JP3804855B2 - Liquid consumption state detector - Google Patents

Description

式２および式３より、図２（Ａ)は、図２（Ｂ)のように表すこともできる。
【００９２】
コンプライアンスＣactは、単位面積に圧力をかけたときの変形によって受容できる媒体の体積を表す。すなわち、コンプライアンスＣactは、変形のし易さを表す。
【００９３】
図２（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２（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（付加質量（振動領域の振動に影響を及ぼす質量）を面積の２乗で除したもの）の最大値を表す。Ｍ’maxは、
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。）
で表される。
【００９４】
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。
【００９５】
波数k は、
ｋ＝２×π×ｆact／ｃ （式５）
（factは、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。）
で表される。
【００９６】
図２（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２（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。
【００９７】
図２（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。
【００９８】
式４は、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置換された場合等の付加イナータンスＭ’は、一般的に、
Ｍ’＝ρ×ｔ/Ｓ （式６）
と表せる（より詳しくは、後述の式８参照）。ここで、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。振動領域が半径ａの円形の場合は、Ｓ＝π×ａ² である。
【００９９】
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置換された場合には、式６に従う。
【０１００】
ここで、図２（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。
【０１０１】
図２（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２（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。
【０１０２】
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する。一方、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２（Ｃ)のＭ’maxから図２（Ｅ)のＭ’cavへ移行する過程における付加イナータンスＭ’varは、液体容器内の液体の収容状態によって媒体の密度ρや媒体の厚さｔが変化することに伴って変化する。これにより、共振周波数ｆｓも変化する。従って、共振周波数ｆｓを特定することによって、液体容器内の液体の収容状態（有無）を検出することができる。
【０１０３】
ここで、図２（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、
Ｍ’cav＝ρ×ｄ/Ｓ （式７）
となる。
【０１０４】
また、媒体が互いに種類の異なる液体であれば、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´及び共振周波数ｆｓが異なる。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。
【０１０５】
図３（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。
【０１０６】
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、液体が残留するアクチュエータ１０６のキャビティ１６２のｄ(図１（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２（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。
【０１０７】
例えば、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジの底面にインクの液面に対してほぼ水平に配置される。この場合、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の高さ以下になると、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。
【０１０８】
あるいは、インクカートリッジの側壁に、アクチュエータ１０６はインクの液面に対してほぼ垂直に配備され得る。この場合、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。これにより、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１６２の直径２ａ（図２（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。
【０１０９】
図３(Ａ)の曲線Ｘは、底面に配置されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２を十分に浅くした場合や、側壁に配置されたアクチュエータ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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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を用いて、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、
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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み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１０６の振動にかかわる媒体がインクのみの領域の面積をＳink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、

となる。
【０１１４】
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の付加イナータンスについては、式９によるＭ’と式７のＭ’cav との和によって計算することができる。
【０１１５】
アクチュエータ１０６の振動は、ｔink−maxの深さからインクの残留する深さ（ｄ）まで変化するので、インクの残留する深さがｔink−maxよりわずかに小さい程度でアクチュエータ１０６が底面に配置されている場合には、インクが徐々に減少する過程を検出することは出来ない。この場合、ｔink−maxから残留する深さｄまでのわずかなインク量変化におけるアクチュエータの振動変化から、インク量が変化したことを検出する。また、側面に配置され、開口部（キャビティ）の径が小さい場合は、開口部を通過する間のアクチュエータの振動変化は微量なので、通過過程のインク量を検出することは難しく、インク液面が開口部より上か下かを検出する。
【０１１６】
例えば、図３(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の差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２値的に検出することができる。
【０１１７】
アクチュエータ１０６を用いて液体の有無を検出する方法は、振動板１７６が液体と直接接触することでインクの有無を検出するので、インクの消費量をソフトウェアによって計算する方法に比べ、検出精度が高い。更に、電極を用いて導電性によりインクの有無を検出する方法は、液体容器への電極の取付位置及びインクの種類によって影響され得るが、アクチュエータ１０６を用いて液体の有無を検出する方法は、液体容器へのアクチュエータ１０６の取付位置及びインクの種類によって影響され難い。
【０１１８】
更に、単一のアクチュエータ１０６を用いて発振と液体の有無の検出との双方を実施することができるので、発振と液体の有無の検出とを異なったセンサを用いて実施する方法と比較して、液体容器に取付けるセンサの数を減少することができる。したがって、液体容器を安価に製造できる。なお、圧電層１６０の振動周波数を非可聴領域に設定することで、アクチュエータ１０６の動作中に発生する音を静かにすることが好ましい。
【０１１９】
図３（Ｂ）は、インクの密度とインクおよび振動部の共振周波数ｆｓとの関係の一例を示す。ここでは、液体の例としてインクについて説明しており、「インク満」と「インク空」とは相対的な２状態を意味し、いわゆるインクフル状態とインクエンド状態とを意味するものではない。図３（Ｂ）に示すように、インク密度が高い場合、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。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。
【０１２０】
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において、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。
【０１２１】
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Ｍact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（振動に関わるイナータンスが増加する）ことによる振動部の質量の増加分をいう。
【０１２２】
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、振動に関わる媒体はＭ’max よりも小さくならないので、インクが消費されても変化を検出することが出来ない。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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１６２の形状にかかわらない。
【０１２５】
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イナータンスである。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１６２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、
Ｍ’max＞ρ×ｄ／πａ^２ （式１０）
である。式１０を展開すると
ａ／ｄ＞３×π／８ （式１１）
という条件が求められる。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１６２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。
【０１２６】
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。キャビティ１６２の形状が円形でない場合、対応する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。
【０１２７】
なお、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。
【０１２８】
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れば、圧電層１６０はたわみ変形する。このたわみ変形が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伴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。
【０１２９】
図４（Ａ) 、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）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。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４（Ａ) 乃至図４（Ｃ）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４（Ａ) 乃至図４（Ｃ）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。図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）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している。
【０１３０】
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。そして、４カウントから８カウントまでの間をＨｉｇｈとしたデジタル信号を生成し、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。
【０１３１】
図４（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４（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４（Ａ）と図４（Ｂ）とを比較すると、図４（Ａ）の方が図４（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。
【０１３２】
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している。この時間に基いて、共振周波数を求めることができる。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。また、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４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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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Ｈｉｇｈであるデジタル信号を生成し、当該所定期間において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。
【０１３５】
さらに、図４(Ａ)および図４(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、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。
【０１３６】
より詳細には、例えば、図４(Ａ)の逆起電力波形の頂点と図４(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、所定期間だけＨｉｇｈであるデジタル信号を生成し、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。
【０１３７】
図４（Ｃ）は、所定のクロックパルスを用いて図４（Ａ）に示したパルス波形の４カウント目から８カウント目までの時間を測定した例を示す。この図において、４カウント目から８カウント目までの間にクロックパルスが５カウント分出現している（実際には、１００カウントから２００カウント分のクロックパルスが出現するが、ここでは説明を簡単にするために少ないクロックパルスで説明する）。クロックパルスは、一定の周期を有するパルスであるので、クロックパルスの個数をカウントすることにより時間を測定することができる。４カウント目から８カウント目までの間の時間を測定することによって、共振周波数を求めることができる。クロックパルスは、逆起電力波形の周期より短い周期を有することが好ましく、例えば逆起電力の周波数が４００ｋＨｚ程度ならば１６ＭＨｚ等の周波数が高いクロックパルスであることが好ましい。
【０１３８】
図５は、アクチュエータ１０６が音響インピーダンスの変化を検知することで液体容器１内の液体の消費状態を検出し、検出した結果に基づいてインクジェット記録装置を制御するための記録装置制御部２０００の構成を示す。
【０１３９】
記録装置制御部２０００は、液体容器１のインク収容部（収容空間）ＩＳに装着されると共に直列に接続された複数のアクチュエータ１０６Ａ、１０６Ｂ及び１０６Ｃ（各アクチュエータの固有振動数は異なる：図１４参照）に対して各アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを同時に駆動する電圧を与え、その結果アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが検知する音響インピーダンスの変化から液体の消費状態を検出する液体消費状態検出部１２００と、液体消費状態検出部１２００が出力する液体有無の検出結果に基づいて記録装置を制御する制御回路部１５００と、を備える。
【０１４０】
図５に示すように、３つのアクチュエータ１０６Ａ，１０６Ｂ，及び１０６Ｃは、液体消費による液面低下方向に沿って異なる位置に設置されている。各アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは直列に接続されており、互いに異なる固有振動数を有している。
【０１４１】
制御回路部１５００は、液体消費状態検出部１２００が出力する液体有無の検出結果に基づいて記録装置動作制御部１４０２を制御する制御部１４００と、制御部１４００の指示に基づいて記録装置の動作を制御する記録装置動作制御部１４０２とを更に備える。制御回路部１５００は、記録装置動作制御部１４０２によりその動作が制御される提示処理部１４０４、印刷動作制御部１４０６、インク補充処理部１４０８、カートリッジ交換処理部１４１０、印刷データ記憶処理部１４１２、及び印字データ記憶部１４１４を更に備える。
【０１４２】
記録装置制御部２０００は、インクジェット記録装置の内部に設けられてもよいが、記録装置制御部２０００の一部の機能が外部に設けられてもよい。例えば、制御回路部１５００の機能が、記録装置に接続されたコンピュータ等の外部装置に与えられてもよい。さらに、記録装置制御部２０００の一部の機能が、プログラムとして記録媒体に格納され供給されてもよい。記録装置制御部２０００の一部の機能を記録媒体に格納されたプログラムとして記録装置に接続されたコンピュータに供給することにより、記録装置制御部２０００の一部の機能が後日改良された場合、容易に最新の機能を実行するプログラムをコンピュータの記憶媒体に格納し、常に最新の機能を用いて記録装置の動作を制御することができる。
【０１４３】
また、記録装置制御部２０００の一部の機能は、プログラムとして、サーバ等の情報処理装置から電気通信回線を介して、記録装置に接続されるコンピュータ等の端末に送信されてもよい。この場合、最新の機能を、容易に電気通信回線を介してサーバから入手してコンピュータの記憶装置に格納することができ、これにより記録装置は常に最新の機能を実行することができる。
【０１４４】
液体消費状態検出部１２００は、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを同時に駆動し、音響インピーダンスの変化から液体容器１内の液体の有無を検出する。例えば、液体消費状態検出部１２００は、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが残留振動により発生した逆起電力例えば電圧値を測定する測定回路部８００と、測定回路部８００が測定した逆起電力に基いて液体容器１内の液体の有無を表す信号を出力する検出回路部１１００と、を有する。
【０１４５】
測定回路部８００は、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを同時に駆動する駆動電圧を生成する駆動電圧生成部８５０を有する。駆動電圧生成部８５０によって生成される駆動電圧によって、液体容器１に装着されたアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが駆動され発振される。各アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは駆動発振後も振動し続けるが、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが互いに異なる固有振動数を有するため、当該残留振動の周波数はアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃ間で互いに異なっている。
【０１４６】
この残留振動によって、各アクチュエータ自身が、それぞれの周波数帯で逆起電力を発生させる。測定回路部８００は、アクチュエータが発生した各周波数帯の逆起電力の波形のアナログ信号を、そのアナログ信号と同一の周波数を有するデジタル信号に変換してデジタル回路部９００に出力する。
【０１４７】
検出回路部１１００は、測定回路部８００が出力したデジタル信号の所定パルス数の振動に費やされる時間を測定するデジタル回路部９００と、デジタル回路部９００がカウントした時間に基づいて液体の有無を判定する液体有無判定部１０００と、を有する。
【０１４８】
本実施例においては、デジタル回路部９００は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、測定回路部８００が出力した逆起電力波形中の４カウント目から８カウント目までがＨｉｇｈの信号を出力する。更に、図４（Ｃ）に示すように、デジタル回路部９００は、上記デジタル信号中の４カウント目から８カウント目までのＨｉｇｈである期間において、所定のクロックパルス（逆起電力波形の周期より短い周期を有する）のパルス数をカウントする。一定の周期を有するクロックパルスのパルス数をカウントすることで、４カウント目から８カウント目までの時間を測定することができる。例えば図４（Ｃ）では、クロックパルスが５カウント分存在し、５カウントをクロックパルスの周期と掛け合わせることで時間を算出することができる。
【０１４９】
ここでは、説明を簡単にするために低い周波数のクロックパルスを例にして説明しているが、実際には１６ＭＨｚ等の周波数が高いクロックパルスが使用される。液体有無判定部１０００は、デジタル回路部９００が出力したカウント値に基づいて、液体容器１内の液体の有無を判定し、判定結果を制御回路部１５００へ出力する。
【０１５０】
本実施例においては、複数のアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが液面低下方向の異なる位置にそれぞれ装着されているので、それぞれのアクチュエータの装着位置における液体の消費状態を段階的に検出することができる。
【０１５１】
液面が各アクチュエータの取付位置レベルより高いか否かによって、各アクチュエータの出力信号は異なる。例えば、検出される逆起電力の周波数や振幅が大きく変化すれば、それに伴って検出信号が変化する。液体消費状態検出部１２０２は、各検出信号に基づいて、液体の液面が各アクチュエータ１０６Ａ，１０６Ｂ，及び１０６Ｃの取付位置レベルを通過したか否かを判定できる。検出処理は、例えば予め定められたタイミングで定期的に行われる。
【０１５２】
ここで、液面がアクチュエータの取付位置より低い状態を「液体無し状態」とし、液面がアクチュエータより高い状態を「液体有り状態」とする。液面がアクチュエータを通過すると、「液体有り状態」から「液体無し状態」へ検出結果が変化する。本実施の形態では、液面通過の検知とは、このような検出結果の変化を示す。
【０１５３】
本実施形態の特徴として、制御部１４００が、インピーダンスの検出に用いるアクチュエータを、液体消費の進行に応じて液体の液面の低下方向に沿って選択することができる。詳述すると、液体容器１の装着直後すなわち液体フル状態では、アクチュエータ１０６Ａの固有振動数に対応する通過周波数帯を有するバンドパスフィルタ回路が用いられて（図１１及び図１４参照）、アクチュエータ１０６Ａの残留振動のみが液体消費状態の検出に使用され得る。液体が消費され液面がアクチュエータ１０６Ａを通過すると、アクチュエータ１０６Ａは液体無し状態を検出する。これに応えて、制御部１４００は、液体検出位置を中段に切り換えるべく、アクチュエータ１０６Ｂの固有振動数に対応する通過周波数帯を有するバンドパスフィルタ回路が用いられて、アクチュエータ１０６Ｂの残留振動のみが液体消費状態の検出に使用され得る。同様にして、アクチュエータ１０６Ｂが液体無し状態を検出すると、検出位置を最下段のアクチュエータ１０６Ｃへと切り換えるべく、アクチュエータ１０６Ｃの固有振動数に対応する通過周波数帯を有するバンドパスフィルタ回路が用いられて、アクチュエータ１０６Ｃの残留振動のみが液体消費状態の検出に使用され得る。液体が消費され液面がアクチュエータ１０６Ｃを通過すると、アクチュエータ１０６Ｃは液体無し状態を検出する。
【０１５４】
液体消費状態検出部１２００がアクチュエータ１０６Ｃによる液体無しの判定結果を出力した場合、制御部１４００は、記録装置動作制御部１４０２を制御して所定の低インク量対応処理を行う。低インク量対応処理とは、インクが残り少なくなったことを考慮して、不適切な印刷等の記録装置の動作を禁止または抑制する処理である。記録装置動作制御部１４０２は、制御部１４００の指示に基づいて、提示処理部１４０４、印刷動作制御部１４０６、インク補充処理部１４０８、カートリッジ交換処理部１４１０、あるいは印刷データ記憶処理部１４１２の動作を制御して、低インク量対応処理を実行する。
【０１５５】
提示処理部１４０４は、アクチュエータ１０６により検知される液体容器１内の液体の有無に対応する情報を提示する。情報の提示には、ディスプレイ１４１６による表示およびスピーカ１４１８による発報がある。ディスプレイ１４１６は、例えば記録装置の表示パネルや、記録装置に接続されたコンピュータの画面である。あるいは、提示処理部１４０４がスピーカ１４１８と接続されて、アクチュエータ１０６が液体無しを検出すると、報知音がスピーカ１４１８から出力される。スピーカ１４１８は、記録装置のスピーカでもよく、記録装置に接続されたコンピュータ等の外部装置のスピーカでもよい。また、報知音として音声信号を用いることも好適であり、音声合成処理によりインク消費状態を示す合成音声が生成されてもよい。
【０１５６】
印刷動作制御部１４０６は、印刷動作部１４２０を制御して、記録装置の印刷動作を停止させる。印刷動作の停止により、インクが無くなった後の印刷動作が回避される。また、印刷動作制御部１４０６は、低インク量対応処理の他の例として、ある印刷処理を終了してから次の印刷処理に移ることを禁止してもよい。このような印刷処理の禁止により、ひとつの印刷処理、たとえば一連の文章の印刷途中で印刷が停止するのを回避できる。また、印刷処理の禁止の例として、１ページ印刷している途中で印刷処理が停止するのを防ぐために、改ページ終了後の印刷処理を禁止することも好ましい。
【０１５７】
インク補充処理部１４０８は、インク補充装置１４２２を制御してインクカートリッジにインクを自動的に補充する。このインクの補充により、印刷を継続することができる。
【０１５８】
カートリッジ交換処理部１４１０は、カートリッジ交換装置１４２４を制御してインクカートリッジを自動的に交換する。このような対応処理によって、ユーザの手をわずらわせることなく印刷動作を継続することができる。
【０１５９】
印刷データ記憶処理部１４１２は、低インク量対応処理として、印刷完了前の印字データを印字データ記憶部１４１４に格納する。この印字データは、インクエンド検出後に記録装置に送られてくる印字データである。この印字データの格納により、印刷前の印字データが失われることを回避できる。
【０１６０】
構成要素１４０４〜１４１２については、これらの全てが記録装置制御部２０００に設けられる必要はない。また、全ての構成要素１４０４〜１４１２において低インク量対応処理が行われる必要はなく、少なくともひとつの低インク量対応処理が行われればよい。例えば、インク補充処理部１４０８またはカートリッジ交換処理部１４１０が処理を行うのであれば、印刷動作制御部１４０６は印刷動作の停止処理を行わなくてもよい。
【０１６１】
なお、上記に例示した以外の、低インク量対応処理を行う構成すなわちインク不足による不適切な動作を回避する構成、が設けられてもよい。また、上記の低インク量対応処理は、アクチュエータ１０６Ｃがその装着位置において「液体無し」を検知してから「所定の余裕量」分の印刷が行われた後に実行されることが好適である。「所定の余裕量」は、アクチュエータ１０６Ｃの「液体無し」検知後に全インクを消費してしまうまでの印刷量より少ない適当な値に設定される。
【０１６２】
本実施の形態によれば、検出位置を順次下方に切り換えていくことが可能なので、制御部１４００におけるデータ処理量を抑制することができる。この結果、検出動作が印刷動作のスループットを低下させることはない。
【０１６３】
また、複数のアクチュエータに対して、駆動電圧生成部８５０等が共通に設けられているため、配置スペースの点でもコストの点でも、回路の構成が効率化されている。
【０１６４】
なお、配置されるアクチュエータの数は限定されない。また、アクチュエータの間隔は一定でなくてもよい。例えば、液面が低くなるほどアクチュエータの間隔を狭くすることが好適である。こうした変形は、以下の他の実施形態においても同様に適用可能である。
【０１６５】
図６は、図５の記録装置制御部２０００を他の液体容器１’と共に示すブロック図である。本実施形態では、液体容器１’が３色用に３個のインク収容部（収容空間）ＩＳＡ〜ＩＳＣを有しており、各インク収容部にアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが装着されている。３つのアクチュエータ１０６Ａ，１０６Ｂ，及び１０６Ｃは、各インク収容部の底面近傍に設置されている。
【０１６６】
図６に示すように、各アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは、図５の場合と同様、直列に接続されており、互いに異なる固有振動数を有している。
【０１６７】
図６に示す実施の形態では、３色のインクのそれぞれについて、インク消費状態が検出され得る。なお、各インク収容部に複数のアクチュエータを設けると、３色のインクのそれぞれについて、段階的に液体量消費状態を検出することができる。
【０１６８】
図７は、図５の記録装置制御部２０００を他の３つの液体容器１Ａ〜１Ｃと共に示すブロック図である。本実施形態では、各液体容器１Ａ〜１Ｃが１つのインク収容部（収容空間）ＩＳＡ〜ＩＳＣを有しており、各インク収容部にアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが装着されている。３つのアクチュエータ１０６Ａ，１０６Ｂ，及び１０６Ｃは、各インク収容部の底面近傍に設置されている。
【０１６９】
図７に示すように、各アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは、図５の場合と同様、直列に接続されており、互いに異なる固有振動数を有している。
【０１７０】
図７に示す実施の形態では、各液体容器１Ａ〜１Ｃについて、インク消費状態が検出され得る。なお、各インク収容部に複数のアクチュエータを設けると、各液体容器のそれぞれについて、段階的に液体量消費状態を検出することができる。
【０１７１】
図８は、図５に示した記録装置制御部２０００を変形した実施形態を示す。図８の液体容器１は、液体容器１内の液体を記録紙等の記録媒体に吐出して印字するためのヘッド部１３００に連通するように、キャリッジ上に装着されている。ヘッド部１３００は、ヘッド駆動部１４４０によって駆動されるようになっている。また、図８の記録装置は、ヘッド部１３００から液体を吸引してヘッド部１３００のノズルを清掃するクリーニング部１４３６を有している。クリーニング駆動部１４３２がポンプ１４３４を駆動することにより、クリーニング部１４３６はヘッド部１３００から液体を吸引するようになっている。
【０１７２】
図８に示す記録装置制御部２００４の制御回路部１５０２は、図５に示した記録装置制御部２０００が有する要素に加えて、ヘッド部１３００が吐出したインク滴の数を数える液体吐出カウンタ（ドットカウンタ）１４５０と、液体吐出カウンタ１４５０が数えたインク滴の数に基づいてインク消費量を算出する液体消費量算出部１４５２と、液体消費状態検出部１２１０が検出したインク消費状態に基づいてクリーニング駆動部１４３２を制御するクリーニング制御部１４４２と、を更に有している。また、検出回路部１１０４は、液体吐出カウンタ１４５０がカウントしたヘッド部１３００のインク滴の吐出数を、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを用いて検出したインクの消費状態に基づいて補正する液体消費状態補正部１０１０を有する。
【０１７３】
次に、図８において新たに加わった要素についての動作を説明する。液体吐出カウンタ１４５０は、印字時にヘッド部１３００から吐出されるインク滴の数をカウントし、液体消費量算出部１４５２へ出力する。液体消費量算出部１４５２は、液体吐出カウンタ１４５０のカウント値に基づいて、ヘッド部から吐出されたインク量を算出する。
【０１７４】
また、印刷とは関係のない駆動信号を印字ヘッドに印加してインク滴を空吐出させることにより、ヘッド部１３００のノズル開口近傍の不揃いのメニスカスを回復させたり、ノズル開口におけるインクの目詰まりを防止すること（フラッシング操作）によっても、インクが消費される。したがって、液体吐出カウンタ１４５０は、フラッシング操作によるインク滴吐出数についてもカウントして、液体消費量算出部１４５２へ出力する。
【０１７５】
液体消費量算出部１４５２は、印字操作及びフラッシング操作におけるヘッド部１３００からのインクの吐出数から、インクの消費量を算出して、算出したインク消費量を液体消費状態補正部１０１０へ出力する。液体消費量算出部１４５２によって算出されたインク量は、提示処理部１４０４のディスプレイ１４１６によって表示される。
【０１７６】
更に、ヘッド部１３００をクリーニング部１４３６によって清掃する（クリーニング操作）際にも、ヘッド部１３００内のインクが吸引されることで液体容器１内のインクが消費される。したがって、液体消費量算出部１４５２は、クリーニング制御部１４４２を介してクリーニング駆動部１４３２がポンプ１４３４を駆動した時間（例えばポンプ１４３４に通電した時間）とポンプ１４３４の時間当たりのインク吸収量とを掛けることによって、クリーニングによるインクの消費量を算出する。
【０１７７】
したがって、液体消費量算出部１４５２は、液体吐出カウンタ１４５０とクリーニング制御部１４４２とによって、消費されたインク量を算出する。液体消費状態補正部１０１０は、液体消費量算出部１４５２の算出値を、液体有無判定部１０００の判定結果に基づいて補正する。
【０１７８】
インク消費状態の検出に、液体有無判定部１０００及び液体消費量算出部１４５２の２つの出力を用いる理由を次に述べる。
【０１７９】
液体有無判定部１０００の出力は、液体の液面をアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃによって実際に測定した情報である。一方、液体消費量算出部１４５２の出力は、液体吐出カウンタ１４５０がカウントしたインク滴の数及びポンプの駆動時間から算出された推定のインク消費量である。
【０１８０】
この算出値は、ユーザサイドで設定される印刷形態や使用環境により、例えば室温が極端に高いまたは低い場合、あるいは、インクカートリッジの開封後の経過時間が長い場合、インクカートリッジ内の圧力やインクの粘度が変化することによって誤差を生じることがある。
【０１８１】
そこで、液体消費状態補正部１０１０は、液体消費量算出部１４５２によって算出されたインク消費量を、液体有無判定部１０００から出力されたインク有無の判定結果に基づいて補正する。更に、液体消費状態補正部１０１０は、液体有無判定部１０００から出力されたインク有無の判定結果に基づいて、液体消費量算出部１４５２がインク消費量を算出するのに用いる算出式のパラメータを補正する。このように算出式のパラメータを補正することによって、当該算出式をインクカートリッジが使用されている環境に適合させることができる。これにより、算出式によって得られた値が、実際に使用した値により近似するようになる。
【０１８２】
アクチュエータ１０６Ｃが「インク無し」を検知した場合、記録装置動作制御部１４０２に制御される印刷動作制御部１４０６、インク補充処理部１４０８、カートリッジ交換処理部１４１０、印刷データ記憶処理部１４１２及びクリーニング制御部１４４２は、所定の低インク量対応処理を行う。
【０１８３】
印刷動作制御部１４０６は、ヘッド駆動部１４４０を制御して、ヘッド部１３００におけるインクの吐出を停止したり、インクの吐出量を減少させる。これにより、インクが無くなった後の印刷動作が回避される。
【０１８４】
クリーニング制御部１４４２は、低インク対応処理として、クリーニング部１４３６によるヘッド部１３００のクリーニング動作を禁止したり、クリーニングの回数を減少したり、ポンプ１４３４の吸引力を弱めたりして、インクの吸引量を減少させる。ヘッド部１３００のクリーニングの際に、比較的多くのインクがヘッド部１３００から吸引される。したがって、低インクとなったときにクリーニング動作を禁止することにより、残り少ないインクがクリーニングのためにヘッド部１３００から吸引されることを回避でき、クリーニングのためにインクが不足するという事態を回避できる。あるいは、前述のように、クリーニングの回数を減少したり、ポンプ１４３４の吸引力を弱めてもよい。制御部１４００が、液体容器１内のインク残量に基づいて、印刷動作制御部１４０６及びクリーニング制御部１４４２がどのような低インク処理を実行するかを選択する。
【０１８５】
図９は、図８に示した記録装置制御部２００４を変形した実施形態を示す。この実施例では、半導体記憶手段７が液体容器１に装着され、記録装置制御部２００６が情報記憶制御回路部１４４４を有している。その他は、図８に示した記録装置制御部２００４と同様の構成である。したがって、半導体記憶手段７及び情報記憶制御手段１４４４と関係ない要素についてはその説明を省略する。
【０１８６】
本実施の形態の液体容器１は、半導体記憶手段７を有する。半導体記憶手段７は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリである。制御回路部１５０６は、情報記憶制御回路部１４４４を有する。
【０１８７】
液体消費状態検出部１２１０は、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを駆動して液体容器１内の液体の消費状態を検出し、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを用いた液体消費状態の検出に関連する消費関連情報を制御回路部１５０６へ出力する。
【０１８８】
制御部１４００は、情報記憶制御回路部１４４４を介して、消費関連情報を半導体記憶手段７に書き込む。更に、情報記憶制御回路部１４４４は、消費関連情報を半導体記憶手段７から読み出して、制御部１４００へ出力する。
【０１８９】
次に、半導体記憶手段７について詳細に説明する。半導体記憶手段７は、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを用いた液体の消費状態の検出に関連する消費関連情報を記憶する。消費関連情報は、検出された液体の消費状態の情報を含む。情報記憶制御回路部１４４４は、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを用いて得られた消費状態情報を半導体記憶手段７に書き込む。そして、この消費状態情報が読み出され、記録装置制御部２００６において使用される。
【０１９０】
消費状態情報を半導体記憶手段７に記憶することは、特に液体容器１を脱着する場合において有利である。例えば、液体が途中まで消費された状態で、液体容器１がインクジェット記録装置から取り外されたとする。この時、液体消費状態を記憶した半導体記億手段７が常に液体容器１と共にある。液体容器１は、再度同じインクジェット記録装置に装着されるか、あるいは他のインクジェット記録装置に装着される。この時、半導体記憶手段７から液体消費状態が読み出され、その液体消費状態に基づいて記録装置制御部２００６が動作する。例えば、液体が空または液体残量が少ない液体容器１が装着された場合でも、その旨がユーザに伝えられる。このように、液体容器１を脱着する場合であっても、液体容器１の以前の消費状態情報を確実に利用できる。
【０１９１】
半導体記憶手段７は、さらに、液体吐出カウンタ１４５０がカウントしたインク滴の数に基づいて液体消費量算出部１４５２が算出した液体消費状態を記憶してもよい。アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃの装着位置におけるインク液面の通過を確実に検出できるが、液面通過の前後のインク消費状態についての検出は困難である。従って、液面通過の前後のインク消費状態について、液体消費量算出部１４５２が算出した液体消費状態から推定し、当該推定値を半導体記憶手段７に格納することが好ましい。
【０１９２】
また、消費関連情報は、液体の消費状態に応じて検出されるべき検出特性情報を含む。本実施形態では、検出特性情報として、消費前検出特性情報および消費後検出特性情報が記憶される。消費前検出特性情報は、インクの消費が開始される前の検出特性、すなわち、インクフル状態における検出特性を示す。消費後検出特性情報は、インクが所定の検出目標まで消費されたときに検出される予定の検出特性、具体的には、インク液面がアクチュエータの取付位置レベルを下回ったときの検出特性を示す。
【０１９３】
情報記憶制御回路部１４４４は、半導体記憶手段７から検出特性情報を読み出し、液体消費状態検出部１２１０は、その検出特性情報に基づいてアクチュエータを用いて液体消費状態を検出する。消費前検出特性に対応する検出信号が得られた場合、インクの消費がまだ進んでおらず、インクの残量は多いと考えられる。少なくとも、インク液面がアクチュエータより上であることは確実に分かる。一方、消費後検出特性に対応する検出信号が得られたときは、インクの消費が進み、残量が少ないので、インク液面はアクチュエータを下回っていることが分かる。
【０１９４】
検出特性情報を半導体記憶手段７に記憶することの利点の一つを説明する。
【０１９５】
検出特性情報は、液体容器１の形状、アクチュエータの仕様、インクの仕様、等の各種の要因によって決まる。従って、改良等の設計変更が行われたときには、検出特性も変化することがある。液体消費状態検出部１２１０が常に同じ検出特性情報を使用すると、こうした検出特性の変化への対処が困難である。一方、本実施の形態では、検出特性情報が半導体記憶手段７に記憶され利用される。したがって、検出特性の変化に容易に対処できる。例えば、新しい仕様の液体容器１が提供されるときも、その液体容器１の検出特性情報を、記録装置制御部２００６が容易に利用できるのである。
【０１９６】
液体容器１の仕様が同じでも、製造ばらつきによって検出特性が異なることがある。例えば、液体容器１の形状や肉厚に応じて、検出特性が異なることもある。従って、さらに好ましくは、個々の液体容器１ごとの検出特性情報が測定されて半導体記億手段７に格納される。本実施の形態では、各液体容器１が半導体記憶手段７を有するので、その半導体記憶手段７に固有の検出特性情報を格納できる。これにより、製造ばらつきの検出への影響を低減でき、検出精度を向上できる。このように、本実施の形態は、個々の液体容器１の検出特性の相違に対応できて有利である。
【０１９７】
図１０は、図９に示した記録装置制御部２００６の動作手順を示すフローチャートである。
【０１９８】
まず、インクカートリッジが装着されたか否かが判定される（Ｓ１０）。すなわち、新品のインクカートリッジまたは途中まで使用されたインクカートリッジが装着されたことが検出される。この処理には、インクジェット記録装置に備えられたスイッチ等（図示せず）が用いられる。
【０１９９】
インクカートリッジが装着されると、半導体記憶手段７から検出特性情報等を含む消費関連情報が読み出される（Ｓ１２）。記録装置制御部２００８の提示処理部１４０４、印刷動作制御部１４０６、インク補充処理部１４０８、カートリッジ交換処理部１４１０、印刷データ記憶処理部１４１２及びクリーニング制御部１４４２が、読み出された消費関連情報を利用する。例えば、読み出された消費関連情報により液体容器１内の液体残量が少ないことが分かると、ディスプレイ１４１６に液体残量が少ないことを表示したり、ヘッド部１３００の動作を停止させる。
【０２００】
液体消費状態検出部１２１０は、読み出された検出特性情報に基づいて、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを用いて液体の消費状態を検出する（Ｓ１４）。検出された液体消費状態に基づいて、液体容器１内の液体の有無が判定される（Ｓ１６）。「液体無し」が検出された場合には、液体無し対応工程（Ｓ１８）が実行される。液体無し対応工程（Ｓ１８）としては、印刷データ記憶処理部１４１２によって印字データを記憶するステップ（Ｓ２４）、印刷動作制御部１４０６によって印刷動作を停止するステップ（Ｓ２６）及び提示処理部１４０４によって液体無しを表示するステップ（Ｓ２８）が含まれる。
【０２０１】
この場合、液体無し表示ステップ（Ｓ２８）の指示により、後述するようにユーザがインクカートリッジを交換することで、インクジェット記録装置にインクが補充される。
【０２０２】
あるいは、液体無し対応工程（Ｓ１８）として、カートリッジ交換処理部１４１０によって自動的にインクカートリッジを交換（Ｓ２０）してもよいし、インク補充処理部１４０８によって自動的にインクを補充（Ｓ２２）してもよい。この場合、インクは自動的にインクジェット記録装置に補充され、ユーザがインクカートリッジを交換する必要が無い。この場合、後述するカートリッジ交換判断ステップ（Ｓ３２）を経ずに、液体消費情報読出しステップ（Ｓ１２）に戻る。なお、インク補充ステップ（Ｓ２２）が実施される場合、インクが補充された後、どれだけの量のインクが記録装置に補充されたかの情報が半導体記憶手段７に格納される（Ｓ３４）。
【０２０３】
液体無し対応手段（Ｓ１８）として、印字データ記憶ステップ（Ｓ２４）、印刷動作停止ステップ（Ｓ２６）及び液体無し表示ステップ（Ｓ２８）が実行された後、検出された液体消費状態は半導体記憶手段７に格納される（Ｓ３０）。インクカートリッジ内にインクがないことは、液体無し表示ステップ（Ｓ２８）によってユーザに伝達されているので、ユーザが液体無し表示ステップ（Ｓ２８）の指示に従ってインクカートリッジを交換する。この場合（Ｓ３２，Ｙ）、液体消費状態検出ステップ（Ｓ１４）に戻る。一方、ユーザがインクカートリッジを交換しない場合、インクカートリッジを交換するよう更にユーザに促すような表示がディスプレイ又はスピーカにより提示されて、プロセスを終了する。
【０２０４】
図１１は、測定回路部８００の回路構成を示す図である。測定回路部８００は、駆動電圧生成部８５０、フィルタ回路部８８０、基準電位生成部８１６、ハイパスフィルタ８２４、増幅部８６０及び比較器８３６を有する。駆動電圧生成部８５０は、相補に並列にベースＢ同士及びエミッタＥ同士が接続されたＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２の２個のバイポーラトランジスタを含む。ＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２は、アクチェエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを駆動するためのトランジスタである。アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは、直列に接続され、一方側（この場合、アクチエータ１０６Ａ側）の端子が、互いに接続されたＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２のエミッタＥに接続され、他方側（この場合、アクチュエータ１０６Ｃ側）の端子が、グランドＧＮＤに接続される。アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃの他方側の端子は、電源Ｖｃｃ（５Ｖ）に接続されてもよい。
【０２０５】
端子８４０から駆動電圧生成部８５０に入力されるトリガ信号が、ＬｏｗからＨｉｇｈとなると、互いに接続されたＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２のベースＢが立ち上がり、ＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２は入力されたトリガ信号の電流を増幅して、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃに与える。図１１の場合、ＰＮＰ型トランジスタ８１２のエミッタＥとコレクタＣとの間の電圧が、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃに与えられる。このため、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは急激に充電されて発振する。更に、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは、発振後に残留する振動により逆起電力を発生する。
【０２０６】
ＮＰＮ型トランジスタ８１０（ＰＮＰ型トランジスタ８１２も同様）のベースＢ及びエミッタＥ間はＰＮ接合になっており、ベースＢとエミッタＥとの電位差が０．６Ｖ以下ではエミッタＥ側にほとんど電流が流れず、０．６Ｖを超えると大きく増幅された電流がエミッタＥに流れる。すなわち、ＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２は、それぞれ０．６Ｖの不感帯又はバイアス電圧を有しており、ＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２は合計１．２Ｖ程度のバイアス電圧を有する。アクチュエータの逆起電力を含めた端子電位が不感帯の範囲内であれば、トランジスタが動作してエミッタＥに電流が流れ込むことはなく、トランジスタの動作のためにアクチュエータの残留振動を抑えてしまうことがない。不感帯がないと、アクチュエータの電圧はトランジスタにより制御されて一定値となり、逆起電力を調べることができない。
【０２０７】
図１１において、バイポーラトランジスタとしてＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２が用いられているが、バイポーラトランジスタの代わりに電界効果トランジスタを用いてもよい。電界効果トランジスタを用いる場合、図１１のＮＰＮ型トランジスタが配置されている位置にＮ型電界効果トランジスタを配置する。Ｎ型電界効果トランジスタのゲートをＮＰＮ型トランジスタ８１０のベースＢの位置に配置し、ソースをエミッタＥの位置に配置する。また、ＰＮＰ型トランジスタ８１２が配置されている位置にＰ型電界効果トランジスタを配置する。Ｐ型電界効果トランジスタのゲートをＰＮＰ型トランジスタ８１２のベースＢの位置に配置し、ソースをエミッタＥの位置に配置する。更に、Ｐ型電界効果トランジスタ及びＮ型電界効果トランジスタのゲート同士及びソース同士を接続する。直列に接続されたアクチュエータは、一方側の端子が半導体スイッチを介して互いに接続されたＰ型電界効果トランジスタ及びＮ型電界効果トランジスタのソースに接続され、他方側の端子が電源Ｖｃｃ又はグランドＧＮＤに接続されることが好ましい。
【０２０８】
アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは、互いに異なる固有振動数を有するため、残留振動の周波数はアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃ間で互いに異なっている。従って、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃから発生される逆起電力信号は、それぞれ異なる周波数帯を有している（図１４参照）。
【０２０９】
これらの逆起電力信号は、フィルタ回路部８８０を通過する。フィルタ回路部８８０は、並列に接続された複数のバンドパスフィルタ回路８８５Ａ〜８８５Ｃを有している。
【０２１０】
バンドパスフィルタ回路８８５Ａは、アクチュエータ１０６Ａの固有振動数に対応した通過周波数帯を有しており、導通用の半導体スイッチＳＷＡが接続されている。同様に、バンドパスフィルタ回路８８５Ｂは、アクチュエータ１０６Ｂの固有振動数に対応した通過周波数帯を有しており、半導体スイッチＳＷＢが接続されている。同様に、バンドパスフィルタ回路８８５Ｃは、アクチュエータ１０６Ｃの固有振動数に対応した通過周波数帯を有しており、半導体スイッチＳＷＣが接続されている。
【０２１１】
各半導体スイッチＳＷＡ〜ＳＷＣは、例えば制御部１４００によって制御され、所望のバンドパスフィルタ回路が容易に選択的に利用されるようになっている。本実施の形態では、半導体スイッチＳＷＡ〜ＳＷＣは、いずれか１つの半導体スイッチが導通状態の時に他の半導体スイッチが非道通状態であるよう制御される。これにより、選択された単一のアクチュエータからの信号のみを、容易に抽出することができる。
【０２１２】
フィルタ回路部８８０には、不要なノイズを除去するという作用効果もある。フィルタ回路部８８０を通過した信号は、ハイパスフィルタ８２４を介して増幅部８６０に出力される。
【０２１３】
ハイパスフィルタ８２４は、コンデンサ８２６と抵抗器８２８とを有している。駆動電圧生成部８５０の出力は、このようなハイパスフィルタ８２４を介して増幅部８６０に出力される。ハイパスフィルタ８２４は、アクチュエータの出力のうち高周波成分を増幅部８６０へ出力する一方、低周波成分を取り除く。更に、ハイパスフィルタ８２４は、増幅部８６０の出力が基準電位を中心として０〜５Ｖ（Ｖｃｃ）の範囲に収まるように調整する役割がある。
【０２１４】
基準電位生成部８１６は、直列に接続された抵抗８１８及び８２０と、抵抗８２０に並列に接続されたコンデンサ８２２と、を有する。これにより、基準電位生成部８１６は、２〜３Ｖ程度の安定した直流電位を基準電位として生成し、ハイパスフィルタ８２４、増幅部８６０及び比較器８３６へ供給する。このため、ハイパスフィルタ８２４及び増幅部８６０が出力する信号波形の電圧は、基準電位を中心にして振動する。
【０２１５】
増幅部８６０は、オペアンプ８３４と抵抗８３０及び８３２とを有する。オペアンプ８３４、抵抗８３０及び８３２は、入力信号を反転せずに増幅して出力する非反転増幅回路として構成されている。駆動電圧生成部８５０が出力した逆起電力信号が、ハイパスフィルタ８２４を介してオペアンプ８３４の＋端子に入力される。オペアンプ８３４の−端子は、負帰還抵抗８３０を通して出力端子と接続する一方、抵抗８３２を通して基準電位と接続している。これにより、アクチュエータが出力した微弱な逆起電力信号が基準電位を中心として増幅され、比較器８３６へ出力される。このように増幅された逆起電力信号の波形は、図４に示したアナログ波形として表され得る。
【０２１６】
比較器８３６には、増幅部８６０から出力された逆起電力信号の電圧と基準電位生成部８１６が生成した基準電位とが入力され、逆起電力信号の電圧が基準電位以上のときにＨｉｇｈの信号を、逆起電力信号の電圧が基準電位以下のときにＬｏｗの信号を出力する。これにより、デジタル波形の逆起電力信号が生成される。すなわち、オペアンプ８３４の出力が基準電位を中心に振動する一方、比較器８３６の−端子の電圧が基準電位と等しいので、比較器８３６は基準電位を基準にして逆起電力信号の電圧を比較して、デジタル波形の逆起電力信号を出力する。比較器８３６は、生成したデジタル波形の逆起電力信号を、端子８４４へ出力する。
【０２１７】
なお、前述のように、圧電素子への駆動電圧信号の供給は、端子８４０からのトリガ信号の入力によってなされる。このトリガ信号の入力は、制御装置８４０ｃによってなされ得る。制御装置８４０ｃは、例えば、液体容器が搭載されるインクジェット記録装置等の各種の液体消費装置に設けられ得る。
【０２１８】
また、フィルタ回路部８８０は、増幅部８６０と比較器８３６との間に設けられてもよい。その場合、ハイパスフィルタ８２４の入力側は、アクチュエータ１０６Ａのアクチュエータ１０６Ｂと接続されていない側と接続される。
【０２１９】
図１２は、図５の検出回路部１１００の回路構成を示す。検出回路部１１００は、デジタル回路部９００及び液体有無判定部１０００を有する。デジタル回路部９００は、フリップフロップ９１０及び９１８と、カウンタ９１２及び９２０と、ＮＡＮＤゲート９１４及び９１６と、を有する。カウンタ９２０は、最高値（１１１１、１１１１）まで数えたら、次にクロックパルスが入力されても（００００、００００）にならず、最高値を維持するものとする。
【０２２０】
トリガ信号が、端子８４２からフリップフロップ９１０のクロック入力ピンＣＬＫに入力されると、フリップフロップ９１０は、カウンタ９１２に対して、測定回路部８００から出力された逆起電力信号のパルス数の計測をカウンタ９１２が開始するよう制御する信号を出力する。更に、カウンタ９１２が逆起電力信号のパルスを８個数えると、ＮＡＮＤゲート９１６を介してフリップフロップ９１０がクリアされる。したがって、フリップフロップ９１０は、トリガ信号が入力されてから逆起電力信号が８パルス目までの間Ｈｉｇｈとなっている信号を、カウンタ９１２のカウントイネーブル端子ＥＮＰに供給する。
【０２２１】
カウンタ９１２は、カウンタイネーブル端子ＥＮＰに入力される信号がＨｉｇｈのときのみ、クロックを計数する。カウンタ９１２は、トリガ信号がフリップフロップ９１０に入力されてから逆起電力信号のパルス数の計数を開始し、パルス数を８個数えた時点でカウントイネーブル端子ＥＮＰに入力される信号がＬｏｗになるのでパルス数のカウントを終了する。カウンタ９１２は、４パルス目から８パルス目までがＨｉｇｈとなっている信号を、出力ピンＱＣからフリップフロップ９１８の入力ピンＤに出力する。
【０２２２】
フリップフロップ９１８は、カウンタ９１２が出力した４パルス目から８パルス目までがＨｉｇｈとなっている信号を入力ピンＤから受容し、端子８４６から入力した１６ＭＨｚの周波数のクロックをクロック入力ピンＣＬＫから受容して、入力ピンＤから入力された信号を当該クロックに同期させて出力する。
【０２２３】
【数１】

【０２２４】
図１２の回路では、逆起電力波形の４パルス目から８パルス目までの間に存在する１６ＭＨｚのクロックパルスのパルス数をカウントしたが、カウンタ９１２の出力を用いる計数回路を追加して組み合わせることにより、８カウント目までの時間ばかりでなく任意のカウント目まで数えることもできる。すなわち、異なったカウント間隔内の時間を検出することができる。
【０２２５】
図１３は、図１２に示した液体有無判定部１０００の詳細な回路構成を示す。液体有無判定部１０００は、カウンタ９２０が出力した逆起電力信号の４パルス目から８パルス目までの間に現れる１６ＭＨｚのクロックパルス数のカウント値に基づいて、液体容器１内の液体の有無を判断する。液体有無判定部１０００は、図１３に示すように、上限値レジスタ１０１１と、下限値レジスタ１０１２と、比較部１０１４及び１０１６と、ＡＮＤゲート１０１８とを有する。上限値レジスタ１０１１にはカウント値の上限値が格納され、下限値レジスタ１０１２にはカウント値の下限値が格納されている。
【０２２６】
比較部１０１４は、デジタル回路部９００が出力したカウント値をＢ端子から受容し、カウント値の上限値を上限値レジスタ１０１１からＡ端子を介して受容する。カウント値が上限値より小さい場合、比較部１０１４はＨｉｇｈの信号をアンドゲート１０１８に出力する。一方、カウント値が上限値以上の場合、比較部１０１４は、Ｌｏｗの信号をアンドゲート１０１８に出力する。カウント値が上限値以上の場合は、逆起電力波形の周波数が下限値より低く、逆起電力波形が正常に測定されていないので、液体容器が記録装置に装着されていないかまたは確実に装着されていない可能性がある。
【０２２７】
一方、比較部１０１６は、デジタル回路部９００が出力したカウント値をＡ端子から受容し、カウント値の下限値を下限値レジスタ１０１２からＢ端子を介して受容する。カウント値が下限値より大きい場合、比較部１０１６はＨｉｇｈの信号をアンドゲート１０１８及び端子１０２２に出力する。一方、カウント値が下限値以下である場合、比較部１０１６はＬｏｗの信号をアンドゲート１０１８及び端子１０２２に出力する。カウント値が下限値以下である場合、液体容器１内の液体がアクチュエータ１０６の装着位置において存在しないことを意味する。
【０２２８】
比較部１０１４及び１０１６の双方がＨｉｇｈの信号を出力した場合、すなわち、カウント値が上限値より小さく下限値より大きい場合、アンドゲート１０１８はＨｉｇｈの信号を出力する。この場合、逆起電力波形の周波数が上限値より低いので、液体容器１内の液体がアクチュエータ１０６の装着位置レベルにおいて存在する。しかも、逆起電力波形の周波数が下限値より高いので、液体容器１が記録装置に確実に装着されており、液体がアクチュエータ１０６の装着位置レベルにおいて存在することがわかる。すなわち、端子１０２０がＨｉｇｈの場合は、液体容器１が記録装置に確実に装着されており、液体がアクチュエータ１０６の装着位置レベルにおいて存在する正常な状態である。
【０２２９】
比較部１０１４がＬｏｗの信号を出力し、比較部１０１６がＨｉｇｈの信号を出力した場合、すなわち、カウント値が上限値以上で下限値より大きい場合、アンドゲート１０１８はＬｏｗの信号を出力する。また、端子１０２２には、Ｈｉｇｈの信号が入力される。この場合、端子１０２０がＬｏｗなので異常であり、端子１０２２がＨｉｇｈなので液体容器１が記録装置に装着されていないか又は確実に装着されていないと判定できる。
【０２３０】
比較部１０１４がＨｉｇｈの信号を出力し、比較部１０１６がＬｏｗの信号を出力した場合、すなわち、カウント値が上限値より小さく下限値以下の場合、アンドゲート１０１８はＬｏｗの信号を出力する。この場合、端子１０２０がＬｏｗなので異常であり、端子１０２２がＬｏｗなので液体がアクチュエータ１０６の装着位置レベルにおいて無いことがわかる。
【０２３１】
なお、異なる固有振動数を有するアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃからの逆起電力信号における共振周波数について、周波数帯の実際例の概略を図１４に示す。図１４に示すように、各アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃのそれぞれの振動の周波数帯内において、「液体有り状態」と「液体無し状態」とが判別され得る。尚、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃの固有振動数を変更するためには、キャビティ１６２の径を変える等すればよい。
【０２３２】
図１５は、アクチュエータ１０６の製造方法を示す。
図１５では、複数のアクチュエータ１０６（図１５の例では４個）が一体に形成されている。図１５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１６に示すアクチュエータ１０６を製造する。図１５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１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。
【０２３３】
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１７４、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。
【０２３４】
圧電素子１７４は、圧電振動板又は圧電層１６０、上部電極１６４及び下部電極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。
【０２３５】
図１５に示す場合、振動板１７６上に、複数（図１５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。そして、４個のアクチュエータ１０６が、それぞれ別々に切断されて個別に使用される。
【０２３６】
図１６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。図１７は、図１６に示したアクチュエータ１０６の全体の断面を示す。
【０２３７】
図１７に示すように、基板１７８の圧電素子１７４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、電気絶縁性を備えると共に弾性変形可能な材料によって形成されている。
【０２３８】
貫通孔１７８ａに対応する位置に、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１７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、図１７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。
【０２３９】
上部電極端子１６８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１６８及び下部電極端子１７０は、電極１６４及び１６６と圧電層１６０とを合わせた圧電素子１７４の高さ以上の高さを有する。
【０２４０】
図１８は、図１５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４０に、プレスあるいはレーザー加工等を用いて貫通孔４０ａを穿孔する。グリーンシート４０は、焼成後に基板１７８となるものである。グリーンシート４０は、セラミック等の材料で形成される。
【０２４１】
次に、グリーンシート４０の表面に別のグリーンシート４１を積層する。グリーンシート４１は、焼成後に振動板１７６となるものである。グリーンシート４１は、酸化ジルコニア等の材料で形成される。
【０２４２】
次に、グリーンシート４１の表面に、導電層４２、圧電層１６０、導電層４４を、圧膜印刷等の方法で順次形成する。導電層４２は、後に下部電極１６６となるものであり、導電層４４は、後に上部電極１６４となるものである。
【０２４３】
次に、形成されたグリーンシート４０、グリーンシート４１、導電層４２、圧電層１６０及び導電層４４を、乾燥して焼成する。
【０２４４】
スペーサ部材４７、４８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ための部材である。スペーサ部材４７、４８は、グリーンシート４０、４１と同材料を印刷するかあるいは積層して形成する。スペーサ部材４７，４８を用いることにより、貴金属である上部電極端子１６８及び下部電極端子１７０の材料が少なくて済む。また、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１７０を精度良く印刷でき、精度の良い高さとすることができる。
【０２４５】
導電層４２の形成時に、導電層４４との接続部４４’及びスペーサ部材４７及び４８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４２及び導電層４４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。
【０２４６】
図１９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１９（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。
【０２４７】
図１９（Ｂ）は、図１９（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１９（Ｃ）は、図１９（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を有する。圧電素子７３が振動板７２及び基板７１を介して貫通孔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。
【０２４８】
容器１のインク量に依存して、圧電素子７３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が形成されているため、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。
【０２４９】
図２０は、貫通孔１ｃの他の実施形態を示す。図２０（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１９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２０（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２０（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おり、上方の段差部１ｆが下方の段差部１ｅより広くなっている。図２０（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。
【０２５０】
図２０(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１および図２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。このため、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が残存しているインク残存時と大きく異ならせることができ、インクエンドをより確実に検出することができる。
【０２５１】
図２１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を構成する振動板７２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。
【０２５２】
図２２（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、他方の面に圧電素子８２が取り付けられている。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。
【０２５３】
アクチュエータ６７０は、図１の実施例によるアクチュエータ１０６において、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。この場合、インクカートリッジを製造する際の製造工程を短縮することができ、コストが低減される。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ことが好ましい。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１の実施例によるアクチュエータ１０６を、図２２の実施例によるアクチュエータ６７０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。
【０２５４】
図２３は、アクチュエータ１０６を取付モジュール体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。
【０２５５】
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と、駆動信号により発振するアクチュエータ１０６を収容する基台１０２上の円柱部１１６と、を有している。また、モジュール体１００は、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。これにより、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。
【０２５６】
図２４は、図２３に示したモジュール体１００の分解図である。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１１０および凹部１１３を有する圧電装置装着部１０５（図２３参照）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及びフィルム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。
【０２５７】
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を収容できるように中心部に開口部１１４が形成されると共に、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開口部１１４の周囲に凹部１１３が形成されている。
【０２５８】
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は凹部１１３（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及びプレート１１０は、液体容器取付部１０１に一体として取り付けられる。
【０２５９】
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する一方、アクチュエータ１０６が検出した共振周波数の信号を記録装置等へ伝達する。
【０２６０】
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。また、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。
【０２６１】
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。アクチュエータ１０６とプレート１１０とをフィルム１０８によって面状に接着して固定することにより、接着の場所によるばらつきが無くなり、振動部以外の部分が振動しない。したがって、アクチュエータ１０６をプレート１１０に接着しても、アクチュエータ１０６の振動特性は変化しない。
【０２６２】
なお、プレート１１０は円形状であり、基台１０２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１０４ａ及び１０４ｂ、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１０４ａ及び１０４ｂ、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。また、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。
【０２６３】
また、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１０６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１および図２に示したように、アクチュエータ１０６にはキャビティ１６２が形成されており、貫通孔１１２とキャビティ１６２とが、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、ステップ形状であってもよい。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ことに基いて、インクの水位変化を検出することができる。
【０２６４】
図２５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と、基台４０２上の円柱状の円柱部４０３と、を有している。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４１３を含む。板状要素４０６の側面に設けられた凹部４１３には、アクチュエータ１０６が縦向きに配置されている。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。
【０２６５】
図２６は、図２５に示したモジュール体４００の分解斜視図である。図２３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４０３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４０４ｂ、アクチュエータ１０６、及びフィルム４０８をさらに有する。
【０２６６】
なお、本実施形態では、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も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４０８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。
【０２６７】
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１６２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４１２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、ステップ形状であってもよい。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。
【０２６８】
図２７は、モジュール体の更に他の実施形態を示す。図２３に示したモジュール体１００と同様に、図２７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５０１に含まれる基台５０２は、リードワイヤ５０４ａ及び５０４ｂを収容できるように中心部に開口部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開口部５１４の周囲に凹部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及びプレート５１０は、液体容器取付部５０１に一体として取り付けられる。
【０２６９】
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状の基台５０２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。
【０２７０】
すなわち、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。このため、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ように配置される。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。
【０２７１】
モジュール体５００は、アクチュエータ１０６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１０６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。
【０２７２】
図２８は、図２３に示したモジュール体１００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。このようにＯリングでシールが出来るために、モジュール体１００は、図２３で説明したような円柱部を備えることが好ましい。
【０２７３】
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。
【０２７４】
また、モジュール体１００に限らず、図２５に示したモジュール体４００、図２７に示したモジュール体５００、又は図２９及び図３０に示すモジュール体７００Ａ、７００Ｂ、７５０Ａ、及び７５０Ｂ、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。
【０２７５】
図２９は、モジュール体１００の更に他の実施形態を示す。図２９（Ａ）のモジュール体７５０Ａは、アクチュエータ１０６ｂと基台部３６０とを有する。モジュール体７５０Ａは、その前面が容器１の側壁の内面と略一体となるように、容器１に装着されている。アクチュエータ１０６ｂは、圧電層１６０、上部電極１６４、下部電極１６６、及び振動板１７６を含む。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は、上部電極１６４及び下部電極１６６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上に形成されている。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。容器１の側壁には貫通孔３８５が設けられている。したがって、インクは容器１の貫通孔３８５を介して、振動板１７６と接触する。
【０２７６】
次に図２９（Ａ）に示したモジュール体７５０Ａの動作について説明する。上部電極１６４及び下部電極１６６は、圧電層１６０に駆動信号を伝達すると共に、圧電層１６０が検出する共振周波数の信号を記録装置に伝達する。圧電層１６０は、上部電極１６４及び下部電極１６６によって伝達された駆動信号により発振し、その後残留振動する。この残留振動により、圧電層１６０は逆起電力を発生する。そして、逆起電力波形の振動周期をカウントし、その時点での共振周波数を検出することで、インクの有無を検出できる。
【０２７７】
モジュール体７５０Ａは、アクチュエータ１０６ｂの振動部の圧電素子側とは反対の面、すなわち、図２９（Ａ）に示すように、振動板１７６のみが、インク容器１内のインクと接触するようになっている。図２９（Ａ）のモジュール体７５０Ａでは、図２３から図２７に示したリードワイヤ（１０４ａ、１０４ｂ、４０４ａ、４０４ｂ、５０４ａ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。このため、成形工程が簡素化される。更に、モジュール体７５０Ａの交換やリサイクルが可能となる。また更に、アクチュエータ１０６ｂは基台部３６０により保護されているので、アクチュエータ１０６ｂを外部との接触から保護できる。
【０２７８】
図２９（Ｂ）は、モジュール体の更に他の実施形態を示す。図２９（Ｂ）のモジュール体７５０Ｂは、アクチュエータ１０６ｂと基台部３６０とを有する。モジュール体７５０Ｂは、その前面が容器１の側壁の内面と略一体となるように、容器１に装着されている。アクチュエータ１０６ｂは、圧電層１６０、上部電極１６４、下部電極１６６、及び振動板１７６を含む。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は、上部電極１６４及び下部電極１６６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上に形成されている。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。容器１の側壁には薄壁部３８０が設けられている。モジュール体７５０Ｂは、アクチュエータ１０６ｂの振動部の圧電素子側とは反対の面、すなわち、図２９（Ｂ）に示すように、振動板１７６のみが、インク容器１の薄壁部３８０と接触するように容器１に装着される。したがって、アクチュエータ１０６ｂの振動部は、薄壁部３８０と共に残留振動する。
【０２７９】
次に図２９（Ｂ）に示したモジュール体７５０Ｂの動作について説明する。上部電極１６４及び下部電極１６６は、圧電層１６０に駆動信号を伝達すると共に、圧電層１６０が検出する共振周波数の信号を記録装置に伝達する。圧電層１６０は、上部電極１６４及び下部電極１６６によって伝達された駆動信号により発振し、その後共振周期で振動する。振動板１７６が容器１の薄壁部３８０と接触しているので、アクチュエータ１０６ｂの振動部は、薄壁部３８０と共に残留振動する。薄壁部３８０の容器１の内面側は、インクと接触するので、アクチュエータ１０６ｂが薄壁部３８０と共に残留振動する際、この残留振動の共振周波数及び振幅は、インク残量により変化する。この残留振動により、圧電層１６０は逆起電力を発生する。そして、逆起電力波形の振動周期をカウントし、その時の共振周波数を検出することにより、インク残量を検出することができる。
【０２８０】
図２９（Ｂ）のモジュール体７５０Ｂでは、図２３から図２７に示したリードワイヤ（１０４ａ、１０４ｂ、４０４ａ、４０４ｂ、５０４ａ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。このため、成形工程が簡素化される。更に、モジュール体７５０Ｂの交換やリサイクルが可能となる。また更に、アクチュエータ１０６ｂは基台部３６０により保護されているので、アクチュエータ１０６ｂを外部との接触から保護できる。
【０２８１】
図３０（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。図３０（Ａ）の場合、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、その液体容器取付部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に貫通孔３７０が形成され、貫通孔３７０とアクチュエータ１０６ｂの振動部とが面している。更に、モジュール体７００Ｂの底壁に孔３８２が形成され、圧電装置装着部３６３が形成されている。アクチュエータ１０６ｂは、孔３８２を塞ぐようにして配備される。
【０２８２】
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１０６ｂとは、取付プレート３５０及びフィルム部材によって固定されている。また、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３７２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３０（Ａ）のモジュール体７００Ｂと容器１とは別体であるが、図３０（Ｂ）に示すように、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。
【０２８３】
図３０（Ａ）のモジュール体７００Ｂでは、図２３から図２７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。このため、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。
【０２８４】
インクカートリッジが揺れる際に、インクは容器１の上面あるいは側面に付着し得る。このようなインクは、容器１の上面あるいは側面から垂れてアクチュエータ１０６ｂに接触して、アクチュエータ１０６ｂを誤作動させる可能性がある。しかし、モジュール体７００Ｂの液体容器取付部３６０が容器１の内部に突出している場合、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１０６ｂが誤作動することはない。
【０２８５】
また、図３０（Ａ）の例では、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。
【０２８６】
図３０（Ｂ）は、アクチュエータ１０６ｂを容器１に装着したときの他の例についてのインク容器の断面図を示す。図３０（Ｂ）の例によるインクカートリッジでは、保護部材３６１が、アクチュエータ１０６ｂ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１０６ｂとはモジュールとして一体となっていない。しかしながら、保護部材３６１は、アクチュエータ１０６ｂを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１０６ｂの前面に対応して、容器１の側壁に孔３８０が配設されている。
【０２８７】
アクチュエータ１０６ｂは、圧電層１６０、上部電極１６４、下部電極１６６、振動板１７６及び取付プレート３５０を含んでいる。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。そして、下部電極１６６の上面に圧電層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上に形成されている。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。したがって、インクは、容器１の孔３８０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３０（Ｂ）の例では、アクチュエータ１０６ｂは、保護部材３６１により外部との接触から保護されている。
【０２８８】
尚、図３０（Ａ）および（Ｂ）の例におけるアクチュエータ１０６ｂ及び取付プレート３５０は、図１の基板１７８を有するアクチュエータ１０６で置換可能である。
【０２８９】
図３０（Ｃ）は、アクチュエータ１０６ｂを含むモールド構造体６００を備える実施形態を示す。図３０（ｃ）の例では、取付構造体の１つとしてモールド構造体６００を使用する。モールド構造体６００は、アクチュエータ１０６ｂとモールド部３６４とを有する。アクチュエータ１０６ｂ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、アクチュエータ１０６ｂ側から延びる２本の足を有するように形成されている。モールド部３６４の足部は、内部にリードワイヤ３６２を有する。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本の足の端が容器１の外側で半球状に形成されている。モールド部３６４は、アクチュエータ１０６ｂが容器１の内部に突出するように容器１に装着される。これにより、アクチュエータ１０６ｂの振動部が容器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１０６ｂの上部電極１６４、圧電層１６０、及び下部電極１６６が、インクとの接触から保護されている。
【０２９０】
図３０（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３７２を必要としないで、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１０６ｂを外部との接触から保護することができる。またモールド構造体６００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１０６ｂが誤作動することがない。
【０２９１】
図３１は、図１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、例えば異なった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。
【０２９２】
図３２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１８６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。
【０２９３】
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には、インクカートリッジ１８０からインクが導入される。
【０２９４】
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には、インク導入部１８２の空気供給口１８１から空気が導入される。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に空気導入口１８５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１８２へのインクの供給が促される。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に連通するものである。
【０２９５】
図３３は、図３０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３３（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。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。
【０２９６】
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に、アクチュエータ１０６と直面する位置に防波壁１９２が設けられている。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。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。
【０２９７】
インク容器１９４が横揺れしたときに、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。しかし、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いで、アクチュエータ１０６の誤作動を防ぐことができる。
【０２９８】
図３３（Ｂ）のインクカートリッジ１８０Ｂ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１９４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。
【０２９９】
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１０６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１０６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。
【０３００】
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からである。これらの間に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。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。従って、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を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、より確実な位置合わせが実現できる。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。
【０３０１】
図３４は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図３４（Ａ）は、インクカートリッジ１８０Ｃの断面図、図３４（Ｂ）は、図３４（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３４（Ｃ）は、その正面からの透視図である。
【０３０２】
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３４（Ｂ）及び図３４（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。
【０３０３】
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を介して回路基板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。
【０３０４】
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得る。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１８０Ｃの製造コストが低減できる。
【０３０５】
アクチュエータ１０６は、インク容器１９４内のインクの消費状態を検知する。半導体記憶手段７は、アクチュエータ１０６が検出したインク残量などのインクの情報を格納する。また、半導体記憶手段７は、インク残量等を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。
【０３０６】
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時すなわちインクがインク容器１９４内に満たされた時、又は、インクがエンドの時すなわちインク容器１９４内のインクが消費された時の共振周波数を、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１９４の製造中に格納されてもよい。
【０３０７】
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。これにより、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。
【０３０８】
図３５は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図３５（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が装着されている。図１５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の各々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１９４ｂ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。
【０３０９】
図３５（Ｂ）に示すインクカートリッジ１８０Ｅ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が装着されている。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の高さの半分以上の長さを有することが望ましい。図３５（Ｂ）におけるアクチュエータ６０６は、側壁１９４ｂのほぼ上端からほぼ下端までの長さを有している。
【０３１０】
図３５（Ｃ）に示すインクカートリッジ１８０Ｆは、図３５（Ａ）に示したインクカートリッジ１８０Ｄ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が装着されている。また、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１５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の各々として用いることが好ましい。
【０３１１】
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。
【０３１２】
インク容器１９４が横揺れしたときにインク容器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。しかし、図３５（ｃ）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いで、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１９２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に侵入することを防ぐ。
【０３１３】
図３６は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図３６（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おり、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２１３を有する。複数の収容室２１３の底部は互いに連通する。
【０３１４】
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にアクチュエータ１０６が装着されている。図１５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の各々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。
【０３１５】
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が配置される間隔も、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。
【０３１６】
インクはインク供給口１８７から排出され、空気は空気導入口１８５から入る。このため、インク供給口１８７側の収容室２１３のインクから順にインクカートリッジ１８０Ｇの奥の方の収容室２１３の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１８７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。
【０３１７】
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１９４ｃに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１８７から奥へ向かって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。
【０３１８】
図３６（Ｂ）のインクカートリッジ１８０Ｈ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おり、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２１３ａ及び２１３ｂの底部は互いに連通する。
【０３１９】
インク供給口１８７側の収容室２１３ａの容量は、インク供給口１８７から見て奥の方の収容室２１３ｂの容量より大きい。特に、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。
【０３２０】
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３６（Ｂ）においては、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ている。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。このため、気泡によってアクチュエータ１０６がインクエンドを誤認識することを防止することができる。
【０３２１】
なお、アクチュエータ１０６を収容室２１３ｂの上面１９４ｃに設けているため、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は、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。
【０３２２】
図３６（Ｃ）のインクカートリッジ１８０Ｉは、図３６（Ｂ）のインクカートリッジ１８０Ｈの収容室２１３ｂに、多孔質部材２１６が充填されたものである。多孔質部材２１６は、収容室２１３ｂ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ており、アクチュエータ１０６と接触している。
【０３２３】
インク容器が倒れた時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、多孔質部材２１が空気を捕らえるため、アクチュエータ１０６と空気が接触することを防ぐことができる。また、多孔質部材２１６はインクをも保持するので、インク容器が揺れた場合等でも、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。
【０３２４】
なお、アクチュエータ１０６を収容室２１３ｂの上面１９４ｃに設けているため、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は、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。
【０３２５】
図３６（Ｄ）のインクカートリッジ１８０Ｊは、図３６（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によって構成されたものである。多孔質部材２１６Ａが、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。あるいは、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てもよい。
【０３２６】
孔径の小さい多孔質部材２１６Ｂ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内のインクは下側の多孔室部材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、アクチュエータ１０６が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アクチュエータ１０６が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ため、アクチュエータ１０６近傍のインクの捌けが良い。このため、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。
【０３２７】
なお、アクチュエータ１０６を収容室２１３ｂの上面１９４ｃに設けているため、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は、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。
【０３２８】
図３７（Ａ）は、図３６（Ｃ）に示したインクカートリッジ１８０Ｉを変形した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３７（Ａ）に示すインクカートリッジ１８０Ｋの多孔質部材２１６の下部は、インク容器１９４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、水平方向の断面積及び孔径が小さくなるように設計されている。図３７（Ａ）に示すように、インクカートリッジ１８０Ｋは、多孔質部材２１６の下部をそ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から遠い多孔質部材２１６下部にインクが吸収されるため、アクチュエータ１０６近傍のインクの捌けが良い。このため、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。
【０３２９】
一方、図３７（Ｂ）及び図３７（Ｃ）のインクカートリッジ１８０Ｌは、多孔質部材２１６の下部が、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に圧縮され、水平方向の断面積及び孔径がインク容器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２１６の下部へと集められ、保持される。アクチュエータ１０６から遠い多孔質部材２１６Ｂの下部にインクが吸収されるため、アクチュエータ１０６近傍のインクの捌けが良い。このため、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。
【０３３０】
図３８（Ａ）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３８（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おり、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へ流入できるようになっている。第１の隔壁２２２に対するインク供給口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おり、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へ流入できるようになっている。
【０３３１】
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の間には、毛管現象を起こせるだけの間隔が空けられる、すなわち、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。このため、気体や気泡が第２の収容室２２５ｂへ混入すること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２３０から見て、第１の収容室２２５ａは第２の収容室２２５ｂより奥に形成されているので、第１の収容室２２５ａのインクが消費された後で、第２の収容室２２５ｂのインクが消費される。
【０３３２】
そして、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、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とするかを、自由に設定することができる。
【０３３３】
毛管路２２７を介して第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ため、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難い。従って、アクチュエータ１０６はインク残量をより確実に測定できる。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へ逆流することが防止される。
【０３３４】
また、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は、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外部に漏れることを防ぐ。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からの蒸発をも防ぐことができる。インクカートリッジ２２０Ａ内のインクが消費されて、インクカートリッジ２２０Ａ内の負圧が逆止弁２２８の圧力を越えると、逆止弁２２８が開いて、インクカートリッジ２２０Ａに空気を吸入する。これにより、インクカートリッジ２２０Ａ内の圧力が略一定に保持される。
【０３３５】
図３８（Ｃ）及び（Ｄ）は、逆止弁２２８の詳細の断面を示す図である。
図３８（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。羽根２３２ａは、インクカートリッジ２２０の外部との通気孔２３３と対向している。羽根２３２ａの変形によって、通気孔２３３が開閉される。すなわち、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２２０内の負圧が逆止弁２２８の圧力を越えると、羽根２３２ａがインクカートリッジ２２０の内側に変形して（開いて）、外部の空気がインクカートリッジ２２０内に取り入れられる。
【０３３６】
図３８（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。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に抗して（押圧して）下降し（開いて）、外部の空気がインクカートリッジ２２０内に吸入される。
【０３３７】
一方、図３８（Ｂ）に示すインクカートリッジ２２０Ｂは、図３８（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２２５ａに多孔質部材２４２を配置したものである。多孔質部材２４２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の外部へ漏れことを防ぐ。
【０３３８】
以上、キャリッジ及び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対して、当該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説明した。しかしながら、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、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部材のインクカートリッジ相当部分に、本発明のアクチュエータを装着してもよい。
【０３３９】
なお、記録装置制御部２０００、２００２、２００４、２００６、それらの各要素及び制御装置８４０ｃ（図１０参照）は、コンピュータシステムによって構成され得る。ここで、コンピュータシステムにこれらの各要素を実現させるためのプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体２０１（図５参照）も、本件の保護対象である。
【０３４０】
さらに、前記の各要素が、コンピュータシステム上で動作するＯＳ等のプログラムによって実現される場合、当該ＯＳ等のプログラムを制御する各種命令を含むプログラム及び当該プログラムを記録した記録媒体２０２も、本件の保護対象である。
【０３４１】
ここで、記録媒体２０１、２０２とは、フロッピーディスク等の単体として認識できるものの他、各種信号を伝搬させるネットワークをも含む。
【０３４２】
なお、液体の例としては、インクの他に、グルー、マニキュア等が用いられ得る。
【０３４３】
以上、本発明を複数の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。
【０３４４】
【発明の効果】
本発明によれば、液体消費状態検出器が複数の圧電素子に対して共通に設けられているため、設置スペースの点でもコストの点でも、液体消費状態検出器の構成が効率化され得る。特に、複数の圧電素子が直列に接続されているため、回路構成が極めて簡単化され得る。また、本発明によれば、簡単な回路構成でありながら、複数のバンドパスフィルタ回路を利用することにより、各組の振動部及び圧電素子の固有振動数の相異に基づいて逆起電力信号と圧電素子とを極めて容易に対応付けることが可能である。これにより、直列に接続された１本の検出回路線によって、複数の圧電素子の各配置位置毎の液体消費状態を区別して検出することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】アクチュエータ１０６の詳細を示す図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】アクチュエータ１０６の逆起電力波形を示す図である。
【図５】アクチュエータが音響インピーダンスの変化を検知することで液体容器１内の液体の消費状態を検出し、検出した結果に基づいてインクジェット記録装置を制御する記録装置制御部２０００の構成を示す図である。
【図６】アクチュエータが音響インピーダンスの変化を検知することで液体容器１’内の液体の消費状態を検出し、検出した結果に基づいてインクジェット記録装置を制御する記録装置制御部２０００の構成を示す図である。
【図７】アクチュエータが音響インピーダンスの変化を検知することで液体容器１Ａ〜１Ｃ内の液体の消費状態を検出し、検出した結果に基づいてインクジェット記録装置を制御する記録装置制御部２０００の構成を示す図である。
【図８】図５に示した記録装置制御部２０００の更に他の実施の形態を示す図である。
【図９】図８に示した記録装置制御部２００４の更に他の実施の形態を示す図である。
【図１０】図９に示した記録装置制御部２００６の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】測定回路部８００の回路構成を示す図である。
【図１２】検出回路部１１００の回路構成を示す図である。
【図１３】図１２に示した液体有無判定部１０００の詳細な回路構成を示す図である。
【図１４】周波数帯の実際例の概略を示す図である。
【図１５】アクチュエータ１０６の他の実施形態を示す図である。
【図１６】図１５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。
【図１７】図１６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。
【図１８】図１５に示したアクチュエータ１０６の製造方法を示す図である。
【図１９】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。
【図２０】貫通孔１ｃの他の実施形態を示す図である。
【図２１】アクチュエータ６６０の他の実施形態を示す図である。
【図２２】アクチュエータ６７０の更に他の実施形態を示す図である。
【図２３】モジュール体１００を示す斜視図である。
【図２４】図２３に示したモジュール体１００の構成を示す分解図である。
【図２５】モジュール体１００の他の実施形態を示す図である。
【図２６】図２５に示したモジュール体４００の構成を示す分解図である。
【図２７】モジュール体１００の更に他の実施形態を示す図である。
【図２８】図２３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。
【図２９】モジュール体１００の更に他の実施形態を示す図である。
【図３０】モジュール体１００の更に他の実施形態を示す図である。
【図３１】図１および図２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。
【図３２】インクジェット記録装置の詳細を示す図である。
【図３３】図３２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。
【図３４】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。
【図３５】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。
【図３６】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。
【図３７】図３６（Ｃ）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。
【図３８】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。
【符号の説明】
１、１’、１Ａ〜１Ｃ 容器
１ａ 底面
１ｂ 側壁
１ｃ、４０ａ 貫通孔
１ｄ 側面
１ｅ、１ｆ 段差部
１ｇ、１ｈ 溝
２ インク供給口
４０、４１ グリーンシート
４２、４４ 導電層
４４’ 接続部
４７、４８ スペーサ部材
６７ 板材
６８ フロート
７１ 接着剤層
７８、８０、１７８ 基板
７３、８２、圧電振動板
７４、７５ インク吸収体
７６ パッキン
７７ カシメ孔
８１ 凹部
１００、４００，５００、７００ モジュール体
１０１、４０１、５０１ 液体容器取付部
１０２ 基台
１０４、３６２ リードワイヤ
１０５、４０５、５０５ 圧電装置装着部
１０６、１０６ｂ、６５０、６６０、６７０ アクチュエータ
１０６Ａ〜１０６Ｃ アクチュエータ
ＳＷＡ〜ＳＷＣ 半導体スイッチ
１０８ フィルム
１１０ プレート
１１２、４１２、３７０ 貫通孔
１１３ 凹部
１１４ 開口部
１１６ 円柱部
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
１７４ 圧電素子
１７６ 振動板
１８０ インクカートリッジ
１８１ 空気供給口
１８２ インク導入部
１８３ インク導入口
１８４ ホルダー
１８５ 空気導入口
１８６ ヘッドプレート
１８７ インク供給口
１８８ ノズルプレート
１９０ ノズル
１９２ 防波壁
１９４ インク容器
１９４ａ 底面
１９４ｂ 側壁
１９４ｃ 上面
２１２ 隔壁
２１３、２１３ａ、２１３ｂ 収容室
２１４ バッファ
２１６、２１６ａ、２１６ｂ 多孔質部材
２２０ インクカートリッジ
２２２ 第１の隔壁
２２４ 第２の隔壁
２２５ａ 第１の収容室
２２５ｂ 第２の収容室
２２７ 毛管路
２２８ 逆止弁
２３０ インク供給口
２３２ 弁
２３２ａ 羽根
２３３ 通気孔
２３５ バネ
２４２ 多孔質部材
２５０ キャリッジ
２５２ 記録ヘッド
２５４ インク供給針
２５６ サブタンクユニット
２５８、２５８’ 凸部
２６０、２６０’ 弾性波発生手段
２６２ インク室
２６６ 膜弁
２７０ 弁体
２７２ インクカートリッジ
２７４ 容器
２７４ａ 底面
２７４ｂ 側面
２７６ インク供給口
２７８ 凹部
２８０、２８０’ ゲル化材
２８２ パッキン
２８４ バネ
２８６ 弁体
２８８ 半導体記憶手段
２９０ 容器
２９０ａ 底面
２９２、２９４、２９６ インク室
２９８、３００、３０２ インク供給口
３０４、３０６、３０８ ゲル化材
３１０、３１２、３１４ 凹部
３１６ 板材
３１８ フロート
３５０ 取付プレート
３６０ 液体容器取付部
３６４ モールド部
３７２ シーリング構造
４０２、５０２ 基台
４０３、５０３ 円柱部
４０４、５０４ リードワイヤ
４０８、５０８ フィルム
４１０、５１０ プレート
４１３、５１３ 凹部
４１４、５１４ 開口部
６００ モールド構造体
６０６ アクチュエータ
６１０ 回路基板
６１２ 端子
８００ 測定回路部
８１０ ＮＰＮ型トランジスタ
８１２ ＰＮＰ型トランジスタ
８１６ 基準電位生成部
８１８、８２０、８２８，８３０、８３２ 抵抗
８２２、８２６ コンデンサ
８２４ ハイパスフィルタ
８３４、８４０、８４２、８４４、８４６ 端子
８３６ 比較器
８４０ｃ 制御装置
８５０ 駆動電圧生成部
８６０ 増幅部
８８０ フィルタ回路部
８８５Ａ、８８５Ｂ、８８５Ｃ バンドパスフィルタ回路
９００ デジタル回路部
９１０、９１８ フリップフロップ
９１２、９２０ カウンタ
９１４，９１６ ＮＡＮＤゲート
１０００ 液体有無判定部
１０１０ 液体消費状態補正部
１０１１ 上限値レジスタ
１０１２ 下限値レジスタ
１０１４、１０１６ 比較部
１０１８ ＡＮＤゲート
１０２０、１０２２ 端子
１１００、１１０４ 検出回路部
１２００、１２１０ 液体消費状態検出部
１３００ ヘッド部
１４００ 制御部
１４０２ 記録装置動作制御部
１４０４ 提示処理部
１４０６ 印刷動作制御部
１４０８ インク補充処理部
１４１０ カートリッジ交換処理部
１４１２ 印刷データ記憶処理部
１４１４ 印字データ記憶部
１４１６ ディスプレイ
１４１８ スピーカ
１４２０ 印刷動作部
１４２２ インク補充装置
１４２４ カートリッジ交換装置
１４３２ クリーニング駆動部
１４３４ ポンプ
１４３６ クリーニング部
１４４０ ヘッド駆動部
１４４２ クリーニング制御部
１４４４ 情報記憶制御回路部
１４５０ 液体吐出カウンタ
１４５２ 液体消費量補正部
１５００、１５０２、１５０６ 制御回路部
２０００、２００４、２００６ 記録装置制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid consumption state detector capable of detecting a consumption state of a liquid such as ink by detecting a change in acoustic impedance, and in particular, detecting a change in resonance frequency.
[0002]
[Prior art]
In an ink jet recording apparatus, an ink jet recording head having a pressure generating means for pressurizing a pressure generating chamber and a nozzle opening for ejecting the pressurized ink as ink droplets is mounted on a carriage.
[0003]
The ink jet recording apparatus is configured to be able to continue printing by continuously supplying ink in the ink tank to the recording head via the flow path. The ink tank is configured as a detachable cartridge that can be easily replaced by the user when ink is consumed, for example.
[0004]
Conventionally, the ink consumption management method of the ink cartridge includes a method of managing the ink consumption by calculating the number of ink droplets discharged from the recording head and the amount of ink sucked by the maintenance by software, or an ink cartridge. There is a method of managing a point in time when a predetermined amount of ink is actually consumed by attaching an electrode for detecting a liquid level.
[0005]
However, the method of managing the ink consumption by calculating the number of ink droplet ejections and the amount of ink by software has the following problems. Some heads have variations in weight of ejected ink droplets. Although the image quality is not affected, the ink cartridge is filled with a margin in consideration of accumulation. Therefore, depending on the individual, there is a problem that ink is left by the margin.
[0006]
On the other hand, the method of managing the time when ink is consumed by the electrode can detect the actual amount of ink. For this reason, the remaining amount of ink can be managed with high reliability. However, since the detection of the ink level depends on the conductivity of the ink, the types of ink that can be detected may be limited, and the electrode seal structure may be complicated. In addition, as a material for the electrode, a noble metal having high conductivity and high corrosion resistance is usually used, which increases the manufacturing cost of the ink cartridge. Furthermore, since it is necessary to mount two electrodes, the number of manufacturing steps increases, resulting in an increase in manufacturing cost.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Japanese Patent Application No. 2000-147052 discloses a piezoelectric device and a module body mounted on a liquid container, which can accurately detect the remaining amount of liquid and eliminate the need for a complicated sealing structure, in order to solve the above-mentioned problems. Yes. Japanese Patent Application No. 2000-146966 discloses a detection control circuit that can be used for such a piezoelectric device and a module body.
[0008]
The inventor of the present invention, in an ink cartridge or the like provided with a plurality of piezoelectric elements, constitutes a detection control circuit for each of the plurality of piezoelectric elements, both in terms of installation space and cost. I found out that there was.
[0009]
The present invention has been made in consideration of such points, and provides a liquid consumption state detector in which a detection control circuit is efficiently configured in an ink cartridge or the like provided with a plurality of piezoelectric elements. Objective.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, at least a part is exposed in the storage space for storing the liquid, the vibration unit that can vibrate with respect to the storage space, and the vibration unit can be vibrated based on the drive signal. A piezoelectric element that generates a back electromotive force signal by vibration of the part, and a liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on the back electromotive force signal from the piezoelectric element. Are arranged, each vibration part has a different natural frequency, a plurality of piezoelectric elements are connected in series, and the liquid consumption state detection part is common to the plurality of piezoelectric elements. It is provided in the liquid consumption state detector characterized by the above-mentioned.
[0011]
Alternatively, according to the present invention, at least a part is exposed in the storage space for storing the liquid, and the vibration unit capable of vibrating with respect to the storage space and the vibration unit can be vibrated based on the drive signal. A piezoelectric element that generates a back electromotive force signal by vibration of the vibration part, and a liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on the back electromotive force signal from the piezoelectric element, and a plurality of storage spaces Each of the plurality of accommodating spaces is provided with a vibration part and a piezoelectric element, each vibration part has a different natural frequency, and the plurality of piezoelectric elements are connected in series. The liquid consumption state detection unit is a liquid consumption state detector provided in common for a plurality of piezoelectric elements.
[0012]
According to the present invention, since the liquid consumption state detector is provided in common for the plurality of piezoelectric elements, the configuration of the liquid consumption state detector can be made efficient both in terms of installation space and cost. In particular, since a plurality of piezoelectric elements are connected in series, the circuit configuration can be greatly simplified. In which piezoelectric element the signal from the piezoelectric elements connected in series can be specified by the different natural frequencies of the vibrating parts.
[0013]
Preferably, the liquid consumption state detection unit includes a plurality of bandpass filter circuits respectively corresponding to the natural frequencies of the vibration units, and a detection main body unit that detects a liquid consumption state based on a signal that has passed through the bandpass filter circuit. ,have. In this case, noise other than the specific frequency band can be removed by the band-pass filter circuit, so that the detection accuracy of the liquid consumption state can be improved.
[0014]
More specifically, the plurality of band pass filter circuits may be connected in parallel, for example, and a conduction switch may be connected to each of the plurality of band pass filter circuits. In this case, it is easy to selectively use a desired bandpass filter circuit. Further, the conduction switch is preferably controlled such that when any one conduction switch is in the conduction state, the other conduction switch is in the non-passage state. In this case, only the signal from the selected single piezoelectric element can be easily extracted. The conduction switch can be constituted by, for example, a semiconductor switch. In this case, it is cheaper and smaller than a mechanical switch, has a low current, and has high reliability.
[0015]
For example, the liquid consumption state detection unit measures the frequency of the back electromotive force signal. Since the frequency of the counter electromotive force signal corresponds to the resonance frequency of the substance in the accommodation space, the liquid consumption state can be detected easily and accurately.
[0016]
Specifically, the liquid consumption state detection unit has a counter that measures the number of vibrations of the back electromotive force signal for a predetermined time, and based on the numerical value measured by the counter, the frequency of the back electromotive force signal is determined. It comes to measure.
[0017]
Alternatively, the liquid consumption state detection unit includes a clock counter for measuring the time during which the counter electromotive force signal vibrates a predetermined number of times, and based on the time measured by the clock counter, The frequency of the signal is measured.
[0018]
Preferably, the portion of the vibrating part exposed to the liquid storage space has a symmetrical shape when viewed from the liquid storage space side. The piezoelectric element is preferably fixed on the opposite side of the vibrating part from the liquid containing space at a position substantially at the center of the part exposed to the liquid containing space of the vibrating part.
[0019]
Particularly preferably, the portion of the vibrating portion exposed to the liquid storage space has a circular shape when viewed from the inner surface side of the liquid container.
[0020]
Preferably, the vibration direction of the piezoelectric element is substantially perpendicular to the portion of the vibration portion exposed to the liquid storage space.
[0021]
Note that a liquid container (for example, an ink cartridge) including a liquid consumption state detector having any of the above-described features and a wall portion that divides a storage space for storing the liquid is also subject to protection in this case. It is.
[0022]
In this case, it is preferable that the liquid container further includes a storage unit that stores the liquid consumption state detected by the liquid consumption state detector.
[0023]
Furthermore, a liquid consuming apparatus (for example, an ink jet recording apparatus) including a liquid container having the above-described features and a liquid consuming main body unit that is connected to the liquid container and consumes the liquid contained in the liquid container, This is a subject of protection.
[0024]
Alternatively, at least a portion is exposed in the storage space for storing the liquid, and the vibration unit that can vibrate with respect to the storage space and the vibration unit can be vibrated based on the drive signal. A plurality of liquid containers each including a piezoelectric element that generates a back electromotive force signal by vibration, a wall portion that defines a storage space for storing the liquid, and a liquid based on the back electromotive force signal from each piezoelectric element A liquid consumption state detection unit that detects a consumption state; and a liquid consumption main body unit that is connected to each liquid container and consumes the liquid contained in the liquid container, and each vibration unit has a different natural frequency. The liquid consumption device is characterized in that the plurality of piezoelectric elements are connected in series, and the liquid consumption state detection unit is provided in common for the plurality of piezoelectric elements. Protected by A.
[0025]
Alternatively, at least a portion is exposed in the storage space for storing the liquid, and the vibration unit that can vibrate with respect to the storage space and the vibration unit can be vibrated based on the drive signal. A liquid container having a piezoelectric element that generates a back electromotive force signal by vibration, a wall section that divides a storage space for storing liquid, and a liquid consumption state is detected based on the back electromotive force signal from the piezoelectric element A liquid consumption state detection unit, and a liquid consumption main body unit that is connected to the liquid container and consumes the liquid stored in the liquid container, and a plurality of storage spaces are arranged, and the plurality of storage spaces Are provided with a vibration part and a piezoelectric element, each vibration part has a different natural frequency, a plurality of piezoelectric elements are connected in series, and the liquid consumption state detection part is Multiple pressures Liquid consuming apparatus characterized by being provided in common to devices is also intended to be protected by this application.
[0026]
In these cases, it is preferable that the liquid consuming device further includes a control circuit unit that controls the liquid consuming operation in the liquid consuming main body unit based on the liquid consuming state of the liquid container detected by the liquid consuming state detecting unit.
[0027]
Alternatively, the liquid consuming device may use a storage unit that stores the liquid consumption state detected by the liquid consumption state detector, and the liquid consumption in the liquid consumption main body unit based on the liquid consumption state of the liquid container stored by the storage unit. It is preferable to further include a control circuit unit that controls the operation.
[0028]
Furthermore, the control device controls the liquid consumption state detector having any of the above-described features, and supplies a drive signal to the piezoelectric elements connected in series to detect the liquid consumption state in the liquid consumption state detection unit. A control device characterized by the above is also a subject of protection in this case.
[0029]
The control device or each element means of the control device can be realized by a computer system.
[0030]
Further, a program for causing a computer system to implement each device or each means and a computer-readable recording medium recording the program are also subject to protection in this case.
[0031]
Here, the recording medium includes not only a floppy disk or the like that can be recognized as a single unit, but also a network that propagates various signals.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments of the invention. The following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solving means of the invention.
[0033]
The basic concept of the present invention is to use the vibration phenomenon to determine the state of the liquid in the liquid container (including the presence or absence of the liquid in the liquid container, the amount of the liquid, the level of the liquid, the type of the liquid, and the composition of the liquid). Is to detect.
[0034]
As a specific method for detecting the state of the liquid in the liquid container using the vibration phenomenon, several methods are conceivable. For example, an elastic wave is generated inside the liquid container by the elastic wave generating means, and a reflected wave reflected by the liquid surface or the opposite wall is received to detect a medium in the liquid container and a change in its state. There is a way to do it. There is also a method for detecting a change in acoustic impedance from the vibration characteristics of a vibrating object.
[0035]
As a method of using a change in acoustic impedance, a vibration part of a piezoelectric device or an actuator having a piezoelectric element is vibrated, and then a counter electromotive force generated by residual vibration remaining in the vibration part is measured, whereby a resonance frequency or an inverse is obtained. There is a method for detecting a change in acoustic impedance by detecting the amplitude of an electromotive force waveform. Alternatively, measure the impedance characteristics or admittance characteristics of the liquid with an impedance analyzer such as a transmission circuit, and change the current value or voltage value, or the frequency of the current value or voltage value when vibration is applied to the liquid. There is a method to measure changes due to.
[0036]
The details of the operation principle of the piezoelectric device or actuator will be described below. 1 and 2 show details and an equivalent circuit of an actuator 106 that is an embodiment of the piezoelectric device.
[0037]
The actuator 106 is used in a method for detecting a consumption state of a liquid in a liquid container by detecting at least a change in acoustic impedance. In particular, it is used in a method of detecting a change in acoustic impedance by detecting a resonance frequency by residual vibration and detecting a consumption state of liquid in a liquid container.
[0038]
FIG. 1A is an enlarged plan view of the actuator 106. FIG. 1B shows a BB cross section of the actuator 106. FIG. 1C shows a CC cross section of the actuator 106. 2A and 2B show an equivalent circuit of the actuator 106. FIG. 2C and 2D show the periphery including the actuator 106 and its equivalent circuit when the ink is filled in the ink cartridge, respectively, and FIGS. 2E and 2F. ) Shows the periphery including the actuator 106 and its equivalent circuit when there is no ink in the ink cartridge.
[0039]
The actuator 106 includes a substrate 178 having a circular opening 161 at substantially the center, a diaphragm 176 disposed on one surface (hereinafter referred to as a surface) of the substrate 178 so as to cover the opening 161, and the diaphragm 176. The piezoelectric layer 160 disposed on the surface side, the upper electrode 164 and the lower electrode 166 sandwiching the piezoelectric layer 160 from both sides, the upper electrode terminal 168 electrically coupled to the upper electrode 164, and the lower electrode 166 electrically A lower electrode terminal 170 to be coupled, and an auxiliary electrode 172 disposed between the upper electrode 164 and the upper electrode terminal 168 to electrically couple both are provided.
[0040]
The piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 have circular portions as their main parts. The circular portions of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 form a piezoelectric element.
[0041]
The diaphragm 176 is formed on the surface of the substrate 178 so as to cover the opening 161.
[0042]
The cavity 162 is formed by the portion of the diaphragm 176 that faces the opening 161 and the opening 161 of the substrate 178. The surface of the substrate 178 opposite to the piezoelectric element (hereinafter referred to as the back surface) faces the inside of the liquid container. Thereby, the cavity 162 is configured to come into contact with the liquid. Note that the diaphragm 176 is liquid-tightly attached to the substrate 178 so that the liquid does not leak to the surface side of the substrate 178 even if the liquid enters the cavity 162.
[0043]
The lower electrode 166 is located on the surface of the diaphragm 176 (the surface on the side opposite to the liquid container). The center of the circular portion which is the main part of the lower electrode 166 and the center of the opening 161 are attached so as to substantially coincide. The area of the circular portion of the lower electrode 166 is set to be smaller than the area of the opening 161.
[0044]
On the other hand, on the surface side of the lower electrode 166, the piezoelectric layer 160 is arranged (formed) so that the center of the circular portion and the center of the opening 161 substantially coincide. In this case, the area of the circular portion of the piezoelectric layer 160 is set to be smaller than the area of the opening 161 and larger than the area of the circular portion of the lower electrode 166.
[0045]
On the other hand, on the surface side of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164 is arranged (formed) so that the center of the circular portion, which is the main portion thereof, and the center of the opening 161 substantially coincide. The area of the circular portion of the upper electrode 164 is set to be smaller than the area of the circular portion of the opening 161 and the piezoelectric layer 160 and larger than the area of the circular portion of the lower electrode 166.
[0046]
Therefore, the main part of the piezoelectric layer 160 has a structure sandwiched between the main part of the upper electrode 164 and the main part of the lower electrode 166 from the front surface side and the back surface side, respectively. Thereby, the piezoelectric layer 160 can be effectively deformed and driven. The circular portions that are the main parts of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 form a piezoelectric element in the actuator 106.
[0047]
As described above, such a piezoelectric element is in contact with the diaphragm 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. Due to such a structure, the vibration region of the diaphragm 176 that actually vibrates is determined by the opening 161.
[0048]
Further, since the areas of the circular portion of the upper electrode 164, the circular portion of the piezoelectric layer 160, and the circular portion of the lower electrode 166 are smaller than the area of the opening 161, the vibration plate 176 is more likely to vibrate.
[0049]
Furthermore, of the circular portion of the lower electrode 166 and the circular portion of the upper electrode 164 that are electrically connected to the piezoelectric layer 160, the circular portion of the lower electrode 166 is smaller. Accordingly, the circular portion of the lower terminal 166 determines a portion of the piezoelectric layer 160 that generates a piezoelectric effect.
[0050]
The centers of the circular portions of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 that form the piezoelectric element substantially coincide with the center of the opening 161. In addition, the center of the circular opening 161 that determines the vibration portion of the diaphragm 176 is located substantially at the center of the entire actuator 106. Therefore, the center of the vibration part of the actuator 106 substantially coincides with the center of the actuator.
[0051]
Furthermore, since the main part of the piezoelectric element and the vibration part of the diaphragm 176 have a circular shape, the vibration part of the actuator 106 has a symmetrical shape with respect to the center of the actuator 106.
[0052]
Since the vibration part has a symmetrical shape with respect to the center of the actuator 106, unnecessary vibration that may be caused by the asymmetry of the structure is not excited. For this reason, the detection accuracy of the resonance frequency is improved.
[0053]
Furthermore, since the vibrating portion has a symmetrical shape with respect to the center of the actuator 106, the manufacturing is easy, and the variation in shape of each piezoelectric element can be reduced. Therefore, the variation in the resonance frequency for each piezoelectric element is reduced.
[0054]
In addition, since the vibrating part has an isotropic shape, it is less susceptible to variations in fixation during bonding and can be evenly bonded to the liquid container. That is, the mountability of the actuator 106 on the liquid container is good.
[0055]
Further, since the vibration portion of the diaphragm 176 has a circular shape, a low-order, for example, primary resonance mode is dominant in the resonance mode of the residual vibration of the piezoelectric layer 160. That is, a single peak appears in the resonance mode of residual vibration. Therefore, since the peak and the noise can be clearly distinguished, the resonance frequency can be clearly detected.
[0056]
In addition, by increasing the area of the vibration part of the circular diaphragm 176, the difference between the amplitude of the back electromotive force waveform and the resonance frequency due to the presence or absence of liquid increases, and the accuracy of detection of the resonance frequency can be further improved. .
[0057]
The displacement due to the vibration of the diaphragm 176 is much larger than the displacement due to the vibration of the substrate 178. That is, the actuator 106 has a two-layer structure of a substrate 178 with small compliance (not easily displaced by vibration) and a diaphragm 176 with large compliance (easy to be displaced by vibration). With this two-layer structure, the displacement of the diaphragm 176 can be increased while being securely fixed to the liquid container by the substrate 178. For this reason, the difference between the amplitude of the back electromotive force waveform and the amplitude of the resonance frequency due to the presence or absence of liquid increases, and the accuracy of detection of the resonance frequency can be improved.
[0058]
Furthermore, since the compliance of the diaphragm 176 is large, the attenuation of vibration is reduced, and the accuracy of detecting the resonance frequency can be improved.
[0059]
The vibration node of the actuator 106 is located in the outer peripheral portion of the cavity 162, that is, in the vicinity of the edge of the opening 161.
[0060]
The upper electrode terminal 168 is formed on the surface side of the diaphragm 176 so as to be electrically connected to the upper electrode 164 through the auxiliary electrode 172. On the other hand, the lower electrode terminal 170 is formed on the surface side of the diaphragm 176 so as to be electrically connected to the lower electrode 166. Since the upper electrode 164 is formed on the surface side of the piezoelectric layer 160, 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 in the middle of connection with the upper electrode terminal 168. It is difficult to form this step with the upper electrode 164 alone. Even if it is possible to form a step with only the upper electrode 164, the connection state 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 168 are connected using the auxiliary electrode 172 as an auxiliary member. By doing so, the piezoelectric layer 160 and the upper electrode 164 are both 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 can be achieved. It is possible to ensure.
[0061]
The vibration region facing the piezoelectric element in the piezoelectric element and the diaphragm 176 is a vibration part that actually vibrates in the actuator 106. Moreover, it is preferable that the members included in the actuator 106 are integrally formed by firing each other. By integrally forming the actuator 106, the handling of the actuator 106 becomes easy.
[0062]
Further, the vibration characteristics can be improved by increasing the strength of the substrate 178. That is, by increasing the strength of the substrate 178, only the vibration portion of the actuator 106 vibrates, and portions other than the vibration portion of the actuator 106 do not vibrate. In order not to vibrate parts other than the vibration part of the actuator 106, in addition to increasing the strength of the substrate 178, it is also effective to make the piezoelectric element of the actuator 106 thinner and smaller and to make the diaphragm 176 thinner. is there.
[0063]
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-less piezoelectric film that does not use lead. As a material for the substrate 178, zirconia or alumina is preferably used. Further, it is preferable to use the same material as the substrate 178 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, for example, a metal such as gold, silver, copper, platinum, aluminum, or nickel can be used.
[0064]
The actuator 106 configured as described above can be applied to a container that contains a liquid. For example, it can be mounted on an ink cartridge or an ink tank used in an ink jet recording apparatus, or a container containing a cleaning liquid for cleaning the recording head.
[0065]
The actuator 106 shown in FIGS. 1 and 2 is mounted at a predetermined position of the liquid container so that the cavity 162 contacts the liquid contained in the liquid container. When the liquid is sufficiently contained in the liquid container, the inside of the cavity 162 and the outside thereof are filled with the liquid.
[0066]
On the other hand, when the liquid in the liquid container is consumed and the liquid level drops below the mounting position of the actuator, there is no liquid in the cavity 162, or the liquid remains only in the cavity 162 and gas is present outside the cavity 162. Exists.
[0067]
The actuator 106 detects at least a difference in acoustic impedance caused by the change in the state. Thereby, the actuator 106 can detect whether the liquid is sufficiently contained in the liquid container or whether a certain amount of liquid is consumed. Furthermore, the actuator 106 can also detect the type of liquid in the liquid container.
[0068]
Here, the principle of liquid level detection by the actuator will be described.
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 impedance characteristics or admittance characteristics, for example, a transmission circuit can be used. The transmission circuit applies a periodic voltage having a constant amplitude to the medium, changes the frequency, and measures the current flowing through the medium. Alternatively, the transmission circuit supplies a periodic current having a constant amplitude to the medium, and changes the frequency to measure the voltage of the medium. A change in current value or voltage value measured in the transmission circuit indicates a change in acoustic impedance. In addition, a change in the frequency fm at which the current value or voltage value is maximized or minimized also indicates a change in acoustic impedance.
[0069]
Apart from the above method, the actuator 106 can detect the change in the acoustic impedance of the liquid using the change in the resonance frequency. The resonance frequency can be detected, for example, by measuring a counter electromotive force generated by residual vibration remaining in the vibration part after the vibration part of the actuator vibrates. In this case, for example, the piezoelectric element as described above can be used.
[0070]
The piezoelectric element generates a counter electromotive force due to residual vibration remaining in the vibration portion of the actuator. The magnitude of the back electromotive force varies depending on the amplitude of the vibration part of the actuator. Therefore, the larger the amplitude of the vibration part of the actuator, the easier the detection. Further, the period in which the magnitude of the back electromotive force changes depends on the frequency of residual vibration in the vibration part of the actuator. That is, the frequency of the vibration part of the actuator corresponds to the frequency of the counter electromotive force. Here, the resonance frequency is a frequency in a resonance state between the vibration part of the actuator and the medium in contact with the vibration part.
[0071]
In order to obtain the resonance frequency fs, the waveform obtained by measuring the counter electromotive force when the vibration part and the medium are in the 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 deflection and extension, and therefore has various frequencies including the resonance frequency fs. Therefore, the resonance frequency fs is determined by Fourier-transforming the back electromotive force waveform when the piezoelectric element (vibrating unit) and the medium are in a resonance state and specifying the most dominant frequency component.
[0072]
The frequency fm when the admittance of the medium is maximum or the impedance is minimum is slightly different from the resonance frequency fs due to dielectric loss or mechanical loss of the medium. However, since it takes time to derive the resonance frequency fs from the actually measured frequency fm, the frequency fm is generally used instead of the resonance frequency fs. Here, by inputting the output of the actuator 106 to the transmission circuit, the actuator 106 can detect at least the acoustic impedance.
[0073]
It is specified by the method of measuring the frequency fm by measuring the impedance characteristic or admittance characteristic of the medium, and the method of measuring the resonance frequency fs by measuring the counter electromotive force generated by the residual vibration vibration in the vibration part of the actuator. Experiments have proved that there is almost no difference in the resonance frequency.
[0074]
The vibration region of the actuator 106 is a portion constituting the cavity 162 determined by the opening 161 of the vibration plate 176. When the liquid is sufficiently stored in the liquid container, the cavity 162 is filled with the liquid, and the vibration region is in contact with the liquid in the liquid container. On the other hand, when there is not enough liquid in the liquid container, the vibration region is in contact with the liquid remaining in the cavity in the liquid container, or is not in contact with the liquid but is in contact with gas or vacuum.
[0075]
The actuator 106 of the present invention is provided with a cavity 162. Thereby, it can design so that the liquid in a liquid container may remain in the vibration area | region of the actuator 106. FIG. The reason is as follows.
[0076]
Depending on the mounting position and mounting angle of the actuator 106 to the liquid container, the liquid may adhere to the vibration region of the actuator even though the liquid level of the liquid in the liquid container is below the mounting position of the actuator There is. When detecting the presence / absence of liquid only from the presence / absence of liquid in the vibration region, the liquid adhering to the vibration region of the actuator in this way prevents accurate detection of the presence / absence of the liquid.
[0077]
For example, when the liquid level is below the mounting position of the actuator, if the liquid container is swung due to the reciprocating movement of the carriage, etc. An erroneous determination is made that there is sufficient liquid in the liquid container.
[0078]
Therefore, in the actuator 106, even if the liquid remains in the vibration region, the cavity is positively provided so as to accurately detect the presence or absence of the liquid, so that the liquid container is swung and the liquid surface is waved. Even if it stands, the malfunction of the actuator can be prevented. In this manner, malfunctions can be prevented by using an actuator having a cavity.
[0079]
As shown in FIG. 2E, the case where there is no liquid in the liquid container and the liquid remains in the cavity 162 of the actuator 106 is set as a threshold value for the presence or absence of the liquid. That is, if there is no liquid around the cavity 162 and there is less liquid in the cavity than this threshold, it is determined that there is no ink. If there is liquid around the cavity 162 and there is more liquid than this threshold, ink is present. to decide.
[0080]
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 above the mounting position of the actuator. In some cases, it is determined that ink is present.
[0081]
By setting the threshold value in this way, it can be determined that there is no ink even when the ink in the cavity has dried and the ink has run out. Even if ink adheres to the cavity again (because the threshold value is not exceeded), it can be determined that there is no ink.
[0082]
Here, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the operation and principle of detecting the state of the liquid in the liquid container from the resonance frequency of the medium obtained by measuring the back electromotive force and the vibration part of the actuator 106 will be described. .
[0083]
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. For this reason, 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 this electric field. When the piezoelectric layer 160 is deformed, the vibration region of the vibration plate 176 is flexibly vibrated. For a while after the piezoelectric layer 160 is deformed, the flexural vibration remains in the vibration portion of the actuator 106.
[0084]
The residual vibration is free vibration between the vibration part 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, it is possible to easily obtain a resonance state between the vibrating portion and the medium after the voltage is applied. Residual vibration is vibration of the vibration part of the actuator 106 and is accompanied by deformation of the piezoelectric layer 160. For this reason, the piezoelectric layer 160 generates a counter electromotive force. This counter electromotive force is detected through the upper electrode 164, the lower electrode 166, the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170. The resonance frequency can be specified by the detected back electromotive force. Based on this resonance frequency, the state of the liquid in the liquid container can be detected.
[0085]
In general, the resonant frequency fs is
fs = 1 / (2 × π × (M × Cact)^1/2(Formula 1)
It is represented by Here, M is the sum of the inertance Mact and the additional inertance M ′ of the vibration part. Cact is the compliance of the vibration part.
[0086]
FIG. 1C is a cross-sectional view of the actuator 106 when no ink remains in the cavity 162 in this embodiment. FIGS. 2A and 2B are equivalent circuits of the vibrating portion of the actuator 106 and the cavity 162 when no ink remains in the cavity.
[0087]
Mact is obtained by dividing the product of the thickness of the vibration part and the density of the vibration part by the area of the vibration part. Specifically, as shown in FIG.
Mact = Mpzt + Melectrode1 + Melectrode2 + Mvib (Formula 2)
It is expressed.
[0088]
Here, Mpzt is obtained by dividing the product of the thickness of the piezoelectric layer 160 and the density of the piezoelectric layer 160 in the vibrating portion by the area of the piezoelectric layer 160. 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 portion by the area of the upper electrode 164. Melectrode2 is obtained by dividing the product of the thickness of the lower electrode 166 and the density of the lower electrode 166 in the vibrating portion by the area of the lower electrode 166. Mvib is obtained by dividing the product of the thickness of the diaphragm 176 and the density of the diaphragm 176 in the vibration section by the area of the vibration region of the diaphragm 176.
[0089]
However, the area of each of the vibration regions of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, the lower electrode 166, and the diaphragm 176 can be calculated so that Mact can be calculated from the thickness, density, and area of the entire vibration part. Although having such a magnitude relationship, the difference in mutual area is preferably small.
[0090]
In the present embodiment, in the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166, it is preferable that portions other than the circular portion that are the main portions thereof are so small that they can be ignored with respect to the main portions. Accordingly, in the actuator 106, Mact is the sum of the inertances of the vibration regions of the upper electrode 164, the lower electrode 166, the piezoelectric layer 160 and 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.
[0091]
2A, FIG. 2B, FIG. 2D, and FIG. 2F show equivalent circuits of the vibrating portion of the actuator 106 and the cavity 162. In these equivalent circuits, Cact is The compliance of the vibration part of the actuator 106 is shown. Cpzt, Celectrode1, Celectrode2, and Cvib indicate the compliance of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, the lower electrode 166, and the diaphragm 176 in the vibrating part, respectively. Cact is expressed by Equation 3 below.

From Equation 2 and Equation 3, FIG. 2A can also be expressed as FIG.
[0092]
The compliance Cact represents the volume of the medium that can be received by deformation when pressure is applied to the unit area. That is, the compliance Cact represents the ease of deformation.
[0093]
FIG. 2C shows a cross-sectional view of the actuator 106 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 in FIG. 2C is an additional inertance (additional mass (which affects the vibration in the vibration region) when the liquid is sufficiently contained in the liquid container and the liquid is filled around the vibration region of the actuator 106. Mass)) divided by the square of the area). M’max is
M′max = (π × ρ / (2 × k^Three)) × (2 × (2 × k × a)^Three/ (3 × π)) / (π × a²)²  (Formula 4)
(A is the radius of the vibration part, ρ is the density of the medium, and k is the wave number.)
It is represented by
[0094]
Equation 4 is established 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 vibration part is apparently increased by the medium in the vicinity of the vibration part. As can be seen from Equation 4, M′max varies greatly depending on the radius a of the vibrating part and the density ρ of the medium.
[0095]
Wave number k is
k = 2 × π × fact / c (Formula 5)
(Fact is the resonance frequency of the vibration part. C is the speed of sound propagating in the medium.)
It is represented by
[0096]
FIG. 2D shows an equivalent circuit of the vibration part of the actuator 106 and the cavity 162 in the case of FIG. 2C where the liquid is sufficiently contained in the liquid container and the liquid is filled around the vibration region of the actuator 106. Indicates.
[0097]
FIG. 2E is a cross-sectional view of the actuator 106 when the liquid in the liquid container is consumed and there is no liquid around the vibration region of the actuator 106, but the liquid remains in the cavity 162 of the actuator 106. Show.
[0098]
Equation 4 represents the maximum inertance M′max determined from the ink density ρ and the like when the liquid container is filled with liquid. On the other hand, when the liquid in the liquid container is consumed and the liquid remains in the cavity 162 and the liquid around the vibration region of the actuator 106 is replaced with gas or vacuum, the additional inertance M ′ is generally ,
M ′ = ρ × t / S (Formula 6)
(For more details, see Equation 8 below.) Here, t is the thickness of the medium involved in vibration. S is the area of the vibration region of the actuator 106. When the vibration region is a circle having a radius a, S = π × a² It is.
[0099]
Therefore, the additional inertance M ′ is based on Equation 4 when the liquid is sufficiently contained 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 is replaced with gas or vacuum while the liquid remains in the cavity 162, Equation 6 is satisfied.
[0100]
Here, as shown in FIG. 2E, 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. The inertance M ′ is referred to as M′cav for the sake of convenience, and is distinguished from the additional inertance M′max when the periphery of the vibration region of the actuator 106 is filled with liquid.
[0101]
FIG. 2F shows the case of FIG. 2E in which 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. 3 shows an equivalent circuit of the vibrating portion of the actuator 106 and the cavity 162.
[0102]
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. On the other hand, when the liquid is not sufficiently stored in the liquid container, the liquid remains in the cavity, or gas or vacuum contacts the vibrating portion of the actuator 106. The additional inertance M′var in the process of shifting from M′max in FIG. 2C to M′cav in FIG. 2E is consumed depending on the liquid accommodation state in the liquid container. It changes as the density ρ of the medium and the thickness t of the medium change. Thereby, the resonance frequency fs also changes. Therefore, by specifying the resonance frequency fs, it is possible to detect the storage state (presence / absence) of the liquid in the liquid container.
[0103]
Here, when t = d as shown in FIG. 2 (E), when M ′ cav is expressed using Equation 6, the cavity depth d is substituted for t in Equation 6,
M′cav = ρ × d / S (Formula 7)
It becomes.
[0104]
Further, if the medium is a different type of liquid, the density ρ varies depending on the composition, and therefore the additional inertance M ′ and the resonance frequency fs are different. Therefore, the type of liquid can be detected by specifying the resonance frequency fs.
[0105]
FIG. 3A is a graph showing the relationship between the amount of ink in the ink tank and the resonance frequency fs of the ink and the vibration part. Here, ink will be described as an example of liquid. The vertical axis represents the resonance frequency fs, and the horizontal axis represents the ink amount. When the ink composition is constant, the resonance frequency fs increases as the remaining ink amount decreases.
[0106]
When 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 a value expressed by Equation 4. On the other hand, when the ink is consumed and the liquid remains in the cavity 162, but the ink is not filled around the vibration region of the actuator 106, the additional inertance M′var is expressed by Equation 6 based on the thickness t of the medium. Is calculated by Since t in Equation 6 is the thickness of the medium involved in the vibration, d (see FIG. 1B) of the cavity 162 of the actuator 106 where the liquid remains is made small, that is, the substrate 178 is made sufficiently thin. Thus, it is possible to detect a process in which the ink is gradually consumed (see FIG. 2C). Here, tink is the thickness of ink involved in vibration, and tink-max is the tink at M'max.
[0107]
For example, the actuator 106 is disposed substantially horizontally with respect to the ink level on the bottom surface of the ink cartridge. In this case, when the ink is consumed and the liquid level of the ink falls below the height of tink-max 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 t, the actuator 106 can gradually detect the ink consumption state.
[0108]
Alternatively, the actuator 106 may be disposed on the side wall of the ink cartridge substantially perpendicular to the ink level. In this case, when the ink is consumed and the ink level reaches the vibration region of the actuator 106, the additional inertance M 'decreases as the water level decreases. As a result, the resonance frequency fs gradually increases according to Equation 1. Therefore, as long as the ink level is within the range of the diameter 2a of the cavity 162 (see FIG. 2C), the actuator 106 can gradually detect the ink consumption state.
[0109]
A curve X in FIG. 3A shows an ink tank when the cavity 162 of the actuator 106 disposed on the bottom surface is sufficiently shallow, or when the vibration region of the actuator 106 disposed on the side wall is sufficiently large or long. The relationship between the amount of ink accommodated in the ink and the resonance frequency fs of the ink and the vibration part is shown. It can be understood that the amount of ink in the ink tank decreases and the resonance frequency fs of the ink and the vibration part gradually changes.
[0110]
More specifically, the case where the process in which ink is gradually consumed can be detected refers to the case where both liquid and gas having different densities exist around the vibration region of the actuator 106 and are involved in vibration. It is. As the ink is gradually consumed, the medium involved in the vibration around the vibration region of the actuator 106 increases the gas while decreasing the liquid.
[0111]
For example, when the actuator 106 is disposed horizontally with respect to the ink surface and when tink is smaller than tink-max, the medium involved in the vibration of the actuator 106 includes both ink and gas. Therefore, using the area S of the vibration region of the actuator 106, when the state of M′max or less in Expression 4 is expressed by the added mass of ink and gas,
M ′ = M′air + M′ink = ρair × tair / S + ρink × tink / S (Formula 8)
It becomes. Here, M′air is an inertance of air, and M′ink is an inertance of ink. ρair is the density of air, and ρink is the density of ink. tair is the thickness of air involved in vibration, and tink is the thickness of ink involved in vibration.
[0112]
Among the media involved in vibration around the vibration region of the actuator 106, as the liquid decreases and the gas increases, the tair increases when the actuator 106 is arranged substantially horizontally with respect to the ink surface. Tink decreases. Thereby, M′var gradually decreases and the resonance frequency gradually increases. Therefore, it is possible to detect the amount of ink remaining in the ink tank or the amount of ink consumed. The reason why only the liquid density is calculated in Expression 7 is that it is assumed that the air density is negligibly small relative to the liquid density.
[0113]
In the case where the actuator 106 is disposed substantially perpendicular to the ink liquid level, the medium that is involved in the vibration of the actuator 106 is the ink only area and the medium that is involved in the vibration of the actuator 106 in the vibration area of the actuator 106. It is considered as an equivalent circuit (not shown) in parallel with the gas-only region. If the medium related to the vibration of the actuator 106 is Sink and the area of the medium only related to the vibration of the actuator 106 is Sair, then Sair.

It becomes.
[0114]
Equation 9 is applied when ink is not held in the cavity of the actuator 106. The additional inertance when ink is held in the cavity of the actuator 106 can be calculated by the sum of M ′ according to Equation 9 and M′cav according to Equation 7.
[0115]
Since the vibration of the actuator 106 changes from the depth of tink-max to the depth (d) where ink remains, the actuator 106 is arranged on the bottom surface so that the ink remaining depth is slightly smaller than tink-max. If this is the case, it is not possible to detect a process in which the ink gradually decreases. In this case, it is detected that the ink amount has changed from the vibration change of the actuator due to a slight change in the ink amount from tink-max to the remaining depth d. Also, when the diameter of the opening (cavity) is small, the vibration change of the actuator while passing through the opening is small, so it is difficult to detect the ink amount in the passing process, and the ink liquid level is Detect whether it is above or below the opening.
[0116]
For example, the curve Y in FIG. 3A shows the relationship between the amount of ink in the ink tank and the resonance frequency fs of the ink and the vibration 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 vibration part changes drastically between the difference Q of the ink amount before and after the ink level in the ink tank passes through the mounting position of the actuator. From this, it is possible to binaryly detect whether or not a predetermined amount of ink remains in the ink tank.
[0117]
The method of detecting the presence / absence of liquid using the actuator 106 detects the presence / absence of ink by the diaphragm 176 coming into direct contact with the liquid, and therefore has higher detection accuracy than the method of calculating the ink consumption by software. . Furthermore, the method of detecting the presence or absence of ink by conductivity using an electrode can be affected by the position of the electrode attached to the liquid container and the type of ink, but the method of detecting the presence or absence of liquid using the actuator 106 is It is hard to be influenced by the attachment position of the actuator 106 to the liquid container and the type of ink.
[0118]
Furthermore, since both oscillation and detection of the presence / absence of liquid can be performed using a single actuator 106, compared with a method in which oscillation and detection of the presence / absence of liquid are performed using different sensors. The number of sensors attached to the liquid container can be reduced. Therefore, the liquid container can be manufactured at a low cost. In addition, it is preferable that the sound generated during the operation of the actuator 106 is made quiet by setting the vibration frequency of the piezoelectric layer 160 in a non-audible region.
[0119]
FIG. 3B shows an example of the relationship between the ink density and the resonance frequency fs of the ink and the vibration part. Here, ink is described as an example of the liquid, and “ink full” and “ink empty” mean two relative states, and do not mean a so-called ink full state and an ink end state. As shown in FIG. 3B, when the ink density is high, the added inertance increases, and therefore the resonance frequency fs decreases. That is, the resonance frequency fs varies depending on the type of ink. Therefore, by measuring the resonance frequency fs, it is possible to confirm whether or not inks having different densities are mixed when refilling the ink. That is, it is possible to identify ink tanks containing different types of ink.
[0120]
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 condition for accurately detecting the liquid state is set. Detailed description. If the actuator 106 can detect the liquid state when the cavity 162 is filled with the liquid, the actuator 106 can detect the liquid state even when the cavity 162 is not filled with the liquid.
[0121]
The resonance frequency fs is a function of the inertance M. The inertance M is the sum of the inertance Mact and the additional inertance M ′ of the vibration part. Here, the additional inertance M ′ is related to the liquid state. The additional inertance M ′ is an amount indicating that the mass of the vibration part is apparently increased by the medium in the vicinity of the vibration part. That is, it means an increase in the mass of the vibration part due to apparent absorption of the medium by the vibration of the vibration part (inertance related to vibration increases).
[0122]
Therefore, when M ′ cav is larger than M ′ max in Equation 4, all of the apparently absorbing medium is the liquid remaining in the cavity 162. Therefore, it is the same as the state where the liquid container is filled with the liquid. In this case, since the medium related to vibration does not become smaller than M'max, a change cannot be detected even if ink is consumed.
[0123]
On the other hand, when M ′ cav is smaller than M ′ max in Equation 4, the apparently absorbing medium 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 container is filled with the liquid, M ′ changes, so the resonance frequency fs changes. Therefore, the actuator 106 can detect the state of the liquid in the liquid container.
[0124]
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 higher than M′max. It is small. The condition M′max> M′cav that allows the actuator 106 to accurately detect the liquid state is not related to the shape of the cavity 162.
[0125]
Here, M ′ cav is the mass inertance of the liquid having a volume approximately equal to the volume of the cavity 162. Therefore, from the inequality M′max> M′cav, the condition under which the actuator 106 can accurately detect the liquid state can be expressed as a condition of the capacity of the cavity 162. For example, when the radius of the opening 161 of the circular cavity 162 is a and the depth of the cavity 162 is d,
M′max> ρ × d / πa²      (Formula 10)
It is. Expanding Equation 10
a / d> 3 × π / 8 (Formula 11)
This condition is required. Therefore, if the actuator 106 has the cavity 162 having the radius a of the opening 161 and the depth d of the cavity 162 satisfying Expression 11, the liquid in the liquid container is in an empty state, and the liquid is contained in the cavity 162. Even if it remains, the liquid state can be detected without malfunction.
[0126]
In addition, Formula 10 and Formula 11 are materialized only when the shape of the cavity 162 is circular. If the shape of the cavity 162 is not circular, the corresponding M′max equation is used and πa in equation 10 is used.²Can be calculated by substituting for the area, and the relationship between the dimension such as the width and length of the cavity and the depth can be derived.
[0127]
Since the additional inertance M ′ also affects the acoustic impedance characteristics, it can be said that the method of measuring the counter electromotive force generated in the actuator 106 due to residual vibration detects at least a change in acoustic impedance.
[0128]
Further, according to this embodiment, the actuator 106 generates vibration, and the back electromotive force generated in the actuator 106 due to the subsequent residual vibration is measured. However, it is not always necessary for the vibrating portion of the actuator 106 to vibrate the liquid by its own vibration caused by the drive voltage. That is, even if the vibration part does not oscillate by itself, the piezoelectric layer 160 bends and deforms if it vibrates with a certain range of liquid in contact therewith. This deflection deformation generates a counter electromotive force voltage and transmits the counter electromotive force voltage to the upper electrode 164 and the lower electrode 166. The state of the medium may be detected by using this phenomenon. For example, in an ink jet recording apparatus, the state of the ink tank or the ink in the ink tank is detected by using the vibration around the vibration part of the actuator that occurs as the carriage reciprocates by scanning the print head during printing. Also good.
[0129]
4 (A), 4 (B), and 4 (C) show the residual vibration waveform of the actuator 106 and the method for measuring the residual vibration after the actuator 106 is vibrated. The upper and lower levels of the ink water 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. 4A to 4C, the vertical axis represents the voltage of the counter electromotive force generated by the residual vibration of the actuator 106, and the horizontal axis represents time. The residual vibration of the actuator 106 generates a voltage analog signal waveform as shown in FIGS. Next, the analog signal is converted into a digital numerical value corresponding to the frequency of the signal. In the example shown in FIGS. 4A to 4C, the time for generating four pulses from the fourth pulse to the eighth pulse of the analog signal is measured.
[0130]
More specifically, after the actuator 106 oscillates, the number of times that a predetermined reference voltage set in advance is crossed from the low voltage side to the high voltage side is counted. Then, a digital signal is generated with High between 4 counts and 8 counts, and the time from 4 counts to 8 counts is measured by a predetermined clock pulse.
[0131]
FIG. 4A shows a waveform when the ink liquid level is higher than the mounting position level of the actuator 106. On the other hand, FIG. 4B shows a waveform when there is no ink at the mounting position level of the actuator 106. Comparing FIG. 4A and FIG. 4B, it can be seen that FIG. 4A has a longer time from 4 to 8 counts than FIG. 4B. In other words, the time from 4 counts to 8 counts varies depending on the presence or absence of ink. By using this time difference, it is possible to detect the ink consumption state.
[0132]
The reason for counting from the fourth count of the analog waveform is to start measurement after the vibration of the actuator 106 is stabilized. The count from the fourth count is merely an example, and the count may be counted from an arbitrary count. Here, signals from the 4th count to the 8th count are detected, and the time from the 4th count to the 8th count is measured by a predetermined clock pulse. Based on this time, the resonance frequency can be determined. 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. Further, it is not necessary to measure the time up to the eighth count, and it may be counted up to an arbitrary count. In FIG. 4, the time from the 4th count to the 8th count is measured, but the time within different count intervals may be detected according to the circuit configuration for detecting the frequency.
[0133]
For example, when the ink quality is stable and the fluctuation of the peak amplitude is small, the resonance frequency may be obtained by detecting the time from the 4th count to the 6th count in order to increase the detection speed. . When the ink quality is unstable and the fluctuation of the pulse amplitude is large, the time from the 4th count to the 12th count may be detected in order to accurately detect the residual vibration.
[0134]
As another example, the wave number of the voltage waveform of the counter 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, a digital signal that is High for a predetermined period is generated, and the number of times the predetermined reference voltage is crossed from the low voltage side to the high voltage side in the predetermined period is counted. The presence or absence of ink can be detected by measuring the count number.
[0135]
Further, as can be seen by comparing FIG. 4A and FIG. 4B, the amplitude of the back electromotive force waveform between when the ink is filled in the ink cartridge and when the ink is not inside the ink cartridge. Is different. Therefore, the ink consumption state in the ink cartridge may be detected by measuring the amplitude of the back electromotive force waveform without obtaining the resonance frequency.
[0136]
More specifically, for example, a reference voltage is set between the peak of the counter electromotive force waveform in FIG. 4A and the peak of the counter electromotive force waveform in FIG. After the actuator 106 oscillates, a digital signal that is High for a predetermined period is generated, and when the back electromotive force waveform 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 ink is present.
[0137]
FIG. 4C shows an example in which the time from the 4th count to the 8th count of the pulse waveform shown in FIG. 4A is measured using a predetermined clock pulse. In this figure, clock pulses appear for 5 counts from the 4th count to the 8th count (actually, clock pulses for 100 count to 200 counts appear. In order to do this, we will explain with less clock pulses) Since the clock pulse is a pulse having a certain period, the time can be measured by counting the number of clock pulses. The resonance frequency can be obtained by measuring the time from the 4th count to the 8th count. The clock pulse preferably has a shorter period than the period of the counter electromotive force waveform. For example, if the frequency of the counter electromotive force is about 400 kHz, the clock pulse is preferably a clock pulse having a high frequency such as 16 MHz.
[0138]
FIG. 5 shows a configuration of a recording apparatus control unit 2000 for detecting the consumption state of the liquid in the liquid container 1 by the actuator 106 detecting a change in acoustic impedance and controlling the ink jet recording apparatus based on the detected result. Indicates.
[0139]
The recording apparatus control unit 2000 is mounted on the ink storage unit (storage space) IS of the liquid container 1 and is connected in series to a plurality of actuators 106A, 106B, and 106C (each actuator has different natural frequencies: see FIG. 14). ) Is applied to each actuator 106A to 106C at the same time, and as a result, a liquid consumption state detection unit 1200 that detects a liquid consumption state from a change in acoustic impedance detected by the actuators 106A to 106C, and a liquid consumption state detection A control circuit unit 1500 that controls the recording apparatus based on the liquid presence / absence detection result output by the unit 1200.
[0140]
As shown in FIG. 5, the three actuators 106 </ b> A, 106 </ b> B, and 106 </ b> C are installed at different positions along the liquid level lowering direction due to liquid consumption. The actuators 106A to 106C are connected in series and have different natural frequencies.
[0141]
The control circuit unit 1500 controls the recording apparatus operation control unit 1402 based on the liquid presence / absence detection result output from the liquid consumption state detection unit 1200, and controls the operation of the recording apparatus based on an instruction from the control unit 1400. And a recording apparatus operation control unit 1402 for controlling. The control circuit unit 1500 includes a presentation processing unit 1404 whose operation is controlled by the recording device operation control unit 1402, a printing operation control unit 1406, an ink supplement processing unit 1408, a cartridge replacement processing unit 1410, a print data storage processing unit 1412, and A print data storage unit 1414 is further provided.
[0142]
The recording apparatus control unit 2000 may be provided inside the ink jet recording apparatus, but some functions of the recording apparatus control unit 2000 may be provided outside. For example, the function of the control circuit unit 1500 may be given to an external device such as a computer connected to the recording device. Furthermore, some functions of the recording apparatus control unit 2000 may be stored and supplied as a program in a recording medium. When a part of the functions of the recording device control unit 2000 is improved at a later date by supplying a part of the functions of the recording device control unit 2000 to a computer connected to the recording device as a program stored in a recording medium, it is easy. A program for executing the latest function can be stored in a storage medium of a computer, and the operation of the recording apparatus can be controlled using the latest function at all times.
[0143]
Also, some functions of the recording apparatus control unit 2000 may be transmitted as a program from an information processing apparatus such as a server to a terminal such as a computer connected to the recording apparatus via an electric communication line. In this case, the latest function can be easily obtained from the server via the telecommunication line and stored in the storage device of the computer, whereby the recording device can always execute the latest function.
[0144]
The liquid consumption state detection unit 1200 simultaneously drives the actuators 106A to 106C and detects the presence or absence of liquid in the liquid container 1 from the change in acoustic impedance. For example, the liquid consumption state detection unit 1200 includes a measurement circuit unit 800 that measures the counter electromotive force generated by the residual vibrations of the actuators 106A to 106C, for example, a voltage value, and a liquid container based on the counter electromotive force measured by the measurement circuit unit 800. And a detection circuit unit 1100 that outputs a signal indicating the presence / absence of a liquid in 1.
[0145]
The measurement circuit unit 800 includes a drive voltage generation unit 850 that generates a drive voltage for simultaneously driving the actuators 106A to 106C. The actuators 106 </ b> A to 106 </ b> C attached to the liquid container 1 are driven and oscillated by the drive voltage generated by the drive voltage generator 850. The actuators 106A to 106C continue to vibrate after the drive oscillation, but since the actuators 106A to 106C have different natural frequencies, the frequencies of the residual vibrations are different between the actuators 106A to 106C.
[0146]
Due to this residual vibration, each actuator itself generates a counter electromotive force in each frequency band. The measurement circuit unit 800 converts the analog signal of the back electromotive force waveform of each frequency band generated by the actuator into a digital signal having the same frequency as the analog signal and outputs the digital signal to the digital circuit unit 900.
[0147]
The detection circuit unit 1100 determines the presence / absence of liquid based on the digital circuit unit 900 that measures the time spent oscillating a predetermined number of pulses of the digital signal output from the measurement circuit unit 800 and the time counted by the digital circuit unit 900. And a liquid presence / absence determination unit 1000.
[0148]
In this embodiment, as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), the digital circuit unit 900 includes the fourth to eighth counts in the back electromotive force waveform output from the measurement circuit unit 800. A high signal is output. Further, as shown in FIG. 4 (C), the digital circuit section 900 has a predetermined clock pulse (from the cycle of the back electromotive force waveform) in the period from the fourth count to the eighth count in the digital signal. Count the number of pulses (with a short period). By counting the number of clock pulses having a certain period, the time from the 4th count to the 8th count can be measured. For example, in FIG. 4C, there are 5 counts of clock pulses, and the time can be calculated by multiplying 5 counts with the cycle of the clock pulses.
[0149]
Here, in order to simplify the description, a low-frequency clock pulse is described as an example, but a clock pulse having a high frequency such as 16 MHz is actually used. The liquid presence / absence determination unit 1000 determines the presence / absence of liquid in the liquid container 1 based on the count value output by the digital circuit unit 900 and outputs the determination result to the control circuit unit 1500.
[0150]
In this embodiment, since the plurality of actuators 106A to 106C are mounted at different positions in the liquid level lowering direction, it is possible to detect in stages the liquid consumption state at each actuator mounting position.
[0151]
The output signal of each actuator varies depending on whether the liquid level is higher than the mounting position level of each actuator. For example, if the frequency or amplitude of the detected back electromotive force changes greatly, the detection signal changes accordingly. The liquid consumption state detection unit 1202 can determine whether or not the liquid level of the liquid has passed the mounting position level of each actuator 106A, 106B, and 106C based on each detection signal. The detection process is periodically performed, for example, at a predetermined timing.
[0152]
Here, the state in which the liquid level is lower than the mounting position of the actuator is referred to as “no liquid state”, and the state in which the liquid level is higher than the actuator is referred to as “liquid present state”. When the liquid level passes through the actuator, the detection result changes from the “liquid present state” to the “no liquid state”. In the present embodiment, detection of passing through the liquid level indicates such a change in detection result.
[0153]
As a feature of the present embodiment, the control unit 1400 can select an actuator used for impedance detection along the liquid level lowering direction according to the progress of liquid consumption. More specifically, immediately after the liquid container 1 is mounted, that is, in the liquid full state, a bandpass filter circuit having a pass frequency band corresponding to the natural frequency of the actuator 106A is used (see FIGS. 11 and 14). Only the residual vibration can be used to detect the liquid consumption state. When the liquid is consumed and the liquid level passes through the actuator 106A, the actuator 106A detects the absence of liquid. In response to this, the control unit 1400 uses a band-pass filter circuit having a pass frequency band corresponding to the natural frequency of the actuator 106B to switch the liquid detection position to the middle stage, and only the residual vibration of the actuator 106B is liquid. It can be used for consumption state detection. Similarly, when the actuator 106B detects the absence of liquid, a bandpass filter circuit having a pass frequency band corresponding to the natural frequency of the actuator 106C is used to switch the detection position to the lowermost actuator 106C. Only the residual vibration of the actuator 106C can be used to detect the liquid consumption state. When the liquid is consumed and the liquid level passes through the actuator 106C, the actuator 106C detects the absence of liquid.
[0154]
When the liquid consumption state detection unit 1200 outputs a determination result indicating no liquid by the actuator 106C, the control unit 1400 controls the printing apparatus operation control unit 1402 to perform a predetermined low ink amount handling process. The low ink amount handling process is a process for prohibiting or suppressing the operation of the recording apparatus such as improper printing in consideration of the fact that the ink is low. The recording apparatus operation control unit 1402 performs operations of the presentation processing unit 1404, the printing operation control unit 1406, the ink replenishment processing unit 1408, the cartridge replacement processing unit 1410, or the print data storage processing unit 1412 based on an instruction from the control unit 1400. To control the low ink amount.
[0155]
The presentation processing unit 1404 presents information corresponding to the presence or absence of liquid in the liquid container 1 detected by the actuator 106. Information presentation includes display on the display 1416 and notification by the speaker 1418. The display 1416 is, for example, a display panel of a recording apparatus or a computer screen connected to the recording apparatus. Alternatively, when the presentation processing unit 1404 is connected to the speaker 1418 and the actuator 106 detects that there is no liquid, a notification sound is output from the speaker 1418. The speaker 1418 may be a speaker of a recording device or a speaker of an external device such as a computer connected to the recording device. It is also preferable to use an audio signal as the notification sound, and a synthesized voice indicating the ink consumption state may be generated by voice synthesis processing.
[0156]
The printing operation control unit 1406 controls the printing operation unit 1420 to stop the printing operation of the recording apparatus. By stopping the printing operation, the printing operation after the ink runs out is avoided. Further, as another example of the low ink amount handling process, the printing operation control unit 1406 may prohibit a certain printing process from moving to the next printing process. By prohibiting such printing processing, it is possible to avoid stopping printing during one printing processing, for example, printing a series of sentences. In addition, as an example of prohibition of the printing process, it is also preferable to prohibit the printing process after the end of the page break in order to prevent the printing process from stopping during the printing of one page.
[0157]
The ink replenishment processing unit 1408 controls the ink replenishing device 1422 to automatically replenish ink into the ink cartridge. Printing can be continued by replenishing the ink.
[0158]
The cartridge replacement processing unit 1410 controls the cartridge replacement device 1424 to automatically replace the ink cartridge. With such handling processing, the printing operation can be continued without disturbing the user's hand.
[0159]
The print data storage processing unit 1412 stores the print data before completion of printing in the print data storage unit 1414 as the low ink amount handling process. This print data is print data sent to the recording apparatus after the ink end is detected. By storing the print data, it is possible to avoid the loss of print data before printing.
[0160]
All of the components 1404 to 1412 need not be provided in the printing apparatus control unit 2000. Further, it is not necessary for all the components 1404 to 1412 to perform the low ink amount handling process, and it is sufficient that at least one low ink quantity handling process is performed. For example, if the ink replenishment processing unit 1408 or the cartridge replacement processing unit 1410 performs processing, the printing operation control unit 1406 may not perform the printing operation stop processing.
[0161]
In addition, the structure which performs the low ink amount corresponding | compatible process except the example illustrated above, ie, the structure which avoids the inappropriate operation | movement by ink shortage, may be provided. Further, it is preferable that the low ink amount handling process is executed after the actuator 106C detects “no liquid” at the mounting position and prints for a “predetermined margin”. The “predetermined margin” is set to an appropriate value smaller than the printing amount until all ink is consumed after “no liquid” is detected by the actuator 106C.
[0162]
According to the present embodiment, the detection position can be sequentially switched downward, so that the data processing amount in the control unit 1400 can be suppressed. As a result, the detection operation does not reduce the throughput of the printing operation.
[0163]
In addition, since the drive voltage generation unit 850 and the like are provided in common for the plurality of actuators, the circuit configuration is efficient both in terms of arrangement space and cost.
[0164]
The number of actuators arranged is not limited. Further, the distance between the actuators may not be constant. For example, it is preferable to narrow the interval between the actuators as the liquid level becomes lower. Such a modification can be similarly applied to other embodiments described below.
[0165]
FIG. 6 is a block diagram showing the recording apparatus controller 2000 of FIG. 5 together with another liquid container 1 ′. In the present embodiment, the liquid container 1 ′ has three ink storage portions (storage spaces) ISA to ISC for three colors, and actuators 106 </ b> A to 106 </ b> C are attached to the respective ink storage portions. The three actuators 106A, 106B, and 106C are installed near the bottom surface of each ink storage unit.
[0166]
As shown in FIG. 6, the actuators 106 </ b> A to 106 </ b> C are connected in series as in the case of FIG. 5, and have different natural frequencies.
[0167]
In the embodiment shown in FIG. 6, the ink consumption state can be detected for each of the three colors of ink. If a plurality of actuators are provided in each ink container, the liquid consumption state can be detected step by step for each of the three colors of ink.
[0168]
FIG. 7 is a block diagram showing the recording apparatus controller 2000 of FIG. 5 together with the other three liquid containers 1A to 1C. In the present embodiment, each of the liquid containers 1A to 1C has one ink containing portion (accommodating space) ISA to ISC, and actuators 106A to 106C are attached to each ink containing portion. The three actuators 106A, 106B, and 106C are installed near the bottom surface of each ink storage unit.
[0169]
As shown in FIG. 7, the actuators 106 </ b> A to 106 </ b> C are connected in series as in the case of FIG. 5, and have different natural frequencies.
[0170]
In the embodiment shown in FIG. 7, the ink consumption state can be detected for each of the liquid containers 1A to 1C. If a plurality of actuators are provided in each ink storage unit, the liquid amount consumption state can be detected step by step for each liquid container.
[0171]
FIG. 8 shows an embodiment in which the recording apparatus control unit 2000 shown in FIG. 5 is modified. The liquid container 1 in FIG. 8 is mounted on the carriage so as to communicate with a head unit 1300 for discharging and printing the liquid in the liquid container 1 onto a recording medium such as recording paper. The head unit 1300 is driven by a head driving unit 1440. Further, the recording apparatus of FIG. 8 includes a cleaning unit 1436 that sucks liquid from the head unit 1300 and cleans the nozzles of the head unit 1300. When the cleaning drive unit 1432 drives the pump 1434, the cleaning unit 1436 sucks liquid from the head unit 1300.
[0172]
8 includes a liquid discharge counter (dot) that counts the number of ink droplets ejected by the head unit 1300 in addition to the elements of the recording device control unit 2000 shown in FIG. Counter) 1450, a liquid consumption calculation unit 1452 that calculates the ink consumption based on the number of ink droplets counted by the liquid ejection counter 1450, and a cleaning drive based on the ink consumption state detected by the liquid consumption state detection unit 1210. And a cleaning control unit 1442 for controlling the unit 1432. In addition, the detection circuit unit 1104 corrects the number of ink droplets ejected from the head unit 1300 counted by the liquid ejection counter 1450 based on the ink consumption state detected using the actuators 106A to 106C. Have
[0173]
Next, the operation for the newly added elements in FIG. 8 will be described. The liquid ejection counter 1450 counts the number of ink droplets ejected from the head unit 1300 during printing, and outputs the counted number to the liquid consumption calculation unit 1452. The liquid consumption amount calculation unit 1452 calculates the amount of ink ejected from the head unit based on the count value of the liquid ejection counter 1450.
[0174]
In addition, by applying a drive signal unrelated to printing to the print head to cause ink droplets to be ejected idle, uneven meniscus in the vicinity of the nozzle opening of the head portion 1300 can be recovered, or ink clogging at the nozzle opening can be prevented. Inhibiting (flushing operation) also consumes ink. Therefore, the liquid discharge counter 1450 also counts the number of ink droplets discharged by the flushing operation, and outputs it to the liquid consumption calculation unit 1452.
[0175]
The liquid consumption calculation unit 1452 calculates the ink consumption from the number of ink ejections from the head unit 1300 in the printing operation and the flushing operation, and outputs the calculated ink consumption to the liquid consumption state correction unit 1010. The ink amount calculated by the liquid consumption amount calculation unit 1452 is displayed on the display 1416 of the presentation processing unit 1404.
[0176]
Further, when the head unit 1300 is cleaned by the cleaning unit 1436 (cleaning operation), the ink in the liquid container 1 is consumed by sucking the ink in the head unit 1300. Accordingly, the liquid consumption calculation unit 1452 multiplies the time (for example, the time when the pump 1434 is energized) by the cleaning drive unit 1432 via the cleaning control unit 1442 and the ink absorption amount per hour of the pump 1434. Thus, the amount of ink consumed for cleaning is calculated.
[0177]
Accordingly, the liquid consumption amount calculation unit 1452 calculates the amount of ink consumed by the liquid ejection counter 1450 and the cleaning control unit 1442. The liquid consumption state correction unit 1010 corrects the calculated value of the liquid consumption amount calculation unit 1452 based on the determination result of the liquid presence / absence determination unit 1000.
[0178]
The reason why the two outputs of the liquid presence / absence determining unit 1000 and the liquid consumption calculating unit 1452 are used for detecting the ink consumption state will be described below.
[0179]
The output of the liquid presence / absence determining unit 1000 is information obtained by actually measuring the liquid level by the actuators 106A to 106C. On the other hand, the output of the liquid consumption calculation unit 1452 is an estimated ink consumption calculated from the number of ink droplets counted by the liquid ejection counter 1450 and the driving time of the pump.
[0180]
This calculated value depends on the printing mode and usage environment set by the user, for example, when the room temperature is extremely high or low, or when the elapsed time after opening the ink cartridge is long, the pressure in the ink cartridge or the ink Errors may occur due to changes in viscosity.
[0181]
Therefore, the liquid consumption state correction unit 1010 corrects the ink consumption calculated by the liquid consumption calculation unit 1452 based on the ink presence / absence determination result output from the liquid presence / absence determination unit 1000. Further, the liquid consumption state correction unit 1010 corrects the parameters of the calculation formula used by the liquid consumption amount calculation unit 1452 to calculate the ink consumption amount based on the ink presence / absence determination result output from the liquid presence / absence determination unit 1000. To do. By correcting the parameters of the calculation formula in this way, the calculation formula can be adapted to the environment in which the ink cartridge is used. As a result, the value obtained by the calculation formula is approximated by the actually used value.
[0182]
When the actuator 106C detects “no ink”, the printing operation control unit 1406, the ink replenishment processing unit 1408, the cartridge replacement processing unit 1410, the print data storage processing unit 1412, and the cleaning control unit that are controlled by the recording device operation control unit 1402. 1442 performs predetermined low ink amount handling processing.
[0183]
The printing operation control unit 1406 controls the head driving unit 1440 to stop ink ejection from the head unit 1300 or reduce the ink ejection amount. Thereby, the printing operation after the ink runs out is avoided.
[0184]
As the low ink handling process, the cleaning control unit 1442 prohibits the cleaning operation of the head unit 1300 by the cleaning unit 1436, reduces the number of times of cleaning, weakens the suction force of the pump 1434, and reduces the ink suction amount. Decrease. When cleaning the head unit 1300, a relatively large amount of ink is sucked from the head unit 1300. Therefore, by prohibiting the cleaning operation when the ink becomes low, it is possible to avoid the remaining ink from being sucked from the head unit 1300 for cleaning, and it is possible to avoid a situation where the ink is insufficient for cleaning. Alternatively, as described above, the number of cleanings may be reduced, or the suction force of the pump 1434 may be weakened. The control unit 1400 selects what kind of low ink processing the printing operation control unit 1406 and the cleaning control unit 1442 execute based on the remaining amount of ink in the liquid container 1.
[0185]
FIG. 9 shows an embodiment in which the recording device control unit 2004 shown in FIG. 8 is modified. In this embodiment, the semiconductor storage means 7 is mounted on the liquid container 1, and the recording device control unit 2006 has an information storage control circuit unit 1444. The other configuration is the same as that of the recording apparatus control unit 2004 shown in FIG. Therefore, description of elements not related to the semiconductor storage unit 7 and the information storage control unit 1444 is omitted.
[0186]
The liquid container 1 of the present embodiment has a semiconductor storage means 7. The semiconductor memory means 7 is a rewritable memory such as an EEPROM, for example. The control circuit unit 1506 includes an information storage control circuit unit 1444.
[0187]
The liquid consumption state detection unit 1210 drives the actuators 106A to 106C to detect the consumption state of the liquid in the liquid container 1, and controls the consumption related information related to the detection of the liquid consumption state using the actuators 106A to 106C. Output to the unit 1506.
[0188]
The control unit 1400 writes consumption related information in the semiconductor storage means 7 via the information storage control circuit unit 1444. Further, the information storage control circuit unit 1444 reads consumption-related information from the semiconductor storage unit 7 and outputs it to the control unit 1400.
[0189]
Next, the semiconductor memory means 7 will be described in detail. The semiconductor storage unit 7 stores consumption related information related to detection of the liquid consumption state using the actuators 106A to 106C. The consumption related information includes information on the consumption state of the detected liquid. The information storage control circuit unit 1444 writes consumption state information obtained by using the actuators 106 </ b> A to 106 </ b> C into the semiconductor storage unit 7. The consumption state information is read out and used in the recording device control unit 2006.
[0190]
Storing the consumption state information in the semiconductor storage means 7 is advantageous particularly when the liquid container 1 is detached. For example, it is assumed that the liquid container 1 is removed from the ink jet recording apparatus while the liquid is consumed halfway. At this time, the semiconductor storage means 7 storing the liquid consumption state is always present together with the liquid container 1. The liquid container 1 is mounted again on the same ink jet recording apparatus, or is mounted on another ink jet recording apparatus. At this time, the liquid consumption state is read from the semiconductor storage means 7, and the recording apparatus control unit 2006 operates based on the liquid consumption state. For example, even when the liquid is empty or the liquid container 1 with a small amount of liquid is attached, the fact is notified to the user. Thus, even when the liquid container 1 is detached, the previous consumption state information of the liquid container 1 can be reliably used.
[0191]
The semiconductor storage unit 7 may further store the liquid consumption state calculated by the liquid consumption amount calculation unit 1452 based on the number of ink droplets counted by the liquid ejection counter 1450. The actuators 106A to 106C can reliably detect the passage of the ink level at the mounting positions of the actuators 106A to 106C, but it is difficult to detect the ink consumption state before and after the passage of the level. Therefore, it is preferable to estimate the ink consumption state before and after passing through the liquid level from the liquid consumption state calculated by the liquid consumption amount calculation unit 1452 and store the estimated value in the semiconductor storage unit 7.
[0192]
The consumption related information includes detection characteristic information to be detected in accordance with the liquid consumption state. In the present embodiment, pre-consumption detection characteristic information and post-consumption detection characteristic information are stored as detection characteristic information. The pre-consumption detection characteristic information indicates a detection characteristic before ink consumption is started, that is, a detection characteristic in an ink full state. The post-consumption detection characteristic information indicates a detection characteristic that is to be detected when the ink is consumed up to a predetermined detection target, specifically, a detection characteristic when the ink liquid level falls below the mounting position level of the actuator. .
[0193]
The information storage control circuit unit 1444 reads the detection characteristic information from the semiconductor storage unit 7, and the liquid consumption state detection unit 1210 detects the liquid consumption state using the actuator based on the detection characteristic information. When a detection signal corresponding to the pre-consumption detection characteristic is obtained, it is considered that ink consumption has not progressed yet and the remaining amount of ink is large. At the very least, it can be clearly seen that the ink level is above the actuator. On the other hand, when a detection signal corresponding to the detection characteristic after consumption is obtained, it can be seen that the ink level is lower than the actuator because the ink consumption proceeds and the remaining amount is low.
[0194]
One advantage of storing the detection characteristic information in the semiconductor storage means 7 will be described.
[0195]
The detection characteristic information is determined by various factors such as the shape of the liquid container 1, the specification of the actuator, the specification of ink, and the like. Accordingly, when a design change such as improvement is made, the detection characteristics may also change. If the liquid consumption state detection unit 1210 always uses the same detection characteristic information, it is difficult to cope with such a change in detection characteristic. On the other hand, in the present embodiment, the detection characteristic information is stored in the semiconductor storage means 7 and used. Therefore, it is possible to easily cope with changes in detection characteristics. For example, even when a liquid container 1 having a new specification is provided, the recording device control unit 2006 can easily use the detection characteristic information of the liquid container 1.
[0196]
Even if the specifications of the liquid container 1 are the same, the detection characteristics may differ due to manufacturing variations. For example, the detection characteristics may vary depending on the shape and thickness of the liquid container 1. Therefore, more preferably, the detection characteristic information for each individual liquid container 1 is measured and stored in the semiconductor storage means 7. In the present embodiment, since each liquid container 1 has the semiconductor storage means 7, the detection characteristic information unique to the semiconductor storage means 7 can be stored. Thereby, the influence on the detection of manufacturing variation can be reduced, and the detection accuracy can be improved. As described above, this embodiment is advantageous because it can cope with the difference in detection characteristics of the individual liquid containers 1.
[0197]
FIG. 10 is a flowchart showing an operation procedure of the recording apparatus control unit 2006 shown in FIG.
[0198]
First, it is determined whether or not an ink cartridge is mounted (S10). That is, it is detected that a new ink cartridge or an ink cartridge that has been used halfway is installed. For this process, a switch or the like (not shown) provided in the ink jet recording apparatus is used.
[0199]
When the ink cartridge is mounted, consumption-related information including detection characteristic information and the like is read from the semiconductor storage unit 7 (S12). The presentation processing unit 1404, the printing operation control unit 1406, the ink replenishment processing unit 1408, the cartridge replacement processing unit 1410, the print data storage processing unit 1412, and the cleaning control unit 1442 of the recording device control unit 2008 display the read consumption related information. Use. For example, when it is found from the consumption-related information that has been read that the remaining amount of liquid in the liquid container 1 is small, the display 1416 displays that the remaining amount of liquid is low, or stops the operation of the head unit 1300.
[0200]
The liquid consumption state detection unit 1210 detects the liquid consumption state using the actuators 106A to 106C based on the read detection characteristic information (S14). Based on the detected liquid consumption state, the presence or absence of the liquid in the liquid container 1 is determined (S16). If “no liquid” is detected, the liquid no-response process (S18) is executed. In the liquid absence handling step (S18), the print data storage processing unit 1412 stores the print data (S24), the printing operation control unit 1406 stops the printing operation (S26), and the presentation processing unit 1404 supplies no liquid. Is included (S28).
[0201]
In this case, the ink is replenished to the ink jet recording apparatus by the user replacing the ink cartridge as will be described later according to the instruction of the no liquid display step (S28).
[0202]
Alternatively, as the no-liquid handling step (S18), the cartridge replacement processing unit 1410 may automatically replace the ink cartridge (S20), or the ink replenishment processing unit 1408 may automatically replenish ink (S22). Also good. In this case, the ink is automatically supplied to the ink jet recording apparatus, and the user does not need to replace the ink cartridge. In this case, the process returns to the liquid consumption information reading step (S12) without going through the cartridge replacement determination step (S32) described later. When the ink replenishing step (S22) is performed, after the ink is replenished, information on how much ink has been replenished to the recording apparatus is stored in the semiconductor storage means 7 (S34).
[0203]
After the print data storage step (S24), the printing operation stop step (S26) and the no-liquid display step (S28) are executed as the no-liquid handling means (S18), the detected liquid consumption state is stored in the semiconductor storage means 7. Stored (S30). The fact that there is no ink in the ink cartridge is transmitted to the user by the no-liquid display step (S28), so the user replaces the ink cartridge according to the instruction of the no-liquid display step (S28). In this case (S32, Y), the process returns to the liquid consumption state detection step (S14). On the other hand, when the user does not replace the ink cartridge, a display for prompting the user to replace the ink cartridge is presented on the display or the speaker, and the process is terminated.
[0204]
FIG. 11 is a diagram illustrating a circuit configuration of the measurement circuit unit 800. The measurement circuit unit 800 includes a drive voltage generation unit 850, a filter circuit unit 880, a reference potential generation unit 816, a high-pass filter 824, an amplification unit 860, and a comparator 836. The driving voltage generation unit 850 includes two bipolar transistors, an NPN transistor 810 and a PNP transistor 812, whose bases B and emitters E are complementarily connected in parallel. The NPN transistor 810 and the PNP transistor 812 are transistors for driving the actuators 106A to 106C. The actuators 106A to 106C are connected in series, and one terminal (in this case, the actuator 106A side) is connected to the emitter E of the NPN transistor 810 and the PNP transistor 812 connected to each other, and the other side (in this case) , The terminal on the actuator 106C side) is connected to the ground GND. The terminals on the other side of the actuators 106A to 106C may be connected to the power supply Vcc (5V).
[0205]
When the trigger signal input from the terminal 840 to the drive voltage generation unit 850 changes from Low to High, the bases B of the NPN transistor 810 and the PNP transistor 812 connected to each other rise, and the NPN transistor 810 and the PNP transistor 812 are connected. Amplifies the current of the input trigger signal and supplies it to the actuators 106A to 106C. In the case of FIG. 11, the voltage between the emitter E and the collector C of the PNP transistor 812 is applied to the actuators 106A to 106C. For this reason, the actuators 106A to 106C are rapidly charged and oscillate. Furthermore, the actuators 106 </ b> A to 106 </ b> C generate a counter electromotive force due to vibration remaining after the oscillation.
[0206]
A PN junction is formed between the base B and the emitter E of the NPN transistor 810 (the same applies to the PNP transistor 812). When the potential difference between the base B and the emitter E is 0.6 V or less, almost no current flows to the emitter E side. When 0.6V is exceeded, a greatly amplified current flows through the emitter E. That is, the NPN transistor 810 and the PNP transistor 812 each have a dead band or a bias voltage of 0.6V, and the NPN transistor 810 and the PNP transistor 812 have a bias voltage of about 1.2V in total. If the terminal potential including the back electromotive force of the actuator is within the dead band range, the transistor does not operate and no current flows into the emitter E, and the residual vibration of the actuator is suppressed for the operation of the transistor. Absent. Without the dead zone, the voltage of the actuator is controlled by the transistor and becomes a constant value, and the back electromotive force cannot be examined.
[0207]
In FIG. 11, an NPN transistor 810 and a PNP transistor 812 are used as bipolar transistors, but a field effect transistor may be used instead of the bipolar transistor. In the case of using a field effect transistor, the N type field effect transistor is arranged at the position where the NPN type transistor of FIG. 11 is arranged. The gate of the N-type field effect transistor is arranged at the position of the base B of the NPN-type transistor 810 and the source is arranged at the position of the emitter E. Further, a P-type field effect transistor is disposed at a position where the PNP transistor 812 is disposed. The gate of the P-type field effect transistor is disposed at the position of the base B of the PNP transistor 812 and the source is disposed at the position of the emitter E. Furthermore, the gates and sources of the P-type field effect transistor and the N-type field effect transistor are connected. The actuators connected in series have one terminal connected to the sources of a P-type field effect transistor and an N-type field effect transistor connected to each other via a semiconductor switch, and the other terminal connected to the power supply Vcc or the ground GND. It is preferable to be connected.
[0208]
Since the actuators 106A to 106C have different natural frequencies, the residual vibration frequency differs between the actuators 106A to 106C. Therefore, the back electromotive force signals generated from the actuators 106A to 106C have different frequency bands (see FIG. 14).
[0209]
These back electromotive force signals pass through the filter circuit unit 880. The filter circuit unit 880 includes a plurality of bandpass filter circuits 885A to 885C connected in parallel.
[0210]
The band pass filter circuit 885A has a pass frequency band corresponding to the natural frequency of the actuator 106A, and is connected to a semiconductor switch SWA for conduction. Similarly, the bandpass filter circuit 885B has a pass frequency band corresponding to the natural frequency of the actuator 106B, and is connected to the semiconductor switch SWB. Similarly, the band pass filter circuit 885C has a pass frequency band corresponding to the natural frequency of the actuator 106C, and is connected to the semiconductor switch SWC.
[0211]
Each of the semiconductor switches SWA to SWC is controlled by, for example, the control unit 1400 so that a desired bandpass filter circuit can be easily and selectively used. In the present embodiment, the semiconductor switches SWA to SWC are controlled such that when any one of the semiconductor switches is in a conductive state, the other semiconductor switches are in a non-conductive state. Thereby, only the signal from the selected single actuator can be easily extracted.
[0212]
The filter circuit unit 880 also has an effect of removing unnecessary noise. The signal that has passed through the filter circuit unit 880 is output to the amplification unit 860 via the high-pass filter 824.
[0213]
The high pass filter 824 includes a capacitor 826 and a resistor 828. The output of the drive voltage generation unit 850 is output to the amplification unit 860 through such a high pass filter 824. The high-pass filter 824 outputs a high frequency component of the actuator output to the amplifying unit 860 while removing a low frequency component. Further, the high-pass filter 824 has a role of adjusting the output of the amplifying unit 860 so that it falls within the range of 0 to 5 V (Vcc) with the reference potential as the center.
[0214]
The reference potential generation unit 816 includes resistors 818 and 820 connected in series, and a capacitor 822 connected in parallel to the resistor 820. As a result, the reference potential generation unit 816 generates a stable DC potential of about 2 to 3 V as the reference potential and supplies it to the high-pass filter 824, the amplification unit 860, and the comparator 836. For this reason, the voltage of the signal waveform output from the high-pass filter 824 and the amplification unit 860 oscillates around the reference potential.
[0215]
The amplifier 860 includes an operational amplifier 834 and resistors 830 and 832. The operational amplifier 834 and the resistors 830 and 832 are configured as a non-inverting amplifier circuit that amplifies and outputs an input signal without inverting it. The back electromotive force signal output from the drive voltage generation unit 850 is input to the + terminal of the operational amplifier 834 via the high pass filter 824. The negative terminal of the operational amplifier 834 is connected to the output terminal through the negative feedback resistor 830, and is connected to the reference potential through the resistor 832. As a result, the weak counter electromotive force signal output from the actuator is amplified around the reference potential and output to the comparator 836. The waveform of the back electromotive force signal thus amplified can be represented as the analog waveform shown in FIG.
[0216]
The comparator 836 receives the voltage of the back electromotive force signal output from the amplifying unit 860 and the reference potential generated by the reference potential generating unit 816, and when the voltage of the back electromotive force signal is equal to or higher than the reference potential, A low signal is output when the voltage of the back electromotive force signal is equal to or lower than the reference potential. Thereby, a counter electromotive force signal having a digital waveform is generated. That is, while the output of the operational amplifier 834 oscillates around the reference potential, the voltage at the negative terminal of the comparator 836 is equal to the reference potential, so the comparator 836 compares the voltage of the back electromotive force signal with reference to the reference potential. To output a counter electromotive force signal having a digital waveform. The comparator 836 outputs the generated digital waveform back electromotive force signal to the terminal 844.
[0217]
As described above, the drive voltage signal is supplied to the piezoelectric element by the input of the trigger signal from the terminal 840. This trigger signal can be input by the controller 840c. The control device 840c can be provided in various liquid consuming devices such as an ink jet recording device on which a liquid container is mounted.
[0218]
In addition, the filter circuit unit 880 may be provided between the amplifying unit 860 and the comparator 836. In that case, the input side of the high-pass filter 824 is connected to the side of the actuator 106A that is not connected to the actuator 106B.
[0219]
FIG. 12 shows a circuit configuration of the detection circuit unit 1100 of FIG. The detection circuit unit 1100 includes a digital circuit unit 900 and a liquid presence / absence determination unit 1000. The digital circuit unit 900 includes flip-flops 910 and 918, counters 912 and 920, and NAND gates 914 and 916. When the counter 920 counts up to the maximum value (1111, 1111), it does not become (0000, 0000) even if the next clock pulse is input, and maintains the maximum value.
[0220]
When the trigger signal is input from the terminal 842 to the clock input pin CLK of the flip-flop 910, the flip-flop 910 measures the number of pulses of the counter electromotive force signal output from the measurement circuit unit 800 to the counter 912. A signal for controlling the counter 912 to start is output. Further, when the counter 912 counts eight counter electromotive force signal pulses, the flip-flop 910 is cleared via the NAND gate 916. Therefore, the flip-flop 910 supplies a signal that is High during the period from the input of the trigger signal to the eighth pulse of the counter electromotive force signal to the count enable terminal ENP of the counter 912.
[0221]
The counter 912 counts the clock only when the signal input to the counter enable terminal ENP is High. The counter 912 starts counting the number of pulses of the back electromotive force signal after the trigger signal is input to the flip-flop 910, and the signal input to the count enable terminal ENP becomes Low when the number of pulses reaches eight. Finish counting the number of pulses. The counter 912 outputs a signal in which the fourth to eighth pulses are High from the output pin QC to the input pin D of the flip-flop 918.
[0222]
The flip-flop 918 receives from the input pin D the signal from the fourth pulse to the eighth pulse output from the counter 912 from the input pin D, and receives the clock of 16 MHz frequency input from the terminal 846 from the clock input pin CLK. Then, the signal input from the input pin D is output in synchronization with the clock.
[0223]
[Expression 1]

[0224]
In the circuit of FIG. 12, the number of clock pulses of 16 MHz existing between the 4th pulse and the 8th pulse of the back electromotive force waveform is counted, but a counting circuit using the output of the counter 912 is added and combined. Thus, not only the time up to the eighth count but also the arbitrary count can be counted. That is, the time within different count intervals can be detected.
[0225]
FIG. 13 shows a detailed circuit configuration of the liquid presence / absence determination unit 1000 shown in FIG. The liquid presence / absence determination unit 1000 determines the presence / absence of liquid in the liquid container 1 based on the count value of the number of clock pulses of 16 MHz appearing between the fourth pulse and the eighth pulse of the counter electromotive force signal output from the counter 920. to decide. As shown in FIG. 13, the liquid presence / absence determination unit 1000 includes an upper limit register 1011, a lower limit register 1012, comparison units 1014 and 1016, and an AND gate 1018. The upper limit value register 1011 stores the upper limit value of the count value, and the lower limit value register 1012 stores the lower limit value of the count value.
[0226]
The comparison unit 1014 receives the count value output from the digital circuit unit 900 from the B terminal, and receives the upper limit value of the count value from the upper limit value register 1011 via the A terminal. When the count value is smaller than the upper limit value, the comparison unit 1014 outputs a High signal to the AND gate 1018. On the other hand, when the count value is equal to or greater than the upper limit value, the comparison unit 1014 outputs a Low signal to the AND gate 1018. If the count value is greater than or equal to the upper limit value, the frequency of the back electromotive force waveform is lower than the lower limit value and the back electromotive force waveform is not measured normally, so the liquid container is not attached to the recording device or is attached securely. It may not have been.
[0227]
On the other hand, the comparison unit 1016 receives the count value output from the digital circuit unit 900 from the A terminal, and receives the lower limit value of the count value from the lower limit value register 1012 via the B terminal. When the count value is larger than the lower limit value, the comparison unit 1016 outputs a High signal to the AND gate 1018 and the terminal 1022. On the other hand, when the count value is equal to or lower than the lower limit value, the comparison unit 1016 outputs a Low signal to the AND gate 1018 and the terminal 1022. When the count value is equal to or lower than the lower limit value, it means that the liquid in the liquid container 1 does not exist at the mounting position of the actuator 106.
[0228]
When both the comparison units 1014 and 1016 output a High signal, that is, when the count value is smaller than the upper limit value and larger than the lower limit value, the AND gate 1018 outputs a High signal. In this case, since the frequency of the counter electromotive force waveform is lower than the upper limit value, the liquid in the liquid container 1 exists at the mounting position level of the actuator 106. Moreover, since the frequency of the back electromotive force waveform is higher than the lower limit value, it can be seen that the liquid container 1 is securely attached to the recording apparatus and the liquid exists at the attachment position level of the actuator 106. That is, when the terminal 1020 is High, the liquid container 1 is securely attached to the recording apparatus and the liquid is in a normal state where the liquid exists at the attachment position level of the actuator 106.
[0229]
When the comparison unit 1014 outputs a Low signal and the comparison unit 1016 outputs a High signal, that is, when the count value is greater than or equal to the upper limit value and greater than the lower limit value, the AND gate 1018 outputs a Low signal. A high signal is input to the terminal 1022. In this case, it is abnormal because the terminal 1020 is Low, and since the terminal 1022 is High, it can be determined that the liquid container 1 is not attached to the recording apparatus or is not attached securely.
[0230]
When the comparison unit 1014 outputs a High signal and the comparison unit 1016 outputs a Low signal, that is, when the count value is smaller than the upper limit value and less than or equal to the lower limit value, the AND gate 1018 outputs a Low signal. In this case, it is abnormal because the terminal 1020 is Low, and it can be seen that there is no liquid at the mounting position level of the actuator 106 because the terminal 1022 is Low.
[0231]
FIG. 14 shows an outline of an actual example of the frequency band for the resonance frequency in the counter electromotive force signal from the actuators 106A to 106C having different natural frequencies. As shown in FIG. 14, a “liquid present state” and a “no liquid state” can be discriminated within the frequency band of vibration of each of the actuators 106 </ b> A to 106 </ b> C. In order to change the natural frequency of the actuators 106A to 106C, the diameter of the cavity 162 may be changed.
[0232]
FIG. 15 shows a method for manufacturing the actuator 106.
In FIG. 15, a plurality of actuators 106 (four in the example of FIG. 15) are integrally formed. The actuator 106 shown in FIG. 16 is manufactured by cutting the integrally molded product of the plurality of actuators shown in FIG. 15 at each actuator 106. When each piezoelectric element of the plurality of integrally formed actuators 106 shown in FIG. 15 is circular, the actuator 106 shown in FIG. 1 can be manufactured by cutting the integrally formed product in each actuator 106. By integrally forming the plurality of actuators 106, the plurality of actuators 106 can be efficiently manufactured at the same time, and handling during transportation becomes easy.
[0233]
The actuator 106 includes a thin plate or vibration plate 176, a substrate 178, an elastic wave generating means or piezoelectric element 174, a terminal forming member or upper electrode terminal 168, and a terminal forming member or lower electrode terminal 170.
[0234]
The piezoelectric element 174 includes a piezoelectric diaphragm or piezoelectric layer 160, an upper electrode 164, and a lower electrode 166. A vibration plate 176 is formed on the upper surface of the substrate 178, and a lower electrode 166 is formed on the upper surface of the vibration plate 176. A piezoelectric layer 160 is formed on the upper surface of the lower electrode 166, 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 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.
[0235]
In the case shown in FIG. 15, a plurality of (four in the example of FIG. 15) piezoelectric elements 174 are formed on the diaphragm 176. A lower electrode 166 is formed on the surface of the diaphragm 176, a piezoelectric layer 160 is formed on the surface of the lower electrode 166, and an upper electrode 164 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 160. Upper electrode terminals 168 and lower electrode terminals 170 are formed at the ends of the upper electrode 164 and the lower electrode 166. The four actuators 106 are cut separately and used individually.
[0236]
FIG. 16 shows a cross section of a part of the actuator 106 having a rectangular piezoelectric element. FIG. 17 shows an entire cross section of the actuator 106 shown in FIG.
[0237]
As shown in FIG. 17, a through hole 178 a is formed on the surface of the substrate 178 facing the piezoelectric element 174. The through hole 178a is sealed by the vibration plate 176. The diaphragm 176 is made of an electrically insulating material that can be elastically deformed, such as alumina or zirconia oxide.
[0238]
A piezoelectric element 174 is formed on the vibration plate 176 at a position corresponding to 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, that is, rightward in FIG.
[0239]
The upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 are formed on the upper surfaces of the auxiliary electrode 172 and the lower electrode 166, respectively. The lower electrode terminal 170 is in electrical contact with the lower electrode 166, and the upper electrode terminal 168 is in electrical contact with the upper electrode 164 through the auxiliary electrode 172, and between the piezoelectric element and the outside of the actuator 106. Deliver signals. The upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 have a height equal to or higher than the height of the piezoelectric element 174 in which the electrodes 164 and 166 and the piezoelectric layer 160 are combined.
[0240]
FIG. 18 shows a manufacturing method of the actuator 106 shown in FIG.
First, the through hole 40a is drilled in the green sheet 40 using a press or laser processing. The green sheet 40 becomes the substrate 178 after firing. The green sheet 40 is formed of a material such as ceramic.
[0241]
Next, another green sheet 41 is laminated on the surface of the green sheet 40. The green sheet 41 becomes the diaphragm 176 after firing. The green sheet 41 is formed of a material such as zirconia oxide.
[0242]
Next, the conductive layer 42, the piezoelectric layer 160, and the conductive layer 44 are sequentially formed on the surface of the green sheet 41 by a method such as pressure film printing. The conductive layer 42 later becomes the lower electrode 166, and the conductive layer 44 later becomes the upper electrode 164.
[0243]
Next, the formed green sheet 40, green sheet 41, conductive layer 42, piezoelectric layer 160, and conductive layer 44 are dried and fired.
[0244]
The spacer members 47 and 48 are members for raising the height of the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 to be higher than the piezoelectric element. The spacer members 47 and 48 are formed by printing or laminating the same material as the green sheets 40 and 41. By using the spacer members 47 and 48, the material of the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170, which are noble metals, can be reduced. In addition, 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 170 can be printed with high accuracy, and the height can be increased with high accuracy.
[0245]
When the conductive layer 42 is formed, the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 can be easily formed or firmly fixed by simultaneously forming the connection portion 44 ′ with the conductive layer 44 and the spacer members 47 and 48. . Finally, the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 are formed in the end regions of the conductive layer 42 and the conductive layer 44. When the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 are formed, the upper electrode terminal 168 and the lower electrode terminal 170 are formed so as to be electrically connected to the piezoelectric layer 160.
[0246]
FIG. 19 shows still another embodiment of an ink cartridge to which the present invention is applied. FIG. 19A is a cross-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 on 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.
[0247]
FIG. 19 (B) shows a detailed cross section of the actuator 650 and the through hole 1c shown in FIG. 19 (A). FIG. 19C shows a plane of the actuator 650 and the through hole 1c shown in FIG. The actuator 650 has a diaphragm 72 and a piezoelectric element 73 fixed to the diaphragm 72. The actuator 650 is fixed to the bottom surface of the container 1 so that the piezoelectric element 73 faces the through hole 1 c via the vibration plate 72 and the substrate 71. The diaphragm 72 is elastically deformable and has ink resistance.
[0248]
Depending on the amount of ink in the container 1, the amplitude and frequency of the counter electromotive force generated by the residual vibration of the piezoelectric element 73 and the diaphragm 72 change. Since the through hole 1c is formed at a position facing the actuator 650, a minimum amount of ink is secured in the through hole 1c. Therefore, the ink end of the container 1 can be reliably detected by measuring in advance the vibration characteristics of the actuator 650 determined by the amount of ink secured in the through hole 1c.
[0249]
FIG. 20 shows another embodiment of the through hole 1c. 20A, 20 </ b> B, and 20 </ b> C, the left diagram shows a state in which there is no ink K in the through hole 1 c, and the right diagram shows a state in which the ink K remains in the through hole 1 c. Indicates. In the embodiment of FIG. 19, the side surface of the through hole 1c is formed as a vertical wall. In FIG. 20A, the through-hole 1c has a side surface 1d that is slanted in the vertical direction and is open to the outside. In FIG. 20B, step portions 1e and 1f are formed on the side surface of the through hole 1c, and the upper step portion 1f is wider than the lower step portion 1e. In FIG. 20C, the through-hole 1c has a groove 1g extending in a direction in which the ink K is easily discharged, that is, in the direction of the ink supply port 2.
[0250]
According to the shape of the through hole 1c shown in FIGS. 20A to 20C, the amount of ink K in the ink reservoir can be reduced. Therefore, M ′ cav described with reference to FIGS. 1 and 2 can be made smaller than M ′ max. For this reason, the vibration characteristic of the actuator 650 at the time of ink end can be greatly different from that at the time of ink remaining in an amount of ink K that can be printed on the container 1, and the ink end can be detected more reliably. it can.
[0251]
FIG. 21 is a perspective view showing another embodiment of the actuator. The actuator 660 has a packing 76 outside the through-hole 1c of the diaphragm 72 constituting 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 caulking through the caulking hole 77.
[0252]
FIGS. 22A and 22B are perspective views showing still another embodiment of the actuator. In the present embodiment, the actuator 670 includes a recess forming substrate 80 and a piezoelectric element 82. A recess 81 is formed on one surface of the recess forming substrate 80 by a technique such as etching, and a piezoelectric element 82 is attached to the other surface. Of the recess forming substrate 80, the bottom of the recess 81 acts as a vibration region. Therefore, the vibration region of the actuator 670 is defined by the peripheral edge of the recess 81.
[0253]
Actuator 670 is similar to the structure in which substrate 178 and diaphragm 176 are integrally formed in actuator 106 according to the embodiment of FIG. In this case, the manufacturing process when manufacturing the ink cartridge can be shortened, and the cost is reduced. The actuator 670 is preferably of a size that can be embedded in the through hole 1 c provided in the container 1. Thereby, the recess 81 can also act as a cavity. The actuator 106 according to the embodiment shown in FIG. 1 may be formed so as to be embedded in the through hole 1c, similarly to the actuator 670 according to the embodiment shown in FIG.
[0254]
FIG. 23 is a perspective view showing a configuration in which the actuator 106 is integrally formed as the mounting module body 100. The module body 100 is attached to a predetermined portion of the container 1 of the ink cartridge. The module body 100 is configured to detect the consumption state of the liquid in the container 1 by detecting a change in at least the acoustic impedance in the ink liquid.
[0255]
The module body 100 of the present embodiment includes a liquid container mounting portion 101 for mounting the actuator 106 to the container 1. The liquid container mounting portion 101 includes a base 102 having a substantially rectangular plane, and a cylindrical portion 116 on the base 102 that houses an actuator 106 that oscillates in response to a drive signal. The module body 100 is configured such that the actuator 106 of the module body 100 cannot be contacted from the outside when the module body 100 is attached to the ink cartridge. Thereby, the actuator 106 can be protected from external contact. The leading edge of the cylindrical portion 116 is rounded so that it can be easily fitted into a hole formed in the ink cartridge.
[0256]
24 is an exploded view of the module body 100 shown in FIG. The module body 100 includes a liquid container mounting portion 101 made of resin, and a piezoelectric device mounting portion 105 (see FIG. 23) having a plate 110 and a recess 113. Further, the module body 100 includes lead wires 104a and 104b, an actuator 106, and a film 108. Preferably, the plate 110 is made of a material that hardly rusts, such as stainless steel or a stainless alloy.
[0257]
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 that the lead wires 104a and 104b can be accommodated, and accommodate the actuator 106, the film 108, and the plate 110. A recess 113 is formed around the opening 114 so that it can be formed.
[0258]
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 recess 113 (the liquid container mounting portion 101). Therefore, the lead wires 104 a and 104 b, the actuator 106, the film 108, and the plate 110 are attached to the liquid container attaching portion 101 as a unit.
[0259]
The lead wires 104a and 104b are coupled to the upper electrode and the lower electrode of the actuator 106, respectively, and transmit a drive signal to the piezoelectric layer, while transmitting a resonance frequency signal detected by the actuator 106 to a recording device or the like.
[0260]
The actuator 106 oscillates temporarily based on the drive signal transmitted from the lead wires 104a and 104b. Further, the actuator 106 vibrates residually after oscillation, and generates back electromotive force by the vibration. At this time, the resonance frequency corresponding to the liquid consumption state in the liquid container can be detected by detecting the vibration period of the counter electromotive force waveform.
[0261]
The film 108 adheres the actuator 106 and the plate 110 to make the actuator liquid-tight. The film 108 is preferably formed of polyolefin or the like and bonded by heat fusion. When the actuator 106 and the plate 110 are bonded and fixed in a planar shape by the film 108, there is no variation depending on the bonding location, and portions other than the vibrating portion do not vibrate. Therefore, even if the actuator 106 is bonded to the plate 110, the vibration characteristics of the actuator 106 do not change.
[0262]
The plate 110 has a circular shape, and the opening 114 of the base 102 is formed in a cylindrical shape. The actuator 106 and the film 108 are formed in a rectangular shape. The lead wires 104 a and 104 b, the actuator 106, the film 108, and the plate 110 may be detachable from the base 102. The base 102, the lead wires 104 a and 104 b, the actuator 106, the film 108, and the plate 110 are disposed symmetrically with respect to the central axis of the module body 100. The centers of the base 102, the actuator 106, the film 108, and the plate 110 are disposed on the substantially central axis of the module body 100.
[0263]
Further, the area of the opening 114 of the base 102 is formed larger than the area of the vibration region of the actuator 106. A through hole 112 is formed at a position facing the vibration portion of the actuator 106 at the center of the plate 110. As shown in FIGS. 1 and 2, the actuator 106 has a cavity 162, 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 residual ink. For example, it is preferable that the depth of the through hole 112 is not more than one third of the diameter. The through-hole 112 has a substantially perfect circular shape that is symmetric with respect to the central axis of the module body 100. Further, the area of the through hole 112 is larger than the opening area of the cavity 162 of the actuator 106. The peripheral edge of the cross section of the through hole 112 may have a taper shape or a step shape. The module body 100 is mounted on the side, top, or bottom of the container 1 so that the through hole 112 faces the inside of the container 1. When the ink is consumed and the ink around the actuator 106 is exhausted, a change in the ink level can be detected based on a large change in the resonance frequency of the actuator 106.
[0264]
FIG. 25 is a perspective view showing another embodiment of the module body. In the module body 400 of this embodiment, a piezoelectric device mounting portion 405 is formed in the liquid container mounting portion 401. The liquid container mounting portion 401 includes a base 402 on a square whose plane is substantially rounded, and a columnar cylindrical portion 403 on the base 402. Further, the piezoelectric device mounting portion 405 includes a plate-like element 406 and a concave portion 413 that stand on the cylindrical portion 403. In the recess 413 provided on the side surface of the plate-like element 406, the actuator 106 is arranged vertically. Note that the tip of the plate-like element 406 is chamfered at a predetermined angle so that it can be easily fitted into a hole formed in the ink cartridge.
[0265]
26 is an exploded perspective view of the module body 400 shown in FIG. Similar to the module body 100 shown in FIG. 23, the module body 400 includes a liquid container mounting portion 401 and a piezoelectric device mounting portion 405. The liquid container mounting portion 401 has a base 402 and a cylindrical portion 403, and the piezoelectric device mounting portion 405 has a plate-like element 406 and a recess 413. The actuator 106 is joined to the plate 410 and fixed to the recess 413. The module body 400 further includes lead wires 404a and 404b, an actuator 106, and a film 408.
[0266]
In the present embodiment, the plate 410 has a rectangular shape, and the opening 414 provided in the plate-like element 406 is also formed in a rectangular shape. The lead wires 404 a and 404 b, the actuator 106, the film 408, and the plate 410 may be configured to be detachable from the base 402. The actuator 106, the film 408, and the plate 410 are disposed symmetrically with respect to a central axis that passes through the center of the opening 414 and extends in the vertical direction with respect to the plane of the opening 414. Further, the centers of the actuator 406, the film 408, and the plate 410 are disposed on the substantially central axis of the opening 414.
[0267]
The area of the through hole 412 provided at the center of the plate 410 is formed larger than the area of the opening of the cavity 162 of the actuator 106. 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, and is preferably set to a size equal to or less than one third of the diameter of the through hole 412, for example. The through hole 412 has a substantially perfect circular shape that is symmetric with respect to the central axis of the module body 400. The peripheral edge of the cross section of the through hole 412 may be a taper shape or a step shape. The module body 400 can be attached to the bottom of the container 1 such that the through hole 412 is disposed inside the container 1. Since the actuator 106 is disposed in the container 1 so as to extend in the vertical direction, the ink end point is set by changing the height at which the actuator 106 is disposed in the container 1 by changing the height of the base 402. Can be easily changed.
[0268]
FIG. 27 shows still another embodiment of the module body. Similar to the module body 100 shown in FIG. 23, the module body 500 of FIG. 27 includes a liquid container mounting portion 501 having a base 502 and a cylindrical portion 503. The module body 500 further includes lead wires 504a and 504b, an actuator 106, a film 508, and a plate 510. The base 502 included in the liquid container mounting portion 501 has an opening 514 at the center so that the lead wires 504a and 504b can be accommodated, and the opening 514 so that the actuator 106, the film 508, and the plate 510 can be accommodated. A recess 513 is formed around 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 integrally attached to the liquid container attachment portion 501.
[0269]
In the module body 500 of the present embodiment, a cylindrical portion 503 whose upper surface is slanted in the vertical direction is formed on a square base 502 having a substantially rounded plane. The actuator 106 is disposed on a concave portion 513 provided obliquely in the vertical direction on the upper surface of the cylindrical portion 503.
[0270]
That is, the tip of the module body 500 is inclined, and the actuator 106 is mounted on the inclined surface. For this reason, when the module body 500 is mounted on the bottom or side of the container 1, the actuator 106 is disposed so as to be inclined with respect to the vertical direction of the container 1. The inclination angle of the tip of the module body 500 is preferably between approximately 30 ° and 60 ° in view of detection performance.
[0271]
The module body 500 is mounted on the bottom or side of the container 1 so that the actuator 106 is disposed in the container 1. When the module body 500 is attached to the side portion 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 lateral side of the container 1 while being inclined. On the other hand, when the module body 500 is mounted on the bottom of the container 1, it is preferable that the actuator 106 is attached to the container 1 so as to face the ink supply port side of the container 1 while being inclined.
[0272]
FIG. 28 is a cross-sectional view of the vicinity of the bottom of the ink container when the module body 100 shown in FIG. The module body 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 body 100 to keep the module body 100 and the container 1 liquid-tight. Thus, in order to be able to seal with an O-ring, the module body 100 preferably includes a cylindrical portion as described with reference to FIG.
[0273]
When the tip of the module body 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 periphery of the vibration part of the actuator 106 is liquid or gas, the ink consumption state can be detected using the module body 100.
[0274]
In addition to the module body 100, the module body 400 shown in FIG. 25, the module body 500 shown in FIG. 27, or the module bodies 700A, 700B, 750A, and 750B shown in FIG. 29 and FIG. The body 600 may be attached to the container 1 to detect the presence or absence of ink.
[0275]
FIG. 29 shows still another embodiment of the module body 100. A module body 750A in FIG. 29A includes an actuator 106b and a base portion 360. The module body 750 </ b> A is attached to the container 1 so that the front surface thereof is substantially integrated with the inner surface of the side wall of the container 1. The actuator 106b includes a piezoelectric layer 160, an upper electrode 164, a lower electrode 166, and a diaphragm 176. A lower electrode 166 is formed on the upper surface of the diaphragm 176. A piezoelectric layer 160 is formed on the upper surface of the lower electrode 166, and an upper electrode 164 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 160. Accordingly, the piezoelectric layer 160 is formed so as to be sandwiched from above and below by the upper electrode 164 and the lower electrode 166. 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 region of the piezoelectric element and the diaphragm 176 is a vibration part where the actuator actually vibrates. A through hole 385 is provided in the side wall of the container 1. Therefore, the ink comes into contact with the vibration plate 176 through the through hole 385 of the container 1.
[0276]
Next, the operation of the module body 750A illustrated in FIG. 29A will be described. The upper electrode 164 and the lower electrode 166 transmit a drive signal to the piezoelectric layer 160 and a signal having a resonance frequency detected by the piezoelectric layer 160 to the recording device. The piezoelectric layer 160 oscillates by a drive signal transmitted by the upper electrode 164 and the lower electrode 166, and then oscillates residually. Due to this residual vibration, the piezoelectric layer 160 generates a counter electromotive force. The presence or absence of ink can be detected by counting the vibration period of the counter electromotive force waveform and detecting the resonance frequency at that time.
[0277]
In the module body 750A, the surface opposite to the piezoelectric element side of the vibrating portion of the actuator 106b, that is, as shown in FIG. 29A, only the vibrating plate 176 comes into contact with the ink in the ink container 1. ing. In the module body 750A of FIG. 29A, it is not necessary to embed the electrodes of the lead wires (104a, 104b, 404a, 404b, 504a, and 504b) shown in FIGS. 23 to 27 in the module body. For this reason, a shaping | molding process is simplified. Furthermore, the module body 750A can be replaced or recycled. Furthermore, since the actuator 106b is protected by the base 360, the actuator 106b can be protected from contact with the outside.
[0278]
FIG. 29B shows still another embodiment of the module body. A module body 750B in FIG. 29B includes an actuator 106b and a base portion 360. The module body 750B is mounted on the container 1 so that the front surface thereof is substantially integrated with the inner surface of the side wall of the container 1. The actuator 106b includes a piezoelectric layer 160, an upper electrode 164, a lower electrode 166, and a diaphragm 176. A lower electrode 166 is formed on the upper surface of the diaphragm 176. A piezoelectric layer 160 is formed on the upper surface of the lower electrode 166, and an upper electrode 164 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 160. Accordingly, the piezoelectric layer 160 is formed so as to be sandwiched from above and below by the upper electrode 164 and the lower electrode 166. 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 region of the piezoelectric element and the diaphragm 176 is a vibration part where the actuator actually vibrates. A thin wall portion 380 is provided on the side wall of the container 1. In the module body 750B, the surface opposite to the piezoelectric element side of the vibration portion of the actuator 106b, that is, as shown in FIG. 29B, only the vibration plate 176 is in contact with the thin wall portion 380 of the ink container 1. Is attached to the container 1. Therefore, the vibration part of the actuator 106b vibrates with the thin wall part 380.
[0279]
Next, the operation of the module body 750B illustrated in FIG. 29B will be described. The upper electrode 164 and the lower electrode 166 transmit a drive signal to the piezoelectric layer 160 and a signal having a resonance frequency detected by the piezoelectric layer 160 to the recording device. The piezoelectric layer 160 oscillates by a drive signal transmitted by the upper electrode 164 and the lower electrode 166, and then oscillates at a resonance period. Since the vibration plate 176 is in contact with the thin wall portion 380 of the container 1, the vibration portion of the actuator 106 b vibrates with the thin wall portion 380. Since the inner surface side of the container 1 of the thin wall portion 380 is in contact with ink, when the actuator 106b vibrates with the thin wall portion 380, the resonance frequency and amplitude of the residual vibration change depending on the remaining amount of ink. Due to this residual vibration, the piezoelectric layer 160 generates a counter electromotive force. The remaining amount of ink can be detected by counting the vibration period of the counter electromotive force waveform and detecting the resonance frequency at that time.
[0280]
In the module body 750B of FIG. 29B, it is not necessary to embed electrodes of the lead wires (104a, 104b, 404a, 404b, 504a, and 504b) shown in FIGS. 23 to 27 in the module body. For this reason, a shaping | molding process is simplified. Further, the module body 750B can be replaced or recycled. Furthermore, since the actuator 106b is protected by the base 360, the actuator 106b can be protected from contact with the outside.
[0281]
FIG. 30A shows a cross-sectional view of the ink container when the module body 700B is mounted on the container 1. FIG. In the case of FIG. 30A, the module body 700B is used as one of the mounting structures. The module body 700B is mounted on the container 1 such that the liquid container mounting portion 360 protrudes into the container 1. A through hole 370 is formed in the mounting plate 350, and the through hole 370 faces the vibration portion of the actuator 106b. Further, a hole 382 is formed in the bottom wall of the module body 700B, and a piezoelectric device mounting portion 363 is formed. The actuator 106b is provided so as to close the hole 382.
[0282]
Therefore, the ink comes into contact with the vibration plate 176 through 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 106b are fixed by a mounting plate 350 and a film member. Further, a sealing structure 372 is provided at a connection portion between the liquid container mounting portion 360 and the container 1. 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 body 700B and the container 1 in FIG. 30A are separate bodies, as shown in FIG. 30B, the piezoelectric device mounting portion of the module body 700B may be constituted by a part of the container 1. .
[0283]
In the module body 700B of FIG. 30A, the lead wires shown in FIGS. 23 to 27 need not be embedded in the module body. For this reason, a shaping | molding process is simplified. Furthermore, the module body 700B can be replaced and recycled.
[0284]
When the ink cartridge is shaken, the ink may adhere to the upper surface or the side surface of the container 1. Such ink may hang down from the upper surface or side surface of the container 1 and come into contact with the actuator 106b, causing the actuator 106b to malfunction. However, when the liquid container mounting portion 360 of the module 700B protrudes into the container 1, the actuator 106b does not malfunction due to ink dripping from the upper surface or side surface of the container 1.
[0285]
In the example of FIG. 30A, only a part of the vibration plate 176 and the mounting plate 350 is attached to the container 1 so as to come into contact with the ink in the container 1.
[0286]
FIG. 30B is a cross-sectional view of the ink container for another example when the actuator 106 b is mounted on the container 1. In the ink cartridge according to the example of FIG. 30B, the protection member 361 is attached to the container 1 as a separate body from the actuator 106b. Therefore, the protection member 361 and the actuator 106b are not integrated as a module. However, the protection member 361 can protect the actuator 106b from being touched by the user's hand. A hole 380 is provided in the side wall of the container 1 corresponding to the front surface of the actuator 106b.
[0287]
The actuator 106 b includes a piezoelectric layer 160, an upper electrode 164, a lower electrode 166, a vibration plate 176 and a mounting plate 350. A vibration plate 176 is formed on the upper surface of the mounting plate 350, and a lower electrode 166 is formed on the upper surface of the vibration plate 176. A piezoelectric layer 160 is formed on the upper surface of the lower electrode 166, and an upper electrode 164 is formed on the upper surface of the piezoelectric layer 160. Accordingly, 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. The circular portions that are the main parts 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 region of the piezoelectric element and the diaphragm 176 is a vibration part where the actuator actually vibrates. A through hole 370 is provided in the mounting plate 350. Therefore, the ink contacts the vibration plate 176 through the hole 380 of the container 1 and 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 example of FIG. 30B, the actuator 106b is protected from contact with the outside by the protective member 361.
[0288]
Note that the actuator 106b and the mounting plate 350 in the examples of FIGS. 30A and 30B can be replaced with the actuator 106 having the substrate 178 of FIG.
[0289]
FIG. 30C shows an embodiment including a mold structure 600 including an actuator 106b. In the example of FIG. 30C, a mold structure 600 is used as one of the attachment structures. The mold structure 600 includes an actuator 106b and a mold part 364. The actuator 106b and the mold part 364 are integrally formed. The mold part 364 is formed of a plastic material such as silicon resin. The mold part 364 is formed to have two legs extending from the actuator 106b side. The foot portion of the mold portion 364 has a lead wire 362 inside. The mold part 364 has two leg ends of the mold part 364 formed in a hemispherical shape outside the container 1 in order to fix the mold part 364 and the container 1 in a liquid-tight manner. The mold part 364 is attached to the container 1 so that the actuator 106 b protrudes into the container 1. As a result, the vibration part of the actuator 106 b comes into contact with the ink in the container 1. The mold part 364 protects the upper electrode 164, the piezoelectric layer 160, and the lower electrode 166 of the actuator 106b from contact with ink.
[0290]
The mold structure 600 in FIG. 30C does not require the sealing structure 372 between the mold part 364 and the container 1, and thus ink is difficult to leak from the container 1. Further, since the mold structure 600 does not protrude from the outside of the container 1, the actuator 106b can be protected from contact with the outside. In the mold structure 600, since the mold part 364 protrudes into the container 1, the actuator 106b does not malfunction due to ink dripping from the upper surface or side surface of the container 1.
[0291]
FIG. 31 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 ink jet 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 contain different types of ink, for example, different colors. On the bottom surface of each of the plurality of ink cartridges 180, an actuator 106 that is a means for detecting at least acoustic impedance is mounted. By mounting the actuator 106 on the ink cartridge 180, the remaining amount of ink in the ink cartridge 180 can be detected.
[0292]
FIG. 32 shows details of the vicinity of the head portion of the ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus includes an ink introduction unit 182, a holder 184, a head plate 186, and a nozzle plate 188. A plurality of nozzles 190 that eject ink are formed on the nozzle plate 188.
[0293]
The ink introduction part 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. Ink is introduced from the ink cartridge 180 into the ink inlet 183.
[0294]
The ink cartridge 180 has an air introduction port 185 and an ink supply port 187. Air is introduced into the air introduction port 185 from the air supply port 181 of the ink introduction unit 182. The ink supply port 187 supplies ink to the ink introduction port 183 of the ink introduction unit 182. By introducing air into the ink cartridge 180 from the air introduction port 185, supply of ink from the ink cartridge 180 to the ink introduction unit 182 is promoted. The holder 184 communicates the ink supplied from the ink cartridge 180 via the ink introduction part 182 to the head plate 186.
[0295]
FIG. 33 shows another embodiment of the ink cartridge 180 shown in FIG. In the ink cartridge 180A of FIG. 33A, the actuator 106 is mounted on a bottom surface 194a formed obliquely in the vertical direction. Since the actuator 106 is mounted obliquely with respect to the vertical direction of the ink container 194, the ink can be swept well.
[0296]
Inside the ink container 194 of the ink cartridge 180, a wave preventing wall 192 is provided at a position facing the actuator 106 at a predetermined height from the inner bottom surface of the ink container 194. A gap filled with ink is formed between the actuator 106 and the wave barrier 192. The interval between the wave preventing wall 192 and the actuator 106 is set to such an extent that the ink is not retained by the capillary force.
[0297]
When the ink container 194 rolls, an ink wave is generated inside the ink container 194. Due to the impact, gas or bubbles may be detected by the actuator 106 and the actuator 106 may malfunction. However, by providing the wave preventing wall 192, it is possible to prevent ink waves near the actuator 106 and prevent malfunction of the actuator 106.
[0298]
The actuator 106 of the ink cartridge 180B shown in FIG. 33B is mounted on the side wall of the supply port of the ink container 194. The actuator 106 may be mounted on the side wall or bottom surface of the ink container 194 as long as it is in the vicinity of the ink supply port 187. The actuator 106 is preferably attached to the center of the ink container 194 in the width direction.
[0299]
Since the ink passes through the ink supply port 187 and is supplied to the outside, providing the actuator 106 in the vicinity of the ink supply port 187 ensures that the ink and the actuator 106 come into contact until the ink near end point. Therefore, the actuator 106 can reliably detect the time point of the ink near end.
[0300]
Further, by providing the actuator 106 in the vicinity of the ink supply port 187, the positioning of the actuator 106 on the ink container and the contact on the carriage is ensured when the ink container is mounted on the cartridge holder on the carriage. The reason for this is that the most important factor in the connection between the ink container and the carriage is a reliable connection between the ink supply port and the supply needle. If there is any deviation between them, the tip of the supply needle is damaged, or a sealing structure such as an O-ring is damaged, and ink leaks out. In order to prevent such a problem, the ink jet printer usually has a special structure that allows accurate alignment when the ink container is mounted on the carriage. Therefore, by arranging the actuator in the vicinity of the supply port, the alignment of the actuator can be ensured at the same time. Further, by mounting the actuator 106 at the center in the width direction of the ink container 194, more reliable alignment can be realized. This is because, when the ink container is mounted on the holder, when the shaft swings around the center line in the width direction, the vibration is the least.
[0301]
FIG. 34 shows still another embodiment of the ink cartridge 180. 34A is a cross-sectional view of the ink cartridge 180C, FIG. 34B is an enlarged cross-sectional view of the side wall 194b of the ink cartridge 180C shown in FIG. 34A, and FIG. It is a perspective view from the front.
[0302]
In the ink cartridge 180C, the semiconductor storage means 7 and the actuator 106 are formed on the same circuit board 610. As shown in FIGS. 34B and 34C, the semiconductor memory means 7 is formed above the circuit board 610, and the actuator 106 is formed below the semiconductor memory means 7 on the same circuit board 610. .
[0303]
An odd-shaped O-ring 614 is attached to the side wall 194b so as to surround the periphery of the actuator 106. A plurality of crimping portions 616 for joining the circuit board 610 to the ink container 194 are formed on the side wall 194b. The circuit board 610 is joined to the ink container 194 via the crimping portion 616, and the atypical O-ring 614 is pressed against the circuit board 610, so that the vibration region of the actuator 106 can come into contact with the ink, and the ink cartridge Keep the exterior and interior fluid-tight.
[0304]
Terminals 612 are formed in the semiconductor memory means 7 and in the vicinity of the semiconductor memory means 7. The terminal 612 exchanges signals between the semiconductor storage means 7 and the outside of the inkjet storage device or the like. The semiconductor memory means 7 can 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, a single attachment process is sufficient when the actuator 106 and the semiconductor storage means 7 are attached to the ink cartridge 180C. Further, the work process at the time of manufacturing and recycling the ink cartridge 180C is simplified. Furthermore, since the number of parts is reduced, the manufacturing cost of the ink cartridge 180C can be reduced.
[0305]
The actuator 106 detects the ink consumption state in the ink container 194. The semiconductor storage unit 7 stores ink information such as the remaining amount of ink detected by the actuator 106. In addition, the semiconductor storage unit 7 stores information on characteristic parameters such as the characteristics of ink and ink cartridges used when detecting the remaining amount of ink.
[0306]
The semiconductor storage means 7 is used when the ink in the ink container 194 is full, that is, when the ink is filled in the ink container 194, or when the ink is at the end, that is, when the ink in the ink container 194 is consumed. The resonance frequency is stored as one of the characteristic parameters. The resonance frequency when the ink in the ink container 194 is full or in an end state may be stored when the ink container is first attached to the ink jet recording apparatus. Further, the resonance frequency when the ink in the ink container 194 is full or in an end state may be stored during the manufacture of the ink container 194.
[0307]
The resonance frequency when the ink in the ink container 194 is full or end is stored in the semiconductor storage unit 7 in advance, and the resonance frequency data is read on the ink jet recording apparatus side, thereby detecting variations in the remaining ink amount. Can be corrected. As a result, it is possible to accurately detect that the remaining amount of ink has decreased to the reference value.
[0308]
FIG. 35 shows still another embodiment of the ink cartridge 180. In the ink cartridge 180D shown in FIG. 35A, a plurality of actuators 106 are mounted on the side wall 194b of the ink container 194. The plurality of integrally formed actuators 106 shown in FIG. 15 are preferably used as each of the plurality of actuators 106. The plurality of actuators 106 are arranged on the side wall 194b at intervals in the vertical direction. By disposing a plurality of actuators 106 on the side wall 194b at intervals in the vertical direction, the remaining amount of ink can be detected stepwise.
[0309]
In an ink cartridge 180E shown in FIG. 35B, an actuator 606 that is long in the vertical direction is mounted on the side wall 194b of the ink container 194. A change in the remaining amount of ink in the ink container 194 can be continuously detected by the actuator 606 that is long in the vertical direction. The length of the actuator 606 is desirably more than half the height of the side wall 194b. The actuator 606 in FIG. 35B has a length from the upper end to the lower end of the side wall 194b.
[0310]
In the ink cartridge 180F shown in FIG. 35C, a plurality of actuators 106 are mounted on the side wall 194b of the ink container 194 in the same manner as the ink cartridge 180D shown in FIG. In addition, a wave barrier 192 that is long in the vertical direction is provided with a predetermined interval facing the plurality of actuators 106. The plurality of integrally formed actuators 106 shown in FIG. 15 are preferably used as each of the plurality of actuators 106.
[0311]
A gap filled with ink is formed between the actuator 106 and the wave barrier 192. Further, the interval between the wave preventing wall 192 and the actuator 106 is set to such an extent that the ink is not retained by the capillary force.
[0312]
When the ink container 194 rolls, an ink wave is generated inside the ink container 194. Due to the impact, gas or bubbles are detected by the actuator 106, and the actuator 106 may malfunction. However, by providing the wave preventing wall 192 as shown in FIG. 35C, it is possible to prevent the ink from flowing near the actuator 106 and to prevent the actuator 106 from malfunctioning. Further, the wave preventing wall 192 prevents bubbles generated by the ink swinging from entering the actuator 106.
[0313]
FIG. 36 shows still another embodiment of the ink cartridge 180. The ink cartridge 180G in FIG. 36A includes a plurality of partition walls 212 extending downward from the upper surface 194c of the ink container 194. The lower end of each partition wall 212 and the bottom surface of the ink container 194 are spaced apart from each other by a predetermined distance, and the bottom part of the ink container 194 communicates. The ink cartridge 180G has a plurality of storage chambers 213 defined by a plurality of partition walls 212, respectively. The bottoms of the plurality of storage chambers 213 communicate with each other.
[0314]
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 molded actuator 106 shown in FIG. 15 is preferably used as each of the plurality of actuators 106. The actuator 106 is disposed approximately at the center of the upper surface 194 c of the storage chamber 213 of the ink container 194.
[0315]
The capacity of the storage chamber 213 is the largest on the ink supply port 187 side, and gradually decreases as the ink supply port 187 moves away from the ink container 194. Therefore, the interval at which the actuator 106 is disposed is wider on the ink supply port 187 side and becomes narrower as the ink supply port 187 moves away from the ink container 194.
[0316]
Ink is discharged from the ink supply port 187 and air enters from the air introduction port 185. For this reason, the ink in the storage chamber 213 at the back of the ink cartridge 180G is consumed in order from the ink in the storage chamber 213 on the ink supply port 187 side. For example, while the ink in the storage chamber 213 closest to the ink supply port 187 is consumed and the ink level in the storage chamber 213 closest to the ink supply port 187 is lowered, the other storage chamber 213 is filled with ink. ing. When the ink in the storage chamber 213 closest to the ink supply port 187 is consumed, air enters the second storage chamber 213 counted from the ink supply port 187 and the ink in the second storage chamber 213 is consumed. For the first time, the ink level in the second storage chamber 213 begins to drop. At this time, the third and subsequent storage chambers 213 counted from the ink supply chamber 187 are filled with ink. In this way, ink is consumed in order from the storage chamber 213 close to the ink supply port 187 to the storage chamber 213 far away.
[0317]
As described above, the actuator 106 is disposed on the upper surface 194c of the ink container 194 for each of the storage chambers 213, so that the actuator 106 can detect a decrease in the ink amount in stages. Further, since the capacity of the storage chamber 213 gradually decreases from the ink supply port 187 toward the back, the time interval for the actuator 106 to detect the decrease in the ink amount gradually decreases, and the frequency approaches the ink end. Can be detected high.
[0318]
The ink cartridge 180H of FIG. 36B has one partition wall 212 extending downward from the upper surface 194c of the ink container 194. 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, and the bottom part of the ink container 194 communicates. The ink cartridge 180H has two storage chambers 213a and 213b that are partitioned by a partition wall 212. The bottoms of the storage chambers 213a and 213b communicate with each other.
[0319]
The capacity of the storage chamber 213a on the ink supply port 187 side is larger than the capacity of the storage chamber 213b at the back as viewed from the ink supply port 187. In particular, the capacity of the storage chamber 213b is preferably smaller than half of the capacity of the storage chamber 213a.
[0320]
The actuator 106 is mounted on the upper surface 194c of the storage chamber 213b. Further, the storage chamber 213b is formed with a buffer 214, which is a groove for catching air bubbles entering when the ink cartridge 180H is manufactured. In FIG. 36B, the buffer 214 is formed as a groove extending upward from the side wall 194 b of the ink container 194. The buffer 214 captures bubbles that have entered the ink storage chamber 213b. For this reason, it is possible to prevent the actuator 106 from erroneously recognizing the ink end due to bubbles.
[0321]
Since the actuator 106 is provided on the upper surface 194c of the storage chamber 213b, the ink amount from the detection of the ink near end to the complete ink end state in the storage chamber 213a ascertained by the dot counter. By applying correction corresponding to the ink consumption state, ink can be consumed to the end. Furthermore, by adjusting the capacity of the storage chamber 213b by changing the length or interval of the partition wall 212, the amount of ink that can be consumed after ink near-end detection can be changed.
[0322]
An ink cartridge 180I in FIG. 36C is obtained by filling a porous member 216 in the accommodation chamber 213b of the ink cartridge 180H in FIG. The porous member 216 is installed so as to fill the entire space from the upper surface to the lower surface in the accommodation chamber 213b, and is in contact with the actuator.
[0323]
When the ink container falls down or during reciprocation on the carriage, air may enter the ink storage chamber 213b, which may cause the actuator 106 to malfunction. However, if the porous member 216 is provided, the porous member 21 captures air, so that the actuator 106 and the air can be prevented from contacting each other. Further, since the porous member 216 also holds ink, it is possible to prevent the ink from being applied to the actuator 106 and causing the actuator 106 to erroneously detect that there is no ink even when the ink container is shaken. The porous member 216 is preferably installed in the accommodation chamber 213 having the smallest capacity.
[0324]
Since the actuator 106 is provided on the upper surface 194c of the storage chamber 213b, the ink amount from the detection of the ink near end to the complete ink end state in the storage chamber 213a ascertained by the dot counter. By applying correction corresponding to the ink consumption state, ink can be consumed to the end. Furthermore, by adjusting the capacity of the storage chamber 213b by changing the length or interval of the partition wall 212, the amount of ink that can be consumed after ink near-end detection can be changed.
[0325]
An ink cartridge 180J shown in FIG. 36D is obtained by forming the porous member 216 of the ink cartridge 180I shown in FIG. 36C with two types of porous members 216A and 216B having different hole diameters. The porous member 216A is disposed above the porous member 216B. The hole diameter of the upper porous member 216A is larger than the hole diameter of the lower porous member 216B. Alternatively, the porous member 216A may be formed of a member having a lower liquid affinity than the porous member 216B.
[0326]
Since the porous member 216B having a smaller pore diameter 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 the actuator 106 detects the absence of ink, the ink reaches the actuator again and the actuator 106 does not detect the presence of ink. Furthermore, since the ink is absorbed by the porous member 216 </ b> B far from the actuator 106, ink in the vicinity of the actuator 106 is good. For this reason, the amount of change in the acoustic impedance change when detecting the presence or absence of ink increases.
[0327]
Since the actuator 106 is provided on the upper surface 194c of the storage chamber 213b, the ink amount from the detection of the ink near end to the complete ink end state in the storage chamber 213a ascertained by the dot counter. By applying correction corresponding to the ink consumption state, ink can be consumed to the end. Furthermore, by adjusting the capacity of the storage chamber 213b by changing the length or interval of the partition wall 212, the amount of ink that can be consumed after ink near-end detection can be changed.
[0328]
FIG. 37A is a cross-sectional view showing an ink cartridge 180K that is an embodiment in which the ink cartridge 180I shown in FIG. 36C is modified. The lower part of the porous member 216 of the ink cartridge 180K shown in FIG. 37A is compressed so as to gradually decrease toward the bottom surface of the ink container 194 so that the horizontal sectional area and the hole diameter become small. Designed. As shown in FIG. 37A, the ink cartridge 180K is provided with ribs on the side walls in order to compress the lower part of the porous member 216 so that the hole diameter thereof becomes smaller. 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 bottom of the porous member 216. Since the ink is absorbed by the lower portion of the porous member 216 far from the actuator 106, the ink in the vicinity of the actuator 106 is good. For this reason, the amount of change in the acoustic impedance change when detecting the presence or absence of ink increases. Therefore, it is possible to prevent the ink from being applied to the actuator 106 mounted on the upper surface of the ink cartridge 180K due to the shaking of the ink, and the actuator 106 from erroneously detecting that there is no ink.
[0329]
On the other hand, the ink cartridge 180L in FIGS. 37B and 37C is compressed so that the lower portion of the porous member 216 gradually decreases toward the bottom surface of the ink container 194 in the width direction of the ink container 194. The horizontal sectional area and the hole diameter gradually decrease toward the bottom surface of the ink container 194. 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 bottom of the porous member 216. Since the ink is absorbed by the lower portion of the porous member 216B far from the actuator 106, the ink in the vicinity of the actuator 106 is good. For this reason, the amount of change in the acoustic impedance change when detecting the presence or absence of ink increases. Accordingly, it is possible to prevent ink from being applied to the actuator 106 mounted on the upper surface of the ink cartridge 180L due to the shaking of the ink, and the actuator 106 from erroneously detecting that there is no ink.
[0330]
FIG. 38A shows still another embodiment of the ink cartridge using the actuator 106. The ink cartridge 220A shown in FIG. 38A includes a first partition 222 provided so as to extend downward from the upper surface of the ink cartridge 220A. A predetermined gap is provided between the lower end of the first partition 222 and the bottom surface of the ink cartridge 220A so that ink can flow into the ink supply port 230 through the bottom surface of the ink cartridge 220A. A second partition 224 is formed on the ink supply port 230 side with respect to the first partition 222 so as to extend upward from the bottom surface of the ink cartridge 220A. A predetermined gap is provided between the upper end of the second partition 224 and the upper surface of the ink cartridge 220A, so that ink can flow into the ink supply port 230 through the upper surface of the ink cartridge 220A.
[0331]
A first storage chamber 225 a is formed in the back of the first partition 222 when viewed from the ink supply port 230 by the first partition 222. On the other hand, the second partition 224 forms a second storage chamber 225 b on the front side of the second partition 224 when viewed from the ink supply port 230. The capacity of the first storage chamber 225a is larger than the capacity of the second storage chamber 225b. Between the first partition wall 222 and the second partition wall 224, a space enough to cause capillary action is formed, that is, a capillary channel 227 is formed. Therefore, the ink in the first storage chamber 225 a is collected in the capillary passage 227 by the capillary force of the capillary passage 227. For this reason, it can prevent that gas and a bubble mix in the 2nd storage chamber 225b. Further, the water level of the ink in the second storage chamber 225b can be gradually and stably lowered. Since the first storage chamber 225a is formed behind the second storage chamber 225b when viewed from the ink supply port 230, after the ink in the first storage chamber 225a is consumed, the second storage chamber 225b of ink is consumed.
[0332]
The actuator 106 is attached to the side wall on the ink supply port 230 side of the ink cartridge 220A, that is, the side wall on the ink supply port 230 side of the second storage chamber 225b. The actuator 106 detects the ink consumption state 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. Furthermore, 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 at which point the remaining amount of ink is used as the ink end.
[0333]
Since ink is supplied from the first storage chamber 225a to the second storage chamber 225b via the capillary passage 227, the actuator 106 is hardly affected by the roll of the ink due to the roll of the ink cartridge 220A. Therefore, the actuator 106 can more reliably measure the remaining ink amount. Furthermore, since the capillary passage 227 holds the ink, the ink is prevented from flowing back from the second storage chamber 225b to the first storage chamber 225a.
[0334]
A check valve 228 is provided on the upper surface of the ink cartridge 220A. The check valve 228 prevents ink from leaking outside the ink cartridge 220A when the ink cartridge 220A rolls. Further, by installing the check valve 228 on the upper surface of the ink cartridge 220A, it is possible to prevent evaporation of the ink from the ink cartridge 220A. When the ink in the ink cartridge 220A is consumed and the negative pressure in the ink cartridge 220A exceeds the pressure of the check valve 228, the check valve 228 is opened and air is sucked into the ink cartridge 220A. Thereby, the pressure in the ink cartridge 220A is kept substantially constant.
[0335]
FIGS. 38C and 38D are cross-sectional views showing details of the check valve 228.
The check valve 228 shown in FIG. 38C includes a valve 232 having a blade 232a formed of rubber. The blade 232 a faces the air hole 233 facing the outside of the ink cartridge 220. The ventilation hole 233 is opened and closed by the deformation of the blade 232a. That is, when the ink in the ink cartridge 220 decreases and the negative pressure in the ink cartridge 220 exceeds the pressure of the check valve 228, the blade 232a is deformed (opened) inside the ink cartridge 220, and the external air Is taken into the ink cartridge 220.
[0336]
A check valve 228 in FIG. 38D 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 valve 232 descends (opens) against (presses) the spring 235 and external air is sucked into the ink cartridge 220. The
[0337]
On the other hand, an ink cartridge 220B shown in FIG. 38 (B) is obtained by disposing a porous member 242 in the first storage chamber 225a instead of providing the check valve 228 in the ink cartridge 220A of FIG. 38 (A). is there. The porous member 242 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 rolls.
[0338]
The case where the actuator 106 is mounted on the carriage or the carriage mounted on the carriage has been described above. However, the actuator 106 may be attached to an ink tank that is integrated with the carriage and attached to the ink jet recording apparatus together with the carriage. Furthermore, the actuator 106 may be mounted on an off-carriage type ink tank that supplies ink to the carriage via a tube or the like that is separate from the carriage. In addition, the actuator of the present invention may be attached to a portion corresponding to an ink cartridge of a member that is configured so that the recording head and the ink container are integrated and replaceable.
[0339]
The recording device control units 2000, 2002, 2004, 2006, their respective elements, and the control device 840c (see FIG. 10) can be configured by a computer system. Here, a program for realizing each of these elements in the computer system and a computer-readable recording medium 201 (see FIG. 5) in which the program is recorded are also subject to protection in this case.
[0340]
Further, when each of the above elements is realized by a program such as an OS that operates on a computer system, a program including various instructions for controlling the program such as the OS and a recording medium 202 that records the program are also included in the present invention. It is a protection target.
[0341]
Here, the recording media 201 and 202 include not only a floppy disk or the like that can be recognized as a single unit, but also a network that propagates various signals.
[0342]
As an example of liquid, glue, nail polish or the like can be used in addition to ink.
[0343]
As mentioned above, although this invention was demonstrated using several embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various changes or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
[0344]
【The invention's effect】
  According to the present invention, since the liquid consumption state detector is provided in common for the plurality of piezoelectric elements, the configuration of the liquid consumption state detector can be made efficient both in terms of installation space and cost. In particular, since a plurality of piezoelectric elements are connected in series, the circuit configuration can be greatly simplified. In addition, according to the present invention, the back electromotive force signal can be obtained based on the difference in the natural frequency of each set of the vibration part and the piezoelectric element by using a plurality of bandpass filter circuits with a simple circuit configuration. And the piezoelectric element can be associated with each other very easily. Thereby, the liquid consumption state for each arrangement position of the plurality of piezoelectric elements can be distinguished and detected by one detection circuit line connected in series.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing details of an actuator 106. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing the periphery of an actuator and its equivalent circuit.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between ink density and ink resonance frequency detected by an actuator;
FIG. 4 is a diagram showing a back electromotive force waveform of an actuator.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a recording apparatus control unit 2000 that detects a consumption state of liquid in the liquid container 1 by detecting a change in acoustic impedance by an actuator and controls the ink jet recording apparatus based on the detection result. It is.
FIG. 6 shows a configuration of a recording apparatus control unit 2000 that detects a consumption state of liquid in the liquid container 1 ′ by detecting a change in acoustic impedance by an actuator and controls the ink jet recording apparatus based on the detection result. FIG.
7 shows a configuration of a recording apparatus control unit 2000 that detects a consumption state of liquid in the liquid containers 1A to 1C by detecting a change in acoustic impedance by an actuator, and controls the ink jet recording apparatus based on the detection result. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing still another embodiment of the recording apparatus control unit 2000 shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing still another embodiment of the recording apparatus control unit 2004 shown in FIG.
10 is a flowchart showing an operation procedure of the recording apparatus control unit 2006 shown in FIG.
11 is a diagram showing a circuit configuration of a measurement circuit unit 800. FIG.
12 is a diagram showing a circuit configuration of a detection circuit unit 1100. FIG.
13 is a diagram showing a detailed circuit configuration of a liquid presence / absence determining unit 1000 shown in FIG.
FIG. 14 is a diagram showing an outline of an actual example of a frequency band.
15 is a diagram showing another embodiment of the actuator 106. FIG.
16 is a view showing a cross section of a part of the actuator shown in FIG.
17 is a view showing an entire cross section of the actuator shown in FIG. 16;
18 is a diagram showing a manufacturing method of the actuator 106 shown in FIG. 15. FIG.
FIG. 19 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing another embodiment of the through hole 1c.
FIG. 21 is a diagram showing another embodiment of the actuator 660. FIG.
22 is a view showing still another embodiment of the actuator 670. FIG.
23 is a perspective view showing a module body 100. FIG.
24 is an exploded view showing a configuration of the module body 100 shown in FIG. 23. FIG.
25 is a view showing another embodiment of the module body 100. FIG.
26 is an exploded view showing a configuration of the module body 400 shown in FIG. 25. FIG.
27 is a view showing still another embodiment of the module body 100. FIG.
28 is a view showing an example of a cross section in which the module body 100 shown in FIG. 23 is mounted on the ink container 1. FIG.
29 is a view showing still another embodiment of the module body 100. FIG.
30 is a view showing still another embodiment of the module body 100. FIG.
31 is a diagram showing an embodiment of an ink cartridge and an ink jet recording apparatus using the actuator 106 shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 32 is a diagram illustrating details of the ink jet recording apparatus.
33 is a view showing another embodiment of the ink cartridge 180 shown in FIG. 32. FIG.
34 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge 180. FIG.
FIG. 35 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge.
36 is a view showing still another embodiment of the ink cartridge 180. FIG.
FIG. 37 is a view showing another embodiment of the ink cartridge 180 shown in FIG.
38 is a view showing still another embodiment of an ink cartridge using the module body 100. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 1 ', 1A-1C container
1a Bottom
1b side wall
1c, 40a Through hole
1d side view
1e, 1f Stepped part
1g, 1h groove
2 Ink supply port
40, 41 Green sheet
42, 44 Conductive layer
44 'connection
47, 48 Spacer member
67 Board material
68 Float
71 Adhesive layer
78, 80, 178 substrate
73, 82, piezoelectric diaphragm
74, 75 Ink absorber
76 Packing
77 Caulking hole
81 recess
100, 400, 500, 700 Module body
101, 401, 501 Liquid container mounting portion
102 base
104, 362 Lead wire
105, 405, 505 Piezoelectric device mounting part
106, 106b, 650, 660, 670 Actuator
106A-106C Actuator
SWA to SWC Semiconductor switch
108 films
110 plates
112, 412, 370 Through hole
113 recess
114 opening
116 cylinder
160 Piezoelectric layer
162 cavity
164 Upper electrode
166 Lower electrode
168 Upper electrode terminal
170 Lower electrode terminal
172 Auxiliary electrode
174 Piezoelectric element
176 Diaphragm
180 Ink cartridge
181 Air supply port
182 Ink introduction part
183 Ink inlet
184 holder
185 Air inlet
186 head plate
187 Ink supply port
188 nozzle plate
190 nozzles
192 Breakwater
194 Ink container
194a Bottom
194b side wall
194c top surface
212 Bulkhead
213, 213a, 213b accommodation room
214 buffers
216, 216a, 216b porous member
220 Ink cartridge
222 First partition
224 Second partition
225a first containment chamber
225b second containment chamber
227 Capillary passage
228 Check valve
230 Ink supply port
232 valve
232a feather
233 Vent
235 Spring
242 Porous member
250 Carriage
252 recording head
254 Ink supply needle
256 Sub tank unit
258, 258 'convex part
260, 260 'Elastic wave generating means
262 Ink chamber
266 Membrane valve
270 Disc
272 Ink cartridge
274 container
274a Bottom
274b side view
276 Ink supply port
278 recess
280, 280 'gelled material
282 Packing
284 Spring
286 Disc
288 Semiconductor memory means
290 containers
290a Bottom
292, 294, 296 Ink chamber
298, 300, 302 Ink supply port
304, 306, 308 Gelling material
310, 312, 314 Recess
316 Board material
318 Float
350 Mounting plate
360 Liquid container attachment
364 Mold part
372 Sealing structure
402, 502 base
403, 503 cylinder
404, 504 Lead wire
408, 508 film
410, 510 plates
413, 513 Recess
414, 514 opening
600 Mold structure
606 Actuator
610 circuit board
612 terminal
800 Measurement circuit
810 NPN transistor
812 PNP transistor
816 Reference potential generator
818, 820, 828, 830, 832 resistance
822, 826 capacitors
824 high pass filter
834, 840, 842, 844, 846 terminals
836 comparator
840c control device
850 Drive voltage generator
860 Amplifier
880 Filter circuit section
885A, 885B, 885C Bandpass filter circuit
900 Digital circuit
910, 918 flip-flop
912, 920 counter
914, 916 NAND gate
1000 Liquid presence / absence judgment unit
1010 Liquid consumption state correction unit
1011 Upper limit register
1012 Lower limit register
1014, 1016 comparator
1018 AND gate
1020, 1022 terminals
1100, 1104 Detection circuit section
1200, 1210 Liquid consumption state detection unit
1300 head
1400 Control unit
1402 Recording device operation control unit
1404 Presentation processing unit
1406 Print operation control unit
1408 Ink replenishment processing unit
1410 Cartridge replacement processing unit
1412 Print data storage processing unit
1414 Print data storage unit
1416 display
1418 Speaker
1420 Printing section
1422 Ink replenisher
1424 Cartridge changing device
1432 Cleaning drive unit
1434 pump
1436 Cleaning section
1440 head drive unit
1442 Cleaning control unit
1444 Information Storage Control Circuit Unit
1450 Liquid discharge counter
1452 Liquid consumption correction unit
1500, 1502, 1506 Control circuit section
2000, 2004, 2006 Recording device controller

Claims (14)

A vibration part that is at least partially exposed in the storage space for storing the liquid and is capable of vibrating with respect to the storage space;
A piezoelectric element that can vibrate the vibration part based on the drive signal and generates a back electromotive force signal by residual vibration of the vibration part;
A liquid consumption state detection unit for detecting a liquid consumption state based on a back electromotive force signal from a piezoelectric element generated by residual vibration of the vibration unit;
With
The vibration part and the piezoelectric element are arranged in a plurality of sets,
Each set of vibration parts and piezoelectric elements have different natural frequencies,
The plurality of piezoelectric elements are electrically connected in series,
The liquid consumption state detection unit is provided in common for the plurality of piezoelectric elements, and includes a plurality of band-pass filter circuits and band-pass filter circuits respectively corresponding to the vibration units of each set and the natural frequencies of the piezoelectric elements. A liquid consumption state detector, comprising: a detection main body portion that detects a liquid consumption state based on the signal that has passed. A vibration part that is at least partially exposed in the storage space for storing the liquid and is capable of vibrating with respect to the storage space;
A piezoelectric element that can vibrate the vibration part based on the drive signal and generates a back electromotive force signal by residual vibration of the vibration part;
A liquid consumption state detection unit for detecting a liquid consumption state based on a back electromotive force signal from a piezoelectric element generated by residual vibration of the vibration unit;
With
Multiple accommodation spaces are arranged,
Each of the plurality of accommodating spaces is provided with a set of a vibrating portion and a piezoelectric element,
Each set of vibration parts and piezoelectric elements have different natural frequencies,
The plurality of piezoelectric elements are electrically connected in series,
The liquid consumption state detection unit is provided in common for the plurality of piezoelectric elements, and includes a plurality of band-pass filter circuits and band-pass filter circuits respectively corresponding to the vibration units of each set and the natural frequencies of the piezoelectric elements. A liquid consumption state detector, comprising: a detection main body portion that detects a liquid consumption state based on the signal that has passed. The plurality of bandpass filter circuits are electrically connected in parallel,
The liquid consumption state detector according to claim 1, wherein a conduction switch is connected to each of the plurality of band-pass filter circuits. 4. The liquid according to claim 3, wherein the conduction switch is controlled so that when one of the conduction switches is in a conduction state, the other conduction switch is in an out of conduction state. Consumption state detector. 5. The liquid consumption state detector according to claim 3, wherein each of the conduction switches is a semiconductor switch. The liquid consumption state detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the liquid consumption state detection unit measures the frequency of the back electromotive force signal. The liquid consumption state detection unit has a counter that measures the number of vibrations of the counter electromotive force signal for a predetermined time, and measures the frequency of the counter electromotive force signal based on the numerical value measured by the counter. The liquid consumption state detector according to claim 6, wherein the liquid consumption state detector is a liquid consumption state detector. The liquid consumption state detection unit has a clock counter for measuring the time during which the back electromotive force signal vibrates a predetermined number of times, and based on the time measured by the clock counter, The liquid consumption state detector according to claim 6, wherein the frequency is measured. The liquid consumption state detector according to any one of claims 1 to 8, wherein a portion of the vibration portion exposed to the liquid storage space has a symmetrical shape when viewed from the liquid storage space side. The piezoelectric element is fixed at a position substantially at the center of a portion exposed to the liquid storage space of the vibration part, on a side opposite to the liquid storage space side of the vibration part. Liquid consumption state detector. 11. The liquid consumption state detector according to claim 9, wherein a portion exposed to the liquid storage space of the vibrating portion is circular as viewed from the inner surface side of the liquid container. The liquid consumption state detector according to claim 1, wherein the vibration direction of the piezoelectric element is substantially perpendicular to a portion of the vibration part exposed to the liquid storage space. At least a part is exposed in the storage space for storing the liquid, the vibration unit capable of vibrating with respect to the storage space, the vibration unit can be vibrated based on the drive signal, and the residual vibration of the vibration unit A plurality of liquid containers each including a piezoelectric element that generates a back electromotive force signal and a wall section that defines a storage space for storing a liquid;
A liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on a back electromotive force signal from each piezoelectric element generated by residual vibration of each vibration unit;
A liquid consumption main body connected to each liquid container and consuming liquid contained in the liquid container;
With
Each set of vibration parts and piezoelectric elements have different natural frequencies,
The plurality of piezoelectric elements are electrically connected in series,
The liquid consumption state detection unit is provided in common for the plurality of piezoelectric elements, and includes a plurality of band-pass filter circuits and band-pass filter circuits respectively corresponding to the vibration units of each set and the natural frequencies of the piezoelectric elements. And a detection main body that detects a liquid consumption state based on the signal that has passed. At least a part is exposed in the storage space for storing the liquid, the vibration unit capable of vibrating with respect to the storage space, the vibration unit can be vibrated based on the drive signal, and the residual vibration of the vibration unit A liquid container having a piezoelectric element that generates a back electromotive force signal and a wall section that defines a storage space for storing a liquid;
A liquid consumption state detection unit for detecting a liquid consumption state based on a back electromotive force signal from a piezoelectric element generated by residual vibration of the vibration unit;
A liquid consuming main body connected to the liquid container and consuming the liquid contained in the liquid container;
With
Multiple accommodation spaces are arranged,
Each of the plurality of accommodating spaces is provided with a set of a vibrating portion and a piezoelectric element,
Each set of vibration parts and piezoelectric elements have different natural frequencies,
The plurality of piezoelectric elements are electrically connected in series,
The liquid consumption state detection unit is provided in common for the plurality of piezoelectric elements, and includes a plurality of band-pass filter circuits and band-pass filter circuits respectively corresponding to the vibration units of each set and the natural frequencies of the piezoelectric elements. And a detection main body that detects a liquid consumption state based on the signal that has passed.

Images