CN1976812A - 液体传感器和包含该传感器的液体容器 - Google Patents

液体传感器和包含该传感器的液体容器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及可以可靠判断液体存在的液体传感器和包括该传感器的液体容器。该液体传感器具有：振动腔形成基部(40)，具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述振动腔形成基部中用于接纳作为检测目标的液体的腔(43)在所述第一表面一侧开口，并且所述腔(43)的底部能够振动；以及压电元件，包括第一电极(46)、压电层(47)和第二电极(49)，所述第一电极形成在所述振动腔形成基部的所述第二表面一侧，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上。在平面视图中所述腔(43)的形状具有纵向尺寸和小于所述纵向尺寸的横向尺寸。

Description

液体传感器和包含该传感器的液体容器
技术领域
本发明涉及液体传感器和包含该传感器的液体容器，更具体地，本发明涉及适合于检测在包含传感器的液体喷射装置和液体容器中的液体剩余量的液体传感器。
背景技术
作为传统液体喷射装置的典型示例，有一种包括用于图像记录的喷墨记录头的喷墨记录装置。作为其他的液体喷射装置，例如可以列举包括用于液晶显示器等的色彩过滤器制造的颜料喷射头的装置，包括用于有机EL显示器、表面发射显示器(FED)等的电极形成的电极材料(导电糊)喷射头的装置，包括用于生物芯片制造的活性有机材料喷射头的装置，包括作为精确移液管的样品喷射头的装置等。
在作为液体喷射装置典型示例的喷墨记录装置中，喷墨记录头被安装到托架上，所述喷墨记录头包括用于对压力产生腔施压的压力产生单元和将受压的墨水作为墨滴喷射的喷嘴口。
在喷墨记录装置中，墨水容器中的墨水通过流动通路被连续供应到记录头，因此可以连续进行打印。墨水容器被构造为例如可拆卸的盒，用户在墨水被用尽时可以容易地更换该盒。
传统上，作为墨盒的墨水消耗的管理方法，有这样一种方法，其中在记录头中墨滴喷射的次数和在维护过程中所抽吸的墨水量由软件累计，并且通过计算来管理墨水消耗，或者有这样一种方法，其中用于检测液体表面的电极被安装到墨盒上，并且管理实际消耗了预定量墨水时的时间点。
但是，在其中由软件累计墨滴的排出次数和墨水量并且通过计算来管理墨水消耗的方法中，存在如下所述的问题。在头与头之间存在排出墨滴的重量的不同。虽然墨滴重量的不同对于图像质量没有影响，但是考虑由于该不同造成的墨水消耗量的误差被累积的情况，包括有余量的墨水被填充在墨盒中。因此，导致了根据个体而残留有与余量相对应的墨水的问题。
另一方面，在由电极管理墨水被用尽的时间点的方法中，因为墨水的实际量可以被检测，所以可以以高可靠性管理墨水的残余量。但是，因为墨水的液体表面的检测依赖于墨水的导电性，所以存在这样的缺陷，即可检测的墨水种类是有限的，并且电极的密封结构变得复杂。此外，因为具有优异导电性和高耐腐蚀性的贵金属常常被用作电极材料，所以墨盒的制造成本升高。此外，因为要求安装两个电极，所以增加了制造步骤，结果使得制造成本升高。
被开发来解决上述问题的设备在JP-A-2001-146024中作为压电设备被公开。此压电设备可以精确地检测液体的残余量，消除对于复杂密封结构的需要，并且可以在被安装到液体容器时被使用。
就是说，根据在JP-A-2001-146024中公开的压电设备，通过利用在与压电设备的振动部分相对的空间中存在墨水的情形和没有墨水的情形之间，由压电设备的振动部分在其被驱动脉冲强迫振动之后的残余振动(自由振动)所产生的残余振动信号的共振频率发生变化这一点，可以监测墨盒中的墨水的残余量。
图9示出了构成前述传统压电设备的致动器。此致动器106包括：衬底178，在大致中心处具有圆形开口161；振动板176，布置在衬底178的一个表面(此后称为“前表面”)上，以覆盖开口161；压电层160，布置在振动板176的前表面一侧；上部电极164和下部电极166，压电层160从两侧被夹在上部电极164和下部电极166之间；上部电极端子168，电连接到上部电极164；下部电极端子170，电连接到下部电极166；以及辅助电极172，布置在上部电极164和上部电极端子168之间并且与这两者电连接。
压电层160、上部电极164和下部电极166中的每一个都具有一圆形部分作为主体部分。压电层160、上部电极164和下部电极166的各圆形部分形成压电元件。
振动板176被形成在衬底178的前表面上，以覆盖开口161。振动板176中实际振动的振动区域由开口161确定。腔162由振动板176的面向开口161的一部分和衬底(腔形成构件)178的开口161形成。衬底178在与压电元件相反侧的表面(此后称为“后表面”)面向墨水容器的内部。这样，腔162被构造成与液体(墨水)接触。附带地，振动板176被液密地安装到衬底178，因此即使液体进入腔162，液体也不会泄漏到衬底178的前表面侧。
在相关技术的前述致动器106中，在通过向压电元件施加驱动脉冲而使振动部分强迫振动之后所产生的振动部分的残余振动(自由振动)，被检测为该同一压电元件所施加的反电动势。于是，通过利用振动部分的残余振动状态在墨水容器中的液体表面通过致动器106的设定位置(严格地说，腔162的位置)的时间点附近发生变化，可以检测墨水容器中的墨水残余量。
如图10所示，前述的传统致动器(压电设备)106被安装到墨盒180的容器主体181的容器壁上，并且接纳墨水作为检测目标的腔162被暴露在墨水容器180内部的墨水储存空间中。
但是，如上所述，因为前述的传统致动器(压电设备)106被构造成使得腔162被暴露在墨盒180内部的墨水储存空间中，所以当墨盒180内部中的墨水由于振动等而起泡时，气泡容易进入致动器106的腔162。当气泡如上所述地进入腔162中并且停留于此时，由致动器106检测到的残余振动的共振频率变高，尽管墨盒180中的墨水的残余量是足够的，并且存在这样的问题，即作出液体表面通过了致动器106的位置并且墨水的残余量已经变小这样的错误判断。
此外，当致动器106的腔162的尺寸被制造得很小，以便以高精度检测液体表面的通过时刻时，墨水的弯月面易于在腔162中形成。因此，即使液体表面由于墨水的消耗而通过腔162的位置，因为墨水残留在腔162的内部，所以也会存在这样的问题，即作出液体表面没有通过致动器106的位置并且墨水的残余量是足够的这样的错误判断。
如在JP-A-2001-146024中的图6到8所示，该公布公开了腔在抽出上部电极和下部电极的电极抽出方向上的长度大于腔在与电极抽出方向垂直的方向上的长度。在其中腔的平面形状在一个方向上较长的情况下，与将要被检测的残余振动不同的多余振动被包括在对压电单元施加驱动脉冲后在振动部分中所产生的残余振动(自由振动)中。结果，存在这样的问题，即难以可靠地判断墨水的存在。
可以认为这样的不必要振动是因为这样而产生的，即当对压电单元施加驱动脉冲时而在振动部分中所产生的强迫振动和强迫振动之后在振动部分中所产生的残余振动(自由振动)这两者之间振动模式的差异很大。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种液体传感器和包括该传感器的液体容器，该液体传感器可以可靠地判断液体的存在。
本发明的另一个目的是提供一种液体传感器和包括该传感器的液体容器，该液体传感器防止气泡停留在腔中，并且可以可靠地判断液体的存在。
本发明的另一个目的是提供一种液体传感器和包括该传感器的液体容器，该液体传感器防止墨水残留在腔中，并且可以可靠地判断液体的存在。
本发明的另一个目的是提供一种液体传感器和包括该传感器的液体容器，该液体传感器采用合适的腔形状，用于防止气泡停留在腔中且防止墨水残留在腔中，并且能够防止振动部分的残余振动中的多余振动的产生，以可靠地确定液体的存在。
本发明的另一个目的是提供一种液体传感器，该液体传感器采用合适的腔形状，能够防止气泡停留在腔中且防止墨水残留在腔中，以通过在与腔的纵向上的两端相应的位置中设置液体供应端口和液体排出端口，来可靠地确定液体的存在。
本发明的另一个目的是提供一种液体传感器，该液体传感器可以被容易地制造和处置，并且可以防止裂纹的发生。
本发明的另一个目的是提供可以可靠地判断液体的存在的方法和系统。
作为示例而非限制性实施例，本发明可以提供下面的布置：
(1)一种液体传感器，包括：
振动腔形成基部，具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述振动腔形成基部中用于接纳作为检测目标的液体的腔在所述第一表面一侧开口，并且所述腔的底部能够振动；和
压电元件，包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动腔形成基部的所述第二表面一侧，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上，其中
在平面视图中所述腔的形状具有纵向尺寸和小于所述纵向尺寸的横向尺寸。
(2)根据(1)所述的液体传感器，其中：
所述第一电极覆盖与所述腔相应的基本整个区域；并且
所述第二电极在与所述腔的四个角部相应的部分被切口，以呈现基本为十字形的形状。
(3)根据(1)或者(2)所述的液体传感器，其中所述腔具有彼此垂直相交的第一对称轴和第二对称轴，所述横向尺寸为沿所述第一对称轴的尺寸，并且所述纵向尺寸为沿所述第二对称轴的尺寸。
(4)根据(3)所述的液体传感器，其中在所述平面视图中所述腔的所述形状为椭圆形。
(5)根据(1)到(4)中任一项所述的液体传感器，还包括：
层叠在所述振动腔形成基部的所述第一表面一侧的出口/入口板，所述出口/入口板具有用于向所述腔供应作为检测目标的所述液体的液体供应端口和用于从所述腔排出作为检测目标的所述液体的液体排出端口。
(6)根据(5)所述的液体传感器，其中所述液体供应端口和所述液体排出端口分别布置在所述腔的纵向端部。
(7)根据(5)或者(6)所述的液体传感器，其中所述液体供应端口和所述液体排出端口位于与所述腔相应的区域的内部。
(8)根据(5)到(7)中任一项所述的液体传感器，其中所述振动腔形成基部和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一体地烧结。
(9)根据(8)所述的液体传感器，其中所述振动腔形成基部和所述出口/入口板由氧化锆或者氧化铝形成。
(10)根据(1)到(9)中任一项所述的液体传感器，其中所述振动腔形成基部包括腔板和层叠在所述腔板上的振动板，形成所述腔的通孔被形成在所述腔板中。
(11)根据(1)到(10)中任一项所述的液体传感器，其中整个所述压电层位于与所述腔相应的区域的内部。
(12)根据(1)到(10)中任一项所述的液体传感器，其中所述压电层在所述腔的所述纵向上的尺寸大于所述腔的所述纵向尺寸，并且所述压电层在所述腔的所述纵向的整个长度上覆盖所述腔。
作为示例而非限制性实施例，本发明还可以提供下面的布置：
(13)一种液体传感器，包括：
腔板，具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述腔板具有穿过其的通孔；
振动板，所述振动板层叠在所述腔板的所述第二表面上，以使所述腔板的所述通孔的一端被封闭，并且使得所述振动板的一部分和所述腔板的所述通孔限定出在所述腔板的所述第一表面一侧开口的腔；
压电元件，包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动板上并且其位置与所述腔板相反，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上；和
出口/入口板，所述出口/入口板层叠在所述腔板的所述第一表面上，并且具有穿过其的第一通孔和穿过其且与所述第一通孔隔开的第二通孔，其中：
在平面视图中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔位于与所述振动板的所述部分相应的区域的内部；以及
所述腔板、所述振动板和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一体烧结。
(14)根据(13)所述的液体传感器，其中所述腔板、所述振动板和所述出口/入口板由氧化锆或者氧化铝形成。
(15)根据(13)或者(14)所述的液体传感器，其中在所述平面视图中所述振动板的所述部分具有纵向尺寸和小于所述纵向尺寸的横向尺寸。
(16)根据(15)所述的液体传感器，其中所述振动板的所述部分具有彼此垂直相交的第一对称轴和第二对称轴，所述横向尺寸为沿所述第一对称轴的尺寸，并且所述纵向尺寸为沿所述第二对称轴的尺寸。
(17)根据(16)所述的液体传感器，其中在所述平面视图中所述振动板的所述部分的形状为椭圆形。
(18)根据(15)到(17)中任一项所述的液体传感器，其中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔分别布置在所述腔的纵向端部。
(19)根据(15)到(18)中任一项所述的液体传感器，其中：
所述第一电极覆盖与所述腔相应的基本整个区域，以及
所述第二电极具有基本为十字形的形状。
(20)根据(15)到(19)中任一项所述的液体传感器，其中整个所述压电层位于与所述腔相应的区域的内部。
(21)根据权利要求(15)到(19)中任一项所述的液体传感器，其中所述压电层在所述腔的所述纵向上的尺寸大于所述腔的所述纵向尺寸，并且所述压电层在所述腔的所述纵向的整个长度上覆盖所述腔。
作为示例而非限制性实施例，本发明可以提供下面的布置：
(22)一种液体容器，包括：
容器主体，包括用于将存储在其内部的液体输送到外部的液体出口端口；和
安装到所述容器主体的液体传感器，
其中所述液体传感器包括：
振动腔形成基部，具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述振动腔形成基部中用于接纳作为检测目标的液体的腔在所述第一表面一侧开口，并且所述腔的底部能够振动；和
压电元件，包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动腔形成基部的所述第二表面一侧，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上，其中
在平面视图中所述腔的形状具有纵向尺寸和小于所述纵向尺寸的横向尺寸。
(23)一种液体容器，包括：
容器主体，包括用于将存储在其内部的液体输送到外部的液体出口端口；和
安装到所述容器主体的液体传感器，
其中所述液体传感器包括：
腔板，具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述腔板具有穿过其的通孔；
振动板，所述振动板层叠在所述腔板的所述第二表面上，以使所述腔板的所述通孔的一端被封闭，并且使得所述振动板的一部分和所述腔板的所述通孔限定出在所述腔板的所述第一表面一侧开口的腔；和
压电元件，包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动板上并且其位置与所述腔板相反，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上；和
出口/入口板，所述出口/入口板层叠在所述腔板的所述第一表面上，并且具有穿过其的第一通孔和穿过其且与所述第一通孔隔开的第二通孔，其中：
在平面视图中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔位于与所述振动板的所述部分相应的区域的内部；以及
所述腔板、所述振动板和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一体烧结。
本公开涉及日本专利申请No.2004-195557(2004年7月1日递交)、2004-207449(2004年7月14日递交)中所包含的主题，其中每个都通过整体引用而被明确包括。
附图说明
图1是示出喷墨记录装置的示例的立体图，该装置使用包括根据本发明的液体传感器的墨盒。
图2A是示出根据本发明一个实施例的液体传感器的平面图，并且图2B是其仰视图。
图3A和3B是图2A和2B中所示液体传感器的剖视图，其中图3A是沿图2A的线A-A所取的剖视图，图3B是沿图2A的线B-B所取的剖视图。
图4A是包括图2A和2B所示液体传感器的墨盒的侧视图，并且图4B是其正视图。
图5A和5B是示出根据本发明实施例的液体传感器中的驱动脉冲波形和反电动势波形的视图，其中图5A是腔中有墨水的情形下的波形图，图5B是腔中没有墨水的情形下的波形图。
图6A是示出根据本发明另一个实施例的液体传感器的平面图，并且图6B是其仰视图。
图7A和7B是图6A和6B所示液体传感器的剖视图，其中图7A是沿图6A的线A-A所取的剖视图，图7B是沿图6A的线B-B所取的剖视图。
图8A是包括图6A和6B所示液体传感器的墨盒的侧视图，并且图8B是其正视图。
图9A、9B和9C是示出在JP-A-2001-146024中公开的液体传感器的视图，其中图9A是平面图，图9B是沿图9A的线B-B所取的剖视图，图9C是沿图9A的线C-C所取的剖视图。
图10是包括JP-A-2001-146024中公开液体传感器的墨盒的剖视图。
图11是示出包括根据本发明另一个实施例的液体传感器的墨盒的侧视图。
图12是示出包括根据本发明另一个实施例的液体传感器的墨盒的侧视图。
图13是示出包括根据本发明另一个实施例的液体传感器的墨盒的侧视图。
图14A是示出根据本发明另一个实施例的液体传感器的平面图，并且图14B是示出其的仰视图。
图15A和15B是示出图14A和14B所图示的液体传感器的剖视图，图15A是沿图14A中的A-A线所取的剖视图，图15B是沿图14A中的B-B线所取的剖视图。
图16A是示出包括图14A和14B所图示的液体传感器的墨盒的侧视图，并且图16B是示出了该墨盒的正视图。
图17是示出图16A和16B所图示的墨盒的放大主要部分的剖视图。
图18是示出根据本发明另一个实施例的液体传感器的平面图。
图19是示出图18所图示的液体传感器的仰视图。
图20是沿图18所图示的液体传感器的A-A线所取的剖视图。
图21是沿图18所图示的液体传感器的B-B线所取的剖视图。
图22A到22D是示出了图18所图示的液体传感器中的电极和压电层部分的分解图，图22A示出了电极端子的图案，图22B示出了上部电极的图案，图22C示出了压电层的图案，图22D示出了下部电极和辅助电极的图案。
图23A到23C是示出图18所图示的液体传感器中的衬底部分的分解图，图23A示出了振动板，图23B示出了腔板，图23C示出了出口/入口形成板。
图24是示出包括图18所图示的液体传感器的墨盒的示例的侧视图。
图25是示出包括图18所图示液体传感器的墨盒的另一示例的侧视图。
图26是示出根据本发明另一个实施例的液体传感器的平面图。
图27A到27D是示出图26所图示的液体传感器中的电极和压电层部分的分解图，图27A示出了电极端子的图案，图27B示出了上部电极的图案，图27C示出了压电层的图案，图27D示出了下部电极和辅助电极的图案。
图28A和28B是示出包括图18所图示的液体传感器的墨盒的视图，图28A是侧视图，图28B是正视图。
图29是示出根据本发明的另一个实施例的液体传感器的沿图30A中的A-A线所取的剖视图。
图30A是示出图29所示的液体传感器的传感器部分的平面图，而图30B是示出了所述传感器部分的底视图。
图31是示出图29所示的液体传感器的缓冲器部分的平面图。
图32A是示出包括图29所示的液体传感器的墨盒的侧视图，而图32B是示出了所述墨盒的正视图。
图33是示出图29所示液体传感器到墨盒的安装部分的放大横截面图。
图34是示出用于近似地模拟振动部分的振动的等效电路的示例的视图。
图35A是示出包括图29所示的液体传感器的墨盒的另一实施例的侧视图，而图35B是示出了所述墨盒的正视图。
图36是示出根据本发明的另一实施例的液体传感器沿图37A的B-B线所取的横截面图。
图37A是示出图36所示的液体传感器的传感器部分的平面图，而图37B是示出了所述传感器部分的仰视图。
图38是示出沿对应于图18的B-B线的线所取的、包括根据本发明的另一实施例的液体传感器的液体容器的剖视图。
图39是示出沿对应于图30A的A-A线的线所取的、包括根据本发明的另一实施例的液体传感器的液体容器的剖视图。
图40是示出沿对应于图18的B-B线的线所取的、包括根据本发明的另一实施例的液体传感器的液体容器的剖视图。
图41是根据本发明的另一实施例的在传感器安装到容器主体的壁上之前的液体容器的侧视图。
图42是示出沿对应于图30的A-A线的线所取的、包括根据本发明的另一实施例的液体传感器的液体容器的剖视图。
图43是示出根据本发明的另一实施例的液体检测系统的框图。
图44是用于解释根据本发明的另一实施例的液体检测方法的曲线图。
具体实施方式
此后，将参考附图描述根据本发明实施例的液体传感器和包括此液体传感器的墨盒(液体容器)。
图1所示的示意性结构示出了其中可以使用根据本发明的墨盒的喷墨记录装置(液体喷射装置)的示例。在图1中，标号1表示托架，并且托架1被构造成由引导构件4引导，并且通过由托架电机2驱动的同步带3而在滚筒5的轴向上往返运动。
喷墨记录头12被安装到托架1的与记录纸张6相对的一侧，并且用于向记录头12供应墨水的墨盒7被可拆卸地安装在其上部。
盖构件31被放置在作为记录装置的非打印区域的出发位置(图中的右侧)，并且盖构件31被构造成当安装在滑架1上的记录头被移动到出发位置时，该盖构件被压向记录头的喷嘴形成表面，以在盖构件和喷嘴形成表面之间形成密封空间。向由盖构件31形成的密封空间施加负压并且进行清洁等的泵单元10被布置在盖构件31的下方。
在盖构件31的打印区域侧附近，包括由橡胶等制成的弹性板的擦拭单元11被布置成能够例如在水平方向上相对于记录头的运动轨迹前进/后退，并且当托架1往返运动到盖构件31这一侧时，如需要的话可以擦拭记录头的喷嘴形成表面。
图2至4是示出根据此实施例的液体传感器60的视图，并且该液体传感器60包括通过将振动板42层叠在腔板41上而构成的振动腔形成基部40。该振动腔形成基部40包括彼此相对的第一表面40a和第二表面40b。
用于接纳介质(墨水)作为检测目标的圆形腔43被形成为向着振动腔形成基部40中的第一表面40a侧开口，并且腔43的底部43a被形成为能够被振动板42振动。换句话说，整个振动板42中实际振动部分的外形由腔43限定。下部电极端子44和上部电极端子45被形成在振动腔形成基部40的第二表面40b侧的两端上。
下部电极(第一电极)46被形成在振动腔形成基部40的第二表面40b上，并且下部电极46包括基本圆形的主体部分46a和延伸部分46b，延伸部分46b从主体部分46a沿下部电极端子44的方向延伸并且连接到下部电极端子44。下部电极46的基本圆形的主体部分46a的中心与腔43的中心相一致。
下部电极46的基本圆形主体部分46a被形成为大于圆形腔43，并且基本覆盖对应于腔43的整个区域。此外，下部电极46的基本圆形主体部分46a包括切口部分46c，该切口部分46c被形成为进入腔43的外周43a之内。
压电层47被层叠在下部电极46上，并且该压电层47包括被形成得小于腔43的圆形主体部分47a和在与腔43对应的区域范围内从主体部分47a突出的突出部分47b。如从图2所理解的，整个压电层47都被容纳在与腔43对应的区域的范围中。换句话说，压电层47不包括任何延伸穿过与腔43的外周43a相应位置的部分。
压电层47的主体部分47a的中心与腔43的中心相一致，并且压电层47的基本整个主体部分47a层叠在下部电极46上，除了与下部电极46的切口部分46c相对应的部分。
辅助电极48形成在振动腔形成基部40的第二表面40b侧上。辅助电极48从与腔43相应区域的外部延伸穿过与腔43的外周43a相应的位置，而到达与腔43相应区域的内部。辅助电极48的一部分位于第一电极46的切口部分46c的内部，并且从衬底40的第二表面40b侧支撑压电层47的突出部分47b及其附近部分。辅助电极48优选具有与下部电极46相同的材料和相同的厚度。如上所述，辅助电极48从衬底40的第二表面40b侧支撑压电层47的突出部分47b及其附近部分，因此在压电层47中不形成台阶部分，并且可以防止机械强度的下降。
上部电极(第二电极)49的主体部分49a层叠在压电层47上，并且上部电极49被形成得小于压电层47的主体部分47a。此外，上部电极49包括延伸部分49b，该延伸部分49b从主体部分49a延伸并且连接到辅助电极48。如从图3B所理解的，上部电极49的延伸部分49b和辅助电极48之间的连接开始处的位置P位于与腔43相应区域的范围中。
压电元件由下部电极46、压电层47以及上部电极49的主体部分形成。
如从图2所理解的，上部电极49通过辅助电极48电连接到上部电极端子45。如上所述，上部电极49通过辅助电极48连接到上部电极端子45，因此由压电层47和下部电极46的总厚度形成的台阶部分可以被上部电极49和辅助电极48两者吸收。因此，可以防止在上部电极49上形成大的台阶部分并且可以防止机械强度下降。
上部电极49的主体部分49a为圆形，并且其中心与腔43的中心相一致。上部电极49的主体部分49a被形成得小于压电层47的主体部分47a和腔43两者。
如上所述，压电层47的主体部分47a被夹在上部电极49的主体部分49a和下部电极46的主体部分46a之间。这样，压电层47可以被有效地变形驱动。
附带地，对于电连接到压电层47的上部电极49的主体部分49a和下部电极46的主体部分46a，上部电极49的主体部分49a被形成得更小。因此，上部电极49的主体部分49a决定了在压电层47中产生压电效应的部分的范围。
压电层47的主体部分47a、上部电极49的主体部分49a和下部电极46的主体部分46a的中心与腔43的中心相一致。此外，用于确定振动板42可以振动的部分的圆形腔43的中心被定位在整个液体传感器60的中心。
由腔43限定的振动板可振动部分、下部电极46主体部分46a的对应于腔43的部分、压电层47的主体部分47a和突出部分47b、上部电极49的主体部分49a以及延伸部分49b的对应于腔43的部分构成了液体传感器60的振动部分61。液体传感器60的振动部分61的中心与液体传感器60的中心相一致。
此外，压电层47的主体部分47a、上部电极49的主体部分49a、下部电极46的主体部分46a以及振动板42的振动部分(即，与腔43的底部43a相对应的部分)具有圆形形状，并且整个压电层47，即压电层47的主体部分47a和延伸部分47b被布置在与腔43相应区域的内部。因此，液体传感器60的振动部分61具有相对于液体传感器60的中心基本对称的形状。
此外，根据此实施例的液体传感器60包括流动通路形成基部50，该流动通路形成基部50层叠在振动腔形成基部40的第一表面40a上并且连接到其。流动通路形成基部50通过层叠并连接流动通路板51和出口/入口板52来形成。
用于向腔43供应作为检测目标的墨水的墨水供应通路(液体供应通路)53，以及用于从腔43排出作为检测目标的墨水的墨水排出通路(液体排出通路)54被形成在流动通路形成基部50中。
更具体地，墨水供应通路53的主要部分53a和墨水排出通路54的主要部分54a被形成在流动通路板51中，并且墨水供应通路53的入口53b和墨水排出通路54的出口54b被形成在出口/入口板52中。
此外，墨水供应通路53的入口53b被布置在与腔43相应区域的外部。另一方面，墨水排出通路54的出口54b被形成为同与腔43相应区域对齐并且与腔43的外周形状匹配。
包括在液体传感器60中的构件，特别是腔板41、振动板42、流动通路板51和出口/入口板52由相同的材料形成，并且被相互烧结，以使其一体形成。如上所述，多个衬底被烧结和整合，使得液体传感器60的处置变得容易。此外，各构件由相同的材料形成，因此可以防止由于线膨胀系数的差异而导致裂纹出现。
作为压电层47的材料，优选使用锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)、或者不使用铅的无铅压电膜。作为腔板41的材料，优选使用氧化锆或者氧化铝。此外，作为振动板42，优选使用与腔板41相同的材料。作为上部电极49、下部电极46、上部电极端子45和下部电极端子44，可以使用具有导电性的材料，例如诸如金、银、铜、铂、铝或者镍之类的金属。
图4示出了其上安装液体传感器60的墨盒(液体容器)70，并且墨盒70包括容器主体72，该容器主体72具有用于将存储在内部的墨水输送到外部的墨水流出端口(液体流出端口)71。
整个液体传感器60都被安装到容器主体72的外部，并且与液体传感器60的墨水供应通路53的入口53b连通的入口侧开口73和与墨水排出通路54的出口54b连通的出口侧开口74被形成为穿过容器主体72的容器壁。
容器主体72的内部被分成主储存室(第一室)75和副储存室(第二室)，主储存室75构成容器主体72的整个内部空间的主要部分，副储存室的体积小于主储存室75，并且主储存室75和副储存室76被彼此分开。副储存室76位于在消耗墨水时墨水的流动方向上比主储存室75更靠近墨水流出端口71的一侧，并且与墨水流出端口71连通。
形成在容器主体72的容器壁中的出口侧开口74与副储存室76的上端部分连通。如上所述，液体传感器60的墨水排出通路54的出口54b被连接到出口侧开口74。
密封辅助流动通路77形成在主储存室75的内部，并且辅助流动通路入口77a形成在辅助流动通路77的下端侧。辅助流动通路入口77a位于主储存室75内部的下端。此外，形成在容器主体72的容器壁中的入口侧开口73与辅助流动通路77的上端部分连通，并且入口侧开口73构成辅助流动通路77的出口。
如上所述，液体传感器60的墨水供应通路53的入口53b与入口侧开口73连通，并且墨水排出通路54的出口54b与出口侧开口74连通。这样，液体传感器60的墨水供应通路53和墨水排出通路54形成连接流通通路，以连接主储存室75和副储存室76。
当墨盒70中的墨水被消耗时，主储存室75的墨水从辅助流动通路入口77a流入辅助流动通路77，并且通过辅助流动通路77流到入口侧开口73。从入口侧开口73流出的墨水从液体传感器60的墨水供应通路53的入口53b流入墨水供应通路53，并且通过腔43和墨水排出通路54从墨水排出通路54的出口54b流出。从墨水排出通路54的出口54b流出的墨水通过出口侧开口74流入副储存室76。流入副储存室76的墨水通过墨水流出端口71被供应到喷墨记录装置的记录头12。
如上所述，在此实施例中，通过副储存室76输送到墨水流出端口71的墨水的总量预先通过液体传感器60的墨水供应通路53和墨水排出通路54。
在包括前述液体传感器60的墨盒70中，在容器主体72中残留足够墨水并且副储存室76的内部充满墨水的情况下，腔43的内部充满墨水。另一方面，当墨盒70的容器主体72中的液体被消耗，并且主储存室75中的墨水消失时，副储存室76中的液体表面下降，并且当液体表面变得低于液体传感器60的腔43的位置时，出现腔43中没有墨水的状态。
于是，液体传感器60检测由于此状态变化导致的声阻差。这样，液体传感器60可以检测在容器主体72中残留足够墨水的状态，或者已经消耗了一定量墨水或更多墨水的状态。
更具体地，在液体传感器60中，电压通过上部电极端子45和下部电极端子44被施加在上部电极49和下部电极46之间。于是，在压电层47夹在上部电极49和下部电极46之间的部分中产生电场。此电场使压电层47变形。压电层47被变形，使得在振动板42的振动区域(与腔43的底部43a相对应的区域)中发生挠性振动。在压电层47被这样强迫变形之后，当停止施加电压时，挠性振动在液体传感器60的振动部分61中持续一段时间。
残余振动是液体传感器60的振动部分61和腔43中的介质的自由振动。因此，当使施加到压电层47上的电压具有脉冲波形或者矩形波形时，可以容易地获得施加电压之后振动部分61和介质之间的共振状态。此残余振动是液体传感器60的振动部分61的振动，并且伴随着压电层47的变形。因此，压电层47通过残余振动产生反电动势。此反电动势通过上部电极49、下部电极46、上部电极端子45和下部电极端子44被检测。因为以这种方式检测到的反电动势指明了共振频率，所以基于共振频率可以检测墨盒70的容器主体72中的墨水的存在。
图5A和5B示出了在驱动信号被提供到液体传感器60以强迫振动振动部分61的情况下液体传感器60的振动部分61的残余振动(自由振动)的波形，以及残余振动的测量方法。图5A示出了当液体传感器60的腔43中有墨水时的波形，而图5B示出了当液体传感器60的腔43中没有墨水时的波形。
在图5A和5B中，竖轴表示施加到液体传感器60上的驱动脉冲的电压和由液体传感器60的振动部分61的残余振动产生的反电动势，横轴表示经过的时间。液体传感器60的振动部分61的残余振动产生电压的模拟信号的波形。接着，模拟信号被转换(二值化)成与信号频率相对应的数字数值。在图5A和5B中所示出的示例中，测量了模拟信号中产生从第四脉冲到第八脉冲的四个脉冲时的时间。
更具体地，在驱动脉冲被施加到液体传感器60以强迫振动振动部分61之后，对残余振动的电压波形从低电压侧越过预定的参考电压而到达高电压侧的次数进行计数。然后，产生使其中第四次计数和第八次计数之间的部分为“高”的数字信号，并且利用预定的时钟脉冲测量从第四次计数到第八次计数的时间。
当图5A和图5B被相互比较时，可以理解图5A中从第四次计数到第八次计数的时间比图5B中的长。换句话说，从第四次计数到第八次计数所需的时间根据液体传感器60的腔43中墨水的存在而变化。通过利用所需时间的差异，可以检测墨水的消耗状态。
从模拟波形的第四次计数开始计数，以便在液体传感器60的残余振动(自由振动)变稳定之后开始测量。第四次计数仅仅是一个示例，并且可以从任意计数开始进行计数。此处，检测从第四次计数到第八次计数的信号，并且用预定的时钟脉冲检测从第四次计数到第八次计数的时间。可以基于此时间获得共振频率。对于时钟脉冲，不一定要测量直到第八次计数的时间，而是计数可以进行到任意计数。
在图5中，虽然测量了从第四次计数到第八次计数的时间，但是根据电路结构可以检测不同计数间隔的时间，以检测频率。例如，在墨水质量稳定并且峰值幅值变化小的情况下，为了提高检测速度，可以通过检测从第四次计数到第六次计数的时间来获得共振频率。此外，在墨水质量不稳定并且脉冲幅值变化大的情况下，为了精确检测残余振动，可以检测从第四次计数到第十二次计数的时间。
如上所述，在根据此实施例的液体传感器60中，对于液体表面是否通过液体传感器60的安装位置水平(严格地，腔43的位置)，可以通过在液体传感器60的振动部分61被强迫振动之后的残余振动的振幅变化或频率变化来测量。
如上所述，在根据此实施例的液体传感器60中，对腔43供应墨水通过墨水供应通路53而进行，从腔43排出墨水通过墨水排出通路54而进行。于是，当液体传感器60被安装到墨盒70时，液体传感器60的腔43没有暴露在墨盒70的容器主体72中的墨水容纳空间中，并且容器主体72中的墨水可以通过墨水供应通路53被供应到腔43。
这样，在墨盒70中的墨水消耗时，使墨水流动通过液体传感器60的墨水供应通路53和墨水排出通路54的内部，因此即使气泡进入腔43内部，该气泡也被墨水的流动从腔43的内部排挤出。这样，可以防止由于气泡停留在腔43中而导致的液体传感器60的错误检测。
此外，在根据此实施例的液体传感器60中，因为腔43不必被暴露在容器主体72的墨水容纳空间中，所以可以防止通过液体表面时在腔43中形成弯月面。这样，可以防止由于在腔43中的墨水残余导致的液体传感器60的错误检测。
此外，在根据此实施例的液体传感器60中，因为墨水供应通路53的入口53b被布置在与腔43相应区域的外部，所以当液体传感器60被安装到容器主体72的预定位置时的加工操作变得容易。
此外，在根据此实施例的液体传感器60中，因为墨水排出通路54的出口54b被形成为同与腔43相应区域对齐，所以进入腔43的气泡可以被可靠地排出。
此外，在根据此实施例的墨盒70中，容器主体72的内部被分成彼此分开的主储存室75和副储存室76，主储存室75和副储存室76通过液体传感器60的墨水供应通路53和墨水排出通路54彼此连接，并且液体传感器60的腔43被布置在副储存室76的上端部。
这样，因为当主储存室75中的墨水消失时的时间点可以由液体传感器60可靠地检测，所以可以通知用户墨水快用完了。此外，基于预先已知的副储存室76中的墨水量，可以通知用户用剩余墨水可以打印的张数，并且可以防止墨水在一页的中途没有了而浪费打印纸张。
此外，在根据此实施例的墨盒70中，密封辅助流动通路77形成在主储存室75内部，辅助流动通路77的辅助流动通路入口77a被定位在主储存室75的下端，并且使液体传感器60的墨水供应通路53的入口53b与辅助流动通路77的上端部连通。这样，在主储存室75中产生的气泡不容易进入辅助流动通路77内部，并且可以防止气泡进入液体传感器60的腔43中。
此外，在根据此实施例的墨盒70中，因为副储存室76内部直到主储存室75中的所有墨水被用完为止都处于充满墨水的状态中，所以即使在对墨盒70施加振动的情况下，只要在主储存室75中残留墨水，在副储存室76中液体表面就不会摇摆。因此，可以防止液体传感器60由于液体表面的摇摆而作出错误的检测。
此外，在根据该实施例的液体传感器60中，因为振动部分61接触液体的范围被限制到腔43所处的范围，所以可以以精确的精度进行液体检测，这样，可以以高精度检测墨水水平。
此外，因为与腔43相应的基本整个区域都用下部电极46的主体部分46a覆盖，所以在强迫振动时的变形模式和自由振动时的变形模式之间的差异变小。此外，因为液体传感器60的振动部分61具有相对于液体传感器60的中心对称的形状，所以当从中心观察时此振动部分61的刚度变为基本各向同性的。
这样，抑制了可能由结构不对称所产生的多余振动的发生，并且防止了由于强迫振动时和自由振动时之间的变形模式的差异造成的反电动势的输出减小。这样，提高了液体传感器60的振动部分61中残余振动共振频率的检测精度，并且振动部分61的残余振动的检测变得容易。
此外，因为与腔43相应的基本整个区域都用下部电极46的大于腔43的主体部分46a覆盖，所以防止了由于在制造时下部电极46位置偏移所造成的多余振动的发生，并且可以防止检测精度的下降。
此外，整个硬而脆的压电层47被布置在与腔43相应区域的内部，并且压电层47不存在于与腔43的外周43a相应的位置。因此，不会有压电膜在与腔外周相应的位置处出现裂缝的问题。
接着，将参考图6至8描述根据本发明另一实施例的液体传感器和包括该传感器的墨盒。
在根据此实施例的液体传感器60A中，墨水排出通路54的出口54b被布置在与腔43相应区域的外侧位置，并被布置在穿过腔43与墨水供应通路53的入口53b相对的位置上。
此外，如图8A所示，在此实施例的墨盒70A中，向上突出的突出部分76a被形成在副储存室76的上部，而副储存室76被形成在容器主体72的内部。形成在容器主体72的容器壁中的出口侧开口74被形成在对应于突出部分76a的位置。就是说，液体传感器60A的墨水排出通路54的出口54b通过出口侧开口74与副储存室76的突出部分76a连通。
根据具有上述结构的实施例，可以获得与上面的实施例几乎相同的效果，并且在液体传感器60A中，因为墨水排出通路54的出口54b被布置在穿过腔43与墨水供应通路53的入口53b相对的位置上，所以可以使入口53b和出口54b之间的间隔变大。这样，在液体传感器60A被安装在墨盒70A的容器主体72的预定位置上时的加工操作变得更加容易。
虽然在图4和图8所示的示例中彼此分开的第一室75和第二室76被构造成通过入口侧开口73、液体传感器60和出口侧开口74连通，但是本发明不限于此结构。例如，根据本发明的液体传感器可以被安装到这样的容器主体，该容器主体以第一室75和第二室76通过墨水流动通路彼此连通的方式来形成。例如，图11示出了这样的示例，其中参考图6和7描述的液体传感器60被这样安装到容器主体。
在图11的示例中，容器主体72具有第一室75、第二室76和辅助流动通路77，该辅助流动通路77用于使得第一室75与第二室76连通。辅助流动通路77具有开口到第一室75的辅助流动通路入口77a和开口到第二室76的辅助流动通路出口77b。入口侧开口73和出口侧开口74中的每一个被设置成与辅助流动通路入口77a和辅助流动通路出口77b之间的位置上的辅助流动通路77连通。虽然在此实施例中入口侧开口73和出口侧开口74中的每一个被设置在辅助流动通路77的水平部分中，但是其可以被设置在辅助流动通路77的竖直部分中。
液体传感器60A以液体传感器60中的入口53b和出口54b分别被连接到入口侧开口73和出口侧开口74的方式而被安装到容器主体72。
当墨盒70中的墨水被消耗时，第一室75中的墨水通过辅助流动通路77流到第二室76中。利用在辅助流动通路77中产生的墨水流动，在与辅助流动通路77平行设置的液体传感器60中也产生墨水流动。更具体地，在辅助流动通路77中流动的部分墨水通过开口73和入口53b流到腔43中，而且，腔43中的墨水通过出口54b和开口74流到辅助流动通路77。当第一室75中的墨水用完时，使得第二室76中的液体水平下降，并且，辅助流动通路77中的墨水也用完了。因此同样在此示例中，可以检测墨水被消耗一定的量或更多量的状态。
虽然在图4和8所示的示例中跨越第一室75和第二室76来设置液体传感器60，但是本发明不限于此。例如，根据本发明的液体传感器可以被设置为仅仅面向第一室75，并且，可以被设置为仅仅面向第二室76。图12示出了这样的示例，其中参考图6和7描述的液体传感器60被安装到液体容器，以面向第一室75。而且，图13示出了这样的示例，其中参考图6和7描述的液体传感器60被安装到液体容器，以面向第二室76。在图12和13的示例中，开口74(以及出口54b)被布置在开口73(以及入口53b)沿重力方向的下方。因此，这些示例还具有墨水从腔43的排出性能优异的优点。容器主体72的内部空间不一定要被分成两个室，即第一室75和第二室76，或者可以被分成三个室或者更多室，这没有示出。
接着，将参考图14至17描述根据本发明另一实施例的液体传感器和包括该传感器的墨盒。
虽然在如图3和7中所典型示出的实施例中，流动通路形成基部50由流动通路板51和出口/入口板52构成，但是根据本实施例，没有使用出口/入口板52，而将流动通路板51本身用作流动通路形成基部50。
更具体地，如图14和15所示，层叠在振动腔形成基部40的第一表面40a上并被接合到其的流动通路形成基部50设置有用于向腔43供应将作为检测目标的墨水的墨水供应槽(液体供应槽)53和用于从腔43排出作为检测目标的墨水的墨水排出槽(液体排出槽)54。墨水供应槽53和墨水排出槽54被设置在排除了与腔43相应区域、两个槽彼此相对而将腔43置于其间的位置上。
图16示出了液体传感器60所安装到的墨盒(液体容器)70。
整个液体传感器60被安装到容器主体72的外部，并且用于与液体传感器60中的墨水供应槽53、腔43和墨水排出槽54连通的墨水连通开口(液体连通开口)73A被形成为穿透容器主体72的容器壁。更具体地，虽然在一些实施例中入口侧开口73和出口侧开口74被形成在容器主体72的容器壁上，但是在本实施例中单个墨水连通开口73A被形成在容器主体72的容器壁上。
另一方面，在根据图17所示的实施例的墨盒70中，液体流动限制部分72A被设置在容器主体72的内壁表面上，以向着腔43突出。如图15A中的虚线所示，液体流动限制部分72A在纵向上的长度大于腔43的直径。
液体流动限制部分72A在消耗墨水时限制容器主体72中墨水的流动，并且产生转向腔43的墨流F。更具体地，在此实施例中，液体流动限制部分72A被设置成可以使墨水连通开口73A充当用于向腔43供应作为检测目标的墨水的入口侧开口(墨水供应端口)73和用于从腔43排出作为检测目标的墨水的出口侧开口(墨水排出端口)74。
如从图16所清楚看到的，墨水连通开口73A的一部分与辅助流动通路77的上端连通，以形成辅助流动通路77的辅助流动通路出口77b。液体流动限制部分72A被设置在辅助流动通路77的辅助流动通路出口77b的附近。而且，液体流动限制部分72A被设置在主储存室75和副储存室76之间位于副储存室76上端侧的边界上。
如从图17所清楚看到的，设置在容器主体72的容器壁上的墨水连通开口73A、墨水供应槽53、墨水排出槽54和腔43构成了连接流动通路，用于在形成主储存室75一部分的辅助流动通路77和副储存室76之间进行连接。
当根据此实施例的墨盒70中的墨水将被消耗时，主储存室75中的墨水从辅助流动通路入口77a流到辅助流动通路77中，并且通过辅助流动通路77流向液体流动限制部分72A。墨水的流动被液体流动限制部分72A限制，因此产生朝向腔43方向的墨水流动。避开并越过朝向腔43侧的液体流动限制部分72A而流入副储存室76中的墨水通过墨水流出端口71被供应到喷墨型记录装置中的记录头12。
在根据此实施例的液体传感器60中，当墨盒70中的墨水将被消耗时，由流动通路限制部分72A产生朝向腔43的墨水流动。因此，即使气泡进入了腔43，其也被墨水的流动排挤出腔43。结果，可以防止由于气泡停留在腔43中而导致液体传感器60的错误检测。
而且，产生朝向腔43的墨水流动可以防止通过液面的过程中在腔43中形成弯月面。因此，可以防止由于墨水残留在腔43中而导致液体传感器60的错误检测。
而且，在根据本实施例的墨盒70中，容器主体72的内部被分成彼此分开的主储存室75和副储存室76，此外，主储存室75和副储存室76通过设置在容器主体72的容器壁上的墨水连通开口73A、墨水供应槽53、墨水排出槽54和腔43而彼此连接。
因此，可以通过液体传感器60来可靠地检测主储存室75中墨水用完的时间点，并且可以通知用户墨水快用完了。此外，基于预先已知的副储存室76中的墨水量，可以通知用户用剩余墨水可以打印的张数。于是可以防止由于在一页的中途墨水完全耗尽而造成打印纸浪费。
而且，在根据此实施例的墨盒70中，密封辅助流动通路77形成在主储存室75中，并且辅助流动通路77的辅助流动通路入口77a被定位在主储存室75的下端，此外使得液体传感器60的腔43与辅助流动通路77的上端连通。因此，在主储存室75中产生的气泡难以进入辅助流动通路77，并且可以防止气泡进入液体传感器60的腔43中。
此外，在根据此实施例的墨盒70中，副储存室76的内部直到主储存室75中的墨水被完全消耗为止都充满墨水。因此，同样对墨盒70施加振动的情况下，只要在主储存室75中残留墨水，液面就不会在副储存室76中摇摆。因此，可以防止液体传感器60由于液面的摇摆而导致错误检测。
而且，在根据此实施例的墨盒70中，墨水供应槽53和墨水排出槽54被彼此相对地布置在与腔43相应区域的外侧。因此，在将液体传感器60安装到容器主体72的过程中可以容易地进行包括对齐在内的安装工作。
而且，在根据该实施例的液体传感器60中，振动部分61接触液体的范围被限制到腔43所处的范围。因此，可以精确进行液体检测。结果，可以以高精度检测墨水水平。
而且，几乎与腔43相应的整个区域都用下部电极46的主体部分46a覆盖。因此，强迫振动中的变形模式和自由振动中的变形模式之间的差异变小。此外，液体传感器60的振动部分61具有相对于液体传感器60的中心对称的形状。因此，当从中心观察时此振动部分61的刚度几乎是各向同性的。
因此，可以抑制可能由结构不对称产生的多余振动的发生，并且防止了由于强迫振动中和自由振动中的变形模式之间的差异造成的反电动势输出的减小。结果，可以提高液体传感器60的振动部分61中残余振动共振频率的检测精度，并且容易检测振动部分61的残余振动。
而且，与腔43相应的几乎整个区域都用下部电极46的直径大于腔43的主体部分46a覆盖。因此，可以防止由于在制造时下部电极46的位置偏移导致的多余振动，由此抑制了检测精度的下降。
此外，整个硬而脆的压电层47被设置在与腔43相应区域中，并且压电层47不出现在与腔43的周缘43a相应的位置。因此，可以防止在压电膜上与腔周缘相应的位置产生裂纹。
虽然根据此实施例的液体传感器60具有这样的结构，即省略了图6和7中所示的液体传感器60中的出口/入口板52，但是可以对在例如在图2和3中所示的以上及以下的实施例中的液体传感器60进行类似修改。
接着，将参考图18至24描述根据本发明另一个实施例的液体传感器和包括该传感器的墨盒。
虽然在图3和7中所典型示出的实施例中，流动通路形成基部50由流动通路板51和出口/入口板52构成，但是根据本实施例，没有使用流动通路板51，而将出口/入口板52本身用作流动通路形成基部50。而且，腔43、下部电极46、压电层47和上部电极49的形状也被修改。此外，对于液体传感器相对于容器主体72的布置也进行了修改。下面将详细描述这些和其他的修改。
如图18所示，腔43的平面形状具有彼此正交的第一对称轴O1和第二对称轴O2，此外，沿第二对称轴O2的纵向上的尺寸被设定为大于沿第一对称轴O1的横向上的尺寸。
虽然在该图中所示的示例中，由两个半圆部分和一个定位在两个半圆部分之间的矩形部分所形成的椭圆形(例如，长椭圆形)被用作腔43的平面形状，但是本发明不限于此。例如，腔43可以具有没有直边部分的椭圆(例如卵形)平面形状。
此外，下部电极(第一电极)46被形成在振动腔形成基部40的第二表面40b上，并且下部电极46具有主体部分46a和延伸部分46b，主体部分46a被形成为与腔43几乎相同的形状并且具有比腔43大的尺寸，延伸部分46b从主体部分46a在下部电极端子44的方向上延伸并且连接到下部电极端子44。下部电极46的主体部分46a覆盖几乎整个与腔43相应的区域。
下部电极46的主体部分46a包括切口部分46c，该切口部分46c被形成为从与腔43的周缘43a相应的位置向内部突入。
压电层47被设置在下部电极46上。压电层47被形成为与腔43几乎相同的形状并且具有比腔43小的尺寸。如从图18清楚看到的，整个压电层47被包括在与腔43相应区域的范围中。换句话说，压电层47没有任何延伸穿过与腔43的周缘43a相应位置的部分。
压电层47具有与腔43相同的第一对称轴O1和第二对称轴O2，并且几乎整个部分被设置在下部电极46上，但除了与下部电极46的切口部分46c相应的部分。
而且，辅助电极48被形成在振动腔形成基部40的第二表面40b侧上。辅助电极48从与腔43相应区域的外部越过与腔43的周缘43a相应的位置而延伸到与腔43相应区域的内部中。辅助电极48的一部分被定位在第一电极46的切口部分46c中，以从衬底40的第二表面40b侧支撑压电层47的一部分。辅助电极48优选应该以与下部电极46相同的材料和相同的厚度来形成。通过由辅助电极48从衬底40的第二表面40b侧支撑压电层47的一部分，于是，可以在压电层47中不产生台阶的情况下防止机械强度的下降。
上部电极(第二电极)49的主体部分49a被设置在压电层47上，并且上部电极49作为整体以小于压电层47的尺寸来形成。而且，上部电极49具有延伸部分49b，该延伸部分49b从主体部分49a延伸并且连接到辅助电极48。
在此实施例中，如图18和22B所示，上部电极49被几乎形成为十字形，以去掉对应于腔43的四个角部的部分，并且具有与腔43相同的第一对称轴O1和第二对称轴O2。
压电单元由下部电极46、压电层47以及上部电极49形成。如上所述，压电层47具有被置于上部电极49和下部电极46之间的结构。结果，压电层47被有效地变形和驱动。
参考被电连接到压电层47的下部电极46主体部分46a和上部电极49主体部分49a，上部电极49的主体部分49a被形成为更小的尺寸。因此，上部电极49的主体部分49a确定了在压电层47中产生压电效应的部分的范围。
压电层47、上部电极49的主体部分49a和下部电极46的主体部分46a的中心与腔43的中心相一致。而且，用于确定振动板42中可以振动的部分的腔43的中心被定位在整个液体传感器60的中心。
由腔43限定的振动板42的可振动部分、下部电极46主体部分46a中对应于腔43的部分、以及整个压电层47和上部电极49中对应于腔43的部分构成了液体传感器60的振动部分61。液体传感器60的振动部分61的中心与液体传感器60的中心相一致。
此外，如图21和20所示，根据此实施例的液体传感器60包括层叠在振动腔形成基部40第一表面40a并接合到其上的出口/入口形成板(流动通路形成基部)50。出口/入口形成板50设置有用于向腔43供应作为检测目标的墨水的墨水供应端口(液体供应端口)50A，以及用于从腔43排出作为检测目标的墨水的墨水排出端口(液体排出端口)50B。
墨水供应端口50A和墨水排出端口50B被布置在对应于腔43在与腔43相应区域内侧上的纵向上的两端的位置上。而且，墨水供应端口50A和墨水排出端口50B的边缘部分中的每一个都与腔43在纵向上的边缘部分匹配。墨水供应端口50A和墨水排出端口50B两者都被形成为相同的形状和大小。
如上所述，墨水供应端口50A和墨水排出端口50B被设置在对应于腔43沿纵向的两端的位置上，因此墨水供应端口50A和墨水排出端口50B之间的距离被增大，并且液体传感器60可以被容易地安装到容器主体。而且，通过在与腔43相应区域的内侧设置墨水供应端口50A和墨水排出端口50B，可以减小液体传感器60的尺寸。
图24示出了其上安装液体传感器60的墨盒(液体容器)70。墨盒70包括容器主体72，该容器主体72在前表面上具有用于将存储在其中的墨水供应到外部的墨水流出端口(液体流出端口)71。
液体传感器60整个都设置在容器主体72的外侧，并且还被安装到容器主体72的上表面上。液体传感器60中与墨水供应端口50A连通的第一开口73和与墨水排出端口50B连通的第二开口74被形成为穿透构成容器主体72上表面的容器壁。
墨水储存室75被形成在容器主体72中，并且墨水储存室75和第一开口73通过第一连接流动通路77而彼此连接，并且第二开口74和墨水流出端口71通过第二连接流动通路76A而彼此连接。
在此实施例中，以腔43被定位在压电单元的竖直方向上的下方的方式来将液体传感器60安装到容器主体72。从形成在容器主体72上的第一开口73流出的墨水通过液体传感器60的墨水供应端口50A流到腔43中，并且墨水从腔43通过液体传感器60的墨水排出端口50B和容器主体72的第二开口74流回到容器主体72中。
根据此实施例的墨盒70具有这样的结构，使得供应到墨水流出端口71的墨水总量通过液体传感器60的内部。
在包括液体传感器60的墨盒70中，在容器主体72中残留墨水的情况下，腔43的内部充满墨水。另一方面，当墨盒70的容器主体72中的液体被消耗，并且墨水储存室75和第一连接流动通路77中的墨水被完全消耗时，液体传感器60的腔43中就没有墨水了。
在此实施例中，如上所述，上部电极49几乎形成为十字形，以去掉对应于腔43的四个角部的部分。因此，同样在对压电单元施加驱动脉冲以使其强迫变形的情况下，对应于腔43的四个角部的部分的变形量小。因此，强迫振动中的振动模式接近强迫振动之后的残余振动(自由振动)中的振动模式。
如上所述，在此实施例中，液体传感器60以腔43被定位在压电单元的竖直方向的下方的方式被安装到容器主体72。因此，在容器主体72中的墨水被消耗并且没有被供应到腔43中的情况下，腔43中的墨水由于重力而向下流动。结果，可以防止墨水残留在腔43中。因此，可以可靠地通过液体传感器60确定墨水的存在。
而且，在根据此实施例的液体传感器60中，上部电极49几乎形成为十字形，由此使得强迫振动中的振动模式接近强迫振动之后的残余振动中的振动模式。因此，检测信号中的多余振动分量被减小，而与腔43的细长形状无关。结果，可以可靠地确定墨水的存在。
而且，在此实施例中，墨水通过墨水供应端口(入口)50A被供应到腔43，并且通过墨水排出端口(出口)50B而从腔43排出。因此，当液体传感器60被安装到墨盒70时，可以通过墨水供应端口50A向腔43供应容器主体72中的墨水，而不用将液体传感器60的腔43暴露于墨盒70的容器主体72中的墨水容纳空间。
因此，利用这样的结构，即其中在消耗墨盒70中的墨水的过程中通过液体传感器60中的墨水供应端口50A和墨水排出端口50B在腔43中产生墨水流动，即使气泡进入腔43的内部，也通过墨水流动将其排挤出腔43的内部。因此，可以防止由于气泡停留在腔43中而导致液体传感器60的错误检测。
此外，根据此实施例，腔43不具有圆形或者方形的形状，而具有细长的形状。因此，通过在腔43沿纵向的两端上设置墨水供应端口50A和墨水排出端口50B，墨水或者气泡难以停留在腔43中。因此，可以充分地保持墨水或气泡的排出性能，并且可以可靠地确定墨水的存在。
而且，在根据此实施例的液体传感器60中，不必将腔43暴露于容器主体72中的墨水容纳空间。因此，可以防止通过液面时在腔43中形成弯月面。结果，可以防止由于墨水残留在腔43中而导致液体传感器60的错误检测。
图25示出了根据本发明另一个实施例的墨盒70。在墨盒70中，容器主体72的内部被分成第一储存室75和第二储存室76，并且第一储存室75和第二储存室76被彼此分开。在此实施例中，第一储存室75和第二储存室76具有几乎彼此相等的体积。比起第一储存部分75，第二储存部分76定位在墨水消耗过程中墨水流动方向上更靠近墨水流出端口71一侧，而且还与墨水流出端口71连通。
同样在此实施例中，液体传感器60被安装到容器主体72的上表面上。用于与墨水供应端口50A连通的第一开口73和用于与液体传感器60中的墨水排出端口50B连通的第二开口74被形成以穿透构成容器主体72上表面的容器壁。第一储存室75和第一开口73通过连接流动通路77而彼此连接，并且第二开口74与第二储存室76连通。墨水流出端口71被设置在容器主体72的底面上。
因此，在此实施例中，第一储存室75通过液体传感器60与第二储存室76连通，并且从第一储存室75供应到第二储存室76的墨水总量通过液体传感器60。
在根据此实施例的墨盒70中，可以可靠地通过液体传感器60来检测第一储存室75中的墨水用完的时间点。因此，可以获得关于墨水消耗状态的准确信息。基于由液体传感器60获得的关于墨水消耗状态的准确信息，可以校正由软件计数获得的关于墨水消耗状态的信息。
而且，在此实施例中，第一储存室75和第二储存室76具有几乎彼此相等的体积。例如，通过如图4所示的示例将第二储存室76的体积设置成小于第一储存室75的体积，可以通过液体传感器60获得关于墨水快用完了的准确信息。因此，基于预先已知的第二储存室76中的墨水量，可以通知用户用剩余墨水可以打印的张数。这样，可以防止由于在一页的中途墨水完全耗尽而造成打印纸浪费。
而且，根据按照此实施例的液体传感器60，振动部分61接触液体的范围被限制到腔43所处的范围。因此，可以精确进行液体检测。结果，可以以高精度检测墨水水平。
而且，几乎与腔43相应的整个区域都用下部电极46的主体部分46a覆盖。因此，强迫振动中的变形模式和自由振动中的变形模式之间的差异变小。而且，因为液体传感器60的振动部分61具有相对于液体传感器60的中心对称的形状，因此当从中心观察时此振动部分61的刚度几乎是各向同性的。
因此，可以抑制由于结构不对称而可能产生的多余振动的发生，并且防止了由于强迫振动中和自由振动中的变形模式之间的差异造成的反电动势输出的减小。结果，可以提高液体传感器60的振动部分61中残余振动共振频率的检测精度，并且容易检测振动部分61的残余振动。
而且，几乎与腔43相应的整个区域都用下部电极46的尺寸大于腔43的主体部分46a覆盖。因此，可以防止由于制造时下部电极46的位置偏移导致的多余振动，由此抑制了检测精度的下降。
此外，整个硬而脆的压电层47被设置在与腔43相应区域中，并且压电层47不出现在对应于腔43的周缘43a的位置。因此，可以防止在压电膜上与腔周缘相应的位置产生裂纹。
接着，将参考图26和27描述液体传感器的另一个示例。将省略对液体传感器60的相同部分的描述。
在根据如图26所示的示例的液体传感器60中，压电层47在腔43纵向(第二对称轴O2的延伸方向)上的尺寸被设置成大于腔43在纵向上的长度。压电层47被形成为在腔43沿纵向的整个长度上覆盖腔43。在腔43的横向(第一对称轴O1的延伸方向)上，压电层47以比腔43小的尺寸形成在腔43的内侧。
此外，在根据此示例的液体传感器60中，下部电极46被形成为几乎矩形，并且下部电极46在腔43的横向(第一对称轴O1的延伸方向)上具有比压电层47更大的尺寸，并且下部电极46和压电层47在腔43的纵向(第二对称轴O2的延伸方向)上具有相同的尺寸。
同样在根据此示例的液体传感器60中，以与所述实施例中相同的方式，可以防止多余振动的产生，此外，可以防止气泡或者墨水停留。
此外，根据按照此示例的液体传感器60，压电层47沿纵向的尺寸被设置为大于腔43沿纵向的尺寸。因此，同样在形成压电层47的位置沿腔43的纵向偏移的情况下，对于整个压电层47中的振动作出贡献的部分的尺寸没有发生变化。因此，可以防止由形成压电层47的位置的偏移而产生多余振动。
而且，作为所述实施例的变化，还可以使用这样的结构，其中从液体传感器60省略出口/入口形成板50，并且形成在墨盒70的容器主体72上的第一开口73和第二开口74被用作到/从液体传感器60的腔43的墨水供应端口和墨水排出端口。
接着，将参考图28(图28A和28B)描述根据本发明另一个实施例的液体传感器和包括该传感器的墨盒。
图28所示的实施例为其中参考图18至23所描述的液体传感器被安装到图4所示的容器主体72上的示例。
如参考图18到20所讨论的，根据此图28所示的实施例的液体传感器60包括通过将振动板42层叠在腔板41上而构成的振动腔形成基部40。该振动腔形成基部40包括彼此相对的第一表面40a和第二表面40b。
用于接纳介质(墨水)作为检测目标的腔43被形成为向着振动腔形成基部40中的第一表面40a侧开口，并且腔43的底部43a被形成为能够被振动板42振动。换句话说，整个振动板42中实际振动的部分的外形由腔43限制。
如图18所示，腔43的平面形状具有彼此正交的第一对称轴O1和第二对称轴O2，此外，沿第二对称轴O2的纵向上的尺寸被设定为大于沿第一对称轴O1的横向上的尺寸。
虽然在该图中所示的示例中，由两个半圆部分和一个定位在两个半圆部分之间的矩形部分所形成的椭圆形(例如，长椭圆形)被用作腔43的平面形状，但是本发明不限于此。例如，腔43可以具有没有直边部分的椭圆(例如卵形)平面形状。
下部电极端子44和上部电极端子45被形成在振动腔形成基部40在第二表面40b一侧的两端上。
此外，下部电极(第一电极)46被形成在振动腔形成基部40的第二表面40b上，并且下部电极46具有主体部分46a和延伸部分46b，主体部分46a被形成为与腔43几乎相同的形状并且具有比腔43大的尺寸，延伸部分46b从主体部分46a在下部电极端子44的方向上延伸并且连接到下部电极端子44。下部电极46的主体部分46a覆盖几乎整个与腔43相应的区域。
下部电极46的主体部分46a包括切口部分46c，该切口部分46c被形成为从与腔43的周缘43a相应的位置向内部突入。
压电层47被设置在下部电极46上。压电层47被形成为与腔43几乎相同的形状并且具有比腔43小的尺寸。如从图18清楚看到的，整个压电层47被包括在与腔43相应区域的范围中。换句话说，压电层47没有任何延伸穿过与腔43的周缘43a相应位置的部分。
压电层47具有与腔43相同的第一对称轴O1和第二对称轴O2，并且几乎整个部分被设置在下部电极46上，但除了与下部电极46的切口部分46c相应的部分。
而且，辅助电极48被形成在振动腔形成基部40的第二表面40b侧上。辅助电极48从与腔43相应区域的外部越过与腔43的周缘43a相应的位置而延伸到与腔43相应区域的内部中。辅助电极48的一部分被定位在第一电极46的切口部分46c中，以从衬底40的第二表面40b侧支撑压电层47的一部分。辅助电极48优选应该以与下部电极46相同的材料和相同的厚度来形成。通过由辅助电极48从衬底40的第二表面40b侧支撑压电层47的一部分，于是，可以在压电层47中不产生台阶的情况下防止机械强度的下降。
上部电极(第二电极)49的主体部分49a被设置在压电层47上，并且上部电极49作为整体以小于压电层47的尺寸来形成。而且，上部电极49具有延伸部分49b，该延伸部分49b从主体部分49a延伸并且连接到辅助电极48。
在图28所示的实施例中，如参考图18和22B所讨论的，上部电极49几乎为十字形，以去掉对应于腔43的四个角部的部分，并且具有与腔43相同的第一对称轴O1和第二对称轴O2。
压电单元由下部电极46、压电层47以及上部电极49形成。如上所述，压电层47具有被置于上部电极49和下部电极46之间的结构。结果，压电层47被有效地变形和驱动。
如参考图18和21所讨论的，上部电极49通过辅助电极48电连接到上部电极端子45。如上所述，上部电极49通过辅助电极48连接到上部电极端子45，因此由压电层47和下部电极46的总厚度形成的台阶部分可以被上部电极49和辅助电极48两者吸收。因此，可以防止在上部电极49上形成大的台阶部分并且可以防止机械强度下降。
参考被电连接到压电层47的下部电极46主体部分46a和上部电极49主体部分49a，上部电极49的主体部分49a被形成为更小的尺寸。因此，上部电极49的主体部分49a确定了在压电层47中产生压电效应的部分的范围。
压电层47、上部电极49的主体部分49a和下部电极46的主体部分46a的中心与腔43的中心相一致。而且，用于确定振动板42中可以振动的部分的腔43的中心被定位在整个液体传感器60的中心。
由腔43限定的振动板42的可振动部分、下部电极46主体部分46a中对应于腔43的部分、以及整个压电层47和上部电极49中对应于腔43的部分构成了液体传感器60的振动部分61。液体传感器60的振动部分61的中心与液体传感器60的中心相一致。
此外，如图21和20所示，根据图28所示实施例的液体传感器60包括层叠在振动腔形成基部40第一表面40a上并接合到其的出口/入口形成板50。出口/入口形成板50设置有用于向腔43供应作为检测目标的墨水的墨水供应端口(液体供应端口)50A，以及用于从腔43排出作为检测目标的墨水的墨水排出端口(液体排出端口)50B。
墨水供应端口50A和墨水排出端口50B被布置在对应于腔43在与腔43相应区域内侧上的纵向上的两端的位置上。而且，墨水供应端口50A和墨水排出端口50B的边缘部分中的每一个都与腔43在纵向上的边缘部分匹配。墨水供应端口50A和墨水排出端口50B两者都被形成为相同的形状和大小。
如上所述，墨水供应端口50A和墨水排出端口50B被设置在对应于腔43沿纵向的两端的位置上，因此墨水供应端口50A和墨水排出端口50B之间的距离被增大，并且液体传感器60可以被容易地安装到容器主体。而且，通过在与腔43相应区域的内侧设置墨水供应端口50A和墨水排出端口50B，可以减小液体传感器60的尺寸。
包括在液体传感器60中的构件，特别是腔板41、振动板42和出口/入口板52由相同的材料形成，并且被相互烧结，以使其一体形成。如上所述，多个衬底被烧结和整合，使得液体传感器60的处置变得容易。此外，各构件由相同的材料形成，因此可以防止由于线膨胀系数的差异而导致裂纹出现。
作为压电层47的材料，优选使用锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)、或者不使用铅的无铅压电膜。作为腔板41的材料，优选使用氧化锆或者氧化铝。此外，作为振动板42和出口/入口板52，优选使用与腔板41相同的材料。作为上部电极49、下部电极46、上部电极端子45和下部电极端子44，可以使用具有导电性的材料，例如诸如金、银、铜、铂、铝或者镍之类的金属。
图28示出了其上安装参考图18至23所述的液体传感器60的墨盒(液体容器)70。如参考图4所讨论的，图28所示的墨盒70包括容器主体72，该容器主体72具有用于将存储在内部的墨水输送到外部的墨水流出端口(液体流出端口)71。
液体传感器60整个安装到容器主体72的外侧，并且用于与液体传感器60的墨水供应端口50A连通的第一开口(入口侧开口)73和用于与墨水排出端口50B连通的第二开口(出口侧开口)74被形成为穿透容器主体72的容器壁。在图28所示的实施例中，第一开口73和第二开口74两者被形成成相同的形状和尺寸。
容器主体72的内部被分成主储存室(第一室)75和副储存室(第二室)，主储存室75构成容器主体72的整个内部空间的主要部分，副储存室的体积小于主储存室75，并且主储存室75和副储存室76被彼此分开。副储存室76位于在消耗墨水时墨水的流动方向上比主储存室75更靠近墨水流出端口71的一侧，并且与墨水流出端口71连通。
形成在容器主体72的容器壁中的出口侧开口74与副储存室76的上端部分连通。如上所述，液体传感器60的墨水排出通路54的出口被连接到出口侧开口74。
密封辅助流动通路77形成在主储存室75的内部，并且辅助流动通路入口77a形成在辅助流动通路77的下端侧。辅助流动通路入口77a位于主储存室75内部的下端。此外，形成在容器主体72的容器壁中的入口侧开口73与辅助流动通路77的上端部分连通，并且入口侧开口73构成辅助流动通路77的出口。
如上所述，液体传感器60的墨水供应端口50A与第一开口(入口侧开口)73连通，并且墨水排出端口50B与第二开口(出口侧开口)74连通。结果，液体传感器60的墨水供应端口50A和墨水排出端口50B形成连接流动通路，以连接主储存室75和副储存室76。
当墨盒70中的墨水被消耗时，主储存室75的墨水从辅助流动通路入口77a流入辅助流动通路77，并且通过辅助流动通路77流到第一开口73。流出第一开口73的墨水从液体传感器60的墨水供应端口50A流入腔43中，并且通过腔43从墨水排出端口50B流出。从墨水排出端口50B流出的墨水通过第二开口74流入副储存室76。于是，流入副储存室76的墨水通过墨水流出端口71被供应到喷墨记录装置的记录头12。
因此，图28所示的实施例具有这样的结构，使得通过副储存室76被供应到墨水流出端口71的墨水的总量预先通过液体传感器60中的墨水供应端口50A和墨水排出端口50B。
如参考图5A和5B所解释的，在根据图28所示的实施例的液体传感器60中，对于液体表面是否通过液体传感器60的安装位置水平(严格地，腔43的位置)，可以通过在液体传感器60的振动部分61被强迫振动之后的残余振动的振幅变化或频率变化来测量。
如上所述，在图28所示的实施例中，上部电极49几乎为十字形，以去掉对应于腔43的四个角部的部分。因此，同样在驱动脉冲被施加到压电单元以使其强迫变形的情况下，对应于腔的四个角部的部分的变形量很小。因此，强迫振动中的振动模式和强迫振动之后的残余振动(自由振动)中的振动模式接近。
在根据图28所示实施例的液体传感器60中，上部电极49几乎是十字形，因此强迫振动中的振动模式和强迫振动之后的残余振动(自由振动)中的振动模式被设置为彼此接近。因此，检测信号中的多余振动分量被减小，而与上述腔43的细长形状无关。结果，可以可靠地确定墨水的存在。
而且，在图28所示的实施例中，墨水通过墨水供应端口50A被供应到腔43，并且通过墨水排出端口50B从腔43排出。因此，当液体传感器60被安装到墨盒70时，可以通过墨水供应端口50A向腔43供应容器主体72中的墨水，而不用将液体传感器60的腔43暴露于墨盒70的容器主体72中的墨水容纳空间。
因此，利用这样的结构，即其中在消耗墨盒70中的墨水的过程中通过液体传感器60中的墨水供应端口50A和墨水排出端口50B在腔43中产生墨水流动，即使气泡进入腔43的内部，也通过墨水的流动将其排挤出腔43的内部。因此，可以防止由于气泡停留在腔43中而导致液体传感器60的错误检测。
此外，根据图28所示的实施例，腔43不具有圆形或者方形的形状，而具有细长的形状。因此，通过在腔43沿纵向的两端上设置墨水供应端口50A和墨水排出端口50B，墨水或者气泡难以停留在腔43中。因此，可以充分地保持墨水或者气泡排出性能，并且可以可靠地确定墨水的存在。
而且，在根据图28所示的实施例的液体传感器60中，不必将腔43暴露于容器主体72中的墨水容纳空间。因此，可以防止通过液面时在腔43中形成弯月面。结果，可以防止由于墨水残留在腔43中而导致液体传感器60的错误检测。
而且，在根据图28所示的实施例的墨盒70中，容器主体72的内部被分成彼此分开的主储存室75和副储存室76，并且主储存室75和副储存室76通过液体传感器60的墨水供应端口50A和墨水排出端口50B彼此连接，并且液体传感器60的腔43被布置在副储存室76的上端部。
因此，当可以通过液体传感器60可靠地检测主储存室75中的墨水用完时的时间点。结果，可以通知用户墨水快用完了。此外，基于预先已知的副储存室76中的墨水量，可以通知用户用剩余墨水可以打印的张数。于是可以防止墨水在一页的中途完全耗光而浪费打印纸张。
而且，在根据图28所示的实施例的墨盒70中，封闭辅助流动通路77被形成在主储存室75中，辅助流动通路77的辅助流动通路入口77a被定位在主储存室75的下端，并且使得液体传感器60的墨水供应端口50A与辅助流动通路77的上端连通。因此，在主储存室75中产生的气泡难以进入辅助流动通路77，并且可以防止气泡进入液体传感器60的腔43中。
此外，在根据图28所示的实施例的墨盒70中，副储存室76的内部直到主储存室75中的墨水被完全消耗为止都充满墨水。因此，同样在对墨盒70施加振动的情况下，只要在主储存室75中残留墨水，液面就不会在副储存室76中摇摆。因此，可以防止液体传感器60由于液面的摇摆而作出错误的检测。
而且，在根据图28所示的实施例的液体传感器60中，振动部分61接触液体的范围被限制到腔43所处的范围。因此，可以以精确的精度进行液体检测。结果，可以以高精度检测墨水水平。
而且，几乎与腔43相应的整个区域都用下部电极46的主体部分46a覆盖。因此，在强迫振动中的变形模式和在自由振动中的变形模式之间的差异变小。此外，液体传感器60的振动部分61具有相对于液体传感器60的中心对称的形状。因此，当从中心观察时此振动部分61的刚度为基本各向同性的。
因此，可以抑制由于结构不对称而可能导致的多余振动的产生，并且防止了由于强迫振动中和自由振动中的变形模式之间的差异造成的反电动势的输出减小。因此，可以提高液体传感器60的振动部分61中残余振动共振频率的检测精度，并且还可以容易检测振动部分61的残余振动。
而且，几乎与腔43相应的整个区域都用下部电极46的尺寸大于腔43的主体部分46a覆盖。因此可以防止由于制造时下部电极46的位置偏移造成的多余振动的发生，由此可以抑制检测精度的下降。
此外，整个硬而脆的压电层47被设置在与腔43相应区域中，并且压电层47不出现在与腔43的周缘43a相应的位置。因此，防止了压电层在与腔周缘相应的位置上产生裂纹。
虽然图28作为实施例示出了其中参考图18至23所描述的液体传感器60被安装到图4所示的容器主体72的示例，但是本发明不限于此。例如，参考图26和27所述的液体传感器60可以被安装到图4所示的容器主体72上。
其中参考图26和27所描述的液体传感器60被安装到如图4所示的容器主体72上的示例将被描述。对于与图28所示的实施例相同的部分的描述将被省略。
如参考图26和27所讨论的，在根据此示例的液体传感器60中，压电层47在腔43纵向(第二对称轴O2的延伸方向)上的尺寸被设置成大于腔43在纵向上的长度。压电层47被形成为在腔43沿纵向的整个长度上覆盖腔43。在腔43的横向(第一对称轴O1的延伸方向)上，压电层47以比腔43小的尺寸形成在腔43的内侧。
此外，在根据此示例的液体传感器60中，下部电极46被形成为几乎矩形，并且下部电极46在腔43的横向(第一对称轴O1的延伸方向)上具有比压电层47更大的尺寸，并且下部电极46和压电层47在腔43的纵向(第二对称轴O2的延伸方向)上具有相同的尺寸。
同样在根据此示例的液体传感器60中，以与在所述实施例中相同的方式，可以防止多余振动的产生，此外，可以防止气泡或者墨水停留。
此外，根据按照此示例的液体传感器60，压电层47沿纵向的尺寸被设置为大于腔43沿纵向的尺寸。因此，同样在形成压电层47的位置沿腔43的纵向偏移的情况下，对于整个压电层47中的振动作出贡献的部分的尺寸没有发生变化。因此，可以防止由形成压电层47的位置的偏移而产生多余振动。
而且，在图28所示的实施例和上述的实施例中，还可以使用这样的结构，其中从液体传感器60省略出口/入口形成板50，并且形成在墨盒70的容器主体72上的第一开口73和第二开口74被用作到/从液体传感器60的腔43的墨水供应端口和墨水排出端口。
接着，将描述根据本发明另一个实施例的液体传感器和包括该传感器的墨盒。
图29是示出了根据本发明另一实施例的液体传感器260的横截面图。此外，图30是示出了构成液体传感器260的传感器部分213的视图，而图31是示出了构成液体传感器260的缓冲器部分214的视图。
根据此实施例的液体传感器260被这样构造，以包括具有腔243的传感器部分213和缓冲器部分214，其中缓冲器部分214具有与腔243连通的供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216。
传感器部分213被这样构造，使得振动板242被层叠在腔板241上，传感器部分213包括振动腔形成基部240、压电元件217和流动通路形成板(流动通路形成基部)218，其中，振动腔形成基部240具有彼此面对的第一表面240a和第二表面240b，压电元件217被层叠在振动腔形成基部240的第二表面240b一侧，流动通路形成板218被层叠在振动腔形成基部240的第一表面240a一侧。
在振动腔形成基部240中，用于接纳待检测的介质(墨水)的腔243被一圆柱形空间限定出，以在第一表面240a中开口，并且腔243的底部243a被形成为被振动板242振动。换句话说，整个振动板242中实际振动的部分的外形由腔243限定。下部电极端子244和上部电极端子245被形成在振动腔形成基部240的第二表面240b侧的两端上。
下部电极(第一电极)246被形成在振动腔形成基部240的第二表面240b上，并且下部电极246包括基本圆形的主体部分246a和延伸部分246b，延伸部分246b从主体部分246a朝向下部电极端子244延伸以连接到下部电极端子244。下部电极246的基本圆形的主体部分246a的中心与腔243的中心轴C排成一线。
下部电极246的基本圆形主体部分246a被形成为具有大于圆形腔243的直径，覆盖对应于腔243的区域的基本整个部分。此外，下部电极246的基本圆形主体部分246a包括切口部分246c，该切口部分246c被形成为比对应于腔243的外周缘243b的位置更靠里。
压电层247被层叠在下部电极246上，并且该压电层247具有被形成为具有小于腔243的直径的圆形主体部分247a和在与腔243对应的区域范围内从主体部分247a突出的突出部分247b。如从图29和30A可见的，压电层247的整个部分落入与腔243对应的区域的范围中。换句话说，压电层247不包括任何延伸穿过与腔243的外周缘243b相应位置的部分。
压电层247的主体部分247a的中心与腔243的中心轴C排成一线(即相一致)。压电层247的主体部分247a的基本整个部分都层叠在下部电极246上，除了与下部电极246的切口部分246c相对应的部分。
辅助电极248形成在振动腔形成基部240的第二表面240b上，辅助电极248从与腔243的相应区域的外部越过与腔243的外周缘243b相应的位置延伸到与腔243相应区域的内部。辅助电极248的一部分位于下部电极(第一电极)246的切口部分246c的内部，以从振动腔形成基部240的第二表面240b支撑压电层247的突出部分247b及其附近部分。辅助电极248优选具有与下部电极246相同的材料和相同的厚度。这样，辅助电极248从振动腔形成基部240的第二表面240b支撑压电层247的突出部分247b及其附近部分，因此不会在压电层247中导致水平面的差异，并且可以防止机械强度的下降。
上部电极(第二电极)249的圆形主体部分249a层叠在压电层247上，并且上部电极249被形成为具有小于压电层247的主体部分247a的直径。此外，上部电极249具有延伸部分249b，该延伸部分249b从主体部分249a延伸以连接到辅助电极248。如从图29可见的，上部电极249的延伸部分249b和辅助电极248之间的连接开始处的位置P位于与腔243相应区域的范围中。
压电元件217由下部电极246、压电层247以及上部电极249的各主体部分形成。
如从图30A和30B可见的，上部电极249通过辅助电极248电连接到上部电极端子245。这样，当上部电极249通过辅助电极248连接到上部电极端子245时，由压电层247和下部电极246的总厚度导致的水平面差可以被上部电极249和辅助电极248两者吸收。因此，可以防止在上部电极249中产生大的水平面差，以防止机械强度下降。
上部电极249的主体部分249a被形成为圆形，并且其中心与腔243的中心轴C排成一线。上部电极249的主体部分249a被形成为具有小于压电层247的主体部分247a和腔243中的任一一个的直径。
这样，压电层247的主体部分247a被构造为插入上部电极249的主体部分249a和下部电极246的主体部分246a之间。因此，压电层247可以被有效地变形驱动。
而且，在由压电层247电连接的上部电极249的主体部分249a和下部电极246的主体部分246a之间，上部电极249的主体部分249a具有更小的直径。因此，上部电极249的主体部分249a决定了在压电层247中产生压电效应的部分。
压电层247的主体部分247a、上部电极249的主体部分249a和下部电极246的主体部分246a中每一个的中心与腔243的中心轴C排成一线。此外，用于确定振动板242中可以振动的部分的圆柱形腔243的中心轴C被定位在液体传感器260的中心。
由腔243限定的振动板242中可振动的部分、下部电极246主体部分246a的对应于腔243的部分、以及上部电极249的主体部分249a和延伸部分249b中的对应于腔243的部分连同压电层247的主体部分247a和突出部分247b一起构成了液体传感器260的振动部分261。并且，液体传感器260的振动部分261的中心与液体传感器260的中心排成一线。
压电层247的主体部分247a、上部电极249的主体部分249a、下部电极246的主体部分246a以及振动板242中可以振动的部分(即，与腔243的底部243a相对应的部分)具有圆形形状，并且被布置在压电层247的整个部分中，即压电层247的主体部分247a和延伸部分247b与腔243相应区域的内部。因此，液体传感器260的振动部分261相对于液体传感器260的中心基本对称。
此外，根据此实施例的液体传感器260包括流动通路形成板(流动通路形成基部)218，该流动通路形成板218层叠在振动腔形成基部240的第一表面240a上并且连接到其。
流动通路形成板218形成有用于向腔243供应将被检测的墨水的墨水供应通路(液体供应通路)219，以及用于从腔243排出被检测的墨水的墨水排出通路(液体排出通路)220。墨水供应通路219和墨水排出通路220具有相同的大小并由圆柱形空间所限定。
形成在上述流动通路形成板218中的墨水供应通路219和墨水排出通路220的任一一个被形成在与圆形腔243相应的区域内部，并且墨水供应通路219和墨水排出通路220被相对于腔243的中心轴C对称布置。因此，由腔243、墨水供应通路219和墨水排出通路220限定出的空间被相对于腔243的中心轴C对称地形成，而所述中心轴C处在墨水供应通路219和墨水排出通路220之间的区域中。
此外，墨水供应通路219和墨水排出通路220相对于腔243而变窄。就是说，在此实施例中，对于单个腔243形成墨水供应通路219和墨水排出通路220中的每一个，但是流动通路(墨水供应通路219和墨水排出通路220)之一的流动通路面积被设为小于腔243面积的至少一半。此外，墨水供应通路219和墨水排出通路220中的每一个被设为某一长度，以使液体的射流量存在于内部，并且墨水供应通路219和墨水排出通路220中的每一个的流动通路长度可以被设为比墨水供应通路和墨水排出通路中的每一个的流通通路直径大2倍。
同时，液体传感器260包括缓冲器部分214，该部分具有与墨水供应通路219连通的供应侧缓冲器腔215和与墨水排出通路220连通的排出侧缓冲器腔216。
从此实施例的平面图来看，具有矩形形状的缓冲器部分214稍大于液体传感器260(传感器部分213)，并且整体上被形成为立方体形。缓冲器部分214的内部被布置在中央的分隔壁221分成具有相同体积的两个空间。两个空间中的一个为供应侧缓冲器腔215，而另一个为排出侧缓冲器腔216。
缓冲器部分214中与接合到传感器部分213的表面相反的部分形成有流入开口222和排出开口223，其中，墨水通过所述流入开口222流入到供应侧缓冲器腔215，并且排出开口223用于排出排出侧缓冲器腔216的墨水。此外，传感器部分213所接合到的缓冲器部分214表面形成有流入流动通路224和排出流动通路225，其中，所述流入流动通路224用于将流入到供应侧缓冲器腔215的墨水通过墨水供应通路219供应到腔243，所述排出流动通路225用于通过墨水排出通路220将腔243的墨水排出到供应侧缓冲器腔215。
流入流动通路224和排出流动通路225被限定为具有基本为圆柱体形状的流动通路空间，其具有相同的尺寸。此外，流入流动通路224和排出流动通路225的开口分别与墨水供应通路219和墨水排出通路220的开口相匹配。在本实施例中，本发明的液体供应通路由墨水供应通路219和流入流动通路224形成，并且本发明的液体排出通路由墨水排出通路220和排出流动通路225形成。
液体传感器260的供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216被相对于腔243的中心轴C对称地形成。换句话说，由腔243、墨水供应通路219、墨水排出通路220、流入流动通路224、排出流动通路225、供应侧缓冲器腔215以及排出侧缓冲器腔216所限定的空间被相对于腔243的中心轴C对称地形成。
此外，液体传感器260的供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216中的每一个的体积被设为比腔243至少大10倍。
在这样的构造下，盒内的将被检测的墨水从流入开口222流到供应侧缓冲器腔215中，以通过流入流动通路224和墨水供应通路219被供应到腔243中。而且，供应到腔243中的墨水通过墨水排出通路220和排出流动通路225被排出到排出侧缓冲器腔216中，并进一步通过排出开口223从排出侧缓冲器腔216排出。
在液体传感器260所包括的构件之中，腔板241、振动板242和流动通路形成板218由相同的材料形成，并且通过相互烧结一体地形成。这样，因为多个衬底被烧结和整合，使得液体传感器260的处置变得容易。此外，各构件由相同的材料形成，因此可以防止由于线膨胀系数的差异而导致裂纹出现。
作为压电层247的材料，优选使用锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)、或者无铅压电膜。作为腔板241的材料，优选使用氧化锆或者氧化铝。此外，作为振动板242，优选使用与腔板241相同的材料。上部电极249、下部电极246、上部电极端子245和下部电极端子244，可以由具有导电性的，诸如金、银、铜、铂、铝或者镍之类的金属材料制成。
图32是示出了包括图29所示的液体传感器的墨盒270的视图，而图33是示出了安装在墨盒270上的液体传感器260的示例的视图。
如图32所示，其上安装有液体传感器260的墨盒(液体容器)270包括容器主体272，该容器主体272具有用于将存储在内部的墨水输送到外部的墨水流出端口(液体流出端口)271。
如图33所示，液体传感器260整体安装到容器主体272上。缓冲器部分214通过胶粘剂228等以液密的方式被固定在形成于容器主体272的壁表面227上的矩形开口226上。在此情况下，液体传感器260的传感器部分213被布置在容器主体272的外部，以使缓冲器部分214的流入开口222和排出开口223开口在容器主体272的内部。
容器主体272的内部(回头参考图32)被分成主储存室(液体储存室)275和副储存室(液体输送室)276，主储存室275构成容器主体272的整个内部空间的主要部分以储存墨水，副储存室的体积小于主储存室75。主储存室75与副储存室276是分开的。副储存室276位于在消耗墨水时墨水的流动方向上比主储存室275更靠近墨水流出端口(液体流出端口)271的一侧。
液体传感器260的流入开口222被这样开口，以与主储存室275连通，并且排出开口223被这样布置，以开口在作为液体输送空间的副储存室276中。因此，供应侧缓冲器腔215与构成容器主体272的内部空间中的主要部分并且被设置用于储存液体的主储存室275连通。此外，排出侧缓冲器腔216被这样布置，以与容器主体272的内部空间中的液体输送空间连通。液体输送空间与用于将储存在内部的液体输送到外部的墨水输送开口271连通。
密封辅助流动通路277形成在主储存室275的内部，并且辅助流动通路入口277a形成在辅助流动通路277的下端。辅助流动通路入口277a位于主储存室275内部的下端。此外，液体传感器260的流入开口222与辅助流动通路277的上端连通，以构成辅助流动通路277的出口。
如上所述，液体传感器260的流入开口222通过辅助流动通路277与主储存室275连通，并且排出开口223通过副储存室276与墨水输送开口271连通。因此，储存在主储存室275中的墨水从流入开口222经由辅助流动通路277流入供应侧缓冲器腔215中，以通过流入流动通路224和墨水供应通路219被供应到腔243中。然后，被供应到腔243中的墨水通过墨水排出流动通路220和排出流动通路225被排出到排出侧缓冲器腔216中，并且墨水被从墨水输送开口271经由排出开口223和副储存室276从排出侧缓冲器腔216排出，最终被供应到打印头212。
在具有这样的构造的本实施例中，通过副储存室276输送到墨水输送开口271的所有墨水预先通过液体传感器260的墨水供应通路219和墨水排出通路220。
接着，将描述检测上述液体容器中的液体的操作。
在包括前述液体传感器260的墨盒270中，在容器主体272中残留足够墨水使得副储存室276的内部充满墨水时，腔243充满墨水。另一方面，如果墨盒270的容器主体272内的液体被消耗，使得主储存室275中的墨水消失时，副储存室276中的液体平面下降。此外，如果液体平面变得低于液体传感器260的腔243的位置时，则腔243中不再有墨水。
然后，液体传感器260检测由于此状态变化导致的声阻差。这样，液体传感器260可以检测是在容器主体272中残留了足够墨水，还是已经消耗了一定量以上的墨水。
更具体地，在液体传感器260中，电压通过上部电极端子245和下部电极端子244被施加在上部电极249和下部电极246之间。在此情况下，在压电层247中夹在上部电极249和下部电极246之间的部分中产生电场。此电场使压电层247变形。如果压电层247被变形，则在振动板242的振动区域(与腔243的底部243a相对应的区域)中发生挠性振动。如果在压电层247被如上所述强迫变形之后停止施加电压，挠性振动在液体传感器260的振动部分261中持续一段时间。
残余振动是液体传感器260的振动部分261和腔243中的介质之间的自由振动。因此，当使具有脉冲波形或者矩形波形的电压被施加到压电层247上时，可以容易地获得施加电压之后振动部分261和介质之间的共振状态。此残余振动是液体传感器260的振动部分261的振动，并且伴随着压电层247的变形。因此，压电层247通过残余振动产生反电动势。此反电动势通过上部电极249、下部电极246、上部电极端子245和下部电极端子244被检测。因为所检测到的反电动势可以指明共振频率，所以基于共振频率可以检测墨盒270的容器主体272中的墨水的存在。
在根据本实施例的液体传感器260中，如参考图5A和5B在上面所描述和讨论的，通过在液体传感器260的传感器部分261被强迫振动后残余振动的频率或者振动幅值的变化，可以检测出液体平面是否已经通过了液体传感器260的安装位置平面(精确地说，腔243的位置)。
图34是示出了用于近似地模拟上述液体传感器260的振动部分261的振动的等效电路。
在图34中，振动部分261(传感器芯片)的惯量(inertance，Mc)以及墨水供应通路219和墨水排出通路220(孔)的惯量(Ms1和Ms2)分别由线圈表示。振动部分261(传感器芯片)的柔量(Cc)和墨水的柔量(Ci)由电容器表示。墨水供应通路219和墨水排出通路220(孔)的阻力由电阻表示。此外，分别与墨水供应通路219和墨水排出通路220连通的供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216由地表示。
振动部分261的柔量(Cc)由结构有限元法计算。此外，振动部分261的惯量(Mc)由惯量和柔量的串联体系近似，其近似值可以通过如下的近似表达式来计算：
Mc＝1/(4π2)×1/(f2)×1/Cc
在此，f是振动部分261的自身固有周期，其可以通过结构有限元法或者实际测量计算出。
此外，墨水的柔量(Ci)可以通过下面的表达式计算出：
Ci＝C×Vi
在此，C是墨水的压缩系数而Vi是墨水的体积。水的压缩系数为4.5e-10/Pa。
此外，墨水供应通路219和墨水排出通路220(孔)的惯量(Ms)由体积有限元法计算或者在流动通路(孔)为圆柱体形的情况下可以通过下面的简单表达式来计算：
Ms＝ρ×L/πr2
在此，ρ是墨水的粘度，L是流动通路(孔)的长度，并且r是流动通路(孔)的半径。
使用如上计算出的值，于是振动部分261的振动可以由图34的等效电路近似地模拟。
利用由该等效电路模拟振动部分261的振动得到的结果，可以理解下面的内容。当Ms1和Rs1分别基本上等于Ms2和Rs2时，振动是简单的，并且不会产生多余振动模式。因此，在本发明中，由腔243、墨水供应通路219和墨水排出通路220限定的空间被相对于腔243的中心轴C对称地形成。
此外，对于供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216充当缓冲器的要求是缓冲器腔215和216各自的柔量优选被设为大于振动部分261柔量(Cc)的10倍，于是各个缓冲器腔215和216中的压力不会由于振动部分261的振动而变得很高。此外，为了不产生多余的振动，缓冲器腔215和216的惯量优选比流动通路(孔)的惯量(Ms)小10倍。
如上所述，根据本实施例的液体传感器260和墨盒270包括振动腔形成基部240，所述振动腔形成基部240形成有用于将墨水供应到腔243中的墨水供应通路219和用于将墨水从腔243排出的墨水排出通路220，因此，到腔243中的墨水供应通过墨水供应通路219来进行，并且从腔243的墨水排出通过墨水排出通路220来进行。因此，当液体传感器260被安装在墨盒270等上时，液体传感器260的腔243不直接暴露于墨水存储空间，并且墨水可以通过墨水供应通路219供应到腔243中。
这样，构造成当墨水被消耗时墨水流入液体传感器260的墨水供应通路219和墨水排出通路220内。因此，即使气泡进入腔243中，该气泡也被墨水的流动从腔243的内部排挤出。结果，可以防止由于在腔243内气泡聚集而导致的液体传感器260的错误检测。这样，液体传感器260的检测精度可以被提高，并且残余液体减少而减少工业上的浪费。
此外，因为腔243不必被暴露于墨水存储空间，所以可以防止墨水通过液体平面时在腔243中形成弯月面。因此，可以防止由于在腔243中的墨水残余导致的液体传感器260的错误检测。此外，腔243不被朝向墨水存储空间暴露，而是由流动通路形成板218从墨水储存空间封闭。因此，由于墨水平面的变化、墨水的存在等，当振动部分261被强迫振动时在振动部分261中残留的残余振动变大，于是检测灵敏度变高，提高了检测精度并且防止了错误检测。
此外，因为由腔243、墨水供应通路219和墨水排出通路220限定的空间被相对于腔243的处于夹在墨水供应通路219和墨水排出通路220之间的区域中的中心轴C对称地形成，所以由腔243、墨水供应通路219和墨水排出通路220限定的空间的形状以及在腔243的底表面中残留的残余振动的模式变得简单。腔243是传播腔243的底表面的振动的空间。因此，当腔243底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单或者检测精度可以被提高。
此外，因为限定腔243的空间基本为圆形的，所以腔243底表面的振动在其中传播的腔243的形状以及在腔243的底表面上残留的残余振动的振动模式变得简单。此外，当腔243底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得极为容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单并且检测精度可以被提高。
此外，因为墨水供应通路219和墨水排出通路220分别相对于腔243变窄，并且其长度被设定成使得墨水的射流量存在于内部，所以在墨水供应通路219和墨水排出通路220中产生合适的流动通路阻力。因此，防止了通过腔243的底表面上的振动产生的腔243中的压力变化穿过两个缓冲器腔215和216被散播，并且产生了适当的残余振动，以提高和保证检测精度。具体地，当墨水供应通路219和墨水排出通路220中的每一个的流动通路长度被设为大于流动通路直径的2倍时，上述的效果变得明显。
此外，在包括与墨水供应通路219连通的供应侧缓冲器腔215和与墨水排出通路220连通的排出侧缓冲器腔216的液体传感器260中，墨水通过其流入和流出腔243的墨水供应通路219和墨水排出通路220被分别开口在供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216中，并且没有被直接开口到容器主体272的墨水储存空间。因此，即使由于墨水的振动在墨水储存空间中产生气泡，这些气泡也被预先地捕集在供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216中，所以其难以进入腔243中。因此，可以防止由气泡在腔243的内部聚集导致的液体传感器260的错误检测。此外，因为液体传感器260被布置在墨盒270的底部附近，所以防止气泡进入的效果被进一步提高。
此外，因为墨水通过其流入和流出腔243的墨水供应通路219和墨水排出通路220没有直接开口到容器主体272的墨水储存空间，而是被分别开口到供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216中，所以在墨盒270内的墨水储存空间中产生的墨水压力不会直接作用在腔243上。因此，可以防止由墨水的振动导致的压力的影响所产生的液体传感器260的错误检测。
因为液体传感器260的供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216被相对于腔243的中心轴C对称地形成，所以构成缓冲器腔215和216的构件的形状可以变简单，制造变得容易，并且该构件可以被小型化。
当液体传感器260的供应侧缓冲器腔215和排出侧缓冲器腔216具有比腔243至少大10倍的体积时，在墨盒270内的墨水储存空间中产生的墨水的压力变化不会对液体传感器260的传感器特性产生影响，因此可以防止由于墨水的振动导致的压力的影响所产生的液体传感器260的错误检测。此外，因为两个缓冲器腔215和216内的压力不会由于腔243的底表面的振动而增大，所以不会产生多余的振动，并且在腔243的底表面上残留的残余振动的振动模式变简单，这可以提高检测精度。
供应侧缓冲器腔215与构成容器主体272的内部空间的主要部分以储存墨水的主储存室275连通，排出侧缓冲器腔216与副储存室276连通，该副储存室276是与用于将储存在容器主体272内部的墨水输送到外部的墨水输送开口271连通的液体输送空间。因此，储存在容器主体272的主储存室275中的墨水从液体传感器260的供应侧缓冲器腔215的入口流入，而从排出侧缓冲器腔216的出口排出，以最终输送到容器主体272的墨水输送开口271。此外，将被输送到容器主体272的墨水输送开口271的所有墨水都预先通过液体传感器260的供应侧缓冲器腔215、腔243、以及排出侧缓冲器腔216，因此墨水的消耗可以被可靠地检测。
此外，根据上述的液体传感器260，按照与腔243相应的区域来形成墨水排出通路220，于是进入腔243的气泡可以被可靠地排出。
此外，在墨盒270中，容器主体272的内部被分成彼此分开的主储存室275和副储存室276，并且通过液体传感器260的流入开口222和排出开口223连通主储存室275和副储存室276，因此液体传感器260的腔243被布置在副储存室276的上端部。
结果，因为当主储存室275内的墨水用完的时间可以由液体传感器260检测，所以可以通知用户墨水快用完了。此外，基于预先检测的副储存室276中的墨水量，可以通知用户用剩余墨水可以打印的张数。因此，可以防止在墨水在打印纸张的打印中途用完了时而浪费打印纸张。
此外，在根据上述的墨盒270中，密封辅助流动通路277形成在主储存室275内部，辅助流动通路277的辅助流动通路入口277a被布置在主储存室275的下端，并且液体传感器260的流入开口222与辅助流动通路277的上端部连通。因此，在主储存室275中产生的气泡难以进入辅助流动通路277，并且可以防止气泡进入液体传感器260的腔243中。
根据上述的墨盒270，副储存室276内部直到主储存室275中的所有墨水被用完为止都充满墨水。因此，即使在对墨盒270施加振动时，只要在主储存室275中残留墨水，副储存室276中的液体平面就不会摇摆。因此，可以防止发生由于液体平面的摇摆而导致的液体传感器260的错误检测。
此外，根据上述的液体传感器260，振动部分261接触液体的范围被限制到与腔243相应的范围。因此，可以进行墨水的精确检测，于是可以以高精度检测墨水水平。
因为与腔243相应的基本整个区域都用下部电极246的主体部分246a覆盖，所以在强迫振动时的变形模式和自由振动时的变形模式之间的差异变小。此外，因为液体传感器260的振动部分261被相对于液体传感器260的中心对称地形成，所以当从中心观察时此振动部分261的刚度为基本各向同性的。
因此，抑制了由结构不对称所产生的多余振动的发生，并且防止了由于强迫振动时和自由振动时之间的变形模式的差异造成的反电动势的输出减小。因此，提高了对于液体传感器260的振动部分261中残余振动共振频率的检测精度，并且振动部分261的残余振动的检测变得容易。
此外，因为与腔243相应的基本整个区域都用下部电极246的具有大于腔243的直径的主体部分246a覆盖，所以防止了由于在制造时下部电极246位置偏移所造成的多余振动的发生。结果，可以防止检测精度的下降。
此外，整个本身很脆的压电层247被布置在与腔243相应区域的内部，并且压电层247不出现在与腔243的外周缘243b相应的区域。因此，防止了在压电膜在与腔外周缘相应的位置处出现裂缝。
图35示出了根据本发明的另一实施例的墨盒。
与图8所示的实施例相似，在图35所示的墨盒270A中，向上突出的突出部分276a被形成在副储存室276的上部，而副储存室276被形成在容器主体272的内部。同样，液体传感器260的排出开口223被布置在与突出部分276a相应的位置上，以与副储存室276的突出部分276a连通。本实施例的剩余部分与图32中所示的相同，因此相似的标号被附加到相同的部分。此外，本实施例还起到与图32中所示的实施例相同的效果。
图37和38示出了根据本发明的另一实施例的液体传感器260A。
在液体传感器260A中，层叠在振动腔形成基部240的第一表面240a上并被接合到其的流动通路形成基部250形成有彼此层叠和接合的流动通路板251和出口/入口板252。
与图6和7所示的实施例相似，根据此实施例的流动通路形成基部250的流动通路板251形成有用于将待检测的墨水供应到腔243中的墨水供应通路(液体供应通路)219A和用于将被检测的墨水从腔243中排出的墨水排出通路(液体排出通路)220A。同样，出口/入口板252形成有墨水供应通路219A的入口253b和墨水排出通路220A的出口254b。此外，墨水供应通路219A的入口253b和墨水排出通路220A的出口254b被布置在与腔243相应的区域以外。
根据本实施例，墨水排出流动通路220A的出口254b被与墨水供应通路219A的入口253b相反地布置，于是入口253b和出口254b之间的间距可以被增大。腔243被夹在入口253b和出口254b之间。因此，当将液体传感器260A安装在墨盒270的预定位置上时的操作变容易，并且设计墨盒270的自由度也被提高。本实施例的其余方面与图29中所示的相同，因此相似的标号被附加到相同的部分。此外，本实施例还具有与第一实施例相同的效果。
在例如如图29和36所示的解释性非限制实施例中，液体传感器具有如下构造。液体传感器包括具有彼此面对的第一表面和第二表面的振动腔形成基部。用于接纳将被检测的介质的腔被形成，以朝向第一表面开口，使得腔的底表面可以被振动。此外，液体传感器包括压电元件，该压电元件具有：第一电极，其被形成在振动腔形成基部的第二表面一侧；压电层，其被层叠在第一电极上；以及第二电极，其被层叠在压电层上。此外，液体传感器包括流动通路形成基部，其层叠在振动腔形成基部的第一表面一侧。流动通路形成基部形成有用于将待检测的液体供应到腔中的液体供应通路和用于将被检测的液体从腔排出的液体排出通路。由腔、液体供应通路以及液体排出通路所限定的空间被相对于处于夹在液体供应通路和液体排出通路之间的区域中的腔中心对称地形成。
换句话说，液体传感器被层叠在振动腔形成基部的第一表面一侧，该液体传感器包括流动通路形成基部，该流动通路形成基部形成有用于将待检测的液体供应到腔中的液体供应通路和用于将被检测的液体从腔排出的液体排出通路。因此，墨水到腔中的供应通过液体供应通路进行，并且液体从腔的排出通过液体排出通路进行。因此，当液体传感器被安装在用于待检测液体的容器等上时，液体传感器的腔不被暴露于待检测液体的液体存储空间，因此液体可以通过液体供应通路被供应到腔。
这样，构造成在液体被消耗时，液体流入液体传感器的液体供应通路和液体排出通路内。因此，即使气泡进入腔，也通过液体流动将其排挤出腔的内部。因此，可以防止由于在腔内部气泡聚集而导致的液体传感器的错误检测。此外，液体传感器的检测精度被提高，并且减少残余液体而减少了工业上的浪费。
此外，因为腔不必被暴露于液体存储空间，所以可以防止液体通过液体平面时在腔内形成弯月面。因此，可以防止由于在腔中的液体残余导致的液体传感器的错误检测。此外，腔不朝向液体存储空间暴露，而是由流动通路形成板从墨水储存空间封闭。因此，根据墨水平面的变化、墨水的存在等，当腔的底表面被强迫振动时在腔的底表面上残留的残余振动中的差异变大，于是检测灵敏度变高，提高了检测精度并且防止了错误检测。
此外，因为由腔、液体供应通路和液体排出通路限定的空间被相对于腔的处于夹在液体供应通路和液体排出通路之间的区域中的中心对称地形成，所以由腔、液体供应通路和液体排出通路限定的空间的空间形状以及在腔的底表面上残留的残余振动的模式变得简单。腔是传播腔的底表面上的振动的空间。因此，当腔的底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单或者检测精度可以被提高。
当限定腔的空间基本为圆柱形时，腔底表面上的振动在其中传播的腔的空间形状以及在腔的底表面上残留的残余振动的振动模式变得更简单。此外，当腔的底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得极为容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单或者检测精度可以被提高。
当液体供应通路和液体排出通路中的每一个相对于腔变窄，并且其长度被设定成使得液体的射流量存在于内部时，在液体供应通路和液体排出通路中产生合适的流动通路阻力。因此，防止了由腔底表面上的振动所产生的腔中的压力变化穿过两个缓冲器腔被散播，并且产生了适当的残余振动，以提高和保证检测精度。
在还包括与液体供应通路连通的供应侧缓冲器腔和与液体排出通路连通的排出侧缓冲器腔的情况下，液体供应通路和液体排出通路被分别开口在供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔中，并且没有被直接开口到储存待检测的液体的空间。通过液体供应通路和液体排出通路，液体流入腔中和从腔中流出。因此，即使由于液体振动等而在液体储存空间中产生气泡，这些气泡也被预先地捕集在供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔中，所以其难以进入腔中。因此，可以防止由气泡在腔内部聚集导致的液体传感器的错误检测。
此外，因为液体通过其流入和流出腔的液体供应通路和液体排出通路没有直接开口到液体储存空间，而是被分别开口到供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔中，所以在液体储存空间中产生的液体压力不会直接作用在腔上。因此，可以防止由液体的振动导致的压力的影响所产生的液体传感器的错误检测。
因为供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔被相对于腔的中心对称地形成，所以构成两个缓冲器腔的构件的形状可以变简单，构件制造变容易，并且这些构件可以被小型化。
当供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔中的每一个具有比腔至少大10倍的体积时，在液体储存空间中产生的液体的压力变化不会对液体传感器的传感器特性产生任何影响，因此可以防止由于液体的振动等导致的压力的影响所产生的液体传感器的错误检测。此外，因为两个缓冲器腔内的压力不会由于腔的底表面的振动而增大，所以不会产生多余的振动，并且在腔的底表面上残留的残余振动的振动模式变简单，这可以提高检测精度。
在例如如图32和35所示的解释性非限制实施例中，液体容器具有如下构造。液体容器包括容器主体和安装在容器主体上的液体传感器，该容器主体具有用于将储存在内部的液体输送到外部的液体输送开口。液体传感器包括具有彼此面对的第一表面和第二表面的振动腔形成基部。用于接纳将被检测的介质的腔被形成，以朝向第一表面开口，使得腔的底表面可以被振动。此外，液体传感器包括压电元件，该压电元件具有：第一电极，其被形成在振动腔形成基部的第二表面一侧；压电层，其被层叠在第一电极上；以及第二电极，其被层叠在压电层上。此外，液体传感器包括流动通路形成基部，其层叠在振动腔形成基部的第一表面一侧。流动通路形成基部形成有用于将待检测的液体供应到腔中的液体供应通路和用于将被检测的液体从腔排出的液体排出通路。由腔、液体供应通路以及液体排出通路所限定的空间被相对于处于夹在液体供应通路和液体排出通路之间的区域中的腔中心对称地形成，并且容器主体内部的液体通过液体传感器的液体供应通路供应到腔并通过液体排出通路从腔排出。
换句话说，液体传感器被层叠在振动腔形成基部的第一表面一侧，该液体传感器包括流动通路形成基部，该流动通路形成基部形成有用于将待检测的液体供应到腔中的液体供应通路和用于将被检测的液体从腔排出的液体排出通路。因此，墨水到腔中的供应通过液体供应通路进行，并且液体从腔的排出通过液体排出通路进行。因此，当液体传感器被安装在液体容器上时，液体传感器的腔不被暴露于液体容器的容器主体内的液体存储空间，因此容器主体内的液体可以通过液体供应通路被供应到腔。
这样，构造成在液体容器内的液体被消耗时，液体流入液体传感器的液体供应通路和液体排出通路内。因此，即使气泡进入腔，也通过液体流动将其排挤出腔的内部。因此，可以防止由于在腔内部气泡聚集而导致的液体传感器的错误检测。
此外，因为腔不必被暴露于液体存储空间，所以可以防止液体通过液体平面时在腔内形成弯月面。因此，可以防止由于在腔中的液体残余导致的液体传感器的错误检测。此外，腔不朝向液体存储空间暴露，而是由流动通路形成板从墨水储存空间封闭。因此，根据墨水平面的变化、墨水的存在等，当腔的底表面被强迫振动时在腔的底表面上残留的残余振动中的差异变大，于是检测灵敏度变高，提高了检测精度并且防止了错误检测。
此外，因为由腔、液体供应通路和液体排出通路限定的空间被相对于腔的处于夹在液体供应通路和液体排出通路之间的区域中的中心对称地形成，所以由腔、液体供应通路和液体排出通路限定的空间的空间形状以及在腔的底表面中残留的残余振动的模式变得简单。腔是传播腔底表面上的振动的空间。因此，当腔的底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单并且检测精度可以被提高。
当限定液体传感器的腔的空间基本为圆柱形时，腔底表面上的振动在其中传播的腔的空间形状以及在腔的底表面上残留的残余振动的振动模式变得更简单。此外，当腔的底表面被强迫振动时的残余振动的模拟变得极为容易进行，并且设计和实际之间的差异变小，因此调节操作可以很简单并且检测精度可以被提高。
当液体供应通路和液体排出通路分别相对于腔变窄，并且其长度被设定成使得液体的射流量存在于内部时，在液体供应通路和液体排出通路中产生合适的流动通路阻力。因此，防止了由腔底表面上的振动所产生的腔中的压力变化穿过两个缓冲器腔被散播，并且产生了适当的残余振动，以提高和保证检测精度。
当液体传感器包括与液体供应通路连通的供应侧缓冲器腔和与液体排出通路连通的排出侧缓冲器腔时，液体供应通路和液体排出通路被分别开口在供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔中，并且没有被直接开口到容器主体的液体储存空间，其中通过液体供应通路和液体排出通路，液体流入腔中并从腔中流出。因此，即使由于液体振动等而在液体储存空间中产生气泡，这些气泡也被预先地捕集在供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔中，所以其难以进入腔中。因此，可以防止由气泡在腔内部聚集导致的液体传感器的错误检测。在此情况下，当液体传感器布置在液体容器底部附近时，防止气泡进入的效果被进一步提高。
此外，因为液体通过其流入和流出腔的液体供应通路和液体排出通路没有直接开口到容器主体的液体储存空间，而是被分别开口到供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔中，所以在液体容器内的液体储存空间中产生的液体压力不会直接作用在腔上。因此，可以防止由液体的振动等导致的压力的影响所产生的液体传感器的错误检测。
因为供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔被相对于腔的中心对称地形成，所以构成两个缓冲器腔的构件的形状可以变简单，构件制造变容易，并且这些构件可以被小型化。
当液体传感器的供应侧缓冲器腔和排出侧缓冲器腔具有比腔至少大10倍的体积时，在液体容器内的液体储存空间中产生的液体的压力变化不会对液体传感器的传感器特性产生任何影响，因此可以防止由于液体振动等导致的压力的影响所产生的液体传感器的错误检测。此外，因为两个缓冲器腔内的压力不会由于腔的底表面上的振动而增大，所以不会产生多余的振动，并且在腔的底表面上残留的残余振动的振动模式变简单，这可以提高检测精度。
供应侧缓冲器腔与构成用于储存液体的容器主体内部空间的主要部分的液体储存室连通，而排出侧缓冲器腔与容器主体内部空间中的液体输送开口连通，该液体输送开口用于将储存在内部的液体输送到外部。在此情况下，储存在容器主体的液体储存室中的液体从液体传感器的供应侧缓冲器腔的入口流入，从排出侧缓冲器腔的出口排出，最终输送到容器主体的液体输送开口。此外，将被输送到容器主体的液体输送开口的所有液体预先通过液体传感器的供应侧缓冲器腔、腔和排出侧缓冲器腔，因此液体的消耗可以被可靠地检测。
虽然已经参考附图详细讨论了本发明的各种实施例，但是对这些实施例的讨论意在方便对本发明的各个方面的理解，并且本发明不应由此被限制于此。就是说，这些实施例的各种修改是可想到的，这些修改落入本发明的范围中。
作为修改的一个示例，图38示出了其中在图21所示的实施例中省略流动通路形成基部50的情形。就是说，在此修改中，振动腔形成基部40被安装到容器主体72的壁上，而不使用流动通路形成基部50。腔43经由穿过容器主体72的壁形成的第一开口73与第一墨水储存室75(或者流动通路77)连通，并且还经由穿过容器主体72的壁形成的第二开口74与第二墨水储存室76(或者流动通路76A)连通。从此修改将理解，第一墨水储存室75(275)通过其与腔43(243)流体连通的流动通路可以由容器主体72(272)侧整体形成。类似地，从此修改将理解，墨水出口端口71(271)通过其与腔43(243)流体连通的流动通路可以由容器主体72(272)侧整体形成。
作为修改的另一示例，图39示出了其中在图29所示的实施例中省略流动通路形成板(流动通路形成基部)218的情形。就是说，在此修改中，振动腔形成基部240被安装到缓冲器部分214的壁上，而不使用流动通路形成基部218。腔243经由缓冲器部分214的流动通路224与缓冲器部分214的缓冲器腔215连通，并且还经由缓冲器部分214的流动通路225与缓冲器部分214的缓冲器腔216连通。从此修改将理解，用于在腔243和缓冲器腔216之间连通的流动通路可以由缓冲器部分214整体形成。类似地，从此修改将理解，用于在腔243和缓冲器腔216之间连通的流动通路可以由缓冲器部分214整体形成。。
作为修改的另一示例，图40和41示出了其中在图29所示的实施例中省略振动腔形成基部40的腔板41和流动通路形成基部50的情形。就是说，振动板42被安装到容器主体72的壁上，而不使用腔板41和流动通路形成基部50。为了在振动板42被安装到容器主体72的壁上时限定腔43，容器主体72的壁形成有凹入343，如图41所示。凹入343的深度小于容器主体72的壁的壁厚，如图40所示。凹入343的底部具有两个穿过凹入343的底部形成的通孔，即第一开口73和第二开口74。当振动板42被安装到容器主体72的壁上时，腔43被限定在平面的振动板42和凹入343的底部之间，并且这样限定的腔43经由第一开口73与墨水储存室连通，并且还经由第二开口74与墨水出口端口连通。从此修改将理解，腔43(243)可以被部分地由容器主体72(272)形成。此外，图41是在传感器60被安装到容器主体72的壁上之前的墨盒70的侧视图。
作为修改的另一示例，图42示出了其中在图29所示的实施例中缓冲器部分214被整体地形成在容器主体272的壁中的情形。就是说，在此修改中，容器主体272限定缓冲器腔215和缓冲器腔216。此外，容器主体272限定横截面积小于缓冲器腔215和216的流动通道，诸如通孔222、223、224、225。从此修改将理解，缓冲器腔215和216可以被形成在容器主体272侧，而不是在传感器260侧。此外，从此修改将理解，诸如通孔224和225的墨水流动通道可以被形成在容器主体272侧，而不是在传感器260侧，用于腔243以及缓冲器腔215和216之间的连通。而且，从此修改将理解，诸如通孔222和223的墨水流动通道可以被形成在容器主体272侧，而不是在传感器260侧，用于缓冲器腔215和216以及墨水储存室和墨水出口端口之间的连通。
当使用上面讨论的液体传感器60、260检测液体的存在时，存在这样的可能性，即噪音可能被叠加在从液体传感器60、260输出的反电动势信号上。因此，例如在仅仅基于反电动势信号的频率变化而检测墨水的存在的情况下，存在这样的可能性，即没有墨水可能被错误地判断为存在墨水的相反事实，或者存在墨水可能被错误地判断为没有墨水的相反事实。因此，优选的是，基于由从液体传感器60、260输出的反电动势信号得到的至少两种特性值，判断墨水的存在。
图43是示出了根据本发明的另一实施例的液体检测系统(液体探测系统)的框图。如图43所示，喷墨记录装置的控制器90包括：具有存储器元件的存储器装置80；空气/液体判断装置81，用于判断腔43、243的内部是处在液体空间或者空气空间的状态；液体传感器控制装置82，用于控制液体传感器60、260的液体检测操作；托架电机控制装置83，用于控制托架电机(CR电机)2的操作；头控制装置84，用于控制头驱动装置13，以由此控制记录头12的操作；以及泵控制装置85，用于控制泵驱动装置14，以由此控制泵单元10的操作。
在此实施例中，墨盒7内部中剩余墨水的量使用液体传感器60、260、存储器装置80、空气/液体判断装置81以及液体传感器控制装置82来以下面的方式检测。
就是说，当墨盒7被安装到喷墨记录装置的托架1上时，液体传感器控制装置82将驱动电压施加到液体传感器60、260的压电元件上，然后检测由通过残余振动产生的反电动势的输出信号所得到的至少两种特性值(第一检测步骤)。这样被检测的至少两种特性值被存储在位于喷墨记录装置中的存储器装置80中。
这里，反电动势的输出信号的频率和幅值可以被用作所述至少两种特性值。也可以使用关于反电动势的输出信号超出预定电压阈值的时间点的信息。在墨盒7被安装到托架1上之后的合适的时间点，液体传感器控制装置82再次将驱动电压施加到液体传感器60、260的压电元件上，然后再次检测由通过残余振动产生的反电动势的输出信号所得到的至少两种特性值(第二检测步骤)。
然后，空气/液体判断装置81相互比较在第一检测步骤中检测到并存储在存储器装置80中的至少两种特性值和在第二检测步骤中检测到的至少两种特性值，并且基于这些值的变化来判断腔43、243的内部是处在液体空间状态还是空气空间状态。就是说，在其中空气/液体判断装置81检测到被监控的所有多种特性值中有意义的变化的情况下，空气/液体判断装置81判断腔43、243的内部已经从液体空间变化到空气空间。
参考图44，将更详细地讨论利用如上所监控的至少两种特性值的液体检测方法(液体探测方法)。在图44中，字符A表示在腔43、243的内部为液体空间的情况下的反电动势的输出信号，而字符B表示在腔43的内部为空气空间的情况下的反电动势的输出信号。
如图44所示，通过将腔43、243的内部从液体空间变化到空气空间，反电动势的输出信号的频率和幅值都增大了。利用此现象，此实施例通过监控反电动势的输出信号的频率和幅值两者的变化，判断腔43、243的内部是否已经从液体空间变化到空气空间。
在图44中，标号t11、t22中的每一个表示在腔43、243的内部为液体空间的情况下反电动势的输出信号通过预定电压阈值Vs的时间点。类似地，标号t21-t26中的每一个表示在腔43、243的内部为空气空间的情况下反电动势的输出信号通过预定电压阈值Vs的时间点。
如从图44可见的，通过将腔43、243的内部从液体空间变化到空气空间，上述的时间点发生变化，因此关于这些时间点的信息也可以被用作被监控的特性值。
如上所述，在此实施例中，驱动电压被施加到液体传感器60、260的压电元件上，并且从由随后发生的残余振动产生的反电动势的输出信号检测至少两种特性值，然后，基于所述至少两种特性值的变化判断腔43、243的内部是否已经从液体空间变化到空气空间。因此，可以可靠地检测腔43、243内部从液体空间变化到空气空间的时间点。
例如，存在这样的情况，即，由于叠加在来自压电元件的输出信号的噪音，液体传感器60、260的输出信号的频率被检测为似乎增大了，而与腔43、243中实际上存在墨水并且反电动势信号的频率没有变化的事实相反。即使在此情况下，本实施例不仅监控频率的变化，而且监控幅值的变化，并且仅仅在从频率和幅值两者都得到有意义的变化时才判断腔43、243的内部已经从液体空间变化到空气空间。因此，可以防止由于噪音造成的错误判断。
此外，在本实施例中，第一检测步骤在墨盒7被安装到托架1上时被执行来检测至少两种特性值，并且检测到的特性值被存储在存储器装置80中。因此，即使该特性值取决于各个墨盒7而不同，也可以可靠地检测与各个墨盒7的腔43、243内部的状态变化相关的特性值的变化。
而且，因为该特性值被存储在位于喷墨记录装置侧上的存储器装置80中，所以不必在墨盒7侧设置存储器装置，因此可以获得简化的结构并降低墨盒7的制造成本。
工业应用性
本发明可应用于要求精确检测液体喷射装置中液体残余量的液体传感器。本发明还可应用于包括这样的液体传感器的液体容器。

Claims (25)

1.一种液体传感器，包括：
振动腔形成基部，所述振动腔形成基部具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述振动腔形成基部中用于接纳作为检测目标的液体的腔在所述第一表面一侧开口，并且所述腔的底部能够振动；和
压电元件，所述压电元件包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动腔形成基部的所述第二表面一侧，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上，其中
在平面视图中所述腔的形状具有纵向尺寸和小于所述纵向尺寸的横向尺寸。
2.根据权利要求1所述的液体传感器，其中：
所述第一电极覆盖与所述腔相应的基本整个区域；并且
所述第二电极在与所述腔的四个角部相应的部分被切口，以呈现基本为十字形的形状。
3.根据权利要求1或2所述的液体传感器，其中所述腔具有彼此垂直相交的第一对称轴和第二对称轴，所述横向尺寸为沿所述第一对称轴的尺寸，并且所述纵向尺寸为沿所述第二对称轴的尺寸。
4.根据权利要求3所述的液体传感器，其中在所述平面视图中所述腔的所述形状为椭圆形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液体传感器，还包括：
层叠在所述振动腔形成基部的所述第一表面一侧的出口/入口板，所述出口/入口板具有用于向所述腔供应作为检测目标的所述液体的液体供应端口和用于从所述腔排出作为检测目标的所述液体的液体排出端口。
6.根据权利要求5所述的液体传感器，其中所述液体供应端口和所述液体排出端口分别布置在所述腔的纵向端部。
7.根据权利要求5或6所述的液体传感器，其中所述液体供应端口和所述液体排出端口位于与所述腔相应的区域的内部。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的液体传感器，其中所述振动腔形成基部和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一体地烧结。
9.根据权利要求8所述的液体传感器，其中所述振动腔形成基部和所述出口/入口板由氧化锆或者氧化铝形成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的液体传感器，其中所述振动腔形成基部包括腔板和层叠在所述腔板上的振动板，形成所述腔的通孔被形成在所述腔板中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的液体传感器，其中整个所述压电层位于与所述腔相应的区域的内部。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的液体传感器，其中所述压电层在所述腔的所述纵向上的尺寸大于所述腔的所述纵向尺寸，并且所述压电层在所述腔的所述纵向的整个长度上覆盖所述腔。
13.一种液体传感器，包括：
腔板，所述腔板具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述腔板具有穿过其的通孔；
振动板，所述振动板层叠在所述腔板的所述第二表面上，以使所述腔板的所述通孔的一端被封闭，并且使得所述振动板的一部分和所述腔板的所述通孔限定出在所述腔板的所述第一表面一侧开口的腔；
压电元件，所述压电元件包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动板上并且其位置与所述腔板相反，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上；和
出口/入口板，所述出口/入口板层叠在所述腔板的所述第一表面上，所述出口/入口板具有穿过其的第一通孔和穿过其且与所述第一通孔隔开的第二通孔，其中：
在平面视图中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔位于与所述振动板的所述部分相应的区域的内部；以及
所述腔板、所述振动板和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一体烧结。
14.根据权利要求13所述的液体传感器，其中所述腔板、所述振动板和所述出口/入口板由氧化锆或者氧化铝形成。
15.根据权利要求13或14所述的液体传感器，其中在所述平面视图中所述振动板的所述部分具有纵向尺寸和小于所述纵向尺寸的横向尺寸。
16.根据权利要求15所述的液体传感器，其中所述振动板的所述部分具有彼此垂直相交的第一对称轴和第二对称轴，所述横向尺寸为沿所述第一对称轴的尺寸，并且所述纵向尺寸为沿所述第二对称轴的尺寸。
17.根据权利要求16所述的液体传感器，其中在所述平面视图中所述振动板的所述部分的形状为椭圆形。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的液体传感器，其中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔分别布置在所述腔的纵向端部。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的液体传感器，其中：
所述第一电极覆盖与所述腔相应的基本整个区域，以及
所述第二电极具有基本为十字形的形状。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的液体传感器，其中整个所述压电层位于与所述腔相应的区域的内部。
21.根据权利要求15至19中任一项所述的液体传感器，其中所述压电层在所述腔的所述纵向上的尺寸大于所述腔的所述纵向尺寸，并且所述压电层在所述腔的所述纵向的整个长度上覆盖所述腔。
22.一种液体容器，包括：
容器主体，所述容器主体包括用于将存储在其内部的液体输送到外部的液体出口端口；和
安装到所述容器主体的液体传感器，
其中所述液体传感器包括：
振动腔形成基部，所述振动腔形成基部具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述振动腔形成基部中用于接纳作为检测目标的液体的腔在所述第一表面一侧开口，并且所述腔的底部能够振动；和
压电元件，所述压电元件包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动腔形成基部的所述第二表面一侧，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上，其中
在平面视图中所述腔的形状具有纵向尺寸和小于所述纵向尺寸的横向尺寸。
23.一种液体容器，包括：
容器主体，所述容器主体包括用于将存储在其内部的液体输送到外部的液体出口端口；和
安装到所述容器主体的液体传感器，
其中所述液体传感器包括：
腔板，所述腔板具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述腔板具有穿过其的通孔；
振动板，所述振动板层叠在所述腔板的所述第二表面上，以使所述腔板的所述通孔的一端被封闭，并且使得所述振动板的一部分和所述腔板的所述通孔限定出在所述腔板的所述第一表面一侧开口的腔；
压电元件，所述压电元件包括第一电极、压电层和第二电极，所述第一电极形成在所述振动板上并且其位置与所述腔板相反，所述压电层层叠在所述第一电极上，所述第二电极层叠在所述压电层上；和
出口/入口板，所述出口/入口板层叠在所述腔板的所述第一表面上，所述出口/入口板具有穿过其的第一通孔和穿过其且与所述第一通孔隔开的第二通孔，其中：
在平面视图中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔位于与所述振动板的所述部分相应的区域的内部；以及
所述腔板、所述振动板和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一体烧结。
24.根据权利要求1所述的液体传感器，其中所述第一电极覆盖与所述腔相应的基本整个区域。
25.根据权利要求1所述的液体传感器，其中所述第二电极在与所述腔的四个角部相应的部分被切口，以呈现基本为十字形的形状。
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