JP2002086749A - Liquid kind identifying method - Google Patents

Liquid kind identifying method

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JP2002086749A
JP2002086749A JP2000280795A JP2000280795A JP2002086749A JP 2002086749 A JP2002086749 A JP 2002086749A JP 2000280795 A JP2000280795 A JP 2000280795A JP 2000280795 A JP2000280795 A JP 2000280795A JP 2002086749 A JP2002086749 A JP 2002086749A
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Japan
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liquid
actuator
ink
frequency
vibrating
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Japanese (ja)
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Kenji Tsukada
憲児 塚田
Munehide Kanetani
宗秀 金谷
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid kind identifying method capable of accurately detecting the kind of a liquid, a liquid container and an ink without the need of a complicated sealing structure, and a liquid container. SOLUTION: A liquid kind identifying method for identifying the kind of a liquid in a liquid container by detecting the frequency of the residual vibration remaining in a piezoelectric device provided in the liquid container, is provided.

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インク等の液体を収容する液
体容器内の液体の種類を検知するための圧電装置(アク
チュエータ)が備えられた液体容器に関する。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、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したイ
ンクカートリッジに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects a change in acoustic impedance, and more particularly, detects a change in resonance frequency to detect the type of liquid in a liquid container containing a liquid such as ink. The present invention relates to a liquid container provided with a piezoelectric device (actuator). More specifically, the present invention relates to an ink cartridge suitable for an ink jet recording apparatus that presses ink in a pressure generating chamber by a pressure generating means in accordance with print data and discharges ink droplets from nozzle openings to perform printing.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体容器の1つの例として、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
装置に用いられるインクカートリッジについて以下に述
べる。インクジェット記録装置は、圧力発生室を加圧す
る圧力発生手段と、加圧されたインクをノズル開口から
インク滴として吐出するノズル開口とを備えたインクジ
ェット記録ヘッドをキャリッジに搭載する。インクジェ
ット記録装置は、インクタンクのインクを流路を介して
記録ヘッドに供給しながら印刷を継続可能に構成されて
いる。インクタンクは、インクが消費された時点で、ユ
ーザが簡単に交換できるように着脱可能なカートリッジ
として構成されている。
2. Description of the Related Art As one example of a liquid container, an ink cartridge used in an ink jet recording apparatus for printing by discharging ink droplets from nozzle openings will be described below. The ink jet recording apparatus mounts, on a carriage, an ink jet recording head having a pressure generating means for pressurizing a pressure generating chamber and a nozzle opening for discharging the pressurized ink from the nozzle opening as an ink droplet. The ink jet recording apparatus is configured to be able to continue printing while supplying ink from an ink tank to a recording head via a flow path. The ink tank is configured as a detachable cartridge so that the user can easily replace the ink tank when the ink is consumed.

【0003】インクカートリッジはインクの種類が異な
る場合がある。例えば、記録される画像の要求特性に応
じて染料系のインクを使用する場合や、顔料系のインク
を使用する場合や、更に特殊な組成のインクを使用する
場合が考えられる。しかし、従来のインクカートリッジ
に装着されたセンサによってインクの種類を判定するこ
とは困難であった。
[0003] Ink cartridges may have different types of ink. For example, a case where a dye-based ink is used, a case where a pigment-based ink is used, or a case where an ink having a more specific composition is used depending on the required characteristics of an image to be recorded is considered. However, it has been difficult to determine the type of ink using a sensor mounted on a conventional ink cartridge.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上記
の課題を鑑みてなされたものであり、液体、液体容器、
及びインクの種別を正確に検出でき、かつ複雑なシール
構造を不要とした液体種別識別方法及び液体容器を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has been made in consideration of the above-mentioned problems.
It is another object of the present invention to provide a liquid type identification method and a liquid container that can accurately detect the type of ink and do not require a complicated seal structure.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第1の形
態における液体種別識別方法は、液体容器に装着される
圧電装置を駆動し、圧電装置の駆動によって生じる残留
振動によって逆起電力を発生させることで、液体容器内
の液体の種別を識別する液体種別識別方法である。更
に、圧電装置の残留振動の所定の複数のピーク間の時間
を計測することにより、残留振動の周波数を算出し、周
波数を用いて液体の種別を識別することが好ましい。ま
た、所定の時間内における圧電装置の残留振動のピーク
数を計測することにより、残留振動の周波数を算出し、
周波数を用いて液体の種別を識別してもよい。また、液
体容器が、インクジェット記録装置に用いられるインク
カートリッジであってもよい。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a liquid type identifying method for driving a piezoelectric device mounted on a liquid container and generating a back electromotive force by residual vibration generated by driving the piezoelectric device. This is a liquid type identification method for identifying the type of liquid in the liquid container by generating the liquid type. Furthermore, it is preferable to calculate the frequency of the residual vibration by measuring the time between a plurality of predetermined peaks of the residual vibration of the piezoelectric device, and identify the type of the liquid using the frequency. Further, by measuring the number of peaks of the residual vibration of the piezoelectric device within a predetermined time, the frequency of the residual vibration is calculated,
The type of the liquid may be identified using the frequency. Further, the liquid container may be an ink cartridge used in an ink jet recording apparatus.

【0006】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 be invented.

【0007】[0007]

【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.

【0008】図1は、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18
4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180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10
6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内のインクの種別を検出することができ
る。
FIG. 1 shows an embodiment of an ink cartridge and an ink jet recording apparatus. Each of the plurality of ink cartridges 180 is
Ink introduction portions 182 and holders 18 corresponding to
4 is attached to the ink jet recording apparatus. The plurality of ink cartridges 180 store inks of different types, for example, colors. The actuator 10 as a means for detecting at least acoustic impedance is provided on the bottom surface of each of the plurality of ink cartridges 180.
6 is mounted. By mounting the actuator 106 on the ink cartridge 180, the type of ink in the ink cartridge 180 can be detected.

【0009】図2および図3は、図1のインクカートリ
ッジ180に装着された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
スを検知して液体容器内の液体の種別を検出する方法に
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を検知して液
体容器内の液体の種別を検出する方法に用いられる。図
2(A)は、アクチュエータ106の拡大平面図であ
る。図2(B)は、アクチュエータ106のB−B断面
を示す。図2(C)は、アクチュエータ106のC-C
断面を示す。さらに図3(A)および図3(B)は、アク
チュエータ106の等価回路を示す。また、図3(C)
および図3(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す。
FIGS. 2 and 3 show details and an equivalent circuit of the actuator 106 which is one embodiment of the piezoelectric device mounted on the ink cartridge 180 of FIG. The actuator referred to here is used in a method of detecting at least acoustic impedance to detect the type of liquid in the liquid container. In particular, it is used in a method of detecting at least acoustic impedance by detecting a resonance frequency by residual vibration to detect the type of liquid in a liquid container. FIG. 2A is an enlarged plan view of the actuator 106. FIG. 2B shows a BB cross section of the actuator 106. FIG. 2C shows the CC of the actuator 106.
3 shows a cross section. 3A and 3B show an equivalent circuit of the actuator 106. FIG. FIG. 3 (C)
FIG. 3D shows the periphery including the actuator 106 when the ink cartridge is filled with ink, and its equivalent circuit.

【0010】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 substantially at 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. The piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 each have 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.

【0011】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 the liquid does not leak to the surface side of the substrate 178 even if the liquid enters the cavity 162.

【0012】下部電極166は振動板176の表面、即
ち液体容器とは反対側の面に位置しており、下部電極1
66の主要部である円形部分の中心と開口161の中心
とがほぼ一致するように取り付けられている。なお、下
部電極166の円形部分の面積が開口161の面積より
も小さくなるように設定されている。一方、下部電極1
66の表面側には、圧電層160が、その円形部分の中
心と開口161の中心とがほぼ一致するように形成され
ている。圧電層160の円形部分の面積は、開口161
の面積よりも小さく、かつ下部電極166の円形部分の
面積よりも大きくなるように設定されている。
The lower electrode 166 is located on the surface of the vibration plate 176, that is, 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.

【0013】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 circular portion of the opening 161 and the piezoelectric layer 160, and
The area is set to be larger than the area of the circular portion 66.

【0014】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.

【0015】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.

【0016】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 vibrating region of the vibrating 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. Further, 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.

【0017】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. Further, it is preferable to use the same material as the substrate 178 for the vibration plate 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.

【0018】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, a container containing a cleaning liquid for cleaning a recording head, or the like.

【0019】図2および図3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162
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。アクチュエータ106は、液体と接触することに
より少なくとも音響インピーダンスを検出する。音響イ
ンピーダンスを検出することによってアクチュエータ1
06は、インクカートリッジ180内の液体の種類を検
出することが可能である。
The actuator 106 shown in FIGS. 2 and 3 has a cavity 162 at a predetermined position in the liquid container.
Is mounted so as to come into contact with the liquid contained in the liquid container. The actuator 106 detects at least the acoustic impedance by contacting the liquid. Actuator 1 by detecting acoustic impedance
Reference numeral 06 can detect the type of liquid in the ink cartridge 180.

【0020】ここでアクチュエータ106によって液体
の種別を検出する原理について説明する。
Here, the principle of detecting the type of liquid by the actuator 106 will be described.

【0021】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。
In order to detect a change in the acoustic impedance of the medium, the impedance characteristic or admittance characteristic of the medium is 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.

【0022】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 above method, the actuator is
A change in the acoustic impedance of the liquid can be detected using only a change in the resonance frequency. As a method utilizing 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, a cycle in which the magnitude of the back electromotive force changes according to 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.

【0023】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 also includes 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.

【0024】周波数fmは、媒体のアドミッタンスが極
大またはインピーダンスが極小であるときの周波数であ
る。共振周波数fsとすると、周波数fmは、媒体の誘
電損失または機械的損失などによって、共振周波数fs
に対しわずかな誤差を生ずる。しかし、実測される周波
数fmから共振周波数fsを導出することは手間がかか
るため、一般には、周波数fmを共振周波数に代えて使
用する。ここで、アクチュエータ106の出力を伝送回
路に入力することで、アクチュエータ106は少なくと
も音響インピーダンスを検出することができる。
The frequency fm is a frequency when the admittance of the medium is maximum or the impedance is minimum. Assuming that the resonance frequency is fs, the frequency fm is equal to the resonance frequency fs due to dielectric loss or mechanical loss of the medium.
Causes a slight error. However, deriving the resonance frequency fs from the actually measured frequency fm is troublesome, so that the frequency fm is generally 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.

【0025】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.

【0026】アクチュエータ106の振動領域は、振動
板176のうち開口161によって決定されるキャビテ
ィ162を構成する部分である。液体容器内に液体が充
分に収容されている場合には、キャビティ162内に
は、液体が満たされ、振動領域は液体容器内の液体と接
触する。一方で、液体容器内に液体が充分にない場合に
は、振動領域は液体容器内のキャビティに残った液体と
接するか、あるいは液体と接触せず、気体または真空と
接触する。
The vibration region of the actuator 106 is a portion of the vibration plate 176 that forms a 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.

【0027】ここで、図2および図3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種類を検出す
る動作および原理について説明する。アクチュエータ1
06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176
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10
6の振動部に残留する。
The operation and principle of detecting the type of liquid in the liquid container from the resonance frequency of the medium and the vibrating section of the actuator 106 by measuring the back electromotive force will be described with reference to FIGS. 2 and 3. Actuator 1
At 06, 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. An electric field is generated in a portion of the piezoelectric layer 160 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 vibration plate 176 is formed.
Vibrating region vibrates flexibly. For a while after the piezoelectric layer 160 is deformed, the flexural vibration is applied to the actuator 10.
6 remains in the vibrating part.

【0028】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種類を検出すること
ができる。
The residual vibration is free vibration between the vibrating portion of the actuator 106 and the medium. Therefore, by setting the voltage applied to the piezoelectric layer 160 to 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 part 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 type of liquid in the liquid container can be detected.

【0029】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。
Generally, 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.

【0030】図2(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1
06の断面図である。図3(A)および図3(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. 2C shows the actuator 1 according to this embodiment when no ink remains in the cavity.
It is sectional drawing of 06. FIGS. 3A and 3B are equivalent circuits of the vibrating portion of the actuator 106 and the cavity 162 when no ink remains in the cavity.

【0031】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3(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 the product of the product of the thickness of the vibrating portion and the density of the vibrating portion divided by the area of the vibrating portion. More specifically, as shown in FIG. 2) is expressed as Here, Mpzt is the product of the thickness of the piezoelectric layer 160 in the vibrating portion and the density of the piezoelectric layer 160,
It is divided by the area of 0. Melectrode1 is obtained by dividing the product of the thickness of the upper electrode 164 and the density of the upper electrode 164 in the vibrating section by the area of the upper electrode 164. M
electrode2 is the product of the product of the thickness of the lower electrode 166 and the density of the lower electrode 166 in the vibrating section divided by the area of the lower electrode 166. Mvib is the diaphragm 1 in the vibrating section.
The product of the thickness of the diaphragm 76 and the density of the diaphragm 176 is
Of the vibration region. However, Mact
In the present embodiment, 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,
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 the 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.

【0032】尚、図3(A)、図3(B)、及び図3
(D)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、Celectrode1、Celectrode
2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。
FIG. 3A, FIG. 3B and FIG.
(D) shows an equivalent circuit of the vibrating portion of the actuator 106 and the cavity 162. In these equivalent circuits, Cact indicates compliance of the vibrating portion of the actuator 106. Cpzt, Celectrode1, Celectrode
2 and Cvib are the piezoelectric layers 160 in the vibrating part, respectively.
The compliance of the upper electrode 164, the lower electrode 166, and the diaphragm 176 is shown. Cact is represented by the following equation 3.

【0033】 1/Cact=(1/Cpzt)+(1/Celectrode1)+(1/Celectrode2)+(1/Cvi b) (式3) 式2および式3より、図3(A)は、図3(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. 3 (B).

【0034】コンプライアンスCactは、振動部の単位
面積に圧力をかけたときの変形によって媒体を受容でき
る体積を表す。また、コンプライアンスCactは、変形
のし易さを表すといってもよい。
The compliance Cact represents a volume that can receive a medium by deformation when pressure is applied to a unit area of the vibrating portion. Further, the compliance Cact may be said to indicate the ease of deformation.

【0035】図3(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3(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M’の最
大値を表す。M’ maxは、
FIG. 3C 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. 3C represents the maximum value of the additional inertance M ′ when the liquid is sufficiently contained in the liquid container and the liquid is filled around the vibration region of the actuator 106. M'max is

【0036】 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.)

【0037】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。つまり媒体が互いに種別の異なる液体である場
合、密度ρが異なるので付加イナータンスの最大値M’
max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別を特定でき
る。
## EQU3 ## Equation 4 holds when the vibration region of the actuator 106 is a circle having a radius a. 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. 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. In other words, when the media are liquids of different types, the maximum value of the additional inertance M ′ is different because the density ρ is different.
max changes, and the resonance frequency fs also changes. Therefore, the type of liquid can be specified by specifying the resonance frequency fs.

【0038】波数kは、 k=2*π*fact/c (式5) (factは液体が触れていないときの振動部の共振周波数
である。cは媒体中を伝播する音響の速度である。)
The wave number k is as follows: k = 2 * π * fact / c (Equation 5) (Fact is the resonance frequency of the vibrating portion when the liquid is not touching. C is the speed of sound propagating in the medium. .)

【0039】で表される。Is represented by

【0040】図3(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3(C)の場合のアクチュエータ1
06の振動部およびキャビティ162の等価回路を示
す。
FIG. 3D shows the actuator 1 in the case of FIG. 3C in which the liquid is sufficiently stored in the liquid container and the liquid is filled around the vibrating region of the actuator 106.
6 shows an equivalent circuit of a vibrating part 06 and a cavity 162.

【0041】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 characteristic, 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.

【0042】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 portion does not oscillate by itself, it vibrates with a certain range of liquid in contact therewith, so that 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 reciprocation of the carriage due to the scan of the print head during printing. Good.

【0043】アクチュエータ106が発振する周波数
は、非可聴領域の周波数であることが好ましい。例え
ば、100kHzから500kHzの間の周波数である
ことが好ましい。近年、インクジェット式記録装置は、
動作時に発生する音が極めて小さくなってきており、ア
クチュエータ106が駆動時に発生する周波数が、可聴
領域であると、アクチュエータ106が発生する音が相
対的に際立ってしまい、記録装置の使用者が不快に感じ
ることがある。したがって、アクチュエータ106が発
振する周波数を非可聴領域の周波数に設定することで、
記録装置の使用者が、アクチュエータ106が発生する
振動を不快に感じないようにすることが望ましい。
The frequency at which the actuator 106 oscillates is preferably in the non-audible range. For example, the frequency is preferably between 100 kHz and 500 kHz. In recent years, inkjet recording devices have
When the sound generated during operation is extremely low and the frequency generated when the actuator 106 is driven is in the audible range, the sound generated by the actuator 106 becomes relatively prominent, and the user of the recording apparatus is uncomfortable. You may feel it. Therefore, by setting the frequency at which the actuator 106 oscillates to a frequency in the non-audible region,
It is desirable that the user of the recording apparatus does not feel the vibration generated by the actuator 106 uncomfortable.

【0044】図4は、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。図4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、記録装置に装
着されたインクカートリッジに収容されたインクの種類
を判定することができる。
FIG. 4 shows the relationship between the ink density and the resonance frequency fs of the ink and the vibrating section. As shown in FIG. 4, when the ink density increases, the additional inertance increases, so that the resonance frequency fs decreases. That is, the resonance frequency fs differs depending on the type of ink. Therefore, by measuring the resonance frequency fs, it is possible to determine the type of ink contained in the ink cartridge mounted on the recording apparatus.

【0045】インクの種類を判定する目的は、例えば、
インクカートリッジが使用される国及び地域によって、
その国及び地域に適したインクの種類が異なる場合があ
るからである。例えば、気温の高い地域においては、粘
度が高いインク、例えば染料系のインクを使用し、気温
の低い国においては、粘度が低いインク、例えば顔料系
のインクを使用する必要がある。したがって、共振周波
数を測定してインクの種類を判定することによりインク
カートリッジが使用される国や地域に適したインクカー
トリッジであるかどうかが判定できる。また、国や地域
によっては、特定の材料、例えばナトリウム等が、イン
クに使用されることが規制されている。共振周波数を測
定することにより、使用が規制されている材料を使用し
ているインクを記録装置に装着した場合に、インクカー
トリッジの使用者に警告を与えることができる。
The purpose of determining the type of ink is, for example,
Depending on the country and region where the ink cartridge is used,
This is because the type of ink suitable for the country and region may be different. For example, it is necessary to use a high-viscosity ink, for example, a dye-based ink in a high-temperature area, and to use a low-viscosity ink, for example, a pigment-based ink in a low-temperature country. Therefore, by determining the type of ink by measuring the resonance frequency, it can be determined whether the ink cartridge is suitable for the country or region where the ink cartridge is used. Further, in some countries and regions, the use of a specific material, for example, sodium or the like in the ink is regulated. By measuring the resonance frequency, a warning can be given to the user of the ink cartridge when an ink using a material whose use is restricted is mounted on the recording apparatus.

【0046】図5は、アクチュエータ106を振動させ
た後の、アクチュエータ106の残留振動の波形と残留
振動の測定方法とを示す。図5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5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。
FIG. 5 shows a waveform of the residual vibration of the actuator 106 after the actuator 106 is vibrated and a method of measuring the residual vibration. 5, the vertical axis indicates the voltage of the back electromotive force generated by the residual vibration of the actuator 106, and the horizontal axis indicates the time. Actuator 106
5 generates a waveform of a voltage analog signal as shown in FIG. Next, the analog signal is converted into a digital numerical value corresponding to the frequency of the signal.

【0047】図5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、共振周波数を算出す
る。
In the example shown in FIG. 5, the resonance frequency is calculated by measuring the time during which four pulses from the fourth pulse to the eighth pulse of the analog signal occur.

【0048】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 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.

【0049】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5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。
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, the signals from the fourth count to the eighth count are detected, and the time from the fourth count to the eighth count is measured by a predetermined clock pulse. Thereby,
Find the resonance frequency. The clock pulse is preferably a clock pulse equal to a clock for controlling a semiconductor memory device and 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. 5, 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.

【0050】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. Further, when the quality of the ink is unstable and the fluctuation of the amplitude of the pulse is large, the time from the fourth count to the twelfth count may be detected in order to accurately detect the residual vibration.

【0051】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。
In 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 from the low voltage side to the high voltage side is counted. By measuring the count, the presence or absence of ink can be detected.

【0052】アクチュエータ106の残留振動は、キャ
リッジ非移動時あるいは、記録ヘッドの非印字時に計測
することが好ましい。記録ヘッドの印字時に残留振動を
計測した場合、残留振動の計測にインクカートリッジ記
録装置の中央処理装置(CPU)が使用されるので、C
PUが印字のために使用できる時間が減少し、印字速度
が低下する。したがって、CPUが使用されない記録ヘ
ッドの非印字時に残留振動を測定することにより、印字
速度の低下を防ぐ。更に、キャリッジに装着され、キャ
リッジと共に移動する形式のインク容器の場合、記録ヘ
ッドの印字時に残留振動を計測すると、インク容器が移
動することにより、インク容器内のインクが揺れるの
で、残留振動を正確に計測することができない。したが
って、非印字時に残留振動を計測することが好ましい。
また、非印字時は、キャリッジを駆動するモータが停止
しており、記録ヘッド及びキャリッジのモータ駆動時の
ノイズをさけて計測することができるので、より正確に
残留振動を計測することができる。記録ヘッドの非印字
時としては、改ページ時、クリーニング時、電源投入
時、電源切断の直前、すなわち電源を切断してから実際
に記録装置が停止するまでの時間等の時間が含まれる。
The residual vibration of the actuator 106 is preferably measured when the carriage is not moving or when the recording head is not printing. When the residual vibration is measured during printing of the recording head, the central processing unit (CPU) of the ink cartridge recording device is used for measuring the residual vibration.
The time that the PU can be used for printing decreases, and the printing speed decreases. Therefore, the printing speed is prevented from lowering by measuring the residual vibration during non-printing of the recording head where the CPU is not used. Furthermore, in the case of an ink container that is mounted on the carriage and moves together with the carriage, when the residual vibration is measured during printing by the recording head, the ink in the ink container shakes due to the movement of the ink container. Cannot be measured. Therefore, it is preferable to measure the residual vibration during non-printing.
Further, during non-printing, the motor for driving the carriage is stopped, and the measurement can be performed while avoiding noise when the recording head and the carriage are driven by the motor, so that the residual vibration can be measured more accurately. The non-printing time of the recording head includes times such as a page break, cleaning, power-on, and immediately before power-off, that is, a time from when the power is turned off to when the recording apparatus actually stops.

【0053】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.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明の液体消費状態検知方法及び液体
容器は、液体の残量を正確に検出でき、かつ複雑なシー
ル構造が不要である。更に、本発明の液体消費状態検知
方法は、液体消費状態の測定の初期において発生する不
安定な計測信号の影響を受けない。更に、本発明の液体
消費状態検知方法は、液体消費状態を検出する時間が短
縮できる。
The liquid consumption state detecting method and liquid container of the present invention can accurately detect the remaining amount of liquid and do not require a complicated sealing structure. Further, the liquid consumption state detection method of the present invention is not affected by an unstable measurement signal generated at the beginning of the measurement of the liquid consumption state. Further, the liquid consumption state detecting method of the present invention can reduce the time for detecting the liquid consumption state.

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

【図1】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。
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of an ink cartridge and an ink jet recording apparatus.

【図2】図1のインクカートリッジ180に装着された
圧電装置の一実施形態であるアクチュエータ106の詳
細を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating details of an actuator 106 that is an embodiment of a piezoelectric device mounted on the ink cartridge 180 of FIG.

【図3】図1のインクカートリッジ180に装着された
圧電装置の一実施形態であるアクチュエータ106の等
価回路を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of an actuator 106 which is one embodiment of a piezoelectric device mounted on the ink cartridge 180 of FIG.

【図4】インクの密度とインクおよび振動部の共振周波
数fsとの関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the density of ink and the resonance frequency fs of the ink and the vibrating section.

【図5】アクチュエータ106を振動させた後の、アク
チュエータ106の残留振動の波形と残留振動の測定方
法とを示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a waveform of a residual vibration of the actuator and a method of measuring the residual vibration after the actuator is vibrated.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

106 アクチュエータ 160 圧電層 162 キャビティ 164 上部電極 166 下部電極 168 上部電極端子 170 下部電極端子 172 補助電極 176 振動板 178 基板 180 インクカートリッジ 182 インク導入部 184 ホルダー 106 Actuator 160 Piezoelectric layer 162 Cavity 164 Upper electrode 166 Lower electrode 168 Upper electrode terminal 170 Lower electrode terminal 172 Auxiliary electrode 176 Vibrating plate 178 Substrate 180 Ink cartridge 182 Ink introducing section 184 Holder

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体容器に装着された圧電装置に残留す
る残留振動の周波数を検出することで、前記液体容器内
の液体の種別を識別する液体種別識別方法。
1. A liquid type identification method for identifying a type of a liquid in a liquid container by detecting a frequency of a residual vibration remaining in a piezoelectric device mounted on the liquid container.
【請求項2】 前記圧電装置の残留振動の所定の複数の
ピーク間の時間を計測することにより、前記残留振動の
周波数を算出し、前記周波数を用いて液体の種別を識別
することを特徴とする請求項1に記載の液体種別識別方
法。
2. The method according to claim 1, wherein a frequency of the residual vibration is calculated by measuring a time between a plurality of predetermined peaks of the residual vibration of the piezoelectric device, and a type of the liquid is identified using the frequency. The method for identifying a liquid type according to claim 1, wherein
【請求項3】 所定の時間内における前記圧電装置の残
留振動のピーク数を計測することにより、前記残留振動
の周波数を算出し、前記周波数を用いて液体の種別を識
別することを特徴とする請求項1に記載の液体種別識別
方法。
3. The frequency of the residual vibration is calculated by measuring the number of peaks of the residual vibration of the piezoelectric device within a predetermined time, and the type of the liquid is identified using the frequency. The liquid type identification method according to claim 1.
【請求項4】 前記液体容器が、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であることを特徴と
する請求項1に記載の液体種別識別方法。
4. The method according to claim 1, wherein the liquid container is an ink cartridge used in an ink jet recording apparatus.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007111981A (en) * 2005-10-20 2007-05-10 Seiko Epson Corp Liquid jetting apparatus, and its controlling method
JP2015039886A (en) * 2013-08-21 2015-03-02 パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッドPalo Alto Research Center Incorporated Inkjet print head health detection

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