액체 검출 장치 및 액체 용기

액체 검출 장치 및 액체 용기{A LIQUID SENSING APPARATUS FOR A LIQUID CONTAINER FOR SUPPLYING A LIQUID TO A LIQUID CONSUMING APPARATUS, AND A LIQUID CONTAINER IN WHICH THE LIQUID SENSING APPARATUS IS BUILT}

본 발명은 미소량의 방울 등을 토출시키는 액체젯 헤드와 같은 액체 소비 장치에 소정의 액체를 공급하는 액체 용기에 관한 것이며, 특히 액체의 잔류량을 검출하는 기술에 관한 것이다.

초고품질 인쇄를 위한 상업용 기록 장치의 액체젯 헤드 뿐만 아니라 날염 장치 및 마이크로디스펜서의 액체젯 헤드는 액체 용기로부터 액체의 공급을 수용한다. 액체젯 헤드가 액체의 공급이 없이 작동된다면, 액체젯 헤드는 소위 공타(blank shot)에 의해 손상된다. 이러한 이유 때문에, 이러한 손상을 방지하기 위해서 액체 용기내의 액체의 잔류량은 감시되어야 한다.

기록 장치를 예로서 채택하면, 액체 용기로서 작용하는 잉크 카트리지내의 잔류 잉크량을 검출하는 다양한 방법이 제안되었다. 일본 특허 공개 제 2001-146030 호에는 압전 진동자가 고정되어 있는 진동판이 액체와 접촉 배치되는 것이 개시되어 있다. 이러한 제안에서, 진동판에 액체가 접촉했는가 또는 그렇지 않은 가에 따라서 변화되는 진동판의 자유 진동의 진동수가 검출된다.

그러나, 액체 위의 공간이 액체의 원활한 공급을 위해 대기와 연통되도록 개방되어 있는 경우에, 마찬가지로 액체가 증발되게 된다. 또한, 진동판의 영역내의 액체 레벨이 변화될 때 진동수가 점진적으로 변화되기 때문에, 검출 정밀도가 저하된다.

일본 특허 공개 제 2004-136670 호에는 액체를 수용하는 가요성 백이 제안되어 있으며, 이러한 가요성 백은 이 가요성 백의 대향 평면중 하나에 형성된 액체 저장 오목부와, 이 오목부의 외면에 배치된 압전 진동자와, 다른 평면에 배치된 강체를 구비한다. 이러한 제안에서, 잉크의 잔류량은 강체와 압전 진동자 사이에 존재하는 액체량(액체의 깊이)에 따라 변화되는 진동 상태에 의거하여 검출된다. 이러한 제안은 상대적으로 높은 정밀도로 잔류 액체량을 검출할 수 있지만, 가요성 백의 변형에 추종하여 강체가 이동되기 때문에, 가요성 백내에 수용된 잉크의 잔류량의 검출이 가요성 백의 편향, 주름 등에 의해 영향을 받는 단점이 있다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 액체 레벨이 규정 레벨에 도달한 시점을 정밀하게 검출할 수 있는 액체 검출 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 액체의 증발을 가능한 한 작게 억제하면서 액체 레벨이 규정 레벨에 도달한 시점의 정확한 검출을 달성할 수 있는 액체 검출 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 액체의 잔류량이 규정 레벨에 도달한 상태를 검출하는 기능을 가진 액체 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 실시형태는, 액체 검출 장치(a liquid sensing apparatus)에 있어서, 액체가 저장된 외부의 액체 수용부와 연통할 수 있는 액체 유입구와, 액체 소비 장치에 연통할 수 있는 액체 유출구를 구비하는 액체 저장부와;, 상기 액체 저장부내의 액체 레벨에 따라 이동하는 가동 부재와; 상기 가동 부재가 액체 레벨에 따라 소정 위치로 이동된 경우, 상기 가동 부재의 벽면과 협동해서 폐쇄 공간을 형성하는 오목부와; 상기 오목부에 진동을 인가하고, 상기 진동에 수반되는 자유 진동의 상태를 검출하는 압전형 검출 수단(a piezoelectric sensing means)을 포함하는 액체 검출 장치를 제공한다.

본 발명의 제 13 실시형태는, 액체 용기에 있어서, 가압 수단에 의해 가압되어서 액체를 배출하는 액체 수용부와; 상기 액체 수용부와 연통되고, 외부 액체 소비 장치로 액체를 공급할 수 있는 액체 공급 포트와; 상기 액체 수용부와 연통하는 액체 유입구와, 상기 액체 공급 포트와 연통되는 액체 유출구를 구비하는 액체 저장부와; 상기 액체 저장부내의 액체 레벨에 따라 이동하는 가동 부재와; 상기 가동 부재가 액체 레벨에 따라 소정 위치로 이동된 경우 상기 가동 부재의 벽면과 협동해서 폐쇄 공간을 형성하는 오목부와; 상기 오목부에 진동을 인가하고, 상기 진동에 수반되는 자유 진동의 상태를 검출하는 압전형 검출 수단을 포함하는 액체 용기를 제공된다.

본 발명의 제 2 및 제 14 실시형태는, 상기 액체 저장부는 통형으로 형성되 며, 상기 가동 부재는 상기 액체 저장부의 하나의 벽면을 구성하도록 배열된다.

본 발명의 제 3 및 제 15 실시형태는, 상기 액체 저장부는, 상기 액체의 상측에 개구부를 갖는 원통형 오목부와, 상기 개구부를 밀봉하고, 상기 원통형 오목부의 공간을 대기와 연통시키는 대기 연통 수단을 구비하는 덮개 부재에 의해 구성되도록 배열된다.

본 발명의 제 4 및 제 16 실시형태는, 상기 대기 연통 수단은 상기 덮개 부재에 형성된 대기 연통구와 연통된 모세관(capillary)을 포함하도록 배열된다.

본 발명의 제 5 및 제 17 실시형태는, 상기 대기 연통 수단은 공기 투과성 및 증기 불투과성을 갖고 있는 필름 부재를 포함하도록 배열된다.

본 발명의 제 6 및 제 18 실시형태는, 상기 가동 부재는 이 가동 부재와 외주에 상기 액체 저장부의 내면 사이에 메니스커스 시일(meniscus seal)을 형성하며, 상기 가동 부재의 경사를 억제할 수 있는 높이를 가진 벽면을 구비하도록 배열된다.

본 발명의 제 7 및 제 19 실시형태는, 상기 가동 부재는, 상기 압전형 검출 수단의 진동면에 대향하는 영역에 형성되고, 상기 진동면과 거의 평행한 면을 구비하도록 배열된다.

본 발명의 제 8 및 제 20 실시형태는, 상기 가동 부재를 상기 액체 레벨의 하강 방향으로 가압하기 위한 가압 수단을 더 포함한다.

본 발명의 제 9 및 제 21 실시형태는, 상기 가압 수단이 탄성 부재를 포함한다.

본 발명의 제 10 및 제 22 실시형태는, 상기 가압 수단이 중력이도록 배열된다.

본 발명의 제 11 및 제 23 실시형태는, 상기 액체 수용부내의 액체가 완전히 소비된 위치로 가동 부재가 이동된 경우, 상기 가동 부재의 벽면 또는 다른 벽면과 협동해서 폐쇄 공간을 형성하는 제 2 오목부를 더 포함하며, 상기 압전형 검출 수단이 제 2 오목부에 배치되도록 배열된다.

본 발명의 제 12 및 제 24 실시형태는, 상기 소정 위치는, 상기 액체 소비 장치에 액체가 충분히 공급될 수 있는 액체 레벨에 대응하는 제 1 위치와, 상기 액체 소비 장치로의 액체의 공급이 정지되기 바로 전의 액체 레벨에 대응하는 제 2 위치중 하나이다.

본 발명의 제 27 실시형태는, 액체 용기에 있어서, 가압 수단에 의해 가압되어서 액체를 배출하는 액체 수용부와; 상기 액체 수용부와 연통되고, 외부 액체 소비 장치로 액체를 공급할 수 있는 액체 공급 포트와; 상기 액체 수용부와 연통하는 액체 유입구와, 상기 액체 공급 포트와 연통되는 액체 유출구를 구비하는 액체 저장부와; 상기 액체 저장부내에 설치되고, 액체 수용량에 따라 이동되는 가동 부재와; 상기 가동 부재가 액체 수용량에 따라 소정 위치로 이동된 경우, 상기 가동 부재의 수평면에 평행한 하나의 면과 협동해서 폐쇄 공간을 형성하도록 상기 액체 저장부에 형성된 오목부와; 상기 오목부에 진동을 인가하고, 상기 진동에 수반되는 자유 진동의 상태를 검출하는 압전형 검출 수단을 포함하는 액체 용기를 제공한다.

본 발명의 제 28 실시형태는, 상기 액체 저장부는 상면에 형성된 개구부와, 상기 개구부를 밀봉하고 액체 수용량에 따라 변형 가능한 필름을 포함하며, 상기 압전형 검출 수단은 상기 액체 저장부의 바닥부에 배치되어 있도록 배열된다.

본 발명의 제 29 실시형태는, 상기 가동 부재는 상기 액체 저장부의 액체 수용량의 변화에 따른 상기 필름의 변형에 수반되어 이동하도록 배열된다.

본 발명의 제 30 실시형태는, 상기 가동 부재는 상기 필름에 고정되어 있도록 배열된다.

본 발명의 제 31 실시형태는, 상기 가동 부재가 상기 압전형 검출 수단의 진동면에 대향하는 영역에서 상기 진동면과 거의 평행한 표면을 갖도록 배열된다.

본 발명의 제 32 실시형태는, 상기 가동 부재를 상기 압전형 검출 수단의 방향으로 가압하기 위한 가압 수단을 더 포함한다.

본 발명의 제 33 실시형태는, 상기 가압 수단이 탄성 부재를 포함하도록 배열된다.

본 발명의 제 34 실시형태는, 상기 가동 부재가 상기 오목부와 협동해서 폐쇄 공간을 형성하는 시점이, 상기 액체 수용부의 액체가 완전히 소비된 상태에 대응하도록 설정되도록 배열된다.

본 발명의 제 35 실시형태는, 상기 가동 부재가 상기 오목부와 협동해서 폐쇄 공간을 형성하는 시점이, 상기 액체 수용부의 액체가 실질적으로 소비된 상태에 대응하도록 설정되도록 배열된다.

본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 진동 작용 영역이 가동 부재와 오목부에 의해 분할되며, 액체가 소정 레벨에 도달한 시점 또는 상태를 정확하게 검출하는 것이 가능하다. 또한, 가동 부재가 액체 저장부용 덮개 부재로서 작용하여 액체의 증발을 가능한 한 작게 억제한다.

본 발명의 제 13 실시형태에 따르면, 진동 작용 영역이 가동 부재와 오목부에 의해 분할되며, 액체가 소정 레벨에 도달한 시점 또는 상태를 정확하게 검출함으로써, 액체 수용 영역에 액체의 유무를 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 가동 부재가 액체 저장부용 덮개 부재로서 작용하여 액체의 증발을 가능한 한 작게 억제한다.

본 발명의 제 4, 제 5, 제 16 및 제 17 실시형태에 따르면, 액체의 증발이 가능한 한 작게 억제된다.

본 발명의 제 6 및 제 18 실시형태에 따르면, 가동 부재가 액면에 평행하게 이동될 수 있으며, 액면이 소정 레벨에 도달하는 시점에 오목부를 밀봉함으로써 액체 레벨을 확실하게 검출할 수 있다.

본 발명의 제 7 및 제 19 실시형태에 따르면, 오목부를 확실하게 밀봉해서, 음향 임피던스를 액체가 존재하는 경우와 액체가 존재하지 않는 경우 사이에서 명확하게 변화시키는 것이 가능하다.

본 발명의 제 8 및 제 20 실시형태에 따르면, 이동 부재는 액체 레벨의 저하 방향으로 강제적으로 가압된다. 따라서, 이동 부재와 액체 저장부 사이의 마찰에 의해 야기된 이동 부재의 정지를 방지할 수 있어서, 액체의 감소를 확실하게 검출할 수 있다.

본 발명의 제 11 및 제 23 실시형태에 따르면, 액체 저장부의 용적을 확대시 켜도, 액체가 소비된 시점이 제 2 오목부와 이에 배치된 압전 검출 수단에 의해 확실하게 검출될 수 있다.

본 발명의 제 12 및 제 24 실시형태에 따르면, 액체 저장부내의 액체가 완전히 없어지기 전에 다음 액체를 준비하는데 필요한 시간을 확보할 수 있다.

본 발명의 제 27 실시형태에 따르면, 신축가능한 부재가 이동 부재에 고정될 수 있고, 이동 부재는 압력의 변화, 즉 액체 수용량의 변화에 따라 이동되며, 잉크 앤드(ink end) 및 잉크 니어 앤드(ink near-end)는 오목부를 폐쇄함으로써 확실하게 검출될 수 있다.

본 발명의 제 28 실시형태에 따르면, 액체 저장부는 액체 수용량의 양의 변화(압력 변화)에 따라 용이하게 변형될 수 있으며, 폐쇄 공간으로써 용이하게 구성될 수 있다. 따라서, 메니스커스 시일과 반대로 간단한 구조로 잉크의 누출 및 증발이 용이하게 방지될 수 있다.

본 발명의 제 29 및 제 30 실시형태에 따르면, 신축가능한 부재를 구성하는 필름의 용이한 변형에 의해서 이동 부재를 액체 레벨 또는 압력에 추종시켜서 용이하게 이동시킬 수 있다.

본 발명의 제 31 실시형태에 따르면, 액체 레벨에 따라 용적이 변화되는 폐쇄 공간이 형성될 수 있다.

본 발명의 제 32 및 제 33 실시형태에 따르면, 이동 부재가 오목부를 폐쇄하는 시점이 가압력을 조정함으로써 변경될 수 있으며, 검출할 액체 저장부내의 내부 압력이 용이하게 설정될 수 있다.

본 발명의 제 34 및 제 35 실시형태에 따르면, 잉크 수용 영역의 잉크 앤드 검출 기구 또는 잉크 니어 앤드 검출 기구가 용이하게 실현될 수 있다.

본 발명은 일본 특허 출원 제 2004-330510 호(2004년 11월 15일 출원) 및 제 2005-285813 호(2005년 9월 30일 출원)에 개시된 요지에 관련이 있으며, 이들 각 특허 출원의 내용은 전체적으로 참고로 본원에 인용된다.

도 1a 및 도 1b는 각각 액체 용기가 액체 소비 장치의 일 형태로서 작용하는 기록 장치에 장착되기 전의 상태와, 용기가 장착된 후에 잉크에 압력이 가해진 상태를 도시하는 도면,

도 2a 내지 도 2c는 각각 액체 검출 챔버에 충전되어 있지 않은 상태와, 규정된 액체 레벨까지 액체가 충전된 상태와, 규정된 액체 레벨 위치보다도 약간 낮은 레벨에 액체 레벨이 도달된 상태를 도시하는 센서의 구성을 도시하는 도면,

도 3a 및 도 3b는 각각 덮개 부재의 일 실시예를 도시하는 평면도 및 단면도,

도 4는 압전형 검출 수단의 일 실시예를 도시하는 단면도,

도 5a 내지 도 5c는 각각 압전 소자가 여기된 상태와, 가동 부재가 센서에 대향하지 않은 상태의 압전 소자의 출력 신호와, 가동 부재가 센서에 대향된 상태에서의 압전 소자의 출력 상태를 도시하는 도면,

도 6은 액체 검출 챔버내의 액체 레벨과 압전형 검출 수단에 의해 검출된 진 동수와의 관계를 도시하는 블록도,

도 7a 및 도 7b는 각각 압전형 검출 수단이 상이하게 배치되어 있는 실시예를 도시하는 단면도,

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 액체 검출 챔버의 다른 실시예를 도시하는 단면도,

도 9는 액체 검출 챔버에 적당한 압전형 검출 수단의 다른 실시예를 도시하는 단면도,

도 10은 본 발명의 다른 적용예를 도시하는 단면도.

이하에서 도시된 실시예를 참조하여 본 발명의 상세를 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 액체 용기의 실시예를, 예를 들면 액체 소비 장치로서의 잉크젯 기록 장치에 공급하는 잉크를 수용하는 잉크 카트리지에 채용해서 나타내는 개략도이다.

이러한 실시예에 있어서, 세미-쉘 본체(semi-shell body)를 형성하는 박스 부재에 의해 각각 구성되는 제 1 케이스(10) 및 제 2 케이스(20)는 함께 합체되어서, 액체 용기로서 작용하는 카트리지(1)를 형성한다. 잉크와 같은 액체를 수용하는 액체 저장 영역을 형성하기 위해서, 수지 필름 등으로 형성된 가요성 필름 부재는 열 용접 등에 의해 제 1 케이스(10)의 주위에 접합되며, 제 1 케이스(10)에 형성된 개구부를 밀봉식으로 커버한다. 또한, 제 2 케이스(20)의 주위는 가요성 필름 부재(3)의 다른 측상의 가요성 필름 부재(3)의 열 용접된 부분과 가압접촉되며, 그 결과 제 2 케이스와 가요성 필름 부재 사이에 형성된 공간은 기밀 공간을 구성한다. 이러한 기밀 공간은 액체를 제 1 케이스로부터 외부로 배출하기 위해서 가압 유체(가압 공기)에 의해 가요성 필름 부재(3)에 압력을 가하는 압력 인가 영역(4)으로서 작용한다. 가압 유체는 외부로부터 가압 유체 도입 포트(도시하지 않음)로부터 압력 인가 영역(4)내로 도입된다.

또한, 액체 소비 장치의 액체 공급 포트에 연결될 액체 공급 포트(5)는 제 1 케이스(10)의 외부면상에 형성되어 있다. 액체 공급 포트(5)에는, 액체 소비 장치의 액체젯 헤드와 연통하는 액체 도입 부재(액체 도입 니들)(7)의 외주에 탄성적으로 접촉하는 개구를 구비하는 패킹과, 패킹의 개구를 밀봉하기 위해서 패킹의 외부면(도 1a에서 좌측 단부면)에 접촉하는 밸브 부재(8)와, 밸브 부재(8)를 패킹의 방향으로 가압하는 코일 스프링과 같은 스프링(6)이 합체되어 있다.

잉크 카트리지(1)가 액체 소비 장치에 연결되지 않을 경우(도 1a) 스프링(6)에 의해 밸브 부재(8)는 통상적으로 폐쇄 상태로 유지되며, 잉크 카트리지(1)가 액체 소비 장치에 연결된 경우(도 1b) 밸브 부재(8)는 액체 도입 부재(7)에 의해 밸브 개방 방향으로 가압되어 그 개방 상태를 유지한다.

액체 공급 포트(5)는 접속 유로(9, 9')를 통해서 액체 저장 영역(2)과 유체 연통되어 있다. 본 발명의 하나의 특징부인 액체 검출 수단(30)은 접속 유로(9, 9') 사이에 배치되어 있다. 즉, 액체 검출 수단(30)은 잉크 유로의 부분에 연결되어 있으며, 액체 저장 영역은 상기 잉크 유로에 의해 잉크 공급 포트와 연통된다.

도 2는 액체 검출 수단(30)의 일 실시예를 도시한 것이다. 이러한 액체 검출 수단은, 바닥 영역에 배치되고, 카트리지가 액체 소비 장치에 연결된 상태에서 각각 액체 저장 영역(2)과 액체 공급 포트(5)에 연결된 개구(31) 및 개구(32)를 구비하는 원통형 용기로 제조된 액체 검출 챔버와; 액체 레벨의 변화에 응답해서 액체 검출 챔버(33)의 내면(33a)을 따라 이동하고, 또한 액체 검출 챔버(33)의 하나의 벽으로서 작용하는 가동 부재(34)와; 액체 검출 챔버(33)의 개구부를 밀봉하며, 또한 액체 검출 챔버(33)의 상부 부분, 즉 공기 공간 영역을 대기와 연통시키기 위한 대기 연통로(35a)를 구비하는 덮개 부재(35)와; 가동 부재(34)를 약한 힘으로 하방으로 바람직하게 가압하기 위해서 덮개 부재(35)와 가동 부재(34) 사이에 배치된 가압 수단으로서 작용하는 압축 스프링(36)과; 규정된 액체 레벨을 검출하도록 배치된 압전형 소자를 구비하는 압전형 검출 수단(40)을 포함한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 대기 연통로(35a)는 일 단부를 커버하지 않도록 차기성 필름(37)으로 좁은 홈(35b)을 밀봉함으로써 구성된 모세관(capillary)을 거쳐서 대기로 개방된다. 이러한 홈(35b)은 그 타 단부가 대기 연통로(35a)와 연통하도록 우회하는(꾸불꾸불한) 방식으로 덮개 부재(35)의 표면(또는 이면)상에 형성되어 있다. 선택적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 대기 연통로(35a)와 연통하는 오목부(35c)는 덮개 부재(35)의 표면측상에 형성되며, 이 오목부(35c)는 액체의 증기의 투과는 방지하지만 공기는 투과시킬 수 있는 필름(38)으로 밀봉되어 있어서, 오목부(35c)는 필름(38)을 거쳐서 대기와 공기 연통된다. 즉, 대기와 액체 검출 챔버(33)의 공기 연통은 액체 검출 챔버(33)로부터 액체의 증발을 억제하면서 달성될 수 있다.

가동 부재(34)는 액체의 전면을 커버할 수 있는 정도의 사이즈로 형성되어 있다. 또한, 가동 부재(34)와 액체 검출 챔버(33) 사이의 간극은, 가동 부재(34)가 액체 레벨을 용이하게 추종할 수 있어서 액체 누설을 야기시키지 않는 정도로, 특히 메니스커스 시일이 형성될 수 있는 정도로 설정된다.

또한, 높이(H)를 가진 수직방향 벽면(34a)은 가동 부재(34)의 외주에 배치되어 있다. 이러한 높이(H)는 가동 부재(34)가 피스톤으로서 기능하는 것을 허용하는, 즉 가동 부재(34)가 내면(33a)에 수직한 자세를 유지하게 하는 레벨로 설정된다.

또한, 가압 수단을 구성하는 압축 스프링(36)의 스프링력은, 액체 검출 챔버(33)의 내면(33a)과 가동 부재(34)의 수직방향 벽면(34a) 사이의 간극으로부터 발생되지 않는, 즉 가동 부재(34)가 가압 수단의 가압력에 의해 액체내에 매몰되지 않는 강도로 설정된다.

이러한 경우에, 고무, 판 스프링 등과 같은 탄성 부재 뿐만 아니라 가동 부재에 가해진 중력이 가압 수단으로서 이용될 수 있다.

압전형 검출 수단(40)은 액체 검출 챔버(33)의 외면상의 오목부(33b)에 고정되어, 이러한 오목부(33b)를 밀봉한다. 이러한 오목부(33b)는 액체 검출 챔버(33)를 구성하는 벽면의 소정의 위치에 형성되는데, 즉 액체 레벨이 검출될 소정의 레벨에 도달할 경우에 가동 부재(34)가 대향하는 위치에 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 압전형 검출 수단(40)은, 그 중심 영역을 통해 관통하며, 액체용 진입로서 작용하는 관통 구멍(41a)과; 관통 구멍(41a)을 밀봉하고, 자유 진동 또는 흔들림이 가능하도록 기부 부재(41)에 고정된 진동판(42)과; 진동판(42)의 표면에 고정된 압전 소자(43)를 포함한다.

도 5a에 도시된 충전/방전 파형이 이러한 방법으로 구성된 압전형 검출 수단(40)의 압전 소자(43)에 인가되는 경우, 진동판(42), 압전 소자(43) 및 액체 또는 공기로 구성되는 진동 시스템은 자유 진동될 수 있다. 이러한 자유 진동(잔류 진동)이 압전 효과에 의해 압전 소자(43)에 역기전력을 발생시키기 때문에, 이러한 역기전력의 주기를 측정함으로써 진동 주기가 측정될 수 있다.

다음에, 이러한 형태로 구성된 실시예를, 이러한 실시예가 일 예로서 잉크 카트리지에 사용되는 경우를 취하여 하기에 설명한다. 잉크 카트리지가 액체 소비 장치로서 작용하는 기록 장치에 장착될 때, 액체 도입 부재(7)는 액체 공급 포트(5)와 결합되어 밸브 부재(8)를 도 1b에 도시된 바와 같이 후퇴시키며, 또한 가압 유체 공급원(도시하지 않음)은 압력 인가 영역(4)과 연통된다(이러한 경우에, 압력 인가 영역(4)은, 이 압력 인가 영역(4)이 액체 공급 포트(5)가 형성된 표면으로 안내되고, 잉크 카트리지가 액체 소비 장치에 장착될 때 가압 유체 공급원에 접속될 수 있도록 구성되어야 한다).

가압 유체로서의 공기가 압력 인가 영역(4)에 공급되지 않은 상태에서, 가동 부재(34)는 압축 스프링의 가압력에 의해 액체 검출 챔버(33)의 바닥부에 위치되어 있다(도 2a). 이러한 상태에서 구동 신호가 압전 소자(43)에 공급되는 경우, 압전 소자(34)는 액추에이터로서 소정 시간 여기되고, 다음에 진동판(42)이 자유 진동을 개시한다(도 5a).

여기가 완료된 시점에 압전 소자(43)에 공급되는 구동 신호가 정지되면, 압전 소자(43)는 진동판(42)의 자유 진동에 대응하는 역기전력을 발생한다. 이러한 상태에서 액체가 오목부(33b, 41b)에 존재하기 때문에, 진동판(42)은 공기에 노출된다. 따라서, 진동판(42)은 이 진동판(42) 및 공기에 의해 결정된 비교적 높은 주파수(진동판이 액체와 접촉하는 경우와 비교해서)에서 자유 진동을 개시하고, 자유 진동의 주파수 및 진폭과 일치하는 신호가 압전 소자(43)로부터 출력된다.

다음에, 상술한 상태에서 공기가 가압 유체 공급원으로부터 공급되는 경우, 이러한 공기가 가요성 필름 부재(3) 및 제 2 케이스(20)에 의해 형성된 압력 인가 영역(4)내로 유입되어, 액체 저장 영역(2)이 가요성 필름 부재(3)에 의해 가압된다.

따라서, 액체 저장 영역(2)내의 잉크가 접속 유로(9)를 통해 액체 검출 챔버(33)내로 유입되며, 액체 검출 챔버(33)내의 가동 부재(34)는, 상부 영역내의 공기를 좁은 홈(35b) 및 차기성 필름(37)으로 구성된 모세관을 통해서 배출하는 동안에 액체 레벨의 상승에 응답하여 상승된다. 따라서, 가동 부재(34)는 압전형 검출 수단(40)이 위치되는 오목부(33b)에 대향한다(도 1b 및 도 2b).

이 과정에서 압력이 가해진 잉크는 모세관 현상 등에 의해 오목부(33b, 41a)로 유입된다. 따라서, 가동 부재(34)는 오목부에 충만된 잉크를 개재시켜서 진동판(42)에 대향하는 것으로 된다.

이러한 경우에, 상하로 연장되도록 그리고 오목부(33b)와 상하로 연통하도록 액체 검출 챔버(33)의 내주면상에 좁은 홈(33c, 33d)을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 좁은 홈(33c, 33d)은 오목부(33b, 41a)내로 잉크의 유입을 용이하게 한다.

말할 필요없이, 액체 레벨이 규정의 위치를 초과하여 상승되어, 즉 오목부(33b)보다도 더 상승되는 경우 조차도, 액체가 오목부(33b)에 진입할 수 있고, 또한 오목부(33b, 41a)가 액체로 충만된 상태에서 가동 부재(34)로 밀봉될 수 있어서, 음향 임피던스가 증가된다.

진동판(42)의 자유 진동의 주파수는 진동판(42)이 공기에 노출된 경우와 비교하여 음향 임피던스의 증가에 의해 저하한다(도 5c 및 도 6의 영역(F)). 진동판(42)의 자유 진동이 압전 소자(43)에서 발생된 역기전력의 주파수로서 검출될 수 있기 때문에, 액체 레벨이 소정의 레벨, 즉 오목부(33b)에 도달한 것을 검출할 수 있다.

소정의 양의 잉크가 액체 검출 챔버(33)에 공급되어 있는 상태에서, 액체 소비 장치에 의해 잉크 소비되는 동안에, 가동 부재(34)의 주위와 액체 검출 챔버(33)의 내면 사이의 최소 간극을 통해 잉크가 증발되고 있다. 이러한 경우에, 가동 부재(34)의 상부 공간이 덮개 부재(35)의 좁은 홈(35b) 및 차기성 필름(37)에 의해 구성된 모세관을 통해 대기와 공기 연통되어 있기 때문에 잉크 증기의 증발을 가능한 한 작게 억제될 수 있다.

액체 저장 영역(2)내의 잉크가 잉크의 소비의 진행으로 극히 감소되는 경우에, 가압 공기가 가압 유체 공급원으로부터 공급되는 경우 조차도 잉크는 액체 검출 챔버(33)내로 전혀 유입되지 않는다. 그 결과, 액체 검출 챔버(33)내의 잉크는 소정 액체 레벨로 유지될 수 없으며, 액체 레벨이 점진적으로 낮아지게 된다.

액체 검출 챔버(33)내의 액체 레벨이 검출 영역 아래로 하강되는 경우, 가동 부재(34)는 액체 레벨을 추종하고, 압전형 검출 수단(40)의 검출 영역보다 아래로 이동된다. 또한, 오목부(33b, 41a)내의 잉크는 홈(33b)의 유로에서 하강한다. 따라서, 공기는 오목부(33b, 41a)내로 유동하기 시작하고, 진동판(42)의 자유 진동의 주파수는 과도적으로 변화된다(도 6의 영역(Q)). 가동 부재(34)가 오목부(33b) 아래로 이동되어 있는 상태에서 진동판(42)은 공기에 노출된다(도 2c).

그 결과, 진동판(42)의 주파수가 증가되고, 이후 가동 부재(34)의 하방 이동과 무관하게 거의 일정한 주파수가 유지된다(도 5b 및 도 6의 영역(E)). 따라서, 주파수가 급격하게 변화되는 시점을 검출함으로써, 액체 저장 영역(2)내의 잉크가 완전히 소비된 상태나, 가압 유체 공급원으로부터의 가압 공기의 공급이 정지된 상태를 검출하는 것이 가능하다.

상기 실시예에 있어서, 압전형 검출 수단(40)은 가동 부재(34)의 측면에 대향하도록 배치되어 있다. 이러한 경우에, 도 7a에 도시된 바와 같이, 압전형 검출 수단(40)은 각기 액체 검출 챔버(33)의 상부 및 하부 위치에 배치될 수 있는데, 즉 액체가 액체 검출 챔버(33)내에 충분히 충만된 때의 액체 레벨 뿐만 아니라 다음 카트리지를 준비하기 위해 필요한 최소 액체가 액체 검출 챔버(33)내에 잔류된 때의 액체 레벨에 대응하는 위치에 제 2 압전형 검출 수단(40')이 배치될 수 있다.

이러한 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 액체가 규정 위치까지 충전되어 있는 것을 제 1 압전형 검출 수단(40)에 의해 검출할 수 있다. 또한, 제 2 압전형 검출 수단(40')에 의해 니어 앤드 상태(near-end state)(거의 고갈 상태)가 검출된다면, 다음 잉크 용기를 준비하는데 필요한 시간을 확보할 수 있다.

이러한 경우에, 제 1 압전형 검출 수단(40)은 니어 앤드를 검출하는데 사용될 수 있으며, 제 2 압전형 검출 수단(40')은 잉크 앤드(ink end)(잉크 고갈)를 검출하는데 사용할 수 있다.

또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 액체 검출 챔버(33)의 바닥상에 형성된 오목부(39)에 제 3 압전형 검출 수단(40")이 배치된다면, 가동 부재(34)가 액체 검출 챔버(33)의 바닥상에 위치되어 있는 상태, 즉 액체가 완전히 공급될 수 없는 상태를 검출하는 것이 가능하다. 이러한 실시예에 있어서, 잉크는 오목부(39)에 항상 존재한다. 오목부(39)가 잉크로 충전되어 있을 지라도, 이러한 오목부(39)가 가동 부재(34)에 의해 밀봉된 상태(이러한 경우에, 가동 부재의 수평방향 표면은 벽면으로서 작용함)와, 가동 부재(34)가 바닥으로부터 분리되어 오목부(39)가 개방되어 있는 상태 사이에는 음향 임피던스의 차이가 있다. 따라서, 이들 2개의 상태를 검출하는 것이 가능하다.

도 8은 액체 검출 챔버(33)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 액체 저장 영역(2)내의 액체가 완전히 소비된 시점, 즉 잉크 앤드가 발생되는 시점이나, 액체의 공급이 실질적으로 불가능하게 되는 시점, 즉 잉크 니어 앤드가 발생되는 시점을 검출할 수 있는 구조체가 제공되어 있다.

이러한 실시예에 있어서, 상기 실시예와 마찬가지로, 액체 검출 챔버(33)는, 비가압 영역에서 카트리지(1)의 액체 저장 영역(2)과 유체 연통하는 접속 유로(9)와, 액체 공급 포트(5)와 유체 연통하는 접속 유로(9')를 구비하는 액체 저장부로서 형성되어 있다. 가동 부재(34')는 내부의 액체 수용량에 응답하여 이동하도록 이러한 액체 저장부에 설치되어 있다.

또한, 오목부(39')는 액체 저장부의 바닥부, 즉 가동 부재(34')의 평면(34a')에 대향된 위치에 형성되어 있다. 이러한 오목부(39')는 가동 부재(34')의 평면(34a')과 협동해서 폐쇄 공간을 형성한다.

오목부(39')의 공간 영역에 강제 진동을 인가하고, 그리고 강제 진동을 정지시킨 후에 발생하는 자유 진동의 상태, 진동수, 진폭, 위상 등을 검출할 수 있도록 오목부(39')에는 압전형 검출 수단(40)이 배치되어 있다. 오목부(39'), 가동 부재(34') 및 압전형 검출 수단(40)은 액체 검출 장치를 구성한다.

이러한 실시예에 있어서, 액체 검출 챔버(33)는, 이전의 실시예에 있어서 기동 부재(34)의 측면과 액체 검출 챔버(33)의 주면 사이에 배치된 메니스커스 시일을 사용함이 없이 액체 저장부로서 액밀 공간을 형성함으로써 실현된다. 이러한 실시예에 있어서, 액밀 공간은 액체 검출 챔버(33)의 개구면을 백형 또는 통형의 신축가능한 부재(55)로 밀봉함으로써 형성된다. 이러한 신축가능한 부재(55)는 가동 부재(34')의 이동을 방해하지 않도록 가요성을 갖고 있으며, 용이하게 연장가능하거나 신축성의 필름으로 제조된다. 바람직하게, 필름은 열용착층 및 차기성층의 라미네이트 구조를 갖고 있다.

즉, 백형 또는 통형의 신축가능한 부재(55)의 상부(주위)는 액체 검출 챔버(33)의 개구면(33a)에 접착되어 있는데, 예를 들면 신축가능한 부재(55)의 상부(주위)의 열용착층은 액체 검출 챔버(33)의 개구면(33a)과 접촉되어 열용착되어 있다.

신축가능한 부재(55)가 백형으로 형성되어 있는 경우에, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 평면(34a')이 오목부(39')에 대향하도록 신축가능한 부재(55)의 저부(중앙부)의 표면 또는 이면에 가동 부재(34')에 고정된다. 또한, 신축가능한 부재(55)기 통형으로 형성되어 있는 경우에, 도 8c에 도시된 바와 같이, 하부 개구부(55a)는 가동 부재(34')의 주면(34b')에 고정되어 있다.

이제, 가동 부재(34')의 이동 거리가 작게 억제될 수 있는 경우에, 신축가능한 부재(55)는 백형 또는 통형 형상으로 성형되는 것이 아니라 평면 가요성 필름으로 형성될 수 있다. 가동 부재(34')가 열용착성 폴리머 재료로 형성되는 경우에, 가동 부재(34')는 신축가능한 부재(55)에 고정될 수 있어서, 가동 부재(34')는 신축가능한 부재(55)의 열용착층과 접촉되어 이 열용착층에 열용착된다.

통상적으로, 액체 검출 챔버(33)는 사출 성형을 이용하여 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 형성된다. 따라서, 액체 검출 챔버(33)와 접촉하는 신축가능한 부재(55)의 적어도 표면이 동일한 재료인 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로서 형성되어 있다면, 액체 검출 챔버(33) 및 신축가능한 부재(55) 양자는 용이하고 확실하게 열용착될 수 있다. 또한, 바람직하게 신축가능한 부재(55)의 통형부상에 주름부 또는 접힘부가 형성된다면, 이러한 신축가능한 부재(55)는 액체 레벨, 가동 부재(34')의 이동을 추종하고 그 규정의 형상을 유지하면서 다이아프램 또는 벨로우즈와 같이 용이하게 팽창/수축될 수 있다.

이전 실시예와 유사하게, 압축 코일 스프링(56)은, 이 스프링의 일단이 덮개 부재에 고정되고 그리고 이 스프링의 타단이 가동 부재(34')의 상면, 즉 액체 접촉면과 대향된 가동 부재(34')의 표면과 접촉되도록 배치되어 있다. 압축 코일 스프링(56)은 가동 부재(34')를 수평방향 상태로 유지하면서 오목부(39')를 향해 가동 부재(34')를 탄성적으로 가압한다.

코일 스프링(56)의 하중은 액체 검출 챔버(33)내의 액체 뿐만 아니라 접속 유로(9)를 통해 액체 검출 챔버(33)와 연통되는 액체 저장 영역(2)내의 액체를 가압한다. 따라서, 가동 부재(34')의 변위량은 액체 저장 영역(2)의 액체의 양과 코일 스프링(56)의 가압 하중에 의해 좌우된다.

따라서, 코일 스프링(56)의 가압 하중을 적절하게 선택함으로써, 오목부(39')가 가동 부재(34')에 의해 페쇄되는 시점은, 액체 저장 영역(2)내의 액체가 완전히 없어진 상태 또는 액체의 최소한의 양이 아직 잔류하는 상태에서 선택적으로 설정될 수 있다.

즉, 액체 검출 장치는 전자의 상태가 검출될 경우 잉크 앤드 검출 수단으로서 기능하며, 액체 검출 장치는 후자의 상태가 검출될 경우 잉크 니어 앤드 검출 수단으로서 기능한다.

도 9는 압전형 검출 수단(40)의 실시예를 도시한 것이다. 압전형 검출 수단을 구성하는 센서 칩(60)은, 세라믹스로 제조되고 그 중심부에 원형 개구로서 형성된 센서 캐비티(61)를 구비하는 칩 본체(62)와; 칩 본체(62)의 상면에 적층 또는 라미네이트되어 센서 캐비티(61)의 벽면을 구성하는 진동판(63)과; 진동판(63)에 적층 또는 라미네이트된 압전 소자(64)와; 칩 본체(62)에 적층 또는 라미네이트된 단자(65A, 65B)를 구비한다.

압전 소자(64)는 각각 단자(65A, 65B)와 접속된 상부 및 하부 전극 층과, 상부 전극 층과 하부 전극 층 사이에 개재되어 라미네이트된 압전층을 포함한다. 예를 들면, 압전 소자(64)는, 센서 캐비티(61)내의 액체의 존재에 의한 압전 소자(64)의 전기 특성의 변화에 의거하여 센서 캐비티(61)내에 액체가 가두어져 있는지의 여부를 판단한다.

센서 칩(60)은, 칩 본체(62)의 하면이 접착층으로 통해서 센서 기부(66)의 상면의 중앙부에 접착되도록 고정되어 있다. 센서 기부(66)와 센서 칩(60) 사이의 공간은 접착층에 의해 밀봉되어 있다.

센서 기부(66) 및 유닛 기부(67)의 입구측 유로(66A, 67A) 및 출구측 유로(66B, 67B)는 센서 칩(60)의 센서 캐비티(61)와 연통되어 있다. 따라서, 잉크는 입구측 유로(66A, 67A)를 통해서 센서 캐비티(61)로 공급되고, 다음에 출구측 유로(66B, 67B)를 통해서 센서 캐비티(61)로부터 방출된다.

센서 칩(60)이 그 위에 장착된 금속제 센서 기부(66)는 유닛 기부(67)에 형성된 오목부(67C)내에 설치된다. 센서 기부(66) 및 유닛 기부(67)는 수지로 제조된 접착 필름(68)으로 커버되어 함께 고정된다.

접착 필름(68)은 그 중앙부에 개구(68A)를 구비하며, 센서 기부(66)가 유닛 기부(67)의 상면에 형성된 오목부(67C)에 수용된 상태에서 센서 기부(66) 및 유닛 기부(67)를 덮음으로써, 중앙 개구(68A)로부터 센서 칩(60)을 노출시킨다.

접착 필름(68)의 내주측은 센서 기부(66)의 상면상에 접착층을 통해 접착되며, 접착 필름(68)의 외주측은 유닛 기부(67)의 오목부(67C) 주위의 상부 벽(67D)상에 접착된다. 따라서, 센서 기부(66) 및 유닛 기부(67)는 서로 고정되어 밀봉된다.

상기 실시예에 있어서, 액체 저장 영역(2) 및 액체 검출 챔버(33)가 독립적으로 배치되고, 유로(9)를 통해서 서로 접속되는 모드를 설명한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가동 부재(34)는 흡입 압력이 액체 공급 포트(5)에 가해진 시점에 상이한 압력에 의해 밸브를 개방하는 부압 발생 수단(50)을 구비하는 액체 용기(51)에 설치될 수 있으며, 압전형 검출 수단(40)은, 관통 구멍(51a)이 액체 용기(51)의 벽면에 형성되어, 압전형 검출 수단(40)에 의해 밀봉식으로 폐쇄되도록 액체 용기(51)에 배치될 수도 있다. 이러한 구성에 따르면, 압전형 검출 수단(40)이 배치되는 위치까지 액체(52)가 감소되는 시점을 검출하는 것이 가능하다.

이러한 경우에, 연통 구멍(53a)을 구비하는 수직벽(53)이 배치되어, 가동 부재(34)가 설치되는 영역을 규정하고, 가동 부재(34)를 압전형 검출 수단(40)의 측에 메니스커스 시일을 형성할 수 있는 간극을 가진 영역으로 규제하는 것이 바람직하다.

상기 실시예에 있어서, 가동 부재(34)는 수직벽(53)을 사용함으로써 압전형 검출 수단(40)의 측상에 규제되어 있다. 수직벽(53)을 사용하지 않고 액체 용기(51)의 내벽에 의해 가동 부재(34)를 규제하기 위해서, 가동 부재(34)를 통해 절결부 또는 관통 구멍을 형성하여, 가동 부재(34)가 하방으로 이동될 때 부압 발생 수단(50)이 절결부 또는 관통 구멍을 통해 통과될 수 있게 한다.

바람직한 구성에 따른 액체 용기를 후술한다. 바람직한 구성은 본 발명을 이용하는 일 예이며, 그에 따라 본 발명은 이러한 예로 또는 예에 의해 제한되지 않는다.

바람직하게, 액체 용기는, 액체 용기의 용기 본체내에 위치되고 제 1 가요성 부재(예를 들면 가요성 필름 부재(3))에 의해 적어도 부분적으로 규정된 제 1 저장 챔버(예를 들면 액체 저장 영역(2))를 포함한다. 예를 들면 도 1a에 도시된 바와 같이 설명을 위한 비제한적인 실시예에 있어서, 제 1 저장 챔버(2)는 제 1 가요성 부재(3)에 의해 규정되며, 용기 본체의 일부분(예를 들면 제 1 케이스(20)), 즉 제 1 저장 챔버는 제 1 가요성 부재(3)에 의해 적어도 부분적으로 규정된다. 선택적으로, 제 1 저장 챔버는, 제 1 저장 챔버를 내부에 구비하는 소위 잉크 팩 또는 잉크 백이 용기 본체내에 위치되게 하는 방식으로 제 1 가요성 부재에 의해 전체적으로 규정될 수 있다. 이러한 잉크 팩 또는 잉크 백의 일반적인 구성을 개시하는 다양한 공보는 입수 가능하며, 그에 따라 잉크 팩 또는 잉크 백의 상세한 설명은 생략한다. 이러한 공보의 일 예로는 미국 특허 출원 공개 제 US 2004-0217127 A1 호가 있으며, 그 개시내용은 참고로 본원에 인용한다. 미국 특허 출원 공개 제 US 2004-0217127 A1 호에 개시된 잉크 팩이 본 발명에 이용될 경우, 액체를 제 1 저장 챔버로 역류시킬 수 있게 하는 체크 밸브의 밸브 본체(58, 113, 147, 169, 192)는 생략하는 것이 바람직하다. 체크 밸브의 밸브 본체가 생략되지 않은 경우에, 제 1 저장 챔버에 인가된 압력이 해제될지라도, 1 저장 챔버는 체크 밸브의 기능에 의해 수축되지 않는다. 따라서, 제 1 저장 챔버내의 액체가 소정량 또는 그 이하로 소비될 때까지 제 2 저장 챔버의 팽창된 상태가 유지된다. 따라서, 제 2 저장 챔버는 액체의 소비에 따라 점진적으로 수축된다. 따라서, 체크 밸브의 밸브 본체가 생략되지 않을 지라도, 액체의 앤드 또는 액체의 니어 앤드가 검출될 수 있다.

바람직하게, 액체 용기는 제 2 저장 챔버(예를 들면 액체 검출 챔버 또는 액체 저장부(33))를 포함하며, 이 제 2 저장 챔버는 용기 본체내에 위치되며, 제 2 가요성 부재(예를 들면 신축가능한 부재(55)) 및 용기의 벽(예를 들면 저부)에 의해 적어도 부분적으로 규정되며, 제 1 유로(예를 들면 접속 유로(9))를 통해 제 1 저장 챔버와 유체 연통되어 있다. 제 1 저장 챔버, 제 2 저장 챔버 및 제 1 유로가 바람직한 구성에서 동일한 용기 본체에 배치될지라도, 본 발명은 이것으로 또는 이에 의해 제한되지 않아야 한다. 즉, 예를 들면 용기 본체는 2개의 부재로 분할될 수 있으며, 하나의 부재는 제 1 저장 챔버를 수용하고, 다른 부재는 제 2 저장 챔버를 수용한다. 또한, 별개의 2개의 부재내에 각각 위치된 제 1 저장 챔버 및 제 2 저장 챔버는 별개의 2개의 부재를 함께 결합시키지 않는 유로로서 작용하는 튜브와 같은 연통 수단을 통해 서로 유체 연통될 수 있다. 또한, 단지 제 2 가요성 부재 및 용기의 벽이 제 2 저장 챔버를 규정할 수 있거나, 용기의 다른 벽 및 또는 모든 다른 부재가 제 2 가요성 부재 및 용기의 벽과 협동해서 제 2 저장 챔버를 규정하도록 추가로 사용될 수도 있다.

유사하게, 제 2 저장 챔버와, 액체 분배 포트(예를 들면 잉크 공급 포트(5))와, 제 2 저장 챔버가 액체 분배 포트와 유체 연통되게 하는 제 2 유로(예를 들면 접속 유로(9'))는 바람직한 구성에 있어서 동일한 용기 본체에 배치될 지라도, 제 2 저장 챔버 및 액체 분배 포트는 별개의 부재로 각각 배치되며, 제 2 저장 챔버 및 액체 분배 포트는 유로로서 작용하는 튜브를 통해 서로 유체 연통될 수 있다.

바람직하게, 액체 용기는 제 2 저장 챔버와 유체 연통되는 캐비티를 형성하도록 용기의 벽에 부착된 압전 센서(예를 들면 압전형 검출 수단(40))를 포함한다. 압전형 센서의 2개 예가 본 출원에서 도 4 및 도 9를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이것으로 그리고 이에 의해 제한되지 않아야 하며, 본 발명은 압전 센서의 다양한 구성을 이용할 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 압전 센서의 다른 예가 미국 특허 출원 공개 제 US 2005-0243110 A1 호에 상세하게 개시되어 있으며, 그 개시내용은 전체적으로 참조를 위해 본원에 인용된다. 미국 특허 출원 공개 제 US 2005-0243110 A1 호에 개시된 압전 센서를 본 발명에 이용하는 경우에, 압전 센서의 캐비티가 동일한 제 2 저장 챔버와 유체 연통하도록 압전 센서는 용기 본체에 부착된다.

바람직하게, 액체 용기는, 제 2 가요성 부재에 부착되고 용기의 벽을 향해 그리고 벽으로부터 이동가능한 가동 부재(예를 들면 가동 부재(34'))를 포함한다. 가동 부재는 제 2 저장 챔버가 수축될 때 용기의 벽을 수축시키도록 배치되어(예를 들면 도 8c에 도시된 바와 같이), 캐비티와 제 2 저장 챔버 사이의 유체 연통을 차단한다. 그 후에, 액체를 내부에 수용하였지만 제 2 저장 챔버로부터의 액체와 분리된 폐쇄된 공간이 형성되어, 압전 센서에 의해 검출될 수 있는 음향 임피던스의 변화를 야기시킨다.

바람직하게, 액체 용기는 용기의 벽과 접촉하도록 가동 부재를 가압하는 가압 부재(예를 들면 압축 스프링(36, 56))를 포함한다.

액체 용기에 있어서, 제 1 저장 챔버내에 소정량 또는 그 이상이 존재하는 액체에 제 1 가요성 부재를 통해 압력이 가해질 때, 제 2 저장 챔버가 팽창되어, 제 2 가요성 부재는 가압 부재의 가압력에 대항하여 용기의 벽으로부터 가동 부재가 이동되게 한다.

제 1 저장 챔버내에 존재하는 액체에 제 1 가요성 부재를 통해 가해진 압력이 해제될 때, 제 2 저장 챔버가 수축되어, 제 2 가요성 부재는 가압 부재의 가압력에 의해 용기의 벽과 가동 부재가 접촉되게 한다.

제 1 저장 챔버내에 소정량 또는 그 이하가 존재하는 액체에 제 1 가요성 부재를 통해 압력이 가해질 때, 제 2 저장 챔버는 액체 소비 장치에 의해 액체 소비에 따라 점진적으로 수축된다.

제 1 저장 챔버에 존재하는 액체로의 압력 인가 및 액체로부터의 압력 해제와, 액체의 소비에 따라 좌우되는 제 1 및 제 2 저장 챔버의 작동(팽창 및 수축) 뿐만 아니라 이러한 작동을 가능하게 하는 관련 구조는 미국 특허 출원 공개 제 US 2004-0252146 A1 호에 상세하게 개시되어 있으며, 그 개시내용은 전체적으로 참조를 위해 본원에 인용된다.

바람직하게, 액체 용기는, 용기 본체내에 위치되고, 제 2 저장 챔버로부터 밀봉되고, 제 1 저장 챔버에 대향하는 밀봉된 공간(예를 들면 압력 인가 영역(4))을 포함한다. 바람직하게, 액체 용기는 용기 본체에 형성되고 밀봉된 공간과 유체 연통하는 가압 유체 도입 포트를 포함한다. 가압 유체는 가압 유체 도입 포트를 통해 밀봉된 공간내로 도입되어, 제 1 저장 챔버내에 존재하는 액체에 제 1 가요성 부재를 통해 압력을 가할 수 있다. 미국 특허 출원 공개 제 US 2004-0252146 A1 호에 개시된 바와 같이, 제 1 저장 챔버의 내부로의 압력 인가 및/또는 제 1 저장 챔버로부터의 압력 해제는 이러한 구성을 사용하지 않고 다른 방법에 의해 실현될 수 있다.

제 1 및 제 2 가요성 부재는 단일 필름 부재에 의해 형성될 수도 있다.

예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이 설명을 위한 비제한적인 실시예에 있어서, 압전형 검출 수단(40)내에 배치된 연결 부재(41)의 관통 구멍(41a)을 이용하여 캐비티가 부분적으로 형성된다. 그러나, 본 발명은 이것으로 또는 이에 의해 제한되지 않아야 한다. 예를 들면, 연결 부재(41)를 사용하지 않고, 진동판(42)이 용기의 벽에 직접 부착되어, 오목부 또는 관통 구멍(39, 39')을 이용하는 캐비티를 규정할 수도 있다. 즉, 캐비티는 용기의 벽 및 압전 센서의 진동판(42)을 통해 형성된 관통 구멍(39')에 의해 규정되며, 이에 의해 관통 구멍의 하나의 개방 단부는 진동판에 의해 폐쇄되고, 관통 구멍의 다른 개방 단부는 가동 부재가 용기의 벽으로부터 멀리 배치되는 경우 제 2 저장 챔버로 개방되고, 가동 부재가 용기의 벽과 접촉되는 경우 가동 부재에 의해 폐쇄된다.

바람직하게, 액체 용기는 제 2 저장 챔버와 캐비티 사이의 유체 연통을 위한 제 1 및 제 2 유통로를 포함한다. 제 1 및 제 2 유통로는 용기의 벽 또는 압전 센서의 일부분에 의해, 또는 용기의 벽 및 압전 센서의 일부분 양자에 의해 형성될 수 있다. 제 2 저장 챔버와 캐비티 사이의 유체 연통을 위한 제 1 및 제 2 유통로의 다양한 구성은 미국 특허 출원 공개 제 2005-0243110 A1 호에 상세하게 개시되어 있으며, 그 개시내용은 전체적으로 참조를 위해 본원에 인용된다. 상술한 바와 같이, 미국 특허 출원 공개 제 2005-0243110 A1 호에 있어서, 실시예의 대부분은, 압전 센서의 캐비티가 유통로를 통해 상류측 액체 챔버와 그리고 다른 유통로를 통해 하류측 액체 챔버와 유체 연통되도록 배열된 압전 센서에 관련이 있다. 미국 특허 출원 공개 제 2005-0243110 A1 호에 개시된 유통로 구성이 본 발명에 이용되는 경우에, 압전 센서 및/또는 용기 본체는, 압전 센서가 이들 유통로를 통해 동일한 제 2 저장 챔버와 유체 연통되도록 배열되어 있다.

도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 설명을 위한 비제한적인 실시예에 있어서, 가동 부재(34')의 외주는 예를 들면 도 7a에 도시된 바와 같이 다른 설명을 위한 비제한적인 실시예와 반대로 용기 본체의 내부 수직벽으로부터 분리되어 있다. 따라서, 가동 부재(34')가 용기 본체의 바닥벽과 접촉될 지라도, 제 1 유로(9)는 가동 부재의 외주 둘레의 갭을 통해 제 2 유로(9')와의 유체 연통이 유지된다.

바람직하게, 제 2 가요성 부재(예를 들면 신축가능한 부재(55))는 열용착층 및 차기성층을 포함하는 라미네이트 구조이며, 용기 본체는 오목부를 포함하는 케이스 부재를 포함하며, 제 2 가요성 부재의 열용착층은 오목부의 개방 단부(예를 들면 개구면(33a))에 열용착되며, 그 결과 제 2 저장 챔버는 제 2 가요성 부재 및 오목부에 의해 규정된다. 또한, 가동 부재는 열용착층에 열용착되며, 제 2 액체 저장 챔버내에 위치된다. 즉, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같은 설명을 위한 비제한적인 실시예에 있어서, 라미네이트 구조를 가진 가요성 필름(55)은 이 가요성 필름(55)의 열용착층이 수직방향 하방, 즉 제 2 저장 챔버의 내부측에 위치되도록 배치되고, 개구면(33a) 및 가동 부재(34')는 열용착층에 열용착되는 것이 바람직하다.