JP4720500B2 - 液体検出機能を備えた容器 - Google Patents

Description

本発明は、特にインクジェット式記録装置等の液体噴射装置に適用される液体検出機能（主にインク残量検出機能）付きの容器に関する。

従来の液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレイ等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレイ、面発光ディスプレイ（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等が挙げられる。

液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置においては、圧力発生室を加圧する圧力発生手段と加圧されたインクをインク滴として射出するノズル開口とを有するインクジェット記録ヘッドが、キャリッジに搭載されており、インク容器内のインクが流路を介して記録ヘッドに供給され続けることにより、印刷を継続可能に構成されている。インク容器は、例えばインクが消費された時点でユーザーが簡単に交換できる、着脱可能なカートリッジとして構成されている。

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ェ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。

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。

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。

そこで、上記の課題を解決すべく開発された装置が、特許文献１に圧電装置（ここでは、センサユニットと言う）として開示されている。このセンサユニットは、圧電素子が積層された振動板に対向するキャビティの内部に、インクが存在する場合とインクが存在しない場合とで、強制振動後の振動板の残留振動（自由振動）に起因する残留振動信号の共振周波数が変化することを利用して、インクカートリッジ内のインク残量を監視するというものである。
特開２００１−１４６０３０号公報

ところで、特許文献１に記載のセンサユニットを使用する場合、振動板に対向するキャビティまではインクが自由に入り込むようにしておく必要があるが、電気的な要素である圧電素子等を配置した側には、インクが侵入しないようにしておく必要があり、そのため、取り付けに当たっては隣接する部材間は厳密にシールしておかなければならない。

そのシール構造としては、センサユニットを容器本体の開口の周縁に直接接着する構造、あるいは、モジュールの開口の周縁に直接接着した上で、モジュールをＯリングを介して容器本体に取り付ける構造が示されているが、いずれも開口の周縁にセンサユニットを接着しているので、寸法のバラツキがあると、シール性の確保が難しい。また、容器本体の開口の周縁やモジュールの開口の周縁に直接接着すると、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けやすく、誤検出を起こす懸念もある。

また、圧電素子の振動によりインクの有無を検出しようとする領域において、流路途中にリークがあると、検出性能が落ちるので、確実に流路途中でのリークを防止しなくてはならない。その上、振動を利用してインクの検出を行うので、振動特性に悪影響を与えるようなシールの仕方も避けなければならない。従って、それらの条件を満たしながら、組み付け性も良好なシール構造の採用が望まれていた。

本発明は、上記事情を考慮し、部品の寸法精度の影響をあまり受けずに、センサユニットを容器本体に取り付ける際のシールを簡単かつ確実に行うことができると共に、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けにくくなり、且つ、リークを防止して検出性能の向上を図れるようにした液体検出機能を備えた容器を提供することを目的とする。

本発明は、内部に貯留した液体を外部に送出する送出通路を有する容器本体と、
前記送出流路の終端付近に位置させて前記容器本体に設けられたセンサ収容部と、
前記センサ収容部に装着された液体検出用のセンサユニットと、
前記容器本体に設けられ、センサ受壁を介して前記センサ収容部と隣接すると共に、前記送出通路の上流側と下流側にそれぞれ連通することで前記送出通路に直列に介在された上流側バッファ室及び下流側バッファ室と、
前記センサユニットと前記センサ受壁との間をシールする弾性を有したシール部材と、
前記センサユニットを前記センサ受壁に向けて押圧することで、前記シール部材を潰しながら、該シール部材とセンサユニット及びセンサ受壁との間に、シールに必要なだけの面圧を付与する押圧バネと、
を備え、
前記センサユニットは、
検出対象の液体を受け入れるセンサキャビティを有し、且つ、該センサキャビティの下面を液体の受け入れを可能とするために開放し、上面を振動板で塞いで、該振動板の上面に圧電素子を配した構成をなすセンサチップと、前記センサ収容部にセンサユニットを装着した際に、下面が前記シール部材を介して前記センサ受壁に対面するユニットベースと、を有しており、
前記ユニットベースには、前記センサキャビティに連通する液溜まり空間として、前記センサキャビティに対する入側流路と出側流路とが設けられ、
前記センサ受壁には、前記シール部材の内側で、前記入側流路と前記上流側バッファ室を連通する上流側連通口及び前記出側流路と前記下流側バッファ室を連通する下流側連通口が設けられ、
前記送出通路の上流側から流れてきた液体が、前記上流側バッファ室、上流側連通口、及び入側流路を介して前記センサキャビティに供給され、前記センサキャビティから前記出側流路、下流側連通口、及び下流側バッファ室を介して前記送出通路の下流側に排出されるように構成されており、
前記シール部材は、前記センサ受壁側の上流側連通口とユニットベース側の入側流路との連通部分の周囲を取り囲んでシールする上流側シール部と、前記センサ受壁側の下流側連通口とユニットベース側の出側流路との連通部分の周囲を取り囲んでシールする下流側シール部と、を有していることを特徴とする。

また、本発明においては、前記シール部材は、前記センサ受壁側の上流側連通口とユニットベース側の入側流路との連通部分、並びに、前記センサ受壁側の下流側連通口とユニットベース側の出側流路との連通部分、の周囲を共に取り囲む環状の外周シール部と、前者の上流側の連通部分と後者の下流側の連通部分を区画するべく前記外周シール部の中央を横断する中央仕切部と、を一体に有しており、前記外周シール部の各半周分と前記中央仕切部とで、それぞれ前記上流側シール部と下流側シール部とが形成されていてもよい。

また、本発明においては、前記中央仕切部の断面積が前記外周シール部の断面積より小さく設定されており、前記シール部材を一体に射出成形で製作する際のウェルドラインが前記中央仕切部上に設定されていてもよい。

また、本発明においては、前記シール部材が、前記ユニットベースと共に二色成形されていてもよい。

また、本発明においては、前記中央仕切部が、センサ受壁側の連通口とユニットベース側の流路とを連通する空間から引っ込んだ位置でセンサ受壁とユニットベースとの間に挟まれており、その条件を満たすべく、ユニットベース側の入側流路と出側流路のセンサ受壁側の開口端の間隔を大きくするために、ユニットベース内の入側流路と出側流路が傾斜状または階段状に形成されていてもよい。

本発明によれば、センサユニットとセンサ受壁との間に弾性を有する環状のシール部材を介在させ、センサユニットを押圧バネでセンサ受壁に向けて押圧することにより、シール部材を潰しながら、センサユニットとセンサ受壁との間をシールするようにしたので、予めセンサユニットを別に組み立て、後からそのセンサユニットを容器本体に装着する際の組み付けが、接着剤を使う場合と比べて簡単にできる。また、シール部材の弾性で部品間の寸法のバラツキを吸収できるから、簡単な組み付けで確実なシールを行うことができる。また、センサキャビティの前方（開放側）に、前記シール部材によってシールされた液溜まり空間を確保しているので、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けにくい。

また、本発明によれば、シール部材は、センサ受壁側の上流側連通口とユニットベース側の入側流路との連通部分の周囲を取り囲んでシールする上流側シール部と、センサ受壁側の下流側連通口とユニットベース側の出側流路との連通部分の周囲を取り囲んでシールする下流側シール部と、を有しており、上流側と下流側の各連通部分を独立にシールしているので、上流側連通路から下流側連通路へ液体がリークすることがなく、センサキャビティに液体を全量確実に流通させることができて、センサの動作を安定させ、誤検出を防ぐことができる。

また、本発明によれば、中央仕切部で上流側連通路と下流側連通路を遮断するので、途中でリークすることなく、センサキャビティに液体を全量流通させることができる。また、一体のシール部材に、外周シール部と中央仕切部を設けることによって、上流側シール部と下流側シール部を形成しているので、部品点数を増やさずに必要なシール性能を発揮することができる。

ところで、外周シール部と中央仕切部の機能を比較してみると、外周シール部は、内側の流路を流れる液体を外部に漏らさないようにするための部分であって、内外圧差がかかった条件下で液体を漏らさないようにするために高いシール性能が要求されるが、中央仕切部は、同じ流路内の上流側から下流側へ液体がリークしないようにするための部分であって、万一、リークが生じても、外部への液体漏れのような大きな事態に繋がることはない。また、同じ流路内での圧力差であるから、圧力差も極めて小さく、リークしにくい。従って、外周シール部と比べれば、シール性能の要求度のレベルが全く違う。

また、本発明によれば、射出成形する上で避けることのできないウェルドラインを、外周シール部上ではなく、中央仕切部上に設定している。このように設定することで、ウェルドラインの存在は確かにシール性能に悪影響を及ぼすかもしれないが、万一ウェルドラインの存在によってリークが起こったとしても、その影響は、外周シール部にウェルドラインがある場合に比べて格段に小さくなり、ほとんど実害がないレベルに抑えられる。つまり、中央仕切部で隔てられる流路間は、実質的な圧力差が殆どないので、少々のウェルドラインの存在は全く問題がない。

なお、ウェルドラインの位置の制御は、中央仕切部の断面積を外周シール部の断面積より小さくすること、つまり、中央仕切部を外周シール部よりも細くすることで可能である。即ち、外周シール部と中央仕切部の断面を異ならせることで、成形樹脂の充填速度をコントロールすることできるので、ウェルドラインを中央仕切部に持ってくることができるのである。

また、本発明によれば、シール部材をユニットベースと共に二色成形することにより形成しているので、部品の取り扱い手数を削減することができ、生産効率の向上が図れる。

また、本発明によれば、シール部材の中央仕切部が、センサ受壁側の連通口とユニットベース側の流路とを連通する空間から引っ込んだ位置でセンサ受壁とユニットベースとの間に挟まれており、シール部材の中央仕切部が連通路内に直接露出していないので、中央仕切部が液体の流通の障害になるようなことがなく、検出性能に悪影響を及ぼすこともない。また、センサチップ側を基準とした場合、ユニットベース内の入側流路と出側流路の間隔も小さくなってしまうが、ユニットベース内の入側流路と出側流路を、傾斜状または階段状に形成したことにより、それら入側流路と出側流路の間隔を広げてあるので、無理なく中央仕切部を上記の条件を満たす状態で配置することができる。

以下、本発明の実施形態の液体検出機能付きのインクカートリッジ（液体容器）について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態のインクカートリッジが使用されるインクジェット式記録装置（液体噴射装置）の概略構成を示す。図１中符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１は、キャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介して、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復移動されるように構成されている。

キャリッジ１の記録用紙６に対向する側にはインクジェット式記録ヘッド１２が搭載され、またその上部には記録ヘッド１２にインクを供給するインクカートリッジ１００が着脱可能に装着されている。

この記録装置の非印字領域であるホームポジション(図中、右側)にはキャップ部材１３が配置されており、このキャップ部材１３はキャリッジ１に搭載された記録ヘッド１２がホームポジションに移動した時に、記録ヘッド１２のノズル形成面に押し当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するように構成されている。そして、キャップ部材１３の下方には、キャップ部材１３により形成された密閉空間に負圧を与えてクリーニング等を実施するためのポンプユニット１０が配置されている。

また、キャップ部材１３における印字領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段１１が記録ヘッド１２の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ１がキャップ部材１３側に往復移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド１２のノズル形成面を払拭することができるように構成されている。

図２は、インクカートリッジ１００の概略構成を示す斜視図である。このインクカートリッジ１００には、液体検出機能を果たす主要素であるセンサユニット２００が内蔵されている。

インクカートリッジ１００は、内部にインク貯留部（図示略）を備える樹脂製のカートリッジケース（容器本体）１０１と、カートリッジケース１０１の下端面を覆うように装着された樹脂製のカバー１０２とを有する。カバー１０２は、カートリッジケース１０１の下端面に貼られた各種の封止フィルムを保護するために設けられている。カートリッジケース１０１の下端面にはインク送出部１０３が突設され、インク送出部１０３の下端面には、インク送出口（液体の排出口、図示略）を保護するためのカバーフィルム１０４が貼られている。

また、カートリッジケース１０１の細幅の側面には、センサユニット２００を収容するためのセンサ収容凹部（センサ収容部）１１０が設けられ、そのセンサ収容凹部１１０には、センサユニット２００と圧縮コイルスプリング（押圧バネ）３００とが収容されている。

この圧縮コイルスプリング（以下、単にスプリングという）３００は、後述するが、センサユニット２００を、センサ収容凹部１１０の内底部のセンサ受壁１２０（図７、図８参照）に押し付けてシールリング２７０を押し潰すことにより、センサユニット２００とカートリッジケース１０１との間のシール性の確保を行うものである。

センサ収容凹部１１０は、カートリッジケース１０１の細幅の側面に開口しており、その側面の開口からセンサユニット２００とスプリング３００とが挿入されている。そして、センサ収容凹部１１０の側面の開口は、センサユニット２００及びスプリング３００を内部に収納した状態で、外側から基板５００の付いた封止カバー４００で塞がれている。

図３はセンサユニット２００と、スプリング３００と、封止カバー４００と、基板５００の各構成を示す分解斜視図である。また、図４はセンサユニット２００の分解斜視図、図５は別の角度から見たセンサユニット２００の分解斜視図、図６はセンサ収容凹部１１０にセンサユニット２００とスプリング３００を組み込んだ部分の正面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図、図８はセンサ収容凹部１１０にセンサユニット２００とスプリング３００を組み込んだ部分の正面方向から見た断面図、図９はセンサユニット２００の要部の断面図、図１０は図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。また、図１１、図１２は本実施形態におけるシールリング２７０の構成を示す平面図、図１３は比較例を示す図８と同様の図、図１４、図１５はその比較例におけるシールリングの構成を示す平面図である。

図７、図８に示すように、カートリッジケース１０１のセンサ収容凹部１１０の内底部には、センサユニット２００の下端を受けるためのセンサ受壁１２０が設けられている。センサ受壁１２０は、その平坦な上面にセンサユニット２００が載り、スプリング３００の弾性力で、センサユニット２００の下端のシールリング（環状のシール部材）２７０が圧接する部分である。

このセンサ受壁１２０の下側には、隔壁１２７（図８参照）を挟んで左右方向に互いに区分された上流側と下流側の一対のセンサバッファ室１２２、１２３が設けられ、センサ受壁１２０には、センサバッファ室１２２、１２３に対応させて一対の連通口（流路）１３２、１３３が設けられている。カートリッジケース１０１の内部には、図示しないが、貯留したインクを外部に送出するための送出流路が設けられており、その送出流路の終端付近（インク送出口付近）に位置させて、センサバッファ室１２２、１２３及びセンサユニット２００が配設されている。

この場合、上流側センサバッファ室１２２は、連絡孔１２４を介して上流側の送出通路に連通され、下流側センサバッファ室１２３は、連絡孔１２５を介して、インク送出口に近い下流側の送出通路に連通されている。また、センサバッファ室１２２、１２３の下面は、剛性壁で封じられるのではなく開口しており、その開口は樹脂製の封止フィルム１０５によって覆われている。

センサユニット２００は、図４、図５に示すように、上面に凹所２１１を有する樹脂製でプレート状のユニットベース２１０と、ユニットベース２１０の上面の凹所２１１に収容された金属製でプレート状のセンサベース２２０と、センサベース２２０の上面に載置固定されたセンサチップ２３０と、センサベース２２０とユニットベース２１０を固着する接着フィルム２４０と、ユニットベース２１０の上側に配された同形状の一対の端子プレート２５０と、端子プレート２５０の押さえカバー２６０と、ユニットベース２１０の下面に配されたゴム製のシールリング２７０と、から構成されている。

各部品の詳細を述べると、図５に示すように、ユニットベース２１０は、上面中央にセンサベース２２０の嵌まる凹所２１１を有すると共に、凹所２１１の周囲の上面壁２１４の外側に、上面壁２１４よりも一段高く設定された取付壁２１５を有する。取付壁２１５は凹所２１１を挟んで対向するように一対設けられており、取付壁２１５上に位置させて、ユニットベース２１０の上面の四隅には４つの支持ピン２１６が立設されている。

また、図４に示すように、凹所２１１の底壁には、円形の貫通孔よりなる入側流路２１２と出側流路２１３（液溜まり空間）が設けられている。また、ユニットベース２１０の下面には、シールリング２１７が一体に形成され、シールリング２１７の内側に、前記入側流路２１２と出側流路２１３が位置している。

このシールリング２１７は、図３〜図５並びに図１１及び図１２に示すように、センサ受壁１２０側の上流側連通口１３２とユニットベース２１０側の入側流路２１２との連通部分の周囲を取り囲んでシールする上流側シール部２７０Ａと、センサ受壁１２０側の下流側連通口１３３とユニットベース２１０側の出側流路２１３との連通部分の周囲を取り囲んでシールする下流側シール部２７０Ｂと、を有している。

特に、このシールリング２７０は、センサ受壁１２０側の上流側連通口１３２とユニットベース２１０側の入側流路２１２との連通部分、並びに、センサ受壁１２０側の下流側連通口１３３とユニットベース２１０側の出側流路２１３との連通部分、の周囲を共に取り囲む環状の外周シール部２７１と、前者の上流側の連通部分と後者の下流側の連通部分を区画するべく外周シール部２７１の中央を横断する中央仕切部２７２と、を一体に有しており、外周シール部２７１の各半周分と中央仕切部２７２とで、それぞれ上流側シール部２７０Ａと下流側シール部２７０Ｂとを一体に形成している。

また、中央仕切部２７２の断面積が外周シール部２７１の断面積よりも小さく設定され、つまり、中央仕切部２７２が外周シール部２７１より細く形成され、図１１、図１２に示すように、シールリング２７０を一体に射出成形で製作する際のウェルドライン２７５が中央仕切部２７２上に設定されている。そして、このような形状のシールリング２７０が、ユニットベース２１０と共に二色成形されている。

また、図８、図９に示すように、中央仕切部２７２が、センサ受壁１２０側の連通口１３２、１３３とユニットベース２１０側の流路２１２、２１３とを連通する空間から引っ込んだ位置で、センサ受壁１２０とユニットベース２１０との間に挟まれるように、ユニットベース２１０内の入側流路２１２と出側流路２１３を、２つの連通孔２１２ａ、２１２ｂ、２１３ａ、２１３ｂにより階段状に形成して、それにより、ユニットベース２１０の入側流路２１２と出側流路２１３のセンサ受壁２１０側の開口端の間隔を大きく確保している。

また、センサベース２２０は、センサの音響特性の向上を図る目的で、樹脂よりも剛性の高いステンレス等の金属プレートによって構成されている。センサベース２２０は、四つの角を面取りした矩形板状をなし、ユニットベース２１０の入側流路２１２及び出側流路２１３に対応した、２つの貫通孔よりなる入側流路２２２及び出側流路２２３（液溜まり空間）を有している。

このセンサベース２２０の上面には、例えば両面接着フィルムの貼り付けや接着剤の塗布などによって接着層２４２が形成されており、この接着層２４２の上に、センサチップ２３０が搭載され固着されている。

センサチップ２３０は、図８、図９、図１０に示すように、検出対象のインク（液体）を受け入れるセンサキャビティ２３２を有しており、センサキャビティ２３２の下面をインクの受け入れを可能とするために開放し、上面を振動板２３３で塞いで、振動板２３３の上面に圧電素子２３４を配した構成をなしている。

具体的に述べると、図９、図１０に示すように、センサチップ２３０は、円形開口よりなるセンサキャビティ２３２を中心に有するセラミック製のチップ本体２３１と、チップ本体２３１の上面に積層され、センサキャビティ２３２の底面壁を構成する振動板２３３と、振動板２３３の上に積層された圧電素子２３４と、チップ本体２３１の上に積層された電極２３５、２３６とで構成されている。

センサチップ２３０のチップ本体２３１は、センサベース２２０側の第１層２３１Ａと振動板２３３側の第２層の２層構造とされ、第１層２３１Ａに、上流側及び下流側の流路の一部をなす２つの円形の孔２３１ｈが設けられ、第２層２３１Ｂにのみセンサキャビティ２３２が形成されている。この場合、第２層２３１Ｂのセンサキャビティ２３２は、第１層２３１Ａの２つの孔２３１ｈを含むように長円形に形成されている。また、第１層２３１Ａの孔２３１ｈは、センサベース２２０の入側流路２２２と出側流路２２３に重なるように形成されている。

圧電素子２３４は、具体的に図示しないが、前記各電極２３５、２３６に接続された上下の電極層と、上下の電極層の間に積層された圧電層とからなるものであり、例えば、センサキャビティ２３２内のインクの有無による電気特性の違いでインクエンドを判断する機能を果たす。圧電層の材料としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）、または、鉛を使用しない鉛レス圧電膜、等を用いることができる。

センサチップ２３０は、チップ本体２３１の下面をセンサベース２２０の上面中央部に載せることにより、前記接着層２４２によってセンサベース２２０に一体に固着されており、その接着層２４２によって同時に、センサベース２２０とセンサチップ２３０間がシールされている。そして、センサベース２２０及びユニットベース２１０の入側流路２２２、２１２と出側流路２２３、２１３（液溜まり空間）は、センサチップ２３０のセンサキャビティ２３２に連通している。この構成により、インクは、入側流路２１２、２２２を介してセンサキャビティ２３２に入り、出側流路２２３、２１３を介してセンサキャビティ２３２から排出されるようになる。

このようにセンサチップ２３０が搭載された金属製のセンサベース２２０は、ユニットベース２１０の上面の凹所２１１に収容されている。そして、その上から樹脂製の接着フィルム２４０を被せることにより、センサベース２２０とユニットベース２１０が一体に接着されている。

即ち、接着フィルム２４０は、中央に開口２４１を有しており、センサベース２２０をユニットベース２１０の上面の凹所２１１に収容した状態でその上から被せることにより、中央の開口２４１からセンサチップ２３０を露出させている。また、接着フィルム２４０の内周側を、センサベース２２０の上面に接着層２４２を介して接着させ、且つ、外周側をユニットベース２１０の凹所２１１の周囲の上面壁２１４に接着させることにより、つまり、接着フィルム２４０を２部品（センサベース２２０とユニットベース２１０）の上面に跨って貼り付けることにより、センサベース２２０とユニットベース２１０間を互いに固着すると同時にシールしている。

この場合、センサベース２２０の上面は、ユニットベース２１０の凹所２１１より上側に突出しており、接着フィルム２４０は、ユニットベース２１０の凹所２１１の周囲の上面壁２１４に対する接着位置よりも高い位置で、センサベース２２０の上面に接着されている。このように、センサベース２２０に対するフィルム接着面の高さを、ユニットベース２１０に対するフィルム接着面の高さよりも上の位置に設定したことにより、段差をもってセンサベース２２０を接着フィルム２４０で押え付けることができ、ユニットベース２１０に対するセンサベース２２０の固着力の強化を図ることができる。また、ガタツキのない取付も可能となる。

また、各端子プレート２５０は、図４、図５に示すように、帯状の基板部２５１と、基板部２５１の側縁に突設されたバネ片２５２と、基板部２５１の両側に形成された取付孔２５３と、基板部２５１の両端に形成された折曲片２５４とを有するもので、それぞれ取付孔２５３に支持ピン２１６を通して位置決めした状態で、ユニットベース２１０の取付壁２１５の上面に配置されている。

そして、その上から押さえカバー２６０を載せることで、端子プレート２５０はユニットベース２１０と押さえカバー２６０とにより挟持され、その状態で、各バネ片２５２が、センサチップ２３０の上面の電極２３５、２３６に接触導通している。なお、この押さえカバー２６０は、端子プレート２５０を挟みながらユニットベース２１０の取付壁２１５の上面に載る平板枠状のものである。

押さえカバー２６０は、端子プレート２５０の基板部２５１を挟みながらユニットベース２１０の取付壁２１５の上面に載る平板部２６１と、平板部２６１の四隅に配され、ユニットベース２１０の支持ピン２１６に嵌まる４つの取付孔２６２と、平板部２６１の中央上面に設けられた立壁２６３と、立壁２６３に設けられたスプリング受座２６４と、平板部２６１の下面に設けられ、端子プレート２５０のバネ片２５２の逃げを作る凹部２６５とを有し、端子プレート２５０を上から押さえ付けながらユニットベース２１０の上面に載せられることで、ユニットベース２１０の上面の凹所２１１に収容されたセンサプレート２２０及びセンサチップ２３０を保護している。

以上の部品によりセンサユニット２００を組み立てるには、まず、センサベース２２０の上面全面に接着層２４２を形成し、その接着層２４２の上にセンサチップ２３０を載置することで、センサチップ２３０とセンサベース２２０間を接着層２４２によって一体に固着すると共にシールする。

次いで、そのセンサチップ２３０と一体になったセンサベース２２０を、ユニットベース２１０の上面の凹所２１１に収容し、その状態で、上方から接着フィルム２４０を被せることで、接着フィルム２４０の内周側をセンサベース２２０の上面に接着層２４２を介して接着させ、外周側をユニットベース２１０の凹所２１１の周囲の上面壁２１４に接着させる。それにより、センサベース２２０とユニットベース２１０間を、接着フィルム２４０によって一体に固着すると共にシールすることができる。

次に、端子プレート２５０を、取付孔２５３をユニットベース２１０の支持ピン２１６に嵌めながら、ユニットベース２１０の上に配設し、その上から押さえカバー２６０を配置する。以上により、センサユニット２００を組み立てることができる。

センサユニット２００は、以上のように構成されており、カートリッジケース１００のセンサ収容凹所１１０に、圧縮状態にされたスプリング３００と一緒に収容されている。そして収容された状態で、スプリング３００が押さえカバー２６０を下向きに押圧することにより、ユニットベース２１０の下面に設けたシールリング２７０が潰れながら、センサ収容凹所１１０内のセンサ受壁１２０に圧接し、これにより、センサユニット２００とカートリッジケース１０１の間のシール性が確保されている。

このような組み付けが行われることにより、シール性が確保された条件の下で、カートリッジケース１０１内の上流側バッファ室１２２が、センサ受壁１２０の連通孔１３２を介してセンサユニット２００内の入側流路２１２、２２２に連通され、カートリッジケース１０１内の下流側バッファ室１２３が、センサ受壁１２０の連通孔１３３を介してセンサユニット２００内の出側流路２１３、２２３に連通される。そして、入側流路２１２、２２２、センサキャビティ２３２、出側流路２１３、２２３は、この順に上流側から並ぶように、カートリッジケース１０１内の送出流路に直列に介在することになる。

ここで、センサキャビティ２３２につながる上流側の流路は、流路断面の大きな上流側バッファ室１２２、連通口１３２、及び、流路断面の小さなセンサユニット２００内の入側流路２１２、２２２（上流側狭小流路）で構成される。また、センサキャビティ２３２につながる下流側の流路は、流路断面の大きな下流側バッファ室１２３、連通口１３３、及び、流路断面の小さなセンサユニット２００内ので出側流路２１３、２２３（下流側狭小流路）で構成される。

従って、送出通路の上流側から流れてきたインクは、導入孔１２４から上流側バッファ室１２２に流れ込み、上流側連通路（連通口１３２、入側流路２１２、２２２）を介してセンサキャビティ２３２に入り、次いで、センサキャビティ２３２から下流側連通路（出側流路２２３、２１３）及び下流側バッファ室１２３を通って、導出孔１２５から送出通路の下流側に排出されることになる。

なお、センサキャビティ２３２につながる流路のうち、バッファ室１２２、１２３に比較して流路断面の小さな連通路（連通口１３２、１３３、入側流路２１２、２２２、２１３、２２３）は、狭隘流路となっている。

また、センサ収容凹所１１０の側面開口を塞ぐ封止カバー４００は、図３に示すように、板状のカバー本体４０１の外面に回路基板５００の嵌まる凹部４０２を設け、その凹部４０２の底壁に、各端子プレート２５０の折曲片２５４の露出する２つの開口４０３と、回路基板５００の位置決め用のピン４０６、４０７とを設け、更にカバー本体４０１の内面に、センサ収容凹所１１０内の所定部位に係止する係止爪４０５を突設した構成を有しており、センサユニット２００及びスプリング３００をセンサ収容凹所１１０の内部に収容した状態で、カートリッジケース１０１に取り付けられている。この状態で、封止カバー４００の凹部４０２に基板５００を取り付けることにより、基板５００の所定の接点５０１と端子プレート２５０とが接触導通する。なお、基板５００には、位置決め用のピン４０６、４０７と係合する切欠５０６や孔５０７が設けられている。

次に、センサユニット２００によるインクの検出原理について説明する。
インクカートリッジ１０１内のインクが消費される際には、貯留されたインクは、センサユニット２００のセンサキャビティ２３２を経由して、インク送出部１０３からインクジェット式記録装置の記録ヘッド１２へ送られる。

この際、インクカートリッジ１００内にインクが十分に残っている段階では、センサキャビティ２３２内はインクで満たされている。一方、インクカートリッジ１００内のインク残量が少なくなると、センサキャビティ２３２内にインクが存在しない状態となる。

そこで、センサユニット２００は、この状態の変化に起因する音響インピーダンスの相違を検出する。それによって、インクが十分に残っている状態であるか、あるいは、ある一定以上のインクが消費されて残量が少なくなった状態であるか、を検知することができる。

具体的には、圧電素子２３４に電圧を印加すると、圧電素子２３４の変形に伴い振動板２３３が変形する。圧電素子２３４を強制的に変形させた後、電圧の印加を解除すると、しばらくは、たわみ振動が振動板２３３に残留する。この残留振動は、振動板２３３とキャビティ２３２内の媒体との自由振動である。従って、圧電素子２３４に印加する電圧をパルス波形あるいは矩形波とすることで、電圧を印加した後の振動板２３３と媒体との共振状態を容易に得ることができる。

この残留振動は、振動板２３３の振動であり、圧電素子２３４の変形を伴う。このため、残留振動に伴って圧電素子２３４は逆起電力を発生する。この逆起電力は、端子プレート２５０を介して外部で検出される。

このようにして検出された逆起電力によって共振周波数が特定できるので、この共振周波数に基づいてインクカートリッジ１００内のインクの有無を検出することができる。

以上の実施形態によれば、センサユニット２００とセンサ受壁１２０との間に弾性を有するシールリング２７０を介在させ、センサユニット２００をスプリング３００でセンサ受壁１２０に向けて押圧することにより、シールリング２７０を潰しながら、センサユニット２００とセンサ受壁１２０との間をシールするようにしているので、予めセンサユニット２００を別に組み立て、後からそのセンサユニット２００をカートリッジケース１０１に装着するという組み立て手順を採用することができ、その際の組み付けが、接着剤を使う場合と比べて簡単にできる。

また、シールリング２７０の弾性でセンサユニット２００とセンサ受壁１２０間の寸法のバラツキを吸収できるから、簡単な組み付けで確実なシールを行うことができる。また、センサキャビティ２３２の前方（開放側）に、シールリング２７０によってシールされた液溜まり空間（入側流路２１２、２２２、出側流路２１３、２２３）を確保しているので、インクの波動やインク中の気泡の影響を受けにくい。

また、センサチップ２３０の上側に、センサチップ２３０を保護する押さえカバー２６０を配設し、その押さえカバー２６０を介してユニットベース２１０に押圧バネ３００の荷重を作用させるので、センサチップ２３０に悪影響を与えずに、必要なシール性能と振動性能を容易に確保することができる。

また、本実施形態では、シールリング２７０を、センサ受壁１２０側の上流側連通口１３２とユニットベース２１０側の入側流路２１２との連通部分の周囲を取り囲んでシールする上流側シール部２７０Ａと、センサ受壁１２０側の下流側連通口１３３とユニットベース２１０側の出側流路２１３との連通部分の周囲を取り囲んでシールする下流側シール部２７０Ｂと、を有するものとして構成してあり、上流側と下流側の各連通部分を独立にシールしているので、上流側連通路から下流側連通路へ液体がリークすることを完全に防ぐことができる。その結果、センサキャビティ２３２にインクを全量確実に流通させることができて、検出動作を安定させて誤検出を防ぐことができる。

この点について、図１３の比較例を参照して説明する。
ユニットベース２１０とセンサ受壁１２０の間には、微小な隙間（１〜３０μｍ程度の隙間）Ｈを確保しておくことが、センサユニット２００の振動性を制約しない点で望ましい。この隙間Ｈが大きすぎると、上流側連通路と下流側連通路の間で矢印Ｓのようなリークが発生し、センサキャビティ２３２を通らない流れにより、検出動作が不安定になる。シールリング２７０の弾力性によって確保し得るシール部の自由高さ（隙間Ｈ）は、バラツキがあるために管理が難しく、実際にはリークの問題に繋がりやすい。

この点、本実施形態では、シールリング２７０に中央仕切部２７２を設けることによって、上流側連通路と下流側連通路を完全に遮断しているので、リークの心配をすることなく、シールリング２７０やスプリング３００の弾性力を自由に選択して、シール部の自由高さ（隙間Ｈ）を管理することができる。

また、１つのシールリング２７０に中央仕切部２７２を設けることによって、上流側シール部２７０Ａと下流側シール部２７０Ｂを形成しているので、部品点数を増やさずに必要なシール性能を発揮することができる。

ところで、外周シール部２７１と中央仕切部２７２の機能を比較してみると、外周シール部２７１は、内側の流路を流れるインクを外部に漏らさないようにするための部分であって、内外圧差がかかった条件下でインクを漏らさないようにするために高いシール性能が要求されるが、中央仕切部２７２は、同じ流路内の上流側から下流側へインクがリークしないようにするための部分であって、万一、リークが生じても、外部へのインク漏れのような大きな事態に繋がることはない。また、同じ流路内での圧力差であるから、圧力差も極めて小さく、リークしにくい。従って、外周シール部２７１と比べれば、シール性能の要求度のレベルが全く違う。

そこで、本実施形態では、図１１、図１２に示すように、射出成形する上で避けることのできないウェルドライン２７５を、外周シール部２７１上ではなく、中央仕切部２７２上に設定している。このように設定することで、ウェルドライン２７５の存在は確かにシール性能に悪影響を及ぼすかもしれないが、万一ウェルドライン２７２の存在によってリークが起こったとしても、その影響は、図１４、図１５の中央仕切部２７２がないシールリング２７０のように、外周シール部２７１にウェルドライン２７５ｍがある場合に比べて格段に小さくなり、ほとんど実害がないレベルに抑えられる。つまり、中央仕切部２７２で隔てられる流路間は、実質的な圧力差が殆どないので、少々のウェルドライン２７５の存在は全く問題がないといえる。

なお、ウェルドライン２７５の位置の制御は、中央仕切部２７２の断面積を外周シール部２７１の断面積より小さくすること、つまり、中央仕切部２７２を外周シール部２７１よりも細くすることで可能である。即ち、外周シール部２７１と中央仕切部２７２の断面を異ならせることで、成形樹脂の充填速度をコントロールすることできるので、ウェルドライン２７５を中央仕切部２７２上に持ってくることができるのである。

また、本実施形態では、シールリング２７０をユニットベース２１０と共に二色成形しているので、部品の取り扱い手数を削減することができ、生産効率の向上が図れる。

また、本実施形態では、シールリング２７０の中央仕切部２７２が、センサ受壁１２０側の連通口１３２、１３３とユニットベース２１０側の流路２１２、２１３とを連通する空間から引っ込んだ位置で、センサ受壁１２０とユニットベース２１０との間に挟まれており、シールリング２７０の中央仕切部２７２が連通路内に直接露出していないので、中央仕切部２７２がインクの流通の障害になるようなことがなく、検出性能に悪影響を及ぼすこともない。

また、センサチップ２３０側を基準とした場合、ユニットベース２１０内の入側流路２１２と出側流路２１３の間隔も小さくなってしまうが、ユニットベース２１０内の入側流路２１２と出側流路２１３を、階段状に形成して、それら入側流路２１２と出側流路２１３の開口端の間隔を広げているので、無理なくシールリング２７０の中央仕切部２７２を上記の条件を満たす状態で配置することができる。

また、その他の効果としては、ユニットベース２１０に対して、上方から、センサチップ２３０を搭載したセンサベース２２０を組み込み、その状態で、並んだ２部品の上面と上面、つまり、センサベース２２０とユニットベース２１０の両上面に跨って接着フィルム２４０を貼り付けるだけで、異なる材料でできた２部品（金属製のセンサベース２２０と樹脂製のユニットベース２１０）間の固着とシールを同時に行うことができる。従って、組立作業性がきわめてよい。また、接着フィルム２４０を２部品に跨って貼るだけであるから、各部品の寸法精度の影響をあまり受けずに、部品間のシールを行うことができる。また、例えば接着フィルム２４０を量産機械によって加熱・加圧して溶着する場合には、量産機械による温度と圧力を管理するだけで、シール性能を高めることができるので、量産時の安定化を図ることができる。さらに、シール性を左右する接着フィルム２４０は、装着が容易である上にスペース効率がよいため、センサユニット２００の小型化が図れる。

また、センサベース２２０及びユニットベース２１０に、センサキャビティ２３２に対する入側流路２１２、２２２及び出側流路２１３、２２３をそれぞれ形成し、インクが入側流路２１２、２２２を介してセンサキャビティ２３２に流れ込み、出側流路２１３、２２３を介して排出されるように構成しているので、あくまでセンサキャビティ２３２をインクが流れるようになり、センサキャビティ２３２に液体や気泡が滞留することによる誤検出を防止することができる。

また、ユニットベース２１０に対する接着フィルム２４０の接着面の高さを、センサベース２２０に対する接着面の高さよりも下の位置に設定しているので、段差をもってセンサベース２２０を接着フィルム２４０で押え付けることができ、ユニットベース２１０に対するセンサベース２２０の固着力の強化を図ることができる。また、ガタツキのない取付が可能となる。

また、カートリッジケース１０１内の送出流路の終端付近にセンサユニット２００を配置し、センサユニット２００の入側流路２１２、２２２、センサキャビティ２３２、出側流路２１３、２２３が、この順に上流側から並ぶように送出流路に直列に介在されているので、インクカートリッジ１００内の残液量を正確に検出することができる。

なお、上記実施形態では、ユニットベース２１０内の入側流路２１２と出側流路２１３を階段状に形成することで、それら入側流路２１２と出側流路２１３のセンサ受壁１２０側の開口端の間隔を広くとったが、図１６に示すように、階段状の代わりに傾斜状に入側流路２１２と出側流路２１３を形成して、それら入側流路２１２と出側流路２１３のセンサ受壁１２０側の開口端の間隔を広くとってもよい。

また、上記実施形態では、上流側シール部２７０Ａと下流側シール部２７０Ｂを、１つのシールリング２７０内に一体に形成した場合を示したが、上流側シール部２７０Ａと下流側シール部２７０Ｂを個別のシールリングとして設けてよい。その場合は、例えば２つのＯリングで構成することもできる。

本発明の実施形態のインクカートリッジ（容器）が使用されるインクジェット式記録装置（液体噴射装置）の概略構成を示す斜視図である。 本発明に実施形態のインクカートリッジの概略構成を示す分解斜視図である。 本発明に実施形態のインクカートリッジの概略構成図で、センサユニットと、スプリングと、封止カバーと、回路基板の各構成を示す分解斜視図である。 同インクカートリッジにおけるセンサユニットの分解斜視図である。 図４と別の角度から見たセンサユニットの分解斜視図である。 同実施形態において、センサ収容凹部にセンサユニットとスプリングを組み込んだ部分の正面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図である。 前記センサ収容凹部にセンサユニットとスプリングを組み込んだ部分の正面方向から見た断面図である。 前記センサユニットの要部の断面図である。 図１１のＸ−Ｘ矢視断面図である。 本実施形態におけるシールリングの構成を示す平面図である。 同シールリングにおける成形樹脂の充填の仕方を示す図である。 比較例を示す図８と同様の図である。 その比較例におけるシールリングの構成を示す平面図である。 図１４のシールリングにおける成形樹脂の充填の仕方を示す図である。 本発明の他に実施形態の図８と同様の図である。

符号の説明

１００ インクカートリッジ（容器）
１０１ カートリッジケース（容器本体）
１１０ センサ収容凹部（センサ収容部）
１２０ センサ受壁
１２２ 上流側センサバッファ室
１２３ 下流側センサバッファ室
２００ センサユニット
２１０ ユニットベース
２１２ 入側流路（液溜まり空間）
２１３ 出側流路（液溜まり空間）
２２０ センサベース
２２２ 入側流路（液溜まり空間）
２２３ 出側流路（液溜まり空間）
２３０ センサチップ
２３２ センサキャビティ
２３３ 振動板
２３４ 圧電素子
２３５，２３６ 電極
２５０ 端子プレート
２６０ 押さえカバー
２７０ シールリング（シール部材）
２７０Ａ 上流側シール部
２７０Ｂ 下流側シール部
２７１ 外周シール部
２７２ 中央仕切部
２７５ ウェルドライン
３００ 圧縮コイルスプリング（押圧バネ）

Claims (5)

1. 内部に貯留した液体を外部に送出する送出通路を有する容器本体と、
   前記送出流路の終端付近に位置させて前記容器本体に設けられたセンサ収容部と、
   前記センサ収容部に装着された液体検出用のセンサユニットと、
   前記容器本体に設けられ、センサ受壁を介して前記センサ収容部と隣接すると共に、前記送出通路の上流側と下流側にそれぞれ連通することで前記送出通路に直列に介在された上流側バッファ室及び下流側バッファ室と、
   前記センサユニットと前記センサ受壁との間をシールする弾性を有したシール部材と、
   前記センサユニットを前記センサ受壁に向けて押圧することで、前記シール部材を潰しながら、該シール部材とセンサユニット及びセンサ受壁との間に、シールに必要なだけの面圧を付与する押圧バネと、を備え、
   前記センサユニットは、
   検出対象の液体を受け入れるセンサキャビティを有し、且つ、該センサキャビティの下面を液体の受け入れを可能とするために開放し、上面を振動板で塞いで、該振動板の上面に圧電素子を配した構成をなすセンサチップと、前記センサ収容部にセンサユニットを装着した際に、下面が前記シール部材を介して前記センサ受壁に対面するユニットベースと、を有しており、
   前記ユニットベースには、前記センサキャビティに連通する液溜まり空間として、前記センサキャビティに対する入側流路と出側流路とが設けられ、
   前記センサ受壁には、前記シール部材の内側で、前記入側流路と前記上流側バッファ室を連通する上流側連通口及び前記出側流路と前記下流側バッファ室を連通する下流側連通口が設けられ、
   前記送出通路の上流側から流れてきた液体が、前記上流側バッファ室、上流側連通口、及び入側流路を介して前記センサキャビティに供給され、前記センサキャビティから前記出側流路、下流側連通口、及び下流側バッファ室を介して前記送出通路の下流側に排出されるように構成されており、
   前記シール部材は、前記センサ受壁側の上流側連通口とユニットベース側の入側流路との連通部分の周囲を取り囲んでシールする上流側シール部と、前記センサ受壁側の下流側連通口とユニットベース側の出側流路との連通部分の周囲を取り囲んでシールする下流側シール部と、を有していることを特徴とする容器。
2. 請求項１に記載の容器であって、
   前記シール部材は、前記センサ受壁側の上流側連通口とユニットベース側の入側流路との連通部分、並びに、前記センサ受壁側の下流側連通口とユニットベース側の出側流路との連通部分、の周囲を共に取り囲む環状の外周シール部と、前者の上流側の連通部分と後者の下流側の連通部分を区画するべく前記外周シール部の中央を横断する中央仕切部と、を一体に有しており、前記外周シール部の各半周分と前記中央仕切部とで、それぞれ前記上流側シール部と下流側シール部とが形成されていることを特徴とする容器。
3. 請求項２に記載の容器であって、
   前記中央仕切部の断面積が前記外周シール部の断面積より小さく設定されており、前記シール部材を一体に射出成形で製作する際のウェルドラインが前記中央仕切部上に設定されていることを特徴とする容器。
4. 請求項３に記載の容器であって、
   前記シール部材が、前記ユニットベースと共に二色成形されていることを特徴とする容器。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の容器であって、
   前記中央仕切部が、センサ受壁側の連通口とユニットベース側の流路とを連通する空間から引っ込んだ位置でセンサ受壁とユニットベースとの間に挟まれており、その条件を満たすべく、ユニットベース側の入側流路と出側流路のセンサ受壁側の開口端の間隔を大きくするために、ユニットベース内の入側流路と出側流路が傾斜状または階段状に形成されていることを特徴とする容器。

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