JP4655617B2 - Mounting structure of liquid detection device and liquid container - Google Patents
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本発明は、液体検出装置および同装置を備えた液体容器に係わり、特に、液体噴射装置における液体残量の検出に適した液体検出装置の取付構造および液体容器に関するものである。 The present invention relates to a liquid detection device and a liquid container including the same, and more particularly, to a liquid detection device mounting structure and a liquid container suitable for detecting a remaining amount of liquid in a liquid ejection device.
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ー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ディスプレー、面発光ディスプレー(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. As other liquid ejecting apparatuses, for example, an apparatus having a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode material (conductive paste) used for forming an electrode such as an organic EL display, a surface emitting display (FED), etc. ) 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 the pressurized ink as ink droplets is mounted on a carriage. Has been.
インクジェット式記録装置では、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。 The ink jet recording apparatus is configured to be able to continue printing by continuously supplying ink in an ink container to a recording head via a flow path. 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 that 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.
上記の課題を解決すべく開発された装置が、特開2001−146024号に圧電装置として開示されている。この圧電装置は、液体残量を正確に検出でき、かつ複雑なシール構造を不要としたものであり、液体容器に装着して使用することができる。 An apparatus developed to solve the above problems is disclosed as a piezoelectric apparatus in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-146024. This piezoelectric device can accurately detect the remaining amount of liquid and does not require a complicated seal structure, and can be used by being mounted on a liquid container.
即ち、特開2001−146024号に記載の圧電装置によれば、圧電装置の振動部に対向する空間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、駆動パルスにより強制的に振動させた後の圧電装置の振動部の残留振動(自由振動)に起因して発生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ことができる。 That is, according to the piezoelectric device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-146024, the drive pulse forcibly oscillates when ink is present in the space facing the vibrating portion of the piezoelectric device and when ink is not present. The remaining amount of ink in the ink cartridge can be monitored by using the fact that the resonance frequency of the residual vibration signal generated due to the residual vibration (free vibration) of the vibration unit of the piezoelectric device later changes.
図12は、上述した従来の圧電装置を構成するアクチュエータを示している。このアクチュエータ106は、ほぼ中央に円形状の開口161を有する基板178と、開口161を被覆するように基板178の一方の面(以下、「表面」という。)に配置される振動板176と、振動板176の表面の側に配置される圧電層160と、圧電層160を両方からはさみこむ上部電極164および下部電極166と、上部電極164と電気的に結合する上部電極端子168と、下部電極166と電気的に結合する下部電極端子170と、上部電極164および上部電極端子168の間に配設され両者を電気的に結合する補助電極172と、を有する。
FIG. 12 shows an actuator constituting the conventional piezoelectric device described above. The
圧電層160、上部電極164および下部電極166は、それぞれの本体部としての円形部分を有する。そして、圧電層160、上部電極164および下部電極166のそれぞれの円形部分が、圧電素子を形成している。
The
振動板176は、基板178の表面に、開口161を覆うように形成される。振動板176のうち実際に振動する振動領域は、開口161によって決定される。キャビティ162は、開口161と面する振動板176の部分と基板(キャビティ形成部材)178の開口161とによって形成される。圧電素子とは反対側の基板178の面(以下、「裏面」という。)は、インク容器内方に面している。これにより、キャビティ162は液体(インク)と接触するように構成されている。なお、キャビティ162内に液体が入っても基板178の表面側に液体が漏れないように、振動板176は基板178に対して液密に取り付けられている。
The
そして、上述した従来の技術におけるアクチュエータ106では、圧電素子に駆動パルスを印加して振動部を強制的に振動させた後に生じる振動部の残留振動(自由振動)が、同じ圧電素子によって逆起電力として検出される。そして、インク容器内の液面がアクチュエータ106の設置位置(厳密にはキャビティ162の位置)を通過する前後で振動部の残留振動状態が変化することを利用して、インク容器内のインク残量を検出することができる。
上述した従来のアクチュエータ(圧電装置)106は、図13に示したようにインクカートリッジ180の容器本体181の容器壁に装着され、検出対象のインクを受け入れるキャビティ162をインクカートリッジ180内部のインク貯留空間に露出させるように構成されている。
The conventional actuator (piezoelectric device) 106 described above is mounted on the container wall of the container
ところが、上述した従来のアクチュエータ(圧電装置)106においては、上記の如くインクカートリッジ180内部のインク貯留空間にキャビティ162を露出させるように構成されていたため、振動等によってインクカートリッジ180内部のインクが泡立つと、アクチュエータ106のキャビティ162内に気泡が容易に進入してしまう。このようにキャビティ162に気泡が進入してそこに滞留すると、インクカートリッジ180のインク残量が十分であるにもかかわらず、アクチュエータ106により検出される残留振動の共振周波数が速くなり、液面がアクチュエータ106の位置を通過してインク残量が少なくなったものと誤判定するという問題があった。
However, since the conventional actuator (piezoelectric device) 106 described above is configured to expose the
また、上記アクチュエータ106では、インクカートリッジ180内部のインク貯留空間にキャビティ162を露出させるように構成されているため、アクチュエータ106の振動板176や圧電層160に対してインク貯留空間のインクの圧力が直接的に影響してしまうため、例えばオンキャリッジのインクカートリッジ180等においては、印字動作中のキャリッジの往復運動によってインク貯留空間内のインクが激しく振動し、この振動で発生したインクの圧力が直接的にアクチュエータ106に影響して誤判定するという問題があった。
In addition, since the
さらに、アクチュエータ106と面する位置にインクの振動や波を防ぐ防波壁等を形成することも検討されているが、アクチュエータ106周辺の空間構造が複雑になり、アクチュエータ106により検出される残留振動の振動モードもそれだけ複雑化し、センシングしにくくなって検出感度を鈍らせることになりかねない。
Furthermore, it is also considered to form a wave barrier or the like for preventing ink vibration and waves at a position facing the
また、液面の通過タイミングを精度良く検出するためにアクチュエータ106のキャビティ162の寸法を小さくすると、キャビティ162内にインクのメニスカスが形成されやすくなる。このため、インクの消費により液面がキャビティ162の位置を通過したにもかかわらず、キャビティ162の内部にインクが残留することにより、液面がアクチュエータ106の位置を通過しておらずインク残量が十分にあるものと誤判定するという問題があった。
Further, if the dimension of the
本発明は、上述した事情を考慮して成されたものであって、振動モードを単純にして検出感度を高めるとともに、液体から受ける振動の影響を低減することにより、液体の有無を確実に判定することができる液体検出装置の取付構造および液体容器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances. The detection mode is improved by simplifying the vibration mode, and the presence or absence of liquid is reliably determined by reducing the influence of vibration received from the liquid. It is an object of the present invention to provide a mounting structure for a liquid detection device and a liquid container.
上記課題を解決するために、本発明による液体検出装置の取付構造は、互いに対向する第1面および第2面を有し、検出対象の媒体を受け入れるためのキャビティが、上記第1面側に開口するようにして形成され、上記キャビティの底面が振動可能に形成されている振動キャビティ形成基部と、
上記振動キャビティ形成基部の上記第2面側に形成された第1電極、上記第1電極に積層された圧電層、および上記圧電層に積層された第2電極を有する圧電素子とを備えた検出装置と、
上記検出装置が取り付けられ、上記キャビティと上流側流路を介して連通する上流側空間と、上記キャビティと下流側流路を介して連通する下流側空間とを有する取付対象部材と、
上記検出装置と取付対象部材との間に介在して検出装置と取付対象部材との間をシールする弾性シール部材とを備え、
上記取付対象部材には、上記上流側流路と上記下流側流路が開口する流路突部が突出形成され、
平面視野で、上記流路突部はトラック形状を呈しており、上記上流側流路と上記下流側流路は上記トラック形状の内側に形成されており、
上記弾性シール部材は、上記キャビティと上記上流側流路および上記下流側流路が連通している流路空間の流路壁以外のところに配置されており、上記流路突部の前記トラック形状の外周部において上記検出装置と上記取付対象部材との間をシールしていることを要旨とする。
In order to solve the above problems, the mounting structure of the liquid detection device according to the present invention has a first surface and a second surface facing each other, and a cavity for receiving a medium to be detected is located on the first surface side. A vibrating cavity forming base formed so as to open, and the bottom surface of the cavity is formed to be capable of vibrating;
Detection comprising: a first electrode formed on the second surface side of the vibration cavity forming base; a piezoelectric layer laminated on the first electrode; and a piezoelectric element having a second electrode laminated on the piezoelectric layer Equipment,
The detection target is mounted, and an attachment target member having an upstream space communicating with the cavity via an upstream flow path, and a downstream space communicating with the cavity via a downstream flow path,
An elastic seal member that is interposed between the detection device and the attachment target member and seals between the detection device and the attachment target member;
The attachment target member is formed with a projecting protrusion protruding from the upstream channel and the downstream channel,
In a planar view, the channel protrusion has a track shape, and the upstream channel and the downstream channel are formed inside the track shape,
The elastic sealing member has the cavity and the upstream channel and the downstream flow passage is located at other than the channel walls of the flow path space which is in communication, the track shape of the passage protrusion The gist is that a gap between the detection device and the attachment target member is sealed in the outer peripheral portion of the lens .
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液体送出口を有する容器本体と、
上記容器本体に取り付けられて内部の液体を検出する検出装置とを備え、
上記検出装置は、互いに対向する第1面および第2面を有し、検出対象の媒体を受け入れるためのキャビティが、上記第1面側に開口するようにして形成され、上記キャビティの底面が振動可能に形成されている振動キャビティ形成基部と、
上記振動キャビティ形成基部の上記第2面側に形成された第1電極、上記第1電極に積層された圧電層、および上記圧電層に積層された第2電極を有する圧電素子とを備えた検出装置とを有して構成され、
上記容器本体は、上記キャビティと上記上流側流路を介して連通する上流側空間と、上記キャビティと上記下流側流路を介して連通する下流側空間とを有し、
上記容器本体には、上記上流側流路と上記下流側流路が開口する流路突部が突出形成され、
平面視野で、上記流路突部はトラック形状を呈しており、上記上流側流路と上記下流側流路は上記トラック形状の内側に形成されており、
上記検出装置と上記容器本体との間に介在して上記検出装置と上記容器本体との間をシールする弾性シール部材をさらに備え、
上記弾性シール部材は、上記キャビティと上記上流側流路および上記下流側流路が連通している流路空間の流路壁以外のところに配置されており、上記流路突部の上記トラック形状の外周部において上記検出装置と上記容器本体との間をシールしていることを要旨とする。なお、発明の対象が液体容器である場合、以下の説明における「取付対象部材」とは、上記「容器本体」を意味する。
Further, the liquid container of the present invention, a container body having a liquid delivery port for sending the liquid stored inside to the outside,
A detection device attached to the container body for detecting the liquid inside,
The detection device has a first surface and a second surface facing each other, and a cavity for receiving a medium to be detected is formed so as to open toward the first surface, and the bottom surface of the cavity vibrates. A vibration cavity forming base formed in a possible manner;
Detection comprising: a first electrode formed on the second surface side of the vibration cavity forming base; a piezoelectric layer laminated on the first electrode; and a piezoelectric element having a second electrode laminated on the piezoelectric layer And configured with
The container body has an upstream side space communicating through the cavity and the upstream channel, and a downstream space which communicates via the cavity and the downstream flow path,
The container body is formed with a channel protrusion projecting from the upstream channel and the downstream channel,
In a planar view, the channel protrusion has a track shape, and the upstream channel and the downstream channel are formed inside the track shape,
Interposed between the detector and the container body further comprising an elastic sealing member for sealing between said detector and said container body,
The elastic sealing member, the cavity and the upstream channel and the downstream flow path are arranged at other than the flow path wall of a flow path space which is in communication, the track shape of the passage protrusion The gist is that a gap between the detection device and the container main body is sealed at the outer periphery of the container . When the subject of the invention is a liquid container, the “attachment target member” in the following description means the “container body”.
すなわち、本発明は、上記キャビティと上流側流路を介して連通する上流側空間と、上記キャビティと下流側流路を介して連通する下流側空間とを有する取付対象部材を備えているため、キャビティへの液体の供給が上流側流路を介して行われ、キャビティからの液体の排出が上流側流路を介して行われるので、検出装置を検出対象とする液体の容器等に装着する際には、検出対象とする液体の収容空間に検出装置のキャビティを露出させることなく、上流側流路を介して液体をキャビティに供給することができる。 That is, the present invention includes an attachment target member having an upstream space communicating with the cavity via an upstream flow path, and a downstream space communicating with the cavity via a downstream flow path. Since the liquid is supplied to the cavity via the upstream flow path and the liquid is discharged from the cavity via the upstream flow path, the detection device is mounted on a liquid container or the like to be detected. In this case, the liquid can be supplied to the cavity via the upstream channel without exposing the cavity of the detection device to the liquid storage space to be detected.
このように、液体の消費時に検出装置の上流側流路および上流側流路の内部を液体が流れるように構成することによって、もし仮にキャビティの内部に気泡が進入したとしても、液体の流れによってキャビティ内から気泡が押し出される。これにより、キャビティ内に気泡が滞留することによる液体検出装置の誤検出を防止することができ、検出精度を向上させ、残量液体が減って産業廃棄物の減少にもつながる。 In this way, by configuring the upstream flow channel and the upstream flow channel of the detection device so that the liquid flows when the liquid is consumed, even if bubbles enter the cavity, the liquid flow Bubbles are pushed out of the cavity. As a result, it is possible to prevent erroneous detection of the liquid detection device due to air bubbles remaining in the cavity, improving detection accuracy, reducing the amount of liquid remaining, and reducing industrial waste.
また、キャビティを液体の収容空間に露出させる必要がないので、液面通過時にキャビティ内にメニスカスが形成されることを防止できる。これにより、キャビティ内での液体の残留による検出装置の誤検出を防止することができる。しかも、キャビティが液体の収容空間に向かって露出した空間ではなく、上流側流路と上流側流路を有する部材により上記収容空間から仕切られた空間となっているため、液面の変化や液体の有無等によって、キャビティ底面を強制振動させたときのキャビティ底面に残る残留振動の違いが大きくなり、検出感度が高くなって検出精度を高めることができ、誤検出を防止することができる。 In addition, since it is not necessary to expose the cavity to the liquid storage space, it is possible to prevent a meniscus from being formed in the cavity when the liquid surface passes. As a result, it is possible to prevent erroneous detection of the detection device due to liquid remaining in the cavity. Moreover, since the cavity is not a space exposed toward the liquid storage space, but a space partitioned from the storage space by a member having an upstream flow path and an upstream flow path, the change in liquid level and liquid The difference in residual vibration remaining on the bottom surface of the cavity when the bottom surface of the cavity is forcibly vibrated is increased depending on the presence or absence of the noise, so that the detection sensitivity can be increased and the detection accuracy can be increased, thereby preventing erroneous detection.
また、上記検出装置と取付対象部材との間に介在して検出装置と取付対象部材との間をシールする弾性シール部材を備えているため、検出精度を確保できるとともに、製造工程も簡素化する。 Further, since an elastic seal member is provided between the detection device and the attachment target member and seals between the detection device and the attachment target member, the detection accuracy can be ensured and the manufacturing process is simplified. .
すなわち、例えば取付対象部材と検出装置との間を接着剤等でシールすると、キャビティと上流側流路および下流側流路が連通する流路空間の流路内に接着剤がはみ出しやすく、はみ出した接着剤に気泡が付着してとれにくくなり、キャビティ底面の残留振動に影響して検出精度に悪影響を与えるという問題があった。したがって、接着剤の流路へのはみ出しをなくすように管理しなければならないため、接着工程が極めて複雑化するという問題があった。 That is, for example, when the attachment target member and the detection device are sealed with an adhesive or the like, the adhesive easily protrudes and protrudes into the flow path in the flow path space where the cavity and the upstream flow path and the downstream flow path communicate with each other. There is a problem that bubbles are difficult to be removed due to adhesion of the adhesive, which affects the residual vibration on the bottom surface of the cavity and adversely affects the detection accuracy. Accordingly, since the adhesive must be managed so as not to protrude into the flow path, there has been a problem that the bonding process becomes extremely complicated.
これに対し、本発明では、検出装置と取付対象部材との間を弾性シール部材でシールすることから、上述した流路内への接着剤のはみ出しの問題が皆無になり、気泡の付着に起因する検出精度の低下や、接着剤のはみ出し管理を行うことによる工程の複雑化の問題が解消するのである。 On the other hand, in the present invention, since the gap between the detection device and the attachment target member is sealed with an elastic seal member, the above-described problem of the adhesive sticking out into the flow path is eliminated, and the bubbles are attached. This eliminates the problem of deterioration in detection accuracy and the complexity of the process caused by managing the protrusion of the adhesive.
しかも、上記弾性シール部材は、上記キャビティと上流側流路および下流側流路が連通している流路空間の流路壁以外のところに配置されているため、キャビティ底面の振動が液体を介して弾性シール部材自体に伝わることがないため、弾性シール部材に生じた振動がキャビティ底面の残留振動に影響することによる検出精度の低下を防止することができる。 Moreover, since the elastic seal member is disposed at a place other than the flow path wall of the flow path space where the cavity and the upstream flow path and the downstream flow path communicate with each other, the vibration of the bottom surface of the cavity is mediated through the liquid. Therefore, it is possible to prevent the detection accuracy from being lowered due to the vibration generated in the elastic seal member affecting the residual vibration on the bottom surface of the cavity.
すなわち、例えば上流側流路や下流側流路とキャビティとの間の流路空間に弾性シール部材が露出していると、キャビティ底面の振動が液体を介して弾性シール部材自体に伝わって振動してしまい、反対に弾性シール部材の振動が液体を介してキャビティ底面の振動に影響するなど、振動モードが複雑になるおそれがある。したがって、上記キャビティと上流側流路および下流側流路が連通している流路空間の流路壁以外のところに配置することにより、そのような事態に陥るのを未然に防止して検出精度の低下を防止することができるのである。 That is, for example, if the elastic seal member is exposed in the flow path space between the upstream flow path or the downstream flow path and the cavity, the vibration of the bottom surface of the cavity is transmitted to the elastic seal member itself via the liquid and vibrates. On the contrary, the vibration mode may be complicated, for example, the vibration of the elastic seal member affects the vibration of the bottom surface of the cavity via the liquid. Therefore, it is possible to prevent such a situation from occurring in advance by arranging it at a place other than the flow path wall in the flow path space where the cavity and the upstream flow path and the downstream flow path communicate with each other. It is possible to prevent a decrease in the above.
また、本発明において、上記取付対象部材には、上記上流側流路と上記下流側流路が開口する流路突部が突出形成され、平面視野で、上記流路突部はトラック形状を呈しており、上記上流側流路と上記下流側流路は上記トラック形状の内側に形成されており、上記弾性シール部材は、上記キャビティと上記上流側流路および上記下流側流路が連通している流路空間の流路壁以外のところに配置されており、上記流路突部の前記トラック形状の外周部において上記検出装置と上記取付対象部材との間をシールしていることにより、弾性シール部材を上記流路に露出させないで確実にシールを行うことができる。
Further, in the present invention, the mounting target member is formed with a channel protrusion that opens the upstream channel and the downstream channel, and the channel protrusion has a track shape in a planar view. and, the upstream passage and the downstream passage is formed inside said track shape, the elastic sealing member, the cavity and the upstream channel and the downstream flow path communicated with It is arranged at a place other than the flow path wall of the flow path space, and the track-shaped outer periphery of the flow path protrusion seals between the detection device and the attachment target member, thereby providing elasticity. Sealing can be reliably performed without exposing the sealing member to the flow path.
本発明において、上記流路突部の検出装置と対面する面には、上流側流路および下流側流路の開口の周囲を囲む環状突条が形成されている場合には、流路突部の上流側流路と下流側流路が開口する面を検出装置のキャビティに対面させて上流側流路および上流側流路をキャビティに連通させて流路を形成する際に、上記環状突条が検出装置と密着し、キャビティと流路突部の接合部分の部材平坦度に起因する微小隙間が極めて少なくなり、シール性がより向上するとともに、弾性シール部材と液体との接触をほとんどなくし、液体を介した弾性シール部材の振動をほとんどなくして検出精度の低下を確実に防止できる。 In the present invention, when an annular ridge surrounding the periphery of the opening of the upstream channel and the downstream channel is formed on the surface of the channel projection facing the detection device, the channel projection When the upstream flow channel and the downstream flow channel are opened to face the cavity of the detection device so that the upstream flow channel and the upstream flow channel communicate with the cavity to form the flow channel, the annular protrusion is formed. Is closely attached to the detection device, the minute gap due to the flatness of the member of the joint portion between the cavity and the channel protrusion is extremely reduced, the sealing performance is further improved, and the contact between the elastic seal member and the liquid is almost eliminated, It is possible to reliably prevent the detection accuracy from being lowered by eliminating the vibration of the elastic seal member via the liquid.
本発明において、上記上流側流路および下流側流路が、キャビティの中心に対して対称に形成されている場合には、キャビティ底面の振動が伝播する空間である上流側流路および下流側流路を含んで形成される空間の空間形状が単純化し、キャビティ底面に残る残留振動の振動モードも単純化する。このため、キャビティ底面を強制振動させたときの残留振動のシュミレーションも行いやすくなり、設計と実際との乖離が少なくなって、調整作業が少なくてすんだり、検出精度を向上させたりすることが可能となる。 In the present invention, when the upstream flow channel and the downstream flow channel are formed symmetrically with respect to the center of the cavity, the upstream flow channel and the downstream flow, which are spaces through which vibrations of the cavity bottom surface propagate. The space shape of the space formed including the path is simplified, and the vibration mode of residual vibration remaining on the bottom surface of the cavity is also simplified. This makes it easy to simulate residual vibration when the cavity bottom is forcibly vibrated, reducing the difference between the design and actuality, reducing the amount of adjustment work, and improving detection accuracy. It becomes.
本発明において、上記上流側流路および下流側流路は、それぞれキャビティに対して流路面積が絞られるとともに、内部に液体の流体的質量が存在するよう長さが設定されている場合には、上流側流路および下流側流路に適当な流路抵抗が生じるため、キャビティ底面の振動によって発生するキャビティ内の圧力変動が上流側空間や下流側空間に拡散されてしまうのを防止し、適切な残留振動を発生させて検出精度を向上し確保することが可能となる。 In the present invention, when the upstream flow channel and the downstream flow channel are each narrowed in the flow channel area with respect to the cavity and are set to have a length so that the fluid mass of the liquid exists inside Since an appropriate flow path resistance is generated in the upstream flow path and the downstream flow path, the pressure fluctuation in the cavity caused by the vibration of the cavity bottom surface is prevented from diffusing into the upstream space and the downstream space, Appropriate residual vibration can be generated to improve and secure detection accuracy.
本発明において、上記検出装置を取付対象部材に向かって付勢することにより検出装置を取付対象部材に対して固定する付勢部材を備えている場合には、付勢部材の付勢力により検出装置が取付対象部材に対して確実に取り付けられるとともに、上記付勢力により弾性シール部材が圧縮されて検出装置や取付対象部材に密着し、確実にシールが行われる。また、上記付勢力により弾性シール部材が圧縮されて変形し難くなり、キャビティ底面の振動が液体を介して弾性シール部材自体に多少伝わったとしても、弾性シール部材自体が振動しにくくなる。このため、弾性シール部材の振動による検出精度の低下を有効に防止できるのである。 In the present invention, when a biasing member that fixes the detection device to the attachment target member by biasing the detection device toward the attachment target member is provided, the detection device is applied by the biasing force of the biasing member. Is securely attached to the attachment target member, and the elastic sealing member is compressed by the urging force and is brought into close contact with the detection device and the attachment target member, so that the sealing is reliably performed. Further, the elastic seal member is compressed and hardly deformed by the urging force, and even if the vibration of the bottom surface of the cavity is transmitted to the elastic seal member itself through the liquid, the elastic seal member itself is hardly vibrated. For this reason, it is possible to effectively prevent a decrease in detection accuracy due to vibration of the elastic seal member.
本発明において、上記取付対象部材は、上流側空間として上流側流路を介してキャビティに連通する供給側バッファ室を有するとともに、下流側空間として下流側流路を介してキャビティに連通する排出側バッファ室を有するバッファ部材である場合には、キャビティに対して液体が出入する上流側流路および下流側流路が、それぞれ供給側バッファ室と排出側バッファ室に対して開口し、検出対象とする液体の貯留空間に対して直接開口するのではないため、液体の貯留空間において液体の振動等によって気泡が発生したとしても、気泡は供給側バッファ室や排出側バッファ室に一旦トラップされてキャビティに侵入しにくくなる。したがって、キャビティ内に気泡が滞留することによる検出装置の誤検出を防止することができる。 In the present invention, the attachment target member has a supply side buffer chamber that communicates with the cavity via the upstream flow path as the upstream space, and a discharge side that communicates with the cavity via the downstream flow path as the downstream space. In the case of a buffer member having a buffer chamber, the upstream flow channel and the downstream flow channel through which liquid enters and exits the cavity open to the supply buffer chamber and the discharge buffer chamber, respectively, and Therefore, even if bubbles are generated by vibration of the liquid or the like in the liquid storage space, the bubbles are temporarily trapped in the supply side buffer chamber or the discharge side buffer chamber and It becomes difficult to invade. Therefore, it is possible to prevent erroneous detection of the detection device due to air bubbles remaining in the cavity.
また、キャビティに対して液体が出入する上流側流路および下流側流路が、液体の貯留空間に対して直接開口するのではなく、それぞれ供給側バッファ室と排出側バッファ室に対して開口しているため、液体の貯留空間に発生した液体の圧力が直接キャビティに作用しないため、液体の振動等による圧力の影響による検出装置の誤検出を防止することができる。 In addition, the upstream flow channel and the downstream flow channel through which the liquid enters and exits the cavity do not directly open to the liquid storage space, but open to the supply side buffer chamber and the discharge side buffer chamber, respectively. Therefore, since the pressure of the liquid generated in the liquid storage space does not directly act on the cavity, it is possible to prevent erroneous detection of the detection device due to the influence of pressure due to vibration of the liquid or the like.
本発明において、上記供給側バッファ室と排出側バッファ室は、上記キャビティの中心に対して対象に形成されている場合には、供給側バッファ室と排出側バッファ室とを対称とすることにより両バッファ室を構成する部材の形状が単純化し、製造が容易になるうえ、部材の小型化も可能となる。 In the present invention, when the supply-side buffer chamber and the discharge-side buffer chamber are formed with respect to the center of the cavity, the supply-side buffer chamber and the discharge-side buffer chamber are made symmetrical to each other. The shape of the members constituting the buffer chamber is simplified, the manufacture is facilitated, and the members can be miniaturized.
本発明において、上記供給側バッファ室および排出側バッファ室は、それぞれキャビティの容量の少なくとも10倍以上の容量を有するものである場合には、液体容器内の液体貯留空間に発生した液体の圧力変動が検出装置のセンサ特性にほとんど影響しなくなり、液体の振動等による圧力の影響による検出装置の誤検出を防止することができる。さらに、キャビティ底面の振動によって両バッファ室内の圧力が高まることがないため、余分な振動が発生しなくなり、キャビティ底面に残る残留振動の振動モードが単純化し、検出精度を向上させることが可能となる。 In the present invention, when the supply-side buffer chamber and the discharge-side buffer chamber each have a capacity of at least 10 times the capacity of the cavity, the pressure fluctuation of the liquid generated in the liquid storage space in the liquid container However, the sensor characteristics of the detection device are hardly affected, and erroneous detection of the detection device due to the influence of pressure due to vibration of the liquid or the like can be prevented. Furthermore, since the pressure in the buffer chambers does not increase due to vibrations at the bottom surfaces of the cavities, excess vibrations are not generated, and the vibration mode of residual vibrations remaining on the bottom surfaces of the cavities can be simplified and detection accuracy can be improved. .
本発明において、上記バッファ部材は内部に貯留した液体を外部に送出する液体送出口を有する容器本体に取り付けられ、上記供給側バッファ室は、上記容器本体の内部空間のうちの主要な部分を構成して液体を貯留する液体貯留室に連通し、上記排出側バッファ室は、上記容器本体の内部空間のうち内部に貯留した液体を上記液体送出口に連通する液体送出空間に連通している場合には、上記容器本体の液体貯留室に貯留された液体が、液体検出装置の上記供給側バッファ室の入口から流入して排出側バッファ室の出口から排出されて上記容器本体の液体送出口に送られるとともに、上記容器本体の上記液体送出口に送られる液体の全量が事前に上記検出装置の上記供給側バッファ室,キャビティおよび排出側バッファ室を通過するため、液体の消費を確実に検知することができる。 In the present invention, the buffer member is attached to a container body having a liquid delivery port for delivering the liquid stored therein to the outside, and the supply-side buffer chamber constitutes a main part of the internal space of the container body. And the discharge-side buffer chamber communicates with the liquid delivery space that communicates the liquid stored inside the internal space of the container main body with the liquid delivery port. The liquid stored in the liquid storage chamber of the container body flows from the inlet of the supply side buffer chamber of the liquid detection device and is discharged from the outlet of the discharge side buffer chamber to the liquid delivery port of the container body. Since the total amount of the liquid sent to the liquid delivery port of the container body passes through the supply side buffer chamber, the cavity, and the discharge side buffer chamber of the detection device in advance, Consumption of the body can be surely detected.
以下、本発明の一実施形態による液体検出装置の取付構造について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a mounting structure of a liquid detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例の液体検出装置と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)の概略構成を示し、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、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 a liquid detection apparatus and an ink cartridge according to an embodiment of the present invention are used. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a carriage. 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7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31が配置されており、このキャップ部材31はキャリッジ1に搭載された記録ヘッドがホームポジションに移動した時に、記録ヘッド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31の下方には、キャップ部材31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
そして、キャップ部材31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31側に往復移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド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。
A wiping means 11 having an elastic plate such as rubber is disposed in the vicinity of the print area side of the
つぎに、本発明が適用された検出装置およびそれを備えたインクカートリッジについて説明する。 Next, a detection apparatus to which the present invention is applied and an ink cartridge including the same will be described.
図2は本発明が適用された液体検出装置60を示す断面図である。また、図3は上記液体検出装置60を構成する検出部13を示す図であり、図4は上記液体検出装置60を構成するバッファ部14および弾性シール部材29を示す図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a
なお、この例では、本発明の検出装置に相当する検出部13と、本発明の取付対象部材に相当するバッファ部14とを含む図2に示す全体で液体検出装置60を構成し、この液体検出装置60を後述する容器本体72に取り付けてインクカートリッジ70を構成したものを説明している。
In addition, in this example, the
この液体検出装置60は、キャビティ43を有する検出部13と、上記キャビティ43と上流側流路55を介して連通する供給側バッファ室(上流側空間)15と、上記キャビティ43と下流側流路56を介して連通する排出側バッファ室(下流側空間)16を有するバッファ部(取付対象部材)14とを備えて構成されている。上記バッファ部14の上面には、上記上流側流路55と下流側流路56が頂面に開口する台形状の流路突部58が突出形成されている。
The
そして、上記バッファ部14の上面に検出部13が載置され、上記弾性シール部材29は、上記キャビティ43と上流側流路55および下流側流路56が連通している流路空間の流路壁以外のところに配置されている。また、上記検出部13は、上記バッファ部14の上面に形成された鉤状のセンサ固定部材34と付勢部材35により、バッファ部14上面に対して押し付け固定されている。
The
上記検出部13は、キャビティ板41に振動板42を積層して構成されて、互いに対向する第1面40aおよび第2面40bを有した振動キャビティ形成基部40と、上記振動キャビティ形成基部40の第2面40b側に積層された圧電素子17と、上記振動キャビティ形成基部40の第1面40a側に積層された流路形成板(流路形成基部)18とを備えてなる。
The
振動キャビティ形成基部40には、検出対象の媒体(インク)を受け入れるための円筒形の空間形状を呈するキャビティ43が、第1面40a側に開口するようにして形成されており、キャビティ43の底面部43aが振動板42にて振動可能に形成されている。換言すれば、振動板42全体のうちの実際に振動する部分は、キャビティ43によってその輪郭が規定されている。振動キャビティ形成基部40の第2面40b側の両端には、下部電極端子44および上部電極端子45が形成されている。
A
振動キャビティ形成基部40の第2面40bには下部電極(第1電極)46が形成されており、この下部電極46は、略円形の本体部46aと、この本体部46aから下部電極端子44の方向に延出して下部電極端子44に接続された延出部46bとを有する。下部電極46の略円形の本体部46aの中心はキャビティ43の中心軸Cと一致している。
A lower electrode (first electrode) 46 is formed on the
下部電極46の略円形の本体部46aは、円形のキャビティ43よりも大径に形成され、キャビティ43に対応する領域の略全体を覆っている。また、この下部電極46の略円形の本体部46aは、キャビティ43の周縁43bに対応する位置よりも内側に入り込むようにして形成された切欠き部46cを含んでいる。
The substantially circular
下部電極46の上には圧電層47が積層されており、この圧電層47は、キャビティ43よりも小径に形成された円形の本体部47aと、キャビティ43に対応する領域の範囲内において本体部47aから突出した突出部47bとを有する。図2から分かるように、圧電層47はその全体がキャビティ43に対応する領域の範囲内に収まっている。換言すれば、圧電層47は、キャビティ43の周縁43bに対応する位置を横切って延在する部分をまったく有していない。
A
圧電層47の本体部47aの中心はキャビティ43の中心軸Cと一致しており、圧電層47の本体部47aは、下部電極46の切欠き部46cに対応する部分を除いてその略全体が下部電極46に積層されている。
The center of the
振動キャビティ形成基部40の第2面40b側には補助電極48が形成されている。この補助電極48は、キャビティ43に対応する領域の外側から、キャビティ43の周縁43bに対応する位置を越えてキャビティ43に対応する領域の内部まで延在する。補助電極48の一部は、下部電極(第1電極)46の切欠き部46cの内部に位置して圧電層47の突出部47bおよびその近傍を振動キャビティ形成基部40の第2面40b側から支持している。この補助電極48は、好ましくは、下部電極46と同じ材質でかつ同じ厚さを有している。このように補助電極48によって圧電層47の突出部47bおよびその近傍を振動キャビティ形成基部40の第2面40b側から支持することによって、圧電層47に段差が生じないようにして機械的強度の低下を防止することができる。
An
圧電層47には、上部電極(第2電極)49の円形の本体部49aが積層されており、この上部電極49は、圧電層47の本体部47aよりも小径に形成されている。また、上部電極49は、本体部49aから延出して補助電極48に接続された延出部49bを有している。図2から分かるように、上部電極49の延出部49bと補助電極48との接続が始まる位置Pは、キャビティ43に対応する領域の範囲内に位置している。
A circular
下部電極46、圧電層47、および上部電極49のそれぞれの本体部によって圧電素子17が形成されている。
The
図3から分かるように、上部電極49は補助電極48を介して上部電極端子45に電気的に接続されている。このように補助電極48を介して上部電極49を上部電極端子45に接続することによって、圧電層47および下部電極46の合計の厚さから生じる段差を、上部電極49と補助電極48との両方によって吸収することができる。このため、上部電極49に大きな段差が生じて機械的強度が低下することを防止することができる。
As can be seen from FIG. 3, the
上部電極49の本体部49aは円形を成しており、その中心はキャビティ43の中心軸Cと一致している。上部電極49の本体部49aは、圧電層47の本体部47aおよびキャビティ43のいずれよりも小径に形成されている。
The
このように、圧電層47の本体部47aは、上部電極49の本体部49aと下部電極46の本体部46aとによって挟みこまれる構造となっている。これにより、圧電層47は効果的に変形駆動され得る。
Thus, the
なお、圧電層47と電気的に接続された下部電極46の本体部46aおよび上部電極49の本体部49aのうち、上部電極49の本体部49aの方が小径に形成されている。従って、上部電極49の本体部49aが、圧電層47のうちで圧電効果を発生する部分の範囲を決定することになる。
Of the
圧電層47の本体部47a、上部電極49の本体部49a、および下部電極46の本体部46aは、それらの中心がキャビティ43の中心軸Cと一致している。また、振動板42の振動可能な部分を決定する円筒形状のキャビティ43の中心軸Cは、液体検出装置60の全体の中心に位置している。
The centers of the
キャビティ43によって規定される振動板42の振動可能な部分、下部電極46の本体部46aのうちのキャビティ43に対応する部分、圧電層47の本体部47aおよび突出部47b、並びに上部電極49の本体部49aおよび延出部49bのキャビティ43に対応する部分は、液体検出装置60の振動部61を構成する。そして、この液体検出装置60の振動部61の中心は、液体検出装置60の中心と一致する。
The portion of the
さらに、圧電層47の本体部47a、上部電極49の本体部49a、下部電極46の本体部46a、および振動板42の振動可能な部分(即ちキャビティ43の底面部43aに対応する部分)が円形形状を有しており、しかも、圧電層47の全体、即ち圧電層47の本体部47aおよび突出部47bがキャビティ43に対応する領域の内部に配置されているので、液体検出装置60の振動部61は液体検出装置60の中心に対して略対称な形状である。
Further, the
さらに、本実施例による液体検出装置60は、振動キャビティ形成基部40の第1面40aに積層され接合された流路形成板(流路形成基部)18を備えている。
Furthermore, the
上記流路形成板18には、キャビティ43に検出対象のインクを供給するインク供給路(液体供給路)19と、キャビティ43から検出対象のインクを排出するインク排出路(液体排出路)20とが形成されている。インク供給路19とインク排出路20は、同じ大きさ形状に形成され、いずれも円筒形の空間形状を呈している。
The flow
上記流路形成板18に形成されたインク供給路19とインク排出路20は、いずれも上記円形のキャビティ43に対応する領域内に形成されており、かつインク供給路19とインク排出路20はキャビティ43の中心軸Cに対して対称に配置されている。これにより、上記キャビティ43,インク供給路19およびインク排出路20を含んで形成される空間は、インク供給路19とインク排出路20に挟まれた領域に存在するキャビティの中心軸Cに対して対称に形成されている。
The
また、上記インク供給路19およびインク排出路20は、それぞれキャビティ43に対して流路面積が絞られている。すなわち、この例では、1つのキャビティ43に対してインク供給路19とインク排出路20が1つずつ形成されているが、一方の流路(インク供給路19またはインク排出路20)の流路面積は、キャビティ43の面積の少なくとも半分より小さくなるように設定されている。また、上記インク供給路19およびインク排出路20は、内部に液体の流体的質量が存在するよう、ある程度の長さが設定されている。
In addition, the
一方、上記液体検出装置60は、上記インク供給路19に連通してインク供給路19に供給されるインクが存在する供給側バッファ室15と、上記インク排出路20に連通してインク排出路20から排出されたインクが存在する排出側バッファ室16とを有するバッファ部14を備えている。
On the other hand, the
上記バッファ部14は、この例では平面視で上記液体検出装置60よりも一回り大きな長方形を呈し、全体として直方体状に形成されている。上記バッファ部14の内部は、中央部に配置された1枚の仕切壁21により同じ大きさ形状の2つの空間に2分されており、一方が供給側バッファ室15に、他方が排出側バッファ室16になっている。
In this example, the
上記バッファ部14の検出部13が接合される面と反対側の部分には、供給側バッファ室15にインクを流入させる流入開口22と、排出側バッファ室16のインクを流出させる流出開口23とが形成されている。また、上記バッファ部14の検出部13が取付られる面には、供給側バッファ室15に流入したインクをインク供給路19を介してキャビティ43に供給するための上流側流路55と、キャビティ43のインクをインク排出路20を介して供給側バッファ室15に流出させるための下流側流路とが形成されている。
An
また、上記バッファ部14の検出部13と対面する面には、上記上流側流路55と下流側流路56が開口する流路突部58が突出形成されている。上記流路突部58は、平面視野でトラック形状を呈した台形状に形成されており、その台面(頂面)に上流側流路55と下流側流路56が開口している。また、上記流路突部58の検出部13と対面する面には、上流側流路55および下流側流路56の両開口の周囲を囲む環状突条57が形成されている。この環状突条57は、流路突部58の平面形状と同様のトラック形状を呈しており、この環状突条57の内側に上流側流路55と下流側流路56が開口している。
Further, on the surface of the
上記環状突条57が存在することにより、流路突部58の上流側流路55と下流側流路56が開口する面を検出部13に対面させて押し付けたときに、上記環状突条57が若干変形して検出部13の流路形成板18と密着し、流路形成板18の下面や流路突部58上面の接合部分の平坦度に起因する微小隙間が極めて少なくなる。
Due to the presence of the
そして、上記バッファ部14上面に、流路突部58の頂面と検出部13の下面が対面するように検出部13が載置された状態で、上記弾性シール部材29は、上記流路突部58の外周部において検出部13とバッファ部14との間をシールするよう検出部13とバッファ部14との間に介在させて配置される。
Then, in a state where the
また、上記弾性シール部材29は、全体として検出部13よりもやや大きく、バッファ部14よりもやや小さく設定された長方形の板状に形成されている。上記弾性シール部材29の中央部には、上記流路突部58の外周部に嵌合するトラック形状の開口が形成されている。また、上記弾性シール部材29の厚みは、上記流路突部58の高さ寸法よりも大きく形成され、検出部13がバッファ部14に向かって押し付けられることにより圧縮されて検出部13とバッファ部14との間をシールするようになっている。
The
上記弾性シール部材29の材質としては、ゴム、エラストマー等の弾性部材を用いることができるが、特に好適なのは、ポリマーを三次元網目構造としてオイルを配合し、適度な硬度・ロス特性・バネ定数に設定した防振用の弾性部材(Micro Network Controlled Structure)を好適に用いることができる。
As the material of the
一方、上記バッファ部14上面の左右端辺部には、それぞれ上方に延びて先端が内側に鉤状に屈曲形成されたセンサ固定部材34が形成されている。このセンサ固定部材34は、図2における上下方向に延びる板状の縦片34Aがバッファ部14の上面左右に立設しており、上記縦片34Aの先端から内側に向かって板状の横片34Bが鉤状に屈曲形成されている。
On the other hand,
上記センサ固定部材34の横片34Bの下面、および検出部13の下部電極端子44と上部電極端子45の上面には、付勢部材35を位置決めする位置決め用の突起37が形成されている。そして、上記付勢部材35は、略横向きU字状の板ばねであり、横向きU字状の自由端近傍には上記突起に嵌合する嵌合孔(図示せず)が形成されている。
Positioning
このような構造により、バッファ部14の上面に弾性シール部材29を載置してその上に検出部13を載置し、横向きU字状の付勢部材35を圧縮しながらセンサ固定部材34の横片34Bと検出部13上面との間に押し込んで、付勢部材35の嵌合孔をセンサ固定部材34の横片34Bと検出部13上面の突起に嵌合させることにより、検出部13が弾性シール部材29上で適切な位置に位置決めされるとともに、付勢部材35の付勢力により検出部13がバッファ部14に向かって付勢され、バッファ部14上面に押し付けられ固定される。この押し付け力により、弾性シール部材29によるインク供給路19と供給側バッファ室15との間およびインク排出路20と排出側バッファ室16との間とのシール性が保たれる。
With such a structure, the
さらに、上記上流側流路55および下流側流路56は、実質的に円柱状の流路空間に形成されており、同じ大きさ形状に形成されている。また、上流側流路55および下流側流路56の開口は、それぞれインク供給路19およびインク排出路20の開口と一致しており、この例では、インク供給路19と上流側流路55で液体供給路を形成し、インク排出路20と下流側流路56とで液体排出路を形成している。
Furthermore, the
このような構成により、上記検出対象となるカートリッジ内部のインクは、流入開口22から供給側バッファ室15に流入して上流側流路55およびインク供給路19を介してキャビティ43に供給される。そして、キャビティ43に供給されたインクは、上記インク排出路20および下流側流路56を介して排出側バッファ室16に排出され、さらに排出側バッファ室16から流出開口23を介して排出される。
With such a configuration, the ink inside the cartridge to be detected flows into the
そして、インク供給路19とインク排出路20はキャビティ43の中心軸Cに対して対称に配置されているのと同様に、上記上流側流路55および下流側流路56は、キャビティ43の中心軸Cに対して対称に形成されている。これにより、上記キャビティ43,インク供給路19,上流側流路55,下流側流路56およびインク排出路20を含んで形成される空間が、インク供給路19とインク排出路20に挟まれた領域に存在するキャビティの中心軸Cに対して対称に形成されている。
Similarly to the case where the
また、インク供給路19およびインク排出路20と同様に、上記上流側流路55および下流側流路56は、それぞれキャビティ43に対して流路面積が絞られるとともに、内部に液体の流体的質量が存在するよう長さが設定されている。すなわち、この例では、1つのキャビティ43に対して上流側流路55と下流側流路56が1つずつ形成されているが、一方の流路(上流側流路55または下流側流路56)の流路面積は、キャビティ43の面積の少なくとも半分より小さくなるように設定されている。また、上記上流側流路55および下流側流路56は、内部に液体の流体的質量が存在するよう、ある程度の長さが設定されている。
Similarly to the
そして、上記液体検出装置60の供給側バッファ室15と排出側バッファ室16は、上記キャビティ43の中心軸Cに対して対称に形成されている。さらに言い換えると、キャビティ43、インク供給路19、インク排出路20、流入流路24、流出流路25、供給側バッファ室15、排出側バッファ室16によって形成される空間が、上記キャビティ43の中心軸Cに対して対称に形成されている。
The supply-
また、上記液体検出装置60の上記供給側バッファ室15および排出側バッファ室16の容量は、それぞれキャビティ43の容量の少なくとも10倍以上の容量を有するように設定されている。
Further, the capacities of the supply-
上記液体検出装置60に含まれる部材、特にキャビティ板41、振動板42、流路形成板18は、同一材質で形成されるとともに互いに焼成されることによって一体的に形成されている。このように複数の基板を焼成して一体化することによって、液体検出装置60の取り扱いが容易になる。また、各部材を同一材質で形成することによって、線膨張係数の違いによるクラックの発生を防止することができる。
The members included in the
圧電層47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、を用いることが好ましい。キャビティ板41の材料としては、ジルコニアまたはアルミナを用いることが好ましい。また、振動板42には、キャビティ板41と同じ材料を用いることが好ましい。上部電極49、下部電極46、上部電極端子45および下部電極端子44は、導電性を有する材料、例えば、金、銀、銅、プラチナ、アルミニウム、ニッケルなどの金属を用いることができる。
As a material of the
図5は上記液体検出装置を備えた本発明のインクカートリッジを示す図であり、図6はインクカートリッジに対する液体検出装置の取り付け部分の一例を示す図である。 FIG. 5 is a view showing an ink cartridge of the present invention provided with the liquid detection device, and FIG. 6 is a view showing an example of a mounting portion of the liquid detection device with respect to the ink cartridge.
図5は、上述した液体検出装置60が装着されたインクカートリッジ(液体容器)70を示しており、このインクカートリッジ70は、内部に貯留したインクを外部に送出するインク送出口(液体送出口)71を有する容器本体72を備えている。
FIG. 5 shows an ink cartridge (liquid container) 70 to which the above-described
図6に示すように、液体検出装置60はその全体が容器本体72に装着されており、容器本体72の壁面27に形成された長方形状の開口26に、バッファ部14が接着剤28等によって液密状に取り付けられている。このとき、液体検出装置60の検出部13が容器本体72の外側に配置され、バッファ部14の流入開口22および流出開口23が容器本体72の内側に開口するよう配置されている。
As shown in FIG. 6, the entire
そして、容器本体72の内部は(図5に戻る)、容器本体72の内部空間全体のうちの主要な部分を構成してインクを貯留する主貯留室(液体貯留室)75と、この主貯留室75よりも小さな容積を有する副貯留室(液体送出空間)76とに区画されており、主貯留室75と副貯留室76とは互いに分離されている。副貯留室76は、インク消費時のインクの流れ方向において主貯留室75よりもインク送出口71に近い側に位置している。
The inside of the container main body 72 (returning to FIG. 5) constitutes a main portion of the entire internal space of the container
上記液体検出装置60の流入開口22は上記主貯留室75に連通する位置に開口し、流出開口23は上記液体送出空間である副貯留室76に開口するよう配置されている。これにより、上記供給側バッファ室15は、上記容器本体72の内部空間のうちの主要な部分を構成して液体を貯留する主貯留室75に連通し、上記排出側バッファ室16は、上記容器本体72の内部空間のうち内部に貯留した液体を外部に送出するインク送出口71に連通する液体送出空間に連通するようになっている。
The
主貯留室75の内部には、密閉された補助流路77が形成されており、この補助流路77の下端側には補助流路入口77aが形成されている。補助流路入口77aは、主貯留室75の内部の下端に位置している。また、補助流路77の上端部に、液体検出装置60の流入開口22が連通しており、この流入開口22が補助流路77の出口を構成している。
A sealed
上述したように、液体検出装置60の流入開口22が補助流路77を介して主貯留室75に連通し、流出開口23が副貯留室76を介してインク送出口71に連通している。これにより、主貯留室75に貯留されたインクは、補助流路77を経て流入開口22から供給側バッファ室15に流入して上流側流路55およびインク供給路19を介してキャビティ43に供給される。そして、キャビティ43に供給されたインクは、上記インク排出路20および下流側流路56を介して排出側バッファ室16に排出され、さらに排出側バッファ室16から流出開口23、副貯留室76を経てインク送出口71から排出され、記録ヘッド12に供給される。
As described above, the
このように本実施例においては、副貯留室76を通ってインク送出口71に送られるインクの全量が、事前に液体検出装置60のインク供給路19およびインク排出路20を通過するように構成されている。
As described above, in this embodiment, the entire amount of ink sent to the
つぎに、上記液体容器において液体を検出する動作について説明する。 Next, the operation for detecting the liquid in the liquid container will be described.
上述した液体検出装置60を備えたインクカートリッジ70においては、容器本体72にインクが十分に残っており、副貯留室76の内部がインクで満たされている場合には、キャビティ43内はインクによって満たされている。一方、インクカートリッジ7の容器本体72内の液体が消費され、主貯留室75内のインクがなくなると、副貯留室76内の液面が低下し、液体検出装置60のキャビティ43の位置よりも下方まで液面が降下すると、キャビティ43内にインクが存在しない状態となる。
In the
そこで、液体検出装置60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、液体検出装置60は、容器本体72に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た状態であるか、を検知することができる。
Therefore, the
より具体的には、液体検出装置60において、上部電極端子45および下部電極端子44を介して上部電極49と下部電極46との間に電圧を印加する。すると、圧電層47のうち、上部電極49および下部電極46に挟まれた部分に電界が生じる。この電界によって圧電層47が変形する。圧電層47が変形することによって、振動板42のうちの振動領域(キャビティ43の底面部43aに対応する領域)に、たわみ振動が生じる。このようにして圧電層47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、たわみ振動が液体検出装置60の振動部61に残留する。
More specifically, in the
この残留振動は、液体検出装置60の振動部61とキャビティ43内の媒体との自由振動である。従って、圧電層47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部61と媒体との共振状態を容易に得ることができる。この残留振動は、液体検出装置60の振動部61の振動であり、圧電層47の変形を伴う。このため、残留振動に伴って圧電層47は逆起電力を発生する。この逆起電力は、上部電極49、下部電極46、上部電極端子45および下部電極端子44を介して検出される。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7の容器本体72内のインクの有無を検出することができる。
This residual vibration is free vibration between the
図7(a)、(b)は、液体検出装置60に駆動信号を供給して振動部61を強制的に振動させた場合における、液体検出装置60の振動部61の残留振動(自由振動)の波形と残留振動の測定方法とを示している。図7(a)は、液体検出装置60のキャビティ43内にインクがあるときの波形であり、一方、図7(b)は液体検出装置60のキャビティ43内にインクがないときの波形である。
7A and 7B show residual vibrations (free vibration) of the
図7(a)、(b)において、縦軸は液体検出装置60に加えられる駆動パルスおよび液体検出装置60の振動部61の残留振動によって発生した逆起電力の電圧を示し、横軸は経過時間を示す。液体検出装置60の振動部61の残留振動によって、電圧のアナログ信号の波形が発生する。次に、アナログ信号を、信号の周波数に対応するデジタル数値に変換(二値化)する。図7に示した例においては、アナログ信号の4パルス目から8パルス目までの4個のパルスが生じる時間を計測している。
7A and 7B, the vertical axis indicates the drive pulse applied to the
より詳細には、液体検出装置60に駆動パルスを印加して振動部61を強制的に振動させた後、残留振動による電圧波形が、予め設定された所定の基準電圧を低電圧側から高電圧側へ横切る回数をカウントする。そして、4カウントから8カウントまでの間をHighとしたデジタル信号を生成し、所定のクロックパルスによって4カウントから8カウントまでの時間を計測する。
More specifically, after a drive pulse is applied to the
図7(a)と図7(b)とを比較すると、図7(a)の方が図7(b)よりも4カウントから8カウントまでの時間が長いことがわかる。換言すると、液体検出装置60のキャビティ43におけるインクの有無によって4カウントから8カウントまでの所要時間が異なる。この所要時間の相違を利用して、インクの消費状態を検出することができる。
Comparing FIG. 7A and FIG. 7B, it can be seen that the time from 4 to 8 counts is longer in FIG. 7A than in FIG. 7B. In other words, the required time from 4 counts to 8 counts varies depending on the presence or absence of ink in the
アナログ波形の4カウント目から数えるのは、液体検出装置60の残留振動(自由振動)が安定してから計測をはじめるためである。4カウント目からとしたのは単なる一例であって、任意のカウントから数えてもよい。ここでは、4カウント目から8カウント目までの信号を検出し、所定のクロックパルスによって4カウント目から8カウント目までの時間を測定している。この時間に基いて、共振周波数を求めることができる。クロックパルスは、8カウント目までの時間を測定する必要は無く、任意のカウントまで数えてもよい。
The reason for counting from the fourth count of the analog waveform is to start measurement after the residual vibration (free vibration) of the
図7においては、4カウント目から8カウント目までの時間を測定しているが、周波数を検出する回路構成にしたがって、異なったカウント間隔内の時間を検出してもよい。例えば、インクの品質が安定していてピークの振幅の変動が小さい場合には、検出の速度を上げるために4カウント目から6カウント目までの時間を検出することにより共振周波数を求めてもよい。また、インクの品質が不安定でパルスの振幅の変動が大きい場合には、残留振動を正確に検出するために4カウント目から12カウント目までの時間を検出してもよい。 In FIG. 7, the time from the 4th count to the 8th count is measured, but the time within different count intervals may be detected according to the circuit configuration for detecting the frequency. For example, when the ink quality is stable and the fluctuation of the peak amplitude is small, the resonance frequency may be obtained by detecting the time from the 4th count to the 6th count in order to increase the detection speed. . When the ink quality is unstable and the fluctuation of the pulse amplitude is large, the time from the 4th count to the 12th count may be detected in order to accurately detect the residual vibration.
このように本実施例による液体検出装置60においては、液体検出装置60の装着位置レベル(厳密にはキャビティ43の位置)を液面が通過したか否かについて、液体検出装置60の振動部61を強制的に振動させた後の残留振動の周波数の変化や振幅の変化によって検出することができる。
As described above, in the
図8は、上記のような液体検出装置60の振動部61の振動を近似してシュミレーションしうる等価回路図である。
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram that can be simulated by approximating the vibration of the
この図では、振動部61(Sensor Chip)のイナータンス(Mc)、インク供給路19およびインク排出路20(Hole)のイナータンス(Ms1,Ms2)をコイルで、振動部61(Sensor Chip)のコンプライアンス(Cc)、インクのコンプライアンス(Ci)をコンデンサで、インク供給路19およびインク排出路20(Hole)の抵抗(Rs1,Rs2)を抵抗で、インク供給路19およびインク排出路20が連通する供給側バッファ室15および排出側バッファ室16をグランドで、それぞれ表している。
In this figure, the inertance (Mc) of the vibration part 61 (Sensor Chip), the inertances (Ms1, Ms2) of the
そして、振動部61のコンプライアンス(Cc)は構造有限要素法で求める。また、振動部61のイナータンス(Mc)は、イナータンスとコンプライアンスの直列系で近似し、つぎの近似式で近似値を計算できる。
Mc=1/(4π2)×1/(f2)×1/Cc
ここで、fは振動部61の固有周期であり、構造有限要素法もしくは実測で求めることができる。
And the compliance (Cc) of the
Mc = 1 / (4π 2 ) × 1 / (f 2 ) × 1 / Cc
Here, f is a natural period of the
また、インクのコンプライアンス(Ci)は、下記の式で求めることができる。
Ci=C×Vi
ここで、Cはインクの圧縮率、Viはインクの体積である。水の圧縮率は4.5e−10/Paである。
The ink compliance (Ci) can be obtained by the following equation.
Ci = C × Vi
Here, C is the ink compression ratio, and Vi is the ink volume. The compressibility of water is 4.5e-10 / Pa.
また、インク供給路19,インク排出路20(Hole)のイナータンス(Ms)は、流体有限要素法で求めるか、もしくは流路(Hole)が円筒の場合は下記の簡易式で求めることができる。
Ms=ρ×L/π/r2
ここで、ρはインクの粘度、Lは流路(Hole)の長さ、rは流路(Hole)の半径である。
Further, the inertance (Ms) of the
Ms = ρ × L / π / r 2
Here, ρ is the viscosity of the ink, L is the length of the flow path (Hole), and r is the radius of the flow path (Hole).
上記のようにして求めた値を使用し、図8の等価回路で近似して振動部61の振動をシュミレーションすることができる。
By using the values obtained as described above, the vibration of the
このような等価回路で振動部61の振動をシュミレーションした結果、Ms1とMs2、Rs1とRs2はそれぞれ略等しいほうが振動がシンプルで余計な振動モードが発生しないことがわかる。したがって、本発明では、キャビティ43とインク供給路19,インク排出路20で形成される空間をキャビティ43の中心軸Cに対して対称に形成したのである。
As a result of simulating the vibration of the
また、供給側バッファ室15および排出側バッファ室16がバッファとして機能する要件は、振動部61の振動によって各バッファ室15,16内の圧力がほとんど高くならないようにするために、バッファ室15,16のコンプライアンスを振動部61のコンプライアンス(Cc)の10倍以上とするのが好ましい。また、余計な振動を発生させないために、バッファ室15,16のイナータンスを流路(Hole)のイナータンス(Ms)の1/10以下とするのが好ましい。
In addition, the requirement that the supply
以上に述べたように、本実施例による液体検出装置60およびインクカートリッジ70によれば、上記キャビティ43と上流側流路55およびインク供給路19を介して連通する供給側バッファ室15と、上記キャビティ43と下流側流路56を介して連通する排出側バッファ室16とを有するバッファ部14を備えているため、キャビティ43へのインクの供給が上流側流路55およびインク供給路19を介して行われ、キャビティ43からのインクの排出が下流側流路56およびインク排出路20を介して行われるので、液体検出装置60をインクカートリッジ70等に装着する際には、インクの収容空間に液体検出装置のキャビティ43を直接露出させることなく、上流側流路55やインク供給路19を介してインクをキャビティ43に供給することができる。
As described above, according to the
このように、インクの消費時に液体検出装置60の上流側流路55、インク供給路19、下流側流路56およびインク排出路20の内部をインクが流れるように構成することによって、もし仮にキャビティ43の内部に気泡が進入したとしても、インクの流れによってキャビティ43内から気泡が押し出される。これにより、キャビティ43内に気泡が滞留することによる液体検出装置60の誤検出を防止することができる。このように、液体検出装置60の検出精度を向上させ、残量液体が減って産業廃棄物の減少にもつながる。
As described above, by configuring the ink to flow through the
また、キャビティ43をインクの収容空間に露出させる必要がないので、液面通過時にキャビティ43内にメニスカスが形成されることを防止できる。これにより、キャビティ43内でのインクの残留による液体検出装置60の誤検出を防止することができる。しかも、キャビティ43がインクの収容空間に向かって露出した空間ではなく、流路形成板18により上記収容空間から仕切られた空間となっているため、インク液面の変化やインクの有無等によって、振動部61を強制振動させたときの振動部61に残る残留振動の違いが大きくなり、検出感度が高くなって検出精度を高めることができ、誤検出を防止することができる。
Further, since it is not necessary to expose the
また、上記検出部13とバッファ部14との間に介在して検出部13とバッファ部14との間をシールする弾性シール部材29を備えているため、検出精度を確保できるとともに、製造工程も簡素化する。
In addition, since the
すなわち、例えばバッファ部14と検出部13との間を接着剤等でシールすると、キャビティ43と上流側流路55および下流側流路56が連通する流路空間の流路内に接着剤がはみ出しやすく、はみ出した接着剤に気泡が付着してとれにくくなり、キャビティ43底面の残留振動に影響して検出精度に悪影響を与えるという問題があった。したがって、接着剤の流路へのはみ出しをなくすように管理しなければならないため、接着工程が極めて複雑化するという問題があった。
That is, for example, when the space between the
これに対し、本実施例では、検出部13とバッファ部14との間を弾性シール部材29でシールすることから、上述した流路内への接着剤のはみ出しの問題が皆無になり、気泡の付着に起因する検出精度の低下や、接着剤のはみ出し管理を行うことによる工程の複雑化の問題が解消するのである。
On the other hand, in this embodiment, since the gap between the
しかも、上記弾性シール部材29は、上記キャビティ43と上流側流路55および下流側流路56が連通している流路空間の流路壁以外のところに配置されているため、キャビティ43底面の振動がインクを介して弾性シール部材29自体に伝わることがないため、弾性シール部材29に生じた振動がキャビティ43底面の残留振動に影響することによる検出精度の低下を防止することができる。
Moreover, since the
すなわち、例えば上流側流路55や下流側流路56とキャビティ43の間の流路空間に弾性シール部材29が露出していると、キャビティ43底面の振動がインクを介して弾性シール部材29自体に伝わって振動してしまい、反対に弾性シール部材29の振動がインクを介してキャビティ43底面の振動に影響するなど、振動モードが複雑になるおそれがある。したがって、上記キャビティ43と上流側流路55および下流側流路56が連通している流路空間の流路壁以外のところに弾性シール部材29を配置することにより、そのような事態に陥るのを未然に防止して検出精度の低下を防止することができるのである。
That is, for example, when the
また、上記バッファ部14には、上流側流路55と下流側流路56が開口する流路突部58が突出形成され、上記弾性シール部材29は、上記流路突部58の外周部において検出部13とバッファ部14との間をシールしているため、流路突部58の上流側流路55と下流側流路56が開口する面を検出部13のキャビティ43に対面させて接合することにより、上流側流路55および下流側流路56をキャビティ43に連通させて流路を形成し、当該対面部分の周囲を弾性シール部材29でシールすることにより、弾性シール部材29を上記流路に露出させないで確実にシールを行うことができる。
Further, the
さらに、上記流路突部58の検出部13と対面する面には、上流側流路55および下流側流路56の開口の周囲を囲む環状突条57が形成されているため、流路突部58の上流側流路55と下流側流路56が開口する面を検出部13のキャビティ43に対面させて上流側流路55および下流側流路56をキャビティ43に連通させて流路を形成する際に、上記環状突条57が検出部13と密着し、キャビティ43と流路突部58の接合部分の部材平坦度に起因する微小隙間が極めて少なくなり、シール性がより向上するとともに、弾性シール部材29とインクとの接触をほとんどなくし、インクを介した弾性シール部材29の振動をほとんどなくして検出精度の低下を確実に防止できる。
Further, since the
さらに、本実施例では、上記上流側流路55および下流側流路56が、キャビティ43の中心軸Cに対して対称に形成されているため、キャビティ43底面の振動が伝播する空間である上流側流路55および下流側流路56を含んで形成される空間の空間形状が単純化し、キャビティ43底面に残る残留振動の振動モードも単純化する。このため、キャビティ43底面を強制振動させたときの残留振動のシュミレーションも行いやすくなり、設計と実際との乖離が少なくなって、調整作業が少なくてすんだり、検出精度を向上させたりすることが可能となる。
Further, in the present embodiment, the
また、同様に、上記インク供給路19および供給側連通口32と、上記インク排出路20および排出側連通口33とが、キャビティ43の中心軸Cに対して対称に形成されているため、キャビティ底面を強制振動させたときの残留振動のシュミレーションも行いやすくなり、設計と実際との乖離が少なくなって、調整作業が少なくてすんだり、検出精度を向上させたりすることが可能となる。
Similarly, since the
また、上記キャビティ43を形成する空間は実質的に円筒形であるため、キャビティ43底面の振動が伝播する空間であるキャビティ43の空間形状がより単純化し、キャビティ43底面に残る残留振動の振動モードも単純化する。そして、キャビティ43底面を強制振動させたときの残留振動のシュミレーションも極めて行いやすくなり、設計と実際との乖離が少なくなって、調整作業が少なくて済み、検出精度を向上させることが可能となる。
Further, since the space forming the
しかも、本実施例では、上記上流側流路55および下流側流路56は、それぞれキャビティ43に対して流路面積が絞られるとともに、内部にインクの流体的質量が存在するよう長さが設定されているため、上流側流路55および下流側流路56に適当な流路抵抗が生じるため、キャビティ43底面の振動によって発生するキャビティ43内の圧力変動が供給側バッファ室15や排出側バッファ室16に拡散されてしまうのを防止し、適切な残留振動を発生させて検出精度を向上し確保することが可能となる。
In addition, in the present embodiment, the
さらに、上記インク供給路19およびインク排出路20も、それぞれキャビティ43に対して流路面積が絞られるとともに、内部にインクの流体的質量が存在するよう長さが設定されているため、インク供給路19およびインク排出路20に適当な流路抵抗が生じるため、キャビティ43底面の振動によって発生するキャビティ43内の圧力変動が両バッファ室15,16に拡散されてしまうのを防止し、適切な残留振動を発生させて検出精度を向上し確保することが可能となる。
Furthermore, since the
また、本実施例では、上記検出部13をバッファ部14に向かって付勢することにより検出部13をバッファ部14に対して固定する付勢部材35を備えているため、付勢部材35の付勢力により検出部13がバッファ部14に対して確実に取り付けられるとともに、上記付勢力により弾性シール部材29が圧縮されて検出部13やバッファ部14に密着し、確実にシールが行われる。また、上記付勢力により弾性シール部材29が圧縮されて変形し難くなり、キャビティ43底面の振動がインクを介して弾性シール部材29自体に多少伝わったとしても、弾性シール部材29自体が振動しにくくなるため、弾性シール部材29の振動による検出精度の低下を有効に防止できるのである。
In the present embodiment, since the detecting
また、本実施例では、取付対象部材が、上流側空間として上流側流路55を介してキャビティ43に連通する供給側バッファ室15を有するとともに、下流側空間として下流側流路56を介してキャビティ43に連通する排出側バッファ室16を有するバッファ部14であるため、キャビティ43に対してインクが出入する上流側流路55および下流側流路56が、それぞれ供給側バッファ室15と排出側バッファ室16に対して開口し、容器本体72のインク貯留空間に対して直接開口するのではないため、インク貯留空間においてインクの振動等によって気泡が発生したとしても、気泡は供給側バッファ室15や排出側バッファ室16に一旦トラップされてキャビティ43に侵入しにくくなる。したがって、キャビティ43内に気泡が滞留することによる液体検出装置60の誤検出を防止することができる。また、液体検出装置60をインクカートリッジ70の底部近傍に配置しているため、より気泡の侵入を防止する効果が高くなる。
In this embodiment, the attachment target member has the supply-
また、キャビティ43に対してインクが出入する上流側流路55および下流側流路56が、容器本体72のインク貯留空間に対して直接開口するのではなく、それぞれ供給側バッファ室15と排出側バッファ室16に対して開口しているため、インクカートリッジ70内のインク貯留空間に発生したインクの圧力が直接キャビティ43に作用しないため、インクの振動等による圧力の影響による液体検出装置60の誤検出を防止することができる。
In addition, the
さらに、上記液体検出装置60の供給側バッファ室15と排出側バッファ室16は、上記キャビティ43の中心軸Cに対して対称に形成されているため、供給側バッファ室15と排出側バッファ室16とを対称とすることにより両バッファ室15,16を構成する部材の形状が単純化し、製造が容易になるうえ、部材の小型化も可能となる。
Furthermore, since the supply
しかも、上記液体検出装置60の上記供給側バッファ室15および排出側バッファ室16は、それぞれキャビティ43の容量の少なくとも10倍以上の容量を有するものとすることにより、インクカートリッジ70内のインク貯留空間に発生したインクの圧力変動が液体検出装置60のセンサ特性にほとんど影響しなくなり、インクの振動等による圧力の影響による液体検出装置60の誤検出を防止することができる。さらに、キャビティ43底面の振動によって両バッファ室15,16内の圧力が高まることがないため、余分な振動が発生しなくなり、キャビティ43底面に残る残留振動の振動モードが単純化し、検出精度を向上させることが可能となる。
Moreover, the supply-
さらに、上記バッファ部14は内部に貯留したインクを外部に送出するインク送出口71を有する容器本体72に取り付けられ、上記供給側バッファ室15は、上記容器本体72の内部空間のうちの主要な部分を構成してインクを貯留する主貯留室75に連通し、上記排出側バッファ室16は、上記容器本体72の内部空間のうち内部に貯留したインクを外部に送出するインク送出口71に連通する液体送出空間である副貯留室76に連通しているため、上記容器本体72の主貯留室75に貯留されたインクが、液体検出装置60の上記供給側バッファ室15の入口から流入して排出側バッファ室16の出口から排出されて上記容器本体72のインク送出口71に送られるとともに、上記容器本体72の上記インク送出口71に送られるインクの全量が事前に上記液体検出装置60の上記供給側バッファ室15,キャビティ43および排出側バッファ室16を通過するため、インクの消費を確実に検知することができる。
Further, the
また、上記液体検出装置60によれば、下流側流路56およびインク排出路20がキャビティ43に対応する領域に合わせて形成されているので、キャビティ43内に進入した気泡を確実に排出することができる。
Further, according to the
また、上記インクカートリッジ70では、容器本体72の内部を、互いに分離された主貯留室75と副貯留室76とに区画すると共に、液体検出装置60の流入開口22および流出開口23を介して主貯留室75と副貯留室76とを連絡し、液体検出装置60のキャビティ43を副貯留室76の上端部に配置するようにした。
Further, in the
このため、主貯留室75内のインクが無くなった時点を液体検出装置60によって確実に検出することができるので、ユーザーにインクエンドが近づいていることを報知できる。さらに、予め分かっている副貯留室76内のインク量に基づいて、残存インクでの印刷可能枚数等をユーザーに知らせることが可能であり、1ページの途中でインクが無くなって印刷用紙を無駄にしてしまうようなことを防止できる。
For this reason, the time when the ink in the
また、上記インクカートリッジ70によれば、密閉された補助流路77を主貯留室75の内部に形成し、補助流路77の補助流路入口77aを主貯留室75の下端に位置させると共に、補助流路77の上端部に液体検出装置60の流入開口22を連通させるようにした。このため、主貯留室75内で発生した気泡は補助流路77の内部に進入し難く、液体検出装置60のキャビティ43への気泡の進入を防止することができる。
Further, according to the
さらに、上記インクカートリッジ70によれば、主貯留室75内のインクがすべて消費されるまで、副貯留室76の内部はインクで満たされた状態にあるので、インクカートリッジ70に振動が加えられた場合でも、主貯留室75内にインクが残っている限りは副貯留室76内で液面が揺れるということがない。従って、液面の揺れによって液体検出装置60が誤検出を起こすことを防止することができる。
Furthermore, according to the
また、上記液体検出装置60によれば、振動部61とインクとが接触する範囲が、キャビティ43が存在する範囲に限られているので、インクの検出をピンポイントで行うことが可能であり、これにより、インクレベルを高精度にて検出することができる。
Further, according to the
また、キャビティ43に対応する領域の略全体を下部電極46の本体部46aで覆うようにしたので、強制振動時の変形モードと自由振動時の変形モードとの相違が小さくなる。また、液体検出装置60の振動部61が液体検出装置60の中心に対して対称な形状であるので、この振動部61の剛性はその中心から見てほぼ等方的となる。
In addition, since the substantially entire region corresponding to the
このため、構造の非対称性から生じ得る不要な振動の発生が抑制されると共に、強制振動時と自由振動時との間の変形モードの相違による逆起電力の出力低下が防止される。これにより、液体検出装置60の振動部61における残留振動の共振周波数の検出精度が向上するとともに、振動部61の残留振動の検出が容易になる。
For this reason, generation | occurrence | production of the unnecessary vibration which may arise from the asymmetry of a structure is suppressed, and the output fall of the counter electromotive force by the difference in the deformation mode between the time of forced vibration and free vibration is prevented. Thereby, the detection accuracy of the resonance frequency of the residual vibration in the
また、キャビティ43に対応する領域の略全体をキャビティ43よりも大径の下部電極46の本体部46aで覆うようにしたので、製造時における下部電極46の位置ズレに起因する不要振動の発生が防止され、検出精度の低下を防止することができる。
In addition, since substantially the entire region corresponding to the
また、硬いが脆弱な圧電層47の全体がキャビティ43に対応する領域の内部に配置されており、キャビティ43の周縁43bに対応する位置には圧電層47が存在しない。このため、キャビティの周縁に対応する位置での圧電膜のクラックの問題がない。
Further, the entire hard but fragile
図9および図10は、本発明が適用された液体検出装置60Aを示す第2実施例である。
9 and 10 show a second embodiment of a
この例では、検出部13が流路形成板18を有しておらず、下面に開口したキャビティ43に対して直接上流側流路55および下流側流路56が連通している。すなわち、バッファ部14の上面には、略円形状の流路突部58が突出形成されており、平面視でキャビティ43の内周に内接するように上流側流路55と下流側流路56とが形成されている。また、キャビティ43の開口縁より少し大きな円形条の環状突条57が形成されている。さらに、弾性シール部材29には、上記円形の流路突部58に嵌合するように円形の開口が形成されている。そして、上記バッファ部14の流路突部58頂面は、検出部13のキャビティ板41下面に対面して固定される。
In this example, the
この第2実施例によれば、流路形成板18が省略されるので、それだけ部品点数が少なく検出装置自体を小型化できる。また、上流側流路55と下流側流路56とがキャビティ43内周縁に近いところに形成されているため、インクの流入および流出の際の乱流や澱みが少なくなってスムーズにインクが流れ、気泡の排出性もよくなる。それ以外は上記第1実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。そして、この実施例でも上記第1実施例と同様の作用効果を奏する。
According to the second embodiment, since the flow
図11は、本発明が適用されたインクカートリッジの第3実施例である。 FIG. 11 is a third embodiment of an ink cartridge to which the present invention is applied.
このインクカートリッジ70Aは、液体検出装置60Aがバッファ部14を備えておらず、検出部13だけで構成された例である。このインクカートリッジ70Aは、容器本体72の壁面に、検出部13のキャビティ43と容器本体72の補助流路77を連通させる上流側流路55と、検出部13のキャビティ43と容器本体72の副貯留室76を連通させる下流側流路56とが形成されている。また、上記容器本体72の外側面には、検出部13を固定するためのセンサ固定部材34が形成されており、上述した第1および第2実施例と同様にして弾性シール部材29および検出部13が容器本体72の外側面に位置決めされ固定されている。
The
この例では、補助流路77が上流側空間すなわちバッファ室として機能し、副貯留室76が下流側空間すなわちバッファ室として機能する。それ以外は上記第1および第2実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。そして、この実施例でも上記第1および第2実施例と同様の作用効果を奏する。
In this example, the
1:キャリッジ 2:キャリッジモータ 3:タイミングベルト 4:ガイド部材
5:プラテン 6:記録用紙 7:インクカートリッジ 10:ポンプユニット
11:ワイピング手段 12:記録ヘッド 13:検出部 14:バッファ部
15:供給側バッファ室 16:排出側バッファ室 17:圧電素子
18:流路形成板 19:インク供給路 20:インク排出路 21:仕切壁
22:流入開口 23:流出開口 26:開口 27:壁面 28:接着剤
29:弾性シール部材 31:キャップ部材 32:供給側連通口
33:排出側連通口 34:センサ固定部材 34A:縦片 34B:横片
35:付勢部材 37:突起 40:振動キャビティ形成基部 40a:第1面
40b:第2面 41:キャビティ板 42:振動板 43:キャビティ
43a:底面部 43b:周縁 44:下部電極端子 45:上部電極端子
46:下部電極 46a:本体部 46b:延出部 46c:切欠き部
47:圧電層 47a:本体部 47b:突出部 48:補助電極
49:上部電極 49a:本体部 49b:延出部 55:上流側流路
56:下流側流路 57:環状突条 58:流路突部 60:液体検出装置
60A:液体検出装置 61:振動部 70:インクカートリッジ
70A:インクカートリッジ 71:インク送出口 72:容器本体
75:主貯留室 76:副貯留室 77:補助流路 77a:補助流路入口
106:アクチュエータ 160:圧電層 161:開口 162:キャビティ
164:上部電極 166:下部電極 168:上部電極端子
170:下部電極端子 172:補助電極 176:振動板 178:基板
180:インクカートリッジ 181:容器本体
1: Carriage 2: Carriage motor 3: Timing belt 4: Guide member 5: Platen 6: Recording paper 7: Ink cartridge 10: Pump unit 11: Wiping means 12: Recording head 13: Detection unit 14: Buffer unit 15: Supply side Buffer chamber 16: Discharge-side buffer chamber 17: Piezoelectric element 18: Flow path forming plate 19: Ink supply path 20: Ink discharge path 21: Partition wall 22: Inflow opening 23: Outflow opening 26: Opening 27: Wall surface 28: Adhesive 29: Elastic seal member 31: Cap member 32: Supply side communication port 33: Discharge side communication port 34: Sensor fixing member 34A: Vertical piece 34B: Horizontal piece 35: Energizing member 37: Protrusion 40: Vibration cavity forming base 40a: First surface 40b: Second surface 41: Cavity plate 42: Vibration plate 43: Cavity 43a: Bottom surface portion 43b: Edge 44: Lower electrode terminal 45: Upper electrode terminal 46: Lower electrode 46a: Main body part 46b: Extension part 46c: Notch part 47: Piezoelectric layer 47a: Main body part 47b: Projection part 48: Auxiliary electrode 49: Upper electrode 49a : Main part 49b: Extension part 55: Upstream channel 56: Downstream channel 57: Annular ridge 58: Channel projection 60: Liquid detection device 60A: Liquid detection device 61: Vibration unit 70: Ink cartridge 70A : Ink cartridge 71: Ink delivery port 72: Container body 75: Main reservoir chamber 76: Sub reservoir chamber 77: Auxiliary channel 77 a: Auxiliary channel inlet 106: Actuator 160: Piezoelectric layer 161: Opening 162: Cavity 164: Upper electrode 166: Lower electrode 168: Upper electrode terminal 170: Lower electrode terminal 172: Auxiliary electrode 176: Diaphragm 178: Substrate 180: Ink cart Ridge 181: Container body
Claims (6)
上記振動キャビティ形成基部の上記第2面側に形成された第1電極、上記第1電極に積層された圧電層、および上記圧電層に積層された第2電極を有する圧電素子とを備えた検出装置と、
上記検出装置が取り付けられ、上記キャビティと上流側流路を介して連通する上流側空間と、上記キャビティと下流側流路を介して連通する下流側空間とを有する取付対象部材と、
上記検出装置と取付対象部材との間に介在して検出装置と取付対象部材との間をシールする弾性シール部材とを備え、
上記取付対象部材には、上記上流側流路と上記下流側流路が開口する流路突部が突出形成され、
平面視野で、上記流路突部はトラック形状を呈しており、上記上流側流路と上記下流側流路は上記トラック形状の内側に形成されており、
上記弾性シール部材は、上記キャビティと上記上流側流路および上記下流側流路が連通している流路空間の流路壁以外のところに配置されており、上記流路突部の前記トラック形状の外周部において上記検出装置と上記取付対象部材との間をシールしていることを特徴とする液体検出装置の取付構造。 A cavity having a first surface and a second surface facing each other and receiving a medium to be detected is formed so as to open to the first surface side, and a bottom surface of the cavity is formed so as to be able to vibrate. A vibration cavity forming base,
Detection comprising: a first electrode formed on the second surface side of the vibration cavity forming base; a piezoelectric layer laminated on the first electrode; and a piezoelectric element having a second electrode laminated on the piezoelectric layer Equipment,
The detection target is mounted, and an attachment target member having an upstream space communicating with the cavity via an upstream flow path, and a downstream space communicating with the cavity via a downstream flow path,
An elastic seal member that is interposed between the detection device and the attachment target member and seals between the detection device and the attachment target member;
The attachment target member is formed with a projecting protrusion protruding from the upstream channel and the downstream channel,
In a planar view, the channel protrusion has a track shape, and the upstream channel and the downstream channel are formed inside the track shape,
The elastic sealing member has the cavity and the upstream channel and the downstream flow passage is located at other than the channel walls of the flow path space which is in communication, the track shape of the passage protrusion An attachment structure for a liquid detection device, wherein a gap between the detection device and the attachment target member is sealed at an outer periphery of the liquid detection device.
を囲む環状突条が形成されている請求項1記載の液体検出装置の取付構造。 On the surface facing the said detector of the flow path projection, the liquid detection device according to claim 1, wherein the annular ridge surrounding the opening of the upstream channel and the downstream flow path is formed Mounting structure.
上記容器本体に取り付けられて内部の液体を検出する検出装置とを備え、
上記検出装置は、互いに対向する第1面および第2面を有し、検出対象の媒体を受け入れるためのキャビティが、上記第1面側に開口するようにして形成され、上記キャビティの底面が振動可能に形成されている振動キャビティ形成基部と、
上記振動キャビティ形成基部の上記第2面側に形成された第1電極、上記第1電極に積層された圧電層、および上記圧電層に積層された第2電極を有する圧電素子とを備えた検出装置とを有して構成され、
上記容器本体は、上記キャビティと上記上流側流路を介して連通する上流側空間と、上記キャビティと上記下流側流路を介して連通する下流側空間とを有し、
上記容器本体には、上記上流側流路と上記下流側流路が開口する流路突部が突出形成され、
平面視野で、上記流路突部はトラック形状を呈しており、上記上流側流路と上記下流側流路は上記トラック形状の内側に形成されており、
上記検出装置と上記容器本体との間に介在して上記検出装置と上記容器本体との間をシールする弾性シール部材をさらに備え、
上記弾性シール部材は、上記キャビティと上記上流側流路および上記下流側流路が連通している流路空間の流路壁以外のところに配置されており、上記流路突部の上記トラック形状の外周部において上記検出装置と上記容器本体との間をシールしていることを特徴とする液体容器。 A container body having a liquid delivery port for delivering the liquid stored inside to the outside;
A detection device attached to the container body for detecting the liquid inside,
The detection device has a first surface and a second surface facing each other, and a cavity for receiving a medium to be detected is formed so as to open toward the first surface, and the bottom surface of the cavity vibrates. A vibration cavity forming base formed in a possible manner;
Detection comprising: a first electrode formed on the second surface side of the vibration cavity forming base; a piezoelectric layer laminated on the first electrode; and a piezoelectric element having a second electrode laminated on the piezoelectric layer And configured with
The container body has an upstream side space communicating through the cavity and the upstream channel, and a downstream space which communicates via the cavity and the downstream flow path,
The container body is formed with a channel protrusion projecting from the upstream channel and the downstream channel,
In a planar view, the channel protrusion has a track shape, and the upstream channel and the downstream channel are formed inside the track shape,
Interposed between the detector and the container body further comprising an elastic sealing member for sealing between said detector and said container body,
The elastic sealing member, the cavity and the upstream channel and the downstream flow path are arranged at other than the flow path wall of a flow path space which is in communication, the track shape of the passage protrusion A liquid container in which a gap between the detection device and the container main body is sealed at an outer periphery of the container.
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