JP2001146025A - Attaching module body for detecting liquid, liquid container and ink cartridge - Google Patents

Attaching module body for detecting liquid, liquid container and ink cartridge

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JP2001146025A JP2000146964A JP2000146964A JP2001146025A JP 2001146025 A JP2001146025 A JP 2001146025A JP 2000146964 A JP2000146964 A JP 2000146964A JP 2000146964 A JP2000146964 A JP 2000146964A JP 2001146025 A JP2001146025 A JP 2001146025A
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    • G01F23/2966Acoustic waves making use of acoustical resonance or standing waves
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    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14354Sensor in each pressure chamber

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the detection capacity of the consumption of a liquid utilizing a piezoelectric device. SOLUTION: An actuator 106 as a piezoelectric device has a function performing the conversion between electric energy and vibration energy and outputs the detection signal corresponding to the consumption of a liquid. An attaching module body 100, which is constituted by integrating the actuator 106 and an attaching member, is attached to an ink container. The attaching member has an opening cavity provided to its plate 110 and the opening cavity 112 is arranged at the position turned to the interior of a liquid container from the actuator 106.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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、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、さらに詳しくは、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 acoustic impedance, and more particularly, a change in resonance frequency, thereby detecting a state of consumption of a liquid in a liquid container containing the liquid. More specifically, the present invention is applied to an ink jet recording apparatus that prints by ejecting ink droplets from nozzle openings by pressurizing ink in a pressure generating chamber by pressure generating means in accordance with print data by a pressure generating means. The present invention relates to a piezoelectric device provided in an ink cartridge to be used, and for detecting a consumption state of ink in the ink cartridge.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明が適用される液体容器として、イ
ンクジェット式記録装置に装着されるインクカートリッ
ジを例にとって説明する。一般にインクジェット記録装
置には、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式記録ヘッドが搭載
されたキャリッジと、流路を介して記録ヘッドに供給さ
れるインクを収容するインクタンクとを備えており、連
続印刷が可能なように構成されている。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、記録装置に対して着脱可能なカートリッジとし
て構成されているものが一般的である。
2. Description of the Related Art As an example of a liquid container to which the present invention is applied, an ink cartridge mounted on an ink jet recording apparatus will be described. Generally, an ink jet recording apparatus includes 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 pressurized ink as ink droplets from the nozzle opening, And an ink tank for storing ink supplied to the recording head via a path, and is configured to be capable of continuous printing. Generally, the ink tank is configured as a cartridge detachable from the recording apparatus 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、記録ヘッドによって吐出されるインク
滴のカウント数と、印字ヘッドのメンテナンス工程で吸
引されたインク量とをソフトウエアにより積算し、計算
上でインク消費を管理する方法や、インクカートリッジ
に直接液面検出用の電極を2本取付けることによって、
実際にインクが所定量消費された時点を検知することで
インク消費を管理する方法などが知られていた。
Conventionally, as a method of managing ink consumption of an ink cartridge, the count number of ink droplets ejected by a recording head and the amount of ink sucked in a maintenance process of a print head are integrated by software to calculate By controlling the ink consumption and attaching two electrodes for liquid level detection directly to the ink cartridge,
There has been known a method of managing ink consumption by detecting the point in time when a predetermined amount of ink is actually consumed.

【0004】しかしながら、ソフトウェアによりインク
滴の吐出数や吸引された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、使用環境により、例えば使
用室内の温度や湿度の高低、インクカートリッジの開封
後の経過時間、ユーザサイドでの使用頻度の違いなどに
よって、インクカートリッジ内の圧力やインクの粘度が
変化してしまい、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が
あった。また同一カートリッジを一旦取外し、再度装着
した場合には積算されたカウント値は一旦リセットされ
てしまうので、実際のインク残量がまったくわからなく
なっ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 sucked ink by software and managing the consumption of ink in a calculation method depends on the use environment, for example, the temperature and humidity in the use room, the ink cartridge, and the like. Due to the elapsed time after opening, the difference in the frequency of use on the user side, etc., the pressure inside the ink cartridge and the viscosity of the ink will change, and the error between the calculated ink consumption and the actual consumption will not be negligible. There was a problem that would occur. Further, when the same cartridge is once removed and then re-installed, the integrated count value is reset once, so that there is also a problem that the actual remaining amount of ink cannot be known at all.

【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、インク消費のある一点の実量を検出
できるため、インク残量を高い信頼性で管理できる。し
かしながら、インクの液面を検出するためにインクは導
電性でなくてはならず、よって使用されるインクの種類
が限定されてしまう。また、電極とインクカートリッジ
との間の液密構造が複雑化する問題がある。さらに、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った。さらに、2本の電極をそ
れぞれインクカートリッジの別な場所に装着する必要が
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った。
On the other hand, the method of managing the time when ink is consumed by the electrode can detect the actual amount of ink consumption at one point, so that the remaining amount of ink can be managed with high reliability. However, in order to detect the liquid level of the ink, the ink must be conductive, which limits the type of ink used. Further, there is a problem that a liquid-tight structure between the electrode and the ink cartridge is complicated. Further, 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. Further, since it is necessary to mount the two electrodes at different locations of the ink cartridge, there is a problem that the number of manufacturing steps is increased and the manufacturing cost is increased as a result.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
の課題を解決することのできる、液体の消費状態を正確
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。また、本発明の他の目
的は、インクの消費状態を正確に検出でき、かつ複雑な
シール構造を不要としたインクカートリッジを提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid container capable of accurately detecting a liquid consumption state and eliminating the need for a complicated sealing structure, which can solve the above-mentioned problems. Aim. Another object of the present invention is to provide an ink cartridge which can accurately detect the ink consumption state and does not require a complicated sealing structure.

【0007】本発明は特に振動を利用して液体残量を検
出する技術を提供するとともに、こうした検出技術を改
良する。なお、本発明は、インクカートリッジには限定
されず、その他の液体容器の液体検出にも適用可能であ
る。
The present invention particularly provides a technique for detecting the remaining amount of liquid using vibration, and improves such a detection technique. Note that the present invention is not limited to the ink cartridge, and is applicable to liquid detection of other liquid containers.

【0008】上記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] The above 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】本発明のある態様は、液
体検出用のモジュール体である。このモジュール体は、
圧電装置と取付部材を含む。圧電装置は、液体容器内の
液体の消費状態を検出するために用いられる。取付部材
は、前記圧電装置と一体化され、前記圧電装置を前記液
体容器に取り付ける。取付部材には特に開口キャビティ
が設けられている。開口キャビティは、前記圧電装置と
対向する位置に前記液体容器の内部と連通するように設
けられる。好ましくは、開口キャビティは、前記圧電装
置から前記液体容器の内部を向く位置に配置され、前記
液体容器の内部と連通するように設けられる。
One embodiment of the present invention is a module for detecting a liquid. This module body
Including a piezoelectric device and a mounting member. The piezoelectric device is used to detect a consumption state of a liquid in a liquid container. The attachment member is integrated with the piezoelectric device, and attaches the piezoelectric device to the liquid container. The mounting member is particularly provided with an open cavity. The opening cavity is provided at a position facing the piezoelectric device so as to communicate with the inside of the liquid container. Preferably, the opening cavity is disposed at a position facing the inside of the liquid container from the piezoelectric device, and is provided so as to communicate with the inside of the liquid container.

【0010】液体消費がまだ進んでいない状態では、開
口キャビティの中および外が液体で満たされている。一
方、液体消費が進んだ状態では、液面が低下して開口キ
ャビティが露出し、開口キャビティの中にほぼ一定量の
液体が残っている。これらの状態では圧電装置の出力信
号が異なることを利用して、液体の消費状態を好適に検
出できる。
When liquid consumption has not yet progressed, the inside and outside of the open cavity are filled with liquid. On the other hand, in a state where the liquid consumption is advanced, the liquid level is lowered to expose the open cavity, and a substantially constant amount of liquid remains in the open cavity. In these states, by utilizing the fact that the output signals of the piezoelectric device are different, it is possible to appropriately detect the liquid consumption state.

【0011】本発明によれば、キャビティを設けたこと
により、液体の波打ちなどに起因する誤検出が生じない
ように図ることができる。
According to the present invention, by providing the cavity, it is possible to prevent erroneous detection due to waving of the liquid or the like.

【0012】また本発明によれば、開口キャビティを設
けたことにより、圧電装置と液体の間に介在する部材を
削減し、あるいは部材の厚さを小さくできるので、液体
消費状態をより確実に検出できる。
Further, according to the present invention, by providing the opening cavity, the number of members interposed between the piezoelectric device and the liquid can be reduced or the thickness of the members can be reduced, so that the liquid consumption state can be detected more reliably. it can.

【0013】また本発明によれば、開口キャビティを局
所的に設けることにより、適当な液体シール状態を確保
できる。これにより、圧電装置が不適当に液体にさらさ
れるのを回避できる。これは、インクのような導電性液
体に対して特に効果的である。
According to the present invention, an appropriate liquid sealing state can be ensured by locally providing the open cavity. This avoids improper exposure of the piezoelectric device to liquids. This is particularly effective for conductive liquids such as ink.

【0014】好ましくは、前記圧電装置を利用して、液
体消費状態に応じた音響インピーダンスの変化に基づい
て液体消費状態が検出される。好ましくは、圧電装置
は、振動を発生した後の残留振動状態を示す信号を出力
する。圧電装置の残留振動は、周囲の液体の量に応じて
変化する。例えば、大量の液体が周囲に存在するとき
と、少量の液体が周囲に存在するときでは、残留振動状
態が異なる。これは、液体消費状態に応じた音響インピ
ーダンスの変化に基づいている。そこで、残留振動状態
が液体消費状態に応じて変化することを利用して液体消
費状態が検出される。
[0014] Preferably, the liquid consumption state is detected based on a change in acoustic impedance according to the liquid consumption state using the piezoelectric device. Preferably, the piezoelectric device outputs a signal indicating a residual vibration state after the generation of the vibration. The residual vibration of the piezoelectric device changes according to the amount of the surrounding liquid. For example, the residual vibration state differs between when a large amount of liquid exists around and when a small amount of liquid exists around. This is based on the change in acoustic impedance according to the state of liquid consumption. Therefore, the liquid consumption state is detected using the fact that the residual vibration state changes according to the liquid consumption state.

【0015】ここで、残留振動に実質的に影響するの
は、圧電装置の近傍の限られた量の液体である。本発明
によれば、開口キャビティを設けたことにより、圧電装
置と液体の間に介在する部材を削減し、あるいは部材の
厚さを小さくできる。したがって残留振動に影響する限
られた量の液体が、圧電装置に近づき、あるいは接す
る。これにより、液体消費状態に応じた残留振動の変化
がより明確になるので、液体消費状態をより確実に検出
できる。
Here, it is the limited amount of liquid near the piezoelectric device that substantially affects the residual vibration. According to the present invention, by providing the opening cavity, the number of members interposed between the piezoelectric device and the liquid can be reduced or the thickness of the members can be reduced. Therefore, a limited amount of liquid that affects the residual vibration approaches or contacts the piezoelectric device. Thereby, the change in the residual vibration according to the liquid consumption state becomes clearer, so that the liquid consumption state can be detected more reliably.

【0016】また、圧電装置は、開口キャビティを通し
て弾性波を発生するとともに、開口キャビティを通って
返ってくる反射波に応じた信号を出力してもよい。この
場合も、開口キャビティを設けたことにより、圧電装置
と液体の間で振動が良好に伝達されるので、検出能力を
向上可能である。圧電装置をどのように機能させて液体
消費状態を検出するかは、液体容器の仕様や、求められ
る測定精度などに応じて決定されればよい。
The piezoelectric device may generate an elastic wave through the opening cavity and output a signal corresponding to the reflected wave returning through the opening cavity. Also in this case, the provision of the open cavity allows the vibration to be transmitted well between the piezoelectric device and the liquid, so that the detection capability can be improved. How the piezoelectric device functions to detect the liquid consumption state may be determined according to the specifications of the liquid container, the required measurement accuracy, and the like.

【0017】圧電装置は、検出目標の所定の液体消費状
態にて前記開口キャビティ内に液体が保持された状態に
なったとき、前記開口キャビティ内の前記液体に対応す
る残留振動状態を示す検出信号を発生してもよい。
When a liquid is held in the opening cavity in a predetermined liquid consumption state as a detection target, a detection signal indicating a residual vibration state corresponding to the liquid in the opening cavity. May occur.

【0018】好ましくは、前記開口キャビティは、所定
の液体状態において液体を保持する形状である。好まし
くは、前記開口キャビティは、検出目標の所定の液体消
費状態においても液体を保持する形状を有してもよい。
Preferably, the opening cavity has a shape for holding a liquid in a predetermined liquid state. Preferably, the opening cavity may have a shape for holding a liquid even in a predetermined liquid consumption state of a detection target.

【0019】好ましくは、前記圧電装置は、下電極、該
下電極上に形成された圧電層および前記圧電層上に形成
された上電極と、を含み、前記開口キャビティの面積
が、前記圧電層と下電極の重なり部分の面積以上に設定
されている。
Preferably, the piezoelectric device includes a lower electrode, a piezoelectric layer formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the piezoelectric layer, wherein the area of the open cavity is smaller than the piezoelectric layer. Is set to be equal to or larger than the area of the overlapping portion of the lower electrode and the lower electrode.

【0020】好ましくは、前記開口キャビティのキャビ
ティ深さはキャビティ開口の最小幅より小さく設定され
ている。好ましくは、前記キャビティ深さは前記キャビ
ティ開口の最小幅の1/3以下である。キャビティが円
形であれば、開口最小幅は開口寸法(開口直径)であ
る。
Preferably, the cavity depth of the opening cavity is set smaller than the minimum width of the cavity opening. Preferably, the cavity depth is not more than 1/3 of the minimum width of the cavity opening. If the cavity is circular, the minimum opening width is the opening size (opening diameter).

【0021】好ましくは、前記開口キャビティは、前記
圧電装置の振動中心に対して実質的に対称の形状を有す
る。好ましくは、前記開口キャビティは実質的に円形で
ある。
Preferably, the open cavity has a substantially symmetric shape with respect to the center of vibration of the piezoelectric device. Preferably, the open cavity is substantially circular.

【0022】好ましくは、前記開口キャビティの容器内
部側の開口面積を、前記圧電素子側の開口面積より大き
く設定する。容器内部側より圧電素子側の開口寸法が大
きいことが好ましい。こうした構成により、開口キャビ
ティは容器内部に向かって広がる形状を有する。前記開
口キャビティの周面はテーパ形状を有していてもよい。
前記開口キャビティの周面はステップ形状を有していて
もよい。
Preferably, the opening area of the opening cavity on the container inner side is set to be larger than the opening area on the piezoelectric element side. It is preferable that the opening dimension of the piezoelectric element side is larger than that of the inside of the container. With such a configuration, the open cavity has a shape expanding toward the inside of the container. The peripheral surface of the opening cavity may have a tapered shape.
The peripheral surface of the open cavity may have a step shape.

【0023】前記開口キャビティに連通する連通溝が、
容器内側に面する場所に設けられていてもよい。前記連
通溝は、前記開口キャビティから、前記液体容器が外部
に液体を供給する供給口に向かう方向に沿って設けられ
ていてもよい。
A communication groove communicating with the open cavity is
It may be provided at a location facing the inside of the container. The communication groove may be provided along a direction from the opening cavity toward a supply port through which the liquid container supplies liquid to the outside.

【0024】前記取付部材は、前記液体容器に設けられ
た貫通孔に嵌合されてもよい。前記圧電装置には、前記
取付部材の開口キャビティと連通する凹部が形成されて
もよい。
[0024] The mounting member may be fitted into a through hole provided in the liquid container. The piezoelectric device may have a concave portion communicating with the open cavity of the mounting member.

【0025】前記開口キャビティ近傍に液体吸収体が設
けられてもよい。液体吸収体は、前記開口キャビティ内
の液体を吸い出してもよい。前記液体吸収体は多孔質部
材で構成されてもよい。
A liquid absorber may be provided in the vicinity of the opening cavity. The liquid absorber may suck out the liquid in the open cavity. The liquid absorber may be composed of a porous member.

【0026】前記開口キャビティ内に液体吸収体が設け
られてもよい。液体吸収体は液体を保持してもよい。前
記液体吸収体は、多孔質部材で構成されてもよい。
A liquid absorber may be provided in the opening cavity. The liquid absorber may hold a liquid. The liquid absorber may be composed of a porous member.

【0027】取付モジュール体は前記液体容器に対して
着脱可能に装着されてもよい。
The mounting module may be detachably mounted on the liquid container.

【0028】本発明の別の態様は、上述の液体検出用の
取付モジュール体が備えられた液体容器である。前記液
体容器は、インクジェット記録装置に装着されるインク
カートリッジでもよい。
Another embodiment of the present invention is a liquid container provided with the above-described mounting module for detecting liquid. The liquid container may be an ink cartridge mounted on an ink jet recording apparatus.

【0029】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。
The above summary of the present invention does not list all of the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these features may also constitute the present invention.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を説明するが、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 through embodiments of the present invention. However, the following embodiments do not limit the claimed invention and have the features described in the embodiments. Not all combinations are essential to the solution of the invention.

【0031】まず、本実施形態の原理を説明する。本実
施の形態では、インク容器内のインク消費状態を検出す
る技術に本発明が適用される。インクの消費状態は圧電
装置を用いて検出される。圧電装置は、電気エネルギと
振動エネルギの間の変換によって、インク消費状態に応
じた信号を出力する。
First, the principle of the present embodiment will be described. In the present embodiment, the present invention is applied to a technique for detecting an ink consumption state in an ink container. The ink consumption state is detected using a piezoelectric device. The piezoelectric device outputs a signal corresponding to the ink consumption state by converting between electric energy and vibration energy.

【0032】検出原理の一つは、音響インピーダンスを
利用する。好ましくは、圧電装置が振動を発生した後の
残留振動状態が、圧電装置の出力信号から求められる。
残留振動は、周囲のインクの量に応じて変化する。これ
は、インク消費状態に応じた音響インピーダンスの変化
に基づいている。そこで、残留振動状態がインク消費状
態に応じて変化することを利用して消費状態が検出され
る。
One of the detection principles utilizes acoustic impedance. Preferably, a residual vibration state after the piezoelectric device generates vibration is obtained from an output signal of the piezoelectric device.
The residual vibration changes according to the amount of surrounding ink. This is based on a change in acoustic impedance according to the ink consumption state. Therefore, the consumption state is detected using the fact that the residual vibration state changes according to the ink consumption state.

【0033】別の検出原理によれば、圧電装置は、開口
キャビティを通して弾性波を発生するとともに、開口キ
ャビティを通って返ってくる反射波に応じた信号を出力
する。インク消費状態に応じた反射波の変化が検出され
る。圧電装置をどのように機能させてインク消費状態を
検出するかは、インクカートリッジの仕様や、求められ
る測定精度などに応じて決定されればよい。
According to another detection principle, the piezoelectric device generates an elastic wave through the opening cavity and outputs a signal corresponding to the reflected wave returning through the opening cavity. A change in the reflected wave according to the ink consumption state is detected. How the piezoelectric device functions to detect the ink consumption state may be determined according to the specifications of the ink cartridge, the required measurement accuracy, and the like.

【0034】圧電装置は、検出目標の所定のインク消費
状態における液面位置に設けられる。これにより、液面
通過の有無を検出できる。
The piezoelectric device is provided at a liquid level position in a predetermined target ink consumption state as a detection target. This makes it possible to detect the presence or absence of liquid level passage.

【0035】本実施の形態では、圧電装置と取付部材と
により取付モジュール体が構成される。特に、取付部材
には開口キャビティが設けられる。開口キャビティは、
モジュール体の装着状態において、圧電装置からインク
容器の内部を向く位置に配置され、容器内部に連通して
いる。開口キャビティは圧電装置、特にその振動部分と
対向する。
In this embodiment, a mounting module is constituted by the piezoelectric device and the mounting member. In particular, the mounting member is provided with an open cavity. The open cavity is
When the module is mounted, it is arranged at a position facing the inside of the ink container from the piezoelectric device, and communicates with the inside of the container. The open cavity faces the piezoelectric device, in particular the vibrating part thereof.

【0036】こうした開口キャビティを設けることによ
り以下の利点が得られる。インク消費がまだ進んでいな
い状態では、インク液面が高く、したがって開口キャビ
ティの中および外がインクで満たされている。一方、イ
ンク消費が進むと、液面が低下して開口キャビティが露
出する。このとき、開口キャビティの中にほぼ一定の少
量のインクが残存する。これらの2つの状態では、上述
の残留振動などが異なるので、圧電装置の出力信号が異
なる。これを利用して、インク消費状態を好適に検出で
きる。
The provision of such an open cavity has the following advantages. In a state where the ink consumption has not yet progressed, the ink level is high, so that the inside and outside of the open cavity is filled with the ink. On the other hand, as ink consumption increases, the liquid level decreases and the open cavity is exposed. At this time, a substantially constant small amount of ink remains in the open cavity. In these two states, the above-described residual vibration and the like are different, so that the output signals of the piezoelectric device are different. By utilizing this, the ink consumption state can be suitably detected.

【0037】好ましくは、キャビティに少量のインクが
保持されているときの検出特性を予め把握しておく。あ
るいは、インクがキャビティ内外にあるときの検出特性
を予め把握しておいてもよい。もちろん両状態の検出特
性を把握しておいてもよい。
Preferably, the detection characteristic when a small amount of ink is held in the cavity is grasped in advance. Alternatively, the detection characteristics when the ink is inside and outside the cavity may be grasped in advance. Of course, the detection characteristics of both states may be grasped.

【0038】本実施の形態によれば、後述するように、
キャビティを設けたことにより、インクの波打ちなどに
起因する誤検出が生じないように図ることができる。
According to the present embodiment, as described below,
By providing the cavity, it is possible to prevent erroneous detection due to ink undulation or the like.

【0039】また本実施の形態によれば、開口キャビテ
ィを設けたことにより、圧電装置とインクの間に介在す
る部材を削減し、あるいは部材の厚さを小さくできるの
で、インク消費状態をより確実に検出できる。
Further, according to the present embodiment, the provision of the opening cavities allows the number of members interposed between the piezoelectric device and the ink to be reduced or the thickness of the members to be reduced, so that the ink consumption state can be more reliably achieved. Can be detected.

【0040】例えば残留振動を利用する検出原理を考え
ると、残留振動に実質的に影響するのは、圧電装置の近
傍の限られた量のインクである。この限られた量のイン
クが、開口キャビティを設けたことにより、圧電装置に
近づき、あるいは接する。これにより、インク消費状態
に応じた残留振動の変化がより明確になるので、インク
消費状態をより確実に検出できる。
For example, considering the principle of detection utilizing residual vibration, it is the limited amount of ink near the piezoelectric device that substantially affects residual vibration. This limited amount of ink approaches or contacts the piezoelectric device due to the provision of the open cavity. Thereby, the change in the residual vibration according to the ink consumption state becomes clearer, so that the ink consumption state can be detected more reliably.

【0041】また弾性波および反射波を利用する場合
も、開口キャビティを設けたことにより、圧電装置とイ
ンクの間で振動が良好に伝達されるので、検出能力を向
上可能である。
Also in the case of utilizing the elastic wave and the reflected wave, the provision of the open cavity allows the vibration to be transmitted well between the piezoelectric device and the ink, so that the detection capability can be improved.

【0042】また本実施の形態によれば、キャビティが
局所的に設けられているので、インクを適切にシールで
きる。これにより圧電装置をインクから保護できる。導
電性を有するインクによって圧電装置の絶縁状態が害さ
れるのを効果的に防止できる。
Further, according to the present embodiment, since the cavity is provided locally, the ink can be appropriately sealed. This protects the piezoelectric device from the ink. It is possible to effectively prevent the insulating state of the piezoelectric device from being damaged by the conductive ink.

【0043】以下では、図面を参照して本実施形態をよ
り具体的に説明する。まず、圧電装置を用いて振動に基
づいてインク消費を検出する技術の基本を説明する。こ
れにつづいて、検出技術の各種応用を説明する。これら
の説明を展開する中で、本実施形態の特徴的なキャビテ
ィ付きの取付モジュール体およびその他のバリエーショ
ンを説明する。
Hereinafter, the present embodiment will be described more specifically with reference to the drawings. First, the basics of a technique for detecting ink consumption based on vibration using a piezoelectric device will be described. Following this, various applications of the detection technology will be described. In developing these descriptions, the characteristic mounting module body with a cavity and other variations of the present embodiment will be described.

【0044】ここで、本実施の形態においては、圧電装
置の一形態として、「アクチュエータ(典型的には図2
0、参照符号106)」および「弾性波発生手段(典型
的には図1、参照符号3)が示される。ただし、これら
は圧電装置の一形態にすぎない。例えば、圧電装置は、
アクチュエータに他のコンポーネントを加えた構成でも
よく、またアクチュエータから一部のコンポーネントを
抜いた構成でもよい。圧電装置は圧電素子のみであって
もよい。
Here, in the present embodiment, as one mode of the piezoelectric device, an “actuator (typically, FIG.
0, reference numeral 106) "and" elastic wave generating means (typically, FIG. 1, reference numeral 3). However, these are only one form of the piezoelectric device.
A configuration in which another component is added to the actuator may be used, or a configuration in which some components are removed from the actuator may be used. The piezoelectric device may be a piezoelectric element alone.

【0045】「圧電装置を利用したインク消費の検出」
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、測定機、例えば伝送回路等のインピーダ
ンスアナライザによって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し、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。
[Detection of Ink Consumption Using Piezoelectric Device]
The basic concept of the present invention is that the state of liquid in a liquid container (including the presence or absence of liquid in a liquid container, the amount of liquid, the liquid level of liquid, the type of liquid, and the composition of liquid) is obtained by utilizing the vibration phenomenon. Is to detect. 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 the change in acoustic impedance by detecting the amplitude of the electromotive force waveform, or measuring the impedance characteristic or admittance characteristic of the liquid by using a measuring instrument, for example, an impedance analyzer such as a transmission circuit, and measuring the change in the current value or voltage value or There is a method of measuring a change in current value or voltage value with frequency when vibration is applied to a liquid. The details of the operation principle of the elastic wave generating means and the piezoelectric device or the actuator will be described later.

【0046】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.

【0047】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.

【0048】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 rear perspective view showing an embodiment of an ink cartridge containing a plurality of types of ink. 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.

【0049】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の下面
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 lower 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.

【0050】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.

【0051】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 6 moves backward against the spring 5 to form an ink flow path. 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.

【0052】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、インク室3
4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 chamber 3 is opened.
4 is supplied to the recording head 31 via the ink supply path 35.
Flow into 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.

【0053】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 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 period. 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.

【0054】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 sticking the elastic wave generating means 3 to the container 1, the ink cartridge itself can be provided with a function of detecting the remaining amount. 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.

【0055】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.

【0056】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.

【0057】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。
Incidentally, an elastic wave is a type of wave that can propagate using a gas, a liquid, and a 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.

【0058】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.

【0059】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 is reduced to near the ink end due to the printing operation or the maintenance operation, 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.

【0060】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 amount of ink can be detected stepwise.

【0061】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.

【0062】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.

【0063】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 an ink cartridge is of the type in which ink is directly stored in a 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.

【0064】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.

【0065】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.

【0066】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.

【0067】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. 12 (B) 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.

【0068】図13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13(A)に示したインク
カートリッジは、容器1の内部に設けられた貫通孔1c
に少なくとも一部が対向するようにインク吸収体74
が、配置されている。弾性波発生手段70は、貫通孔1
cに対向するように容器1の底面1aに固定される。図
13(B)に示したインクカートリッジは、貫通孔1c
に連通して形成された溝1hに対向させてインク吸収体
75が、配置されている。
FIG. 13 shows still another embodiment of the ink cartridge of the present invention. The ink cartridge shown in FIG. 13A has a through hole 1 c provided inside the container 1.
Ink absorber 74 so that at least a part thereof faces
Is arranged. The elastic wave generating means 70 includes the through-hole 1
c, and is fixed to the bottom surface 1a of the container 1 so as to face c. The ink cartridge shown in FIG.
The ink absorber 75 is arranged so as to face the groove 1h formed to communicate with the ink.

【0069】図13に示した実施形態によれば、容器1
内のインクが消費されてインク吸収体74及び75がイ
ンクから露出すると、インク吸収体74及び75のイン
クが自重により流れ出して記録ヘッド31にインクを供
給する。インクが消費され尽くすと、インク吸収体74
及び75は、貫通孔1cに残存しているインクを吸い上
げるので、貫通孔1cの凹部からインクが完全に排出さ
れる。そのため、インクエンド時において弾性波発生手
段70が発生した弾性波の反射波の状態が変化するの
で、インクエンドを更に確実に検出することができる。
According to the embodiment shown in FIG.
When the ink inside is consumed and the ink absorbers 74 and 75 are exposed from the ink, the ink of the ink absorbers 74 and 75 flows out by its own weight and supplies the ink to the recording head 31. When the ink is exhausted, the ink absorber 74
And 75 suck up the ink remaining in the through hole 1c, so that the ink is completely discharged from the concave portion of the through hole 1c. Therefore, the state of the reflected wave of the elastic wave generated by the elastic wave generating means 70 at the time of ink end changes, so that the ink end can be detected more reliably.

【0070】図14は、貫通孔1cの更に他の実施形態
の平面を示す。図14(A)から(C)にそれぞれ示し
たように、貫通孔1cの平面形状は、弾性波発生手段が
取り付け可能な形状であれば、円形、矩形、及び三角形
などの任意の形状でよい。
FIG. 14 shows a plan view of still another embodiment of the through hole 1c. As shown in FIGS. 14A to 14C, the planar shape of the through-hole 1c may be any shape such as a circle, a rectangle, and a triangle as long as the shape can attach the elastic wave generating means. .

【0071】図15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15(A)は、イン
クジェット記録装置のみの断面を示す。図15(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、下面
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. 15 shows a cross section of another embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention. FIG. 15A shows a cross section of only the ink jet recording apparatus. FIG. 15 (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 lower 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.

【0072】図16は、図15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16(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. 16 shows an embodiment of an ink cartridge suitable for the recording apparatus shown in FIG. FIG. 16 (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.

【0073】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.

【0074】図16(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. 16B 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.

【0075】図15(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.

【0076】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15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 cycle. 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. 15, the carriage 250 is provided with the elastic wave generating means 260, but the elastic wave generating means 260 may be provided in the sub tank unit 256.

【0077】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
派生手段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 arrives at 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.

【0078】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 ink liquid surface 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.

【0079】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。
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.

【0080】図17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17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17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. 17 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. 17, 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.

【0081】図18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18のインクジェット記録装置は、インクカー
トリッジ272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18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. 18 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. 18 is similar to the ink jet recording apparatus shown in FIG.
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. 18, when the remaining amount of ink decreases and a part of the elastic wave irradiation 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.

【0082】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.

【0083】図19は、図16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。
FIG. 19 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.

【0084】図20および図21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20(A)は、アク
チュエータ106の拡大平面図である。図20(B)
は、アクチュエータ106のB−B断面を示す。図20
(C)は、アクチュエータ106のC-C断面を示す。
さらに図21(A)および図21(B)は、アクチュエー
タ106の等価回路を示す。また、図21(C)および
図21(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21(E)および図
21(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. 20 and 21 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. 20A is an enlarged plan view of the actuator 106. FIG. 20 (B)
Shows a BB cross section of the actuator 106. FIG.
(C) shows a CC cross section of the actuator 106.
FIGS. 21A and 21B show an equivalent circuit of the actuator 106. FIGS. 21C and 21D show the periphery including the actuator 106 and the equivalent circuit thereof when the ink cartridge is filled with ink, respectively, and FIGS. 21E and 21F () Shows the periphery including the actuator 106 when there is no ink in the ink cartridge and its equivalent circuit.

【0085】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.

【0086】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.

【0087】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 diaphragm 176, that is, on 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.

【0088】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.

【0089】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.

【0090】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.

【0091】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。
Note that the piezoelectric element and the vibration area of the vibration plate 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.

【0092】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 a 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.

【0093】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.

【0094】図20および図21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. 20 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.

【0095】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.

【0096】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.

【0097】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.

【0098】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.

【0099】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 the 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.

【0100】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 the 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.

【0101】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 area of the actuator 106 is a part 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.

【0102】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.

【0103】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.

【0104】また、図21(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. 21 (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.

【0105】ここで、図20および図21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。
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. 20 and 21. 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.

【0106】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.

【0107】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.

【0108】図20(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21(A)および図21(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. 20C is a sectional view of the actuator 106 in this embodiment when no ink remains in the cavity. FIG. 21 (A) and FIG. 21 (B)
Is an equivalent circuit of the vibrating section of the actuator 106 and the cavity 162 when no ink remains in the cavity.

【0109】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21(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. 21A, Mact = Mpzt + Melectrode1 + Melectrode2 + Mvib (formula 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.

【0110】尚、図21(A)、図21(B)、図21
(D)、図21(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。
It should be noted that FIGS. 21A, 21B and 21
(D) and FIG. 21 (F) show equivalent circuits of the vibrating part of the actuator 106 and the cavity 162. In these equivalent circuits, Cact indicates compliance of the vibrating part 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.

【0111】 1/Cact=(1/Cpzt)+(1/Celectrode1)+(1/Celectrode2)+(1/Cvi b) (式3) 式2および式3より、図21(A)は、図21(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. 21 (B).

【0112】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 part. Further, the compliance Cact may be said to indicate the ease of deformation.

【0113】図21(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21(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. 21C is a cross-sectional view of the actuator 106 when 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. 21C represents the maximum value of the additional inertance when the liquid is sufficiently stored in the liquid container and the liquid is filled around the vibration region of the actuator 106. M'max is

【0114】 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.)

【0115】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.

【0116】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 part when the liquid is not touching. C is the speed of sound propagating in the medium. .)

【0117】で表される。Is represented by

【0118】図21(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21(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. 21D shows the vibrating portion and the cavity 162 of the actuator 106 in the case of FIG. 21C 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.

【0119】図21(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. 21E shows the state of the actuator 106 when the liquid in the liquid container is consumed and there is no liquid around the vibrating 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,

【0120】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.

【0121】ここで、図21(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. 21 (E), 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.

【0122】図21(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21(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. 21F shows that the liquid in the liquid container is consumed and no liquid exists 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.

【0123】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21(C)
のM’maxから図21(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21(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 related 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.
If the additional inertance in the process of shifting from M′max to M′cav in FIG. 21 (E) is M ′ var, the thickness t of the medium changes depending on the state of the liquid contained 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

【0124】M’cav=ρ*d/S (式7) となる。M′cav = ρ * d / S (Equation 7)

【0125】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 does not coexist, the difference in M ′ can be detected even by calculation using Expression 4.

【0126】図22(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. 22A is a graph showing the relationship between the amount of ink in the ink tank and the ink and the resonance frequency fs of 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.

【0127】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20(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21(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 ink is filled around the vibration region of the actuator 106, 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. 20B) of the cavity 162 of No. 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. 21C). 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.

【0128】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21(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 it 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. 21C).
The actuator 106 can gradually detect the ink consumption state.

【0129】図22(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.

【0130】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 vibration 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,

【0131】 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.

【0132】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、
In the case where the actuator 106 is disposed substantially perpendicular to the ink surface, among the vibration regions of the actuator 106, the region related to the vibration of the actuator 106 is the region of the ink only, 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,

【0133】 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)

【0134】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.

【0135】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22(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 small actuator is used, the fact that the ink level is higher or lower than the actuator mounting position is actually detected 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, a curve Y in FIG. 22A shows a 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.

【0136】図22(B)は、図22(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22(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. 22B shows the relationship between the ink density and the ink and the resonance frequency fs of the vibrating section in the curve Y in FIG. 22A. Ink is given as an example of the liquid. As shown in FIG. 22B, 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.

【0137】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.

【0138】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.

【0139】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.

【0140】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.

【0141】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.

【0142】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.

【0143】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,

【0144】 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

【0145】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.

【0146】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.

【0147】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.

【0148】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 due to the vibration generated by the actuator 106 and subsequent residual 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.

【0149】図23(A) および図23(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23(A) およ
び図23(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23(A) および図23(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. 23A and 23B 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. 23A and 23B, 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. 23 (A) and 23 (B). Next, the analog signal is converted into a digital numerical value corresponding to the frequency of the signal.

【0150】図23(A) および図23(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. 23A and 23B, the presence or absence of ink is determined by measuring the time during which four pulses from the fourth pulse to the eighth pulse of the analog signal are generated. To detect.

【0151】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 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.

【0152】図23(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。一方、図23(B)はアクチュエータ106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23(A)と図23(B)とを比較すると、図2
3(A)の方が図23(B)よりも4カウントから8カ
ウントまでの時間が長いことがわかる。換言すると、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23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. 23A shows a waveform when the ink level is higher than the mounting position level of the actuator 106. On the other hand, FIG. 23B shows a waveform when there is no ink at the mounting position level of the actuator 106. When FIG. 23A is compared with FIG. 23B, FIG.
It can be seen that 3 (A) has a longer time from 4 counts to 8 counts than FIG. 23 (B). 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. The counting from the fourth count of the analog waveform is for starting 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. 23, 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.

【0153】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.

【0154】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.

【0155】さらに、図23(A)および図23(B)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23(A)の逆起電力波形の頂点と図23(B) 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、インクが無いと判断する。逆起電力波形が基
準電圧を横切らない場合には、インクが有ると判断す
る。
Further, as can be seen by comparing FIGS. 23A and 23B, 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. 23A and the top of the back electromotive force waveform of FIG. 23B. 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.

【0156】図24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24の例で
は4個)が一体に形成されている。図24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25に示
すアクチュエータ106を製造する。図24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20
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106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. 24 shows a method of manufacturing the actuator 106. A plurality of actuators 106 (four in the example of FIG. 24) are formed integrally. The actuator 106 shown in FIG. 25 is manufactured by cutting the integrally molded product of the plurality of actuators shown in FIG. When each of the piezoelectric elements of the plurality of integrally formed actuators 106 shown in FIG. 24 has a circular shape, the integrally formed product is cut at each of the actuators 106 to obtain a structure shown in FIG.
Can be manufactured.
By integrally forming the plurality of actuators 106, the plurality of actuators 106 can be manufactured efficiently at the same time, and handling during transportation becomes easy.

【0157】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 a vibration plate 176, a substrate 178, an elastic wave generating means or a piezoelectric
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.

【0158】振動板176上に複数(図24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. 24)
) 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.

【0159】図25は、圧電素子が矩形のアクチュエー
タ106の一部分の断面を示す。
FIG. 25 shows a cross section of a part of an actuator 106 having a rectangular piezoelectric element.

【0160】図26は、図25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26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26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. 26 shows an overall 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.

【0161】図27は、図24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. 27 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.

【0162】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。
When the connection portion 944 'to 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.

【0163】図28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28(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の底面1aに貫通孔1cを有する。貫
通孔1cの底部はアクチュエータ650によって塞が
れ、インク溜部を形成する。
FIG. 28 shows still another embodiment of the ink cartridge to which the present invention is applied. FIG. 28 (A)
FIG. 3 is a sectional view of the bottom of the ink cartridge according to the present embodiment. The ink cartridge of the present embodiment has a through hole 1c in the bottom surface 1a of the container 1 that stores ink. The bottom of the through hole 1c is closed by the actuator 650 to form an ink reservoir.

【0164】図28(B)は、図28(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28(C)は、図28(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の底面に固定される。振動板
72は、弾性変形可能で耐インク性を備える。
FIG. 28B shows a detailed cross section of the actuator 650 and the through hole 1c shown in FIG. FIG. 28C illustrates a plane of the actuator 650 and the through hole 1c illustrated in FIG. The actuator 650 has the diaphragm 72 and the piezoelectric element 73 fixed to the diaphragm 72. The actuator 650 is fixed to the bottom surface of the container 1 such 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.

【0165】容器1のインク量に依存して、圧電素子7
3及び振動板72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。アクチュエータ650に
対向する位置に貫通孔1cが形成されていて、最小限の
一定量のインクが貫通孔1cに確保される。したがっ
て、貫通孔1cに確保されるインク量により決まるアク
チュエータ650の振動の特性を予め測定しておくこと
により、容器1のインクエンドを確実に検出することが
できる。
Depending on the amount of ink in the container 1, the piezoelectric element 7
3 and the amplitude and frequency of the back electromotive force generated by the residual vibration of the diaphragm 72 change. The through hole 1c is formed at a position facing the actuator 650, and a minimum amount of ink is secured in the through hole 1c. Therefore, by measuring in advance the characteristics of the vibration of the actuator 650 determined by the amount of ink secured in the through hole 1c, the ink end of the container 1 can be reliably detected.

【0166】図29は貫通孔1cの他の実施形態を示
す。図29(A)、(B)、及び(C)のそれぞれにお
いて、左側の図は、貫通孔1cにインクKが無い状態を
示し、右側の図は、貫通孔1cにインクKが残った状態
を示す。図28の実施形態においては、貫通孔1cの側
面は垂直な壁として形成されている。図29(A)にお
いては、貫通孔1cは、側面1dが上下方向に斜めであ
り外側に拡大して開いている。図29(B)において
は、段差部1e及び1fが、貫通孔1cの側面に形成さ
れている。上方にある段差部1fが、下方にある段差部
1eより広くなっている。図29(C)においては、貫
通孔1cは、インクKを排出しやすい方向、すなわちイ
ンク供給口2の方向へ延びる溝1gを有する。
FIG. 29 shows another embodiment of the through hole 1c. In each of FIGS. 29A, 29B, and 29C, the left-side diagram shows a state where there is no ink K in the through-hole 1c, and the right-side diagram shows a state where the ink K remains in the through-hole 1c. Is shown. In the embodiment of FIG. 28, the side surface of the through hole 1c is formed as a vertical wall. In FIG. 29 (A), the side surface 1d of the through-hole 1c is oblique in the up-down direction and expands outward. In FIG. 29B, step portions 1e and 1f are formed on the side surface of the through hole 1c. The upper step 1f is wider than the lower step 1e. In FIG. 29 (C), the through-hole 1c has a groove 1g extending in the direction in which the ink K is easily discharged, that is, in the direction of the ink supply port 2.

【0167】図29(A)〜(C)に示した貫通孔1cの
形状によれば、インク溜部のインクKの量を少なくでき
る。従って、図20および図21で説明したM’cav
をM’maxと比較して小さくすることができるので、
インクエンド時におけるアクチュエータ650の振動特
性を、容器1に印刷可能な量のインクKが残存している
場合と大きく異ならせることができるので、インクエン
ドをより確実に検出することができる。
According to the shapes of the through holes 1c shown in FIGS. 29A to 29C, the amount of the ink K in the ink reservoir can be reduced. Therefore, M'cav described with reference to FIGS.
Can be reduced compared to M'max,
Since the vibration characteristic of the actuator 650 at the time of ink end can be made significantly different from the case where a printable amount of the ink K remains in the container 1, the ink end can be detected more reliably.

【0168】図30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. 30 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.

【0169】図31(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20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20の実施例によるアクチュエー
タ106を、図31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. 31A and 31B 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 of FIG. 20 is replaced with the actuator 67 according to the embodiment of FIG.
Similarly to the case of 0, it may be formed so that it can be embedded in the through hole 1c.

【0170】図32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を載せた構造になっている。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. 32 is a perspective view showing a structure in which the actuator 106 is integrally formed as the mounting module body 100. FIG. 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.

【0171】図33は、図32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. 33 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.

【0172】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.

【0173】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20および図21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 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. 20 and 21, 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.

【0174】図34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. 34 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.

【0175】図35は、図34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32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. 35 shows the module 4 shown in FIG.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the 00. Similarly to the module 100 shown in FIG. 32, 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.

【0176】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.

【0177】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.

【0178】図36は、モジュール体の更に他の実施形
態を示す。図32に示したモジュール体100と同様
に、図36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. 36 shows still another embodiment of the module. Similarly to the module 100 shown in FIG. 32, the module 500 shown in FIG. 36 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.

【0179】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.

【0180】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.

【0181】図37は、図32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。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10
0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106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10
0に限らず、図34に示したモジュール体400、図3
6に示したモジュール体500、又は図38に示したモ
ジュール体700A及び700B、及びモールド構造体
600を容器1に装着してインクの有無を検出してもよ
い。
FIG. 37 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. 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. Module body 10 so that it can be sealed with an O-ring
0 preferably has a columnar portion as described in FIG. 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.
Since the resonance frequency of the residual vibration of the actuator 106 differs depending on whether the surroundings of the vibrating portion of the actuator 106 are liquid or gas, the ink consumption state can be detected using the module 100. Also, the module body 10
0, the module 400 shown in FIG.
The module 500 shown in FIG. 6 or the modules 700A and 700B and the mold structure 600 shown in FIG.

【0182】図38(A)はモジュール体700Bを容
器1に装着したときのインク容器の断面図を示す。本実
施例では取付構造体の1つとしてモジュール体700B
を使用する。モジュール体700Bは、液体容器取付部
360が容器1の内部に突出するようにして容器1に装
着されている。取付プレート350には貫通孔370が
形成され、貫通孔370とアクチュエータ106の振動
部が面している。更に、モジュール体700Bの底壁に
は孔382が形成され、圧電装置装着部363が形成さ
れる。アクチュエータ106が孔382の一方を塞ぐよ
うにして配備される。したがって、インクは、圧電装置
装着部363の孔382及び取付プレート350の貫通
孔370を介して振動板176と接触する。圧電装置装
着部363の孔382及び取付プレート350の貫通孔
370は、共にインク溜部を形成する。圧電装置装着部
363とアクチュエータ106とは、取付プレート35
0及びフィルム部材によって固定されている。液体容器
取付部360と容器1との接続部にはシーリング構造3
72が設けられている。シーリング構造372は合成樹
脂等の可塑性の材料により形成されてもよいし、Oリン
グにより形成されてもよい。図38(A)のモジュール
体700Bと容器1とは別体であるが、図38(B)よ
うにモジュール体700Bの圧電装置装着部を容器1の
一部で構成してもよい。
FIG. 38A is a sectional view of the ink container when the module 700B is mounted on the container 1. FIG. In this embodiment, the module 700B is used as one of the mounting structures.
Use The module 700B is mounted on the container 1 such that the liquid container mounting portion 360 projects into the container 1. A through hole 370 is formed in the mounting plate 350, and the through hole 370 and the vibrating portion of the actuator 106 face. Further, a hole 382 is formed in the bottom wall of the module 700B, and a piezoelectric device mounting portion 363 is formed. The actuator 106 is disposed so as to close one of the holes 382. Therefore, the ink comes into contact with the vibration plate 176 via the hole 382 of the piezoelectric device mounting portion 363 and the through hole 370 of the mounting plate 350. The hole 382 of the piezoelectric device mounting portion 363 and the through hole 370 of the mounting plate 350 together form an ink reservoir. The piezoelectric device mounting portion 363 and the actuator 106 are attached to the mounting plate 35.
0 and fixed by a film member. The connecting portion between the liquid container mounting portion 360 and the container 1 has a sealing structure 3
72 are provided. The sealing structure 372 may be formed of a plastic material such as a synthetic resin, or may be formed of an O-ring. Although the module 700B of FIG. 38A and the container 1 are separate bodies, the piezoelectric device mounting portion of the module 700B may be configured as a part of the container 1 as shown in FIG.

【0183】図38(A)のモジュール体700Bは、
図32から図36に示したリードワイヤのモジュール体
への埋め込みが不要となる。そのため成形工程が簡素化
される。更に、モジュール体700Bの交換が可能とな
りリサイクルが可能となる。
The module 700B shown in FIG.
The lead wires shown in FIGS. 32 to 36 do not need to be embedded in the module. Therefore, the molding process is simplified. Further, the module 700B can be replaced, and the module 700B can be recycled.

【0184】インクカートリッジが揺れる際にインクが
容器1の上面あるいは側面に付着し、容器1の上面ある
いは側面から垂れてきたインクがアクチュエータ106
に接触することでアクチュエータ106が誤作動する可
能性がある。しかし、モジュール体700Bは液体容器
取付部360が容器1の内部に突出しているので、容器
1の上面や側面から垂れてきたインクによりアクチュエ
ータ106が誤作動しない。
When the ink cartridge is shaken, the ink adheres to the upper surface or the side surface of the container 1 and the ink dripping from the upper surface or the side surface of the container 1
, The actuator 106 may malfunction. However, since the liquid container mounting portion 360 of the module 700B protrudes into the container 1, the actuator 106 does not malfunction due to ink dripping from the upper surface or the side surface of the container 1.

【0185】また、図38(A)の実施例では、振動板
176と取付プレート350の一部のみが、容器1内の
インクと接触するように容器1に装着される。図38
(A)の実施例では、図32から図36に示したリード
ワイヤ104a、104b、404a、404b、50
4a、及び504bの電極のモジュール体への埋め込み
が不要となる。そのため成形工程が簡素化される。更
に、アクチュエータ106の交換が可能となりリサイク
ルが可能となる。
In the embodiment shown in FIG. 38A, only the vibration plate 176 and a part of the mounting plate 350 are mounted on the container 1 so as to come into contact with the ink in the container 1. FIG.
In the embodiment of (A), the lead wires 104a, 104b, 404a, 404b, and 50 shown in FIGS.
The embedding of the electrodes 4a and 504b in the module body becomes unnecessary. Therefore, the molding process is simplified. Further, the actuator 106 can be replaced, and recycling can be performed.

【0186】図38(B)は、アクチュエータ106を
容器1に装着したときの実施例としてインク容器の断面
図を示す。図38(B)の実施例によるインクカートリ
ッジでは、保護部材361はアクチュエータ106とは
別体として容器1に取り付けられている。従って、保護
部材361とアクチュエータ106とはモジュールとし
て一体となっていないが、一方で、保護部材361はア
クチュエータ106にユーザーの手が触れないように保
護することができる。アクチュエータ106の前面に設
けられる孔380は、容器1の側壁に配設されている。
アクチュエータ106は、圧電層160、上部電極16
4、下部電極166、振動板176及び取付プレート3
50を含む。取付プレート350の上面に振動板176
が形成され、振動板176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160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。圧電層
160、上部電極164、及び下部電極166のそれぞ
れの主要部である円形部分は、圧電素子を形成する。圧
電素子は振動板176上に形成される。圧電素子及び振
動板176の振動領域はアクチュエータが実際に振動す
る振動部である。取付プレート350には貫通孔370
が設けられている。更に、容器1の側壁には孔380が
形成されている。したがって、インクは、容器1の孔3
80及び取付プレート350の貫通孔370を介して振
動板176と接触する。容器1の孔380及び取付プレ
ート350の貫通孔370は、共にインク溜部を形成す
る。また、図38(B)の実施例では、アクチュエータ
106は保護部材361により保護されているのでアク
チュエータ106を外部との接触から保護できる。
FIG. 38B is a sectional view of an ink container as an embodiment when the actuator 106 is mounted on the container 1. In the ink cartridge according to the embodiment shown in FIG. 38B, the protection member 361 is attached to the container 1 separately from the actuator 106. Therefore, although the protection member 361 and the actuator 106 are not integrated as a module, the protection member 361 can protect the actuator 106 from being touched by a user's hand. A hole 380 provided on the front surface of the actuator 106 is provided on a side wall of the container 1.
The actuator 106 includes a piezoelectric layer 160, an upper electrode 16
4. Lower electrode 166, diaphragm 176 and mounting plate 3
50. A diaphragm 176 is provided on the upper surface of the mounting plate 350.
Are formed, and a lower electrode 166 is formed on the upper surface of the diaphragm 176. The piezoelectric layer 160 is formed on the upper surface of the lower electrode 166.
Is formed, and an upper electrode 164 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 160. Therefore, the main part of the piezoelectric layer 160 is:
The main portion of the upper electrode 164 and the main portion of the lower electrode 166 are formed so as to be sandwiched from above and below. The circular portions that are the main portions of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 form a piezoelectric element. The piezoelectric element is formed on the vibration plate 176. The vibration area of the piezoelectric element and the vibration plate 176 is a vibration part where the actuator actually vibrates. The mounting plate 350 has a through hole 370
Is provided. Further, a hole 380 is formed in the side wall of the container 1. Therefore, the ink is supplied to the holes 3 of the container 1.
The diaphragm 176 is brought into contact with the diaphragm 176 through the through hole 370 of the mounting plate 350. The hole 380 of the container 1 and the through hole 370 of the mounting plate 350 together form an ink reservoir. In the embodiment of FIG. 38B, since the actuator 106 is protected by the protection member 361, the actuator 106 can be protected from contact with the outside.

【0187】尚、図38(A)および(B)の実施例に
おける取付プレート350に代えて、図20の基板17
8を使用してもよい。
Note that, instead of the mounting plate 350 in the embodiment of FIGS. 38A and 38B, the substrate 17 of FIG.
8 may be used.

【0188】図38(C)はアクチュエータ106を含
むモールド構造体600を備える実施形態を示す。本実
施例では、取付構造体の1つとしてモールド構造体60
0を使用する。モールド構造体600はアクチュエータ
106とモールド部364とを有する。アクチュエータ
106とモールド部364とは一体に成形されている。
モールド部364はシリコン樹脂等の可塑性の材料によ
って成形される。モールド部364は内部にリードワイ
ヤ362を有する。モールド部364はアクチュエータ
106から延びる2本の足を有するように形成されてい
る。モールド部364はモールド部364と容器1とを
液密に固定するために、モールド部364の2本の足の
端が半球状に形成される。モールド部364はアクチュ
エータ106が容器1の内部に突出するよう容器1に装
着され、アクチュエータ106の振動部は容器1内のイ
ンクと接触する。モールド部364によって、アクチュ
エータ106の上部電極164、圧電層160、及び下
部電極166はインクから保護されている。
FIG. 38C shows an embodiment having a mold structure 600 including the actuator 106. In this embodiment, the mold structure 60 is used as one of the mounting structures.
Use 0. The mold structure 600 has the actuator 106 and the mold section 364. The actuator 106 and the mold part 364 are integrally formed.
The mold section 364 is formed of a plastic material such as a silicone resin. The mold part 364 has a lead wire 362 inside. Mold part 364 is formed to have two legs extending from actuator 106. The ends of the two legs of the mold portion 364 are formed in a hemispherical shape in order to fix the mold portion 364 and the container 1 in a liquid-tight manner. The mold part 364 is mounted on the container 1 so that the actuator 106 projects into the container 1, and the vibrating part of the actuator 106 contacts the ink in the container 1. The upper electrode 164, the piezoelectric layer 160, and the lower electrode 166 of the actuator 106 are protected from the ink by the mold portion 364.

【0189】図38(C)のモールド構造体600は、
モールド部364と容器1との間にシーリング構造37
2が必要ないので、インクが容器1から漏れにくい。ま
た、容器1の外部からモールド構造体600が突出しな
い形態であるので、アクチュエータ106を外部との接
触から保護することができる。インクカートリッジが揺
れる際に、インクが容器1の上面あるいは側面に付き、
容器1の上面あるいは側面から垂れてきたインクが、ア
クチュエータ106に接触することで、アクチュエータ
106が、誤作動する可能性がある。モールド構造体6
00は、モールド部364が、容器1の内部に突出して
いるので、容器1の上面や側面から垂れてきたインクに
より、アクチュエータ106が誤作動しない。
The mold structure 600 shown in FIG.
Sealing structure 37 between mold part 364 and container 1
Since the ink 2 is not necessary, the ink hardly leaks from the container 1. Since the mold structure 600 does not protrude from the outside of the container 1, the actuator 106 can be protected from contact with the outside. When the ink cartridge shakes, the ink adheres to the upper surface or the side surface of the container 1,
When the ink dripping from the upper surface or the side surface of the container 1 comes into contact with the actuator 106, the actuator 106 may malfunction. Mold structure 6
In the case of 00, the actuator 106 does not malfunction due to ink dripping from the upper surface or the side surface of the container 1 because the mold portion 364 protrudes into the container 1.

【0190】図39は、図20に示したアクチュエータ
106を用いたインクカートリッジ及びインクジェット
記録装置の実施形態を示す。複数のインクカートリッジ
180は、それぞれのインクカートリッジ180に対応
した複数のインク導入部182及びホルダー184を有
するインクジェット記録装置に装着される。複数のイン
クカートリッジ180は、それぞれ異なった種類、例え
ば色のインクを収容する。複数のインクカートリッジ1
80のそれぞれの底面には、少なくとも音響インピーダ
ンスを検出する手段であるアクチュエータ106が装着
されている。アクチュエータ106をインクカートリッ
ジ180に装着することによって、インクカートリッジ
180内のインク残量を検出することができる。
FIG. 39 shows an embodiment of an ink cartridge and an ink jet recording apparatus using the actuator 106 shown in FIG. The plurality of ink cartridges 180 are mounted on an inkjet recording apparatus having a plurality of ink introduction portions 182 and holders 184 corresponding to the respective ink cartridges 180. The plurality of ink cartridges 180 store inks of different types, for example, colors. Multiple ink cartridges 1
An actuator 106 as a means for detecting at least acoustic impedance is mounted on the bottom surface of each of the actuators 80. By mounting the actuator 106 on the ink cartridge 180, the remaining amount of ink in the ink cartridge 180 can be detected.

【0191】図40は、インクジェット記録装置のヘッ
ド部周辺の詳細を示す。インクジェット記録装置は、イ
ンク導入部182、ホルダー184、ヘッドプレート1
86、及びノズルプレート188を有する。インクを噴
射するノズル190がノズルプレート188に複数形成
されている。インク導入部182は空気供給口181と
インク導入口183とを有する。空気供給口181はイ
ンクカートリッジ180に空気を供給する。インク導入
口183はインクカートリッジ180からインクを導入
する。インクカートリッジ180は空気導入口185と
インク供給口187とを有する。空気導入口185はイ
ンク導入部182の空気供給口181から空気を導入す
る。インク供給口187はインク導入部182のインク
導入口183にインクを供給する。インクカートリッジ
180がインク導入部182から空気を導入することに
よって、インクカートリッジ180からインク導入部1
82へのインクの供給を促す。ホルダー184は、イン
クカートリッジ180からインク導入部182を介して
供給されたインクをヘッドプレート186に連通する。
FIG. 40 shows details around the head of the ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus includes an ink introduction unit 182, a holder 184, a head plate 1
86, and a nozzle plate 188. A plurality of nozzles 190 for ejecting ink are formed on the nozzle plate 188. The ink introduction section 182 has an air supply port 181 and an ink introduction port 183. The air supply port 181 supplies air to the ink cartridge 180. The ink inlet 183 introduces ink from the ink cartridge 180. The ink cartridge 180 has an air inlet 185 and an ink supply port 187. The air inlet 185 introduces air from the air supply port 181 of the ink inlet 182. The ink supply port 187 supplies ink to the ink introduction port 183 of the ink introduction unit 182. When the ink cartridge 180 introduces air from the ink introduction unit 182, the ink cartridge 180
The supply of ink to 82 is prompted. The holder 184 communicates the ink supplied from the ink cartridge 180 via the ink introduction unit 182 to the head plate 186.

【0192】図41は、図40に示したインクカートリ
ッジ180の他の実施形態を示す。図41(A)のイン
クカートリッジ180Aは、上下方向に斜めに形成され
た底面194aにアクチュエータ106が装着されてい
る。インクカートリッジ180のインク容器194の内
部には、インク容器194の内部底面から所定の高さ
の、アクチュエータ106と直面する位置に防波壁19
2が設けられている。アクチュエータ106が、インク
容器194の上下方向に対し斜めに装着されているの
で、インクの掃けが良好になる。
FIG. 41 shows another embodiment of the ink cartridge 180 shown in FIG. In the ink cartridge 180A shown in FIG. 41A, the actuator 106 is mounted on a bottom surface 194a formed obliquely in the vertical direction. Inside the ink container 194 of the ink cartridge 180, the wave barrier 19 is located at a predetermined height from the inner bottom surface of the ink container 194 and faces the actuator 106.
2 are provided. Since the actuator 106 is mounted obliquely with respect to the vertical direction of the ink container 194, the ink can be swept well.

【0193】アクチュエータ106と防波壁192との
間には、インクで満たされた間隙が形成される。また、
防波壁192とアクチュエータ106との間隔は、毛細
管力によりインクが保持されない程度に空けられてい
る。インク容器194が横揺れしたときに、横揺れによ
ってインク容器194内部にインクの波が発生し、その
衝撃によって、気体や気泡がアクチュエータ106によ
って検出されてアクチュエータ106が誤作動する可能
性がある。防波壁192を設けることによって、アクチ
ュエータ106付近のインクの波を防ぎ、アクチュエー
タ106の誤作動を防ぐことができる。
A gap filled with ink is formed between the actuator 106 and the break wall 192. Also,
The space between the wave preventing wall 192 and the actuator 106 is so large that the ink is not held by the capillary force. When the ink container 194 rolls, a wave of ink is generated inside the ink container 194 due to the roll, and due to the impact, a gas or a bubble is detected by the actuator 106, and the actuator 106 may malfunction. By providing the wave preventing wall 192, a wave of ink near the actuator 106 can be prevented, and malfunction of the actuator 106 can be prevented.

【0194】図41(B)のインクカートリッジ180
Bのアクチュエータ106は、インク容器194の供給
口の側壁上に装着されている。インク供給口187の近
傍であれば、アクチュエータ106は、インク容器19
4の側壁又は底面に装着されてもよい。また、アクチュ
エータ106はインク容器194の幅方向の中心に装着
されることが好ましい。インクは、インク供給口187
を通過して外部に供給されるので、アクチュエータ10
6をインク供給口187の近傍に設けることにより、イ
ンクニアエンド時点までインクとアクチュエータ106
とが確実に接触する。したがって、アクチュエータ10
6はインクニアエンドの時点を確実に検出することがで
きる。
The ink cartridge 180 shown in FIG.
The B actuator 106 is mounted on the side wall of the supply port of the ink container 194. In the vicinity of the ink supply port 187, the actuator 106
4 may be mounted on the side wall or bottom surface. Further, it is preferable that the actuator 106 is mounted at the center of the ink container 194 in the width direction. The ink is supplied to the ink supply port 187.
Is supplied to the outside through the
6 is provided near the ink supply port 187 so that the ink and the actuator
And make sure contact. Therefore, the actuator 10
No. 6 can reliably detect the time of the ink near end.

【0195】更に、アクチュエータ106をインク供給
口187の近傍に設けることで、インク容器をキャリッ
ジ上のカートリッジホルダに装着する際に、インク容器
上のアクチュエータ106とキャリッジ上の接点との位
置決めが確実となる。その理由は、インク容器とキャリ
ッジとの連結において最も重要なのは、インク供給口と
供給針との確実な結合である。少しでもずれがあると供
給針の先端を痛めてしまったりあるいはOリングなどの
シーリング構造にダメージを与えてしまいインクが漏れ
出してしまうからである。このような問題点を防ぐため
に、通常インクジェットプリンタはインク容器をキャリ
ッジにマウントする時に正確な位置合わせができるよう
な特別な構造を有している。よって供給口近傍にアクチ
ュエータを配置させることにより、アクチュエータの位
置合わせも同時に確実なものとなるのである。さらに、
アクチュエータ106をインク容器194の幅方向の中
心に装着することで、より確実に位置合わせすることが
できる。インク容器が、ホルダへの装着時に幅方向中心
線を中心として軸揺動した場合に、もっともその揺れが
少ないからである。
Further, by providing the actuator 106 near the ink supply port 187, when the ink container is mounted on the cartridge holder on the carriage, the positioning between the actuator 106 on the ink container and the contact on the carriage can be ensured. Become. The most important reason for the connection between the ink container and the carriage is a reliable connection between the ink supply port and the supply needle. This is because if there is any deviation, the tip of the supply needle is damaged, or a sealing structure such as an O-ring is damaged, and the ink leaks out. In order to prevent such a problem, an ink jet printer usually has a special structure that allows accurate alignment when mounting an ink container on a carriage. Therefore, by arranging the actuator near the supply port, the positioning of the actuator can be simultaneously ensured. further,
By mounting the actuator 106 at the center in the width direction of the ink container 194, the alignment can be performed more reliably. This is because when the ink container swings around the center line in the width direction when the ink container is mounted on the holder, the swing is the least.

【0196】図42はインクカートリッジ180の更に
他の実施形態を示す。図42(A)はインクカートリッ
ジ180Cの断面図、図42(B)は図42(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42(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42(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に装着される。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. 42 shows still another embodiment of the ink cartridge 180. 42A is a sectional view of the ink cartridge 180C, FIG. 42B is an enlarged sectional view of the side wall 194b of the ink cartridge 180C shown in FIG. 42A, and FIG. 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. 42B and 42C, 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 mounted 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.

【0197】半導体記憶手段7及び半導体記憶手段7付
近には端子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。
The 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.

【0198】アクチュエータ106は、インク容器19
4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、予めインク容器194内のインクがフ
ルのとき、すなわちインクがインク容器194内に満た
されたとき、又はエンドのとき、すなわちインク容器1
94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。インク容器194内の
インクがフル又はエンド状態の共振周波数は、インク容
器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、インク容器194内のインク
がフル又はエンド状態の共振周波数は、インク容器19
4の製造中に格納されてもよい。半導体記憶手段7に予
めインク容器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。
The actuator 106 is connected to the ink container 19.
4 is detected. Semiconductor storage means 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. The semiconductor storage means 7 stores the ink in the ink container 194 in advance when the ink is full, that is, when the ink is filled in the ink container 194, or when the ink is in the end, that is, when the ink
The resonance frequency when the ink in 94 is consumed is stored as one of the characteristic parameters. The resonance frequency of the full or end state of the ink in the ink container 194 may be stored when the ink container is first attached to the ink jet recording apparatus. In addition, the resonance frequency of the ink container 194 in the full or end state of the ink container
4 may be stored during manufacture. The resonance frequency when the ink in the ink 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 to correct the variation in detecting the remaining ink amount. Therefore, it is possible to accurately detect that the remaining amount of ink has decreased to the reference value.

【0199】図43は、インクカートリッジ180の更
に他の実施形態を示す。図43(A)に示すインクカー
トリッジ180Dは、インク容器194の側壁194b
に複数のアクチュエータ106を装着する。図24に示
した、一体成形された複数のアクチュエータ106を、
これら複数のアクチュエータ106として用いることが
好ましい。複数のアクチュエータ106は、上下方向に
間隔をおいて側壁194bに配置されている。複数のア
クチュエータ106を上下方向に間隔をおいて側壁19
4bに配置することによって、インク残量を段階的に検
出することができる。
FIG. 43 shows still another embodiment of the ink cartridge 180. The ink cartridge 180D shown in FIG.
Are mounted with a plurality of actuators 106. A plurality of integrally formed actuators 106 shown in FIG.
It is preferable to use the plurality of actuators 106. The plurality of actuators 106 are arranged on the side wall 194b at intervals in the vertical direction. The plurality of actuators 106 are vertically spaced from each other on the side wall 19.
By arranging it at 4b, the remaining amount of ink can be detected in a stepwise manner.

【0200】図43(B)に示すインクカートリッジ1
80Eは、インク容器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。上下方向に長
いアクチュエータ606によって、インク容器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。
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、図43(B)
においては、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。
The ink cartridge 1 shown in FIG.
At 80E, an actuator 606 that is long in the vertical direction is mounted on the side wall 194b of the ink container 194. The change in the remaining amount of ink in the ink container 194 can be continuously detected by the vertically long actuator 606.
It is preferable that the length of the actuator 606 be at least half the height of the side wall 194b.
In, the actuator 606 has a length from substantially the upper end to the substantially lower end of the side wall 194b.

【0201】図43(C)に示すインクカートリッジ1
80Fは、図43(A)に示したインクカートリッジ1
80Dと同様に、インク容器194の側壁194bに複
数のアクチュエータ106を装着し、複数のアクチュエ
ータ106の直面に所定の間隔をおいて上下方向に長い
防波壁192を備える。図24に示した、一体成形され
た複数のアクチュエータ106を、これら複数のアクチ
ュエータ106として用いることが好ましい。アクチュ
エータ106と防波壁192との間には、インクで満た
された間隙が形成される。また、防波壁192とアクチ
ュエータ106との間隔は、毛細管力によりインクが保
持されない程度に空けられている。インク容器194が
横揺れしたときに横揺れによってインク容器194内部
にインクの波が発生し、その衝撃によって気体や気泡が
アクチュエータ106によって検出されてしまい、アク
チュエータ106が誤作動する可能性がある。本発明の
ように防波壁192を設けることによって、アクチュエ
ータ106付近のインクの波立ちを防ぎ、アクチュエー
タ106の誤作動を防ぐことができる。また、防波壁1
92はインクが揺動することで発生した気泡がアクチュ
エータ106に侵入するのを防ぐ。
The ink cartridge 1 shown in FIG.
80F is the ink cartridge 1 shown in FIG.
As in the case of 80D, a plurality of actuators 106 are mounted on the side wall 194b of the ink container 194, and a wave preventing wall 192 that is long in the vertical direction is provided at a predetermined interval in the face of the plurality of actuators 106. It is preferable to use a plurality of actuators 106 integrally formed as shown in FIG. A gap filled with ink is formed between the actuator 106 and the break wall 192. Further, the gap between the wave preventing wall 192 and the actuator 106 is so large that the ink is not held by the capillary force. When the ink container 194 rolls, a wave of ink is generated inside the ink container 194 due to the roll, and a gas or a bubble is detected by the actuator 106 due to the impact, and the actuator 106 may malfunction. By providing the wave preventing wall 192 as in the present invention, it is possible to prevent ripples of ink near the actuator 106 and prevent the actuator 106 from malfunctioning. In addition, breakwater 1
Numeral 92 prevents bubbles generated by the ink swinging from entering the actuator 106.

【0202】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)のインクカートリ
ッジ180Gは、インク容器194の上面194cから
下方に延びる複数の隔壁212を有する。それぞれの隔
壁212の下端とインク容器194の底面とは所定の間
隔が空けられているので、インク容器194の底部は連
通している。インクカートリッジ180Gは複数の隔壁
212のそれぞれによって区画された複数の収容室21
3を有する。複数の収容室213の底部は互いに連通す
る。複数の収容室213のそれぞれにおいて、インク容
器194の上面194cにはアクチュエータ106が装
着されている。図24に示した、一体成形されたアクチ
ュエータ106を、これら複数のアクチュエータ106
として用いることが好ましい。アクチュエータ106
は、インク容器194の収容室213の上面194cの
ほぼ中央に配置される。収容室213の容量はインク供
給口187側が最も大きく、インク供給口187からイ
ンク容器194の奥へ遠ざかるにつれて、収容室213
の容量が徐々に小さくなっている。したがって、アクチ
ュエータ106が配置される間隔はインク供給口187
側が広く、インク供給口187からインク容器194の
奥へと遠ざかるにつれ、狭くなっている。
FIG. 44 shows still another embodiment of the ink cartridge 180. The ink cartridge 180G of FIG. 44A has a plurality of partitions 212 extending downward from the upper surface 194c of the ink container 194. Since the lower end of each partition 212 and the bottom surface of the ink container 194 are spaced apart by a predetermined distance, the bottom of the ink container 194 is in communication. The ink cartridge 180G includes a plurality of storage chambers 21 partitioned by a plurality of partition walls 212, respectively.
3 The bottoms of the plurality of storage chambers 213 communicate with each other. In each of the plurality of storage chambers 213, the actuator 106 is mounted on the upper surface 194c of the ink container 194. The integrally formed actuator 106 shown in FIG.
It is preferable to use as. Actuator 106
Is disposed substantially at the center of the upper surface 194c of the storage chamber 213 of the ink container 194. The capacity of the storage chamber 213 is largest on the side of the ink supply port 187, and as the distance from the ink supply port 187 to the depth of the ink container 194 increases, the capacity of the storage chamber 213 increases.
Is gradually becoming smaller. Therefore, the interval at which the actuators 106 are arranged is determined by the ink supply port 187.
The side is wide, and becomes narrower as the distance from the ink supply port 187 to the depth of the ink container 194 increases.

【0203】インクは、インク供給口187から排出さ
れ、空気が空気導入口185から入るので、インク供給
口187側の収容室213からインクカートリッジ18
0Gの奥の方の収容室213へとインクが消費される。
例えば、インク供給口187に最も近い収容室213の
インクが消費されて、インク供給口187に最も近い収
容室213のインクの水位が下がっている間、他の収容
室213にはインクが満たされている。インク供給口1
87に最も近い収容室213のインクが消費され尽くす
と、空気が、インク供給口187から数えて2番目の収
容室213に侵入し、2番目の収容室213内のインク
が消費され始めて、2番目の収容室213のインクの水
位が下がり始める。この時点で、インク供給室187か
ら数えて3番目以降の収容室213には、インクが満た
されている。このように、インク供給口187に近い収
容室213から遠い収容室213へと順番にインクが消
費される。
The ink is discharged from the ink supply port 187 and the air enters through the air introduction port 185.
The ink is consumed into the accommodation room 213 at the back of 0G.
For example, while the ink in the storage chamber 213 closest to the ink supply port 187 is consumed and the water level of the ink in the storage chamber 213 closest to the ink supply port 187 is lowered, the other storage chambers 213 are filled with ink. ing. Ink supply port 1
When the ink in the storage chamber 213 closest to 87 is exhausted, air enters the second storage chamber 213 counted from the ink supply port 187, and the ink in the second storage chamber 213 starts to be consumed. The water level of the ink in the second storage chamber 213 starts to drop. At this point, the third and subsequent storage chambers 213 counted from the ink supply chamber 187 are filled with ink. In this manner, ink is consumed in order from the storage chamber 213 near the ink supply port 187 to the storage chamber 213 far from the ink supply port 187.

【0204】このように、アクチュエータ106がそれ
ぞれの収容室213ごとにインク容器194の上面19
4cに間隔をおいて配置されているので、アクチュエー
タ106はインク量の減少を段階的に検出することがで
きる。更に、収容室213の容量が、インク供給口18
7から収容室213の奥へと徐々に小さくなっているの
で、アクチュエータ106が、インク量の減少を検出す
る時間間隔が徐々に小さくなり、インクエンドに近づく
ほど頻度を高く検出することができる。
As described above, the actuator 106 is mounted on the upper surface 19 of the ink container 194 for each of the storage chambers 213.
4C, the actuator 106 can detect a decrease in the amount of ink in a stepwise manner. Furthermore, the capacity of the storage chamber 213 is
7, the time interval at which the actuator 106 detects a decrease in the amount of ink gradually decreases, and the frequency can be increased as the actuator 106 approaches the ink end.

【0205】図44(B)のインクカートリッジ180
Hは、インク容器194の上面194cから下方に延び
る一つの隔壁212を有する。隔壁212の下端とイン
ク容器194の底面とは所定の間隔が空けられているの
で、インク容器194の底部は連通している。インクカ
ートリッジ180Hは隔壁212によって区画された2
室の収容室213a及び213bを有する。収容室21
3a及び213bの底部は互いに連通する。インク供給
口187側の収容室213aの容量はインク供給口18
7から見て奥の方の収容室213bの容量より大きい。
収容室213bの容量は、収容室213aの容量の半分
より小さいことが好ましい。
The ink cartridge 180 shown in FIG.
H has one partition 212 extending downward from the upper surface 194c of the ink container 194. Since the lower end of the partition wall 212 and the bottom surface of the ink container 194 are spaced apart from each other by a predetermined distance, the bottom of the ink container 194 is in communication. The ink cartridge 180 </ b> H is divided into two by a partition 212.
It has chamber accommodation rooms 213a and 213b. Accommodation room 21
The bottoms of 3a and 213b communicate with each other. The capacity of the storage chamber 213a on the ink supply port 187 side is
7 is larger than the capacity of the accommodation room 213b at the back.
The capacity of the accommodation room 213b is preferably smaller than half the capacity of the accommodation room 213a.

【0206】収容室213bの上面194cにアクチュ
エータ106が装着される。更に、収容室213bに
は、インクカートリッジ180Hの製造時に入る気泡を
捕らえる溝であるバッファ214が形成される。図44
(B)において、バッファ214は、インク容器194
の側壁194bから上方に延びる溝として形成される。
バッファ214はインク収容室213b内に侵入した気
泡を捕らえるので、気泡によってアクチュエータ106
がインクエンドと検出する誤作動を防止することができ
る。また、アクチュエータ106を収容室213bの上
面194cに設けることにより、インクニアエンドが検
出されてから完全にインクエンド状態になるまでのイン
ク量に対して、ドットカウンタによって把握した収容室
213aでのインクの消費状態に対応した補正をかける
ことで、最後までインクを消費することができる。更
に、収容室213bの容量を隔壁212の長さや間隔を
変えたりすることなどによって調節することにより、イ
ンクニアエンド検出後の消費可能インク量を変えること
ができる。
The actuator 106 is mounted on the upper surface 194c of the accommodation room 213b. Further, a buffer 214 is formed in the storage chamber 213b, which is a groove for catching bubbles that enter during the manufacture of the ink cartridge 180H. FIG.
In (B), the buffer 214 includes an ink container 194.
Is formed as a groove extending upward from the side wall 194b of the upper surface.
The buffer 214 captures air bubbles that have entered the ink storage chamber 213b.
Can be prevented from being erroneously detected as being out of ink. Further, by providing the actuator 106 on the upper surface 194c of the storage chamber 213b, the amount of ink in the storage chamber 213a grasped by the dot counter can be compared with the amount of ink from the detection of the ink near end to the complete ink end state. By performing the correction corresponding to the consumption state, the ink can be consumed to the end. Further, by adjusting the capacity of the storage chamber 213b by changing the length and interval of the partition 212, the amount of ink that can be consumed after the detection of the ink near end can be changed.

【0207】図44(C)は、図44(B)のインクカ
ートリッジ180Iの収容室213bに多孔質部材21
6が充填されている。多孔質部材216は、収容室21
3b内の上面から下面までの全空間を埋めるように設置
される。多孔質部材216は、アクチュエータ106と
接触する。インク容器が倒れたときや、キャリッジ上で
の往復運動中に空気がインク収容室213b内に侵入し
てしまい、これがアクチュエータ106の誤作動を引き
起こす可能性がある。しかし、多孔質部材216が備え
られていれば、空気を捕らえてアクチュエータ106に
空気が入るのを防ぐことができる。また、多孔質部材2
16はインクを保持するのでインク容器が揺れることに
より、インクがアクチュエータ106にかかってアクチ
ュエータ106がインク無しをインク有りと誤検出する
のを防ぐことができる。多孔質部材216は最も容量が
小さい収容室213に設置することが好ましい。また、
アクチュエータ106を収容質213bの上面194c
に設けることにより、インクニアエンドが検出されてか
ら完全にインクエンド状態になるまでのインク量に補正
をかけ、最後までインクを消費することができる。更
に、収容室213bの容量を隔壁212の長さや間隔を
変えたりすることなどによって調節することにより、イ
ンクニアエンド検出後の消費可能インク量を変えること
ができる。
FIG. 44C shows a state in which the porous member 21 is stored in the storage chamber 213b of the ink cartridge 180I shown in FIG.
6 are filled. The porous member 216 is provided in the accommodation room 21.
3b is installed so as to fill the entire space from the upper surface to the lower surface. The porous member 216 contacts the actuator 106. When the ink container falls down, or during reciprocation on the carriage, air enters the ink storage chamber 213b, which may cause the actuator 106 to malfunction. However, if the porous member 216 is provided, it is possible to catch air and prevent air from entering the actuator 106. In addition, the porous member 2
Since the ink container 16 holds the ink, the ink container shakes, so that it is possible to prevent the ink from being applied to the actuator 106 and the actuator 106 from erroneously detecting the absence of the ink as the presence of the ink. It is preferable that the porous member 216 be installed in the storage chamber 213 having the smallest capacity. Also,
The actuator 106 is mounted on the upper surface 194c of the housing material 213b.
, The amount of ink from the detection of the ink near end to the complete ink end state can be corrected, and the ink can be consumed to the end. Further, by adjusting the capacity of the storage chamber 213b by changing the length and interval of the partition 212, the amount of ink that can be consumed after the detection of the ink near end can be changed.

【0208】図44(D)は、図44(C)のインクカ
ートリッジ180Iの多孔質部材216が孔径の異なる
2種類の多孔質部材216A及び216Bによって構成
されているインクカートリッジ180Jを示す。多孔質
部材216Aは、多孔質部材216Bの上方に配置され
ている。上側の多孔質部材216Aの孔径は、下側の多
孔質部材216Bの孔径より大きい。もしくは、多孔質
部材216Aは、多孔質部材216Bよりも液体親和性
が低い部材で形成される。孔径の小さい多孔質部材21
6Bの方が孔径の大きい多孔質部材216Aより毛細管
力は大きいので、収容室213b内のインクが下側の多
孔室部材216Bに集まり、保持される。したがって、
一度空気がアクチュエータ106まで到達してインク無
しを検出すると、インクが再度アクチュエータに到達し
てインク有りと検出することが無い。更に、アクチュエ
ータ106から遠い側の多孔質部材216Bにインクが
吸収されることで、アクチュエータ106近傍のインク
の捌けが良くなり、インク有無を検出するときの音響イ
ンピーダンス変化の変化量が大きくなる。また、アクチ
ュエータ106を収容質213bの上面194cに設け
ることにより、インクニアエンドが検出されてから完全
にインクエンド状態になるまでのインク量に補正をか
け、最後までインクを消費することができる。更に、収
容室213bの容量を隔壁212の長さや間隔を変えた
りすることなどによって調節することにより、インクニ
アエンド検出後の消費可能インク量を変えることができ
る。
FIG. 44D shows an ink cartridge 180J in which the porous member 216 of the ink cartridge 180I of FIG. 44C is constituted by two types of porous members 216A and 216B having different hole diameters. The porous member 216A is arranged above the porous member 216B. The pore size of the upper porous member 216A is larger than the pore size of the lower porous member 216B. Alternatively, the porous member 216A is formed of a member having a lower liquid affinity than the porous member 216B. Porous member 21 with small pore diameter
Since 6B has a larger capillary force than the porous member 216A having a larger pore diameter, the ink in the storage chamber 213b is collected and held in the lower porous chamber member 216B. Therefore,
Once the air reaches the actuator 106 and detects the absence of ink, the ink does not reach the actuator again to detect the presence of ink. Further, the ink is absorbed by the porous member 216B farther from the actuator 106, so that the ink in the vicinity of the actuator 106 is more easily separated, and the amount of change in the acoustic impedance change when detecting the presence or absence of the ink is increased. Further, by providing the actuator 106 on the upper surface 194c of the storage material 213b, the amount of ink from the detection of the ink near end to the complete ink end state can be corrected, and the ink can be consumed to the end. Further, by adjusting the capacity of the storage chamber 213b by changing the length and interval of the partition 212, the amount of ink that can be consumed after the detection of the ink near end can be changed.

【0209】図45は、図44(C)に示したインクカ
ートリッジ180Iの他の実施形態であるインクカート
リッジ180Kを示す断面図である。図45に示すイン
クカートリッジ180の多孔質部材216は、多孔質部
材216の下部の水平方向の断面積が、インク容器19
4の底面の方向にむけて徐々に小さくなるように圧縮さ
れ、孔径が小さくなるよう設計されている。図45
(A)のインクカートリッジ180Kは、多孔質部材2
16の下の方の孔径が小さくなるように圧縮するために
側壁にリブが設けられている。多孔質部材216下部の
孔径は圧縮されることにより、小さくなっているので、
インクは多孔質部材216下部へと集められ、保持され
る。アクチュエータ106から遠い側の多孔質部材21
6下部にインクが吸収されることで、アクチュエータ1
06近傍のインクの捌けが良くなり、インク有無を検出
するときの音響インピーダンス変化の変化量が大きくな
る。したがって、インクが揺れることによってインクカ
ートリッジ180K上面に装着されたアクチュエータ1
06にインクがかかっていしまい、アクチュエータ10
6が、インク無しをインク有りと誤検出することを防止
することができる。
FIG. 45 is a sectional view showing an ink cartridge 180K which is another embodiment of the ink cartridge 180I shown in FIG. 44 (C). The porous member 216 of the ink cartridge 180 shown in FIG. 45 has a horizontal cross-sectional area below the porous member 216 in the ink container 19.
4 is designed so that it is compressed so as to gradually decrease toward the bottom surface, and the hole diameter is reduced. FIG.
The ink cartridge 180K shown in FIG.
Ribs are provided on the side wall to compress the lower hole diameter of the lower part 16. Since the pore diameter at the bottom of the porous member 216 is reduced by being compressed,
The ink is collected and held at the lower part of the porous member 216. Porous member 21 farther from actuator 106
The ink is absorbed in the lower part of the actuator 6 so that the actuator 1
Ink around 06 becomes better and the amount of change in acoustic impedance when detecting the presence or absence of ink becomes larger. Therefore, the actuator 1 mounted on the upper surface of the ink cartridge 180K due to the ink swaying.
06 is covered with ink and the actuator 10
6 can be prevented from erroneously detecting the absence of ink as the presence of ink.

【0210】一方、図45(B)及び図45(C)のイ
ンクカートリッジ180Lは、多孔質部材216の下部
の水平方向の断面積が、インク容器194の幅方向にお
いて、インク容器194の底面にむけて徐々に小さくな
るよう圧縮するために、収容室の水平方向の断面積がイ
ンク容器194の底面の方向にむけて徐々に小さくなっ
ている。多孔質部材216下部の孔径は圧縮されること
により、小さくなっているので、インクは多孔質部材2
16の下部へと集められ、保持される。アクチュエータ
106から遠い側の多孔質部材216Bの下部にインク
が吸収されることで、アクチュエータ106近傍のイン
クの捌けが良くなり、インク有無を検出するときの音響
インピーダンス変化の変化量が大きくなる。したがっ
て、インクが揺れることによって、インクカートリッジ
180Lの上面に装着されたアクチュエータ106にイ
ンクがかかっていしまい、アクチュエータ106が、イ
ンク無しをインク有りと誤検出することを防止すること
ができる。
On the other hand, in the ink cartridge 180L shown in FIGS. 45B and 45C, the horizontal cross-sectional area of the lower portion of the porous member 216 is smaller than the bottom surface of the ink container 194 in the width direction of the ink container 194. The horizontal cross-sectional area of the storage chamber is gradually reduced toward the bottom surface of the ink container 194 in order to compress the storage container so as to be gradually reduced. Since the pore diameter at the lower portion of the porous member 216 is reduced by being compressed, the ink is
16 are collected and held at the bottom. Since the ink is absorbed in the lower portion of the porous member 216B farther from the actuator 106, the ink in the vicinity of the actuator 106 is more easily separated, and the amount of change in the acoustic impedance change when detecting the presence or absence of the ink is increased. Therefore, it is possible to prevent the actuator 106 mounted on the upper surface of the ink cartridge 180L from being spilled with ink due to the shaking of the ink, and the actuator 106 from erroneously detecting absence of ink as presence of ink.

【0211】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ように設けら
れた第1の隔壁222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) has a first partition 222 provided so as to extend downward from the upper surface of the ink cartridge 220A. 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. Second
A predetermined distance is provided between the upper end of the partition 224 and the upper surface of the ink cartridge 220A, so that the ink can flow into the ink supply port 230 through the upper surface of the ink cartridge 220A.

【0212】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224
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 is viewed from the ink supply port 230 by the second partition 224.
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.

【0213】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を、第2の収容室225bの側壁に装着
することによって、インクエンドにより近い時点でのイ
ンク残量を安定的に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を、自由に設定することができ
る。毛管路227によって第1の収容室225aから第
2の収容室225b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の収容室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. By mounting the actuator 106 on the side wall of the second storage chamber 225b, it is possible to stably detect the remaining amount of ink at a point closer to the ink end. Further, by changing the height at which the actuator 106 is mounted on the side wall of the second storage chamber 225b, it is possible to freely set the time when the remaining amount of the ink reaches the ink end. By supplying ink from the first storage chamber 225a to the second storage chamber 225b by the capillary channel 227,
The actuator 106 includes an ink cartridge 220A
Because the ink is not affected by the roll of the ink,
The actuator 106 can reliably measure the remaining amount of ink. Further, since the capillary channel 227 holds the ink, the ink flows from the second storage chamber 225b to the first storage chamber 225a.
Prevent backflow to

【0214】インクカートリッジ220Aの上面には、
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220A外部に漏れるのを
防ぐことができる。更に、逆止弁228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22
8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。
[0214] On the upper surface of the ink cartridge 220A,
A check valve 228 is provided. When the ink cartridge 220A rolls by the check valve 228,
Ink can be prevented from leaking out of the ink cartridge 220A. Further, by installing the check valve 228 on the upper surface of the ink cartridge 220A, evaporation of ink from the ink cartridge 220A can be prevented. The ink in the ink cartridge 220A is consumed, and the negative pressure in the ink cartridge 220A is reduced by the check valve 22.
When the pressure exceeds 8, the check valve 228 opens to draw air into the ink cartridge 220A, and then closes to keep the pressure inside the ink cartridge 220A constant.

【0215】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.

【0216】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.

【0217】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、記録ヘッドとインク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。
The case where the actuator 106 is mounted on the ink cartridge or the carriage in the ink cartridge that is mounted on the carriage and separate from the carriage has been described. 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.
Further, the actuator of the present invention may be mounted on an ink cartridge in which the recording head and the ink container are integrally exchangeable.

【0218】「キャビティ付きの取付モジュール体の構
成と利点」以上、本実施形態にかかるインク消費検出機
能付きの各種のインクカートリッジについて説明した。
これらのインクカートリッジでは、圧電装置を利用して
インク消費が検出された。これら構成の中には、圧電装
置であるアクチュエータが示されていた。そして、圧電
装置と取付部材を一体化した取付モジュール体が示され
た。代表例は例えば図32に示される。前述したよう
に、取付モジュール体を用いることにより、圧電装置を
保護できる。また取付モジュール体を用いることにより
圧電装置の取付が容易になる。
[Structure and Advantages of Mounting Module with Cavity] The various ink cartridges having the ink consumption detecting function according to the present embodiment have been described above.
In these ink cartridges, ink consumption was detected using a piezoelectric device. Among these configurations, an actuator which is a piezoelectric device was shown. And the mounting module body which integrated the piezoelectric device and the mounting member was shown. A representative example is shown in FIG. 32, for example. As described above, by using the mounting module, the piezoelectric device can be protected. Further, the use of the mounting module facilitates the mounting of the piezoelectric device.

【0219】本実施の形態では、特に、キャビティ付き
の取付モジュール体が示されている。このタイプの取付
モジュール体によれば以下の利点が得られる。
In this embodiment, a mounting module with a cavity is particularly shown. The mounting module of this type has the following advantages.

【0220】(1)図32および図33を再び参照す
る。図32は組立状態の取付モジュール体100を示
し、図33は分解状態の取付モジュール体100を示
す。アクチュエータ106(圧電装置)と取付部材が一
体化されている。取付モジュール体100がインクカー
トリッジに装着される。
(1) Referring again to FIG. 32 and FIG. FIG. 32 shows the mounting module 100 in an assembled state, and FIG. 33 shows the mounting module 100 in an exploded state. The actuator 106 (piezoelectric device) and the mounting member are integrated. The mounting module 100 is mounted on the ink cartridge.

【0221】取付部材の一部であるプレート110に貫
通孔112が設けられている。貫通孔112は本発明の
開口キャビティに相当する(以下、貫通孔112を適
宜、開口キャビティという)。貫通孔112は、アクチ
ュエータ106と対向しており、かつ、アクチュエータ
106から、インクカートリッジの内部を向く位置に配
置されている。キャビティ112を介して圧電装置と容
器内部の間で振動が伝わる。
A through hole 112 is provided in the plate 110 which is a part of the mounting member. The through-hole 112 corresponds to the opening cavity of the present invention (hereinafter, the through-hole 112 is appropriately referred to as an opening cavity). The through hole 112 faces the actuator 106 and is located at a position facing the inside of the ink cartridge from the actuator 106. Vibration is transmitted between the piezoelectric device and the inside of the container via the cavity 112.

【0222】インクの消費が進むと、液面が低下し、貫
通孔112が露出する。このとき、貫通孔112内には
ほぼ一定量のインクが残り、保持される。インクの保持
量は、貫通孔112の形状や設置角度およびインクの粘
度などによって決まる。この一定量のインクに対応する
音響インピーダンスは、測定などによりあらかじめ求め
ておくことができる。そのような音響インピーダンスが
検出されるか否かによって、インク消費を確実にもとめ
ることが可能である。
As the consumption of ink progresses, the liquid level decreases, and the through-hole 112 is exposed. At this time, a substantially constant amount of ink remains in the through hole 112 and is held. The amount of retained ink is determined by the shape and installation angle of the through-hole 112, the viscosity of the ink, and the like. The acoustic impedance corresponding to this fixed amount of ink can be obtained in advance by measurement or the like. Depending on whether such acoustic impedance is detected, it is possible to reliably stop ink consumption.

【0223】前述したように、インク消費の検出には、
圧電装置の残留振動状態を利用できる。圧電装置は発振
後に残留振動状態に入る。残留振動状態、特にその共振
周波数は、音響インピーダンスの変化およびインク消費
状態に対応する。貫通孔112に少量のインクが保持さ
れているときの残留振動状態を検出したか否かによっ
て、インク消費が確実に検出できる。
As described above, to detect ink consumption,
The residual vibration state of the piezoelectric device can be used. The piezoelectric device enters a residual vibration state after oscillation. The residual vibration state, especially its resonance frequency, corresponds to the change in acoustic impedance and the ink consumption state. Ink consumption can be reliably detected by detecting whether or not a residual vibration state when a small amount of ink is held in the through hole 112 is detected.

【0224】本実施の形態によれば、前述の如く、キャ
ビティ(貫通孔)を設けたことにより、インクの波打ち
などに起因する誤検出が生じないように図ることができ
る。元からキャビティにインクが付着しているので、波
打ちになどによるインク付着の有無がなく、そのような
インク付着に検出結果が左右されにくいからである。
According to the present embodiment, as described above, by providing the cavity (through-hole), it is possible to prevent erroneous detection due to ink undulation or the like. This is because since the ink is originally attached to the cavity, there is no presence or absence of ink due to waving or the like, and the detection result is hardly influenced by such ink attachment.

【0225】また、キャビティを設けたことにより、ア
クチュエータ106とインクの距離が狭まっている。プ
レート110を介することなく、アクチュエータ106
とインクの間で振動が伝達する。ここで、圧電装置の残
留振動に主として影響するのは、圧電装置の近傍の少量
のインクのみである。この少量のインクが、キャビティ
を設けたことにより、圧電装置の近くに存在し、圧電装
置に接している。これにより、インクの消費に伴う残留
振動の変化が顕著になるのでインク消費を確実に検出で
きる。
Further, by providing the cavity, the distance between the actuator 106 and the ink is reduced. Actuator 106 without intervening plate 110
Vibration is transmitted between the ink and the ink. Here, only a small amount of ink near the piezoelectric device mainly affects the residual vibration of the piezoelectric device. This small amount of ink exists near the piezoelectric device due to the provision of the cavity, and is in contact with the piezoelectric device. Thereby, the change in the residual vibration due to the consumption of the ink becomes remarkable, so that the consumption of the ink can be reliably detected.

【0226】なお、キャビティはプレート110を貫通
していなくてもよい。この場合、プレート110の凹部
によりキャビティが構成される。
The cavity does not have to penetrate the plate 110. In this case, a cavity is formed by the concave portion of the plate 110.

【0227】さらに、本実施の形態では、キャビティが
局所的に設けられており、周囲の部材によってインクの
シール性が確保されている。導電性を有するインクから
アクチュエータ106、特にその圧電素子が効果的に保
護されている。
Further, in the present embodiment, the cavity is provided locally, and the sealing properties of the ink are ensured by the surrounding members. The actuator 106, especially the piezoelectric element thereof, is effectively protected from the conductive ink.

【0228】ここでは、音響インピーダンスに基づくイ
ンク消費検出、特に残留振動を用いた検出を説明した。
しかし、アクチュエータを使用し、弾性波および反射波
を利用してインク消費が検出されてもよい。反射波が返
ってくるまでの時間が求められてもよい。その他の原理
が適用されてもよい。以下の説明でも同様である。
Here, detection of ink consumption based on acoustic impedance, particularly detection using residual vibration, has been described.
However, ink consumption may be detected using an actuator and utilizing elastic waves and reflected waves. The time until the reflected wave returns may be obtained. Other principles may be applied. The same applies to the following description.

【0229】(2)キャビティの形状は、所定の液体状
態においてインクを保持する形状である。検出目標のイ
ンク消費状態においてもインクを保持できるようにキャ
ビティ形状が設定されている。このときのインク量に対
応する残留振動を基準に用いることで、インクが消費し
たか否かを的確に検出できる。
(2) The shape of the cavity is a shape that holds ink in a predetermined liquid state. The cavity shape is set so that the ink can be held even in the detection target ink consumption state. By using the residual vibration corresponding to the ink amount at this time as a reference, it is possible to accurately detect whether or not the ink has been consumed.

【0230】ここで、キャビティにインクが残らない方
が、本来はインク消費を検出し易いとも考えられる。し
かし、前述のようなインク付着の問題が生じうる。キャ
ビティにインクが残ったり残らなかったりすると、すな
わちインク残り状態のばらつきがあると、このばらつき
が検出誤差を招く可能性も考えられる。このような場合
には、上記のごとくキャビティがインクを保持すること
が好ましい。これを達成するためには、例えばインクが
全部流出するのを防止できる所定の深さをキャビティが
有していればよい。本実施の形態では、モジュール体の
プレートが適当な厚さをもっているので、キャビティに
も必要な深さが与えられる。
[0230] Here, it is considered that if ink does not remain in the cavity, it is originally easier to detect ink consumption. However, the problem of ink adhesion as described above may occur. If ink remains or does not remain in the cavity, that is, if there is a variation in the remaining ink state, it is possible that this variation may cause a detection error. In such a case, it is preferable that the cavity holds the ink as described above. In order to achieve this, for example, the cavity only needs to have a predetermined depth that can prevent all of the ink from flowing out. In this embodiment, since the plate of the module body has an appropriate thickness, the cavity is also provided with a necessary depth.

【0231】(3)モジュール体100のアクチュエー
タ106(圧電装置)は、圧電素子を有する。圧電素子
は、圧電層、上部電極および下部電極で構成されている
(図20参照)。基板の上に下部電極が形成され、その
上に圧電層が形成され、さらにその上に上部電極が形成
されている。本実施形態のひとつの特徴として、キャビ
ティの面積が、下部電極の面積以上に設定されている。
より詳細には、開口キャビティの圧電素子側の面積が、
圧電層と下電極の重なり部分の面積以上に設定されてい
る。これにより以下の利点が得られる。
(3) The actuator 106 (piezoelectric device) of the module 100 has a piezoelectric element. The piezoelectric element includes a piezoelectric layer, an upper electrode, and a lower electrode (see FIG. 20). A lower electrode is formed on a substrate, a piezoelectric layer is formed thereon, and an upper electrode is formed thereon. As one feature of the present embodiment, the area of the cavity is set to be larger than the area of the lower electrode.
More specifically, the area of the opening cavity on the piezoelectric element side is
It is set to be equal to or larger than the area of the overlapping portion between the piezoelectric layer and the lower electrode. This has the following advantages.

【0232】圧電素子の下部電極はキャビティに最も近
くにあり、かつ最も小さい。この下部電極のカバーする
範囲で、圧電素子が振動する。振動領域の大きさは下部
電極に実質的に等しい。そして下部電極の大きさによっ
て圧電素子の振動特性を調整できる。本実施の形態で
は、この下部電極に適応するように、キャビティ形状を
設定する。すなわちキャビティの面積を下部電極より大
きく設定する。これにより、圧電素子が適当な状態で振
動できる。
The lower electrode of the piezoelectric element is closest to the cavity and smallest. The piezoelectric element vibrates in the range covered by the lower electrode. The size of the vibrating region is substantially equal to the size of the lower electrode. The vibration characteristics of the piezoelectric element can be adjusted by the size of the lower electrode. In the present embodiment, the cavity shape is set so as to correspond to the lower electrode. That is, the area of the cavity is set to be larger than that of the lower electrode. Thereby, the piezoelectric element can vibrate in an appropriate state.

【0233】(4)次に、キャビティ深さとキャビティ
開口寸法の適切な関係についてさらに説明する。図33
において、キャビティ深さは、モジュール体100の中
心軸方向のキャビティ寸法である。図33ではキャビテ
ィ112がプレート110を貫通しているので、キャビ
ティ深さはプレート厚さに等しい。一方、キャビティ開
口寸法は、キャビティ深さと直角方向の寸法であり、プ
レート上の開口の大きさである。
(4) Next, the appropriate relationship between the cavity depth and the cavity opening size will be further described. FIG.
In the above, the cavity depth is a cavity dimension of the module body 100 in the central axis direction. In FIG. 33, since the cavity 112 penetrates the plate 110, the cavity depth is equal to the plate thickness. On the other hand, the cavity opening dimension is a dimension perpendicular to the cavity depth, and is the size of the opening on the plate.

【0234】本実施の形態では、キャビティ112の深
さは開口寸法より小さく設定されている。要するに、キ
ャビティ112は浅く広い形状を有する。これにより、
以下の利点が得られる。
In the present embodiment, the depth of the cavity 112 is set smaller than the opening size. In short, the cavity 112 has a shallow and wide shape. This allows
The following advantages are obtained.

【0235】キャビティが浅く広いので、インクが減少
したときにキャビティに残るインク量が少なくなる。し
たがってインクが消費したか否かによる残留振動の変化
が大きくなり、検出精度を向上できる。
Since the cavity is shallow and wide, the amount of ink remaining in the cavity when the amount of ink decreases is reduced. Therefore, the change in the residual vibration depending on whether or not the ink has been consumed becomes large, and the detection accuracy can be improved.

【0236】また、キャビティが深く狭い形状を有する
と、キャビティから容器内へと振動が適切に伝わらない
可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、キャ
ビティが浅く広いので、残留振動の変化を検出する上で
は良好な振動伝達が得られる。
If the cavity has a deep and narrow shape, vibration may not be properly transmitted from the cavity into the container. On the other hand, according to the present embodiment, since the cavity is shallow and wide, good vibration transmission can be obtained in detecting a change in residual vibration.

【0237】本発明者の研究によると、キャビティ深さ
は開口寸法の1/3以下であることが好ましく、これに
より残留振動の変化も顕著に現れる。
According to the study of the present inventor, it is preferable that the cavity depth is equal to or less than 1/3 of the opening size, whereby a change in the residual vibration also appears remarkably.

【0238】なお、上記の説明では、円形のキャビティ
が主として考えられている。しかし、本発明の範囲内
で、キャビティは各種の形状を有してよい。こうしたキ
ャビティの形状を考慮すると、本発明では、キャビティ
深さがキャビティ開口の最小幅より小さく設定されてい
ればよい。好ましくは、キャビティ深さが、キャビティ
開口の最小幅の1/3以下である。例えばキャビティが
長方形を有する場合、短い辺の寸法がキャビティ深さよ
り大きく設定される。
In the above description, a circular cavity is mainly considered. However, within the scope of the present invention, the cavity may have various shapes. In consideration of such a shape of the cavity, in the present invention, the cavity depth may be set to be smaller than the minimum width of the cavity opening. Preferably, the cavity depth is not more than 1/3 of the minimum width of the cavity opening. For example, when the cavity has a rectangular shape, the dimension of the short side is set to be larger than the cavity depth.

【0239】(5)また、本実施形態のひとつの特徴と
して、開口キャビティは、液体検出用装置の振動中心
(圧電素子の中心)に対して実質的に対称の形状を有す
る。好ましくはキャビティは円形である。
(5) Further, as one feature of the present embodiment, the opening cavity has a shape substantially symmetric with respect to the center of vibration of the liquid detecting device (the center of the piezoelectric element). Preferably the cavity is circular.

【0240】この構成によれば、低次にシングルピーク
が出現する検出特性が得られる。圧電膜では一次の振動
モードが支配的になり、S/N比率が高くなる。逆起電
力の振幅も大きくなる。したがって検出性が良好であ
る。
According to this configuration, a detection characteristic in which a single peak appears in the low order can be obtained. In the piezoelectric film, the primary vibration mode becomes dominant, and the S / N ratio increases. The amplitude of the back electromotive force also increases. Therefore, the detectability is good.

【0241】また、等方的な形状を採用したことによ
り、接着等の固定部が検出精度に及ぼす影響を低減でき
る。例えばエポキシ接着剤を用いた固定を考える。この
種の接着剤は硬化時に収縮等が発生する。そのため、キ
ャビティの形状が対称的でないと、収縮の影響などによ
りひずみが発生するため、キャビティの周囲で場所によ
って振動特性が異なる。これに対し、本実施形態ではキ
ャビティ形状が対称的である。このため、プレート固定
に接着剤を用いても歪みの影響を受けにくいため、キャ
ビティの全周で均等な振動特性が得られる。この例に示
されるように、本実施形態によれば、固定構造の影響を
軽減できるので、実装性を向上できる。比較的簡単な実
装手法も採用できる。そして、圧電装置およびインクカ
ートリッジの製造が容易になる。
Further, by adopting the isotropic shape, the influence of the fixing portion such as the adhesive on the detection accuracy can be reduced. For example, consider fixing using an epoxy adhesive. This type of adhesive shrinks during curing. For this reason, if the shape of the cavity is not symmetric, distortion occurs due to the influence of shrinkage and the like, so that the vibration characteristics vary depending on locations around the cavity. On the other hand, in the present embodiment, the cavity shape is symmetric. For this reason, even if an adhesive is used for fixing the plate, the plate is hardly affected by distortion, so that uniform vibration characteristics can be obtained all around the cavity. As shown in this example, according to the present embodiment, the influence of the fixing structure can be reduced, so that the mountability can be improved. A relatively simple mounting method can also be adopted. Then, the manufacture of the piezoelectric device and the ink cartridge is facilitated.

【0242】特に、本実施の形態によれば、キャビティ
を円形状にすることにより、高い均等性が得らる。検出
性が良好になるので、これまで述べた本実施の形態の利
点がより顕著に得られる。また、円形状の採用により、
ポンチを用いた穴あけ等によりキャビティを形成でき、
製造が容易である、という利手も得られる。
In particular, according to the present embodiment, high uniformity can be obtained by making the cavity circular. Since the detectability is improved, the advantages of the present embodiment described above can be more remarkably obtained. Also, by adopting a circular shape,
A cavity can be formed by punching with a punch, etc.
Another advantage is that it is easy to manufacture.

【0243】(6)取付モジュール体100および圧電
装置(アクチュエータ106)は、検出目標の所定の液
体消費状態に対応する液面の位置に設置されている。液
面が圧電装置を通過すると、キャビティ内にインクが残
り保持された状態になる。このときの開口キャビティ内
の液体に対応する残留振動状態を示す検出信号を発生す
るように、取付モジュール体、特にキャビティ形状が構
成されている。
(6) The mounting module body 100 and the piezoelectric device (actuator 106) are installed at liquid level positions corresponding to a predetermined liquid consumption state as a detection target. When the liquid surface passes through the piezoelectric device, the ink remains in the cavity and is held. At this time, the mounting module, particularly the cavity shape, is configured to generate a detection signal indicating a residual vibration state corresponding to the liquid in the open cavity.

【0244】前述したように、キャビティ深さtとキャ
ビティ開口半径aが、条件(a/t)>(3×π/8)
を満たす場合(キャビティは略円形)、キャビティにイ
ンクが残った状態でインク消費を検出できる。
As described above, the cavity depth t and the cavity opening radius a satisfy the condition (a / t)> (3 × π / 8)
When the condition is satisfied (the cavity is substantially circular), the ink consumption can be detected with the ink remaining in the cavity.

【0245】(7)また、本実施形態の好適な応用例と
して、キャビティの容器内部側の開口面積(寸法)が、
アクチュエータ(圧電装置)側の開口面積(寸法)より
大きく設定される。これにより、容器内部に向かって広
がる形状がキャビティに与えられる。この構成によれ
ば、不要なインクがキャビティ部に残るのを効果的に防
止できるので、検出能力を向上できる。
(7) As a preferable application example of the present embodiment, the opening area (dimension) of the cavity inside the container is:
It is set larger than the opening area (dimension) on the actuator (piezoelectric device) side. This gives the cavity a shape that extends toward the interior of the container. According to this configuration, unnecessary ink can be effectively prevented from remaining in the cavity portion, and thus the detection capability can be improved.

【0246】図47(a)および図47(b)を参照す
る。図47(a)は、テーパ形状を有するキャビティを
示す。図47(b)は、ステップ形状を有するキャビテ
ィを示す。どちらのキャビティも、インク容器内部に向
かって広がっている。これらのキャビティ形状によれ
ば、インクが消費されたときに、不要なインクがキャビ
ティ周りに残りにくい。すなわち、ほぼ一定量のインク
のみがキャビティに残り、これにより信頼性の高い検出
が可能となり、検出精度の向上が図れる。一方、キャビ
ティがテーパ形状やステップ形状を有していないと、表
面張力の影響などにより、キャビティ周りに不要なイン
クが残る可能性がある。この場合、キャビティのインク
保持量にばらつきが生じる。保持量のばらつきは、不確
実な検出の要因になる。本実施形態によれば、こうした
事態を回避し、インク消費を確実に検出できる。
Referring to FIG. 47 (a) and FIG. 47 (b). FIG. 47A shows a cavity having a tapered shape. FIG. 47B shows a cavity having a step shape. Both cavities extend toward the interior of the ink container. According to these cavity shapes, unnecessary ink hardly remains around the cavity when the ink is consumed. That is, only a substantially constant amount of ink remains in the cavity, which enables highly reliable detection and improves detection accuracy. On the other hand, if the cavity does not have a tapered shape or a stepped shape, unnecessary ink may remain around the cavity due to the influence of surface tension or the like. In this case, the amount of ink held in the cavity varies. Variations in the holding amount cause uncertain detection. According to the present embodiment, such a situation can be avoided and ink consumption can be reliably detected.

【0247】(8)また、本実施形態の好適な応用例と
して、キャビティに連通する連通溝が、カートリッジ内
部に面する場所に、キャビティから延びるように設けら
れている。連通溝の例が図48に示されている。連通溝
Gは、キャビティ112から始まって、プレート110
の途中まで続いている。連通溝Gを設けたことにより、
キャビティ内のインクが外に流出しやすくなり、キャビ
ティ内に残留するインクの量が低減する。表面張力の影
響でキャビティ付近に残る不要なインクの量を効果的に
低減できる。これによりインクの保持量も安定する。キ
ャビティを液面が通過したか、すなわちインクが消費さ
れたか否かによる残留振動の変化がより顕著になるの
で、インク消費をより確実に検出でき、検出精度の向上
が図れる。より多くのインクがキャビティから流出する
ように連通溝を形成することが望ましい。また、好まし
くは、連通溝は、インクカートリッジの供給口に向けて
設けられる。連通溝が、キャビティから供給口に向かう
方向に沿って延びる。これにより、キャビティのインク
をスムーズに供給口へと導ける。
(8) As a preferred application of the present embodiment, a communication groove communicating with the cavity is provided at a location facing the inside of the cartridge so as to extend from the cavity. An example of the communication groove is shown in FIG. The communication groove G starts from the cavity 112 and the plate 110
Has continued halfway through. By providing the communication groove G,
The ink in the cavity easily flows out, and the amount of ink remaining in the cavity is reduced. The amount of unnecessary ink remaining near the cavity due to the influence of surface tension can be effectively reduced. This stabilizes the ink holding amount. Since the change in the residual vibration depending on whether the liquid surface has passed through the cavity, that is, whether or not the ink has been consumed, becomes more remarkable, the ink consumption can be detected more reliably, and the detection accuracy can be improved. It is desirable to form the communication groove so that more ink flows out of the cavity. Preferably, the communication groove is provided toward a supply port of the ink cartridge. The communication groove extends along a direction from the cavity to the supply port. Thereby, the ink in the cavity can be smoothly guided to the supply port.

【0248】(9)本実施の形態の特徴の一つとして、
モジュール体の取付部材は、インクカートリッジに設け
られた貫通孔に嵌合される。図49を参照すると、図3
2のモジュール体100が、カートリッジ壁の貫通孔に
装着されている。モジュール体100の胴部と壁部の孔
が同じ形状を有しており、モジュール体100が隙間な
く貫通孔にはまっている。さらに、モジュール体100
の端部のフランジによってシールが確保されている。こ
うした構造の採用により、モジュール体を容易に組み付
けることができ、かつ、キャビティ付きのセンサ部を適
切な位置に配置できる。
(9) As one of the features of this embodiment,
The mounting member of the module is fitted into a through hole provided in the ink cartridge. Referring to FIG. 49, FIG.
A second module 100 is mounted in a through hole in the cartridge wall. The holes of the body and the wall of the module 100 have the same shape, and the module 100 is fitted in the through-hole without any gap. Further, the module 100
The seal is ensured by the flange at the end of. By employing such a structure, the module body can be easily assembled, and the sensor unit with the cavity can be arranged at an appropriate position.

【0249】(10)また本実施の形態では、圧電装置
(アクチュエータ)には、取付部材の開口キャビティと
連通する凹部が形成されている。この凹部は、アクチュ
エータの基板に設けられた貫通孔であり、開口キャビテ
ィ(の一部)として機能する。こうした構成により、開
口キャビティが圧電装置の振動部に近接する(図38参
照)。
(10) In this embodiment, the piezoelectric device (actuator) is provided with a concave portion communicating with the opening cavity of the mounting member. The recess is a through hole provided in the substrate of the actuator, and functions as (part of) the open cavity. With such a configuration, the opening cavity approaches the vibrating portion of the piezoelectric device (see FIG. 38).

【0250】(11)好適な一態様では、開口キャビテ
ィが、キャビティ内のインクを吸い出す液体吸収体に近
接して設けられる。液体吸収体は、例えば多孔質部材、
要するにスポンジのような部材で構成される。
(11) In a preferred embodiment, the open cavity is provided in proximity to a liquid absorber for sucking ink in the cavity. The liquid absorber is, for example, a porous member,
In short, it is composed of a member such as a sponge.

【0251】図50(a)および図50(b)は、キャ
ビティ800と吸収体802が近接する構造の例を示
す。前者においては、吸収体802がキャビティ800
に直接面している。後者においては、キャビティ800
から延びる連通溝Gに吸収体802が面している。
FIGS. 50A and 50B show an example of a structure in which the cavity 800 and the absorber 802 are close to each other. In the former, the absorber 802 has the cavity 800
Directly facing. In the latter, the cavity 800
The absorber 802 faces a communication groove G extending from the absorber.

【0252】こうした構成により、キャビティから不要
なインクを吸い出すことができる。表面張力などの影響
によりインク残り状態が不安定になるのを抑えられる。
すなわち、キャビティ内のインク保持量のばらつきが少
なくなる。キャビティから完全にインクがなくなっても
よい。インク保持量のばらつきに起因する検出誤差が低
減するので、検出精度の向上が図れる。
With this configuration, unnecessary ink can be sucked out of the cavity. It is possible to prevent the ink remaining state from becoming unstable due to the influence of surface tension or the like.
That is, the variation in the amount of ink held in the cavity is reduced. The cavity may be completely depleted of ink. Since the detection error caused by the variation in the ink holding amount is reduced, the detection accuracy can be improved.

【0253】(12)別の好適な一態様では、開口キャ
ビティ内に液体を保持する液体吸収体が設けられる。す
なわちキャビティの外ではなく、キャビティ内に吸収体
が配置される。ここでも、液体吸収体は、例えば多孔質
部材、要するにスポンジのような部材で構成される。図
51は、キャビティ800内に吸収体804を設けた構
成の例である。
(12) In another preferred embodiment, a liquid absorber for holding a liquid is provided in the open cavity. That is, the absorber is arranged inside the cavity, not outside the cavity. Also here, the liquid absorber is formed of, for example, a porous member, that is, a member such as a sponge. FIG. 51 shows an example of a configuration in which an absorber 804 is provided in a cavity 800.

【0254】この構成では、キャビティ内に積極的にイ
ンクが保持される。インクの保持量は、吸収体の構造と
形状によってきまる。図示のごとく吸収体がキャビティ
を満たす場合には、キャビティ形状によってインク保持
量が決まる。この形態によっても、キャビティ内のイン
ク保持量のばらつきが少なくなる。インク保持量のばら
つきに起因する検出誤差が低減するので、検出精度の向
上が図れる。
In this configuration, ink is positively held in the cavity. The amount of ink retained depends on the structure and shape of the absorber. When the absorber fills the cavity as shown, the amount of ink retained is determined by the shape of the cavity. Also according to this mode, the variation in the amount of retained ink in the cavity is reduced. Since the detection error caused by the variation in the ink holding amount is reduced, the detection accuracy can be improved.

【0255】(13)好ましくは、取付モジュール体
は、インクカートリッジに対して着脱可能に装着され
る。取付モジュール体のかたちでセンサをインクカート
リッジに装着すればよいので、センサ取付が容易であ
る。取付モジュール体を取り外せばセンサをとれるの
で、インクカートリッジのリサイクルが容易である。
(13) Preferably, the attachment module is detachably attached to the ink cartridge. Since the sensor may be mounted on the ink cartridge in the form of a mounting module, the mounting of the sensor is easy. By removing the mounting module, the sensor can be taken, so that the ink cartridge can be easily recycled.

【0256】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.

【0257】例えば、液体容器はインクカートリッジに
限定されない。インクカートリッジ以外のプリンタ用イ
ンクタンクに本発明が適用されてもよい。また、インク
以外の液体を収容する容器に本発明が適用されてもよ
い。
For example, the liquid container is not limited to an ink cartridge. The present invention may be applied to a printer ink tank other than an ink cartridge. Further, the present invention may be applied to a container containing a liquid other than ink.

【0258】また、圧電装置は、自ら振動を発生しなく
てもよい。すなわち、発振と、残留振動状態の出力と、
の両方を行わなくてもよい。例えば、他のアクチュエー
タが振動を発生した後、圧電装置の振動状態が検出され
る。あるいは、キャリッジの移動などに伴ってインクカ
ートリッジに発生する振動によって圧電装置が振動する
と、その振動が検出される。すなわち、積極的に振動を
発生することなく、プリンタ動作によって自然に発生す
る振動を用いてインク消費が検出される。一方、上記の
変形例と逆に、圧電装置は振動を発生するだけでもよ
い。この場合、他のセンサ等の振動状態が求められる。
The piezoelectric device does not have to generate vibration by itself. That is, the oscillation, the output of the residual vibration state,
It is not necessary to perform both. For example, the vibration state of the piezoelectric device is detected after another actuator generates vibration. Alternatively, when the piezoelectric device vibrates due to vibration generated in the ink cartridge due to movement of the carriage or the like, the vibration is detected. That is, the ink consumption is detected using the vibration naturally generated by the printer operation without actively generating the vibration. On the other hand, contrary to the above modification, the piezoelectric device may only generate vibration. In this case, the vibration state of another sensor or the like is required.

【0259】上記の変形は、圧電装置を用いる別の検出
機能、例えば、弾性波および反射波を用いる検出機能に
対しても同様に適用できる。すなわち、圧電装置は、振
動の発生か検出の一方に用いられてもよい。
The above modification can be similarly applied to another detection function using a piezoelectric device, for example, a detection function using an elastic wave and a reflected wave. That is, the piezoelectric device may be used for either generation or detection of vibration.

【0260】[0260]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、圧電装置を液体容器に装着するための取付モジュー
ル体に開口キャビティを設けたことにより、液体消費状
態の検出能力を向上可能となる。
As described above, according to the present invention, by providing an opening cavity in a mounting module body for mounting a piezoelectric device to a liquid container, it is possible to improve the ability to detect a liquid consumption state. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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】本発明のインクカートリッジの更に他の実施
形態を示す図である。
FIG. 13 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge of the present invention.

【図14】貫通孔1cの更に他の実施形態の平面を示す
図である。
FIG. 14 is a diagram showing a plane view of still another embodiment of the through hole 1c.

【図15】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. 15 is a diagram showing a cross section of an embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention.

【図16】図15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. 16 is a diagram showing an embodiment of an ink cartridge suitable for the recording apparatus shown in FIG.

【図17】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. 17 is a view showing another embodiment of the ink cartridge 272 of the present invention.

【図18】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. 18 is a diagram showing still another embodiment of the ink cartridge 272 and the ink jet recording apparatus of the present invention.

【図19】図16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. 19 is a view showing another embodiment of the ink cartridge 272 shown in FIG.

【図20】アクチュエータ106の詳細を示す図であ
る。
20 is a diagram showing details of an actuator 106. FIG.

【図21】アクチュエータ106の周辺およびその等価
回路を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing the periphery of an actuator 106 and its equivalent circuit.

【図22】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. 22 is a diagram illustrating a relationship between ink density and a resonance frequency of ink detected by an actuator 106.

【図23】アクチュエータ106の逆起電力波形を示す
図である。
FIG. 23 is a diagram showing a back electromotive force waveform of the actuator 106.

【図24】アクチュエータ106の他の実施形態を示す
図である。
FIG. 24 is a view showing another embodiment of the actuator 106.

【図25】図24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。
25 is a diagram showing a cross section of a part of the actuator 106 shown in FIG. 24.

【図26】図25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。
26 is a diagram showing a cross section of the entire actuator 106 shown in FIG. 25.

【図27】図24に示したアクチュエータ106の製造
方法を示す図である。
FIG. 27 is a diagram illustrating a method of manufacturing the actuator 106 illustrated in FIG. 24.

【図28】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. 28 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge of the present invention.

【図29】貫通孔1cの他の実施形態を示す図である。FIG. 29 is a view showing another embodiment of the through hole 1c.

【図30】アクチュエータ660の他の実施形態を示す
図である。
FIG. 30 is a view showing another embodiment of the actuator 660.

【図31】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. 31 is a view showing still another embodiment of the actuator 670.

【図32】モジュール体100を示す斜視図である図で
ある。
32 is a perspective view showing the module 100. FIG.

【図33】図32に示したモジュール体100の構成を
示す分解図である。
FIG. 33 is an exploded view showing a configuration of the module 100 shown in FIG. 32.

【図34】モジュール体100の他の実施形態を示す図
である。
FIG. 34 is a view showing another embodiment of the module body 100.

【図35】図34に示したモジュール体100の構成を
示す分解図である。
FIG. 35 is an exploded view showing a configuration of the module 100 shown in FIG. 34.

【図36】モジュール体100の更に他の実施形態を示
す図である。
FIG. 36 is a view showing still another embodiment of the module body 100.

【図37】図32に示したモジュール体100をインク
容器1に装着した断面の例を示す図である。
FIG. 37 is a diagram showing an example of a cross section in which the module body 100 shown in FIG. 32 is mounted on an ink container 1.

【図38】モジュール体100の更に他の実施形態を示
す図である。
FIG. 38 is a view showing still another embodiment of the module body 100.

【図39】図20および図21に示したアクチュエータ
106を用いたインクカートリッジ及びインクジェット
記録装置の実施形態を示す図である。
39 is a diagram showing an embodiment of an ink cartridge and an ink jet recording apparatus using the actuator shown in FIGS. 20 and 21. FIG.

【図40】インクジェット記録装置の詳細を示す図であ
る。
FIG. 40 is a diagram illustrating details of an inkjet recording apparatus.

【図41】図40に示したインクカートリッジ180の
他の実施形態を示す図である。
FIG. 41 is a view illustrating another embodiment of the ink cartridge 180 illustrated in FIG. 40;

【図42】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. 42 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge 180.

【図43】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. 43 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge 180.

【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】図44(C)に示したインクカートリッジ1
80の他の実施形態を示す図である。
FIG. 45 is an ink cartridge 1 shown in FIG.
FIG. 28 illustrates another embodiment of the present invention.

【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.

【図47】開口キャビティをテーパ形状およびステップ
形状にしたことにより得られる利点を示す図である。
FIG. 47 is a diagram showing advantages obtained by forming the opening cavity in a tapered shape and a stepped shape.

【図48】キャビティ周りに設けることが好適な連通溝
の例を示す図である。
FIG. 48 is a diagram showing an example of a communication groove preferably provided around a cavity.

【図49】インクカートリッジの貫通孔にモジュール体
を嵌合する構成の例を示す図である。
FIG. 49 is a diagram illustrating an example of a configuration in which a module is fitted into a through hole of an ink cartridge.

【図50】吸収体の近傍にキャビティを設ける構成の例
を示す図である。
FIG. 50 is a diagram illustrating an example of a configuration in which a cavity is provided near an absorber.

【図51】キャビティ内に吸収体を設ける構成の例を示
す図である。
FIG. 51 is a diagram illustrating an example of a configuration in which an absorber is provided in a cavity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容器 2 インク供給口 100 モジュール 102 基台部ケース 104 リードワイヤ 106 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 G 連通溝 K インク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Ink supply port 100 Module 102 Base part case 104 Lead wire 106 Actuator 108 Film 110 Plate 112 Cavity 113 Concave part 114 Opening 116 Cylindrical part G Communication groove K Ink

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/09 H01L 41/08 U 41/187 C 41/18 101D (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 EB51 KC05 KC30 KD06 2F013 BF00 BG12 CB10 2F014 AA01 AA07 AB01 AB02 AB03 CB01 FB01 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court II (Reference) H01L 41/09 H01L 41/08 U 41/187 C 41/18 101D (72) Inventor Minoru Usui 3 Yamato 3 Suwa City, Nagano Prefecture No. 3-5 Seiko Epson Corporation F-term (reference) 2C056 EA29 EB20 EB51 KC05 KC30 KD06 2F013 BF00 BG12 CB10 2F014 AA01 AA07 AB01 AB02 AB03 CB01 FB01

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体容器内の液体の消費状態を検出する
ために用いられる圧電装置と、 前記圧電装置と一体化され、前記圧電装置を前記液体容
器に取り付けるための取付部材と、 を含み、 前記取付部材は、前記圧電装置と対向する位置に前記液
体容器の内部と連通する開口キャビティを有することを
特徴とする液体検出用の取付モジュール体。
1. A piezoelectric device used to detect a consumption state of a liquid in a liquid container, and an attachment member integrated with the piezoelectric device and attaching the piezoelectric device to the liquid container, The mounting module for liquid detection, wherein the mounting member has an opening cavity communicating with the inside of the liquid container at a position facing the piezoelectric device.
【請求項2】 前記圧電装置により、音響インピーダン
スの変化に基づいて液体消費状態が検出されることを特
徴とする請求項1に記載の液体検出用の取付モジュール
体。
2. The mounting module for detecting a liquid according to claim 1, wherein the piezoelectric device detects a liquid consumption state based on a change in acoustic impedance.
【請求項3】 前記圧電装置は残留振動状態を示す信号
を出力し、残留振動状態が液体消費状態に応じて変化す
ることに基づいて液体消費状態が検出されることを特徴
とする請求項2に記載の液体検出用の取付モジュール
体。
3. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the piezoelectric device outputs a signal indicating a residual vibration state, and the liquid consumption state is detected based on a change in the residual vibration state according to the liquid consumption state. 3. A mounting module for liquid detection according to claim 1.
【請求項4】 前記開口キャビティは、所定の液体状態
において液体を保持する形状であることを特徴とする請
求項1に記載の液体検出用の取付モジュール体。
4. The mounting module for detecting a liquid according to claim 1, wherein the opening cavity is shaped to hold a liquid in a predetermined liquid state.
【請求項5】 前記圧電装置は、下電極、該下電極上に
形成された圧電層および前記圧電層上に形成された上電
極と、を含み、 前記開口キャビティの面積が、前記圧電層と下電極の重
なり部分の面積以上に設定されていることを特徴とする
請求項1に記載の液体検出用の取付モジュール体。
5. The piezoelectric device includes a lower electrode, a piezoelectric layer formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the piezoelectric layer, wherein the area of the open cavity is equal to the area of the piezoelectric layer. 2. The mounting module for liquid detection according to claim 1, wherein the size is set to be equal to or greater than the area of the overlapping portion of the lower electrode.
【請求項6】 前記開口キャビティのキャビティ深さは
キャビティ開口の最小幅より小さく設定されていること
を特徴とする請求項1に記載の液体検出用の取付モジュ
ール体。
6. The mounting module according to claim 1, wherein the cavity depth of the opening cavity is set to be smaller than a minimum width of the cavity opening.
【請求項7】 前記キャビティ深さは前記キャビティ開
口の最小幅の1/3以下であることを特徴とする請求項
6に記載の液体検出用の取付モジュール体。
7. The mounting module for detecting liquid according to claim 6, wherein the depth of the cavity is equal to or less than 1/3 of a minimum width of the cavity opening.
【請求項8】 前記開口キャビティは、前記圧電装置の
振動部中心に対して実質的に対称の形状を有することを
特徴とする請求項1に記載の液体検出用の取付モジュー
ル体。
8. The mounting module according to claim 1, wherein the opening cavity has a shape substantially symmetric with respect to a center of a vibrating portion of the piezoelectric device.
【請求項9】 前記開口キャビティの開口形状が円形で
あることを特徴とする請求項8に記載の液体検出用の取
付モジュール体。
9. The mounting module for detecting liquid according to claim 8, wherein the opening shape of the opening cavity is circular.
【請求項10】 前記開口キャビティのキャビティ深さ
tとキャビティ開口半径aが、条件(a/t)>(3×
π/8)を満たすことを特徴とする請求項9に記載の液
体検出用の取付モジュール体。
10. A cavity depth t and a cavity opening radius a of the opening cavity satisfy a condition (a / t)> (3 ×
The mounting module body for liquid detection according to claim 9, wherein (π / 8) is satisfied.
【請求項11】 前記開口キャビティの容器内部側の開
口面積が、前記圧電装置側の開口面積よりも大きいこと
をことを特徴とする請求項1に記載の液体検出用の取付
モジュール体。
11. The mounting module for liquid detection according to claim 1, wherein an opening area of the opening cavity on the container inner side is larger than an opening area of the piezoelectric device side.
【請求項12】 前記開口キャビティの周面はテーパ形
状を有していることを特徴とする請求項11に記載の液
体検出用の取付モジュール体。
12. The mounting module according to claim 11, wherein a peripheral surface of the opening cavity has a tapered shape.
【請求項13】 前記開口キャビティの周面はステップ
形状を有していることを特徴とする請求項11に記載の
液体検出用の取付モジュール体。
13. The mounting module for detecting a liquid according to claim 11, wherein a peripheral surface of the opening cavity has a step shape.
【請求項14】 前記取付部材は、前記液体容器に設け
られた貫通孔に嵌合されることを特徴とする請求項1〜
13のいずれかに記載の液体検出用の取付モジュール
体。
14. The liquid supply apparatus according to claim 1, wherein the mounting member is fitted into a through hole provided in the liquid container.
14. The mounting module for detecting a liquid according to any one of 13).
【請求項15】 前記圧電装置には、前記取付部材の開
口キャビティと連通する凹部が形成されていることを特
徴とする請求項1に記載の液体検出用の取付モジュール
体。
15. The mounting module for detecting a liquid according to claim 1, wherein the piezoelectric device has a concave portion communicating with the opening cavity of the mounting member.
【請求項16】 前記開口キャビティ近傍に液体吸収体
が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液
体検出用の取付モジュール体。
16. The mounting module for detecting a liquid according to claim 1, wherein a liquid absorber is provided near the opening cavity.
【請求項17】 前記開口キャビティ内に液体吸収体が
設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液体
検出用の取付モジュール体。
17. The mounting module for detecting a liquid according to claim 1, wherein a liquid absorber is provided in the opening cavity.
【請求項18】 前記液体容器に対して着脱可能に装着
されることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記
載の液体検出用の取付モジュール体。
18. The mounting module for detecting a liquid according to claim 1, wherein the mounting module is detachably attached to the liquid container.
【請求項19】 請求項1〜18のいずれかに記載の液
体検出用の取付モジュール体が備えられた液体容器。
19. A liquid container provided with the mounting module for liquid detection according to claim 1. Description:
【請求項20】 請求項1〜18のいずれかに記載の液
体検出用の取付モジュール体が備えられたインクジェッ
ト記録装置に装着されるインクカートリッジ。
20. An ink cartridge to be mounted on an ink jet recording apparatus provided with the mounting module for liquid detection according to claim 1. Description:
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