１２２０を示す。液体レベル検出システム１２２０は、支持体１２２２、上述された液体インターフェース１０２４、電気相互接続１２２６、コントローラ１２３０及びディスプレイ１２３２を含む。支持体１２２２は、ストリップ１０２６を支持する構造体を含む。一例において、支持体１２２２は、ポリマー、ガラス又は他の材料から形成された又はポリマー、ガラス又は他の材料を含むストリップ１０２６を含む。一例において、支持体１２２２は、埋め込まれた電気トレース又は導体を有する。例えば、支持体１２２２は、エポキシ樹脂結合剤を用いた織りガラス繊維布から成る複合材料を含む。一例において、支持体１２２２は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂積層板、管、ロッド又はプリント基板を含む。

上述された液体インターフェース１０２４は、支持体１２２２の長さに沿って延在する。一例において、液体インターフェース１０２４は、支持体１２２２に接着剤で付けられる、接着される、又は別な方法で固定される。幾つかの例において、ストリップ１０２６の厚さ及び強度に依存して、支持体１２２２は省略され得る。

電気相互接続１２２６は、図６Ａから図６Ｂに示されたようなインターフェース１０２４のセンサ１０３４からの信号がコントローラ１２３０に伝達されるインターフェースを含む。一例において、電気相互接続１２２６は、電気コンタクトパッド１２３６を含む。他の例において、電気相互接続１２２６は他の形態を有することができる。電気相互接続１２２６、支持体１２２２及びストリップ１０２４はまとめて、液体容器容積の一部へ組み込まれ得る及び当該一部として固定され得る、又は様々な液体容器または容積へ一時的に手動で挿入され得る別個のポータブル検出デバイスであることができる液体レベルセンサ１２００を形成する。

コントローラ１２３０は、処理ユニット１２４０及び関連する一時的でない（持続性）コンピュータ可読媒体またはメモリ１２４２を含む。一例において、コントローラ１２３０は、液体レベルセンサ１２００から離れている。他の例において、コントローラ１２３０はセンサ１２００の一部として組み込まれる。処理ユニット１２４０は、メモリ１２４２に包含された命令をファイルする。この応用形態のために、用語「処理ユニット」は、メモリに包含された命令のシーケンスを実行する現在開発された又は将来開発される処理ユニットを意味するであろう。命令のシーケンスの実行により、処理ユニットは、制御信号を生成する。命令は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、大容量記憶装置または幾つかの他の持続性記憶装置から処理ユニットにより実行するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）にロードされ得る。他の実施形態において、ハードワイヤード回路が、説明された機能を実施すためにソフトウェア命令の代わりに又は当該ソフトウェア命令と組み合わせて使用され得る。例えば、コントローラ１２３０は、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部として具現化され得る。特に別段の断りのない限り、コントローラ１２３０は、ハードウェア回路およびソフトウェアの任意の特定の組み合わせ、又は処理ユニットにより実行される命令の任意の特定の供給源に制限されない。

メモリ１２４２に包含された命令に続いて、処理ユニット１２４０は、図示された及び図７に関連して上述された方法１１００を実行する。メモリ１２４２に供給された命令に続いて、プロセッサ１２４０は、ヒータ１２３０を選択的にパルス動作させる。メモリ１２４２に供給された命令に続いて、プロセッサ１２４０は、センサ１０３４からデータ信号を、又はパルスからの熱の散逸およびセンサ１０３４への熱の伝達を示すデータ信号を取得する。メモリ１２４２に供給された命令に続いて、プロセッサ１２４０は、センサ１０３４からの信号に基づいて容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求める。上述されたように、幾つかの例において、コントローラ１２３０は更に、容積１０４０又は液体１０４２を収容するチャンバの特性を用いて、液体１０４２の量または体積を求めることができる。

一例において、ディスプレイ１２３２は、コントローラ１２３０から信号を受け取り、液体１０４２の求められたレベル及び／又は容積１０４０内の液体１０４２の求められた体積または量に基づいて、可視データを提示する。一例において、ディスプレイ１２３２は、液体１０４２で満たされる容積１０４０の割合を描写するアイコン又は他のグラフを提示する。別の例において、ディスプレイ１２３２は、液体１０４２のレベル、又は液体１０４２で満たされる容積１０４０の割合または液体１０４２の空になったことの英数字表示を提示する。更に別の例において、ディスプレイ１２３２は、容積１０４０内の液体１０４２の求められたレベルに基づいて警報または「許容できる」ステータスを提示する。更に他の例において、ディスプレイ１２３２は省略されることができ、この場合、容積内の液体の求められたレベルを用いて、補充液体の再注文、液体を容積に追加するためのバルブの付勢、液体１０４２の容積１０４０への進行中の追加を終了させるためのバルブの付勢のようなイベントを自動的にトリガする。

図９は、液体供給システム１３１０の一部として組み込まれる液体レベル検出システム１２２０を示す断面図である。液体供給システム１３１０は、液体容器１３１２、チャンバ１３１４、及び流体または液体ポート１３１６を含む。容器１３１２は、チャンバ１３１４を画定する。チャンバ１３１４は、液体１０４２が収容される例示的な容積１０４０を形成する。図９により示されるように、支持体１２２２及び液体インターフェース１０２４は、チャンバ１３１４の底部側からチャンバ１３１４に突出し、チャンバ１３１４が完全に空になる状態に近づく際の液体レベルの測定を容易にする。他の例において、液体インターフェース１０２４の支持体１２２２は、代案としてチャンバ１３１４の上部から吊され得る。

液体ポート１３１６は、チャンバ１３１４内からの液体が外部受容器に供給および送られる液体通路を含む。一例において、液体ポート１３１６は、チャンバ１３１４からの液体の選択的な排出を容易にするバルブ又は他の機構を含む。一例において、液体供給システム１３１０は、印刷システム用の軸外インク供給部を含む。別の例において、液体供給システム１３１０は更に、液体インターフェース１０２４を介してチャンバ１３１４から液体１０４２を受け取るためにチャンバ１３１４に流体結合されたプリントヘッド１３２０を含む。一例において、プリントヘッド１３２０を含む液体供給システム１３１０は、印刷カートリッジを形成することができる。本開示のために、用語「流体結合された」は、２つ以上の流体伝達体積が、直接的に互いに接続される、又は流体が一方の体積から他方の体積へ流れることができるように介在の体積または空間により互いに接続されることを意味する。

図９に示された例において、液体供給システム１３１０から遠隔位置にある又は離れているコントローラ１２３０との通信は、ユニバーサル・シリアル・バス・コネクタ又は他のタイプのコネクタのような配線コネクタ１３２４によって容易にされる。コントローラ１２３０及びディスプレイ１２３２は、上述されたように動作する。

図１０は、液体供給システム１４１０、即ち液体供給システム１３１０の別の例を示す断面図である。液体供給システム１４１０は、液体供給システム１４１０が液体ポート１３１６の代わりに液体ポート１４１６を含むことを除いて、液体供給システム１３１０に類似する。液体ポート１４１６は、液体ポート１４１６が容器１３１２のチャンバ１３１４の上のキャップ１４２６に設けられることを除いて、液体ポート１３１６のインターフェースに類似する。システム１３１０の構成要素に対応するシステム１４１０のこれら残りの構成要素は同様に付番される。

図１１から図１３は、液体レベルセンサ１５００、即ち図８の液体レベルセンサ１２００の別の例を示す。図１１は、液体インターフェース１２２４の一部を示す図である。図１２はセンサ１５００の回路図である。図１３は、線８−８に沿った図１１の液体インターフェース１２２４の断面図である。図１１により示されるように、液体インターフェース１２２４は、一連のヒータ１５３０及び一連のセンサ温度センサ１５３４を支持するストリップ１０２６を液体インターフェース１２２４が含む図６Ａから図６Ｂに関連して上述された液体インターフェース１０２４に類似する。図示された例において、ヒータ１５３０及び温度センサ１５３４は、ストリップ１０２６の長さ（Ｌ）に沿って互いに噛合う又は交互配置される。長さ（Ｌ）は、センサ１５００が使用されている際の様々な深さにわたって延在するストリップ１０２６の主要寸法である。図示された例において、各センサ１５３４は、その関連する又は対応するヒータ１５３０から間隔距離（Ｓ）だけ離隔されており、当該間隔距離（Ｓ）は、長さ（Ｌ）に沿った方向において測定された場合、２０μｍ以下および公称では１０μｍである。図示された例において、センサ１５３４及びそれらの関連するヒータ１５３０は、二つ一組で配列され、この場合、隣接する対のヒータ１５３０は、長さ（Ｌ）に沿った方向において測定された場合に少なくとも２５μｍの距離（Ｄ）だけ互いから離隔されて、連続したヒータ間の熱クロストークが低減される。一例において、連続したヒータ１５３０は、２５μｍから２５００μｍ、及び公称では１００μｍの距離（Ｄ）だけ互いから離隔される。

図１２に示されるように、各ヒータ１５３０は、トランジスタ１５５２の選択的な付勢を通じて選択的にオン及びオフすることができる電気抵抗器１５５０を含む。各センサ１５３４は、ダイオード１５６０を含む。一例において、温度センサとしての機能を果たすダイオード１５６０は、Ｐ−Ｎ接合ダイオードを含む。各ダイオード１５６０は、温度の変化に対する特徴的な反応を有する。特に、各ダイオード１５６０は、温度の変化に応答して変化する順方向電圧を有する。ダイオード１５６０は、温度と印加電圧との間にほぼ直線関係を呈する。温度センサ１５３４がダイオード又は半導体接合を含むので、センサ１５００は低コストであり、半導体製造技術を用いてストリップ１０２６上に製造され得る。

図１３は、センサ１５００の一例の一部の断面図である。図示された例において、ストリップ１０２６は、上述されたような支持体１２２２により支持される。一例において、ストリップ１０２６は、シリコンを含むが、支持体１２２２はポリマー又はプラスチックを含む。図示された例において、ヒータ１５３０は、ストリップ１０２６により支持されたポリシリコンヒータを含むが、二酸化ケイ素の層のような電気絶縁層１５６２によりストリップ１０２６から離れている。図示された例において、ヒータ１５３０は更に、検出されている液体とヒータ１５３０との間の接触を阻止する外側パッシベーション層１５６４により、カプセル封入される。パッシベーション層１５６４は、検出されている液体またはインクとの腐食性接触によって生じる損傷からヒータ１５３０及びセンサ１５３４を保護する。一例において、外側パッシベーション層１５６４は、炭化ケイ素および／またはオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を含む。他の例において、層１５６２及び１５６４は、省略されることができ、又は他の材料から形成され得る。

図１２及び図１３により示されるように、センサ１５００の構成は、追加の熱抵抗器（Ｒ）を提供する様々な層またはバリヤを形成する。ヒータ１５３０により放出された熱パルスは、係る熱抵抗器を横切って関連するセンサ１５３４に伝達される。特定のヒータ１５３０からの熱が関連するセンサ１５３４に伝達される割合（rate：比率、速度）は、特定のヒータ１５３０が空気１０４１又は液体１０４２に隣接しているか否かに依存して変化する。センサ１５３４からの信号は、それらが空気１０４１又は液体１０４２を横切って伝達されたか否かに依存して変化する。異なる信号を用いて、容積１０４０内の液体１０４２の現在のレベルを求める。

図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃは、液体インターフェース１６２４及び１６４４、即ち液体インターフェース１０２４の他の例を示す。図１４Ａにおいて、ヒータ及びセンサは、０、１、２、・・Ｎと表記されて、二つ一組で配列される。液体インターフェース１６２４は、ストリップ１０２６の長さに沿って垂直方向に互いに噛合う又は交互配置されていないことを除いて、図６Ａから図６Ｂの液体インターフェース１０２４に類似し、ヒータ１０３０及びセンサ１０３４は、ストリップ１０２６の長さに沿って垂直方向に並んだ対のアレイで配列される。

図１４Ｂ及び図１４Ｃは、液体インターフェース１６４４、即ち図６Ａから図６Ｂの液体インターフェースの別の例を示す。液体インターフェース１６４４は、ヒータ１０３０及びセンサ１０３４がストリップ１０２６の長さに沿って垂直方向に間隔をおいて配置されたスタック（積重体）のアレイで配列されることを除いて、図６Ａから図６Ｂの液体インターフェース１０２４に類似する。図１４Ｃは、ヒータ１０３０及びセンサ１０３４の対の積み重ねられた構成を更に示すインターフェース１６４４の断面図である。

図１４Ａから図１４Ｃは更に、ヒータ／センサ対１のヒータ１０３０のパルス動作、及び隣接する材料を介した熱のその後の散逸の例を更に示す。図１４Ａから図１４Ｃにおいて、熱の温度または強度は、熱が熱の供給源、即ちヒータ／センサ対１のヒータ１０３０から更に離れるように進むにつれて消散する又は減少する。熱の散逸が、図１４Ａから図１４Ｃにおいてクロスハッチングの変化により示される。

図１５は、図１４Ａから図１４Ｃに示された例示的なパルス動作の一対の時間同期したグラフを示す。図１５は、ヒータセンサ対１のヒータ１０３０のパルス動作とヒータ／センサ対（０、１、２、・・Ｎ）のセンサ１０３４による経時的な応答との間の関係を示す。図１５により示されるように、各対（０、１、２、・・Ｎ）のセンサ１０３４のそれぞれの応答は、空気または液体が個々のヒータ／センサ対（０、１、２、・・Ｎ）の上にあるか又は個々のヒータ／センサ対（０、１、２、・・Ｎ）に隣接しているか否かに応じて変化する。特徴的な過渡曲線および大きさのスケールは、空気の存在下対液体の存在下で異なる。結果として、インターフェース１６４４、並びにインターフェース１０２４及び１６２４のような他のインターフェースからの信号は、容積内の液体のレベルを示す。

一例において、上述されたコントローラ１２３０のようなコントローラは、一対のヒータ／センサのヒータ１０３０を個別的にパルス動作させ、液体または空気が個々のヒータ／センサ対に隣接するか否かを判断するために、同じ対のセンサから検出される際の温度の大きさを、ヒータパルス動作パラメータに対して比較することにより、検出される容積内の液体のレベルを求める。コントローラ１２３０は、検出される容積内の液体のレベルが判明する又は特定されるまで、アレイの各対に対して係るパルス動作および検出を行なう。例えば、コントローラ１２３０は、対０のヒータ１０３０を最初にパルス動作させて、対０のセンサ１０３４により提供される検出された温度を所定の閾値と比較する。その後、コントローラ１０３０は、対１のヒータ１０３０をパルス動作させ、対１のセンサ１０３４により提供される検出された温度を所定の閾値と比較する。このプロセスは、液体のレベルが判明する又は特定されるまで、繰り返される。

別の例において、上述されたコントローラ１２３０のようなコントローラは、一対のヒータ／センサのヒータ１０３０を個別的にパルス動作させ、複数の対のセンサにより検出される際の温度の複数の大きさを比較することにより、検出される容積内の液体のレベルを求める。例えば、コントローラ１２３０は、対１のヒータ１０３０をパルス動作させ、その後、対１のセンサ１０３４により検出された温度、対０のセンサ１０３４により検出された温度、対２のセンサ１０３４により検出された温度などを比較し、各温度は対１のヒータ１０３０のパルス動作によって生じる。一例において、コントローラ１２３０は、液体または空気がパルス動作したヒータを含むヒータセンサ対に隣接しているか否かを判断するために、単一の熱パルスによって生じる、液体インターフェースに沿って垂直方向の異なるセンサ１０３４からの温度の複数の大きさの分析を利用することができる。係る例において、コントローラ１２３０は、検出される容積１０４０内の液体１０４２のレベルが判明する又は特定されるまで、アレイの各対のヒータを別個にパルス動作させて、結果としての対応する複数の異なる温度の大きさを分析することにより、係るパルス動作および検出を行なう。

別の例において、コントローラ１２３０は、単一の熱パルスによって生じる、液体インターフェース沿って垂直方向の温度の複数の大きさの相違に基づいて、検出される容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求めることができる。例えば、特定のセンサ１０３４の温度の大きさが、隣接するセンサ１０３４の温度の大きさに対して大幅に変化する場合、大幅な変化は、液体１０４２のレベルが２つのセンサ１０３４にあるか又は２つのセンサ１０３４間にあることを示すことができる。一例において、コントローラ１２３０は、液体１０４２のレベルが２つのセンサ１０３４の既知の垂直位置にあるか又は２つのセンサ１０３４の既知の垂直位置の間にあるか否かを判断するために、隣接するセンサ１０３４の温度の大きさの相違を所定の閾値と比較することができる。

更に他の例において、上述されたコントローラ１２３０のようなコントローラは、単一のセンサ１０３４からの信号に基づいた過渡温度曲線、又は複数のセンサ１０３４からの信号に基づいた複数の過渡温度曲線のプロファイルに基づいて、検出される容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求める。一例において、上述されたコントローラ１２３０のようなコントローラは、一対（０、１、２、・・Ｎ）のヒータ１０３０を個別的にパルス動作させ、液体１０４２又は空気１０４１が個々のヒータ／センサ対（０、１、２、・・Ｎ）に隣接するか否かを判断するために、同じ対（０、１、２、・・Ｎ）のセンサにより生成された過渡温度曲線を所定の閾値または所定の曲線に対して比較することにより、検出される容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求める。コントローラ１２３０は、検出される容積１０４０内の液体１０４２のレベルが判明する又は特定されるまで、アレイの各対（０、１、２、・・Ｎ）に対して係るパルス動作および検出を行なう。例えば、コントローラ１２３０は、対０のヒータ１０３０を最初にパルス動作させて、対０のセンサ１０３４により生成された結果としての過渡温度曲線を所定の閾値または所定の比較曲線と比較することができる。その後、コントローラ１２３０は、対１のヒータ１０３０をパルス動作させて、対１のセンサ１０３４により生成された結果としての過渡温度曲線を所定の閾値または所定の比較曲線と比較することができる。このプロセスは、液体１０４２のレベルが判明する又は特定されるまで繰り返される。

別の例において、上述されたコントローラ１２３０のようなコントローラは、一対（０、１、２、・・Ｎ）のヒータ１０３０を個別的にパルス動作させ、複数の対（０、１、２、・・Ｎ）のセンサ１０３４により生成された複数の過渡温度曲線を比較することにより、検出される容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求める。例えば、コントローラ１２３０は、対１のヒータ１０３０をパルス動作させ、その後、対１のセンサ１０３４により生成された結果としての過渡温度曲線、対０のセンサ１０３４により生成された結果としての過渡温度曲線、対２のセンサ１０３４により生成された結果としての過渡温度曲線などを比較することができ、各過渡温度曲線は、対１のヒータ１０３０のパルス動作によって生じる。一例において、コントローラ１２３０は、液体１０４２又は空気１０４１がパルス動作したヒータ１０３０を含むヒータセンサ対（０、１、２、・・Ｎ）に隣接するか否かを判断するために、単一の熱パルスによって生じる、液体インターフェースに沿って垂直方向の異なるセンサ１０３４からの複数の過渡温度曲線の分析を利用することができる。係る例において、コントローラ１２３０は、検出される容積１０４０内の液体１０４２のレベルが判明する又は特定されるまで、アレイの各対（０、１、２、・・Ｎ）のヒータ１０３０を別個にパルス動作させて、結果としての対応する複数の異なる過渡温度曲線を分析することにより、係るパルス動作および検出を行なう。

別の例において、コントローラ１２３０は、単一の熱パルスによって生じる、液体インターフェース沿って垂直方向の異なるセンサ１０３４により生成された複数の過渡温度曲線の相違に基づいて、検出される容積１０４０内の液体１０４２のレベルを求めることができる。例えば、特定のセンサ１０３４の過渡温度曲線が、隣接するセンサ１０３４の過渡温度曲線に対して大幅に変化する場合、大幅な変化は、液体１０４２のレベルが２つのセンサ１０３４にあるか又は２つのセンサ１０３４間にあることを示すことができる。一例において、コントローラ１２３０は、液体１０４２のレベルが２つのセンサ（０、１、２、・・Ｎ）の既知の垂直位置にあるか又は２つのセンサ（０、１、２、・・Ｎ）の既知の垂直位置の間にあるか否かを判断するために、隣接するセンサ１０３４の過渡温度曲線の相違（difference：差分）を所定の閾値と比較することができる。

図１６及び図１７はセンサ１７００、即ち図１１から図１３のセンサ１５００の一例を示す。センサ１７００は、支持体１７２２、液体インターフェース１２２４、電気インターフェース１７２６、ドライバ１７２８、及びつば（カラー）１７３０を含む。支持体１７２２は上述された支持体１２２２に類似する。図示された例において、支持体１７２２は、成形されたポリマーを含む。他の例において、支持体１７２２はガラス又は他の材料を含むことができる。

液体インターフェース１２２４は上述された。液体インターフェース１２２４は、支持体１７２２の長さに沿って支持体１７２２の面に接着される、接着剤で付けられる、又は付着される。支持体１７２２は、ガラス、ポリマー、ＦＲ４又は他の材料から形成され得る、又はガラス、ポリマー、ＦＲ４又は他の材料を含むことができる。

電気インターフェース１７２６は、図８から図１０に関連して上述されたコントローラ１２３０と電気接続するための電気コンタクトパッド１２３６を含むプリント基板を含む。図示された例において、電気インターフェース１７２６は支持体１７２２に接着される又は付着される。電気インターフェース１７２６は、ドライバ１７２８、並びに例えば図１１の液体インターフェース１２２４のヒータ１５３０及びセンサ１５３４に電気接続される。一例において、ドライバ１７２８は、電気インターフェース１７２６を通じて受け取られた信号に応じて、ヒータ１５３０及びセンサ１５３４を駆動する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む。他の例において、ヒータ１５３０の駆動およびセンサ１５３４による検出は、代案として、ＡＳＩＣの代わりに完全に集積化されたドライバ回路により制御され得る。

つば１７３０は、支持体１７２２の周りに延在し、センサ１７００が容積１０４０内の液体１０４２のレベルを検出するために使用される液体容器１０４０と支持体１７２２との間の供給一体化インターフェースとしての機能を果たす。幾つかの例において、つば１７３０は、液体シールを提供し、検出されている容積１０４０内に収容された液体と電気インターフェース１７２６を分離する。図１６により示されるように、幾つかの例において、ドライバ１７２８、並びにドライバ１７２８、液体インターフェース１２２４及び電気インターフェース１７２６の間の電気接続は、エポキシ樹脂成形化合物の層のような、保護電気絶縁ワイヤボンド接着剤またはカプセルの材料１７３５により更に覆われる。

図１８Ａは、本明細書で説明される原理の一例による、液体レベルセンサ１９００の等角図である。液体レベルセンサ１９００は、図８から図１０に関連して上述されたようなコントローラ１２３０と電気接続するための電気コンタクトパッド１２３６を含むプリント基板を含む電気インターフェース１７２６を含む。液体レベルセンサ１９００は更に、電気インターフェース１７２６と共に成形用基板１９０２へオーバーモールドされた細長い小片（スライバ）のダイ１９０１を含む。

図１８Ｂは、本明細書で説明される原理の一例による、線Ａに沿った図１８Ａの液体レベルセンサ１９００の側面破断図である。電気インターフェース１７２６は、電気コンタクトパッド１２３６の反対側で電気インターフェース１７２６の側に位置するコンタクトパッド１９３６と細長い小片のダイ１９０１に位置する電気コンタクトパッド１９３７との間に延在するワイヤボンド１９０３を介して、細長い小片のダイ１９０１に電気結合される。ヒータ１０３０及びセンサ１０３４のアレイは、更に詳細に後述されるように、液体レベルセンサ１９００が空気１０４１又は液体１０４２と接触する場所と反対の側で、細長い小片のダイ１９０１上に配置される。幾つかのヒータ１０３０及びセンサ１０３４が図１８Ｂの細長い小片のダイ１９０１上に配置されるが、任意の数のヒータ１０３０及びセンサ１０３４が本明細書で説明されるように、細長い小片のダイ１９０１上に配置され得る。

Claims (15)

1. 流体供給カートリッジを流体吐出デバイスに接続するための流体供給カートリッジ用の水平方向インターフェースであって、
   前記流体供給カートリッジの流体の供給部を前記流体吐出デバイスに水平方向に流体的に相互接続するための１つ又は複数の流体相互接続隔膜と、
   前記流体供給カートリッジのデジタル液体レベルセンサを前記流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースに水平方向に導電的に接続するための電気インターフェースとを含む、水平方向インターフェース。
2. 流体吐出デバイスへ水平方向に挿入可能な流体供給カートリッジであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内の流体の供給部と、
   前記ハウジング内の流体のレベルを測定するために、前記ハウジング内にあり且つ前記流体と接触するデジタル液体レベルセンサと、
   前記流体供給カートリッジを流体吐出デバイスに接続するために前記ハウジングの端部にある水平方向インターフェースとを含み、前記水平方向インターフェースは、
   前記流体の供給部を前記流体吐出デバイスに水平方向に流体的に相互接続するための流体相互接続隔膜と、
   前記デジタル液体レベルセンサを前記流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースに水平方向に導電的に接続するための電気インターフェースとを含む、流体供給カートリッジ。
3. 前記流体相互接続隔膜は、前記流体供給カートリッジの流体を前記流体吐出デバイスに供給するための第１の流体相互接続隔膜であり、
   前記水平方向インターフェースは、前記流体吐出デバイスからの流体および空気を前記流体供給カートリッジに戻すための第２の流体相互接続隔膜を更に含む、請求項２に記載の流体供給カートリッジ。
4. 前記第１の流体相互接続隔膜は、前記第２の流体相互接続隔膜より下に配置され、前記第２の流体相互接続隔膜は、前記電気インターフェースより下に配置される、請求項３に記載の流体供給カートリッジ。
5. 前記第１の流体相互接続隔膜は、前記電気インターフェースより下に配置され、前記電気インターフェースは、前記第２の流体相互接続隔膜より下に配置される、請求項３に記載の流体供給カートリッジ。
6. 前記電気インターフェースは、
   第１の表面、及び前記第１の表面の反対側の第２の表面を有する水平方向に配向された電気インターフェースと、
   前記第１の表面および前記第２の表面の１つ又は複数上の複数の電気コンタクトとを含む、請求項２に記載の流体供給カートリッジ。
7. 前記電気コンタクトは、前記第１の表面上にだけある、請求項６に記載の流体供給カートリッジ。
8. 前記電気コンタクトは、
   前記第１の表面上の、１つ又は複数の第１の電気コンタクトと、
   前記第２の表面上の、１つ又は複数の第２の電気コンタクトとを含む、請求項６に記載の流体供給カートリッジ。
9. 前記水平方向に配向された電気インターフェースは、前記流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースの対応するコネクタへ挿入可能な回路基板である、請求項６に記載の流体供給カートリッジ。
10. 前記水平方向に配向された電気インターフェースは、前記流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースの対応する回路基板が挿入可能であるコネクタである、請求項６に記載の流体供給カートリッジ。
11. 前記水平方向に配向された電気インターフェースは、前記デジタル液体レベルセンサの集積された部分である、請求項６に記載の流体供給カートリッジ。
12. 前記電気インターフェースは、
    表面を有する、垂直方向に配向された電気インターフェースと、
    前記表面上の複数の電気コンタクトとを含む、請求項２に記載の流体供給カートリッジ。
13. 前記垂直方向に配向された電気インターフェースは、前記流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースの対応する圧縮コネクタに対して物理的に押圧可能な回路基板である、請求項１２に記載の流体供給カートリッジ。
14. 前記垂直方向に配向された電気インターフェースは、前記流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースに対して物理的に押圧可能な圧縮コネクタである、請求項１２に記載の流体供給カートリッジ。
15. 前記垂直方向に配向された電気インターフェースは、前記デジタル液体レベルセンサの集積された部分であり、前記流体吐出デバイスの対応する電気インターフェースの対応する圧縮コネクタに対して物理的に押圧可能である、請求項１２に記載の流体供給カートリッジ。

Images