JP2001146023A - Liquid container - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、音響インピーダン
スの変化を検出することで、共振周波数の変化を検出す
ること、その中でも特に共振周波数の変化を検出するこ
とで、液体を収容する液体容器内の液体の消費状態を検
知するための圧電装置が備えられた液体容器に関し、よ
り詳しくは、圧力発生手段により圧力発生室のインクを
印刷データに対応させて加圧してノズル開口からインク
滴を吐出させて印刷するインクジェット記録装置に適用
されるインクカートリッジに備えられ、インクカートリ
ッジ内のインクの消費状態を検出する圧電装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of detecting a change in resonance frequency by detecting a change in acoustic impedance, and more particularly, to a method for detecting a change in resonance frequency. More specifically, the present invention relates to a liquid container provided with a piezoelectric device for detecting the state of consumption of liquid, and more specifically, discharges ink droplets from nozzle openings by pressurizing ink in a pressure generating chamber with pressure generating means in accordance with print data. The present invention relates to a piezoelectric device provided in an ink cartridge applied to an ink jet recording apparatus for performing printing by detecting the consumption state of ink in the ink cartridge.
【0002】[0002]
【従来の技術】インクジェット記録装置は、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ノズル
開口からインク滴として吐出するノズル開口とを備えた
インクジェット記録ヘッドをキャリッジに搭載する。イ
ンクジェット記録装置は、インクタンクのインクを、流
路を介して記録ヘッドに供給しながら印刷を継続可能に
構成されている。インクタンクは、インクが消費された
時点で、ユーザが簡単に交換できるように着脱可能なカ
ートリッジとして構成されている。2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus has a carriage equipped with an ink jet recording head having pressure generating means for pressurizing a pressure generating chamber and a nozzle opening for discharging the pressurized ink from the nozzle opening as ink droplets. The ink jet recording apparatus is configured to be able to continue printing while supplying ink from an ink tank to a recording head via a flow path. The ink tank is configured as a detachable cartridge so that the user can easily replace the ink tank when the ink is consumed.
【0003】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、記録ヘッドでのインク滴の吐出数やメ
ンテナンスにより吸引されたインク量をソフトウエアに
より積算してインク消費を計算により管理する方法と、
インクカートリッジに液面検出用の電極を取付けること
により、実際にインクが所定量消費された時点を管理す
る方法などがある。Conventionally, as a method of managing ink consumption of an ink cartridge, a method of integrating the number of ink droplets ejected from a recording head and the amount of ink sucked by maintenance by software to manage ink consumption by calculation,
There is a method of managing the point in time when a predetermined amount of ink is actually consumed by attaching an electrode for liquid level detection to the ink cartridge.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】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
ンク消費を計算上で管理する方法は、ユーザサイドでの
印刷形態等により誤差が生じたり、また同一カートリッ
ジの再装着時には大きな誤差が生じるという問題があ
る。また、使用環境により、例えば室温が極端な高低、
あるいはインクカートリッジの開封後の経過時間などに
よってインクカートリッジ内の圧力やインクの粘度が変
化して、計算上のインク消費量と実際の消費量との間に
無視できない誤差が生じてしまうという問題もあった。However, the method of integrating the number of ink droplets ejected and the amount of ink by software and managing the ink consumption in the calculation by software causes an error due to the printing form on the user side, etc. There is a problem that a large error occurs when the same cartridge is remounted. Also, depending on the use environment, for example, the room temperature is extremely high or low,
Another problem is that the pressure inside the ink cartridge and the viscosity of the ink change due to the elapsed time after opening the ink cartridge, etc., causing a non-negligible error between the calculated ink consumption and the actual consumption. there were.
【0005】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、インクの液面を実際に検出すること
ができるため、インクの有無を高い信頼性で管理できる
(特開平8-34123号公報参照)。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ので、検出可能な
インクの種類が限定されたり、また電極のシール構造が
複雑化する問題がある。また、電極の材料として通常は
導電性が良く耐腐食性も高い貴金属を使用するので、イ
ンクカートリッジの製造コストがかさむという問題もあ
る。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
うという問題もある。On the other hand, in the method of managing the time when ink is consumed by the electrode, the liquid level of the ink can be actually detected, so that the presence or absence of the ink can be managed with high reliability (Japanese Patent Laid-Open No. 8-34123). Gazette). However, since the detection of the liquid level of the ink depends on the conductivity of the ink, there are problems that the types of detectable ink are limited and the sealing structure of the electrodes is complicated. In addition, since a noble metal having high conductivity and high corrosion resistance is usually used as a material of the electrode, there is a problem that the manufacturing cost of the ink cartridge is increased. Furthermore, since two electrodes need to be mounted, there is a problem that the number of manufacturing steps is increased and the manufacturing cost is increased as a result.
【0006】そこで本発明は、液体残量を正確に検出で
き、かつ複雑なシール構造を不要とした液体容器を提供
することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid container which can accurately detect the remaining amount of liquid and does not require a complicated sealing structure.
【0007】また、液体容器の製造工程が少なく、かつ
製造コストが低廉であり、かつ液体の種類に依らず液体
容器内の液体の消費量を連続的に検出することができる
液体容器を提供することを目的とする。Further, the present invention provides a liquid container which requires a small number of liquid container manufacturing steps, has a low manufacturing cost, and can continuously detect the amount of liquid consumed in the liquid container regardless of the type of liquid. The purpose is to:
【0008】この目的は特許請求の範囲における独立項
に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属
項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。[0008] This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous embodiments of the present invention.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に従った液体容器
の第1の実施形態によれば、液体容器は、液体を収容す
る容器と、液体を供給する液体供給口と、容器に固定さ
れる基部および振動することができるように基部に少な
くとも一端が固定される振動板を有しかつ容器内の液体
の消費状態を連続的に検出する圧電装置と、を備える。
好適には、圧電装置は、容器に配備され、容器内の液体
の液面に対して垂直方向に延びる長形部材である。According to a first embodiment of the liquid container according to the present invention, the liquid container is fixed to the container, a liquid supply port for supplying the liquid, and a liquid supply port. And a piezoelectric device having a vibrating plate having at least one end fixed to the base so as to be able to vibrate and continuously detecting a consumption state of the liquid in the container.
Preferably, the piezoelectric device is an elongated member provided in the container and extending in a direction perpendicular to the level of the liquid in the container.
【0010】好適には、振動板のうち液体を検出する振
動領域が、容器内の液面の変化する方向に延びている。[0010] Preferably, a vibration area of the vibration plate for detecting liquid extends in a direction in which a liquid level in the container changes.
【0011】好適には、振動領域の一端は、容器の内壁
のうち、液体の液面に対して下方にある底面まで延びて
いる。また、振動領域の他端は、容器の内壁のうち、液
体の液面に対して上方にある上面まで延びている。振動
領域は、容器の内壁のうち、液体の液面に対して上方に
ある上面から、容器の内壁のうち、液体の液面に対して
下方にある底面までの長さの半分以上の長さを有する。Preferably, one end of the vibrating region extends to a bottom surface of the inner wall of the container below the liquid level. The other end of the vibration region extends to an upper surface of the inner wall of the container that is above the liquid surface of the liquid. The vibration region has a length of at least half of the length from the upper surface above the liquid level of the inner wall of the container to the bottom surface below the liquid level of the inner wall of the container. Having.
【0012】圧電装置または前記振動領域は、容器内の
液体の液面に対して傾斜していてもよい。容器は、容器
内の液体の液面に対し傾斜する傾斜面を有し、圧電装置
は傾斜面に配備されることによって容器内の液体の液面
に対して傾斜させてもよい。[0012] The piezoelectric device or the vibration region may be inclined with respect to the liquid level of the liquid in the container. The container may have an inclined surface inclined with respect to the liquid surface of the liquid in the container, and the piezoelectric device may be arranged on the inclined surface to be inclined with respect to the liquid surface of the liquid in the container.
【0013】液体供給口は、容器の内側の方向へ開口す
る開口面を有し、液体の液面が開口面に達したときの液
面の水位面に、振動領域の一端が位置してもよい。[0013] The liquid supply port has an opening surface which opens in the direction of the inside of the container. Even when one end of the vibration area is located at the level of the liquid surface when the liquid surface of the liquid reaches the opening surface. Good.
【0014】圧電装置は、中空の円筒状の液体供給口の
内壁面上に配備してもよい。圧電装置は、液体供給口の
容器の内側端から容器の外側端まで延びてもよい。圧電
装置は、中空の円筒状の液体供給口の外壁面に配備され
てもよい。[0014] The piezoelectric device may be provided on the inner wall surface of a hollow cylindrical liquid supply port. The piezoelectric device may extend from the inner end of the container at the liquid supply port to the outer end of the container. The piezoelectric device may be provided on an outer wall surface of a hollow cylindrical liquid supply port.
【0015】圧電装置は容器の内方に向けて開口し容器
内の液体と接触するキャビティを有するように形成して
もよい。圧電装置は振動板と共に振動する振動部をさら
に有し、振動部の一端および他端が基部に対して固定さ
れるように形成してもよい。圧電装置は振動板のうち液
体を検出する振動領域にのみ液体が接触するように形成
してもよい。[0015] The piezoelectric device may be formed so as to have a cavity that opens toward the inside of the container and contacts the liquid in the container. The piezoelectric device may further include a vibrating portion that vibrates together with the vibrating plate, and may be formed such that one end and the other end of the vibrating portion are fixed to the base. The piezoelectric device may be formed so that the liquid comes into contact only with the vibration area of the vibration plate that detects the liquid.
【0016】好適には、圧電装置は、振動を生ずる振動
部を有し、振動の発生後、振動部に残留する残留振動に
よって、逆起電力を発生し、逆起電力に基づいて消費状
態を検出する。Preferably, the piezoelectric device has a vibrating portion that generates vibration, and after the vibration is generated, generates a back electromotive force by residual vibration remaining in the vibrating portion, and changes a consumption state based on the back electromotive force. To detect.
【0017】圧電装置は液体の少なくとも音響インピー
ダンスを検出し、この音響インピーダンスに基づいて液
体の消費状態を検出できるように形成してもよい。The piezoelectric device may be formed so as to detect at least the acoustic impedance of the liquid and detect the consumption state of the liquid based on the acoustic impedance.
【0018】さらに好適には、圧電装置によって検出さ
れた液体の消費状態の情報を記憶することができる記憶
手段と圧電装置とが、一体に設けられた基板をさらに備
える。[0018] More preferably, the piezoelectric device further includes a substrate integrally provided with a storage means capable of storing information on a consumption state of the liquid detected by the piezoelectric device.
【0019】好適には、当該液体容器は、インク滴を吐
出する記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に装
着され、記録ヘッドへ容器内の液体を供給する。Preferably, the liquid container is mounted on an ink jet recording apparatus having a recording head for discharging ink droplets, and supplies the liquid in the container to the recording head.
【0020】本発明に従った取付モジュール体の第1の
実施形態によれば、取付モジュール体は、液体を収容す
る容器と、液体を供給する液体供給口と、を有する液体
容器に取り付けられ、液体の消費状態を連続的に検出す
る圧電装置を備える。According to a first embodiment of the mounting module according to the present invention, the mounting module is mounted on a liquid container having a container for containing a liquid and a liquid supply port for supplying the liquid. A piezoelectric device for continuously detecting a liquid consumption state is provided.
【0021】取付モジュール体は、容器に配備され、好
適には、圧電装置が容器内の液体の液面に対して垂直方
向に延びる長形部材である。好適には、圧電装置の一端
は、容器の内壁のうち、液体の液面に対して下方向にあ
る底面まで延びている。また、好適には、圧電装置の他
端が容器の内壁のうち液体の液面に対して上方向にある
上面まで延びている。さらに好適には、圧電装置は、容
器の内壁のうち、液体の液面に対して上方向にある上面
から容器の内壁のうち、液体の液面に対して下方向にあ
る底面までの長さの半分以上の長さを有する。The mounting module is disposed in the container, and is preferably an elongated member in which the piezoelectric device extends in a direction perpendicular to the level of the liquid in the container. Preferably, one end of the piezoelectric device extends to a bottom surface of the inner wall of the container, which is below the liquid surface of the liquid. Preferably, the other end of the piezoelectric device extends to an upper surface of the inner wall of the container, which is above the liquid surface of the liquid. More preferably, the piezoelectric device has a length from an upper surface of the inner wall of the container, which is above the liquid surface of the liquid, to a bottom surface of the inner wall of the container, which is below the liquid surface of the liquid. Has a length of more than half.
【0022】好適には、圧電装置は、前記容器内の液体
の液面に対して傾斜している。容器が容器内の液体の液
面に対し傾斜する傾斜面を有し、取付モジュール体が傾
斜面に配備されることによって、圧電装置が、容器内の
液体の液面に対して傾斜していていてもよい。Preferably, the piezoelectric device is inclined with respect to the liquid level of the liquid in the container. When the container has an inclined surface inclined with respect to the liquid level of the liquid in the container, and the mounting module body is disposed on the inclined surface, the piezoelectric device is inclined with respect to the liquid level of the liquid in the container. You may.
【0023】液体供給口は開口面を有し、液体の液面が
開口面に達したときの液面の水位面上に、圧電装置の一
端が位置するようにしてもよい。The liquid supply port may have an opening surface, and one end of the piezoelectric device may be located on a water level of the liquid surface when the liquid surface reaches the opening surface.
【0024】当該取付モジュール体の圧電装置が、中空
の円筒状の液体供給口の内壁面上に配備され、容器の内
側の端から容器の外側の端まで延びるようにしてもよ
い。取付モジュール体は、中空の円筒状の液体供給口の
外壁面上に配備されてもよい。[0024] The piezoelectric device of the mounting module may be provided on the inner wall surface of the hollow cylindrical liquid supply port and extend from the inner end of the container to the outer end of the container. The mounting module may be provided on an outer wall surface of a hollow cylindrical liquid supply port.
【0025】好適には、圧電装置は振動を生ずる振動部
を有し、振動の発生後、振動部に残留する残留振動によ
って、逆起電力を発生し、その逆起電力に基づいて消費
状態を検出する。Preferably, the piezoelectric device has a vibrating portion that generates vibration, and after the vibration is generated, a back electromotive force is generated by residual vibration remaining in the vibrating portion, and the consumption state is reduced based on the back electromotive force. To detect.
【0026】当該取付モジュール体は、圧電装置によっ
て検出された液体の消費状態の情報を記憶することがで
きる記憶手段と圧電装置とが、一体に設けられた基板を
さらに備えてもよい。[0026] The mounting module may further include a substrate on which the storage device capable of storing information on the consumption state of the liquid detected by the piezoelectric device and the piezoelectric device are integrally provided.
【0027】好適には、インク滴を吐出する記録ヘッド
を有するインクジェット記録装置に装着され、記録ヘッ
ドへ液体を供給する液体容器に、当該取付モジュール体
が取り付けられる。Preferably, the mounting module is attached to a liquid container which is mounted on an ink jet recording apparatus having a recording head for discharging ink droplets and supplies liquid to the recording head.
【0028】即ち、本発明の液体容器における第1の形
態によると、液体容器は、なお上記の発明の概要は、本
発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これ
らの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりう
る。That is, according to the first mode of the liquid container of the present invention, the liquid container is not described in the summary of the present invention in all of the necessary features of the present invention. Sub-combinations can also be inventions.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を詳細に説明する。以下の実施形態はクレームに
かかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で
説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手
段に必須であるとは限らない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments of the present invention. The following embodiments do not limit the claimed invention, and not all combinations of features described in the embodiments are necessarily essential for solving the invention.
【0030】本発明の基本的概念は、振動現象を利用す
ることで、液体容器内の液体の状態(液体容器内の液体
の有無、液体の量、液体の水位、液体の種類、液体の組
成を含む)を検出することである。具体的な振動現象を
利用した液体容器内の液体の状態の検出としてはいくつ
かの方法が考えられる。例えば弾性波発生手段が液体容
器の内部に対して弾性波を発生し、液面あるいは対向す
る壁によって反射する反射波を受波することで、液体容
器内の媒体およびその状態の変化を検出する方法があ
る。また、これとは別に、振動する物体の振動特性から
音響インピーダンスの変化を検知する方法もある。音響
インピーダンスの変化を利用する方法としては、圧電素
子を有する圧電装置またはアクチュエータの振動部を振
動させ、その後に振動部に残留する残留振動によって生
ずる逆起電力を測定することによって、共振周波数また
は逆起電力波形の振幅を検出することで音響インピーダ
ンスの変化を検知する方法や、振動を液体に与えたとき
の液体のインピーダンス特性またはアドミッタンス特性
を、測定機、例えばインピーダンスアナライザによっ
て、電流値や電圧値の変化または、振動を液体に与えた
ときの電流値や電圧値の周波数による変化を測定する方
法がある。弾性波発生手段および圧電装置またはアクチ
ュエータの動作原理の詳細については後述する。The basic concept of the present invention is to utilize the vibration phenomenon to determine the state of the liquid in the liquid container (the presence or absence of the liquid in the liquid container, the amount of the liquid, the liquid level of the liquid, the type of the liquid, and the composition of the liquid). ). There are several methods for detecting the state of the liquid in the liquid container using a specific vibration phenomenon. For example, the elastic wave generating means generates an elastic wave to the inside of the liquid container and receives a reflected wave reflected by the liquid surface or an opposing wall to detect a medium in the liquid container and a change in its state. There is a way. Alternatively, there is a method of detecting a change in acoustic impedance from the vibration characteristics of a vibrating object. As a method of utilizing the change in acoustic impedance, a vibrating portion of a piezoelectric device or an actuator having a piezoelectric element is vibrated, and then a back electromotive force generated by residual vibration remaining in the vibrating portion is measured, thereby obtaining a resonance frequency or a reverse frequency. A method of detecting a change in acoustic impedance by detecting the amplitude of an electromotive force waveform, or measuring the impedance or admittance characteristics of a liquid when vibration is applied to the liquid, using a measuring instrument, for example, an impedance analyzer, to measure current or voltage values. There is a method of measuring the change of the current value or the voltage value when the vibration is applied to the liquid. The details of the operation principle of the elastic wave generating means and the piezoelectric device or the actuator will be described later.
【0031】図1は、本発明が適用される単色、例えば
ブラックインク用のインクカートリッジの一実施形態の
断面図である。図1のインクカートリッジは、上記に説
明した方法のうちの、弾性波の反射波を受信して液体容
器内の液面の位置や液体の有無を検出する方法に基づい
ている。弾性波を発生しまた受信する手段として弾性波
発生手段3を用いる。インクを収容する容器1には、記
録装置のインク供給針に接合するインク供給口2が設け
られている。容器1の底面1aの外側には、弾性波発生
手段3が容器を介して内部のインクに弾性波を伝達でき
るように取付けられている。インクKがほぼ消費されつ
くした段階、つまりインクニアエンドとなった時点で、
弾性波の伝達がインクから気体へと変更するべく、弾性
波発生手段3はインク供給口2よりも若干上方の位置に
設けられている。なお、受信手段を別に設けて、弾性波
発生手段3を単に発生手段として用いても良い。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of an ink cartridge for a single color, for example, black ink to which the present invention is applied. The ink cartridge of FIG. 1 is based on the method of receiving the reflected wave of the elastic wave and detecting the position of the liquid surface in the liquid container and the presence or absence of the liquid, among the methods described above. Elastic wave generating means 3 is used as means for generating and receiving elastic waves. An ink supply port 2 that is connected to an ink supply needle of a recording apparatus is provided in a container 1 that stores ink. Elastic wave generating means 3 is attached to the outside of the bottom surface 1a of the container 1 so that elastic waves can be transmitted to the ink inside via the container. At the stage when the ink K is almost consumed, that is, when the ink is near the end,
The elastic wave generating means 3 is provided at a position slightly higher than the ink supply port 2 in order to change the transmission of the elastic wave from ink to gas. The receiving means may be separately provided, and the elastic wave generating means 3 may be used simply as the generating means.
【0032】インク供給口2にはパッキン4及び弁体6
が設けられている。図3に示すように、パッキン4は記
録ヘッド31に連通するインク供給針32と液密に係合
する。弁体6は、バネ5によってパッキン4に対して常
時弾接されている。インク供給針32が挿入されると、
弁体6はインク供給針32に押されてインク流路を開放
し、容器1内のインクがインク供給口2およびインク供
給針32を介して記録ヘッド31へ供給される。容器1
の上壁の上には、インクカートリッジ内のインクに関す
る情報を格納した半導体記憶手段7が装着されている。The ink supply port 2 has a packing 4 and a valve body 6.
Is provided. As shown in FIG. 3, the packing 4 is engaged with the ink supply needle 32 communicating with the recording head 31 in a liquid-tight manner. The valve body 6 is always in elastic contact with the packing 4 by the spring 5. When the ink supply needle 32 is inserted,
The valve 6 is pushed by the ink supply needle 32 to open the ink flow path, and the ink in the container 1 is supplied to the recording head 31 via the ink supply port 2 and the ink supply needle 32. Container 1
On the upper wall, a semiconductor storage means 7 which stores information on the ink in the ink cartridge is mounted.
【0033】図2は、複数種類のインクを収容するイン
クカートリッジの一実施例を示す裏側から見た斜視図で
ある。容器8は、隔壁により3つのインク室9、10及
び11に分割される。それぞれのインク室には、インク
供給口12、13及び14が形成されている。それぞれ
のインク室9、10及び11の底面8aには、弾性波発
生手段15、16および17が、容器8を介して各イン
ク室内に収容されているインクに弾性波を伝達できるよ
うに取付けられている。FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of an ink cartridge containing a plurality of types of ink, as viewed from the back side. The container 8 is divided into three ink chambers 9, 10 and 11 by partition walls. Ink supply ports 12, 13 and 14 are formed in each ink chamber. On the bottom surface 8a of each of the ink chambers 9, 10 and 11, elastic wave generating means 15, 16 and 17 are attached via a container 8 so that elastic waves can be transmitted to the ink contained in each ink chamber. ing.
【0034】図3は、図1及び2に示したインクカート
リッジに適したインクジェット記録装置の要部の実施形
態を示す断面図である。記録用紙の幅方向に往復動可能
なキャリッジ30は、サブタンクユニット33を備えて
いて、記録ヘッド31がサブタンクユニット33の底面
に設けられている。また、インク供給針32はサブタン
クユニット33のインクカートリッジ搭載面側に設けら
れている。FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of a main part of an ink jet recording apparatus suitable for the ink cartridge shown in FIGS. The carriage 30 that can reciprocate in the width direction of the recording paper has a sub-tank unit 33, and the recording head 31 is provided on the bottom surface of the sub-tank unit 33. The ink supply needle 32 is provided on the ink cartridge mounting surface side of the sub tank unit 33.
【0035】尚、図1から図3において示すように、好
ましくは、弾性波発生手段3は、インクカートリッジの
外壁のうち、インクの液面に対して下方にある底面に配
備されている。それによって、弾性波発生手段3は、液
面から反射する反射波を受波し易い。従って、弾性波発
生手段3は、インクカートリッジ内のインクの消費によ
って、インクが徐々に底面の方へ下降する液面を検出す
ることが容易になる。As shown in FIGS. 1 to 3, preferably, the elastic wave generating means 3 is provided on the bottom of the outer wall of the ink cartridge below the liquid level of the ink. Thereby, the elastic wave generating means 3 easily receives the reflected wave reflected from the liquid surface. Therefore, it becomes easy for the elastic wave generating means 3 to detect the liquid level where the ink gradually descends toward the bottom surface due to the consumption of the ink in the ink cartridge.
【0036】図4は、サブタンクユニット33の詳細を
示す断面図である。サブタンクユニット33は、インク
供給針32、インク室34、膜弁36、及びフィルタ3
7を有する。インク室34内には、インクカートリッジ
からインク供給針32を介して供給されるインクが収容
される。膜弁36は、インク室34とインク供給路35
との間の圧力差により開閉するよう設計されている。イ
ンク供給路35は記録ヘッド31に連通しており、イン
クが記録ヘッド31まで供給される構造となっている。FIG. 4 is a sectional view showing details of the sub tank unit 33. As shown in FIG. The sub-tank unit 33 includes an ink supply needle 32, an ink chamber 34, a membrane valve 36, and a filter 3.
Seven. The ink supplied from the ink cartridge via the ink supply needle 32 is stored in the ink chamber 34. The membrane valve 36 is connected to the ink chamber 34 and the ink supply path 35.
It is designed to open and close by the pressure difference between The ink supply path 35 communicates with the recording head 31 and has a structure in which ink is supplied to the recording head 31.
【0037】図3に示すように、容器1のインク供給口
2をサブタンクユニット33のインク供給針32に挿通
すると、弁体6がバネ5に抗して後退し、インク流路が
形成され、容器1内のインクがインク室34に流れ込
む。インク室34にインクが充填された段階で、記録ヘ
ッド31のノズル開口に負圧を作用させて記録ヘッド3
1にインクを充填した後、記録動作を実行する。As shown in FIG. 3, when the ink supply port 2 of the container 1 is inserted into the ink supply needle 32 of the sub-tank unit 33, the valve body 6 retreats against the spring 5, and an ink flow path is formed. The ink in the container 1 flows into the ink chamber 34. At the stage when the ink is filled in the ink chamber 34, a negative pressure is applied to the nozzle opening of the
After the ink is filled in 1, the recording operation is performed.
【0038】記録動作により記録ヘッド31においてイ
ンクが消費されると、膜弁36の下流側の圧力が低下す
るので、図4に示すように、膜弁36が弁体38から離
れて開弁する。膜弁36が開くことにより、インク収容
室34のインクはインク供給路35を介して記録ヘッド
31に流れこむ。記録ヘッド31へのインクの流入に伴
なって、容器1のインクは、インク供給針32を介して
サブタンクユニット33に流れ込む。When the ink is consumed in the recording head 31 by the recording operation, the pressure on the downstream side of the membrane valve 36 decreases, so that the membrane valve 36 is separated from the valve body 38 and opened as shown in FIG. . When the membrane valve 36 is opened, the ink in the ink storage chamber 34 flows into the recording head 31 via the ink supply path 35. As the ink flows into the recording head 31, the ink in the container 1 flows into the sub tank unit 33 via the ink supply needle 32.
【0039】記録装置の動作期間中には、あらかじめ設
定された検出のタイミング、例えば一定周期で弾性波発
生手段3に駆動信号が供給される。弾性波発生手段3に
より発生された弾性波は、容器1の底面1aを伝搬して
インクに伝達され、インクを伝搬する。During the operation period of the recording apparatus, a drive signal is supplied to the elastic wave generating means 3 at a predetermined detection timing, for example, at a constant cycle. The elastic wave generated by the elastic wave generating means 3 propagates on the bottom surface 1a of the container 1, is transmitted to the ink, and propagates the ink.
【0040】弾性波発生手段3を容器1に貼着すること
により、インクカートリッジ自体に残量検出機能を付与
することができる。本発明によれば、容器1の成形時に
おける液面検出用の電極の埋め込みが不要となるので、
射出成形工程が簡素化され、電極埋めこみ領域からの液
漏れがなくなり、インクカートリッジの信頼性が向上で
きる。By attaching the elastic wave generating means 3 to the container 1, a function of detecting the remaining amount can be given to the ink cartridge itself. According to the present invention, it is not necessary to embed an electrode for liquid level detection at the time of molding the container 1,
The injection molding process is simplified, liquid leakage from the electrode embedding region is eliminated, and the reliability of the ink cartridge can be improved.
【0041】図5は、弾性波発生手段3、15、16、
及び17の製造方法を示す。固定基板20は、焼成可能
なセラミック等の材料により形成される。まず、図5
(I)に示すように、固定基板20の表面に一方の電極
となる導電材料層21を形成する。次に、図5(II)に
示すように、導電材料層21の表面に圧電材料のグリー
ンシート22を重ねる。次に、図5(III)に示すよう
に、プレス等により所定の形状にグリーンシート22を
振動子の形状に成形し、自然乾燥後させた後、焼成温
度、例えば1200°Cで焼成する。次に、図5(IV)
に示すように、他方の電極となる導電材料層23をグリ
ーンシート22の表面に形成して、たわみ振動可能に分
極する。最後に、図5(V)に示すように、固定基板2
0を各素子毎に切断する。固定基板20を接着剤等によ
り容器1の所定の面に固定することで、弾性波発生手段
3が、容器1の所定の面に固定されて、残量検出機能付
きインクカートッジが完成する。FIG. 5 shows the elastic wave generating means 3, 15, 16,
And 17 are shown. The fixed substrate 20 is formed of a material such as ceramic that can be fired. First, FIG.
As shown in (I), a conductive material layer 21 to be one electrode is formed on the surface of the fixed substrate 20. Next, as shown in FIG. 5 (II), a green sheet 22 of a piezoelectric material is overlaid on the surface of the conductive material layer 21. Next, as shown in FIG. 5 (III), the green sheet 22 is formed into a predetermined shape by a press or the like into the shape of a vibrator, air-dried, and then fired at a firing temperature, for example, 1200 ° C. Next, FIG. 5 (IV)
As shown in (2), a conductive material layer 23 serving as the other electrode is formed on the surface of the green sheet 22 and is polarized so as to be able to flex and vibrate. Finally, as shown in FIG.
0 is cut for each element. By fixing the fixed substrate 20 to a predetermined surface of the container 1 with an adhesive or the like, the elastic wave generating means 3 is fixed to the predetermined surface of the container 1, and an ink cartridge with a remaining amount detection function is completed.
【0042】図6は、図5に示した弾性波発生手段3の
他の実施形態を示す。図5の実施例においては、導電材
料層21を接続電極として使用している。一方、図6の
実施例においては、グリーンシート22により構成され
た圧電材料層の表面よりも上方の位置に、半田等により
接続端子21a及び23aを形成する。接続端子21a
及び23aにより、弾性波発生手段3の回路基板への直
接的な実装が可能となり、リード線の引き回しが不要と
なる。FIG. 6 shows another embodiment of the elastic wave generating means 3 shown in FIG. In the embodiment of FIG. 5, the conductive material layer 21 is used as a connection electrode. On the other hand, in the embodiment of FIG. 6, the connection terminals 21a and 23a are formed at positions above the surface of the piezoelectric material layer constituted by the green sheet 22 by soldering or the like. Connection terminal 21a
And 23a, the elastic wave generating means 3 can be directly mounted on the circuit board, and the lead wires need not be routed.
【0043】ところで、弾性波は、気体、液体および固
体を媒体として伝播することができる波の一種である。
従って、媒体の変化により弾性波の波長、振幅、位相、
振動数、伝播方向や伝播速度などが変化する。一方、弾
性波の反射波も媒体の変化によってその波の状態や特性
が異なる。従って、弾性波が伝播する媒体の変化によっ
て変化する反射波を利用することで、その媒体の状態を
知ることが可能となる。この方法によって液体容器内の
液体の状態を検出する場合には、例えば弾性波送受信機
を使用する。図1〜図3の形態を例にとって説明すると
送受信機は、はじめに媒体、例えば、液体または液体容
器に弾性波を与え、その弾性波は媒体中を伝播し液体の
表面に達する。液体の表面では液体と気体との境界を有
するため、反射波を送受信機へ返す。送受信機は反射波
を受信し、その反射波の往来時間や送信機が発生した弾
性波と液体の表面が反射した反射波との振幅の減衰率な
どから、送信機または受信機と液体の表面との距離を測
定することができる。これを利用して液体容器内の液体
の状態を検出できる。弾性波発生手段3は、単体として
弾性波が伝播する媒体の変化による反射波を利用する方
法における送受信機として使用してもよいし、別に専用
の受信機を装着してもよい。By the way, an elastic wave is a kind of wave that can propagate with gas, liquid and solid as a medium.
Therefore, the wavelength, amplitude, phase,
The frequency, propagation direction, propagation speed, etc. change. On the other hand, the state and characteristics of the reflected wave of the elastic wave also differ depending on the change of the medium. Therefore, it is possible to know the state of the medium by using the reflected wave that changes due to the change in the medium through which the elastic wave propagates. When the state of the liquid in the liquid container is detected by this method, for example, an elastic wave transceiver is used. To explain by taking the form of FIGS. 1 to 3 as an example, the transceiver first applies an elastic wave to a medium, for example, a liquid or a liquid container, and the elastic wave propagates through the medium and reaches the surface of the liquid. Since the surface of the liquid has a boundary between the liquid and the gas, the reflected wave is returned to the transceiver. The transceiver receives the reflected wave, and the transmitter or receiver and the surface of the liquid are determined based on the travel time of the reflected wave and the attenuation rate of the elastic wave generated by the transmitter and the amplitude of the reflected wave reflected by the surface of the liquid. And the distance can be measured. By utilizing this, the state of the liquid in the liquid container can be detected. The elastic wave generation means 3 may be used alone as a transceiver in a method utilizing a reflected wave due to a change in a medium through which the elastic wave propagates, or may be separately provided with a dedicated receiver.
【0044】上記したように、弾性波発生手段3によっ
て発生されインク液中を伝搬する弾性波は、インク液の
密度や液面レベルによりインク液表面で生じる反射波の
弾性波発生手段3への到来時間が変化する。したがっ
て、インクの組成が一定である場合には、インク液表面
で生じる反射波の到来時間がインクの量に左右される。
したがって、弾性波発生手段3が弾性波を発生してから
インク表面からの反射波が弾性波発生手段3に到達する
までの時間を検出することにより、インク量を検出する
ことができる。また、弾性波は、インクに含まれている
粒子を振動させるので、着色剤として顔料を使用した顔
料系のインクの場合には、顔料等の沈殿を防止するのに
寄与する。As described above, the elastic wave generated by the elastic wave generating means 3 and propagating in the ink liquid is transmitted to the elastic wave generating means 3 by the reflected wave generated on the ink liquid surface depending on the density and the liquid level of the ink liquid. Arrival time changes. Therefore, when the composition of the ink is constant, the arrival time of the reflected wave generated on the surface of the ink liquid depends on the amount of the ink.
Therefore, the amount of ink can be detected by detecting the time from when the elastic wave generating means 3 generates the elastic wave to when the reflected wave from the ink surface reaches the elastic wave generating means 3. In addition, since the elastic waves vibrate particles included in the ink, in the case of a pigment-based ink using a pigment as a colorant, it contributes to preventing precipitation of the pigment and the like.
【0045】弾性波発生手段3を容器1に設けることに
より、印刷動作やメンテナンス動作によってインクカー
トリッジのインクがインクエンド近くまで減少して、弾
性波発生手段3によって反射波が受信できなくなった場
合には、インクニアエンドであると判定してインクカー
トリッジの交換を促すことができる。By providing the elastic wave generating means 3 in the container 1, when the ink in the ink cartridge decreases to near the ink end due to the printing operation or the maintenance operation, and the reflected wave cannot be received by the elastic wave generating means 3, Can determine that the ink is near the end and prompt the user to replace the ink cartridge.
【0046】図7は、本発明のインクカートリッジの他
の実施例を示す。上下方向に間隔を設けて、複数の弾性
波発生手段41〜44が、容器1の側壁上に設けられて
いる。図7のインクカートリッジは、弾性波発生手段4
1〜44のそれぞれの位置にインクが存在するか否かによ
り、それぞれの弾性波発生手段41〜44の装着位置のレ
ベルにおけるインクの有無が検出できる。例えば、イン
クの水位が、弾性波発生手段44と43との間のレベル
であるとき、弾性波発生手段44は、インクが無いと検
出し、弾性波発生手段41、42及び43は、インクが
有ると検出するので、インクの水位が、弾性波発生手段
44と43との間のレベルであることが分かる。したが
って、複数の弾性波発生手段41〜44を設けることに
より、インク残量を段階的に、または徐々に検出するこ
とができる。FIG. 7 shows another embodiment of the ink cartridge of the present invention. A plurality of elastic wave generating means 41 to 44 are provided on the side wall of the container 1 at intervals in the vertical direction. The ink cartridge shown in FIG.
The presence or absence of ink at the level of the mounting position of each of the elastic wave generating means 41 to 44 can be detected based on whether or not ink exists at each of the positions 1 to 44. For example, when the water level of the ink is at a level between the elastic wave generators 44 and 43, the elastic wave generator 44 detects that there is no ink, and the elastic wave generators 41, 42, and 43 detect the ink level. Since it is detected that there is, the water level of the ink is at a level between the elastic wave generating means 44 and 43. Therefore, by providing the plurality of elastic wave generating means 41 to 44, the remaining ink amount can be detected stepwise or gradually.
【0047】図8及び図9は、それぞれ本発明のインク
カートリッジの更に他の実施例を示す。図8に示した実
施例においては、上下方向に斜めに形成された底面1a
に、弾性波発生手段65が装着される。また、図9に示
した実施例においては、垂直方向に長く延びる弾性波発
生手段66が、側壁1bの底面近傍に設けられている。FIGS. 8 and 9 show still another embodiment of the ink cartridge of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 8, the bottom surface 1a is formed obliquely in the vertical direction.
The elastic wave generating means 65 is attached to the second. In the embodiment shown in FIG. 9, the elastic wave generating means 66 extending in the vertical direction is provided near the bottom surface of the side wall 1b.
【0048】図8及び図9の実施例によれば、インクが
消費され、弾性波発生手段65及び66の一部が液面か
ら露出するようになると、弾性波発生手段65及び66
が発生した弾性波の反射波の到来時間及び音響インピー
ダンスが、液面の変化Δh1、Δh2に対応して連続的
に変化する。したがって、弾性波の反射波の到来時間又
は音響インピーダンスの変化の度合いを検出することに
より、インク残量のインクニアエンド状態からインクエ
ンドまでの過程を正確に検出することができる。According to the embodiment of FIGS. 8 and 9, when the ink is consumed and a part of the elastic wave generating means 65 and 66 is exposed from the liquid surface, the elastic wave generating means 65 and 66 are turned off.
The arrival time and acoustic impedance of the reflected wave of the generated elastic wave continuously change in accordance with the liquid level changes Δh1 and Δh2. Therefore, by detecting the arrival time of the reflected wave of the elastic wave or the degree of change in the acoustic impedance, it is possible to accurately detect the process from the ink near-end state of the remaining ink amount to the ink end.
【0049】図8に示すとおり、インクカートリッジの
容器1は、容器1内のインクの液面に対し傾斜する傾斜
面1aを有する。弾性波発生手段65は、傾斜面に配備
されている。インクが消費され、インクの液面がGだけ
低下したときに、弾性波発生手段がインクの液面に対し
て垂直に配備されている場合には、インクの液面は弾性
波発生手段に沿ってGだけ移動する。一方で、弾性波発
生手段65がインクの液面に対してθの角度で傾斜して
配備されている場合には、インクの液面は弾性波発生手
段65に沿ってG/sinθだけ移動する。従って弾性波発
生手段がインクの液面に対して垂直に配備されているよ
りも、傾斜して配備されている場合の方が、インクの液
面が弾性波発生手段65に沿って移動する距離が長い。
よって、弾性波発生手段がインクの液面に対して垂直に
配備されているよりも、傾斜して配備されている場合の
方が、インクの水位の変化に対して敏感になる。よっ
て、図8に示すように、容器1の外壁の底面の傾斜面に
弾性波発生手段65を配備することによって、インクニ
アエンドにおけるインクの残量の変化を精度良く検出す
ることができる。As shown in FIG. 8, the container 1 of the ink cartridge has an inclined surface 1a inclined with respect to the liquid level of the ink in the container 1. The elastic wave generating means 65 is provided on an inclined surface. When the ink is consumed and the liquid level of the ink drops by G, if the elastic wave generating means is arranged perpendicular to the liquid level of the ink, the liquid level of the ink follows the elastic wave generating means. Move by G On the other hand, when the elastic wave generating means 65 is disposed at an angle of θ with respect to the ink surface, the ink surface moves by G / sin θ along the elastic wave generating means 65. . Therefore, when the elastic wave generating means is disposed at an angle with respect to the liquid surface of the ink, the distance at which the liquid surface of the ink moves along the elastic wave generating means 65 is greater in the case where the elastic wave generating means is disposed in an inclined manner. Is long.
Therefore, the elastic wave generating means is more sensitive to a change in the ink water level when the elastic wave generating means is arranged inclined than when the elastic wave generating means is arranged perpendicular to the liquid surface of the ink. Therefore, as shown in FIG. 8, by disposing the elastic wave generating means 65 on the inclined surface of the bottom surface of the outer wall of the container 1, it is possible to accurately detect a change in the remaining amount of ink at the ink near end.
【0050】なお、上述の実施例においては、液体容器
にインクを直接収容する形式のインクカートリッジに例
を採って説明した。インクカートリッジの他の実施形態
として、容器1内に多孔質弾性体を装填し、多孔質弾性
体に液体インクを含浸させる形式のインクカートリッジ
に、上述の弾性波発生手段を装着してもよい。また、上
述の実施例においてはたわみ振動型の圧電振動子を使用
することによりカートリッジの大型化を抑えているが、
縦振動型の圧電振動子を使用することも可能である。更
に、上述の実施例においては、同一の弾性波発生手段に
より弾性波を送波し受波する。他の実施形態として、送
波用と受波用とで異なった弾性波発生手段を用いて、イ
ンク残量を検出してもよい。In the above-described embodiment, an example has been described in which the ink cartridge is of the type in which ink is directly stored in the liquid container. As another embodiment of the ink cartridge, the above-described elastic wave generating means may be mounted on an ink cartridge of a type in which a porous elastic body is loaded in the container 1 and the porous elastic body is impregnated with liquid ink. Further, in the above-described embodiment, the use of the flexural vibration type piezoelectric vibrator suppresses the size increase of the cartridge.
It is also possible to use a vertical vibration type piezoelectric vibrator. Furthermore, in the above-described embodiment, the same elastic wave generating means transmits and receives elastic waves. In another embodiment, the remaining amount of ink may be detected by using different elastic wave generating means for transmitting and receiving waves.
【0051】図10は、本発明のインクカートリッジの
更に他の実施例を示す。上下方向に斜めに形成された底
面1aに、上下方向に間隔を設けて、複数の弾性波発生
手段65a、65b及び65cが、容器1に設けられて
いる。この実施例によれば、複数の弾性波発生手段65
a、65b、及び65cのそれぞれの位置にインクが存
在するか否かにより、それぞれの弾性波発生手段65
a、65b、及び65cの装着位置のレベルにおける、
それぞれの弾性波発生手段65a、65b及び65cへ
の弾性波の反射波の到来時間が異なる。したがって、各
弾性波発生手段65を走査して、弾性波発生手段65
a、65b及び65cにおける弾性波の反射波の到来時
間を検出することにより、それぞれの弾性波発生手段6
5a、65b及び65cの装着位置のレベルにおけるイ
ンクの有無を検出することができる。したがって、イン
ク残量を段階的に検出することができる。例えば、イン
ク液面が弾性波発生手段65bと弾性波発生手段65c
との間のレベルであるとき、弾性波発生手段65cはイ
ンク無しを検出し、一方弾性波発生手段65b及び65
aはインク有りと検出する。これらの結果を総合評価す
ることで、インク液面が弾性波発生手段65bと弾性波
発生手段65cとの間に位置していることが分かる。FIG. 10 shows still another embodiment of the ink cartridge of the present invention. A plurality of elastic wave generating means 65a, 65b, and 65c are provided in the container 1 at intervals in the vertical direction on a bottom surface 1a formed obliquely in the vertical direction. According to this embodiment, the plurality of elastic wave generating means 65
a, 65b, and 65c, depending on whether or not ink exists at each position,
a, at the level of the mounting position of 65b and 65c,
The arrival times of the reflected waves of the elastic waves to the respective elastic wave generating means 65a, 65b and 65c are different. Therefore, each of the elastic wave generating means 65 is scanned, and the elastic wave generating means 65 is scanned.
a, 65b and 65c, by detecting the arrival times of the reflected waves of the elastic waves, the respective elastic wave generating means 6
It is possible to detect the presence or absence of ink at the level of the mounting position of 5a, 65b and 65c. Therefore, the remaining amount of ink can be detected stepwise. For example, the ink level is changed to the elastic wave generating means 65b and the elastic wave generating means 65c.
The elastic wave generating means 65c detects the absence of ink, while the elastic wave generating means 65b and 65b
a detects that ink is present. By comprehensively evaluating these results, it is understood that the ink liquid level is located between the elastic wave generating means 65b and the elastic wave generating means 65c.
【0052】図11は、本発明のインクカートリッジの
更に他の実施形態を示す。図11のインクカートリッジ
は、液面からの反射波の強度を上げるために、板材67
をフロート68に取付けてインク液面を覆っている。板
材67は、音響インピーダンスが高く、かつ耐インク性
を備えた材料、例えばセラミックの板材によって形成さ
れる。FIG. 11 shows still another embodiment of the ink cartridge of the present invention. The ink cartridge shown in FIG. 11 uses a plate 67 to increase the intensity of the reflected wave from the liquid surface.
Is attached to the float 68 to cover the ink liquid surface. The plate 67 is formed of a material having high acoustic impedance and ink resistance, for example, a ceramic plate.
【0053】図12は、図11に示したインクカートリ
ッジの他の実施形態を示す。図12のインクカートリッ
ジは、図11のインクカートリッジと同様に、液面から
の反射波の強度を上げるために、板材67をフロート6
8に取付けてインク液面を覆っている。図12(A)
は、上下方向に斜めに形成された底面1aに、弾性波発
生手段65が固定される。インク残量が少なくなり、弾
性波発生手段65が液面から露出すると、弾性波発生手
段65が発生した弾性波の反射波の弾性波発生手段65
への到来時間が変化するので、弾性波発生手段65の装
着位置のレベルにおけるインクの有無が検出できる。弾
性波発生手段65が、上下方向に斜めに形成された底面
1aに装着されているので、弾性波発生手段65がイン
ク無しと検出した後でも、インクが容器1内に多少残さ
れていることから、インクニアエンド時点のインク残量
を検出することができる。FIG. 12 shows another embodiment of the ink cartridge shown in FIG. In the ink cartridge of FIG. 12, the plate 67 is floated in order to increase the intensity of the reflected wave from the liquid surface, similarly to the ink cartridge of FIG.
8 to cover the ink liquid level. FIG. 12 (A)
The elastic wave generating means 65 is fixed to the bottom surface 1a formed obliquely in the vertical direction. When the remaining amount of ink is reduced and the elastic wave generating means 65 is exposed from the liquid surface, the elastic wave generating means 65 of the reflected wave of the elastic wave generated by the elastic wave generating means 65.
Since the arrival time changes, the presence or absence of ink at the level of the mounting position of the elastic wave generating means 65 can be detected. Since the elastic wave generating means 65 is mounted on the bottom surface 1a which is formed obliquely in the vertical direction, some ink remains in the container 1 even after the elastic wave generating means 65 detects that there is no ink. Thus, the remaining ink amount at the time of the ink near end can be detected.
【0054】図12(B)は、上下方向に斜めに形成さ
れた底面1aに、上下方向に間隔を設けて、複数の弾性
波発生手段65a、65b及び65cが、容器1に設け
られている。図12(B)の実施例によれば、複数の弾
性波発生手段65a、65b、及び65cのそれぞれの
位置にインクが存在するか否かにより、それぞれの弾性
波発生手段65a、65b及び65cの装着位置のレベ
ルにおける反射波の弾性波発生手段65a、65b及び
65cへの到来時間が異なる。したがって、各弾性波発
生手段65を走査して、各弾性波発生手段における反射
波の到来時間を検出することにより、それぞれの弾性波
発生手段65a、65b及び65cの装着位置のレベル
におけるインクの有無を検出することができる。例え
ば、インク液面が、弾性波発生手段65bと弾性波発生
手段65cとの間のレベルであるとき、弾性波発生手段
65cはインク無しを検出し、一方弾性波発生手段65
b及び65aはインク有りと検出する。これらの結果を
総合評価することで、インク液面が弾性波発生手段65
bと弾性波発生手段65cとの間に位置していることが
分かる。FIG. 12B shows a case 1 in which a plurality of elastic wave generating means 65a, 65b and 65c are provided on a bottom surface 1a which is formed obliquely in the up-down direction and at intervals in the up-down direction. . According to the embodiment of FIG. 12B, depending on whether or not ink exists at each position of the plurality of elastic wave generating means 65a, 65b, and 65c, each of the elastic wave generating means 65a, 65b, and 65c is determined. The arrival times of the reflected waves to the elastic wave generating means 65a, 65b and 65c at the level of the mounting position are different. Therefore, by scanning each elastic wave generating means 65 and detecting the arrival time of the reflected wave at each elastic wave generating means, the presence or absence of ink at the level of the mounting position of each elastic wave generating means 65a, 65b and 65c is detected. Can be detected. For example, when the ink liquid level is at a level between the elastic wave generating means 65b and the elastic wave generating means 65c, the elastic wave generating means 65c detects the absence of ink, while the elastic wave generating means 65c
b and 65a detect that there is ink. By comprehensively evaluating these results, the ink liquid level is changed to the elastic wave generation means 65.
It can be seen that it is located between b and the elastic wave generating means 65c.
【0055】図13は、本発明のインクジェット記録装
置の他の実施形態の断面を示す。図13(A)は、イン
クジェット記録装置のみの断面を示す。図13(B)
は、インクジェット記録装置にインクカートリッジ27
2が装着されたときの断面を示す。インクジェット記録
用紙の幅方向に往復動可能なキャリッジ250は、底面
に記録ヘッド252を有する。キャリッジ250は、記
録ヘッド252の上面にサブタンクユニット256を有
する。サブタンクユニット256は、図6に示したサブ
タンクユニット33と同様の構成を有する。サブタンク
ユニット256は、インクカートリッジ272の搭載面
側にインク供給針254を有する。キャリッジ250
は、インクカートリッジ272を搭載する領域に、イン
クカートリッジ272の底部に対向するように凸部25
8を有する。凸部258は、圧電振動子などの弾性波発
生手段260を有する。FIG. 13 shows a cross section of another embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention. FIG. 13A shows a cross section of only the ink jet recording apparatus. FIG. 13 (B)
Indicates that the ink cartridge 27
2 shows a cross section when No. 2 is mounted. The carriage 250 that can reciprocate in the width direction of the inkjet recording paper has a recording head 252 on the bottom surface. The carriage 250 has a sub tank unit 256 on the upper surface of the recording head 252. The sub tank unit 256 has the same configuration as the sub tank unit 33 shown in FIG. The sub tank unit 256 has an ink supply needle 254 on the mounting surface side of the ink cartridge 272. Carriage 250
Are provided in the area where the ink cartridge 272 is mounted so as to face the bottom of the ink cartridge 272.
8 The protrusion 258 has elastic wave generation means 260 such as a piezoelectric vibrator.
【0056】図14は、図13に示した記録装置に適し
たインクカートリッジの実施形態を示す。図14(A)
は、単色、例えばブラックインク用のインクカートリッ
ジの実施形態を示す。本実施形態のインクカートリッジ
272は、インクを収容する容器274と、記録装置の
インク供給針254に接合するインク供給口276とを
有する。容器274は、底面274aに、凸部258と
係合する凹部278を有する。凹部278は、超音波伝
達材、例えばゲル化材280を収容する。FIG. 14 shows an embodiment of an ink cartridge suitable for the recording apparatus shown in FIG. FIG. 14 (A)
Indicates an embodiment of an ink cartridge for single color, for example, black ink. The ink cartridge 272 of the present embodiment has a container 274 for storing ink, and an ink supply port 276 joined to the ink supply needle 254 of the recording apparatus. The container 274 has a concave portion 278 that engages with the convex portion 258 on the bottom surface 274a. The recess 278 accommodates an ultrasonic transmission material, for example, a gelling material 280.
【0057】インク供給口276は、パッキン282、
弁体286、及びバネ284を有する。パッキン282
は、インク供給針254と液密に係合する。弁体286
は、バネ284によりパッキン282に常時弾接され
る。インク供給針254が、インク供給口276に挿入
されると、弁体286がインク供給針254に押されて
インク流路を開放する。容器274の上部には、インク
カートリッジ272のインク等に関する情報を格納した
半導体記憶手段288が装着されている。The ink supply port 276 has a packing 282,
It has a valve body 286 and a spring 284. Packing 282
Engage with the ink supply needle 254 in a liquid-tight manner. Valve body 286
Is always in elastic contact with the packing 282 by the spring 284. When the ink supply needle 254 is inserted into the ink supply port 276, the valve 286 is pushed by the ink supply needle 254 to open the ink flow path. At an upper portion of the container 274, a semiconductor storage unit 288 storing information on ink and the like of the ink cartridge 272 is mounted.
【0058】図14(B)は、複数種のインクを収容す
るインクカートリッジの実施形態を示す。容器290
は、壁により複数の領域、すなわち、3つのインク室2
92、294、296に分割される。それぞれのインク
室292、294、及び296は、インク供給口29
8、300及び302を有する。容器290の底面29
0aの各インク室292、294、296に対向する領
域には、弾性波発生手段260が発生した弾性波を伝達
するためのゲル化材304、306、308が、筒状の
凹部310、312、314に収容されている。FIG. 14B shows an embodiment of an ink cartridge containing a plurality of types of ink. Container 290
Is divided into a plurality of areas by the wall, that is, three ink chambers 2.
92, 294, and 296. Each of the ink chambers 292, 294, and 296 is provided with an ink supply port 29.
8, 300 and 302. The bottom surface 29 of the container 290
In the region opposing each of the ink chambers 292, 294, and 296, gelling materials 304, 306, and 308 for transmitting the elastic waves generated by the elastic wave generating means 260 are provided in cylindrical concave portions 310, 312, 314.
【0059】図13(B)に示すように、インクカート
リッジ272のインク供給口276をサブタンクユニッ
ト256のインク供給針254に挿通すると、弁体28
6がバネ284に抗して後退してインク流路が形成され
るので、インクカートリッジ272内のインクがインク
室262に流れ込む。インク室262にインクが充填さ
れた段階で、記録ヘッド252のノズル開口に負圧を作
用させて記録ヘッド252にインクを充填した後、記録
動作を実行する。記録動作により記録ヘッド252でイ
ンクが消費されると、膜弁266の下流側の圧力が低下
するので、膜弁266が弁体270から離れて開弁す
る。膜弁266の開弁によりインク室262のインクが
記録ヘッド252に流れこむ。記録ヘッド252へのイ
ンクの流入に随伴してインクカートリッジ272のイン
クが、サブタンクユニット256に流れ込む。When the ink supply port 276 of the ink cartridge 272 is inserted into the ink supply needle 254 of the sub tank unit 256 as shown in FIG.
6 retreats against the spring 284 to form an ink flow path, so that the ink in the ink cartridge 272 flows into the ink chamber 262. At the stage when the ink is filled in the ink chamber 262, a negative pressure is applied to the nozzle openings of the recording head 252 to fill the recording head 252 with the ink, and then the recording operation is performed. When ink is consumed in the recording head 252 by the recording operation, the pressure on the downstream side of the membrane valve 266 decreases, and the membrane valve 266 is separated from the valve body 270 and opened. The ink in the ink chamber 262 flows into the recording head 252 by opening the membrane valve 266. The ink in the ink cartridge 272 flows into the sub-tank unit 256 as the ink flows into the recording head 252.
【0060】記録装置の動作期間中には、あらかじめ設
定された検出のタイミング、例えば一定周期で弾性波発
生手段260に駆動信号が供給される。弾性波発生手段
260により発生された弾性波は、凸部258から放射
され、インクカートリッジ272の底面274aのゲル
化材280を伝搬してインクカートリッジ272内のイ
ンクに伝達される。図13ではキャリッジ250に弾性
波発生手段260を設けたが、弾性波発生手段260を
サブタンクユニット256内に設けてもよい。During the operation of the recording apparatus, a drive signal is supplied to the elastic wave generating means 260 at a predetermined detection timing, for example, at a constant period. The elastic wave generated by the elastic wave generating means 260 is radiated from the convex portion 258, propagates through the gelling material 280 on the bottom surface 274a of the ink cartridge 272, and is transmitted to the ink in the ink cartridge 272. In FIG. 13, the elastic wave generating means 260 is provided on the carriage 250, but the elastic wave generating means 260 may be provided in the sub tank unit 256.
【0061】弾性波発生手段260が発生した弾性波は
インク液中を伝搬するので、インク液の密度やインクの
液面レベルによって、液面で反射された反射波が弾性波
発生手段260へ到来する時間が変化する。したがっ
て、インクの組成が一定である場合には液表面で生じる
反射波の到来時間がインク量にだけ左右される。したが
って、弾性波発生手段260の励起後のインク液表面か
らの反射波が弾性波発生手段260に到達するまでの時
間を検出することにより、インクカートリッジ272内
のインク量を検出することができる。また、弾性波発生
手段260が発生する弾性波は、インクに含まれている
粒子を振動させるので、顔料等の沈殿を防止する。Since the elastic wave generated by the elastic wave generating means 260 propagates in the ink liquid, the reflected wave reflected on the liquid surface reaches the elastic wave generating means 260 depending on the density of the ink liquid and the liquid level of the ink. Time to change. Therefore, when the composition of the ink is constant, the arrival time of the reflected wave generated on the liquid surface depends only on the ink amount. Therefore, the amount of ink in the ink cartridge 272 can be detected by detecting the time until the reflected wave from the ink liquid surface after the excitation of the elastic wave generating means 260 reaches the elastic wave generating means 260. Further, the elastic wave generated by the elastic wave generating means 260 vibrates the particles contained in the ink, so that the precipitation of the pigment or the like is prevented.
【0062】印刷動作やメンテナンス動作によりインク
カートリッジ272内のインクがインクエンド近くまで
減少して、弾性波発生手段260による弾性波発生後の
インク液表面からの反射波が受信できなくなった場合に
は、インクニアエンドであると判定してインクカートリ
ッジ272の交換を促すことができる。なお、インクカ
ートリッジ272が規定通りにキャリッジ250に装着
されていない場合には、弾性波発生手段260による弾
性波の伝搬形態が極端に変化する。これを利用し、弾性
波の極端な変化を検知した場合には警報を発して、ユー
ザにインクカートリッジ272の点検を促すこともでき
る。When the ink in the ink cartridge 272 decreases to near the ink end due to the printing operation or the maintenance operation, and the reflected wave from the surface of the ink liquid after the elastic wave is generated by the elastic wave generating means 260 cannot be received. , The ink cartridge 272 can be replaced. When the ink cartridge 272 is not mounted on the carriage 250 as specified, the propagation form of the elastic wave by the elastic wave generating means 260 changes extremely. By utilizing this, when an extreme change in the elastic wave is detected, an alarm can be issued to urge the user to check the ink cartridge 272.
【0063】弾性波発生手段260が発生した弾性波の
反射波の弾性波発生手段260への到来時間は、容器2
74に収容されているインクの密度により影響を受け
る。インクの種類により、インクの密度がそれぞれ異な
る場合があるので、インクカートリッ272内に収容さ
れているインクの種類に関するデータを半導体記憶手段
288に格納し、それに応じた検出シーケンスを実行す
ることによってインク残量をより正確に検出することが
できる。図13(B)において、インクカートリッジ2
74に代えて、図14(B)のインクカートリッジを使
用してもよい。The arrival time of the reflected wave of the elastic wave generated by the elastic wave generating means 260 to the elastic wave generating means 260 depends on the container 2
74 is affected by the density of the ink contained in the ink. Since the ink density may differ depending on the type of ink, the data relating to the type of ink contained in the ink cartridge 272 is stored in the semiconductor storage unit 288, and a detection sequence corresponding to the data is executed. The amount can be detected more accurately. In FIG. 13B, the ink cartridge 2
In place of the ink cartridge 74, the ink cartridge shown in FIG.
【0064】図15は、本発明のインクカートリッジ2
72の他の実施形態を示す。図15に示したインクカー
トリッジ272は、底面274aが上下方向に斜めに形
成されている。図15のインクカートリッジ272は、
インク残量が少なくなり、弾性波発生手段260の弾性
波の照射領域の一部がインク液面から露出すると、弾性
波発生手段260が発生した弾性波の反射波の弾性波発
生手段260への到来時間が、インク液面の変化Δh1
に対応して連続的に変化する。Δh1は、ゲル化材28
0の両端における底面274aの高さの差を示す。した
がって、反射波の弾性波発生手段260への到来時間を
検出することにより、インクニアエンド状態からインク
エンドまでの過程を正確に検出することができる。FIG. 15 shows an ink cartridge 2 of the present invention.
72 shows another embodiment of the present invention. In the ink cartridge 272 shown in FIG. 15, the bottom surface 274a is formed obliquely in the vertical direction. The ink cartridge 272 in FIG.
When the remaining amount of ink becomes small and a part of the irradiation area of the elastic wave of the elastic wave generating means 260 is exposed from the ink surface, the reflected wave of the elastic wave generated by the elastic wave generating means 260 is transmitted to the elastic wave generating means 260. The arrival time is the change Δh1 in the ink level.
Changes continuously in response to Δh1 is the gelling material 28
The difference between the heights of the bottom surface 274a at both ends of 0 is shown. Therefore, by detecting the arrival time of the reflected wave to the elastic wave generating means 260, the process from the ink near end state to the ink end can be accurately detected.
【0065】図16は、本発明のインクカートリッジ2
72及びインクジェット記録装置の更に他の実施形態を
示す。図16のインクジェット記録装置は、インクカー
トリッジ274のインク供給口276側の側面274b
に凸部258’を有する。凸部258’は、弾性波発生
手段260’を含む。凸部258’に係合するようにゲ
ル化材280’が、インクカートリッジ272の側面2
74bに設けられている。図16のインクカートリッジ
272によれば、インク残量が少なくなり、弾性波発生
手段260’の弾性波の照射領域の一部が液面から露出
すると、弾性波発生手段260’が発生した弾性波の反
射波の弾性波発生手段260’への到来時間及び音響イ
ンピーダンスが、液面の変化Δh2に対応して連続的に
変化する。Δh2は、ゲル化材280’の上端と下端と
の高さの差を表す。したがって、反射波の弾性波発生手
段260’への到来時間又は音響インピーダンスの変化
の度合いを検出することにより、インクニアエンド状態
からインクエンドまでの過程を正確に検出することがで
きる。FIG. 16 shows an ink cartridge 2 according to the present invention.
72 shows still another embodiment of the inkjet recording apparatus 72 and the inkjet recording apparatus. The ink jet recording apparatus shown in FIG. 16 has a side surface 274 b on the ink supply port 276 side of the ink cartridge 274.
Has a protrusion 258 '. The protrusion 258 'includes an elastic wave generation means 260'. The gelling material 280 ′ is engaged with the convex portion 258 ′ to
74b. According to the ink cartridge 272 shown in FIG. 16, when the remaining amount of the ink decreases and a part of the elastic wave generation unit 260 'is irradiated from the liquid surface, the elastic wave generated by the elastic wave generation unit 260' The arrival time and acoustic impedance of the reflected wave to the elastic wave generation means 260 'continuously change in accordance with the change Δh2 in the liquid level. Δh2 represents a difference in height between the upper end and the lower end of the gelling material 280 ′. Therefore, the process from the ink near-end state to the ink end can be accurately detected by detecting the arrival time of the reflected wave to the elastic wave generating means 260 'or the degree of change in the acoustic impedance.
【0066】なお、上述の実施例においては、容器27
4にインクを直接収容する形式のインクカートリッジに
例を採って説明した。他の実施形態として、容器274
に多孔質弾性体を装填し、多孔質弾性体にインクを含浸
させる形式のインクカートリッジに弾性波発生手段26
0を適用してもよい。更に、上述の実施例においては、
液面での反射波に基づいてインク残量を検出する場合
に、同一の弾性波発生手段260及び260’により弾
性波を送波及び受波した。本発明はこれに限定されるも
のではなく、たとえば他の実施形態として弾性波の送波
及び受波にそれぞれ異なった弾性波発生手段260を用
いてもよい。In the above embodiment, the container 27
4 has been described by taking an example of an ink cartridge of a type that directly stores ink. In another embodiment, the container 274
The elastic wave generating means 26 is provided in an ink cartridge of a type in which a porous elastic body is loaded into the ink cartridge and the porous elastic body is impregnated with ink.
0 may be applied. Further, in the above embodiment,
When detecting the remaining amount of the ink based on the reflected wave at the liquid surface, the same elastic wave generating means 260 and 260 'transmitted and received the elastic wave. The present invention is not limited to this. For example, as another embodiment, different elastic wave generating means 260 may be used for transmitting and receiving elastic waves.
【0067】図17は、図14に示したインクカートリ
ッジ272の他の実施形態を示す。インクカートリッジ
272は、板材316をフロート318に取付けて、イ
ンク液面を覆うことで、インク液面からの反射波の強度
を上げる。板材316は、音響インピーダンスが高く、
かつ耐インク性を備えた材料、たとえばセラミック等で
形成されることが好ましい。 尚、弾性波発生手段3
は、インクカートリッジの外壁のうち、好ましくは、イ
ンクの液面に対して下方にある底面に配備される。しか
し、図9および図16におけるように、様々な面に配備
してもインクの液面が検出可能であればよい。FIG. 17 shows another embodiment of the ink cartridge 272 shown in FIG. The ink cartridge 272 attaches the plate member 316 to the float 318 and covers the ink liquid surface, thereby increasing the intensity of the reflected wave from the ink liquid surface. The plate material 316 has a high acoustic impedance,
Further, it is preferable to be formed of a material having ink resistance, for example, ceramic or the like. The elastic wave generating means 3
Is preferably provided on the bottom surface of the outer wall of the ink cartridge which is below the liquid level of the ink. However, as shown in FIGS. 9 and 16, it is sufficient that the ink surface can be detected even when the ink surface is provided on various surfaces.
【0068】図18および図19は、圧電装置の一実施
形態であるアクチュエータ106の詳細および等価回路
を示す。ここでいうアクチュエータは、少なくとも音響
インピーダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消
費状態を検出する方法に用いられる。特に、残留振動に
より共振周波数の検出することで、少なくとも音響イン
ピーダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消費状
態を検出する方法に用いられる。図18(A)は、アク
チュエータ106の拡大平面図である。図18(B)
は、アクチュエータ106のB−B断面を示す。図18
(C)は、アクチュエータ106のC-C断面を示す。
さらに図19(A)および図19(B)は、アクチュエー
タ106の等価回路を示す。また、図19(C)および
図19(D)は、それぞれインクカートリッジ内にイン
クが満たされているときのアクチュエータ106を含む
周辺およびその等価回路を示し、図19(E)および図
19(F)は、それぞれインクカートリッジ内にインク
が無いときのアクチュエータ106を含む周辺およびそ
の等価回路を示す。FIGS. 18 and 19 show details and an equivalent circuit of an actuator 106 which is an embodiment of the piezoelectric device. The actuator referred to here is used in a method of detecting at least a change in acoustic impedance and detecting a consumption state of the liquid in the liquid container. In particular, it is used in a method of detecting a resonance frequency by residual vibration to detect at least a change in acoustic impedance to detect a consumption state of a liquid in a liquid container. FIG. 18A is an enlarged plan view of the actuator 106. FIG. 18 (B)
Shows a BB cross section of the actuator 106. FIG.
(C) shows a CC cross section of the actuator 106.
FIGS. 19A and 19B show an equivalent circuit of the actuator 106. 19 (C) and 19 (D) show the periphery including the actuator 106 when the ink is filled in the ink cartridge and its equivalent circuit, respectively, and FIGS. 19 (E) and 19 (F). () Shows the periphery including the actuator 106 when there is no ink in the ink cartridge and its equivalent circuit.
【0069】アクチュエータ106は、ほぼ中央に円形
状の開口161を有する基板178と、開口161を被
覆するように基板178の一方の面(以下、表面とい
う)に配備される振動板176と、振動板176の表面
の側に配置される圧電層160と、圧電層160を両方
からはさみこむ上部電極164および下部電極166
と、上部電極164と電気的に結合する上部電極端子1
68と、下部電極166と電気的に結合する下部電極端
子170と、上部電極164および上部電極端子168
の間に配設され、かつ両者を電気的に結合する補助電極
172と、を有する。圧電層160、上部電極164お
よび下部電極166はそれぞれの主要部として円形部分
を有する。圧電層160、上部電極164および下部電
極166のそれぞれの円形部分は圧電素子を形成する。The actuator 106 includes a substrate 178 having a circular opening 161 at substantially the center, a vibration plate 176 provided on one surface (hereinafter referred to as a surface) of the substrate 178 so as to cover the opening 161, A piezoelectric layer 160 disposed on the side of the surface of the plate 176; and upper and lower electrodes 164 and 166 sandwiching the piezoelectric layer 160 from both sides.
And upper electrode terminal 1 electrically coupled to upper electrode 164
68, a lower electrode terminal 170 electrically coupled to the lower electrode 166, an upper electrode 164 and an upper electrode terminal 168.
And an auxiliary electrode 172 electrically connected therebetween. Each of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 has a circular portion as a main part. Each circular portion of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 forms a piezoelectric element.
【0070】振動板176は、基板178の表面に、開
口161を覆うように形成される。キャビティ162
は、振動板176の開口161と面する部分と基板17
8の表面の開口161とによって形成される。基板17
8の圧電素子とは反対側の面(以下、裏面という)は液
体容器側に面しており、キャビティ162は液体と接触
するように構成されている。キャビティ162内に液体
が入っても基板178の表面側に液体が漏れないよう
に、振動板176は基板178に対して液密に取り付け
られる。The vibration plate 176 is formed on the surface of the substrate 178 so as to cover the opening 161. Cavity 162
Is the portion of the diaphragm 176 facing the opening 161 and the substrate 17
8 is formed by the opening 161 on the surface. Substrate 17
The surface opposite to the piezoelectric element 8 (hereinafter referred to as the back surface) faces the liquid container side, and the cavity 162 is configured to be in contact with the liquid. The vibration plate 176 is attached to the substrate 178 in a liquid-tight manner so that even if the liquid enters the cavity 162, the liquid does not leak to the surface side of the substrate 178.
【0071】下部電極166は振動板176の表面、即
ち液体容器とは反対側の面に位置しており、下部電極1
66の主要部である円形部分の中心と開口161の中心
とがほぼ一致するように取り付けられている。なお、下
部電極166の円形部分の面積が開口161の面積より
も小さくなるように設定されている。一方、下部電極1
66の表面側には、圧電層160が、その円形部分の中
心と開口161の中心とがほぼ一致するように形成され
ている。圧電層160の円形部分の面積は、開口161
の面積よりも小さく、かつ下部電極166の円形部分の
面積よりも大きくなるように設定されている。The lower electrode 166 is located on the surface of the vibration plate 176, that is, the surface opposite to the liquid container.
It is attached so that the center of the circular portion which is the main part of 66 and the center of the opening 161 substantially coincide with each other. The area of the circular portion of the lower electrode 166 is set to be smaller than the area of the opening 161. On the other hand, the lower electrode 1
The piezoelectric layer 160 is formed on the surface side of the substrate 66 such that the center of the circular portion substantially coincides with the center of the opening 161. The area of the circular portion of the piezoelectric layer 160 is
, And larger than the area of the circular portion of the lower electrode 166.
【0072】一方、圧電層160の表面側には、上部電
極164が、その主要部である円形部分の中心と開口1
61の中心とがほぼ一致するように形成される。上部電
極164の円形部分の面積は、開口161および圧電層
160の円形部分の面積よりも小さく、かつ下部電極1
66の円形部分の面積よりも大きくなるよう設定されて
いる。On the other hand, on the front surface side of the piezoelectric layer 160, an upper electrode 164 is provided at the center of the circular portion which is the main portion thereof and the opening 1
61 are formed so as to substantially coincide with the center. The area of the circular portion of the upper electrode 164 is smaller than the area of the opening 161 and the circular portion of the piezoelectric layer 160, and the lower electrode 1
The area is set to be larger than the area of the circular portion 66.
【0073】したがって、圧電層160の主要部は、上
部電極164の主要部と下部電極166の主要部とによ
って、それぞれ表面側と裏面側とから挟みこまれる構造
となっていて、圧電層160を効果的に変形駆動するこ
とができる。圧電層160、上部電極164および下部
電極166のそれぞれの主要部である円形部分がアクチ
ュエータ106における圧電素子を形成する。上述のよ
うに圧電素子は振動板176に接している。また、上部
電極164の円形部分、圧電層160の円形部分、下部
電極166の円形部分および開口161のうちで、面積
が最も大きいのは開口161である。この構造によっ
て、振動板176のうち実際に振動する振動領域は、開
口161によって決定される。また、上部電極164の
円形部分、圧電層160の円形部分および下部電極16
6の円形部分は開口161より面積が小さいので、振動
板176がより振動しやすくなる。さらに、圧電層16
0と電気的に接続する下部電極166の円形部分および
上部電極164の円形部分のうち、下部電極166の円
形部分の方が小さい。従って、下部端子166の円形部
分が圧電層160のうち圧電効果を発生する部分を決定
する。Therefore, the main part of the piezoelectric layer 160 is sandwiched by the main part of the upper electrode 164 and the main part of the lower electrode 166 from the front side and the back side, respectively. The deformation driving can be performed effectively. The circular portions that are the main parts of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 form the piezoelectric element of the actuator 106. As described above, the piezoelectric element is in contact with the vibration plate 176. Of the circular portion of the upper electrode 164, the circular portion of the piezoelectric layer 160, the circular portion of the lower electrode 166, and the opening 161, the opening 161 has the largest area. With this structure, the vibration area of the vibration plate 176 that actually vibrates is determined by the opening 161. The circular portion of the upper electrode 164, the circular portion of the piezoelectric layer 160, and the lower electrode 16
Since the circular portion 6 has a smaller area than the opening 161, the diaphragm 176 is more likely to vibrate. Further, the piezoelectric layer 16
Of the circular portion of the lower electrode 166 and the circular portion of the upper electrode 164 electrically connected to 0, the circular portion of the lower electrode 166 is smaller. Therefore, the circular portion of the lower terminal 166 determines a portion of the piezoelectric layer 160 where the piezoelectric effect occurs.
【0074】上部電極端子168は、補助電極172を
介して上部電極164と電気的に接続するように振動板
176の表面側に形成される。一方、下部電極端子17
0は、下部電極166に電気的に接続するように振動板
176の表面側に形成される。上部電極164は、圧電
層160の表面側に形成されるため、上部電極端子16
8と接続する途中において、圧電層160の厚さと下部
電極166の厚さとの和に等しい段差を有する必要があ
る。上部電極164だけでこの段差を形成することは難
しく、かりに可能であったとしても上部電極164と上
部電極端子168との接続状態が弱くなってしまい、切
断してしまう危険がある。そこで、補助電極172を補
助部材として用いて上部電極164と上部電極端子16
8とを接続させている。このようにすることで、圧電層
160も上部電極164も補助電極172に支持された
構造となり、所望の機械的強度を得ることができ、また
上部電極164と上部電極端子168との接続を確実に
することが可能となる。The upper electrode terminal 168 is formed on the surface of the diaphragm 176 so as to be electrically connected to the upper electrode 164 via the auxiliary electrode 172. On the other hand, the lower electrode terminal 17
0 is formed on the surface side of diaphragm 176 so as to be electrically connected to lower electrode 166. Since the upper electrode 164 is formed on the surface side of the piezoelectric layer 160, the upper electrode terminal 16
8, it is necessary to have a step equal to the sum of the thickness of the piezoelectric layer 160 and the thickness of the lower electrode 166. It is difficult to form this step only with the upper electrode 164, and even if possible, the connection between the upper electrode 164 and the upper electrode terminal 168 is weakened, and there is a risk of disconnection. Therefore, the upper electrode 164 and the upper electrode terminal 16 are formed by using the auxiliary electrode 172 as an auxiliary member.
8 is connected. By doing so, both the piezoelectric layer 160 and the upper electrode 164 have a structure supported by the auxiliary electrode 172, so that a desired mechanical strength can be obtained, and the connection between the upper electrode 164 and the upper electrode terminal 168 is ensured. It becomes possible to.
【0075】なお、圧電素子と振動板176のうちの圧
電素子に直面する振動領域とが、アクチュエータ106
において実際に振動する振動部である。また、アクチュ
エータ106に含まれる部材は、互いに焼成されること
によって一体的に形成されることが好ましい。アクチュ
エータ106を一体的に形成することによって、アクチ
ュエータ106の取り扱いが容易になる。さらに、基板
178の強度を高めることによって振動特性が向上す
る。即ち、基板178の強度を高めることによって、ア
クチュエータ106の振動部のみが振動し、アクチュエ
ータ106のうち振動部以外の部分が振動しない。ま
た、アクチュエータ106の振動部以外の部分が振動し
ないためには、基板178の強度を高めるのに対し、ア
クチュエータ106の圧電素子を薄くかつ小さくし、振
動板176を薄くすることによって達成できる。It should be noted that the piezoelectric element and the vibrating region of the diaphragm 176 facing the piezoelectric element correspond to the actuator 106.
Is a vibrating part that actually vibrates. Further, the members included in the actuator 106 are preferably integrally formed by firing each other. By forming the actuator 106 integrally, handling of the actuator 106 becomes easy. Further, the vibration characteristics are improved by increasing the strength of the substrate 178. That is, by increasing the strength of the substrate 178, only the vibrating portion of the actuator 106 vibrates, and portions of the actuator 106 other than the vibrating portion do not vibrate. Also, in order to prevent portions other than the vibrating portion of the actuator 106 from vibrating, it is possible to increase the strength of the substrate 178 while making the piezoelectric element of the actuator 106 thinner and smaller and the diaphragm 176 thinner.
【0076】圧電層160の材料としては、ジルコン酸
チタン酸鉛(PZT)、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン
(PLZT)または鉛を使用しない鉛レス圧電膜を用い
ることが好ましく、基板178の材料としてジルコニア
またはアルミナを用いることが好ましい。また、振動板
176には、基板178と同じ材料を用いることが好ま
しい。上部電極164、下部電極166、上部電極端子
168および下部電極端子170は、導電性を有する材
料、例えば、金、銀、銅、プラチナ、アルミニウム、ニ
ッケルなどの金属を用いることができる。As the material of the piezoelectric layer 160, it is preferable to use lead zirconate titanate (PZT), lead lanthanum zirconate titanate (PLZT) or a lead-free piezoelectric film not using lead. Alternatively, it is preferable to use alumina. It is preferable that the same material as the substrate 178 be used for the diaphragm 176. For the upper electrode 164, the lower electrode 166, the upper electrode terminal 168, and the lower electrode terminal 170, a conductive material such as a metal such as gold, silver, copper, platinum, aluminum, or nickel can be used.
【0077】上述したように構成されるアクチュエータ
106は、液体を収容する容器に適用することができ
る。例えば、インクジェット記録装置に用いられるイン
クカートリッジやインクタンク、あるいは記録ヘッドを
洗浄するための洗浄液を収容した容器などに装着するこ
とができる。The actuator 106 configured as described above can be applied to a container for storing a liquid. For example, it can be mounted on an ink cartridge or ink tank used for an ink jet recording apparatus, or a container containing a cleaning liquid for cleaning a recording head.
【0078】図18および図19に示されるアクチュエ
ータ106は、液体容器の所定の場所に、キャビティ1
62を液体容器内に収容される液体と接触するように装
着される。液体容器に液体が十分に収容されている場合
には、キャビティ162内およびその外側は液体によっ
て満たされている。一方、液体容器の液体が消費され、
アクチュエータの装着位置以下まで液面が降下すると、
キャビティ162内には液体は存在しないか、あるいは
キャビティ162内にのみ液体が残存されその外側には
気体が存在する状態となる。アクチュエータ106は、
この状態の変化に起因する、少なくとも音響インピーダ
ンスの相違を検出する。それによって、アクチュエータ
106は、液体容器に液体が十分に収容されている状態
であるか、あるいはある一定以上の液体が消費された状
態であるかを検知することができる。さらに、アクチュ
エータ106は、液体容器内の液体の種類も検出するこ
とが可能である。The actuator 106 shown in FIG. 18 and FIG.
62 is attached so as to be in contact with the liquid contained in the liquid container. When the liquid is sufficiently stored in the liquid container, the inside and outside of the cavity 162 are filled with the liquid. On the other hand, the liquid in the liquid container is consumed,
When the liquid level drops below the mounting position of the actuator,
No liquid exists in the cavity 162, or the liquid remains only in the cavity 162 and a gas exists outside thereof. The actuator 106 is
At least a difference in acoustic impedance due to the change in the state is detected. Thereby, the actuator 106 can detect whether the liquid container is in a state where the liquid is sufficiently stored or whether the liquid container is in a state where a certain amount or more of the liquid is consumed. Further, the actuator 106 can also detect the type of liquid in the liquid container.
【0079】ここでアクチュエータによる液面検出の原
理について説明する。Here, the principle of liquid level detection by the actuator will be described.
【0080】媒体の音響インピーダンスの変化を検出す
るには、媒体のインピーダンス特性またはアドミッタン
ス特性を測定する。インピーダンス特性またはアドミッ
タンス特性を測定する場合には、例えば伝送回路を利用
することができる。伝送回路は、媒体に一定電圧を印加
し、周波数を変えて媒体に流れる電流を測定する。また
は、伝送回路は、媒体に一定電流を供給し、周波数を変
えて媒体に印加される電圧を測定する。伝送回路で測定
された電流値または電圧値の変化は音響インピーダンス
の変化を示す。また、電流値または電圧値が極大または
極小となる周波数fmの変化も音響インピーダンスの変
化を示す。To detect a change in the acoustic impedance of the medium, the impedance characteristics or admittance characteristics of the medium are measured. When measuring the impedance characteristic or the admittance characteristic, for example, a transmission circuit can be used. The transmission circuit applies a constant voltage to the medium, changes the frequency, and measures the current flowing through the medium. Alternatively, the transmission circuit supplies a constant current to the medium, changes the frequency, and measures the voltage applied to the medium. A change in the current value or voltage value measured by the transmission circuit indicates a change in acoustic impedance. Further, a change in the frequency fm at which the current value or the voltage value becomes maximum or minimum also indicates a change in acoustic impedance.
【0081】上記の方法とは別に、アクチュエータは、
液体の音響インピーダンスの変化を共振周波数のみの変
化を用いて検出することができる。液体の音響インピー
ダンスの変化を利用する方法として、アクチュエータの
振動部が振動した後に振動部に残留する残留振動によっ
て生ずる逆起電力を測定することによって共振周波数を
検出する方法を用いる場合には、例えば圧電素子を利用
することができる。圧電素子は、アクチュエータの振動
部に残留する残留振動により逆起電力を発生する素子で
あり、アクチュエータの振動部の振幅によって逆起電力
の大きさが変化する。従って、アクチュエータの振動部
の振幅が大きいほど検出がしやすい。また、アクチュエ
ータの振動部における残留振動の周波数によって逆起電
力の大きさが変化する周期が変わる。従って、アクチュ
エータの振動部の周波数は逆起電力の周波数に対応す
る。ここで、共振周波数は、アクチュエータの振動部と
振動部に接する媒体との共振状態における周波数をい
う。Apart from the method described above, the actuator
A change in the acoustic impedance of the liquid can be detected using only a change in the resonance frequency. As a method using the change in acoustic impedance of the liquid, when using a method of detecting a resonance frequency by measuring a back electromotive force generated by residual vibration remaining in the vibrating portion after the vibrating portion of the actuator vibrates, for example, A piezoelectric element can be used. A piezoelectric element is an element that generates a back electromotive force due to residual vibration remaining in a vibrating part of an actuator, and the magnitude of the back electromotive force changes according to the amplitude of the vibrating part of the actuator. Therefore, the larger the amplitude of the vibrating part of the actuator, the easier it is to detect. Further, the cycle at which the magnitude of the back electromotive force changes depends on the frequency of the residual vibration in the vibrating portion of the actuator. Therefore, the frequency of the vibrating part of the actuator corresponds to the frequency of the back electromotive force. Here, the resonance frequency refers to a frequency in a resonance state between the vibrating portion of the actuator and the medium in contact with the vibrating portion.
【0082】共振周波数fsを得るために、振動部と媒
体とが共振状態であるときの逆起電力測定によって得ら
れた波形をフーリエ変換する。アクチュエータの振動
は、一方向だけの変形ではなく、たわみや伸長等様々な
変形をともなうので、共振周波数fsを含め様々な周波
数を有する。よって、圧電素子と媒体とが共振状態であ
るときの逆起電力の波形をフーリエ変換し、最も支配的
な周波数成分を特定することで、共振周波数fsを判断
する。In order to obtain the resonance frequency fs, the waveform obtained by the back electromotive force measurement when the vibrating section and the medium are in a resonance state is subjected to Fourier transform. The vibration of the actuator is not only deformed in one direction but is accompanied by various deformations such as bending and elongation, and thus has various frequencies including the resonance frequency fs. Therefore, the resonance frequency fs is determined by Fourier-transforming the waveform of the back electromotive force when the piezoelectric element and the medium are in a resonance state, and specifying the most dominant frequency component.
【0083】周波数fmは、媒体のアドミッタンスが極
大またはインピーダンスが極小であるときの周波数であ
る。共振周波数fsとすると、周波数fmは、媒体の誘
電損失または機械的損失などによって、共振周波数fs
に対しわずかな誤差を生ずる。しかし、実測される周波
数fmから共振周波数fsを導出することは手間がかか
るため、一般には、周波数fmを共振周波数に代えて使
用する。ここで、アクチュエータ106の出力を伝送回
路に入力することで、アクチュエータ106は少なくと
も音響インピーダンスを検出することができる。The frequency fm is a frequency when the admittance of the medium is maximum or the impedance is minimum. Assuming that the resonance frequency is fs, the frequency fm is equal to the resonance frequency fs due to dielectric loss or mechanical loss of the medium.
Causes a slight error. However, deriving the resonance frequency fs from the actually measured frequency fm is troublesome, and therefore, generally, the frequency fm is used instead of the resonance frequency. Here, by inputting the output of the actuator 106 to the transmission circuit, the actuator 106 can detect at least the acoustic impedance.
【0084】媒体のインピーダンス特性またはアドミッ
タンス特性を測定し周波数fmを測定する方法と、アク
チュエータの振動部における残留振動振動によって生ず
る逆起電力を測定することによって共振周波数fsを測
定する方法と、によって特定される共振周波数に差がほ
とんど無いことが実験によって証明されている。The frequency fm is measured by measuring the impedance characteristic or admittance characteristic of the medium, and the resonance frequency fs is measured by measuring the back electromotive force generated by the residual vibration in the vibrating part of the actuator. It has been proved by experiments that there is almost no difference in the resonance frequencies to be obtained.
【0085】アクチュエータ106の振動領域は、振動
板176のうち開口161によって決定されるキャビテ
ィ162を構成する部分である。液体容器内に液体が充
分に収容されている場合には、キャビティ162内に
は、液体が満たされ、振動領域は液体容器内の液体と接
触する。一方で、液体容器内に液体が充分にない場合に
は、振動領域は液体容器内のキャビティに残った液体と
接するか、あるいは液体と接触せず、気体または真空と
接触する。The vibration region of the actuator 106 is a portion of the vibration plate 176 that forms the cavity 162 determined by the opening 161. When the liquid is sufficiently contained in the liquid container, the cavity 162 is filled with the liquid, and the vibrating region comes into contact with the liquid in the liquid container. On the other hand, if there is not enough liquid in the liquid container, the vibrating region will be in contact with the liquid remaining in the cavity in the liquid container, or will not be in contact with the liquid, but will be in contact with gas or vacuum.
【0086】本発明のアクチュエータ106にはキャビ
ティ162が設けられ、それによって、アクチュエータ
106の振動領域に液体容器内の液体が残るように設計
できる。その理由は次の通りである。The actuator 106 of the present invention is provided with the cavity 162 so that the liquid in the liquid container can be designed to remain in the vibration region of the actuator 106. The reason is as follows.
【0087】アクチュエータの液体容器への取り付け位
置や取り付け角度によっては、液体容器内の液体の液面
がアクチュエータの装着位置よりも下方にあるにもかか
わらず、アクチュエータの振動領域に液体が付着してし
まう場合がある。振動領域における液体の有無だけでア
クチュエータが液体の有無を検出している場合には、ア
クチュエータの振動領域に付着した液体が液体の有無の
正確な検出を妨げる。たとえば、液面がアクチュエータ
の装着位置よりも下方にある状態のとき、キャリッジの
往復移動などにより液体容器が揺動して液体が波うち、
振動領域に液滴が付着してしまうと、アクチュエータは
液体容器内に液体が充分にあるとの誤った判断をしてし
まう。そこで、逆にそこに液体を残存した場合であって
も液体の有無を正確に検出するように設計されたキャビ
ティを積極的に設けることで、液体容器が揺動して液面
が波立ったとしても、アクチュエータの誤動作を防止す
ることができる。このように、キャビティを有するアク
チュエータを用いることで、誤動作を防ぐことができ
る。Depending on the mounting position and the mounting angle of the actuator on the liquid container, the liquid adheres to the vibration area of the actuator even though the liquid level in the liquid container is below the mounting position of the actuator. In some cases. When the actuator detects the presence / absence of the liquid only by the presence / absence of the liquid in the vibration region, the liquid attached to the vibration region of the actuator prevents accurate detection of the presence / absence of the liquid. For example, when the liquid level is below the mounting position of the actuator, the liquid container swings due to the reciprocating movement of the carriage or the like, causing the liquid to wave,
If the droplets adhere to the vibrating area, the actuator incorrectly determines that there is sufficient liquid in the liquid container. Therefore, conversely, even if the liquid remains there, by positively providing a cavity designed to accurately detect the presence or absence of the liquid, the liquid container rocked and the liquid surface wavy However, malfunction of the actuator can be prevented. As described above, malfunction can be prevented by using the actuator having the cavity.
【0088】また、図19(E)に示すように、液体容
器内に液体が無く、アクチュエータ106のキャビティ
162に液体容器内の液体が残っている場合を、液体の
有無の閾値とする。すなわち、キャビティ162の周辺
に液体が無く、この閾値よりキャビティ内の液体が少な
い場合は、インク無しと判断し、キャビティ162の周
辺に液体が有り、この閾値より液体が多い場合は、イン
ク有りと判断する。例えば、アクチュエータ106を液
体容器の側壁に装着した場合、液体容器内の液体がアク
チュエータの装着位置よりも下にある場合をインク無し
と判断し、液体容器内の液体がアクチュエータの装着位
置より上にある場合をインク有りと判断する。このよう
に閾値を設定することによって、キャビティ内のインク
が乾燥してインクが無くなったときであってもインク無
しと判断し、キャビティ内のインクが無くなったところ
にキャリッジの揺れなどで再度インクがキャビティに付
着しても閾値を越えないので、インク無しと判断するこ
とができる。As shown in FIG. 19 (E), the case where there is no liquid in the liquid container and the liquid in the liquid container remains in the cavity 162 of the actuator 106 is defined as the threshold for the presence or absence of the liquid. That is, when there is no liquid around the cavity 162 and the amount of liquid in the cavity is smaller than this threshold, it is determined that there is no ink. When there is liquid around the cavity 162 and there is more liquid than this threshold, there is ink. to decide. For example, when the actuator 106 is mounted on the side wall of the liquid container, it is determined that there is no ink when the liquid in the liquid container is below the mounting position of the actuator, and the liquid in the liquid container is positioned above the mounting position of the actuator. If there is, it is determined that there is ink. By setting the threshold value in this manner, it is determined that there is no ink even when the ink in the cavity has dried and the ink has run out. Since the threshold value is not exceeded even if the ink adheres to the cavity, it can be determined that there is no ink.
【0089】ここで、図18および図19を参照しなが
ら逆起電力の測定による媒体とアクチュエータ106の
振動部との共振周波数から液体容器内の液体の状態を検
出する動作および原理について説明する。アクチュエー
タ106において、上部電極端子168および下部電極
端子170を介して、それぞれ上部電極164および下
部電極166に電圧を印加する。圧電層160のうち、
上部電極164および下部電極166に挟まれた部分に
は電界が生じる。その電界によって、圧電層160は変
形する。圧電層160が変形することによって振動板1
76のうちの振動領域がたわみ振動する。圧電層160
が変形した後しばらくは、たわみ振動がアクチュエータ
106の振動部に残留する。Here, the operation and principle of detecting the state of the liquid in the liquid container from the resonance frequency of the medium and the vibrating portion of the actuator 106 by measuring the back electromotive force will be described with reference to FIGS. 18 and 19. In the actuator 106, a voltage is applied to the upper electrode 164 and the lower electrode 166 via the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170, respectively. Of the piezoelectric layer 160,
An electric field is generated in a portion sandwiched between the upper electrode 164 and the lower electrode 166. The piezoelectric layer 160 is deformed by the electric field. When the piezoelectric layer 160 is deformed, the diaphragm 1
The vibration area of 76 vibrates flexibly. Piezoelectric layer 160
For a while after the deformation, the flexural vibration remains in the vibrating portion of the actuator 106.
【0090】残留振動は、アクチュエータ106の振動
部と媒体との自由振動である。従って、圧電層160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、電圧を印加した後に振動部と媒体との共振状態を容
易に得ることができる。残留振動は、アクチュエータ1
06の振動部を振動させるため、圧電層160をも変形
する。従って、圧電層160は逆起電力を発生する。そ
の逆起電力は、上部電極164、下部電極166、上部
電極端子168および下部電極端子170を介して検出
される。検出された逆起電力によって、共振周波数が特
定できるため、液体容器内の液体の状態を検出すること
ができる。The residual vibration is free vibration between the vibration part of the actuator 106 and the medium. Therefore, by making the voltage applied to the piezoelectric layer 160 a pulse waveform or a rectangular wave, a resonance state between the vibrating portion and the medium can be easily obtained after the voltage is applied. The residual vibration is
In order to vibrate the vibrating portion 06, the piezoelectric layer 160 is also deformed. Therefore, the piezoelectric layer 160 generates a back electromotive force. The back electromotive force is detected via the upper electrode 164, the lower electrode 166, the upper electrode terminal 168, and the lower electrode terminal 170. Since the resonance frequency can be specified by the detected back electromotive force, the state of the liquid in the liquid container can be detected.
【0091】一般に、共振周波数fsは、 fs=1/(2*π*(M*Cact)1/2) (式1) で表される。ここで、Mは振動部のイナータンスMact
と付加イナータンスM’との和である。Cactは振動部
のコンプライアンスである。In general, the resonance frequency fs is expressed by fs = 1 / (2 * π * (M * Cact) 1/2 ) (Equation 1). Here, M is the inertance Mact of the vibrating part.
And the additional inertance M ′. Cact is the compliance of the vibrating part.
【0092】図18(C)は、本実施例において、キャ
ビティにインクが残存していないときのアクチュエータ
106の断面図である。図19(A)および図19(B)
は、キャビティにインクが残存していないときのアクチ
ュエータ106の振動部およびキャビティ162の等価
回路である。FIG. 18C is a sectional view of the actuator 106 when no ink remains in the cavity in this embodiment. FIGS. 19A and 19B
Is an equivalent circuit of the vibrating section of the actuator 106 and the cavity 162 when no ink remains in the cavity.
【0093】Mactは、振動部の厚さと振動部の密度と
の積を振動部の面積で除したものであり、さらに詳細に
は、図19(A)に示すように、 Mact=Mpzt+Melectrode1+Melectrode2+Mvib (式2) と表される。ここで、Mpztは、振動部における圧電層
160の厚さと圧電層160の密度との積を圧電層16
0の面積で除したものである。Melectrode1は、振動部
における上部電極164の厚さと上部電極164の密度
との積を上部電極164の面積で除したものである。M
electrode2は、振動部における下部電極166の厚さと
下部電極166の密度との積を下部電極166の面積で
除したものである。Mvibは、振動部における振動板1
76の厚さと振動板176の密度との積を振動板176
の振動領域の面積で除したものである。ただし、Mact
を振動部全体としての厚さ、密度および面積から算出す
ることができるように、本実施例では、圧電層160、
上部電極164、下部電極166および振動板176の
振動領域のそれぞれの面積は、上述のような大小関係を
有するものの、相互の面積の差は微小であることが好ま
しい。また、本実施例において、圧電層160、上部電
極164および下部電極166においては、それらの主
要部である円形部分以外の部分は、主要部に対して無視
できるほど微小であることが好ましい。従って、アクチ
ュエータ106において、Mactは、上部電極164、
下部電極166、圧電層160および振動板176のう
ちの振動領域のそれぞれのイナータンスの和である。ま
た、コンプライアンスCactは、上部電極164、下部
電極166、圧電層160および振動板176のうちの
振動領域によって形成される部分のコンプライアンスで
ある。Mact is obtained by dividing the product of the thickness of the vibrating portion and the density of the vibrating portion by the area of the vibrating portion. More specifically, as shown in FIG. 2) is expressed as Here, Mpzt is the product of the thickness of the piezoelectric layer 160 in the vibrating portion and the density of the piezoelectric layer 160,
It is divided by the area of 0. Melectrode1 is obtained by dividing the product of the thickness of the upper electrode 164 and the density of the upper electrode 164 in the vibrating section by the area of the upper electrode 164. M
electrode2 is the product of the product of the thickness of the lower electrode 166 and the density of the lower electrode 166 in the vibrating section divided by the area of the lower electrode 166. Mvib is the diaphragm 1 in the vibrating section.
The product of the thickness of the diaphragm 76 and the density of the diaphragm 176 is
Of the vibration region. However, Mact
In this embodiment, the piezoelectric layer 160 and the piezoelectric layer 160 can be calculated from the thickness, density, and area of the entire vibrating portion.
Although the respective areas of the upper electrode 164, the lower electrode 166, and the vibration region of the diaphragm 176 have the magnitude relationship as described above, it is preferable that the difference between the areas is small. In the present embodiment, it is preferable that portions of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 other than the circular portion, which are main portions thereof, are so small as to be negligible with respect to the main portion. Therefore, in the actuator 106, Mact is the upper electrode 164,
This is the sum of the inertances of the lower electrode 166, the piezoelectric layer 160, and the vibration area of the vibration plate 176. The compliance Cact is a compliance of a portion formed by the vibration region of the upper electrode 164, the lower electrode 166, the piezoelectric layer 160, and the vibration plate 176.
【0094】尚、図19(A)、図19(B)、図19
(D)、図19(F)は、アクチュエータ106の振動部
およびキャビティ162の等価回路を示すが、これらの
等価回路において、Cactはアクチュエータ106の振
動部のコンプライアンスを示す。Cpzt、Celectrode
1、Celectrode2およびCvibはそれぞれ振動部における
圧電層160、上部電極164、下部電極166および
振動板176のコンプライアンスを示す。Cactは、以
下の式3で表される。19 (A), 19 (B) and 19
(D) and FIG. 19 (F) show equivalent circuits of the vibrating section of the actuator 106 and the cavity 162. In these equivalent circuits, Cact indicates compliance of the vibrating section of the actuator 106. Cpzt, Celectrode
1, Celectrode2 and Cvib indicate compliance of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, the lower electrode 166, and the diaphragm 176 in the vibrating portion, respectively. Cact is represented by the following equation 3.
【0095】 1/Cact=(1/Cpzt)+(1/Celectrode1)+(1/Celectrode2)+(1/Cvi b) (式3) 式2および式3より、図19(A)は、図19(B)のよ
うに表すこともできる。1 / Cact = (1 / Cpzt) + (1 / Celectrode1) + (1 / Celectrode2) + (1 / Cvi b) (Equation 3) From Equations 2 and 3, FIG. It can also be expressed as 19 (B).
【0096】コンプライアンスCactは、振動部の単位
面積に圧力をかけたときの変形によって媒体を受容でき
る体積を表す。また、コンプライアンスCactは、変形
のし易さを表すといってもよい。The compliance Cact represents a volume that can receive a medium by deformation when pressure is applied to a unit area of the vibrating portion. Further, the compliance Cact may be said to indicate the ease of deformation.
【0097】図19(C)は、液体容器に液体が十分に
収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液
体が満たされている場合のアクチュエータ106の断面
図を示す。図19(C)のM’maxは、液体容器に液体が
十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の周
辺に液体が満たされている場合の付加イナータンスの最
大値を表す。M’ maxは、FIG. 19C is a sectional view of the actuator 106 in a case where the liquid is sufficiently contained in the liquid container and the periphery of the vibration region of the actuator 106 is filled with the liquid. M′max in FIG. 19C represents the maximum value of the additional inertance when the liquid is sufficiently contained in the liquid container and the liquid is filled around the vibration region of the actuator 106. M'max is
【0098】 M’max=(π*ρ/(2*k3))*(2*(2*k*a)3/(3*π))/(π*a2)2 (式4) (aは振動部の半径、ρは媒体の密度、kは波数であ
る。)M′max = (π * ρ / (2 * k 3 )) * (2 * (2 * k * a) 3 / (3 * π)) / (π * a 2 ) 2 (Equation 4) (A is the radius of the vibrating part, ρ is the density of the medium, and k is the wave number.)
【0099】で表される。尚、式4は、アクチュエータ
106の振動領域が半径aの円形である場合に成立す
る。付加イナータンスM’は、振動部の付近にある媒体
の作用によって、振動部の質量が見かけ上増加している
ことを示す量である。式4からわかるように、M’max
は振動部の半径aと、媒体の密度ρとによって大きく変
化する。Is represented by Expression 4 holds when the vibration region of the actuator 106 is a circle having a radius a. The additional inertance M ′ is a quantity indicating that the mass of the vibrating part is apparently increased by the action of the medium near the vibrating part. As can be seen from Equation 4, M′max
Varies greatly depending on the radius a of the vibrating portion and the density ρ of the medium.
【0100】波数kは、 k=2*π*fact/c (式5) (factは液体が触れていないときの振動部の共振周波数
である。cは媒体中を伝播する音響の速度である。)The wave number k is as follows: k = 2 * π * fact / c (Equation 5) (Fact is the resonance frequency of the vibrating portion when the liquid is not touching. C is the speed of sound propagating in the medium. .)
【0101】で表される。Is represented by
【0102】図19(D)は、液体容器に液体が十分に
収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液
体が満たされている図19(C)の場合のアクチュエー
タ106の振動部およびキャビティ162の等価回路を
示す。FIG. 19D shows the vibrating portion and the cavity 162 of the actuator 106 in the case of FIG. 19C in which the liquid is sufficiently contained in the liquid container and the liquid is filled around the vibrating region of the actuator 106. Is shown.
【0103】図19(E)は、液体容器の液体が消費さ
れ、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が無
いものの、アクチュエータ106のキャビティ162内
には液体が残存している場合のアクチュエータ106の
断面図を示す。式4は、例えば、液体容器に液体が満た
されている場合に、インクの密度ρなどから決定される
最大のイナータンスM’maxを表す式である。一方、液
体容器内の液体が消費され、キャビティ162内に液体
が残留しつつアクチュエータ106の振動領域の周辺に
ある液体が気体または真空になった場合には、FIG. 19E shows the state of the actuator 106 when the liquid in the liquid container is consumed and there is no liquid around the vibration region of the actuator 106 but the liquid remains in the cavity 162 of the actuator 106. FIG. Equation 4 is an equation representing the maximum inertance M′max determined from the density ρ of the ink when the liquid container is filled with the liquid, for example. On the other hand, when the liquid in the liquid container is consumed and the liquid around the vibration region of the actuator 106 becomes gas or vacuum while the liquid remains in the cavity 162,
【0104】M’=ρ*t/S (式6) と表せる。tは、振動にかかわる媒体の厚さである。S
は、アクチュエータ106の振動領域の面積である。こ
の振動領域が半径aの円形の場合は、S=π*a2であ
る。従って、付加イナータンスM’は、液体容器に液体
が十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の
周辺に液体が満たされている場合には、式4に従う。一
方で、液体が消費され、キャビティ162内に液体が残
留しつつアクチュエータ106の振動領域の周辺にある
液体が気体または真空になった場合には、式6に従う。M ′ = ρ * t / S (Equation 6) t is the thickness of the medium involved in the vibration. S
Is the area of the vibration region of the actuator 106. When this vibration region is a circle having a radius a, S = π * a 2 . Therefore, the additional inertance M ′ follows Expression 4 when the liquid is sufficiently stored in the liquid container and the liquid is filled around the vibration region of the actuator 106. On the other hand, when the liquid is consumed and the liquid around the vibration region of the actuator 106 becomes gas or vacuum while the liquid remains in the cavity 162, Equation 6 is followed.
【0105】ここで、図19(E)のように、液体容器
の液体が消費され、アクチュエータ106の振動領域の
周辺に液体が無いものの、アクチュエータ106のキャ
ビティ162内には液体が残存している場合の付加イナ
ータンスM’を便宜的にM’cavとし、アクチュエータ
106の振動領域の周辺に液体が満たされている場合の
付加イナータンスM’maxと区別する。Here, as shown in FIG. 19E, the liquid in the liquid container is consumed, and there is no liquid around the vibration region of the actuator 106, but the liquid remains in the cavity 162 of the actuator 106. In this case, the additional inertance M ′ is M′cav for convenience, and is distinguished from the additional inertance M′max when the liquid is filled around the vibration region of the actuator 106.
【0106】図19(F)は、液体容器の液体が消費さ
れ、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が無
いものの、アクチュエータ106のキャビティ162内
には液体が残存している図19(E)の場合のアクチュ
エータ106の振動部およびキャビティ162の等価回
路を示す。FIG. 19F shows that the liquid in the liquid container is consumed, and there is no liquid around the vibration region of the actuator 106, but the liquid remains in the cavity 162 of the actuator 106. 5 shows an equivalent circuit of the vibrating section of the actuator 106 and the cavity 162 in the case of FIG.
【0107】ここで、媒体の状態に関係するパラメータ
は、式6において、媒体の密度ρおよび媒体の厚さtで
ある。液体容器内に液体が充分に収容されている場合
は、アクチュエータ106の振動部に液体が接触し、液
体容器内に液体が充分に収容されていない場合は、キャ
ビティ内部に液体が残存するか、もしくはアクチュエー
タ106の振動部に気体または真空が接触する。アクチ
ュエータ106の周辺の液体が消費され、図19(C)
のM’maxから図19(E)のM’cavへ移行する過程に
おける付加イナータンスをM’ varとすると、液体容器
内の液体の収容状態によって、媒体の厚さtが変化する
ため、付加イナータンスM’varが変化し、共振周波数
fsも変化することになる。従って、共振周波数fsを
特定することによって、液体容器内の液体の有無を検出
することができる。ここで、図19(E)に示すようにt
=dとした場合、式6を用いてM’cavを表すと、式6
のtにキャビティの深さdを代入し、Here, the parameters relating to the state of the medium are the density ρ of the medium and the thickness t of the medium in Equation 6. When the liquid is sufficiently stored in the liquid container, the liquid comes into contact with the vibrating portion of the actuator 106. When the liquid is not sufficiently stored in the liquid container, the liquid remains in the cavity or Alternatively, gas or vacuum comes into contact with the vibrating portion of the actuator 106. The liquid around the actuator 106 is consumed, and FIG.
Assuming that the additional inertance in the process of shifting from M′max of FIG. 19 to M′cav of FIG. 19E is M ′ var, the thickness t of the medium changes depending on the storage state of the liquid in the liquid container. M′var changes, and the resonance frequency fs also changes. Therefore, by specifying the resonance frequency fs, the presence or absence of the liquid in the liquid container can be detected. Here, as shown in FIG.
= D, M′cav is expressed using Equation 6, and Equation 6
Substituting the cavity depth d for t
【0108】M’cav=ρ*d/S (式7) となる。M′cav = ρ * d / S (Equation 7)
【0109】また、媒体が互いに種類の異なる液体であ
っても、組成の違いによって密度ρが異なるため、付加
イナータンスM´が変化し、共振周波数fsも変化す
る。従って、共振周波数fsを特定することで、液体の
種類を検出できる。 尚、アクチュエータ106の振動
部にインクまたは空気のいずれか一方のみが接触し、混
在していない場合には、式4によって計算しても、M’
の相違を検出できる。Further, even if the mediums are liquids of different types, the added inertance M 'changes and the resonance frequency fs changes because the density ρ differs depending on the composition. Therefore, the type of liquid can be detected by specifying the resonance frequency fs. When only one of ink and air comes into contact with the vibrating portion of the actuator 106 and is not mixed, even if it is calculated by Equation 4, M ′
Can be detected.
【0110】図20(A)は、インクタンク内のインク
の量とインクおよび振動部の共振周波数fsとの関係を
示すグラフである。ここでは液体の1例としてインクに
ついて説明する。縦軸は、共振周波数fsを示し、横軸
は、インク量を示す。インク組成が一定であるとき、イ
ンク残量の低下に伴い、共振周波数fsは、上昇する。FIG. 20A is a graph showing the relationship between the amount of ink in the ink tank and the resonance frequency fs of the ink and the vibrating section. Here, an ink will be described as an example of the liquid. The vertical axis indicates the resonance frequency fs, and the horizontal axis indicates the ink amount. When the ink composition is constant, the resonance frequency fs increases with a decrease in the remaining amount of ink.
【0111】インク容器にインクが十分に収容され、ア
クチュエータ106の振動領域の周辺にインクが満たさ
れている場合には、その最大付加イナータンスM’max
は式4に表わされる値となる。一方で、インクが消費さ
れ、キャビティ162内に液体が残留しつつアクチュエ
ータ106の振動領域の周辺にインクが満たされていな
いときには、付加イナータンスM’varは、媒体の厚さ
tに基づいて式6によって算出される。式6中のtは振
動にかかわる媒体の厚さであるから、アクチュエータ1
06のキャビティ162のd(図18(B)参照)を小さ
く、即ち、基板178を十分に薄くすることによって、
インクが徐々に消費されていく過程を検出することもで
きる(図19(C)参照)。ここで、tinkは振動にかか
わるインクの厚さとし、tink−maxはM’maxにおける
tinkとする。例えば、インクカートリッジの底面にア
クチュエータ106をインクの液面に対してほぼ水平に
配備する。インクが消費され、インクの液面がアクチュ
エータ106からtink−maxの高さ以下に達すると、式
6によりM’varが徐々に変化し、式1により共振周波
数fsが徐々に変化する。従って、インクの液面がtの
範囲内にある限り、アクチュエータ106はインクの消
費状態を徐々に検出することができる。When the ink is sufficiently contained in the ink container and the periphery of the vibration region of the actuator 106 is filled with ink, the maximum additional inertance M′max
Is the value represented by Equation 4. On the other hand, when the ink is consumed and the ink is not filled around the vibration region of the actuator 106 while the liquid remains in the cavity 162, the additional inertance M′var is calculated based on the thickness t of the medium. It is calculated by Since t in Expression 6 is the thickness of the medium involved in the vibration, the actuator 1
By making d (see FIG. 18B) of the cavity 162 of 06 small, that is, by making the substrate 178 sufficiently thin,
A process in which the ink is gradually consumed can also be detected (see FIG. 19C). Here, tink is the thickness of the ink relating to the vibration, and tink-max is tink at M′max. For example, the actuator 106 is provided on the bottom surface of the ink cartridge substantially horizontally with respect to the ink level. When the ink is consumed and the liquid level of the ink reaches the height of tink-max or less from the actuator 106, M′var gradually changes according to Equation 6, and the resonance frequency fs gradually changes according to Equation 1. Therefore, as long as the ink level is within the range of t, the actuator 106 can gradually detect the ink consumption state.
【0112】また、アクチュエータ106の振動領域を
大きくまたは長くし、かつ縦に配置することによってイ
ンクの消費による液面の位置にしたがって、式6中のS
が変化する。従って、アクチュエータ106はインクが
徐々に消費されていく過程を検出することもできる。例
えば、インクカートリッジの側壁にアクチュエータ10
6をインクの液面に対してほぼ垂直に配備する。インク
が消費され、インクの液面がアクチュエータ106の振
動領域に達すると、水位の低下に伴い付加イナータンス
M’が減少するので、式1により共振周波数fsが徐々
に増加する。従って、インクの液面が、キャビティ16
2の径2a(図19(C)参照)の範囲内にある限り、
アクチュエータ106はインクの消費状態を徐々に検出
することができる。Further, by increasing or lengthening the vibration area of the actuator 106 and arranging the actuator 106 vertically, according to the position of the liquid surface due to ink consumption, S
Changes. Therefore, the actuator 106 can also detect a process in which the ink is gradually consumed. For example, the actuator 10 is provided on the side wall of the ink cartridge.
6 is arranged substantially perpendicular to the ink level. When the ink is consumed and the liquid level of the ink reaches the vibration region of the actuator 106, the additional inertance M ′ decreases as the water level decreases, so that the resonance frequency fs gradually increases according to Equation 1. Therefore, the liquid level of the ink is
2 within the range of the diameter 2a (see FIG. 19C).
The actuator 106 can gradually detect the ink consumption state.
【0113】図20(A)の曲線Xは、アクチュエータ1
06のキャビティ162を十分に浅くした場合や、アク
チュエータ106の振動領域を十分に大きくまたは長く
した場合のインクタンク内に収容されたインクの量とイ
ンクおよび振動部の共振周波数fsとの関係を表わして
いる。インクタンク内のインクの量が減少するととも
に、インクおよび振動部の共振周波数fsが徐々に変化
していく様子が理解できる。A curve X in FIG.
6 shows the relationship between the amount of ink contained in the ink tank and the ink and the resonance frequency fs of the vibrating part when the cavity 162 of the actuator 06 is made sufficiently shallow or when the vibration region of the actuator 106 is made sufficiently large or long. ing. It can be understood that as the amount of ink in the ink tank decreases, the resonance frequency fs of the ink and the vibrating part gradually changes.
【0114】より詳細には、インクが徐々に消費されて
いく過程を検出することができる場合とは、アクチュエ
ータ106の振動領域の周辺において、互いに密度が異
なる液体と気体とがともに存在し、かつ振動にかかわる
場合である。インクが徐々に消費されていくに従って、
アクチュエータ106の振動領域周辺において振動にか
かわる媒体は、液体が減少する一方で気体が増加する。
例えば、アクチュエータ106をインクの液面に対して
水平に配備した場合であって、tinkがtink−maxより
小さいときには、アクチュエータ106の振動にかかわ
る媒体はインクと気体との両方を含む。したがって、ア
クチュエータ106の振動領域の面積Sとすると、式4
のM’max以下になった状態をインクと気体の付加質量
で表すと、More specifically, the case where the process in which the ink is gradually consumed can be detected means that both the liquid and the gas having different densities exist around the vibrating region of the actuator 106, and This is the case related to vibration. As the ink is gradually consumed,
In the medium related to the vibration around the vibration region of the actuator 106, the liquid increases while the gas increases.
For example, in a case where the actuator 106 is disposed horizontally with respect to the ink level, and when tink is smaller than tink-max, the medium involved in the vibration of the actuator 106 includes both ink and gas. Therefore, assuming that the area S of the vibration region of the actuator 106 is:
When the state of M'max or less is represented by the added mass of ink and gas,
【0115】 M’=M’air+M’ink= ρair*tair/S+ρink*tink/S (式8) となる。ここで、M’airは空気のイナータンスであ
り、M’inkはインクのイナータンスである。ρairは空
気の密度であり、ρinkはインクの密度である。tairは
振動にかかわる空気の厚さであり、tinkは振動にかか
わるインクの厚さである。アクチュエータ106の振動
領域周辺における振動にかかわる媒体のうち、液体が減
少して気体が増加するに従い、アクチュエータ106が
インクの液面に対しほぼ水平に配備されている場合に
は、tairが増加し、tinkが減少する。それによって、
M’varが徐々に減少し、共振周波数が徐々に増加す
る。よって、インクタンク内に残存しているインクの量
またはインクの消費量を検出することができる。尚、式
7において液体の密度のみの式となっているのは、液体
の密度に対して、空気の密度が無視できるほど小さい場
合を想定しているからである。M ′ = M′air + M′ink = ρair * tair / S + ρink * tink / S (Equation 8) Here, M'air is the inertance of air, and M'ink is the inertance of ink. ρair is the density of air, and ρink is the density of the ink. tair is the thickness of the air involved in the vibration, and tink is the thickness of the ink involved in the vibration. As the liquid decreases and the gas increases in the medium related to the vibration around the vibration region of the actuator 106, tair increases when the actuator 106 is arranged substantially horizontally with respect to the ink level, tink decreases. Thereby,
M'var gradually decreases, and the resonance frequency gradually increases. Therefore, the amount of ink remaining in the ink tank or the amount of consumed ink can be detected. It should be noted that the reason why only the density of the liquid is used in Equation 7 is that it is assumed that the density of the air is negligibly small compared to the density of the liquid.
【0116】アクチュエータ106がインクの液面に対
しほぼ垂直に配備されている場合には、アクチュエータ
106の振動領域のうち、アクチュエータ106の振動
にかかわる媒体がインクのみの領域と、アクチュエータ
106の振動にかかわる媒体が気体の領域との並列の等
価回路(図示せず)と考えられる。アクチュエータ10
6の振動にかかわる媒体がインクのみの領域の面積をS
inkとし、アクチュエータ106の振動にかかわる媒体
が気体のみの領域の面積をSairとすると、When the actuator 106 is disposed substantially perpendicular to the ink surface, the medium related to the vibration of the actuator 106 in the vibration area of the actuator 106 and the vibration area of the actuator 106 The medium involved is considered as an equivalent circuit (not shown) in parallel with the region of the gas. Actuator 10
The medium relating to the vibration of No. 6 has the area of the ink-only area as S
Assuming that the area of the region where only the medium relating to the vibration of the actuator 106 is gas is Sair,
【0117】 1/M’=1/M’air+1/M’ink=Sair/(ρair*tair)+Sink/(ρink*tin k) (式9) となる。1 / M ′ = 1 / M′air + 1 / M′ink = Sair / (ρair * tair) + Sink / (ρink * tink) (Equation 9)
【0118】尚、式9は、アクチュエータ106のキャ
ビティにインクが保持されない場合に適用される。アク
チュエータ106のキャビティにインクが保持される場
合については、式7、式8および式9によって計算する
ことができる。Equation 9 is applied when ink is not held in the cavity of the actuator 106. The case where the ink is held in the cavity of the actuator 106 can be calculated by Expressions 7, 8, and 9.
【0119】一方、基板178が厚く、即ち、キャビテ
ィ162の深さdが深く、dが媒体の厚さtink-maxに
比較的近い場合や、液体容器の高さに比して振動領域が
非常に小さいアクチュエータを用いる場合には、実際上
はインクが徐々に減少する過程を検出するというよりは
インクの液面がアクチュエータの装着位置より上位置か
下位置かを検出することになる。換言すると、アクチュ
エータの振動領域におけるインクの有無を検出すること
になる。例えば、図20(A)の曲線Yは、小さい円形の
振動領域の場合におけるインクタンク内のインクの量と
インクおよび振動部の共振周波数fsとの関係を示す。
インクタンク内のインクの液面がアクチュエータの装着
位置を通過する前後におけるインク量Qの間で、インク
および振動部の共振周波数fsが激しく変化している様
子が示される。このことから、インクタンク内にインク
が所定量残存しているか否かを検出することができる。On the other hand, when the substrate 178 is thick, that is, when the depth d of the cavity 162 is deep and d is relatively close to the medium thickness tink-max, or when the vibration region is very large compared to the height of the liquid container. When a smaller actuator is used, it is actually detected that the ink level is higher and lower than the mounting position of the actuator, rather than detecting the process of gradually decreasing the ink. In other words, the presence or absence of ink in the vibration region of the actuator is detected. For example, the curve Y in FIG. 20A shows the relationship between the amount of ink in the ink tank and the ink and the resonance frequency fs of the vibrating part in the case of a small circular vibration region.
A state is shown in which the resonance frequency fs of the ink and the vibrating part changes drastically between the ink amounts Q before and after the liquid level of the ink in the ink tank passes through the mounting position of the actuator. From this, it is possible to detect whether a predetermined amount of ink remains in the ink tank.
【0120】図20(B)は、図20(A)の曲線Yに
おけるインクの密度とインクおよび振動部の共振周波数
fsとの関係を示す。液体の例としてインクを挙げてい
る。図20(B)に示すように、インク密度が高くなる
と、付加イナータンスが大きくなるので共振周波数fs
が低下する。すなわち、インクの種類によって共振周波
数fsが異なる。したがって共振周波数fsを測定する
ことによって、インクを再充填する際に、密度の異なっ
たインクが混入されていないか確認することができる。FIG. 20B shows the relationship between the ink density and the resonance frequency fs of the ink and the vibrating section in the curve Y of FIG. 20A. Ink is given as an example of the liquid. As shown in FIG. 20B, when the ink density increases, the additional inertance increases, so that the resonance frequency fs
Decrease. That is, the resonance frequency fs differs depending on the type of ink. Therefore, by measuring the resonance frequency fs, it is possible to confirm whether inks having different densities are mixed when the ink is refilled.
【0121】つまり、互いに種類の異なるインクを収容
するインクタンクを識別できる。That is, it is possible to identify ink tanks containing different types of ink.
【0122】続いて、液体容器内の液体が空の状態であ
ってもアクチュエータ106のキャビティ162内に液
体が残存するようにキャビティのサイズと形状を設定し
た時の、液体の状態を正確に検出できる条件を詳述す
る。アクチュエータ106は、キャビティ162内に液
体が満たされている場合に液体の状態を検出できれば、
キャビティ162内に液体が満たされていない場合であ
っても液体の状態を検出できる。Subsequently, when the size and shape of the cavity are set so that the liquid remains in the cavity 162 of the actuator 106 even when the liquid in the liquid container is empty, the state of the liquid is accurately detected. The possible conditions will be described in detail. If the actuator 106 can detect the state of the liquid when the cavity 162 is filled with the liquid,
Even when the cavity 162 is not filled with the liquid, the state of the liquid can be detected.
【0123】共振周波数fsは、イナータンスMの関数
である。イナータンスMは、振動部のイナータンスMac
tと付加イナータンスM’との和である。ここで、付加
イナータンスM’が液体の状態と関係する。付加イナー
タンスM’は、振動部の付近にある媒体の作用によって
振動部の質量が見かけ上増加していることを示す量であ
る。即ち、振動部の振動によって見かけ上媒体を吸収す
ることによる振動部の質量の増加分をいう。The resonance frequency fs is a function of the inertance M. The inertance M is the inertance Mac of the vibrating part.
It is the sum of t and the additional inertance M '. Here, the additional inertance M ′ is related to the state of the liquid. The additional inertance M ′ is an amount indicating that the mass of the vibrating part is apparently increased by the action of the medium near the vibrating part. That is, it means an increase in the mass of the vibrating section due to apparent absorption of the medium by the vibration of the vibrating section.
【0124】従って、M’cavが式4におけるM’maxよ
りも大きい場合には、見かけ上吸収する媒体は全てキャ
ビティ162内に残存する液体である。よって、液体容
器内に液体が満たされている状態と同じである。この場
合にはM’が変化しないので、共振周波数fsも変化し
ない。従って、アクチュエータ106は、液体容器内の
液体の状態を検出できないことになる。Therefore, when M'cav is larger than M'max in Equation 4, all the apparently absorbing media are liquids remaining in the cavity 162. Therefore, it is the same as the state where the liquid is filled in the liquid container. In this case, since M ′ does not change, the resonance frequency fs does not change. Therefore, the actuator 106 cannot detect the state of the liquid in the liquid container.
【0125】一方、M’cavが式4におけるM’ maxよ
りも小さい場合には、見かけ上吸収する媒体はキャビテ
ィ162内に残存する液体および液体容器内の気体また
は真空である。このときには液体容器内に液体が満たさ
れている状態とは異なりM’が変化するので、共振周波
数fsが変化する。従って、アクチュエータ106は、
液体容器内の液体の状態を検出できる。On the other hand, when M′cav is smaller than M′max in Equation 4, the medium apparently absorbed is the liquid remaining in the cavity 162 and the gas or vacuum in the liquid container. At this time, unlike the state where the liquid is filled in the liquid container, M ′ changes, so that the resonance frequency fs changes. Therefore, the actuator 106
The state of the liquid in the liquid container can be detected.
【0126】即ち、液体容器内の液体が空の状態で、ア
クチュエータ106のキャビティ162内に液体が残存
する場合に、アクチュエータ106が液体の状態を正確
に検出できる条件は、M’cavがM’maxよりも小さいこ
とである。尚、アクチュエータ106が液体の状態を正
確に検出できる条件M’max>M’cavは、キャビティ1
62の形状にかかわらない。That is, when the liquid in the liquid container is empty and the liquid remains in the cavity 162 of the actuator 106, the condition under which the actuator 106 can accurately detect the liquid state is that M'cav is M'cav. It is smaller than max. The condition M′max> M′cav at which the actuator 106 can accurately detect the state of the liquid is defined as the cavity 1
Regardless of the shape of 62.
【0127】ここで、M’cavは、キャビティ162の
容量とほぼ等しい容量の液体の質量である。従って、
M’max>M’cavの不等式から、アクチュエータ106
が液体の状態を正確に検出できる条件は、キャビティ1
62の容量の条件として表すことができる。例えば、円
形状のキャビティ162の開口161の半径をaとし、
およびキャビティ162の深さをdとすると、Here, M'cav is the mass of the liquid having a volume substantially equal to the volume of the cavity 162. Therefore,
From the inequality M′max> M′cav, the actuator 106
The conditions under which the liquid state can be accurately detected are cavity 1
It can be expressed as a condition of a capacity of 62. For example, let a be the radius of the opening 161 of the circular cavity 162,
And the depth of the cavity 162 is d,
【0128】 M’max>ρ*d/πa2 (式10) である。式10を展開するとM′max> ρ * d / πa 2 (Equation 10). Expanding Equation 10 gives
【0129】a/d>3*π/8 (式11) という条件が求められる。尚、式10、式11は、キャ
ビティ162の形状が円形の場合に限り成立する。円形
でない場合のM’maxの式を用い、式10中のπa 2をそ
の面積と置き換えて計算すれば、キャビティの幅および
長さ等のディメンジョンと深さの関係が導き出せる。The condition of a / d> 3 * π / 8 (Equation 11) is required. Equations 10 and 11 are
This is true only when the shape of the bitty 162 is circular. Round
Πa in equation 10 using the equation of M′max TwoTo
By calculating the area of the cavity, the width of the cavity and
The relationship between dimensions such as length and depth can be derived.
【0130】従って、式11を満たす開口161の半径
aおよびキャビティ162の深さdであるキャビティ1
62を有するアクチュエータ106であれば、液体容器
内の液体が空の状態であって、かつキャビティ162内
に液体が残存する場合であっても、誤作動することなく
液体の状態を検出できる。Therefore, the radius of the opening 161 satisfying the equation (11)
a and cavity 1 at depth d of cavity 162
The actuator 106 having 62 can detect the state of the liquid without malfunction even if the liquid in the liquid container is empty and the liquid remains in the cavity 162.
【0131】付加イナータンスM’は音響インピーダン
ス特性にも影響するので、残留振動によりアクチュエー
タ106に発生する逆起電力を測定する方法は、少なく
とも音響インピーダンスの変化を検出しているともいえ
る。Since the additional inertance M ′ also affects the acoustic impedance characteristics, it can be said that the method of measuring the back electromotive force generated in the actuator 106 due to the residual vibration detects at least a change in the acoustic impedance.
【0132】また、本実施例によれば、アクチュエータ
106が振動を発生してその後の残留振動によりアクチ
ュエータ106に発生する逆起電力を測定している。し
かし、アクチュエータ106の振動部が駆動電圧による
自らの振動によって液体に振動を与えることは必ずしも
必要ではない。即ち、振動部が自ら発振しなくても、そ
れと接触しているある範囲の液体と共に振動すること
で、圧電層160がたわみ変形する。この残留振動が圧
電層160に逆起電力電圧を発生させ、上部電極164
および下部電極166にその逆起電力電圧を伝達する。
この現象を利用することで媒体の状態を検出してもよ
い。例えば、インクジェット記録装置において、印字時
における印字ヘッドの走査によるキャリッジの往復運動
による振動によって発生するアクチュエータの振動部の
周囲の振動を利用してインクタンクまたはその内部のイ
ンクの状態を検出してもよい。Further, according to the present embodiment, the back electromotive force generated in the actuator 106 by the residual vibration after the actuator 106 generates the vibration is measured. However, it is not always necessary for the vibrating section of the actuator 106 to vibrate the liquid by its own vibration due to the drive voltage. That is, even if the vibrating part does not oscillate by itself, it vibrates together with a certain range of liquid in contact with the vibrating part, whereby the piezoelectric layer 160 bends and deforms. This residual vibration generates a back electromotive force voltage in the piezoelectric layer 160, and the upper electrode 164
And the lower electromotive force voltage to lower electrode 166.
The state of the medium may be detected by utilizing this phenomenon. For example, in an ink jet recording apparatus, even if the state of the ink tank or the ink inside the ink tank is detected by using the vibration around the vibration part of the actuator generated by the vibration due to the reciprocating movement of the carriage due to the scan of the print head during printing. Good.
【0133】図21(A) および図21(B)は、アク
チュエータ106を振動させた後の、アクチュエータ1
06の残留振動の波形と残留振動の測定方法とを示す。
インクカートリッジ内のアクチュエータ106の装着位
置レベルにおけるインク水位の上下は、アクチュエータ
106が発振した後の残留振動の周波数変化や、振幅の
変化によって検出することができる。図21(A) およ
び図21(B)において、縦軸はアクチュエータ106
の残留振動によって発生した逆起電力の電圧を示し、横
軸は時間を示す。アクチュエータ106の残留振動によ
って、図21(A) および図21(B)に示すように電
圧のアナログ信号の波形が発生する。次に、アナログ信
号を、信号の周波数に対応するデジタル数値に変換す
る。FIGS. 21A and 21B show the actuator 1 after the actuator 106 is vibrated.
6 shows a waveform of the residual vibration and a method of measuring the residual vibration.
Up and down of the ink level at the mounting position level of the actuator 106 in the ink cartridge can be detected by a change in the frequency or amplitude of the residual vibration after the actuator 106 oscillates. 21A and 21B, the vertical axis represents the actuator 106.
Represents the voltage of the back electromotive force generated by the residual vibration, and the horizontal axis represents time. Due to the residual vibration of the actuator 106, a voltage analog signal waveform is generated as shown in FIGS. 21 (A) and 21 (B). Next, the analog signal is converted into a digital numerical value corresponding to the frequency of the signal.
【0134】図21(A) および図21(B)に示した
例においては、アナログ信号の4パルス目から8パルス
目までの4個のパルスが生じる時間を計測することによ
って、インクの有無を検出する。In the example shown in FIGS. 21 (A) and 21 (B), the presence or absence of ink is measured by measuring the time during which four pulses from the fourth pulse to the eighth pulse of the analog signal are generated. To detect.
【0135】より詳細には、アクチュエータ106が発
振した後、予め設定された所定の基準電圧を低電圧側か
ら高電圧側へ横切る回数をカウントする。デジタル信号
を4カウントから8カウントまでの間をHighとし、
所定のクロックパルスによって4カウントから8カウン
トまでの時間を計測する。More specifically, the number of times that the actuator 106 oscillates and crosses a predetermined reference voltage from a low voltage side to a high voltage side after oscillation is counted. A digital signal between 4 and 8 counts is defined as High,
The time from 4 counts to 8 counts is measured by a predetermined clock pulse.
【0136】図21(A)はアクチュエータ106の装
着位置レベルよりも上位にインク液面があるときの波形
である。また、図21(A)はアクチュエータ106の
振動領域の上端と下端との間にインクの液面がある時の
波形である。さらに、図21(C)はアクチュエータ1
06の装着位置レベルにおいてインクが無いときの波形
である。図21(A)と図21(C)とを比較すると、
図21(A)の方が図21(C)よりも4カウントから
8カウントまでの時間が長いことがわかる。換言する
と、インクの有無によって4カウントから8カウントま
での時間が異なる。この時間の相違を利用して、インク
の消費状態を検出することができる。アナログ波形の4
カウント目から数えるのは、アクチュエータ106の振
動が安定してから計測をはじめるためである。4カウン
ト目からとしたのは単なる一例であって、任意のカウン
トから数えてもよい。ここでは、4カウント目から8カ
ウント目までの信号を検出し、所定のクロックパルスに
よって4カウント目から8カウント目までの時間を測定
する。それによって、共振周波数を求める。クロックパ
ルスは、インクカートリッジに取り付けられる半導体記
憶装置等を制御するためのクロックと等しいクロックの
パルスであることが好ましい。尚、8カウント目までの
時間を測定する必要は無く、任意のカウントまで数えて
もよい。図21においては、4カウント目から8カウン
ト目までの時間を測定しているが周波数を検出する回路
構成にしたがって、異なったカウント間隔内の時間を検
出してもよい。FIG. 21A shows a waveform when the ink level is higher than the mounting position level of the actuator 106. FIG. 21A shows a waveform when the ink level is between the upper end and the lower end of the vibration region of the actuator 106. Further, FIG. 21 (C) shows the actuator 1
It is a waveform when there is no ink at the mounting position level 06. 21 (A) and FIG. 21 (C),
21A shows that the time from 4 counts to 8 counts is longer than that of FIG. 21C. In other words, the time from 4 counts to 8 counts differs depending on the presence or absence of ink. The ink consumption state can be detected using the difference in the time. 4 of analog waveform
The reason for counting from the count is to start the measurement after the vibration of the actuator 106 is stabilized. Starting from the fourth count is merely an example, and counting from an arbitrary count may be performed. Here, signals from the 4th to 8th counts are detected, and the time from the 4th to 8th counts is measured by a predetermined clock pulse. Thereby, the resonance frequency is obtained. The clock pulse is preferably a clock pulse equal to a clock for controlling a semiconductor memory device or the like attached to the ink cartridge. It is not necessary to measure the time up to the eighth count, and the time may be counted up to an arbitrary count. In FIG. 21, the time from the fourth count to the eighth count is measured, but the time within a different count interval may be detected according to the circuit configuration for detecting the frequency.
【0137】例えば、インクの品質が安定していてピー
クの振幅の変動が小さい場合には、検出の速度を上げる
ために4カウント目から6カウント目までの時間を検出
することにより共振周波数を求めてもよい。また、イン
クの品質が不安定でパルスの振幅の変動が大きい場合に
は、残留振動を正確に検出するために4カウント目から
12カウント目までの時間を検出してもよい。For example, when the ink quality is stable and the fluctuation of the peak amplitude is small, the resonance frequency is obtained by detecting the time from the fourth count to the sixth count in order to increase the detection speed. You may. When the ink quality is unstable and the pulse amplitude fluctuates greatly, the time from the fourth count to the twelfth count may be detected in order to accurately detect the residual vibration.
【0138】また、他の実施例として所定期間内におけ
る逆起電力の電圧波形の波数を数えてもよい(図示せ
ず)。この方法によっても共振周波数を求めることがで
きる。より詳細には、アクチュエータ106が発振した
後、所定期間だけデジタル信号をHighとし、所定の
基準電圧を低電圧側から高電圧側へ横切る回数をカウン
トする。そのカウント数を計測することによってインク
の有無を検出できるのである。As another embodiment, the wave number of the voltage waveform of the back electromotive force within a predetermined period may be counted (not shown). The resonance frequency can also be obtained by this method. More specifically, after the actuator 106 oscillates, the digital signal is set to High only for a predetermined period, and the number of times the predetermined reference voltage crosses the low voltage side to the high voltage side is counted. By measuring the count, the presence or absence of ink can be detected.
【0139】さらに、図21(A)および図21(C)を比
較して分かるように、インクがインクカートリッジ内に
満たされている場合とインクがインクカートリッジ内に
無い場合とでは、逆起電力波形の振幅が異なる。従っ
て、共振周波数を求めることなく、逆起電力波形の振幅
を測定することによっても、インクカートリッジ内のイ
ンクの消費状態を検出してもよい。より詳細には、例え
ば、図21(A)の逆起電力波形の頂点と図21(C) の
逆起電力波形の頂点との間に基準電圧を設定する。アク
チュエータ106が発振した後、所定時間にデジタル信
号をHighとし、逆起電力波形が基準電圧を横切った
場合には、インクは無いと判断する。逆起電力波形が基
準電圧を横切らない場合には、インクは有ると判断す
る。Further, as can be seen by comparing FIGS. 21A and 21C, the back electromotive force differs between when the ink is filled in the ink cartridge and when the ink is not in the ink cartridge. Waveform amplitude is different. Therefore, the consumption state of the ink in the ink cartridge may be detected by measuring the amplitude of the back electromotive force waveform without obtaining the resonance frequency. More specifically, for example, a reference voltage is set between the top of the back electromotive force waveform of FIG. 21A and the top of the back electromotive force waveform of FIG. 21C. After the actuator 106 oscillates, the digital signal is set to High for a predetermined time, and when the back electromotive force crosses the reference voltage, it is determined that there is no ink. If the back electromotive force waveform does not cross the reference voltage, it is determined that there is ink.
【0140】また、インクの液面に対し、アクチュエー
タ106の上端から下端へインクの液面が低下する過程
では、インクの液面の位置が低下するに従い、図21
(A)から図21(B)そして図21(C)のように、周波数
および振幅が次第に変化する。例えば、図21(A)、図
21(B)および図21(C)の4カウント目から8カウン
ト目までの時間は、それぞれTa、TbおよびTcと変
化する。ただし、TbはTaより長く、TcはTbより
長い。また、図21(A)、図21(B)および図21(C)
の振幅は、それぞれa1、a2およびa3と変化する。
ただし、a2はa1より大きく、a3はa2より大き
い。従って、図21(A)から図21(B)へ、さらに図2
1(C)へと移り変わる過程において、アクチュエータ1
06が生ずる逆起電力を測定することによって詳細なイ
ンクの残量を検出できる。In the process of lowering the ink level from the upper end to the lower end of the actuator 106 with respect to the ink level, as the position of the ink level lowers, as shown in FIG.
The frequency and amplitude gradually change from (A) to FIG. 21 (B) and FIG. 21 (C). For example, the time from the fourth count to the eighth count in FIGS. 21A, 21B, and 21C changes to Ta, Tb, and Tc, respectively. However, Tb is longer than Ta, and Tc is longer than Tb. In addition, FIG. 21 (A), FIG. 21 (B) and FIG.
Vary from a1, a2 and a3, respectively.
However, a2 is larger than a1 and a3 is larger than a2. Therefore, from FIG. 21 (A) to FIG. 21 (B), FIG.
In the process of shifting to 1 (C), the actuator 1
By measuring the back electromotive force at which 06 occurs, the remaining amount of ink can be detected in detail.
【0141】図22は、アクチュエータ106の製造方
法を示す。複数のアクチュエータ106(図22の例で
は4個)が一体に形成されている。図22に示した複数
のアクチュエータの一体成形物を、それぞれのアクチュ
エータ106において切断することにより、図23に示
すアクチュエータ106を製造する。図22に示す一体
成形された複数のアクチュエータ106のそれぞれの圧
電素子が円形である場合、一体成形物をそれぞれのアク
チュエータ106において切断することにより、図18
に示すアクチュエータ106を製造することができる。
複数のアクチュエータ106を一体に形成することによ
り、複数のアクチュエータを同時に効率良く製造するこ
とができ、運搬時の取り扱いが容易となる。FIG. 22 shows a method of manufacturing the actuator 106. A plurality of actuators 106 (four in the example of FIG. 22) are formed integrally. The actuator 106 shown in FIG. 23 is manufactured by cutting the integrally molded product of the plurality of actuators shown in FIG. In the case where each of the piezoelectric elements of the plurality of integrally formed actuators 106 shown in FIG.
Can be manufactured.
By integrally forming the plurality of actuators 106, the plurality of actuators can be manufactured efficiently at the same time, and handling during transportation becomes easy.
【0142】アクチュエータ106は、薄板又は振動板
176、基板178、弾性波発生手段又は圧電素子17
4、端子形成部材又は上部電極端子168、及び端子形
成部材又は下部電極端子170を有する。圧電素子17
4は、圧電振動板又は圧電層160、上電極又は上部電
極164、及び下電極又は下部電極166を含む。基板
178の上面に振動板176が、形成され、振動板17
6の上面に下部電極166が形成されている。下部電極
166の上面には、圧電層160が形成され、圧電層1
60の上面に、上部電極164が、形成されている。し
たがって、圧電層160の主要部は、上部電極164の
主要部及び下部電極166の主要部によって、上下から
挟まれるように形成されている。The actuator 106 includes a thin plate or vibration plate 176, a substrate 178, an elastic wave generating means or a piezoelectric element 17.
4, a terminal forming member or upper electrode terminal 168 and a terminal forming member or lower electrode terminal 170; Piezoelectric element 17
4 includes a piezoelectric diaphragm or piezoelectric layer 160, an upper or upper electrode 164, and a lower or lower electrode 166. A vibration plate 176 is formed on the upper surface of the substrate 178, and the vibration plate 17
6, a lower electrode 166 is formed. On the upper surface of the lower electrode 166, a piezoelectric layer 160 is formed.
An upper electrode 164 is formed on the upper surface of 60. Therefore, the main part of the piezoelectric layer 160 is formed so as to be sandwiched from above and below by the main part of the upper electrode 164 and the main part of the lower electrode 166.
【0143】振動板176上に複数(図22の例では4
個)の圧電素子174が形成されている。振動板176
の表面に下部電極166が形成され、下部電極166の
表面に圧電層160が形成され、圧電層160の上面に
上部電極164が形成される。上部電極164及び下部
電極166の端部に上部電極端子168及び下部電極端
子170が形成される。4個のアクチュエータ106
は、それぞれ別々に切断されて個別に使用される。A plurality (4 in the example of FIG. 22)
) Of piezoelectric elements 174 are formed. Diaphragm 176
The lower electrode 166 is formed on the surface of the piezoelectric layer 160, the piezoelectric layer 160 is formed on the surface of the lower electrode 166, and the upper electrode 164 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 160. An upper electrode terminal 168 and a lower electrode terminal 170 are formed at ends of the upper electrode 164 and the lower electrode 166. Four actuators 106
Are cut separately and used individually.
【0144】図23は、図22に示したアクチュエータ
106の一部分の断面を示す。FIG. 23 shows a cross section of a part of the actuator 106 shown in FIG.
【0145】図24は、図23に示したアクチュエータ
106の全体の断面を示す。基板178の圧電素子17
4と対向する面には、貫通孔178aが形成されてい
る。貫通孔178aは振動板176によって封止されて
いる。振動板176はアルミナや酸化ジルコニア等の電
気絶縁性を備え、かつ弾性変形可能な材料によって形成
されている。貫通孔178aと対向するように、圧電素
子174が振動板176上に形成されている。下部電極
166は貫通孔178aの領域から一方向、図24では
左方に延びるように振動板176の表面に形成されてい
る。上部電極164は貫通孔178aの領域から下部電
極とは反対の方向に、図24では右方に延びるように圧
電層160の表面に形成されている。上部電極端子16
8及び下部電極端子170は、それぞれ補助電極172
及び下部電極166の上面に形成されている。下部電極
端子170は下部電極166と電気的に接触し、上部電
極端子168は補助電極172を介して上部電極164
と電気的に接触して、圧電素子とアクチュエータ106
の外部との間の信号の受け渡しをする。上部電極端子1
68及び下部電極端子170は、電極と圧電層とを合わ
せた圧電素子の高さ以上の高さを有する。FIG. 24 shows the entire cross section of the actuator 106 shown in FIG. Piezoelectric element 17 on substrate 178
A through hole 178a is formed on the surface facing 4. The through hole 178a is sealed by the diaphragm 176. The vibration plate 176 is formed of a material having electrical insulation such as alumina or zirconia and capable of being elastically deformed. A piezoelectric element 174 is formed on the vibration plate 176 so as to face the through hole 178a. The lower electrode 166 is formed on the surface of the diaphragm 176 so as to extend in one direction from the region of the through hole 178a, to the left in FIG. The upper electrode 164 is formed on the surface of the piezoelectric layer 160 so as to extend from the region of the through hole 178a in the direction opposite to the lower electrode, and to the right in FIG. Upper electrode terminal 16
8 and the lower electrode terminal 170 are connected to the auxiliary electrode 172, respectively.
And on the upper surface of the lower electrode 166. The lower electrode terminal 170 is in electrical contact with the lower electrode 166, and the upper electrode terminal 168 is connected to the upper electrode 164 via the auxiliary electrode 172.
The piezoelectric element and the actuator 106
Exchanges signals with external devices. Upper electrode terminal 1
The lower electrode terminal 68 and the lower electrode terminal 170 have a height equal to or higher than the height of the piezoelectric element including the electrode and the piezoelectric layer.
【0146】図25は、図23に示したアクチュエータ
106の製造方法を示す。まず、グリーンシート940
にプレスあるいはレーザー加工等を用いて貫通孔940
aを穿孔する。グリーンシート940は焼成後に基板1
78となる。グリーンシート940はセラミック等の材
料で形成される。次に、グリーンシート940の表面に
グリーンシート941を積層する。グリーンシート94
1は、焼成後に振動板176となる。グリーンシート9
41は、酸化ジルコニア等の材料で形成される。次に、
グリーンシート941の表面に導電層942、圧電層1
60、導電層944を圧膜印刷等の方法で順次形成す
る。導電層942は、後に下部電極166となり、導電
層944は、後に上部電極164となる。次に、形成さ
れたグリーンシート940、グリーンシート941、導
電層942、圧電層160、及び導電層944を乾燥し
て焼成する。スペーサ部材947、948は、上部電極
端子168と下部電極端子170の高さを底上げして圧
電素子より高くする。スペーサ部材947、948は、
グリーンシート940、941と同材料を印刷、あるい
はグリーンシートを積層して形成する。このスペーサ部
材947、948により貴金属である上部電極端子16
8及び下部電極端子170の材料が少なくて済む上に、
上部電極端子168及び下部電極端子170の厚みを薄
くできるので、上部電極端子168及び下部電極端子1
70を精度良く印刷でき、さらに安定した高さとするこ
とができる。FIG. 25 shows a method of manufacturing the actuator 106 shown in FIG. First, Green Sheet 940
Through holes 940 using press or laser processing
Perforate a. The green sheet 940 is the substrate 1 after firing.
It will be 78. The green sheet 940 is formed of a material such as ceramic. Next, the green sheet 941 is laminated on the surface of the green sheet 940. Green sheet 94
1 becomes the diaphragm 176 after firing. Green sheet 9
41 is formed of a material such as zirconia oxide. next,
The conductive layer 942 and the piezoelectric layer 1 on the surface of the green sheet 941
60, and a conductive layer 944 are sequentially formed by a method such as pressure film printing. The conductive layer 942 will later become the lower electrode 166, and the conductive layer 944 will later become the upper electrode 164. Next, the formed green sheet 940, green sheet 941, conductive layer 942, piezoelectric layer 160, and conductive layer 944 are dried and fired. The spacer members 947 and 948 raise the heights of the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 to be higher than the piezoelectric element. The spacer members 947 and 948 are
The same material as the green sheets 940 and 941 is printed or the green sheets are laminated. The upper electrode terminal 16 made of a noble metal is formed by the spacer members 947 and 948.
8 and the lower electrode terminal 170 require less material,
Since the thickness of the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 can be reduced, the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 1
70 can be printed with high accuracy, and the height can be further stabilized.
【0147】導電層942の形成時に導電層944との
接続部944’及びスペーサ部材947及び948を同
時に形成すると、上部電極端子168及び下部電極端子
170を容易に形成したり、強固に固定することができ
る。最後に、導電層942及び導電層944の端部領域
に、上部電極端子168及び下部電極端子170を形成
する。上部電極端子168及び下部電極端子170を形
成する際、上部電極端子168及び下部電極端子170
が、圧電層160に電気的に接続されるように形成す
る。尚、本実施例においては、貫通孔940aは、図2
5に示すように長穴であることが好ましい。貫通孔94
0aの長径をインクの液面に対して垂直にすることによ
って、またはインクの液面に対して垂直方向へ傾斜させ
ることによって、貫通孔940aの長穴の長径の一端か
ら他端までの間にインクの水位があるときに、インクカ
ートリッジ内のインク量の変化を検出できる。従って、
長穴の長径が長いほど、アクチュエータ106が検出で
きるインクの量の幅は大きくなる。また、長穴の長径が
長いほど、アクチュエータ106は、インクの量または
インクの残量が徐々に変化する過程を検知することがで
きる。When the connection portion 944 'with the conductive layer 944 and the spacer members 947 and 948 are formed at the same time when the conductive layer 942 is formed, the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 can be easily formed or firmly fixed. Can be. Finally, upper electrode terminals 168 and lower electrode terminals 170 are formed in end regions of the conductive layers 942 and 944. When forming the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170, the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 are formed.
Is formed so as to be electrically connected to the piezoelectric layer 160. In this embodiment, the through-hole 940a is formed as shown in FIG.
It is preferably an elongated hole as shown in FIG. Through hole 94
By making the major axis of Oa perpendicular to the liquid surface of the ink, or by tilting it in the direction perpendicular to the liquid level of the ink, the through hole 940a extends from one end to the other end of the major axis of the long hole. When the ink level is present, a change in the amount of ink in the ink cartridge can be detected. Therefore,
The longer the long diameter of the long hole, the larger the range of the amount of ink that can be detected by the actuator 106. In addition, as the major axis of the long hole is longer, the actuator 106 can detect a process in which the amount of ink or the remaining amount of ink gradually changes.
【0148】図26は、本発明が適用されるインクカー
トリッジのさらに他の実施形態を示す。図26(A)
は、本実施形態によるインクカートリッジの底部の断面
図の一部である。本実施形態のインクカートリッジは、
インクを収容する容器1の側壁に貫通孔1cを有する。
貫通孔1cはアクチュエータ650によって塞がれ、イ
ンク溜部を形成する。FIG. 26 shows still another embodiment of the ink cartridge to which the present invention is applied. FIG. 26 (A)
Is a part of the sectional view of the bottom of the ink cartridge according to the present embodiment. The ink cartridge according to the present embodiment includes:
There is a through hole 1c in the side wall of the container 1 for storing ink.
The through hole 1c is closed by the actuator 650 to form an ink reservoir.
【0149】図26(B)は、図26(A)に示したア
クチュエータ650及び貫通孔1cの詳細な断面を示
す。図26(C)は、図26(B)に示したアクチュエ
ータ650及び貫通孔1cの平面を示す。アクチュエー
タ650は振動板72および振動板72に固定された圧
電素子73とを有する。振動板72及び基板71を介し
て圧電素子73が貫通孔1cに対向するように、アクチ
ュエータ650は、容器1の側壁に固定される。振動板
72は、弾性変形可能で耐インク性を備える。FIG. 26 (B) shows a detailed cross section of the actuator 650 and the through hole 1c shown in FIG. 26 (A). FIG. 26C shows a plane of the actuator 650 and the through hole 1c shown in FIG. 26B. The actuator 650 has the diaphragm 72 and the piezoelectric element 73 fixed to the diaphragm 72. The actuator 650 is fixed to the side wall of the container 1 so that the piezoelectric element 73 faces the through hole 1c via the vibration plate 72 and the substrate 71. The diaphragm 72 is elastically deformable and has ink resistance.
【0150】本実施例の場合、インクの液面が貫通孔1
cの径xの間を通過する際に、アクチュエータ650の
振動領域の残留振動によって発生する逆起電力の振幅及
び周波数が変化する。よって、この振幅または周波数の
変化を検出することによって、インクの液面を検出でき
る。また、貫通孔1cの径xを長くすることによって、
アクチュエータ650が検出できるインク量の幅を大き
くできる。さらに、貫通孔1cの径xを長くすることに
よって、アクチュエータ650は、インクの量またはイ
ンクの残量が徐々に変化する過程を検知することができ
る。In the case of this embodiment, the ink level is
When passing through the diameter x of c, the amplitude and frequency of the back electromotive force generated by the residual vibration in the vibration region of the actuator 650 change. Therefore, by detecting the change in the amplitude or the frequency, the liquid level of the ink can be detected. Also, by increasing the diameter x of the through hole 1c,
The width of the ink amount that can be detected by the actuator 650 can be increased. Further, by increasing the diameter x of the through hole 1c, the actuator 650 can detect a process in which the amount of ink or the remaining amount of ink gradually changes.
【0151】図27はアクチュエータの他の実施形態を
示す斜視図である。アクチュエータ660は、アクチュ
エータ660を構成する基板または取付プレート78の
貫通孔1cよりも外側にパッキン76を有する。アクチ
ュエータ660の外周にはカシメ孔77が形成されてい
る。アクチュエータ660は、カシメ孔77を介してカ
シメにより容器1に固定される。FIG. 27 is a perspective view showing another embodiment of the actuator. The actuator 660 has a packing 76 outside the through hole 1c of the substrate or the mounting plate 78 that constitutes the actuator 660. A caulking hole 77 is formed on the outer periphery of the actuator 660. The actuator 660 is fixed to the container 1 by swaging through the swaging hole 77.
【0152】図28(A)、(B)は、アクチュエータ
の更に他の実施形態を示す斜視図である。本実施形態に
おいては、アクチュエータ670は、凹部形成基板80
および圧電素子82を備える。凹部形成基板80の一方
の面には凹部81がエッチング等の手法により形成さ
れ、他方の面には圧電素子82が取り付けられる。凹部
形成基板80のうち、凹部81の底部が振動領域として
作用する。従って、アクチュエータ670の振動領域は
凹部81の周縁によって規定される。また、アクチュエ
ータ670は、図18の実施例によるアクチュエータ1
06のうち、基板178および振動板176が一体とし
て形成された構造と類似する。従って、インクカートリ
ッジを製造する際に製造工程を短縮することができ、コ
ストを低減させる。アクチュエータ670は、容器1に
設けられた貫通孔1cに埋め込み可能なサイズである。
それによって、凹部81がキャビティとしても作用する
ことができる。尚、図18の実施例によるアクチュエー
タ106を、図28の実施例によるアクチュエータ67
0と同様に貫通孔1cに埋め込み可能なように形成して
もよい。FIGS. 28A and 28B are perspective views showing still another embodiment of the actuator. In the present embodiment, the actuator 670 is connected to the recess forming substrate 80.
And a piezoelectric element 82. A concave portion 81 is formed on one surface of the concave portion forming substrate 80 by a method such as etching, and a piezoelectric element 82 is mounted on the other surface. The bottom of the recess 81 in the recess forming substrate 80 functions as a vibration region. Therefore, the vibration region of the actuator 670 is defined by the periphery of the concave portion 81. The actuator 670 is the same as the actuator 1 according to the embodiment of FIG.
06, it is similar to the structure in which the substrate 178 and the diaphragm 176 are integrally formed. Therefore, the manufacturing process when manufacturing the ink cartridge can be shortened, and the cost is reduced. The actuator 670 has a size that can be embedded in the through hole 1c provided in the container 1.
Thereby, the concave portion 81 can also function as a cavity. The actuator 106 according to the embodiment in FIG. 18 is replaced with the actuator 67 according to the embodiment in FIG.
Similarly to the case of 0, it may be formed so that it can be embedded in the through hole 1c.
【0153】図29は、アクチュエータ106を取り付
けモジュール体100として一体形成した構成を示す斜
視図である。モジュール体100はインクカートリッジ
の容器1の所定個所に装着される。モジュール体100
は、インク液中の少なくとも音響インピーダンスの変化
を検出することにより、容器1内の液体の消費状態を検
知するように構成されている。本実施形態のモジュール
体100は、容器1にアクチュエータ106を取り付け
るための液体容器取付部101を有する。液体容器取付
部101は、平面がほぼ矩形の基台102上に駆動信号
により発振するアクチュエータ106を収容した円柱部
116を載せた構造となっている。モジュール体100
が、インクカートリッジに装着されたときに、モジュー
ル体100のアクチュエータ106が外部から接触でき
ないように構成されているので、アクチュエータ106
を外部の接触から保護することができる。なお、円柱部
116の先端側エッジは丸みが付けられていて、インク
カートリッジに形成された孔へ装着する際に嵌めやすく
なっている。FIG. 29 is a perspective view showing a structure in which the actuator 106 is integrally formed as the mounting module body 100. The module body 100 is mounted at a predetermined position of the container 1 of the ink cartridge. Module body 100
Is configured to detect a consumption state of the liquid in the container 1 by detecting at least a change in acoustic impedance in the ink liquid. The module 100 of the present embodiment has a liquid container mounting portion 101 for mounting the actuator 106 to the container 1. The liquid container mounting portion 101 has a structure in which a cylindrical portion 116 containing an actuator 106 oscillated by a drive signal is mounted on a base 102 having a substantially rectangular plane. Module body 100
Is configured such that the actuator 106 of the module 100 cannot be contacted from the outside when the cartridge is mounted on the ink cartridge.
Can be protected from external contact. In addition, the tip side edge of the cylindrical portion 116 is rounded, so that it can be easily fitted when the cylindrical portion 116 is mounted in a hole formed in the ink cartridge.
【0154】図30は、図29に示したモジュール体1
00の構成を示す分解図である。モジュール体100
は、樹脂からなる液体容器取付部101と、プレート1
10および凹部113を有する圧電装置装着部105と
を含む。さらに、モジュール体100は、リードワイヤ
104a及び104b、アクチュエータ106、および
フィルム108を有する。好ましくは、プレート110
は、ステンレス又はステンレス合金等の錆びにくい材料
から形成される。液体容器取付部101に含まれる円柱
部116および基台102は、リードワイヤ104a及
び104bを収容できるよう中心部に開口部114が形
成され、アクチュエータ106、フィルム108、及び
プレート110を収容できるように凹部113が形成さ
れる。アクチュエータ106はプレート110にフィル
ム108を介して接合され、プレート110およびアク
チュエータ106は液体容器取付部101に固定され
る。従って、リードワイヤ104a及び104b、アク
チュエータ106、フィルム108およびプレート11
0は、液体容器取付部101に一体として取り付けられ
る。リードワイヤ104a及び104bは、それぞれア
クチュエータ106の上部電極及び下部電極と結合して
圧電層に駆動信号を伝達し、一方、アクチュエータ10
6が検出した共振周波数の信号を記録装置等へ伝達す
る。アクチュエータ106は、リードワイヤ104a及
び104bから伝達された駆動信号に基づいて一時的に
発振する。アクチュエータ106は発振後に残留振動
し、その振動によって逆起電力を発生させる。このと
き、逆起電力波形の振動周期を検出することによって、
液体容器内の液体の消費状態に対応した共振周波数を検
出することができる。フィルム108は、アクチュエー
タ106とプレート110とを接着してアクチュエータ
を液密にする。フィルム108は、ポリオレフィン等に
よって形成し、熱融着で接着することが好ましい。FIG. 30 shows the module 1 shown in FIG.
FIG. 2 is an exploded view showing the configuration of the 00. Module body 100
The liquid container mounting portion 101 made of resin and the plate 1
10 and a piezoelectric device mounting portion 105 having a concave portion 113. Further, the module body 100 includes lead wires 104a and 104b, an actuator 106, and a film 108. Preferably, plate 110
Is formed from a material that is not easily rusted, such as stainless steel or a stainless alloy. The cylindrical portion 116 and the base 102 included in the liquid container mounting portion 101 are formed with an opening 114 at the center so as to accommodate the lead wires 104a and 104b, so that the actuator 106, the film 108, and the plate 110 can be accommodated. A recess 113 is formed. The actuator 106 is joined to the plate 110 via the film 108, and the plate 110 and the actuator 106 are fixed to the liquid container mounting portion 101. Therefore, the lead wires 104a and 104b, the actuator 106, the film 108 and the plate 11
0 is integrally attached to the liquid container attaching portion 101. Lead wires 104a and 104b couple to the upper and lower electrodes of actuator 106, respectively, to transmit drive signals to the piezoelectric layer while the actuator 10
The signal of the resonance frequency detected by 6 is transmitted to a recording device or the like. The actuator 106 oscillates temporarily based on the drive signal transmitted from the lead wires 104a and 104b. The actuator 106 undergoes residual vibration after oscillation, and generates a back electromotive force by the vibration. At this time, by detecting the oscillation period of the back electromotive force waveform,
The resonance frequency corresponding to the consumption state of the liquid in the liquid container can be detected. The film 108 bonds the actuator 106 and the plate 110 to make the actuator liquid-tight. The film 108 is preferably formed of a polyolefin or the like, and is preferably bonded by heat fusion.
【0155】プレート110は円形状であり、基台10
2の開口部114は円筒状に形成されている。アクチュ
エータ106及びフィルム108は矩形状に形成されて
いる。リードワイヤ104、アクチュエータ106、フ
ィルム108、及びプレート110は、基台102に対
して着脱可能としてもよい。基台102、リードワイヤ
104、アクチュエータ106、フィルム108、及び
プレート110は、モジュール体100の中心軸に対し
て対称に配置されている。更に、基台102、アクチュ
エータ106、フィルム108、及びプレート110の
中心は、モジュール体100のほぼ中心軸上に配置され
ている。The plate 110 has a circular shape.
The second opening 114 is formed in a cylindrical shape. The actuator 106 and the film 108 are formed in a rectangular shape. The lead wire 104, the actuator 106, the film 108, and the plate 110 may be detachable from the base 102. The base 102, the lead wires 104, the actuator 106, the film 108, and the plate 110 are symmetrically arranged with respect to the central axis of the module 100. Further, the centers of the base 102, the actuator 106, the film 108, and the plate 110 are disposed substantially on the central axis of the module 100.
【0156】基台102の開口部114の面積は、アク
チュエータ106の振動領域の面積よりも大きく形成さ
れている。プレート110の中心でアクチュエータ10
6の振動部に直面する位置には、貫通孔112が形成さ
れている。図18および図19に示したようにアクチュ
エータ106にはキャビティ162が形成され、貫通孔
112とキャビティ162は、共にインク溜部を形成す
る。プレート110の厚さは、残留インクの影響を少な
くするために貫通孔112の径に比べて小さいことが好
ましい。例えば貫通孔112の深さはその径の3分の1
以下の大きさであることが好ましい。貫通孔112は、
モジュール体100の中心軸に対して対称なほぼ真円の
形状である。また貫通孔112の面積は、アクチュエー
タ106のキャビティ162の開口面積よりも大きい。
貫通孔112の断面の周縁はテ-パ形状であっても良い
しステップ形状でもよい。モジュール体100は、貫通
孔112が容器1の内側へ向くように容器1の側部、上
部、又は底部に装着される。インクが消費されアクチュ
エータ106周辺のインクがなくなると、アクチュエー
タ106の共振周波数が大きく変化するので、インクの
水位変化を検出することができる。The area of the opening 114 of the base 102 is formed to be larger than the area of the vibration region of the actuator 106. Actuator 10 at the center of plate 110
A through hole 112 is formed at a position facing the vibrating portion of No. 6. As shown in FIGS. 18 and 19, a cavity 162 is formed in the actuator 106, and the through hole 112 and the cavity 162 together form an ink reservoir. The thickness of the plate 110 is preferably smaller than the diameter of the through hole 112 in order to reduce the influence of the residual ink. For example, the depth of the through hole 112 is one third of its diameter.
The size is preferably as follows. The through hole 112 is
It has a substantially perfect circular shape symmetric with respect to the central axis of the module body 100. The area of the through hole 112 is larger than the opening area of the cavity 162 of the actuator 106.
The periphery of the cross section of the through hole 112 may be tapered or stepped. The module 100 is mounted on the side, top, or bottom of the container 1 so that the through holes 112 face the inside of the container 1. When the ink is consumed and the ink around the actuator 106 runs out, the resonance frequency of the actuator 106 greatly changes, so that a change in the ink level can be detected.
【0157】図31は、モジュール体の他の実施形態を
示す斜視図である。本実施形態のモジュール体400
は、液体容器取付部401に圧電装置装着部405が形
成されている。液体容器取付部401は、平面がほぼ角
丸の正方形上の基台402上に円柱状の円柱部403が
形成されている。更に、圧電装置装着部405は、円柱
部403上に立てられた板状要素406および凹部41
3を含む。板状要素406の側面に設けられた凹部41
3には、アクチュエータ106が配置される。なお、板
状要素406の先端は所定角度に面取りされていて、イ
ンクカートリッジに形成された孔へ装着する際に嵌めや
すくなっている。FIG. 31 is a perspective view showing another embodiment of the module body. Module body 400 of the present embodiment
In the figure, a piezoelectric device mounting portion 405 is formed on a liquid container mounting portion 401. In the liquid container mounting portion 401, a columnar column portion 403 is formed on a base 402 on a square whose plane is almost rounded. Further, the piezoelectric device mounting portion 405 includes a plate-shaped element 406 standing on the cylindrical portion 403 and a concave portion 41.
3 inclusive. The recess 41 provided on the side surface of the plate element 406
An actuator 106 is disposed at 3. Note that the tip of the plate-shaped element 406 is chamfered at a predetermined angle so that it can be easily fitted into a hole formed in the ink cartridge.
【0158】図32は、図31に示したモジュール体4
00の構成を示す分解斜視図である。図29に示したモ
ジュール体100と同様に、モジュール体400は、液
体容器取付部401および圧電装置装着部405を含
む。液体容器取付部401は基台402および円柱部4
03を有し、圧電装置装着部405は板状要素406お
よび凹部413を有する。アクチュエータ106は、プ
レート410に接合されて凹部413に固定される。モ
ジュール体400は、リードワイヤ404a及び404
b、アクチュエータ106、及びフィルム408をさら
に有する。FIG. 32 shows the module 4 shown in FIG.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the 00. Similar to the module 100 shown in FIG. 29, the module 400 includes a liquid container mounting portion 401 and a piezoelectric device mounting portion 405. The liquid container mounting portion 401 includes a base 402 and a cylindrical portion 4.
03, and the piezoelectric device mounting portion 405 has a plate-shaped element 406 and a concave portion 413. The actuator 106 is fixed to the concave portion 413 by being joined to the plate 410. The module 400 includes lead wires 404a and 404
b, the actuator 106, and the film 408.
【0159】本実施形態によれば、プレート410は矩
形状であり、板状要素406に設けられた開口部414
は矩形状に形成されている。リードワイヤ404a及び
404b、アクチュエータ106、フィルム408、及
びプレート410は基台402に対して着脱可能として
構成しても良い。アクチュエータ106、フィルム40
8、及びプレート410は、開口部414の中心を通
り、開口部414の平面に対して鉛直方向に延びる中心
軸に対して対称に配置されている。更に、アクチュエー
タ406、フィルム408、及びプレート410の中心
は、開口部414のほぼ中心軸上に配置されている。According to the present embodiment, the plate 410 has a rectangular shape, and the opening 414 provided in the plate-like element 406 is provided.
Is formed in a rectangular shape. The lead wires 404a and 404b, the actuator 106, the film 408, and the plate 410 may be configured to be detachable from the base 402. Actuator 106, film 40
8 and the plate 410 are symmetrically arranged with respect to a central axis extending through the center of the opening 414 and extending in a direction perpendicular to the plane of the opening 414. Further, the centers of the actuator 406, the film 408, and the plate 410 are disposed substantially on the central axis of the opening 414.
【0160】プレート410の中心に設けられた貫通孔
412の面積は、アクチュエータ106のキャビティ1
62の開口の面積よりも大きく形成されている。アクチ
ュエータ106のキャビティ162と貫通孔412と
は、共にインク溜部を形成する。プレート410の厚さ
は貫通孔412の径に比べて小さく、例えば貫通孔41
2の径の3分の1以下の大きさに設定することが好まし
い。貫通孔412は、モジュール体400の中心軸に対
して対称なほぼ真円の形状である。貫通孔412の断面
の周縁はテ-パ形状であっても良いしステップ形状でも
よい。モジュール体400は、貫通孔412が容器1の
内部に配置されるように容器1の底部に装着することが
できる。アクチュエータ106が垂直方向に延びるよう
に容器1内に配置されるので、基台402の高さを変え
てアクチュエータ106が容器1内に配置される高さを
変えることによりインクエンドの時点の設定を容易に変
えることができる。The area of the through hole 412 provided at the center of the plate 410 is
62 are formed larger than the area of the opening. The cavity 162 and the through hole 412 of the actuator 106 together form an ink reservoir. The thickness of the plate 410 is smaller than the diameter of the through hole 412, for example, the thickness of the through hole 41.
It is preferable to set the size to one third or less of the diameter of 2. The through hole 412 has a substantially perfect circular shape symmetric with respect to the central axis of the module 400. The periphery of the cross section of the through hole 412 may be tapered or stepped. The module 400 can be mounted on the bottom of the container 1 so that the through hole 412 is arranged inside the container 1. Since the actuator 106 is disposed in the container 1 so as to extend in the vertical direction, the height of the base 402 is changed to change the height at which the actuator 106 is disposed in the container 1 so that the setting of the ink end point can be performed. Can be changed easily.
【0161】図33は、モジュール体の更に他の実施形
態を示す。図29に示したモジュール体100と同様
に、図33のモジュール体500は、基台502および
円柱部503を有する液体容器取付部501を含む。ま
た、モジュール体500は、リードワイヤ504a及び
504b、アクチュエータ106、フィルム508、及
びプレート510をさらに有する。液体容器取付部50
1に含まれる基台502は、リードワイヤ504a及び
504bを収容できるよう中心部に開口部514が形成
され、アクチュエータ106、フィルム508、及びプ
レート510を収容できるように凹部513が形成され
る。アクチュエータ106はプレート510を介して圧
電装置装着部505に固定される。従って、リードワイ
ヤ504a及び504b、アクチュエータ106、フィ
ルム508およびプレート510は、液体容器取付部5
01に一体として取り付けられる。本実施形態のモジュ
ール体500は、平面がほぼ角丸の正方形上の基台上に
上面が上下方向に斜めな円柱部503が形成されてい
る。円柱部503の上面の上下方向に斜めに設けられた
凹部513上にアクチュエータ106が配置されてい
る。FIG. 33 shows still another embodiment of the module. Similar to the module 100 shown in FIG. 29, the module 500 shown in FIG. 33 includes a liquid container mounting portion 501 having a base 502 and a column 503. The module 500 further includes lead wires 504a and 504b, an actuator 106, a film 508, and a plate 510. Liquid container mounting part 50
An opening 514 is formed in the center of the base 502 included in 1 to accommodate the lead wires 504a and 504b, and a recess 513 is formed to accommodate the actuator 106, the film 508, and the plate 510. The actuator 106 is fixed to the piezoelectric device mounting portion 505 via the plate 510. Therefore, the lead wires 504a and 504b, the actuator 106, the film 508, and the plate 510 are connected to the liquid container mounting portion 5
01 is integrally attached. In the module body 500 of the present embodiment, a cylindrical portion 503 whose upper surface is oblique in the vertical direction is formed on a base having a square shape with a substantially round corner. The actuator 106 is disposed on a concave portion 513 provided obliquely in the vertical direction on the upper surface of the columnar portion 503.
【0162】モジュール体500の先端は傾斜してお
り、その傾斜面にアクチュエータ106が装着されてい
る。そのため、モジュール体500が容器1の底部又は
側部に装着されると、アクチュエータ106が容器1の
上下方向に対して傾斜する。モジュール体500の先端
の傾斜角度は、検出性能を鑑みてほぼ30°から60°
の間とすることが望ましい。The tip of the module 500 is inclined, and the actuator 106 is mounted on the inclined surface. Therefore, when the module 500 is mounted on the bottom or the side of the container 1, the actuator 106 is inclined with respect to the vertical direction of the container 1. The inclination angle of the tip of the module 500 is approximately 30 ° to 60 ° in view of the detection performance.
It is desirable to be between.
【0163】モジュール体500は、アクチュエータ1
06が容器1内に配置されるように容器1の底部又は側
部に装着される。モジュール体500が容器1の側部に
装着される場合には、アクチュエータ106が、傾斜し
つつ、容器1の上側、下側、又は横側を向くように容器
1に取り付けられる。一方、モジュール体500が、容
器1の底部に装着される場合には、アクチュエータ10
6が、傾斜しつつ、容器1のインク供給口側を向くよう
に容器1に取り付けられることが好ましい。The module 500 includes the actuator 1
06 is mounted on the bottom or side of the container 1 so as to be placed in the container 1. When the module 500 is mounted on the side of the container 1, the actuator 106 is attached to the container 1 so as to face the upper side, the lower side, or the side of the container 1 while being inclined. On the other hand, when the module 500 is mounted on the bottom of the container 1, the actuator 10
6 is preferably attached to the container 1 so as to face the ink supply port side of the container 1 while being inclined.
【0164】図18、図29から図33の貫通孔11
2、412やアクチュエータ106の振動領域、モジュ
ール体500の振動領域は、図25のように、長径を有
する長丸にしてもよい。貫通孔112、412やアクチ
ュエータ106の振動領域、モジュール体500の振動
領域の長径をインクの液面に対して垂直にすることによ
って、またはインクの液面に対して垂直方向へ傾斜させ
ることによって、貫通孔112、412やアクチュエー
タ106の振動領域、モジュール体500の振動領域の
長穴の長径の一端から他端までの間にインクの水位があ
るときに、インクカートリッジ内のインク量の変化を検
出できる。従って、長穴の長径が長いほど、検出できる
インクの量の幅が大きくなる。The through-hole 11 shown in FIGS.
As shown in FIG. 25, the vibration regions of the actuators 2, 412 and the actuator 106, and the vibration region of the module 500 may be formed into a long circle having a long diameter. By making the major axes of the through-holes 112, 412, the vibrating region of the actuator 106, and the vibrating region of the module 500 perpendicular to the liquid surface of the ink, or by inclining in the direction perpendicular to the liquid surface of the ink. A change in the amount of ink in the ink cartridge is detected when there is a water level between one end and the other end of the long hole of the through hole 112, 412, the vibration region of the actuator 106, or the vibration region of the module 500. it can. Therefore, the longer the major axis of the long hole, the larger the range of the amount of ink that can be detected.
【0165】尚、貫通孔112、412やアクチュエー
タ106の振動領域、モジュール体500の振動領域の
振動領域の形状は、円形に限定しない。よって、長径を
有する長方形や、多角形、細長の溝であってもよい。The shapes of the through-holes 112 and 412, the vibrating area of the actuator 106, and the vibrating area of the module 500 are not limited to circular shapes. Therefore, it may be a rectangle having a long diameter, a polygon, or an elongated groove.
【0166】図34は、図29に示したモジュール体1
00を容器1に装着したときのインク容器の底部近傍の
断面図である。図34では、アクチュエータ106の振
動部がインクの液面に対して垂直な方向に長いことを協
調するために、図29と比べて誇張して描かれている。
モジュール体100は、容器1の側壁を貫通するように
装着されている。容器1の側壁とモジュール体100と
の接合面には、Oリング365が設けられ、モジュール
体100と容器1との液密を保っている。Oリングでシ
ールが出来るようにモジュール体100は図32で説明
したような円柱部を備えることが好ましい。モジュール
体100の先端が容器1の内部に挿入されることで、プ
レート110の貫通孔112を介して容器1内のインク
がアクチュエータ106と接触する。アクチュエータ1
06の振動部の周囲が液体か気体かによってアクチュエ
ータ106の残留振動の共振周波数が異なるので、モジ
ュール体100を用いてインクの消費状態を検出するこ
とができる。また、モジュール体100に限らず、図3
1に示したモジュール体400、又は図33に示したモ
ジュール体500を容器1に装着してインクの有無を検
出してもよい。FIG. 34 shows the module 1 shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view near the bottom of the ink container when 00 is mounted on the container 1. FIG. 34 is exaggerated in comparison with FIG. 29 in order to cooperate that the vibrating part of the actuator 106 is long in the direction perpendicular to the ink surface.
The module 100 is mounted so as to penetrate the side wall of the container 1. An O-ring 365 is provided on the joint surface between the side wall of the container 1 and the module 100 to keep the module 100 and the container 1 liquid-tight. The module 100 preferably has a columnar portion as described with reference to FIG. 32 so that sealing can be performed with an O-ring. When the tip of the module 100 is inserted into the container 1, the ink in the container 1 comes into contact with the actuator 106 through the through hole 112 of the plate 110. Actuator 1
Since the resonance frequency of the residual vibration of the actuator 106 differs depending on whether the periphery of the vibrating portion 06 is a liquid or a gas, the ink consumption state can be detected using the module 100. In addition, not limited to the module body 100, FIG.
The module 400 shown in FIG. 1 or the module 500 shown in FIG. 33 may be mounted on the container 1 to detect the presence or absence of ink.
【0167】図35は、本実施例におけるインクカート
リッジの長手方向または縦方向に切断した断面を示す。
パッキン4及び弁体6が、インク供給口2に設けられて
いる。パッキン4は、図3と同様に、記録ヘッド31に
連通するインク供給針32と液密に係合する。弁体6
は、バネ5により、パッキン4に常時弾接される。イン
ク供給針32が挿入されると、弁体6は、インク供給針
に押されてインク流路を開放する。容器1は、インクカ
ートリッジ内のインクに関する情報を格納した半導体記
憶手段7を上部に有する。FIG. 35 shows a cross section of the ink cartridge of this embodiment cut in the longitudinal direction or the longitudinal direction.
The packing 4 and the valve 6 are provided in the ink supply port 2. The packing 4 is engaged in a liquid-tight manner with the ink supply needle 32 communicating with the recording head 31, as in FIG. Valve 6
Is always in elastic contact with the packing 4 by the spring 5. When the ink supply needle 32 is inserted, the valve 6 is pushed by the ink supply needle to open the ink flow path. The container 1 has a semiconductor storage means 7 at an upper portion in which information on the ink in the ink cartridge is stored.
【0168】本実施例におけるインクカートリッジは、
インクを収容する容器1と、インクを供給するインク供
給口2と、容器1内の液体の消費状態を連続的に検出す
るアクチュエータ106とを備える。アクチュエータ1
06は、容器1内の液体の液面に対して垂直方向に延び
る長形部材である。アクチュエータ106を長形に形成
することに伴い、アクチュエータ106の振動領域の容
器1内の液体の液面に対して垂直方向に延びる長形に成
形する。The ink cartridge in this embodiment is
A container 1 for storing ink, an ink supply port 2 for supplying ink, and an actuator 106 for continuously detecting the consumption state of the liquid in the container 1 are provided. Actuator 1
Reference numeral 06 denotes an elongated member extending in a direction perpendicular to the liquid level of the liquid in the container 1. As the actuator 106 is formed in a long shape, the actuator 106 is formed into a long shape extending in a direction perpendicular to the liquid surface of the liquid in the container 1 in the vibration region of the actuator 106.
【0169】容器1の側壁のうち、インク供給口2が設
けられている供給口側壁1010には、インクの液面に
対して垂直に長い開口が配設されている。アクチュエー
タ106は、供給口側壁1010に設けられた開口に液
密に勘合するように配備される。アクチュエータ106
の一端は、インク供給口2の近傍に位置付けられてい
る。アクチュエータ106の他端は、供給口側壁101
0に隣接しかつインクの液面に対して上方向にある上面
1020と、供給口側壁1010との境界の近傍に位置
付けられている。本実施例においては、アクチュエータ
106は、供給口2の近傍から上面1020まで延びて
いる。アクチュエータ106の長さは、インク供給口2
から上面1020までの長さの半分以上であることが好
ましい。しかし、アクチュエータ106は、長さに限定
は無い。[0169] Of the side walls of the container 1, a supply port side wall 1010 provided with the ink supply port 2 is provided with a long opening perpendicular to the ink surface. The actuator 106 is provided so as to fit in an opening provided on the supply port side wall 1010 in a liquid-tight manner. Actuator 106
Is located near the ink supply port 2. The other end of the actuator 106 is connected to the supply port side wall 101.
It is positioned near the boundary between the supply port side wall 1010 and the upper surface 1020 which is adjacent to 0 and is upward with respect to the ink level. In this embodiment, the actuator 106 extends from the vicinity of the supply port 2 to the upper surface 1020. The length of the actuator 106 is the ink supply port 2
It is preferable that the length is at least half the length from the upper surface to the upper surface 1020. However, the length of the actuator 106 is not limited.
【0170】図36は、本実施例における他の実施形態
によるインクカートリッジの長手方向または縦方向に切
断した断面を示す。パッキン4及び弁体6が、インク供
給口2に設けられている。パッキン4は、図3と同様
に、記録ヘッド31に連通するインク供給針32と液密
に係合する。弁体6は、バネ5により、パッキン4に常
時弾接される。インク供給針32が挿入されると、弁体
6は、インク供給針に押されてインク流路を開放する。
容器1は、インクカートリッジ内のインクに関する情報
を格納した半導体記憶手段7を上部に有する。FIG. 36 shows a cross section of an ink cartridge according to another embodiment of the present embodiment, which is cut in the longitudinal direction or the longitudinal direction. The packing 4 and the valve 6 are provided in the ink supply port 2. The packing 4 is engaged in a liquid-tight manner with the ink supply needle 32 communicating with the recording head 31, as in FIG. The valve element 6 is always in elastic contact with the packing 4 by the spring 5. When the ink supply needle 32 is inserted, the valve 6 is pushed by the ink supply needle to open the ink flow path.
The container 1 has a semiconductor storage means 7 at an upper portion in which information on the ink in the ink cartridge is stored.
【0171】本実施例におけるインクカートリッジは、
インクを収容する容器1と、インクを供給するインク供
給口2と、容器1内の液体の消費状態を連続的に検出す
るアクチュエータ106とを備える。アクチュエータ1
06は、容器1内の液体の液面に対して垂直方向に延び
る長形部材である。The ink cartridge in this embodiment is
A container 1 for storing ink, an ink supply port 2 for supplying ink, and an actuator 106 for continuously detecting the consumption state of the liquid in the container 1 are provided. Actuator 1
Reference numeral 06 denotes an elongated member extending in a direction perpendicular to the liquid level of the liquid in the container 1.
【0172】容器1の側壁のうち、インク供給口2が設
けられている供給口側壁1010に対向する対向側壁1
030には、インクの液面に対して垂直に長い開口が配
設されている。アクチュエータ106は、対向側壁10
30に設けられた開口に液密に勘合するように配備され
る。アクチュエータ106の一端は、対向側壁1030
に隣接しかつインクの液面に対して下方にある底面1a
と、対向側壁1030との境界の近傍に位置付けられて
いる。アクチュエータ106の他端は、対向側壁103
0に隣接しかつインクの液面に対して上方にある上面1
020と、対向側壁1030との境界の近傍に位置付け
られている。本実施例においては、アクチュエータ10
6は、底面1aの近傍から上面1020の近傍まで延び
ている。アクチュエータ106の長さは、底面1aから
上面1020までの長さの半分以上であることが好まし
い。しかし、アクチュエータ106は、長さに限定は無
い。[0172] Of the side walls of the container 1, the opposing side wall 1 opposing the supply port side wall 1010 where the ink supply port 2 is provided.
030 is provided with an opening that is long perpendicular to the liquid surface of the ink. The actuator 106 is mounted on the opposite side wall 10.
30 is provided so as to be fitted in a liquid-tight manner in the opening provided in the opening 30. One end of the actuator 106 is connected to the opposite side wall 1030
Bottom surface 1a which is adjacent to and below the ink level
And near the boundary with the opposing side wall 1030. The other end of the actuator 106 is
Upper surface 1 adjacent to 0 and above the ink level
020 and the side wall 1030. In this embodiment, the actuator 10
6 extends from the vicinity of the bottom surface 1a to the vicinity of the upper surface 1020. The length of the actuator 106 is preferably at least half the length from the bottom surface 1a to the top surface 1020. However, the length of the actuator 106 is not limited.
【0173】尚、図35および図36において、アクチ
ュエータ106は、供給口側壁1010および対向側壁
1030のいずれか一方のみに配備されているが、供給
口側壁1010および対向側壁1030の両方ともに配
備してもよい。In FIGS. 35 and 36, the actuator 106 is provided on only one of the supply port side wall 1010 and the opposing side wall 1030. However, both the supply port side wall 1010 and the opposing side wall 1030 are provided. Is also good.
【0174】図37は、本実施例におけるインクカート
リッジをインクカートリッジの短手方向または幅方向の
断面を示す。本実施例においては、アクチュエータ10
6は、インク供給口2が配設される供給口側壁(図示せ
ず)と、供給口側壁に対向する対向側壁との間を介在す
る介在側壁1020a、1020bのうち、一の介在側
壁1020aに配備される。アクチュエータ106の一
端は、底面1aと介在側壁1020aとの境界の近傍に
位置付けられている。アクチュエータ106の他端は、
底面1aと対向する上面1020と底面1aとの中間を
越える位置に設けられている。本実施例においては、ア
クチュエータ106は、底面1aの近傍から、上面10
20と底面1aとの中間を越える位置まで延びている。
しかし、アクチュエータ106の長さは、特定されな
い。従って、アクチュエータ106は、底面1aの近傍
から、上面1020の近傍まで延びていてもよい。ただ
し、アクチュエータ106の長さは、底面1aから上面
1020までの長さの半分以上であることが好ましい。
図37のアクチュエータ106は、側壁1020bに配
備してもよい。FIG. 37 shows a cross section of the ink cartridge according to the present embodiment in the short direction or the width direction of the ink cartridge. In this embodiment, the actuator 10
Reference numeral 6 denotes one of the interposed side walls 1020a and 1020b interposed between a supply port side wall (not shown) in which the ink supply port 2 is provided and an opposing side wall facing the supply port side wall. Be deployed. One end of the actuator 106 is positioned near the boundary between the bottom surface 1a and the intervening side wall 1020a. The other end of the actuator 106
It is provided at a position beyond the middle between the bottom surface 1a and the top surface 1020 facing the bottom surface 1a. In this embodiment, the actuator 106 moves from the vicinity of the bottom surface 1a to the top surface 10a.
It extends to a position beyond the middle between 20 and the bottom surface 1a.
However, the length of the actuator 106 is not specified. Therefore, the actuator 106 may extend from near the bottom surface 1a to near the top surface 1020. However, the length of the actuator 106 is preferably at least half the length from the bottom surface 1a to the top surface 1020.
The actuator 106 of FIG. 37 may be provided on the side wall 1020b.
【0175】尚、図37において、アクチュエータ10
6は、介在側壁1020aの一方のみに配備されている
が、介在側壁1020aおよび介在側壁1020bの両
方ともに配備してもよい。In FIG. 37, the actuator 10
6 is provided on only one of the intervening side walls 1020a, but both may be provided on both the intervening side walls 1020a and 1020b.
【0176】また、図35から図37においては、イン
ク供給口2は、インクKの液面に対して水平方向にイン
クKを供給するように配設されている。しかし、インク
供給口2の向きは限定しない。従って、インク供給口2
は、インクKの液面に対して鉛直方向にインクKを供給
するように配設されてもよい。In FIGS. 35 to 37, the ink supply port 2 is provided so as to supply the ink K in a horizontal direction with respect to the liquid surface of the ink K. However, the direction of the ink supply port 2 is not limited. Therefore, the ink supply port 2
May be arranged so as to supply the ink K in a direction perpendicular to the liquid level of the ink K.
【0177】図38は、インク供給口2が、インクKの
液面に対して鉛直方向にインクKを供給するように配設
されている場合におけるインクカートリッジの断面図を
示す。アクチュエータ106は、インク供給口2が配設
される底面1011に隣接する側壁のうち、インク供給
口2の側にある供給口側壁1021dに配備されてい
る。アクチュエータ106の一端は、インク供給口2の
近傍に位置付けられる。また、アクチュエータ106の
他端は、底面1011と対向する上面1031と、供給
口側壁1021dとの境界の近傍に位置付けられる。従
って、アクチュエータ106は、インク供給口2の近傍
から上面1031まで延びている。アクチュエータ10
6は、インク供給口2の近傍から上面1031まで延び
ていることは必ずしも必要ではない。ただし、アクチュ
エータ106dは、インク供給口2から上面1031ま
での長さの半分以上の長さを有することが好ましい。FIG. 38 is a sectional view of an ink cartridge in a case where the ink supply port 2 is provided so as to supply the ink K in a direction perpendicular to the liquid surface of the ink K. The actuator 106 is provided on a supply port side wall 1021d on the ink supply port 2 side among the side walls adjacent to the bottom surface 1011 where the ink supply port 2 is provided. One end of the actuator 106 is positioned near the ink supply port 2. The other end of the actuator 106 is positioned near the boundary between the upper surface 1031 facing the bottom surface 1011 and the supply port side wall 1021d. Therefore, the actuator 106 extends from the vicinity of the ink supply port 2 to the upper surface 1031. Actuator 10
6 does not always need to extend from the vicinity of the ink supply port 2 to the upper surface 1031. However, it is preferable that the actuator 106d has a length that is at least half the length from the ink supply port 2 to the upper surface 1031.
【0178】図39は、インク供給口2が、インクKの
液面に対して鉛直方向にインクKを供給するように配設
されている場合におけるインクカートリッジの断面図を
示す。アクチュエータ106は、インク供給口2のある
底面1011に隣接し、かつ供給口側壁1021dに対
向する対向側壁1021cに配備されている。アクチュ
エータ106の一端は、対向側壁1021cと底面10
11との境界の近傍に位置付けられる。また、アクチュ
エータ106の他端は、底面1011と対向する上面1
031と、対向側壁1021cとの境界の近傍に位置付
けられる。従って、アクチュエータ106は、底面10
11から上面1031まで延びている。アクチュエータ
106は、底面1011から上面1031まで延びてい
ることに限定しない。ただし、アクチュエータ106
は、底面1011から上面1031までの長さの半分以
上の長さを有することが好ましい。FIG. 39 is a sectional view of an ink cartridge in a case where the ink supply port 2 is provided so as to supply the ink K in a direction perpendicular to the liquid surface of the ink K. The actuator 106 is provided on an opposite side wall 1021c adjacent to the bottom surface 1011 having the ink supply port 2 and facing the supply port side wall 1021d. One end of the actuator 106 is connected to the opposite side wall 1021c and the bottom surface 101c.
11 is located in the vicinity of the boundary. The other end of the actuator 106 is connected to the upper surface 1 facing the bottom surface 1011.
031 and the boundary between the opposing side wall 1021c. Accordingly, the actuator 106 is
11 to the upper surface 1031. The actuator 106 is not limited to extending from the bottom surface 1011 to the top surface 1031. However, the actuator 106
Preferably has a length of at least half the length from the bottom surface 1011 to the top surface 1031.
【0179】図35から図39の実施例のように、アク
チュエータ106を配備することによって、アクチュエ
ータ106は、容器1内にインクKが満たされていると
きから、インクエンドまたはインクニアエンドまでのイ
ンクKの消費状態を正確に検出することができる。従っ
て、インクカートリッジ内にインクが十分に残存してい
るにもかかわらず、アクチュエータ106が、インクエ
ンドまたはインクニアエンドであると誤って検出するこ
とがなくなる。逆に、インクエンドまたはインクニアエ
ンドであるにもかかわらず、インクが十分に残存してい
るとアクチュエータ106が誤って検出することもなく
なる。それによって、印字不良を起こすことがなくな
る。As shown in the embodiment of FIGS. 35 to 39, by disposing the actuator 106, the actuator 106 can move the ink K from the time when the ink K is filled in the container 1 to the ink end or the ink near end. Consumption state can be accurately detected. Therefore, even if the ink remains sufficiently in the ink cartridge, the actuator 106 does not erroneously detect the ink end or the ink near end. Conversely, the actuator 106 does not erroneously detect that the ink remains sufficiently despite the ink end or the ink near end. Thereby, printing failure does not occur.
【0180】図40は、インク供給口2が、インクKの
液面に対して鉛直方向にインクKを供給するように配設
されている場合におけるインクカートリッジの他の実施
例の断面図を示す。インク供給口2は、中空の円筒状で
ある。また、インク供給口2には、弾性体、例えばゴム
から形成される供給口弁2000が備えられる。アクチ
ュエータ106は、中空の円筒状のインク供給口2の内
壁面上に配備される。供給口弁2000は、インクカー
トリッジが未使用のときには容器1内のインクを密閉す
るように、インク供給口2に液密に取り付けられてい
る。一方で、インクジェット記録装置に備えられる記録
ヘッド(図示せず)へインクを供給するために、インク
供給針(図示せず)が、供給口弁2000を突き破って
インク供給口2へ挿入される。アクチュエータ106が
インク供給口2の内壁面上に配備されるので、アクチュ
エータ106は、インクの液面が容器1のインク供給口
2のほぼ内側端に達した後のインクの液面を検出するこ
とができる。それによって、アクチュエータ106は、
よりインクエンドに近い位置でインクの液面を検出する
ので、インクカートリッジ内のインクを無駄なく消費す
ることができる。FIG. 40 is a sectional view of another embodiment of the ink cartridge in the case where the ink supply port 2 is provided so as to supply the ink K in a direction perpendicular to the liquid surface of the ink K. . The ink supply port 2 has a hollow cylindrical shape. The ink supply port 2 is provided with a supply port valve 2000 formed of an elastic body, for example, rubber. The actuator 106 is provided on the inner wall surface of the hollow cylindrical ink supply port 2. The supply port valve 2000 is liquid-tightly attached to the ink supply port 2 so as to seal the ink in the container 1 when the ink cartridge is not used. On the other hand, an ink supply needle (not shown) penetrates the supply port valve 2000 and is inserted into the ink supply port 2 to supply ink to a recording head (not shown) provided in the ink jet recording apparatus. Since the actuator 106 is provided on the inner wall surface of the ink supply port 2, the actuator 106 detects the liquid level of the ink after the liquid level of the ink reaches the substantially inner end of the ink supply port 2 of the container 1. Can be. Thereby, the actuator 106
Since the liquid level of the ink is detected at a position closer to the ink end, the ink in the ink cartridge can be consumed without waste.
【0181】図41から図43は、複数種類のインクを
収容するインクカートリッジの一実施例を示す。容器8
は、壁により3つのインク収容室9、10、及び11に
分割される。それぞれのインク収容室には、インク供給
口12、13、及び14が形成されている。それぞれの
インク収容室9、10、及び11には、アクチュエータ
106が、容器8に設けられた開口を介して各インク収
容室のインクに接触するように取付けられている。FIGS. 41 to 43 show an embodiment of an ink cartridge containing a plurality of types of ink. Container 8
Is divided into three ink storage chambers 9, 10, and 11 by a wall. In each of the ink storage chambers, ink supply ports 12, 13, and 14 are formed. In each of the ink storage chambers 9, 10, and 11, an actuator 106 is attached so as to come into contact with the ink in each ink storage chamber via an opening provided in the container 8.
【0182】容器8は、互いに種類の異なるインクが収
容された少なくとも二つのインク収容室9、10、及び
11を有する。それぞれのインク収容室9、10、及び
11に備えられるインク供給口12、13、及び14
は、各インク収容室9、10、及び11から記録ヘッド
へインクを供給する。The container 8 has at least two ink storage chambers 9, 10, and 11 in which different types of ink are stored. Ink supply ports 12, 13, and 14 provided in the respective ink storage chambers 9, 10, and 11
Supplies ink from each of the ink storage chambers 9, 10, and 11 to the recording head.
【0183】図41では、アクチュエータ106はイン
ク供給口2が設けられる供給口面1013に配備されて
いる。アクチュエータ106の一端は、それぞれインク
供給口12、13、14の近傍に位置付けられる。アク
チュエータ106の他端は、底面8aの反対側にある上
面(図示せず)の近傍に位置付けられている。本実施例
においては、アクチュエータ106は、インク供給口1
2、13、14の近傍から上面まで延びている。アクチ
ュエータ106の長さは、供給口2の近傍から上面まで
の長さに特定されない。しかし、アクチュエータ106
の長さは、インク供給口2から上面までの長さの半分以
上であることが好ましい。In FIG. 41, the actuator 106 is provided on the supply port surface 1013 where the ink supply port 2 is provided. One ends of the actuators 106 are located near the ink supply ports 12, 13, and 14, respectively. The other end of the actuator 106 is positioned near an upper surface (not shown) opposite to the bottom surface 8a. In this embodiment, the actuator 106 is connected to the ink supply port 1.
It extends from the vicinity of 2, 13, and 14 to the upper surface. The length of the actuator 106 is not limited to the length from the vicinity of the supply port 2 to the upper surface. However, the actuator 106
Is preferably at least half the length from the ink supply port 2 to the upper surface.
【0184】図42は、インクカートリッジをインク供
給口2が設けられる供給口面1013に対向する対向面
1050の側から見た斜視図を示す。アクチュエータ1
06は供給口面1013に対向する対向面1050に配
備されている。アクチュエータ106の一端は、それぞ
れ底面8aの近傍に位置付けられる。アクチュエータ1
06の他端は、底面8aの反対側にある上面(図示せ
ず)の近傍に位置付けられている。本実施例において
は、アクチュエータ106は、底面8aの近傍から上面
まで延びている。アクチュエータ106の長さは、底面
8aの近傍から上面までの長さに特定されない。ただ
し、アクチュエータ106の長さは、底面8aから上面
までの長さの半分以上であることが好ましい。FIG. 42 is a perspective view of the ink cartridge viewed from the side of the facing surface 1050 facing the supply port surface 1013 where the ink supply port 2 is provided. Actuator 1
Reference numeral 06 is provided on a facing surface 1050 facing the supply port surface 1013. One ends of the actuators 106 are respectively positioned near the bottom surface 8a. Actuator 1
The other end of 06 is located near an upper surface (not shown) opposite to the bottom surface 8a. In this embodiment, the actuator 106 extends from the vicinity of the bottom surface 8a to the top surface. The length of the actuator 106 is not limited to the length from the vicinity of the bottom surface 8a to the top surface. However, the length of the actuator 106 is preferably at least half the length from the bottom surface 8a to the top surface.
【0185】図43では、アクチュエータ106は、底
面8aに配備されている。底面8aは、液体の液面に対
し傾斜する傾斜部1025を有する。アクチュエータ1
06は、インク収容室9、10、11のそれぞれの傾斜
部1025に配備されている。アクチュエータ106
は、傾斜部1025のインク供給口12、13、14側
の一端から傾斜部1025の他端まで延びている。アク
チュエータ106は、インクの液面に対して傾斜してい
るため、インクの水位が徐々に変化することを検出する
ことによって、インクの消費状態を検出することができ
る。本実施例において、アクチュエータ106は、傾斜
部1025のインク供給口12,13,14側の一端か
ら傾斜部1025の他端までの長さを有する。しかし、
アクチュエータ106は、その長さに限定しない。In FIG. 43, the actuator 106 is provided on the bottom surface 8a. The bottom surface 8a has an inclined portion 1025 that is inclined with respect to the liquid surface of the liquid. Actuator 1
Reference numeral 06 is provided in each of the inclined portions 1025 of the ink storage chambers 9, 10, and 11. Actuator 106
Extends from one end of the inclined portion 1025 on the ink supply port 12, 13, 14 side to the other end of the inclined portion 1025. Since the actuator 106 is inclined with respect to the liquid level of the ink, the consumption state of the ink can be detected by detecting that the water level of the ink gradually changes. In this embodiment, the actuator 106 has a length from one end of the inclined portion 1025 on the ink supply port 12, 13, 14 side to the other end of the inclined portion 1025. But,
The length of the actuator 106 is not limited.
【0186】図41から図43のアクチュエータ106
のうち、いずれかのアクチュエータ106をそれぞれの
インク収容室9、10、11に1つずつ配備すればよ
い。よって、図41から図43のアクチュエータ106
を組合せて、各インク収容室11、12、13にアクチ
ュエータ106を1つずつ配備することもできる。例え
ば、インク収容室9、11に図43のアクチュエータ1
06を配備し、インク収容室10に図41のアクチュエ
ータ106を配備してもよい。また、アクチュエータ1
06をそれぞれのインク収容室9、10、11に複数ず
つ配備してもよい。それによって、インクカートリッジ
内のインクの消費状態の誤った検出を防止することがで
きる。The actuator 106 shown in FIGS. 41 to 43 is used.
Of these, one of the actuators 106 may be provided in each of the ink storage chambers 9, 10, and 11. Therefore, the actuator 106 shown in FIGS.
And one actuator 106 can be provided in each of the ink storage chambers 11, 12, and 13. For example, the actuator 1 of FIG.
06 may be provided, and the actuator 106 of FIG. 41 may be provided in the ink storage chamber 10. Actuator 1
06 may be provided in each of the ink storage chambers 9, 10, and 11. This can prevent erroneous detection of the ink consumption state in the ink cartridge.
【0187】図44はインクカートリッジ180の更に
他の実施形態を示す。図44(A)はインクカートリッ
ジ180Cの断面図、図44(B)は図44(A)に示
したインクカートリッジ180Cの側壁194bを拡大
した断面図、及び図44(C)はその正面からの透視図
である。インクカートリッジ180Cは、半導体記憶手
段7とアクチュエータ106とが同一の回路基板610
上に形成されている。図44(B)、(C)に示すよう
に、半導体記憶手段7は回路基板610の上方に形成さ
れ、アクチュエータ106は同一の回路基板610にお
いて半導体記憶手段7の下方に形成されている。アクチ
ュエータ106の周囲を囲むように異型Oリング614
が、側壁194bに形成される。側壁194bには、回
路基板610をインク容器194に接合するためのカシ
メ部616が複数形成されている。カシメ部616によ
って回路基板610をインク容器194に接合し、異型
Oリング614を回路基板610に押しつけることで、
アクチュエータ106の振動領域がインクと接触するこ
とをできるようにしつつ、インクカートリッジの外部と
内部とを液密に保つ。FIG. 44 shows still another embodiment of the ink cartridge 180. 44A is a cross-sectional view of the ink cartridge 180C, FIG. 44B is an enlarged cross-sectional view of the side wall 194b of the ink cartridge 180C shown in FIG. 44A, and FIG. 44C is a front view thereof. It is a perspective view. The ink cartridge 180C has a circuit board 610 on which the semiconductor storage means 7 and the actuator 106 are the same.
Is formed on. As shown in FIGS. 44B and 44C, the semiconductor storage means 7 is formed above the circuit board 610, and the actuator 106 is formed below the semiconductor storage means 7 on the same circuit board 610. O-ring 614 is shaped to surround the periphery of actuator 106.
Is formed on the side wall 194b. A plurality of caulking portions 616 for joining the circuit board 610 to the ink container 194 are formed on the side wall 194b. By bonding the circuit board 610 to the ink container 194 by the caulking portion 616 and pressing the odd-shaped O-ring 614 against the circuit board 610,
The outside and inside of the ink cartridge are kept liquid-tight, while allowing the vibration area of the actuator 106 to come into contact with the ink.
【0188】半導体記憶手段7及び半導体記憶手段7近
傍には端子612が形成されている。端子612は半導
体記憶手段7とインクジェット記憶装置等の外部との間
の信号の受け渡しをする。半導体記憶手段7は、例えば
EEPROMなどの書き換え可能な半導体メモリによっ
て構成されてもよい。半導体記憶手段7とアクチュエー
タ106とが同一の回路基板610上に形成さているの
で、アクチュエータ106及び半導体記憶手段7をイン
クカートリッジ180Cに取付ける際に1回の取付け工
程で済む。また、インクカートリッジ180Cの製造時
及びリサイクル時の作業工程が簡素化される。更に、部
品の点数が削減されるので、インクカートリッジ180
Cの製造コストが低減できる。A terminal 612 is formed in the semiconductor storage means 7 and in the vicinity of the semiconductor storage means 7. The terminal 612 exchanges signals between the semiconductor storage means 7 and the outside such as an ink jet storage device. The semiconductor storage means 7 may be constituted by a rewritable semiconductor memory such as an EEPROM. Since the semiconductor storage means 7 and the actuator 106 are formed on the same circuit board 610, only one mounting step is required when mounting the actuator 106 and the semiconductor storage means 7 on the ink cartridge 180C. Further, the working process at the time of manufacturing and recycling the ink cartridge 180C is simplified. Further, since the number of parts is reduced, the ink cartridge 180
The manufacturing cost of C can be reduced.
【0189】アクチュエータ106は、容器194内の
インクの消費状態を検知する。半導体記憶手段7はアク
チュエータ106が検出したインクの残量などインクの
情報を格納する。すなわち、半導体記憶手段7は検出す
る際に用いられるインク及びインクカートリッジの特性
等の特性パラメータに関する情報を格納する。半導体記
憶手段7は、予め容器194内のインクがフルのとき、
すなわち容器194内に満たされたとき、又はエンドの
とき、すなわち容器194内のインクが消費されたとき
の共振周波数を特性パラメータの一つとして格納する。
容器194内のインクがフル又はエンド状態の共振周波
数は、容器194が初めてインクジェット記録装置に装
着されたときに格納されてもよい。また、容器194内
のインクがフル又はエンド状態の共振周波数は、容器1
94の製造中に格納されてもよい。半導体記憶手段7に
予め容器194内のインクがフル又はエンドのときの共
振周波数を格納し、インクジェット記録装置側で共振周
波数のデータを読出すことによりインク残量を検出する
際のばらつきを補正できるので、インク残量が基準値ま
で減少したことを正確に検出することができる。[0189] The actuator 106 detects the consumption state of the ink in the container 194. The semiconductor storage unit 7 stores ink information such as the remaining amount of ink detected by the actuator 106. That is, the semiconductor storage means 7 stores information on characteristic parameters such as characteristics of the ink and the ink cartridge used for detection. When the ink in the container 194 is full beforehand,
That is, the resonance frequency when the container 194 is filled or at the end, that is, when the ink in the container 194 is consumed, is stored as one of the characteristic parameters.
The resonance frequency when the ink in the container 194 is full or in the end state may be stored when the container 194 is first attached to the inkjet recording apparatus. Further, the resonance frequency when the ink in the container 194 is full or in the end state is equal to the resonance frequency of the container 1.
94 may be stored during manufacture. The resonance frequency when the ink in the container 194 is full or end is stored in advance in the semiconductor storage means 7, and the data of the resonance frequency is read out on the ink jet recording apparatus side, so that the variation in detecting the remaining ink amount can be corrected. Therefore, it is possible to accurately detect that the remaining amount of ink has decreased to the reference value.
【0190】図45は、インクカートリッジ180の更
に他の実施形態を示す。本実施例におけるインクカート
リッジ180Eは、容器194の側壁194bに上下方
向に長いアクチュエータ606を装着する。アクチュエ
ータ606の長さは、側壁194bに高さの半分以上の
長さを有することが望ましく、アクチュエータ606は
側壁194bのほぼ上端からほぼ下端までの長さを有す
る。上下方向に長いアクチュエータ606によって、容
器194内のインク残量の変化を連続的に検出すること
ができる。FIG. 45 shows still another embodiment of the ink cartridge 180. In the ink cartridge 180E of this embodiment, an actuator 606 that is long in the vertical direction is mounted on the side wall 194b of the container 194. Preferably, the length of the actuator 606 is at least half of the height of the side wall 194b, and the length of the actuator 606 is approximately from the upper end to the lower end of the side wall 194b. The change in the remaining amount of ink in the container 194 can be continuously detected by the vertically long actuator 606.
【0191】図46は、アクチュエータ106を用いた
インクカートリッジの更に他の実施形態を示す。図46
(A)のインクカートリッジ220Aは、インクカート
リッジ220Aの上面から下方へと延びる第1の隔壁2
22を有する。第1の隔壁222の下端とインクカート
リッジ220Aの底面との間には所定の間隔が空けられ
ているので、インクは、インクカートリッジ220Aの
底面を通じてインク供給口230へ流入できる。第1の
隔壁222よりインク供給口230側には、インクカー
トリッジ220Aの底面より上方に延びるように第2の
隔壁224が、形成されている。第2の隔壁224の上
端とインクカートリッジ220A上面との間には所定の
間隔が空けられているので、インクは、インクカートリ
ッジ220Aの上面を通じてインク供給口230へ流入
できる。FIG. 46 shows still another embodiment of the ink cartridge using the actuator 106. FIG.
The ink cartridge 220A of (A) is a first partition 2 extending downward from the upper surface of the ink cartridge 220A.
22. Since a predetermined space is provided between the lower end of the first partition wall 222 and the bottom surface of the ink cartridge 220A, ink can flow into the ink supply port 230 through the bottom surface of the ink cartridge 220A. On the ink supply port 230 side from the first partition 222, a second partition 224 is formed so as to extend above the bottom surface of the ink cartridge 220A. Since a predetermined interval is provided between the upper end of the second partition 224 and the upper surface of the ink cartridge 220A, the ink can flow into the ink supply port 230 through the upper surface of the ink cartridge 220A.
【0192】第1の隔壁222によって、インク供給口
230から見て、第1の隔壁222の奥の方に第1の収
容室225aが形成される。一方、第2の隔壁224に
よって、インク供給口230から見て第2の隔壁222
の手前側に第2の収容室225bが形成される。第1の
収容室225aの容量は、第2の収容室225bの容量
より大きい。第1の隔壁222及び第2の隔壁224の
間に、毛管現象を起こせるだけの間隔が空けられること
により、毛管路227が形成される。したがって、第1
の収容室225aのインクは、毛管路227の毛細管力
により、毛管路227に集められる。そのため、気体や
気泡が第2の収容室225bへ混入するのを防止するこ
とができる。また、第2の収容室225b内のインクの
水位は、安定的に徐々に下降できる。インク供給口23
0から見て、第1の収容室225aは、第2の収容室2
25bより奥に形成されているので、第1の収容室22
5aのインクが消費された後、第2の収容室225bの
インクが消費される。The first partition 222 forms a first storage chamber 225 a at the back of the first partition 222 when viewed from the ink supply port 230. On the other hand, the second partition 224 causes the second partition 222 to be viewed from the ink supply port 230.
A second storage chamber 225b is formed in front of the second storage chamber 225b. The capacity of the first storage chamber 225a is larger than the capacity of the second storage chamber 225b. Capillary paths 227 are formed between the first partition wall 222 and the second partition wall 224 by providing an interval sufficient to cause capillary action. Therefore, the first
Is collected in the capillary channel 227 by the capillary force of the capillary channel 227. Therefore, it is possible to prevent gas and bubbles from entering the second storage chamber 225b. Further, the water level of the ink in the second storage chamber 225b can be stably gradually lowered. Ink supply port 23
0, the first accommodation room 225a is the second accommodation room 2
25b, the first storage chamber 22
After the ink in 5a is consumed, the ink in the second storage chamber 225b is consumed.
【0193】インクカートリッジ220Aのインク供給
口230側の側壁、すなわち第2の収容室225bのイ
ンク供給口230側の側壁には、アクチュエータ106
が装着されている。アクチュエータ106は、第2の収
容室225b内のインクの消費状態を検知する。アクチ
ュエータ106は第2の収容室225bの側壁に装着さ
れる。アクチュエータ106は、インクの液面に対して
垂直な方向に長い。従って、アクチュエータ106はイ
ンクの液面が徐々に低下するのを検出することができ
る。更に、アクチュエータ106を第2の収容室225
bの側壁に装着する高さや、アクチュエータ106のイ
ンクの液面に対して垂直な方向の長さを変えることによ
り、どの時点でのインク残量をインクエンドにするか、
およびどの時点からどの時点までのインク量の変化を検
出するかを、自由に設定することができる。毛管路22
7によって第1の収容室225aから第2の収容室22
5bへインクが供給されることにより、アクチュエータ
106は、インクカートリッジ220Aの横揺れによる
インクの横揺れの影響を受けないので、アクチュエータ
106は、インクの残量を確実に測定できる。更に、毛
管路227が、インクを保持するので、インクが第2の
供給室225bから第1の収容室225aへ逆流するの
を防ぐ。The actuator 106 is provided on the side wall of the ink cartridge 220A on the ink supply port 230 side, that is, on the side wall of the second storage chamber 225b on the ink supply port 230 side.
Is installed. The actuator 106 detects a state of ink consumption in the second storage chamber 225b. The actuator 106 is mounted on a side wall of the second storage chamber 225b. The actuator 106 is long in a direction perpendicular to the ink level. Therefore, the actuator 106 can detect that the liquid level of the ink gradually decreases. Further, the actuator 106 is connected to the second accommodation chamber 225.
By changing the height attached to the side wall of b and the length of the actuator 106 in the direction perpendicular to the ink surface, it is possible to determine the remaining amount of the ink at the end of the ink.
It is possible to freely set a change in the amount of ink from which point in time to which point. Capillary channel 22
7, the first accommodation room 225a to the second accommodation room 22
By supplying the ink to the ink cartridge 5b, the actuator 106 is not affected by the ink sway caused by the sway of the ink cartridge 220A, so that the actuator 106 can reliably measure the remaining amount of the ink. Further, since the capillary channel 227 holds the ink, the ink is prevented from flowing backward from the second supply chamber 225b to the first storage chamber 225a.
【0194】インクカートリッジ220Aの上面には、
通気孔233があり、逆止弁228が設けられている。
逆止弁228によって、インクカートリッジ220Aが
横揺れしたときに、インクがインクカートリッジ220
A外部に漏れるのを防ぐことができる。更に、逆止弁2
28をインクカートリッジ220Aの上面に設置するこ
とで、インクのインクカートリッジ220Aからの蒸発
を防ぐことができる。インクカートリッジ220A内の
インクが消費されて、インクカートリッジ220A内の
負圧が逆止弁228の圧力を越えると、逆止弁228が
開いて、インクカートリッジ220Aに空気を吸入し、
その後閉じてインクカートリッジ220A内の圧力を一
定に保持する。On the upper surface of the ink cartridge 220A,
There is a vent 233 and a check valve 228 is provided.
The check valve 228 allows the ink cartridge 220A to roll when the ink cartridge 220A rolls.
A can be prevented from leaking outside. Furthermore, check valve 2
By disposing 28 on the upper surface of ink cartridge 220A, evaporation of ink from ink cartridge 220A can be prevented. When the ink in the ink cartridge 220A is consumed and the negative pressure in the ink cartridge 220A exceeds the pressure of the check valve 228, the check valve 228 opens, and air is sucked into the ink cartridge 220A.
Thereafter, the ink cartridge is closed to keep the pressure inside the ink cartridge 220A constant.
【0195】図46(C)及び(D)は、逆止弁228
の詳細の断面を示す。図46(C)の逆止弁228は、
ゴムにより形成された羽根232aを有する弁232を
有する。インクカートリッジ220の外部との通気孔2
33が、羽根232aに対向してインクカートリッジ2
20に設けられる。羽根232aによって、通気孔23
3が、開閉される。逆止弁228は、インクカートリッ
ジ220内のインクが減少し、インクカートリッジ22
0内の負圧が逆止弁228の圧力を越えると、羽根23
2aが、インクカートリッジ220の内側に開き、外部
の空気をインクカートリッジ220内に取り入れる。図
46(D)の逆止弁228は、ゴムにより形成された弁
232とバネ235とを有する。逆止弁228は、イン
クカートリッジ220内の負圧が逆止弁228の圧力を
越えると、弁232が、バネ235を押圧して開き、外
部の空気をインクカートリッジ220内に吸入し、その
後閉じてインクカートリッジ220内の負圧を一定に保
持する。FIGS. 46 (C) and (D) show the check valve 228.
3 shows a cross section of the detail. The check valve 228 in FIG.
It has a valve 232 having vanes 232a formed of rubber. Vent hole 2 with the outside of ink cartridge 220
The ink cartridge 2 faces the blade 232a.
20. The blades 232a allow the ventilation holes 23
3 are opened and closed. The check valve 228 serves to reduce the amount of ink in the ink cartridge 220 and
When the negative pressure within zero exceeds the pressure of the check valve 228, the blade 23
2a opens inside the ink cartridge 220 and takes in external air into the ink cartridge 220. The check valve 228 in FIG. 46D includes a valve 232 and a spring 235 formed of rubber. When the negative pressure in the ink cartridge 220 exceeds the pressure of the check valve 228, the check valve 228 opens by pressing the spring 235, sucks external air into the ink cartridge 220, and then closes. Thus, the negative pressure in the ink cartridge 220 is kept constant.
【0196】図46(B)のインクカートリッジ220
Bは、図46(A)のインクカートリッジ220Aにお
いて逆止弁228を設ける代わりに第1の収容室225
aに多孔質部材242を配置している。多孔質部材24
2は、インクカートリッジ220B内のインクを保持す
ると共に、インクカートリッジ220Bが横揺れしたと
きに、インクがインクカートリッジ220Bの外部へ漏
れるのを防ぐ。The ink cartridge 220 shown in FIG.
B shows the first storage chamber 225 instead of providing the check valve 228 in the ink cartridge 220A of FIG.
The porous member 242 is arranged at a. Porous member 24
2 holds the ink in the ink cartridge 220B and prevents the ink from leaking out of the ink cartridge 220B when the ink cartridge 220B sways.
【0197】インクカートリッジ220Bのインク供給
口230側の側壁、すなわち第2の収容室225bのイ
ンク供給口230側の側壁には、アクチュエータ106
が装着されている。アクチュエータ106は、第2の収
容室225b内のインクの消費状態を検知する。アクチ
ュエータ106は、インクの液面に対して垂直な方向に
長い。従って、アクチュエータ106はインクの液面が
徐々に低下するのを検出することができる。更に、アク
チュエータ106を第2の収容室225bの側壁に装着
する高さや、アクチュエータ106のインクの液面に対
して垂直な方向の長さを変えることにより、どの時点で
のインク残量をインクエンドにするか、およびどの時点
からどの時点までのインク量の変化を検出するかを、自
由に設定することができる。The actuator 106 is provided on the side wall of the ink cartridge 220B on the ink supply port 230 side, that is, on the side wall of the second storage chamber 225b on the ink supply port 230 side.
Is installed. The actuator 106 detects a state of ink consumption in the second storage chamber 225b. The actuator 106 is long in a direction perpendicular to the ink level. Therefore, the actuator 106 can detect that the liquid level of the ink gradually decreases. Further, by changing the height at which the actuator 106 is mounted on the side wall of the second storage chamber 225b and the length of the actuator 106 in the direction perpendicular to the ink surface, the remaining ink amount at any time can be reduced. , And from which point in time a change in the ink amount is detected can be set freely.
【0198】以上、キャリッジに装着される、キャリッ
ジと別体のインクカートリッジにおいて、インクカート
リッジ又はキャリッジにアクチュエータ106を装着す
る場合について述べたが、キャリッジと一体化され、キ
ャリッジと共に、インクジェット記録装置に装着される
インクタンクにアクチュエータ106を装着してもよ
い。更に、キャリッジと別体の、チューブ等を介して、
キャリッジにインクを供給するオフキャリッジ方式のイ
ンクタンクにアクチュエータ106を装着してもよい。
またさらに、記録ヘッドと容器とが一体となって交換可
能に構成されたインクカートリッジに、本発明のアクチ
ュエータを装着してもよい。In the above description, the case where the actuator 106 is mounted on the ink cartridge or the carriage in the ink cartridge separate from the carriage mounted on the carriage has been described. However, the actuator is integrated with the carriage and mounted on the ink jet recording apparatus together with the carriage. The actuator 106 may be mounted on the ink tank to be used. Furthermore, through a tube or the like separate from the carriage,
The actuator 106 may be mounted on an off-carriage type ink tank that supplies ink to the carriage.
Furthermore, the actuator of the present invention may be mounted on an ink cartridge in which the recording head and the container are integrally exchangeable.
【0199】以上、本発明を実施の形態を用いて説明し
たが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範
囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又
は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を
加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、
特許請求の範囲の記載から明らかである。As described above, the present invention has been described using the embodiments. However, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. Various changes or improvements can be added to the above embodiment. It should be noted that such modified or improved embodiments may be included in the technical scope of the present invention.
It is clear from the description of the claims.
【0200】[0200]
【発明の効果】本発明の液体容器およびモジュール体に
より、液体残量を正確に検出でき、かつ複雑なシール構
造を不要とした液体容器を提供することができる。According to the liquid container and the module of the present invention, it is possible to provide a liquid container capable of accurately detecting the remaining amount of liquid and eliminating the need for a complicated sealing structure.
【0201】本発明の液体容器およびモジュール体によ
り、液体容器の製造工程が少なく、かつ製造コストが低
廉であり、かつ液体の種類に依らず液体容器内の液体の
消費量を連続的に検出することができる。With the liquid container and the module of the present invention, the number of steps for manufacturing the liquid container is small, the manufacturing cost is low, and the amount of consumption of the liquid in the liquid container is continuously detected regardless of the type of liquid. be able to.
【図1】単色、例えばブラックインク用のインクカート
リッジの一実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of an ink cartridge for a single color, for example, a black ink.
【図2】複数種類のインクを収容するインクカートリッ
ジの一実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of an ink cartridge that stores a plurality of types of ink.
【図3】図1及び2に示したインクカートリッジに適し
たインクジェット記録装置の一実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of an ink jet recording apparatus suitable for the ink cartridge shown in FIGS. 1 and 2.
【図4】サブタンクユニット33の詳細な断面を示す図
である。FIG. 4 is a view showing a detailed cross section of the sub tank unit 33.
【図5】弾性波発生手段3、15、16、及び17の製
造方法を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a method of manufacturing the elastic wave generating means 3, 15, 16, and 17;
【図6】図5に示した弾性波発生手段3の他の実施形態
を示す図である。FIG. 6 is a view showing another embodiment of the elastic wave generating means 3 shown in FIG.
【図7】本発明のインクカートリッジの他の実施例を示
す図である。FIG. 7 is a view showing another embodiment of the ink cartridge of the present invention.
【図8】本発明のインクカートリッジの更に他の実施例
を示す図である。FIG. 8 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge of the present invention.
【図9】本発明のインクカートリッジの更に他の実施例
を示す図である。FIG. 9 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge of the present invention.
【図10】本発明のインクカートリッジの更に他の実施
例を示す図である。FIG. 10 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge of the present invention.
【図11】本発明のインクカートリッジの更に他の実施
形態を示す図である。FIG. 11 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge of the present invention.
【図12】図11に示したインクカートリッジの他の実
施形態を示す図である。FIG. 12 is a view showing another embodiment of the ink cartridge shown in FIG. 11;
【図13】本発明のインクジェット記録装置の実施形態
の断面を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a cross section of an embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention.
【図14】図13に示した記録装置に適したインクカー
トリッジの実施形態を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an embodiment of an ink cartridge suitable for the recording apparatus shown in FIG.
【図15】本発明のインクカートリッジ272の他の実
施形態を示す図である。FIG. 15 is a view showing another embodiment of the ink cartridge 272 of the present invention.
【図16】本発明のインクカートリッジ272及びイン
クジェット記録装置の更に他の実施形態を示す図であ
る。FIG. 16 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge 272 and the ink jet recording apparatus of the present invention.
【図17】図14に示したインクカートリッジ272の
他の実施形態を示す図である。FIG. 17 is a view showing another embodiment of the ink cartridge 272 shown in FIG.
【図18】アクチュエータ106とその周辺の詳細を示
す図である。FIG. 18 is a diagram showing details of an actuator 106 and its periphery.
【図19】アクチュエータ106とその周辺の詳細を示
す図である。FIG. 19 is a diagram showing details of an actuator 106 and its periphery.
【図20】インクの密度とアクチュエータ106によっ
て検出されるインクの共振周波数との関係を示す図であ
る。FIG. 20 is a diagram illustrating a relationship between ink density and a resonance frequency of ink detected by an actuator 106.
【図21】アクチュエータ106の逆起電力波形を示す
図である。21 is a diagram showing a back electromotive force waveform of the actuator 106. FIG.
【図22】アクチュエータ106の他の実施形態を示す
図である。FIG. 22 is a view showing another embodiment of the actuator 106.
【図23】図22に示したアクチュエータ106の一部
分の断面を示す図である。FIG. 23 is a view showing a cross section of a part of the actuator 106 shown in FIG. 22;
【図24】図22に示したアクチュエータ106の全体
の断面を示す図である。24 is a diagram showing a cross section of the entire actuator 106 shown in FIG. 22;
【図25】図22に示したアクチュエータ106の製造
方法を示す図である。25 is a diagram illustrating a method of manufacturing the actuator 106 illustrated in FIG.
【図26】本発明のインクカートリッジの更に他の実施
形態を示す図である。FIG. 26 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge of the present invention.
【図27】アクチュエータ660の他の実施形態を示す
図である。FIG. 27 is a view showing another embodiment of the actuator 660.
【図28】アクチュエータ670の更に他の実施形態を
示す図である。FIG. 28 is a view showing still another embodiment of the actuator 670.
【図29】モジュール体100を示す斜視図である。FIG. 29 is a perspective view showing the module body 100.
【図30】図29に示したモジュール体100の構成を
示す分解図である。30 is an exploded view showing the configuration of the module 100 shown in FIG. 29.
【図31】モジュール体100の他の実施形態を示す図
である。FIG. 31 is a view showing another embodiment of the module body 100.
【図32】図31に示したモジュール体100の構成を
示す分解図である。FIG. 32 is an exploded view showing a configuration of the module 100 shown in FIG. 31.
【図33】モジュール体100の更に他の実施形態を示
す図である。FIG. 33 is a view showing still another embodiment of the module body 100.
【図34】図29に示したモジュール体100を容器1
に装着した断面の例を示す図である。FIG. 34 shows a case where the module 100 shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross section mounted on the horn.
【図35】本実施例におけるインクカートリッジの長手
方向または縦方向に切断した断面を示す図である。FIG. 35 is a view illustrating a cross section of the ink cartridge according to the present embodiment cut in a longitudinal direction or a longitudinal direction.
【図36】本実施例におけるインクカートリッジの長手
方向または縦方向に切断した断面を示す図である。FIG. 36 is a view illustrating a cross section of the ink cartridge according to the present embodiment cut in a longitudinal direction or a longitudinal direction.
【図37】本実施例におけるインクカートリッジをイン
クカートリッジの短手方向または幅方向の断面を示す図
である。FIG. 37 is a diagram illustrating a cross section of the ink cartridge according to the present embodiment in a lateral direction or a width direction of the ink cartridge.
【図38】インク供給口が、インクの液面に対して鉛直
方向にインクを供給するように配設されている場合にお
けるインクカートリッジの断面図を示す図である。FIG. 38 is a sectional view of the ink cartridge in a case where the ink supply port is provided so as to supply ink in a direction perpendicular to the liquid surface of the ink.
【図39】インク供給口が、インクの液面に対して鉛直
方向にインクを供給するように配設されている場合にお
けるインクカートリッジの断面図を示す図である。FIG. 39 is a cross-sectional view of the ink cartridge when the ink supply port is provided so as to supply the ink in a direction perpendicular to the ink surface.
【図40】インク供給口が、インクの液面に対して鉛直
方向にインクを供給するように配設されている場合にお
けるインクカートリッジの断面図を示す図である。FIG. 40 is a cross-sectional view of the ink cartridge in a case where the ink supply port is provided so as to supply ink in a direction perpendicular to the liquid surface of the ink.
【図41】複数種類のインクを収容するインクカートリ
ッジの一実施例を示す図である。FIG. 41 is a diagram illustrating an embodiment of an ink cartridge that stores a plurality of types of ink.
【図42】複数種類のインクを収容するインクカートリ
ッジの一実施例を示す図である。FIG. 42 is a diagram illustrating an embodiment of an ink cartridge that stores a plurality of types of ink.
【図43】複数種類のインクを収容するインクカートリ
ッジの一実施例を示す図である。FIG. 43 is a diagram illustrating an embodiment of an ink cartridge that stores a plurality of types of ink.
【図44】インクカートリッジ180の更に他の実施形
態を示す図である。FIG. 44 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge 180.
【図45】インクカートリッジ180の更に他の実施形
態を示す図である。FIG. 45 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge 180.
【図46】モジュール体100を用いたインクカートリ
ッジの更に他の実施形態を示す図である。FIG. 46 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge using the module body 100.
1、8、194・・・容器 1a、1011・・・底面 1b・・・側壁 1c、940a・・・貫通孔 2、12、13、14・・・インク供給口 3、15、16、17、41、42、43、44、6
5、66、70・・・弾性波発生手段 4・・・パッキン 5・・・バネ 6・・・弁体 7・・・半導体記憶手段 8・・・容器 8a・・・底面 9、10、11・・・インク収容室 20・・・固定基板 21、23・・・導電材料層 21a、23a・・・接続端子 22・・・グリーンシート 30・・・キャリッジ 31・・・記録ヘッド 32・・・インク供給針 33・・・サブタンクユニット 34・・・インク室 35・・・インク供給路 36・・・膜弁 37・・・フィルタ 38・・・弁体 67・・・板材 68・・・フロート 71・・・接着剤層 80、178・・・基板 73、82、圧電振動板 74、75・・・インク吸収体 76・・・パッキン 77・・・カシメ孔 81・・・凹部 100、400、500、700・・・モジュール 102・・・基台部 104、362・・・リードワイヤ 106、650、660、670・・・アクチュエータ 108・・・フィルム 110・・・プレート 112・・・キャビティ 113・・・凹部 114・・・開口部 116・・・円柱部 160・・・圧電層 162、370・・・キャビティ 164・・・上部電極 166・・・下部電極 168・・・上部電極端子 170・・・下部電極端子 172・・・補助電極 174・・・圧電素子 176・・・振動板 180・・・インクカートリッジ 181・・・空気供給口 182・・・インク導入部 183・・・インク導入口 184・・・弁部 185・・・空気導入口 186・・・ヘッドプレート 187・・・インク供給口 188・・・ノズルプレート 189・・・切替弁 190・・・ノズル 192・・・防波壁 194・・・容器 194a・・・底面 194b・・・側壁 194c・・・上面 212・・・隔壁 213、213a、213b・・・収容室 214・・・バッファ 216、216a、216b・・・多孔質部材 220・・・インクカートリッジ 222・・・第1の隔壁 224・・・第2の隔壁 225a・・・第1の収容室 225b・・・第2の収容室 227・・・毛管路 228・・・逆止弁 230・・・インク供給口 232・・・弁 232a・・・羽根 233・・・通気孔 235・・・バネ 242・・・多孔質部材 250・・・キャリッジ 252・・・記録ヘッド 254・・・インク供給針 256・・・サブタンクユニット 258、258’・・・凸部 260、260’・・・弾性波発生手段 262・・・インク室 264・・・インク供給路 266・・・膜弁 268・・・フィルタ 270・・・弁体 272・・・インクカートリッジ 274・・・容器 274a・・・底面 274b・・・側面 276・・・インク供給口 278・・・凹部 280、280’・・・ゲル化材 282・・・パッキン 284・・・バネ 286・・・弁体 288・・・半導体記憶手段 290・・・容器 290a・・・底面 292、294、296・・・インク室 298、300、302・・・インク供給口 304、306、308・・・ゲル化材 310、312、314・・・凹部 316・・・板材 318・・・フロート 402、502・・・基台 403・・・円柱状の台 404、504・・・リードワイヤ 408、508・・・フィルム 410、510・・・プレート 413、513・・・凹部 414、514・・・開口部 600・・・取付構造体 606・・・アクチュエータ 610・・・基板 612・・・端子 940、941・・・グリーンシート 942、944・・・導電層 944’・・・接続部 947、948・・・補助導電層 1010、1021・・・供給口側壁 1020、1031・・・上面 1030・・・対向側壁 2000・・・供給口弁 Δh1、Δh2・・・液面の変化 K・・・インク1, 8, 194: Container 1a, 1011: Bottom surface 1b: Side wall 1c, 940a: Through hole 2, 12, 13, 14 ... Ink supply port 3, 15, 16, 17, 41, 42, 43, 44, 6
5, 66, 70 ... elastic wave generating means 4 ... packing 5 ... spring 6 ... valve element 7 ... semiconductor storage means 8 ... container 8a ... bottom surface 9, 10, 11 ... Ink storage chamber 20 ... Fixed substrates 21, 23 ... Conductive material layers 21a, 23a ... Connection terminals 22 ... Green sheet 30 ... Carriage 31 ... Recording head 32 ... Ink supply needle 33 ... Sub tank unit 34 ... Ink chamber 35 ... Ink supply path 36 ... Membrane valve 37 ... Filter 38 ... Valve 67 ... Plate 68 ... Float 71 ... Adhesive layers 80, 178 ... Substrates 73, 82, Piezoelectric vibrating plates 74, 75 ... Ink absorber 76 ... Packing 77 ... Crimping holes 81 ... Concave parts 100, 400, 500 , 700 ... Module 1 02: Base part 104, 362: Lead wire 106, 650, 660, 670: Actuator 108: Film 110: Plate 112: Cavity 113: Concave part 114: Opening 116: Column portion 160: Piezoelectric layer 162, 370: Cavity 164: Upper electrode 166: Lower electrode 168: Upper electrode terminal 170: Lower electrode terminal 172 ... Auxiliary electrode 174 Piezoelectric element 176 Vibrating plate 180 Ink cartridge 181 Air supply port 182 Ink introduction section 183 Ink introduction port 184 Valve section 185 ..Air inlet 186 ... Head plate 187 ... Ink supply port 188 ... Nozzle plate 189 ... Switching valve 190 ...・ Nozzle 192 ・ ・ ・ Wavebreak wall 194 ・ ・ ・ Container 194a ・ ・ ・ Bottom 194b ・ ・ ・ Side wall 194c ・ ・ ・ Top 212 212 Partition wall 213, 213a, 213b ・ ・ ・ Accommodation room 214 ・ ・ ・ Buffer 216 , 216a, 216b ... porous member 220 ... ink cartridge 222 ... first partition 224 ... second partition 225a ... first storage chamber 225b ... second storage chamber 227: Capillary channel 228: Check valve 230: Ink supply port 232: Valve 232a: Blade 233: Vent hole 235: Spring 242: Porous member 250 ..Carriage 252 Printhead 254 Ink supply needle 256 Subtank unit 258,258 'Projection 260,260' Elastic wave generating means 26 2 Ink chamber 264 Ink supply path 266 Membrane valve 268 Filter 270 Valve 272 Ink cartridge 274 Container 274a Bottom surface 274b Side surface 276: Ink supply port 278 ... Depression 280, 280 '... Gelling material 282 ... Packing 284 ... Spring 286 ... Valve 288 ... Semiconductor storage means 290 ... Container 290a ... Bottom surface 292,294,296 ... Ink chamber 298,300,302 ... Ink supply port 304,306,308 ... Gelling material 310,312,314 ... Recess 316 ... -Plate material 318 ... Float 402, 502 ... Base 403 ... Columnar base 404, 504 ... Lead wire 408, 508 ... Film 410 510: plate 413, 513: recess 414, 514: opening 600: mounting structure 606: actuator 610: substrate 612: terminal 940, 941: green sheet 942, 944: conductive layer 944 ': connection portion 947, 948: auxiliary conductive layer 1010, 1021: supply port side wall 1020, 1031: upper surface 1030: opposed side wall 2000: Supply port valve Δh1, Δh2: change in liquid level K: ink
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 碓井 稔 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 2C056 EA29 EB20 EB50 KC05 KC22 KC30 2F014 AA07 AB02 AB03 FB01 GA05 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Minoru Usui 3-5-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano F-term in Seiko Epson Corporation (reference) 2C056 EA29 EB20 EB50 KC05 KC22 KC30 2F014 AA07 AB02 AB03 FB01 GA05
Claims (19)
液体供給口と、前記容器に固定される基部および振動す
ることができるように前記基部に少なくとも一端が固定
される振動板を有しかつ前記容器内の液体の消費状態を
連続的に検出可能に構成された圧電装置と、を備えるこ
とを特徴とする液体容器。1. A container for storing a liquid, a liquid supply port for supplying the liquid, a base fixed to the container, and a vibrating plate having at least one end fixed to the base so as to be able to vibrate. And a piezoelectric device configured to continuously detect a consumption state of the liquid in the container.
特徴とする請求項1に記載の液体容器。2. The liquid container according to claim 1, wherein the piezoelectric device is an elongated member.
して垂直方向に配置されていることを特徴とする請求項
2に記載の液体容器。3. The liquid container according to claim 2, wherein the piezoelectric device is disposed in a direction perpendicular to a liquid level in the container.
域が、前記容器内の液面の変化する方向に延びているこ
とを特徴とする請求項1に記載の液体容器。4. The liquid container according to claim 1, wherein a vibration area of the vibration plate for detecting a liquid extends in a direction in which a liquid level in the container changes.
のうち、液体の液面に対して下方にある底面まで延びて
いることを特徴とする請求項4に記載の液体容器。5. The liquid container according to claim 4, wherein one end of the vibration region extends to a bottom surface of the inner wall of the container below a liquid surface of the liquid.
のうち、液体の液面に対して上方にある上面まで延びて
いることを特徴とする請求項5に記載の液体容器。6. The liquid container according to claim 5, wherein the other end of the vibration region extends to an upper surface of the inner wall of the container that is above a liquid surface of the liquid.
ち、液体の液面に対して上方にある上面から、前記容器
の内壁のうち、液体の液面に対して下方にある底面まで
の長さの半分以上の長さを有することを特徴とする請求
項4に記載の液体容器。7. The vibrating region extends from an upper surface of the inner wall of the container above the liquid surface of the liquid to a bottom surface of the inner wall of the container below the liquid surface of the liquid. The liquid container according to claim 4, wherein the liquid container has a length equal to or longer than half of the length.
記容器内の液体の液面に対して傾斜していることを特徴
とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の液体容
器。8. The liquid container according to claim 1, wherein the piezoelectric device or the vibration region is inclined with respect to a liquid level of the liquid in the container.
対し傾斜する傾斜面を有し、前記圧電装置は、前記傾斜
面に配備されることを特徴とする請求項8に記載の液体
容器。9. The container according to claim 8, wherein the container has an inclined surface inclined with respect to the liquid level of the liquid in the container, and the piezoelectric device is provided on the inclined surface. Liquid container.
方向へ開口する開口面を有し、液体の液面が前記開口面
に達したときの前記液面の水位面に、前記振動領域の一
端が位置することを特徴とする請求項4に記載の液体容
器。10. The liquid supply port has an opening surface that opens in the direction of the inside of the container, and the vibration area is provided on a water level surface of the liquid surface when the liquid surface of the liquid reaches the opening surface. The liquid container according to claim 4, wherein one end of the liquid container is located.
液体供給口の内壁面上に配備されることを特徴とする請
求項4に記載の液体容器。11. The liquid container according to claim 4, wherein the piezoelectric device is provided on an inner wall surface of the hollow cylindrical liquid supply port.
て開口し前記容器内の液体と接触するキャビティを有す
ることを特徴とする請求項1に記載の液体容器。12. The liquid container according to claim 1, wherein the piezoelectric device has a cavity that opens toward the inside of the container and contacts a liquid in the container.
する振動部をさらに有し、前記振動部の一端および他端
が前記基部に対して固定されることを特徴とする請求項
1に記載の液体容器。13. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device further includes a vibrating portion that vibrates together with the vibrating plate, and one end and the other end of the vibrating portion are fixed to the base. Liquid container.
領域にのみ液体が接触することを特徴とする請求項1に
記載の液体容器。14. The liquid container according to claim 1, wherein the liquid comes into contact with only a vibration area of the vibration plate that detects the liquid.
を有し、前記振動部に残留する残留振動によって発生す
る逆起電力に基づいて、前記液体の消費状態を検出する
ことを特徴とする請求項1から請求項14のいずれかに
記載の液体容器。15. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device has a vibrating portion that generates vibration, and detects a consumption state of the liquid based on a back electromotive force generated by residual vibration remaining in the vibrating portion. The liquid container according to claim 1.
インピーダンスを検出し、この音響インピーダンスに基
づいて液体の消費状態を検出することを特徴とする請求
項1から請求項14のいずれかに記載の液体容器。16. The liquid according to claim 1, wherein the piezoelectric device detects at least an acoustic impedance of the liquid, and detects a consumption state of the liquid based on the acoustic impedance. container.
の消費状態の情報を記憶することができる記憶手段をさ
らに備えることを特徴とする請求項1に記載の液体容
器。17. The liquid container according to claim 1, further comprising a storage unit capable of storing information on a consumption state of the liquid detected by the piezoelectric device.
るインクジェット記録装置に装着され、前記記録ヘッド
へ前記容器内の液体を供給することを特徴とする請求項
1から請求項17のいずれかに記載の液体容器。18. The ink jet recording apparatus according to claim 1, which is mounted on an ink jet recording apparatus having a recording head for discharging ink droplets, and supplies the liquid in the container to the recording head. Liquid container.
備え、前記圧電装置を取付構造体を介して前記容器に配
備されていることを特徴とする請求項1から請求項18
のいずれかに記載の液体容器。19. The piezoelectric device according to claim 1, further comprising a mounting structure, wherein the piezoelectric device is disposed in the container via the mounting structure.
The liquid container according to any one of the above.
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