JP4145936B2 - Liquid consumption state detection method and ink jet recording apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、内部の液体の消費状態を検出する圧電装置を有する液体容器を使用できるインクジェット記録装置、及び該液体容器の液体消費状態を検出する方法に関する。   The present invention relates to an ink jet recording apparatus that can use a liquid container having a piezoelectric device that detects a consumption state of an internal liquid, and a method for detecting a liquid consumption state of the liquid container.

インクジェット記録装置は、圧力発生室を加圧する圧力発生手段と、加圧されたインクをノズル開口からインク滴として吐出するノズル開口とを備えたインクジェット記録ヘッドをキャリッジに搭載する。インクジェット記録装置は、インクカートリッジのインクを、流路を介して記録ヘッドに供給しながら印刷を継続可能に構成されている。インクカートリッジは、インクが消費された時点で、ユーザが簡単に交換できるように着脱可能なインクカートリッジとして構成されている。   An ink jet recording apparatus mounts an ink jet recording head including pressure generating means for pressurizing a pressure generating chamber and a nozzle opening for ejecting pressurized ink as ink droplets from the nozzle opening on a carriage. The ink jet recording apparatus is configured to be able to continue printing while supplying ink from an ink cartridge to a recording head via a flow path. The ink cartridge is configured as a removable ink cartridge so that the user can easily replace it when the ink is consumed.

従来、インクカートリッジのインク消費の管理方法として、記録ヘッドでのインク滴の吐出数やメンテナンスにより吸引されたインク量をソフトウエアにより積算してインク消費を計算により管理する方法と、インクカートリッジに液面検出用の電極を取付けることにより、実際にインクが所定量消費された時点を管理する方法などがある。   Conventionally, as a method for managing ink consumption of an ink cartridge, the number of ink droplets discharged from a recording head and the amount of ink sucked by maintenance are integrated by software, and the ink consumption is managed by calculation. There is a method of managing a point in time when a predetermined amount of ink is actually consumed by attaching a surface detection electrode.

ソフトウェアによりインク滴の吐出数やインク量を積算してインク消費を計算上で管理する方法は、ユーザサイドでの印刷形態等により誤差が生じたり、また同一インクカートリッジの再装着時には大きな誤差が生じる。また、使用環境により、計算上のインク消費量と実際の消費量との間に無視できない誤差が生じる。   The method of managing the ink consumption by calculating the number of ink droplets discharged and the amount of ink by software causes an error depending on the printing form on the user side, or a large error when re-installing the same ink cartridge . In addition, an error that cannot be ignored occurs between the calculated ink consumption and the actual consumption depending on the use environment.

電極によりインクが消費された時点を管理する方法は、インクの液面を実際に検出することができるため、インクの有無を高い信頼性で管理できる。しかしながら、インクの液面の検出をインクの導電性に頼るので、検出可能なインクの種類が限定されたり、また電極のシール構造が複雑化する。また、電極の材料として通常は導電性が良く耐腐食性も高い貴金属を使用するので、インクカートリッジの製造コストがかさむ。さらに、2本の電極を装着する必要があるため、製造工程が多くなり結果として製造コストがかさんでしまう。   The method for managing the time point when the ink is consumed by the electrode can actually detect the liquid level of the ink, so that the presence or absence 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 are limited, and the electrode seal structure is complicated. Further, since a noble metal having high conductivity and high corrosion resistance is usually used as the electrode material, the manufacturing cost of the ink cartridge is increased. Furthermore, since it is necessary to mount two electrodes, the number of manufacturing steps increases, resulting in an increase in manufacturing cost.

そこで、圧電性の材料を利用した圧電装置によって、音響インピーダンスの変化を検知することによってインクの液面を検出する方法がある。圧電装置を使用してインクの液面を検出する方法では、インクの有無を高い信頼性で管理でき、電極のシール構造が複雑化することもなく、インクカートリッジの製造コストが低廉である。   Therefore, there is a method of detecting the ink level by detecting a change in acoustic impedance by a piezoelectric device using a piezoelectric material. In the method of detecting the ink level using a piezoelectric device, the presence or absence of ink can be managed with high reliability, the electrode sealing structure is not complicated, and the manufacturing cost of the ink cartridge is low.

しかし、圧電装置に欠陥がある場合には、圧電装置は正常に動作せずにインクカートリッジ内のインクの有無を誤って判断してしまう。従って、圧電装置が正常に動作するかを判断することができれば優位である。   However, if there is a defect in the piezoelectric device, the piezoelectric device does not operate normally and erroneously determines the presence or absence of ink in the ink cartridge. Therefore, it is advantageous if it can be determined whether the piezoelectric device operates normally.

また、欠陥を伴うインクカートリッジは、インクの漏れやインクの蒸発によりインクの量が減少することが生じる。従って、インクカートリッジの欠陥などによってインクが所定の量だけ入っていないことを圧電装置により検出できることが望まれる。   In addition, in the ink cartridge with defects, the amount of ink decreases due to ink leakage or ink evaporation. Accordingly, it is desired that the piezoelectric device can detect that a predetermined amount of ink is not contained due to a defect of the ink cartridge or the like.

また、インクカートリッジの製造時においてもインクカートリッジ内にインクが所定の量入っていることを確認できれば優位である。   In addition, it is advantageous if it can be confirmed that a predetermined amount of ink is contained in the ink cartridge even when the ink cartridge is manufactured.

さらに、インクカートリッジをリサイクル等で再利用する際には、インクカートリッジ内にインクを再充填する。インクの充填後にインクカートリッジ内に所定の量のインクが実際に入っているかを検知することができれば優位である。   Further, when the ink cartridge is reused for recycling or the like, the ink is refilled in the ink cartridge. It is advantageous if it is possible to detect whether a predetermined amount of ink has actually entered the ink cartridge after ink filling.

さらに、インクカートリッジが正しく装着されていない場合やインクジェット記録装置が傾斜している場合を液面の傾きにより確認できれば優位である。それによって、インクジェット記録装置の印字不良を未然に防ぐことができる。   Furthermore, it is advantageous if the ink cartridge is not correctly mounted or the ink jet recording apparatus is tilted by checking the tilt of the liquid surface. Thereby, it is possible to prevent printing defects of the ink jet recording apparatus.

そこで本発明は、圧電装置による液体検出機能に欠陥があるか否かの判定結果に応じてインクジェット記録装置を制御する方法及び装置を提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a method and an apparatus for controlling an ink jet recording apparatus in accordance with a determination result of whether or not a liquid detection function of a piezoelectric device is defective.

また、液体容器の製造時や製造後において、液体容器内に液体が所定の量だけ入っていることを確認できる液体容器を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a liquid container capable of confirming that a predetermined amount of liquid is contained in the liquid container at the time of manufacturing or after manufacturing the liquid container.

さらに、液体容器や圧電装置の不良によって、液体容器内に所定の量のインクが実際に入っていない場合にそれを検出することができる液体容器、およびインク量の検出結果に基づいてインクジェット記録装置を制御する方法及び装置を提供することを目的とする。   Furthermore, a liquid container capable of detecting when a predetermined amount of ink does not actually enter the liquid container due to a defect in the liquid container or the piezoelectric device, and an ink jet recording apparatus based on the detection result of the ink amount It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling the above.

さらに、液体容器が正しく装着されていない場合などに、液体容器の傾きを検出することができる液体容器、インク量の検出結果に基づいてインクジェット記録装置を制御する方法及び装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a liquid container capable of detecting the inclination of the liquid container when the liquid container is not correctly mounted, a method and apparatus for controlling the ink jet recording apparatus based on the detection result of the ink amount. And

さらに、容器内のインクの量を容易にかつ正確に検出することができる液体容器およびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a liquid container and an ink jet recording apparatus that can easily and accurately detect the amount of ink in the container.

本発明は、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドへ供給する液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有し、インクジェット記録装置に装着された液体容器の液体消費状態を検出する方法において、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた検出部が、前記液体容器に設けられた2つの前記圧電装置の振動特性値を検出する検出ステップと、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた判定部が、2つの前記圧電装置の互いの振動特性値同士を比較して両振動特性値間の関係が所定の相対的な条件を満たしているか否かに基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する判定ステップと、を有し、前記所定の相対的な条件は、2つの前記圧電装置の振動特性値が等しいことであり、2つの前記圧電装置は、それぞれ、未使用状態の前記液体容器における液面のわずかに下方と、前記容器本体の底面近傍とに配置されている、ことを特徴とする。 The present invention includes a container main body that contains a liquid to be supplied to a recording head that discharges ink droplets from a nozzle opening, and a piezoelectric device that detects the liquid in the container main body, and a liquid container mounted on an ink jet recording apparatus. In the method for detecting a liquid consumption state, a detection unit provided inside or outside the ink jet recording apparatus detects a vibration characteristic value of two piezoelectric devices provided in the liquid container, and the ink jet determining section provided inside or outside of the recording apparatus, whether or not the relationship between two of said piezoelectric device mutual oscillation characteristic values between the two oscillation characteristic value by comparing the meets predetermined relative condition have a, a determining step of determining the consumption condition of a liquid in the liquid container on the basis of said predetermined relative condition the vibration characteristic values of two of said piezoelectric device and the like A Ikoto, two of the piezoelectric device, respectively, and slightly below the liquid level in the liquid container of unused, are arranged in the vicinity of a bottom surface of the container body, it is characterized.

本発明は、液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置において、前記液体容器から液体の供給を受けると共に、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドと、前記インクジェット記録装置の稼働状態を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記液体容器に設けられた2つの前記圧電装置の振動特性値を検出する検出部と、つの前記圧電装置の互いの振動特性値同士を比較して両振動特性値間の関係が所定の相対的な条件を満たしているか否かに基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する判定部と、を有し、前記所定の相対的な条件は、2つの前記圧電装置の振動特性値が等しいことであり、2つの前記圧電装置は、それぞれ、未使用状態の前記液体容器における液面のわずかに下方と、前記容器本体の底面近傍とに配置されている、ことを特徴とする。 The present invention relates to an ink jet recording apparatus in which a liquid container having a container main body for containing a liquid and a piezoelectric device for detecting the liquid in the container main body is detachable, and receives ink from the liquid container and receives ink from a nozzle opening. A recording head that ejects droplets, and a control device that controls an operating state of the ink jet recording device, wherein the control device detects vibration characteristic values of the two piezoelectric devices provided in the liquid container. and parts, consumption of liquid in said liquid container based on whether the relationship between two of said piezoelectric device mutual oscillation characteristic values between the two oscillation characteristic value by comparing the meets predetermined relative condition possess a determining unit status, a predetermined relative condition is that the vibration characteristic values of the two said piezoelectric devices are equal, two of the piezoelectric device, respectively, Not It is characterized by being disposed slightly below the liquid level in the liquid container in use and near the bottom surface of the container main body .

本発明の参考例は、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドへ供給する液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置を制御する方法において、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた検出部が前記圧電装置の特性値を検出する検出ステップと、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた判定部が前記特性値が所定の条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップの結果に基づいて前記インクジェット記録装置を動作可能状態または動作不可能状態にする制御ステップと、を有することを特徴とする。   A reference example of the present invention is an ink jet recording apparatus in which a liquid container having a container main body that stores liquid supplied to a recording head that discharges ink droplets from nozzle openings and a piezoelectric device that detects the liquid in the container main body can be attached and detached. In the control method, a detection step in which the detection unit provided inside or outside the ink jet recording apparatus detects a characteristic value of the piezoelectric device, and a determination unit provided inside or outside the ink jet recording apparatus includes the characteristic. A determination step for determining whether or not a value satisfies a predetermined condition; and a control step for setting the ink jet recording apparatus in an operable state or an inoperable state based on a result of the determination step. To do.

また、好ましくは、前記液体容器が前記インクジェット記録装置に装着される際に前記検出ステップが実行される。   Preferably, the detection step is executed when the liquid container is mounted on the ink jet recording apparatus.

また、好ましくは、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた測定部が、前液体記容器内の液体の消費量を少なくとも所定の量まで計測する計測ステップをさらに有する。   Preferably, the measuring unit provided inside or outside the ink jet recording apparatus further includes a measuring step of measuring the amount of liquid consumption in the previous liquid storage container to at least a predetermined amount.

また、好ましくは、前記インクジェット記録装置が動作不可能状態である場合に、前記インクジェット記録装置の動作不可能状態を維持すること、または前記インクジェット記録装置を動作可能状態に切り替えること、を選択するステップをさらに有する。   Preferably, when the ink jet recording apparatus is in an inoperable state, the step of selecting to maintain the inoperable state of the ink jet recording apparatus or to switch the ink jet recording apparatus to an operable state. It has further.

また、好ましくは、前記特性値は、前記圧電装置の圧電素子の素子特性値である。   Preferably, the characteristic value is an element characteristic value of a piezoelectric element of the piezoelectric device.

また、好ましくは、前記特性値は、前記圧電装置の振動部の振動特性値である。   Preferably, the characteristic value is a vibration characteristic value of a vibration part of the piezoelectric device.

また、好ましくは、前記液体容器には少なくとも2つの前記圧電装置が設けられており、前記検出ステップにおいて、前記検出部が、少なくとも2つの前記圧電装置の振動特性値を検出し、前記判定ステップにおいて、前記判定部が、少なくとも2つの前記圧電装置の互いの振動特性値の相対的な条件に基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する。   Preferably, the liquid container is provided with at least two of the piezoelectric devices, and in the detection step, the detection unit detects vibration characteristic values of at least two of the piezoelectric devices, and in the determination step. The determination unit determines the consumption state of the liquid in the liquid container based on the relative condition of the vibration characteristic values of the at least two piezoelectric devices.

本発明の参考例は、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドへ供給する液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置を制御する装置において、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられ、前記圧電装置の特性値を検出する検出部と、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられ、前記特性値が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部と、前記判定部における判定結果に基づいて前記インクジェット記録装置を動作可能状態または動作不可能状態にする制御部と、を有することを特徴とする。   A reference example of the present invention is an ink jet recording apparatus in which a liquid container having a container main body that stores liquid supplied to a recording head that discharges ink droplets from nozzle openings and a piezoelectric device that detects the liquid in the container main body can be attached and detached. In the control device, provided inside or outside the ink jet recording apparatus, a detection unit for detecting a characteristic value of the piezoelectric device, and provided inside or outside the ink jet recording apparatus, the characteristic value satisfies a predetermined condition. A determination unit that determines whether or not the condition is satisfied; and a control unit that sets the inkjet recording apparatus in an operable state or an inoperable state based on a determination result in the determination unit.

また、好ましくは、前記検出部は、前記液体容器に設けられた少なくとも2つの前記圧電装置の振動特性値を検出し、前記判定部は、少なくとも2つの前記圧電装置の互いの振動特性値の相対的な条件に基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する。   Preferably, the detection unit detects vibration characteristic values of at least two of the piezoelectric devices provided in the liquid container, and the determination unit detects relative vibration characteristic values of the at least two piezoelectric devices. The consumption state of the liquid in the liquid container is determined based on the general conditions.

本発明の参考例による液体容器は、液体を収容する容器本体と、液体を前記容器本体の外部へ供給する液体供給口と、前記容器本体内の液体を検出する圧電装置と、を備え、前記圧電装置は、液体が消費されていないときの前記容器本体内の液体の液面近傍に配置されていることを特徴とする。   A liquid container according to a reference example of the present invention includes a container main body that stores liquid, a liquid supply port that supplies the liquid to the outside of the container main body, and a piezoelectric device that detects the liquid in the container main body, The piezoelectric device is disposed near the liquid surface of the liquid in the container body when the liquid is not consumed.

また、好ましくは、前記容器本体内の液体を検出する追加の圧電装置をさらに有する。   In addition, it preferably further includes an additional piezoelectric device for detecting the liquid in the container body.

また、好ましくは、前記追加の圧電装置が前記容器本体の底面の近傍に配置されている。   Preferably, the additional piezoelectric device is disposed in the vicinity of the bottom surface of the container body.

また、好ましくは、前記追加の圧電装置は前記圧電装置の近傍に配置されており、前記容器本体内の液体が消費されていないときの初期の液面が前記圧電装置と前記追加の圧電装置との間に位置する。   Preferably, the additional piezoelectric device is disposed in the vicinity of the piezoelectric device, and an initial liquid level when the liquid in the container body is not consumed is the piezoelectric device and the additional piezoelectric device. Located between.

また、好ましくは、前記圧電装置および前記追加の圧電装置は、それぞれ、前記容器本体内の媒体と接触する振動部を有し、前記振動部が有する振動特性値が検出される。   Preferably, each of the piezoelectric device and the additional piezoelectric device has a vibration unit that contacts a medium in the container body, and a vibration characteristic value of the vibration unit is detected.

また、好ましくは、前記液体容器は、インク滴を吐出する記録ヘッドにより記録を行うインクジェット記録装置に装着され、前記記録ヘッドへ前記容器本体内の液体を供給する。   Preferably, the liquid container is mounted on an ink jet recording apparatus that performs recording by a recording head that ejects ink droplets, and supplies the liquid in the container body to the recording head.

本発明の参考例は、液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置において、前記液体容器から液体の供給を受けると共に、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドと、前記インクジェット記録装置の稼働状態を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられ、前記圧電装置の特性値を検出する検出部と、前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられ、前記特性値が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部と、前記判定部における判定結果に基づいて前記インクジェット記録装置を動作可能状態または動作不可能状態にする制御部と、を有することを特徴とする。   A reference example of the present invention relates to an ink jet recording apparatus in which a liquid container having a container main body for containing a liquid and a piezoelectric device for detecting the liquid in the container main body is detachable. A recording head that discharges ink droplets from an opening; and a control device that controls an operating state of the ink jet recording apparatus. The control apparatus is provided inside or outside the ink jet recording apparatus, and has characteristics of the piezoelectric device. A detection unit that detects a value; a determination unit that is provided inside or outside the inkjet recording apparatus; determines whether or not the characteristic value satisfies a predetermined condition; and the inkjet based on a determination result in the determination unit And a control unit that puts the recording apparatus into an operable state or an inoperable state.

また、好ましくは、少なくとも前記特性値を格納することができる記憶装置をさらに備える。   Preferably, the apparatus further includes a storage device capable of storing at least the characteristic value.

また、好ましくは、前記液体容器内の液体の消費量を少なくとも所定の量まで計測する測定部をさらに備える。   Preferably, the apparatus further includes a measuring unit that measures at least a predetermined amount of liquid consumption in the liquid container.

また、好ましくは、前記検出部は、前記液体容器に設けられた少なくとも2つの前記圧電装置の振動特性値を検出し、前記判定部は、少なくとも2つの前記圧電装置の互いの振動特性値の相対的な条件に基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する。   Preferably, the detection unit detects vibration characteristic values of at least two of the piezoelectric devices provided in the liquid container, and the determination unit detects relative vibration characteristic values of the at least two piezoelectric devices. The consumption state of the liquid in the liquid container is determined based on the general conditions.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are the solution of the invention. It is not always essential to the means.

本発明の基本的概念は、振動現象を利用することで、液体容器内の液体の状態(液体容器内の液体の有無、液体の量、液体の液位、液体の種類、液体の組成を含む)を検出することである。具体的な振動現象を利用した液体容器内の液体の状態の検出としてはいくつかの方法が考えられる。例えば弾性波発生手段が液体容器の内部に対して弾性波を発生し、液面あるいは対向する壁によって反射する反射波を受波することで、液体容器内の媒体およびその状態の変化を検出する方法がある。また、これとは別に、振動する物体の振動特性から音響インピーダンスの変化を検知する方法もある。音響インピーダンスの変化を利用する方法としては、圧電素子を有する圧電装置またはアクチュエータの振動部を振動させ、その後に振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を測定することによって、共振周波数または逆起電力波形の振幅を検出することで音響インピーダンスの変化を検知する方法や、測定機、例えば伝送回路等のインピーダンスアナライザによって液体のインピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定し、電流値や電圧値の変化または、振動を液体に与えたときの電流値や電圧値の周波数による変化を測定する方法がある。   The basic concept of the present invention includes the state of the liquid in the liquid container (the presence / absence of the liquid in the liquid container, the amount of the liquid, the level of the liquid, the type of the liquid, the composition of the liquid by utilizing the vibration phenomenon) ) Is detected. Several methods are conceivable for detecting the state of the liquid in the liquid container using a specific vibration phenomenon. For example, the elastic wave generating means generates an elastic wave to the inside of the liquid container, and receives a reflected wave reflected by the liquid surface or an opposing wall, thereby detecting a medium in the liquid container and a change in the state thereof. There is a way. In addition, there is a method for detecting a change in acoustic impedance from the vibration characteristics of a vibrating object. 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. A method for detecting a change in acoustic impedance by detecting the amplitude of an electromotive force waveform, or measuring a liquid impedance characteristic or an admittance characteristic with an impedance analyzer such as a measuring machine, for example, a transmission circuit, and a change in current value or voltage value or There is a method of measuring a change in current value or voltage value depending on the frequency when vibration is applied to a liquid.

尚、以下に記述する圧電装置の一実施形態としてのアクチュエータの特性値には、少なくとも素子特性値と振動特性値とが含まれる。素子特性値とは、アクチュエータに含まれる圧電性を有する材料自体の特性値を意味する。例えば、アクチュエータに定電流または定電圧を与えたときの電圧値または電流値や抵抗値、電気的な容量などの電気的特性や光学的特性がある。振動特性値とは、アクチュエータに含まれる振動部に接触する媒体の変化による音響インピーダンスの変化に基づいて変化する振動部の振動特性を意味する。例えば、振動部の振動周波数や振幅がある。また、振動部の振動によって生ずる逆起電力の特性値も振動特性値に含まれる。   In addition, the characteristic value of the actuator as an embodiment of the piezoelectric device described below includes at least an element characteristic value and a vibration characteristic value. The element characteristic value means a characteristic value of the piezoelectric material itself included in the actuator. For example, there are electrical characteristics and optical characteristics such as a voltage value, current value, resistance value, and electrical capacity when a constant current or constant voltage is applied to the actuator. The vibration characteristic value means a vibration characteristic of the vibration part that changes based on a change in acoustic impedance due to a change in a medium that contacts the vibration part included in the actuator. For example, there are vibration frequency and amplitude of the vibration part. The characteristic value of the back electromotive force generated by the vibration of the vibration part is also included in the vibration characteristic value.

図1は、本発明の参考例が適用される単色、例えばブラックインク用のインクカートリッジの一実施形態の断面図である。本実施形態において、図1には、インクカートリッジ内のインクが記録ヘッドから吐出されず未消費の状態を示している。(図2から図5および図18についても同様である。)図1のインクカートリッジは、上記に説明した方法のうちの、圧電装置の振動部を振動させ、その後に振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を測定することによって、少なくとも音響インピーダンスの変化を検知する方法に基づいている。圧電装置としてアクチュエータ106を用いる。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of an ink cartridge for a single color, for example, black ink, to which a reference example of the present invention is applied. In this embodiment, FIG. 1 shows a state in which the ink in the ink cartridge is not ejected from the recording head. (The same applies to FIGS. 2 to 5 and FIG. 18.) The ink cartridge of FIG. 1 vibrates the vibration part of the piezoelectric device of the method described above, and then remains in the vibration part. Is based at least on a method for detecting a change in acoustic impedance by measuring the back electromotive force produced by the. An actuator 106 is used as the piezoelectric device.

図1のインクカートリッジは、インクKを収容する容器本体1と、容器本体1内のインクKを容器本体1の外部へ供給するインク供給口2と、容器本体1内のインクKの消費状態を検出するアクチュエータ106とを備える。本実施形態によるインクカートリッジの容器本体1は、インク供給口2が配設される供給口形成側壁1010と、供給口形成側壁1010に対向する対向側壁1015を有する。   The ink cartridge of FIG. 1 includes a container main body 1 that stores ink K, an ink supply port 2 that supplies the ink K in the container main body 1 to the outside of the container main body 1, and the consumption state of the ink K in the container main body 1. And an actuator 106 for detection. The container main body 1 of the ink cartridge according to the present embodiment has a supply port forming side wall 1010 in which the ink supply port 2 is disposed, and an opposing side wall 1015 facing the supply port forming side wall 1010.

本実施形態によるインクカートリッジにおいて、アクチュエータ106は、容器本体1の内壁のうち、対向側壁1015の内壁に配備される。アクチュエータ106は、対向側壁1015を貫通するリードワイヤ111と電気的に接続する。また、対向側壁1015の外壁には外部端子107がリードワイヤ111と電気的に接続するように取り付けられる。従って、アクチュエータ106は、対向側壁1015に配備されるが、リードワイヤ111を介して容器本体1の外部にある外部端子107と電気的に接続することによって、外部との電気的な信号の受け渡しをすることができる。また、アクチュエータ106は、インクカートリッジが未使用の状態におけるインクの液面の下方であり、かつインクの液面の付近に配備される。従って、アクチュエータ106の振動部は、インクの液面に対してわずかに下方に位置付けられる。   In the ink cartridge according to the present embodiment, the actuator 106 is disposed on the inner wall of the opposing side wall 1015 among the inner walls of the container body 1. The actuator 106 is electrically connected to the lead wire 111 that penetrates the opposing side wall 1015. The external terminal 107 is attached to the outer wall of the opposing side wall 1015 so as to be electrically connected to the lead wire 111. Therefore, although the actuator 106 is disposed on the opposing side wall 1015, the electrical signal is exchanged with the outside by being electrically connected to the external terminal 107 outside the container body 1 via the lead wire 111. can do. The actuator 106 is disposed below the ink level in the unused state of the ink cartridge and in the vicinity of the ink level. Therefore, the vibration part of the actuator 106 is positioned slightly below the ink level.

容器本体1の内壁にアクチュエータ106が配備されることによって、アクチュエータ106は外部に突出することがない。よって、インクカートリッジの外形は、外部端子107が突出する以外は、アクチュエータ106が配備されないインクカートリッジの外形とほぼ変わらない。したがって、インクジェット記録装置のインクカートリッジのホルダの規格などのような、インクカートリッジの外形が物理的に変化することによって行わなければならない設計上の大幅な変更を伴わない。   By providing the actuator 106 on the inner wall of the container body 1, the actuator 106 does not protrude to the outside. Therefore, the outer shape of the ink cartridge is almost the same as the outer shape of the ink cartridge in which the actuator 106 is not provided, except that the external terminal 107 protrudes. Therefore, there is no significant design change that must be made by physically changing the outer shape of the ink cartridge, such as the standard of the ink cartridge holder of the ink jet recording apparatus.

また、容器本体1の内壁、本実施形態においては対向側壁1015に穿孔する孔は、リードワイヤ111を貫通させる程度の孔であればよい。従って、アクチュエータ106を貫通させるための比較的大きな孔を容器本体1の側壁に設ける必要が無い。よって、容器本体1の内部が液密に保持され、インクが容器本体1内から外部へ漏れることが防止される。その結果、本実施形態によるインクカートリッジは、複雑なシール構造を不要とする。また、複雑なシール構造が不用になるので製造コストが低廉になる。   In addition, the hole drilled in the inner wall of the container body 1, in this embodiment, the opposing side wall 1015, may be a hole that allows the lead wire 111 to pass therethrough. Therefore, it is not necessary to provide a relatively large hole in the side wall of the container body 1 for allowing the actuator 106 to pass therethrough. Therefore, the inside of the container main body 1 is kept liquid-tight, and ink is prevented from leaking from the inside of the container main body 1 to the outside. As a result, the ink cartridge according to the present embodiment does not require a complicated seal structure. Further, since a complicated seal structure is not required, the manufacturing cost is reduced.

また、外部端子107およびリードワイヤ111を介してアクチュエータ106に電流や電圧を与えることによって、素子特性値を検出することができる。   The element characteristic value can be detected by applying a current or voltage to the actuator 106 via the external terminal 107 and the lead wire 111.

さらに、本実施形態では、アクチュエータ106は、インクカートリッジが未使用の状態におけるインクの液面の下方であり、かつインクの液面の付近に配備されるので、インクカートリッジを製造する際あるいは、リサイクルするには、インクカートリッジ内に所定の量のインクが実際に入っているかを検知することができる。さらに、インクカートリッジの製造後において、欠陥を伴うインクカートリッジは、インクの漏れやインクの蒸発によりインクの量が減少する場合がある。かかる場合に、アクチュエータ106は、インクカートリッジ内にインクが所定の量入っていないことを検知することができるので、インクカートリッジの欠陥を検出することもできる。   Further, in the present embodiment, the actuator 106 is disposed below the ink level in the unused state of the ink cartridge and in the vicinity of the ink level, so that when the ink cartridge is manufactured or recycled In this case, it is possible to detect whether a predetermined amount of ink is actually contained in the ink cartridge. Further, after the manufacture of the ink cartridge, the ink amount with a defect may decrease due to ink leakage or ink evaporation. In such a case, the actuator 106 can detect that a predetermined amount of ink is not contained in the ink cartridge, and thus can detect a defect in the ink cartridge.

また、インクカートリッジを未使用のまま長期間放置した場合には、インクの蒸発によりインクの粘性等の品質が悪化する場合がある。従って、アクチュエータ106は、インクカートリッジ内にインクが所定の量入っていないことを検知することによって、品質の良否の判断をもある程度することができる。   Further, when the ink cartridge is left unused for a long period of time, the quality of the ink such as the viscosity of the ink may deteriorate due to the evaporation of the ink. Therefore, the actuator 106 can make a determination of whether the quality is good or not by detecting that a predetermined amount of ink is not contained in the ink cartridge.

さらに、インクカートリッジが正しく装着されていない場合やインクジェット記録装置が傾斜している場合に、インクカートリッジが未使用の状態であるにもかかわらず、アクチュエータ106がインクの液面から露出することによって、インクカートリッジが傾斜していることを検出することができる。逆に、所定の量のインクが消費されたにもかかわらずアクチュエータ106がインクの液面から露出しないことによって、インクカートリッジが傾斜していることを検出してもよい。   Further, when the ink cartridge is not properly installed or the ink jet recording apparatus is tilted, the actuator 106 is exposed from the ink surface even though the ink cartridge is not used. It can be detected that the ink cartridge is inclined. On the contrary, it may be detected that the ink cartridge is tilted when the actuator 106 is not exposed from the ink surface even though a predetermined amount of ink is consumed.

アクチュエータ106が配備されるインク液面に対する高さによって、インクカートリッジ内に充填するインクの量、インクカートリッジの傾き、またはインクカートリッジを不良と判断するインクの減少量を変更することができる。なお、発振手段を別に設けて、アクチュエータ106を単に媒体の検出手段として用いてもよい。   The amount of ink filled in the ink cartridge, the inclination of the ink cartridge, or the amount of decrease in ink that determines that the ink cartridge is defective can be changed according to the height of the ink liquid surface on which the actuator 106 is provided. Note that an oscillation means may be provided separately, and the actuator 106 may be simply used as a medium detection means.

図2は、本発明の参考例に従ったインクカートリッジの他の実施形態を示す。本実施形態によるインクカートリッジでは、アクチュエータ106が、図1の実施形態によるインクカートリッジと同様に対向側壁1015に配備される。本実施形態によるインクカートリッジでは、アクチュエータ106は、インクカートリッジが未使用の場合のインクの液面よりわずかに上方に配備される。 FIG. 2 shows another embodiment of an ink cartridge according to a reference example of the present invention. In the ink cartridge according to the present embodiment, the actuator 106 is disposed on the opposite side wall 1015 in the same manner as the ink cartridge according to the embodiment of FIG. In the ink cartridge according to the present embodiment, the actuator 106 is disposed slightly above the ink level when the ink cartridge is not used.

本実施形態においても、外部端子107およびリードワイヤ111を介してアクチュエータ106に電流や電圧を与えることによって、素子特性値を検出することができる。   Also in the present embodiment, the element characteristic value can be detected by applying a current or voltage to the actuator 106 via the external terminal 107 and the lead wire 111.

また、インクカートリッジが正しく装着されていない場合やインクジェット記録装置が傾斜している場合に、インクカートリッジが未使用であるにもかかわらず、アクチュエータ106がインクを検知することによってインクカートリッジが傾斜していることを検出することができる。   In addition, when the ink cartridge is not properly installed or the ink jet recording apparatus is tilted, the ink cartridge is tilted when the actuator 106 detects ink even though the ink cartridge is not used. Can be detected.

図3Aは、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施形態を示す。本実施形態によるインクカートリッジでは、複数のアクチュエータ106a、106bが対向側壁1015に配備される。また、アクチュエータ106a、106bは、インクカートリッジが未使用の状態におけるインクの液面のわずかに下方と、それぞれ容器本体1の底面1aおよび対向側壁1015の間の境界近傍とに配備される。   FIG. 3A shows yet another embodiment of an ink cartridge according to the present invention. In the ink cartridge according to the present embodiment, a plurality of actuators 106 a and 106 b are arranged on the opposing side wall 1015. The actuators 106a and 106b are disposed slightly below the ink level when the ink cartridge is not used and near the boundary between the bottom surface 1a of the container body 1 and the opposing side wall 1015, respectively.

よって、図1の実施形態におけるアクチュエータ106と同様の効果が得られる。一方で、インクが消費されたインクエンドの段階で、アクチュエータ106bと接触する媒体がインクから気体へと変更するように、アクチュエータ106bは設けられている。よって、アクチュエータ106bはインクエンドを検知することができる。   Therefore, the same effect as the actuator 106 in the embodiment of FIG. 1 can be obtained. On the other hand, the actuator 106b is provided so that the medium in contact with the actuator 106b changes from ink to gas at the ink end stage when the ink is consumed. Therefore, the actuator 106b can detect the ink end.

従って、図3Aの実施形態のように、アクチュエータ106a、106bの2つのアクチュエータが配備されることによって、アクチュエータ106a、106bに欠陥があるか否かの判断、インクカートリッジにインクが所定の量だけ入っているか否かの検出、およびインクエンドの検出の全てが実施され得る。   Therefore, as in the embodiment of FIG. 3A, by providing two actuators 106a and 106b, it is determined whether or not the actuators 106a and 106b are defective, and a predetermined amount of ink enters the ink cartridge. Detection of whether or not, and ink end detection can all be performed.

また、アクチュエータ106aおよびアクチュエータ106bの互いの特性値の相対的な条件に基づいてインクカートリッジ内のインクの消費量を検出することもできる。より詳細には、インクカートリッジ内の所定の量のインクが消費され、アクチュエータ106aの周辺にインクが無くなったときに検出されたアクチュエータ106aの振動特性値を半導体記憶手段7が記憶する。アクチュエータ106bが検出する振動特性値の値が、アクチュエータ106aの周辺にインクが無くなったときに検出されたアクチュエータ106aの振動特性値の値とほぼ等しい値になったときに、インクの液面がアクチュエータ106bを通過したと判断できる。アクチュエータ106bは容器本体1のインクエンド時のインク液面の近傍に配備されるので、インクの液面がアクチュエータ106bを通過したと判断したときに、インクエンドと判断することができる。また、本実施形態によれば、容器本体1内のインクが無いときのアクチュエータ106aおよび106bの振動特性値を製造工程で測定する必要が無い。従って、アクチュエータ106aおよび106bまたはインクカートリッジの製造が容易になり、製造工程が短縮される。さらに、アクチュエータ106aおよびアクチュエータ106bは同じロットで製造されたものであることが好ましい。それによって、アクチュエータ106aとアクチュエータ106bとの特性がほぼ同等となるからである。特性が同等なアクチュエータ106aおよびアクチュエータ106bを使用することによってインクカートリッジ内のインクを正確に検出することができる。   Further, the ink consumption amount in the ink cartridge can be detected based on the relative condition of the characteristic values of the actuator 106a and the actuator 106b. More specifically, the semiconductor storage means 7 stores the vibration characteristic value of the actuator 106a detected when a predetermined amount of ink in the ink cartridge is consumed and the ink is exhausted around the actuator 106a. When the value of the vibration characteristic value detected by the actuator 106b becomes substantially equal to the value of the vibration characteristic value of the actuator 106a detected when the ink has run out around the actuator 106a, the liquid level of the ink is It can be determined that 106b has been passed. Since the actuator 106b is disposed in the vicinity of the ink liquid level at the time of the ink end of the container main body 1, it can be determined that the ink end is reached when it is determined that the ink liquid level has passed through the actuator 106b. Further, according to the present embodiment, it is not necessary to measure the vibration characteristic values of the actuators 106a and 106b when there is no ink in the container body 1 in the manufacturing process. Therefore, the actuators 106a and 106b or the ink cartridge can be easily manufactured, and the manufacturing process is shortened. Furthermore, the actuator 106a and the actuator 106b are preferably manufactured in the same lot. This is because the characteristics of the actuator 106a and the actuator 106b are substantially equal. By using the actuator 106a and the actuator 106b having the same characteristics, the ink in the ink cartridge can be accurately detected.

図3Bは、本発明の参考例に従ったインクカートリッジのさらに他の実施形態を示す。図3Bの実施形態によるインクカートリッジは、図3Aの実施形態によるインクカートリッジのアクチュエータ106bをアクチュエータ106aの近傍に配置付けている。インクカートリッジをインクジェット記録装置に装着したときに、インクの液面がアクチュエータ106aとアクチュエータ106bとの間に位置するようにアクチュエータ106aおよびアクチュエータ106bの位置を設計する。それによって、インクカートリッジが正常にインクジェット記録装置に装着されたことを判断できる。インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたときに、アクチュエータ106aがインクが無いことを検出し、かつアクチュエータ106bがインクが有ることを検出した場合には、インクカートリッジが正常に装着されたと判断する。一方で、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたときに、アクチュエータ106aおよびアクチュエータ106bがともにインクが有ることを検出した場合には、インクカートリッジが正常に装着されていないと判断する。さらに、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたときに、アクチュエータ106aおよびアクチュエータ106bがともにインクが無いことを検出した場合には、インクカートリッジ内のインクが所定の量だけ充填されていない、もしくはインクカートリッジ、アクチュエータ、サブタンクユニット33(図7参照)に欠陥があると判断できる。 FIG. 3B shows still another embodiment of an ink cartridge according to a reference example of the present invention. In the ink cartridge according to the embodiment of FIG. 3B, the actuator 106b of the ink cartridge according to the embodiment of FIG. 3A is disposed in the vicinity of the actuator 106a. The positions of the actuator 106a and the actuator 106b are designed so that the ink level is positioned between the actuator 106a and the actuator 106b when the ink cartridge is mounted on the ink jet recording apparatus. Thereby, it can be determined that the ink cartridge is normally mounted in the ink jet recording apparatus. When the ink cartridge is installed in the ink jet recording apparatus, the actuator 106a detects that there is no ink, and if the actuator 106b detects that there is ink, it is determined that the ink cartridge is installed normally. On the other hand, when both the actuator 106a and the actuator 106b detect that ink is present when the ink cartridge is mounted on the ink jet recording apparatus, it is determined that the ink cartridge is not normally mounted. Further, when the ink cartridge is mounted on the ink jet recording apparatus, if both the actuator 106a and the actuator 106b detect that there is no ink, the ink in the ink cartridge is not filled with a predetermined amount, or the ink It can be determined that the cartridge, the actuator, and the sub tank unit 33 (see FIG. 7) are defective.

また、図3Bの実施形態によるインクカートリッジにインクを充填するときに、アクチュエータ106aとアクチュエータ106bとの間にインクの液面が位置するまで充填してもよい。アクチュエータ106aがインク無しを検知しかつアクチュエータ106bがインク有りを検出することによって、インクカートリッジ内にインクが過不足無く充填されていることを検出することができる。   Further, when the ink cartridge according to the embodiment of FIG. 3B is filled with ink, the ink cartridge may be filled until the ink level is located between the actuator 106a and the actuator 106b. When the actuator 106a detects the absence of ink and the actuator 106b detects the presence of ink, it can be detected that the ink is filled in the ink cartridge without excess or deficiency.

尚、図1から図3Bの実施形態におけるアクチュエータ106は、対向側壁1015に配備されるが、アクチュエータ106は供給口形成側壁1010に配備してもよい。また、図18に示すように、アクチュエータ106は、容器本体1の上方にある頂壁に配備してもよい。また、2つのアクチュエータ106がインクの液面に対して同じ液位に位置するように配備されている場合には、インクカートリッジが傾斜して配備されている場合に、一方のアクチュエータ106のみが気体またはインクを検出するので、インクカートリッジが傾斜していることを検出することができる。   Although the actuator 106 in the embodiment of FIGS. 1 to 3B is provided on the opposing side wall 1015, the actuator 106 may be provided on the supply port forming side wall 1010. In addition, as shown in FIG. 18, the actuator 106 may be provided on the top wall above the container body 1. Further, when the two actuators 106 are arranged so as to be located at the same liquid level with respect to the ink liquid level, only one of the actuators 106 is gas when the ink cartridge is arranged inclined. Alternatively, since the ink is detected, it can be detected that the ink cartridge is inclined.

図4は、本発明の参考例に従ったインクカートリッジのさらに他の実施形態の短手方向の断面図を示す。容器本体1は、インク供給口2が配設される供給口形成側壁1010(図1参照)と供給口形成側壁1010に対向する対向側壁1015(図1参照)との間を介在する介在側壁1020a、1020bを有する。本実施形態において、アクチュエータ106は介在側壁1020aに配備される。 FIG. 4 is a cross-sectional view in the short-side direction of still another embodiment of the ink cartridge according to the reference example of the invention. The container body 1 includes an intervening side wall 1020a interposed between a supply port forming side wall 1010 (see FIG. 1) where the ink supply port 2 is disposed and an opposing side wall 1015 (see FIG. 1) facing the supply port forming side wall 1010. 1020b. In this embodiment, the actuator 106 is disposed on the intervening side wall 1020a.

本実施形態においては、アクチュエータ106は、介在側壁1020aの内壁のうち、インクカートリッジが未使用の状態におけるインクの液面のわずか下方に配備される。しかし、図1から図3Bのようにアクチュエータ106を配備してもよい。さらに、本実施形態においては、アクチュエータ106は、一方の介在側壁1020aに配備されるが、他方の介在側壁1020bに配備してもよい。   In the present embodiment, the actuator 106 is disposed on the inner wall of the intervening side wall 1020a slightly below the ink level when the ink cartridge is not used. However, the actuator 106 may be provided as shown in FIGS. 1 to 3B. Furthermore, in this embodiment, the actuator 106 is disposed on one intervening side wall 1020a, but may be disposed on the other intervening side wall 1020b.

図5は、本発明の参考例の実施形態として、振動領域が長い単一のアクチュエータ106を配備したインクカートリッジの断面図である。アクチュエータ106の振動領域はインクが消費される前のインクの液面の近傍から底面1aまで延びている。 FIG. 5 is a cross-sectional view of an ink cartridge provided with a single actuator 106 having a long vibration region as an embodiment of a reference example of the present invention . The vibration region of the actuator 106 extends from the vicinity of the ink surface before the ink is consumed to the bottom surface 1a.

本実施形態によれば単一のアクチュエータ106で、アクチュエータ106に欠陥があるか否かの判断、インクカートリッジにインクが所定の量だけ入っているか否かの検出、およびインクエンドの検出の全ての実施を可能にする。   According to the present embodiment, all of the determination of whether or not the actuator 106 is defective, whether or not the ink cartridge has a predetermined amount of ink, and the detection of the ink end are all performed by the single actuator 106. Enable implementation.

また、アクチュエータ106の少なくとも2つの振動特性値に基づいて容器内の液体の消費状態を判定することができる。   Further, the consumption state of the liquid in the container can be determined based on at least two vibration characteristic values of the actuator 106.

図6は、複数種類のインクを収容するインクカートリッジの一実施形態を示す裏側から見た斜視図である。容器8は、隔壁により3つのインク室9、10及び11に分割される。それぞれのインク室には、インク供給口12、13及び14が形成されている。アクチュエータ15、16および17が、それぞれ供給口形成側壁1012、1013および1014に配備される。アクチュエータ15、16および17は容器本体1に含まれる他の側壁に配備してもよい。   FIG. 6 is a perspective view seen from the back side showing an embodiment of an ink cartridge containing a plurality of types of ink. The container 8 is divided into three ink chambers 9, 10 and 11 by a partition wall. Ink supply ports 12, 13 and 14 are formed in the respective ink chambers. Actuators 15, 16 and 17 are provided on the supply port forming side walls 1012, 1013 and 1014, respectively. The actuators 15, 16 and 17 may be provided on other side walls included in the container body 1.

図7は、図1に示したインクカートリッジを使用したインクジェット記録装置の要部の実施形態を示す断面図である。記録用紙の幅方向に往復に動くことができるキャリッジ30は、サブタンクユニット33を備えている。記録ヘッド31がサブタンクユニット33の下面に設けられている。また、インク供給針32はサブタンクユニット33のインクカートリッジ搭載面側に設けられている。さらに、少なくともアクチュエータ106の特性値が所定の条件を満たさない場合にエラーを表示する出力部としてのパネル2000がインクジェット記録装置内に配備される。もしくは、外部のホストコンピュータ3000にエラーを表示するように、ホストコンピュータ3000に接続する外部出力端子2500をインクジェット記録装置に設けてもよい。尚、図7において外部端子107は、インクジェット記録装置のカートリッジホルダ(図7では図示せず)などを介して外部出力端子2500に電気的または光学的に接続する。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of a main part of an ink jet recording apparatus using the ink cartridge shown in FIG. The carriage 30 that can reciprocate in the width direction of the recording paper includes a sub tank unit 33. The recording head 31 is provided on the lower surface of the sub tank unit 33. The ink supply needle 32 is provided on the ink cartridge mounting surface side of the sub tank unit 33. Furthermore, a panel 2000 as an output unit that displays an error when at least the characteristic value of the actuator 106 does not satisfy a predetermined condition is provided in the ink jet recording apparatus. Alternatively, an external output terminal 2500 connected to the host computer 3000 may be provided in the inkjet recording apparatus so that an error is displayed on the external host computer 3000. In FIG. 7, the external terminal 107 is electrically or optically connected to the external output terminal 2500 via a cartridge holder (not shown in FIG. 7) of the ink jet recording apparatus.

容器本体1のインク供給口2をサブタンクユニット33のインク供給針32に挿通すると、弁体6がバネ5に抗して後退し、インク流路が形成され、容器本体1内のインクがインク室34に流れ込む。インク室34にインクが充填された後に、記録ヘッド31のノズル開口に負圧を作用させて記録ヘッド31からインクを吐出し記録動作を実行する。   When the ink supply port 2 of the container body 1 is inserted into the ink supply needle 32 of the sub tank unit 33, the valve body 6 moves backward against the spring 5, an ink flow path is formed, and the ink in the container body 1 is transferred to the ink chamber. 34. After the ink chamber 34 is filled with ink, a negative pressure is applied to the nozzle openings of the recording head 31 to discharge the ink from the recording head 31 and execute a recording operation.

尚、図1から図5および図18の実施形態において、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されインク室34にインクが充填されたときに、インクの液面が図示する位置にくるように、インクカートリッジ、アクチュエータ106の位置およびインク室34の容量を設計することが好ましい。従って、図1から図5および図18に示すインクの液面がインクカートリッジの製造時における液面のレベルであるとは限らない。   In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 and FIG. 18, when the ink cartridge is installed in the ink jet recording apparatus and the ink chamber 34 is filled with ink, the ink level is set to the position shown in the drawing. It is preferable to design the cartridge, the position of the actuator 106 and the capacity of the ink chamber 34. Accordingly, the liquid level of the ink shown in FIGS. 1 to 5 and FIG. 18 is not necessarily the level of the liquid level when the ink cartridge is manufactured.

記録動作により記録ヘッド31においてインクが消費されると、膜弁36の下流側の圧力が低下するので、膜弁36が開弁する。膜弁36が開くことにより、インク室34のインクはインク供給路35を介して記録ヘッド31に流れこむ。記録ヘッド31へのインクの流入に伴なって、容器本体1のインクは、インク供給針32を介してサブタンクユニット33に流れ込み、印字が繰り返される。   When ink is consumed in the recording head 31 by the recording operation, the pressure on the downstream side of the membrane valve 36 is reduced, so that the membrane valve 36 is opened. By opening the membrane valve 36, the ink in the ink chamber 34 flows into the recording head 31 via the ink supply path 35. As the ink flows into the recording head 31, the ink in the container body 1 flows into the sub tank unit 33 via the ink supply needle 32, and printing is repeated.

図8は、本発明のインクジェット記録装置の制御装置を示すブロック図である。本発明のインクジェット記録装置は、インク滴を記録用紙に吐出して印字する記録ヘッド702と、記録ヘッド702を記録用紙の幅方向(主走査方向)に往復移動させるキャリッジ700と、キャリッジ700に装着され、記録ヘッド702にインクを供給するインクカートリッジ180とを有する。キャリッジ700はキャリッジ駆動モータ716に接続されている。キャリッジ駆動モータ716を駆動することによりキャリッジ700及び記録ヘッド702が記録用紙の幅方向に往復移動する。キャリッジモータ制御手段722はキャリッジ駆動モータ716を制御する。   FIG. 8 is a block diagram showing a control device of the ink jet recording apparatus of the present invention. The ink jet recording apparatus of the present invention includes a recording head 702 that discharges ink droplets onto a recording sheet for printing, a carriage 700 that reciprocates the recording head 702 in the width direction (main scanning direction) of the recording sheet, and a carriage 700 that is mounted. And an ink cartridge 180 for supplying ink to the recording head 702. The carriage 700 is connected to a carriage drive motor 716. Driving the carriage drive motor 716 causes the carriage 700 and the recording head 702 to reciprocate in the width direction of the recording paper. The carriage motor control unit 722 controls the carriage drive motor 716.

インクカートリッジ180に装着されたアクチュエータ106は圧電装置制御手段720によって制御される。圧電装置制御手段720によって制御されたアクチュエータ106の特性値は特性値検出部810によって検出される。例えば、圧電装置制御手段720がアクチュエータ106に定電圧を印加することによって、アクチュエータ106に含まれる圧電素子に流れる電流値を、特性値検出部810が検出する。それによって、特性値検出部810は圧電素子の抵抗値を検出することができる。また、交流電源を使用することによって、特性値検出部810は圧電素子の電気的な容量を検出してもよい。   The actuator 106 mounted on the ink cartridge 180 is controlled by the piezoelectric device control means 720. The characteristic value of the actuator 106 controlled by the piezoelectric device control means 720 is detected by the characteristic value detection unit 810. For example, when the piezoelectric device control unit 720 applies a constant voltage to the actuator 106, the characteristic value detection unit 810 detects the value of the current flowing through the piezoelectric element included in the actuator 106. Thereby, the characteristic value detector 810 can detect the resistance value of the piezoelectric element. Further, by using an AC power supply, the characteristic value detection unit 810 may detect the electric capacity of the piezoelectric element.

特性値検出部810はアクチュエータ106の振動部の振動特性を検出してもよい。例えば、圧電装置制御手段720がアクチュエータ106に電圧を印加し、アクチュエータ106の振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を特性値検出部810が検出する。それによって、特性値検出部810は残留振動の共振周波数や逆起電力の振幅を検出することができる。   The characteristic value detection unit 810 may detect the vibration characteristic of the vibration unit of the actuator 106. For example, the piezoelectric device control unit 720 applies a voltage to the actuator 106, and the characteristic value detection unit 810 detects the back electromotive force generated by the residual vibration remaining in the vibration unit of the actuator 106. Thereby, the characteristic value detection unit 810 can detect the resonance frequency of the residual vibration and the amplitude of the back electromotive force.

特性値検出部810で検出されたアクチュエータ106の特性値は特性値判定部820に送信される。一方で、特性値が満たすべき所定の条件を予め記憶部850に記憶させておく。所定の条件は特性値に応じて設定すればよい。例えば、特性値が圧電素子の抵抗値である場合には、その圧電素子の抵抗値が満たすべきスペックを所定の条件とする。また、例えば、特性値がアクチュエータ106の共振周波数として判定する場合には、その共振周波数が満たすべきスペックを所定の条件とする。特性値検出部810がアクチュエータ106の特性値を検出するタイミングに対応して、記憶部850が所定の条件を特性値判定部820に送信する。特性値判定部820に送信された特性値は、特性値判定部820に含まれる比較器によって、所定の条件と比較される。   The characteristic value of the actuator 106 detected by the characteristic value detection unit 810 is transmitted to the characteristic value determination unit 820. On the other hand, a predetermined condition to be satisfied by the characteristic value is stored in the storage unit 850 in advance. The predetermined condition may be set according to the characteristic value. For example, when the characteristic value is a resistance value of a piezoelectric element, a spec that the resistance value of the piezoelectric element should satisfy is set as a predetermined condition. For example, when the characteristic value is determined as the resonance frequency of the actuator 106, a specification that the resonance frequency should satisfy is set as a predetermined condition. Corresponding to the timing when the characteristic value detection unit 810 detects the characteristic value of the actuator 106, the storage unit 850 transmits a predetermined condition to the characteristic value determination unit 820. The characteristic value transmitted to characteristic value determination unit 820 is compared with a predetermined condition by a comparator included in characteristic value determination unit 820.

特性値が所定の条件を満たさないと特性値判定部820が判断する場合には、特性値判定部820は出力部840にエラー信号を送信する。出力部840はエラー信号に応じてエラーの表示を出力する。出力部840は、例えば、図7に示されるパネル2000や外部出力端子2500である。外部出力端子2500は、エラー信号を外部のホストコンピュータ3000へ出力することができるように、ホストコンピュータ3000と接続する。エラー表示は、インクカートリッジに欠陥が有る旨やインクカートリッジを交換すべき旨、特性値、特性値判定部820における判定結果などの表示である。エラー表示は単に光を発生する手段や音声を発生する手段であってもよい。また、特性値判定部820は制御部750へ動作不可能信号を送信する。動作不可能信号は、インクジェット記録装置に印字、クリーニング、フラッシング等の動作を実行させない状態、即ち、インクジェット記録装置を動作不可能状態にするための信号である。動作不可能信号を受けたインクジェット記録装置は動作を実行せず、または動作を中止する。インクジェット記録装置が動作不可能状態にある場合に、ユーザーがインクジェット記録装置を動作させることを選択することができるように設計してもよい(図示せず)。   When the characteristic value determination unit 820 determines that the characteristic value does not satisfy the predetermined condition, the characteristic value determination unit 820 transmits an error signal to the output unit 840. The output unit 840 outputs an error display according to the error signal. The output unit 840 is, for example, the panel 2000 or the external output terminal 2500 shown in FIG. The external output terminal 2500 is connected to the host computer 3000 so that an error signal can be output to the external host computer 3000. The error display is a display indicating that the ink cartridge is defective, the ink cartridge should be replaced, a characteristic value, a determination result in the characteristic value determination unit 820, and the like. The error display may be simply means for generating light or means for generating sound. Further, the characteristic value determination unit 820 transmits an inoperable signal to the control unit 750. The inoperable signal is a signal for causing the ink jet recording apparatus not to perform operations such as printing, cleaning, and flushing, that is, a signal for disabling the ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus that has received the inoperable signal does not execute the operation or stops the operation. It may be designed so that the user can select to operate the ink jet recording apparatus when the ink jet recording apparatus is in an inoperable state (not shown).

一方、特性値が所定の条件を満たすと特性値判定部820が判断する場合には、特性値判定部820は制御部750へ動作可能信号を送信する。動作可能信号は、インクジェット記録装置が印字、クリーニング、フラッシング、待機等の動作を実行することができる状態、即ち、インクジェット記録装置を動作可能状態にするための信号である。動作可能信号を受けたインクジェット記録装置は動作を開始または再開することができ、もしくは動作前の待機状態になる。さらに、出力部840が、特性値が所定の条件を満たすこと、インクジェット記録装置が動作可能状態であることなどを知らせる表示を出力してもよい。   On the other hand, when the characteristic value determination unit 820 determines that the characteristic value satisfies a predetermined condition, the characteristic value determination unit 820 transmits an operable signal to the control unit 750. The operable signal is a signal for enabling the ink jet recording apparatus to execute operations such as printing, cleaning, flushing, standby, etc., that is, a signal for making the ink jet recording apparatus operable. The inkjet recording apparatus that has received the operation enable signal can start or restart the operation, or enters a standby state before the operation. Further, the output unit 840 may output a display notifying that the characteristic value satisfies a predetermined condition and that the ink jet recording apparatus is operable.

特性値検出部810がアクチュエータ106の特性値を検出するタイミングは、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着された時でもよい。また、インク消費量測定部830がインクカートリッジ内のインクが所定の量だけ消費されたことを計測した時であってもよい。   The timing at which the characteristic value detection unit 810 detects the characteristic value of the actuator 106 may be when the ink cartridge is mounted on the ink jet recording apparatus. Alternatively, the ink consumption measuring unit 830 may measure that a predetermined amount of ink in the ink cartridge has been consumed.

インク消費量測定部830がインクカートリッジ内のインクが所定の量だけ消費されたことを計測した時をより詳細に説明する。インク消費量測定部830は、記録ヘッドから吐出されるインク滴の量やクリーニング、フラッシングの際に使用されるインクの量を積算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量を計算する。インク消費量測定部830で測定されたインクの計算上の消費量の情報は特性値判定部820に送信される。一方で、計算上の消費量が満たすべき所定の条件を予め記憶部850に記憶させておく。所定の条件は記録ヘッドから吐出されるインク滴の量、クリーニングやフラッシングの頻度、アクチュエータ106が配備される位置などに応じて設定すればよい。記憶部850は記憶された所定の条件を特性値判定部820に送信する。特性値判定部820は、インク消費量測定部830における計算上のインクの消費量が所定の量に達したときに、制御部750に信号を発する。制御部750の圧電装置制御手段720は、特性値判定部820からの信号に応じてアクチュエータ106に電圧等を与える。それによって、特性値検出部810がアクチュエータ106の特性値の検出をする。   The time when the ink consumption measuring unit 830 measures that a predetermined amount of ink in the ink cartridge has been consumed will be described in more detail. The ink consumption measuring unit 830 calculates the amount of ink consumed in the ink cartridge by integrating the amount of ink droplets ejected from the recording head and the amount of ink used during cleaning and flushing. Information on the calculation consumption of ink measured by the ink consumption measurement unit 830 is transmitted to the characteristic value determination unit 820. On the other hand, a predetermined condition to be satisfied by the calculated consumption amount is stored in the storage unit 850 in advance. The predetermined condition may be set according to the amount of ink droplets ejected from the recording head, the frequency of cleaning or flushing, the position where the actuator 106 is provided, and the like. The storage unit 850 transmits the stored predetermined condition to the characteristic value determination unit 820. The characteristic value determination unit 820 issues a signal to the control unit 750 when the ink consumption calculated by the ink consumption measurement unit 830 reaches a predetermined amount. The piezoelectric device control means 720 of the control unit 750 gives a voltage or the like to the actuator 106 in accordance with a signal from the characteristic value determination unit 820. Thereby, the characteristic value detector 810 detects the characteristic value of the actuator 106.

尚、インク消費量測定部830に予め設定されるインク滴の量やクリーニング、フラッシングの際に使用されるインクの量は、実際に吐出されるインクの量と使用環境等により誤差が生じる場合が多い。従って、記憶部850に記憶される所定の条件はある程度の有余を加減したものとすることが好ましい。また、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着された時にアクチュエータ106の特性値を検出する場合には、記憶部850に記憶される所定の条件としてのインクの消費量をゼロに設定してもよい。   Note that the amount of ink droplets set in advance in the ink consumption measuring unit 830 and the amount of ink used during cleaning and flushing may vary depending on the amount of ink actually ejected and the usage environment. Many. Therefore, it is preferable that the predetermined condition stored in the storage unit 850 is obtained by adding or subtracting a certain amount of surplus. Further, when the characteristic value of the actuator 106 is detected when the ink cartridge is mounted on the ink jet recording apparatus, the ink consumption as a predetermined condition stored in the storage unit 850 may be set to zero.

インクジェット記録装置は、非印字領域に記録ヘッド702を封止するキャップ712をさらに搭載する。キャップ712は、吸引ポンプ718にチューブを介して接続され、負圧の供給を受けて記録ヘッド702の全ノズルからインクを吐出することで記録ヘッド702のノズル開口をクリーニングする。または、記録ヘッド702をキャップ712に位置付け、記録ヘッド702の全ノズルからインクを吐出することでフラッシングする。これらのクリーニング処理、フラッシング処理、印字状態と非印字状態との切替の時をアクチュエータ106の特性値を検出するタイミングにしてもよい。   The ink jet recording apparatus further includes a cap 712 that seals the recording head 702 in the non-printing area. The cap 712 is connected to the suction pump 718 via a tube, and cleans the nozzle openings of the recording head 702 by discharging ink from all the nozzles of the recording head 702 in response to supply of negative pressure. Alternatively, flushing is performed by positioning the recording head 702 on the cap 712 and ejecting ink from all nozzles of the recording head 702. The timing of detecting the characteristic value of the actuator 106 may be the time when these cleaning processing, flushing processing, and switching between the printing state and the non-printing state are performed.

尚、特性値検出部810、特性値判定部820、インク消費量測定部830、出力部840および記憶部850は、インクジェット記録装置の内部、例えば、制御部750の内部に配備しても良く、外部に配備される装置、例えば、外部のホストコンピュータに配備してもよい。好適には、圧電装置の動作に関与する特性値検出部810、特性値判定部820、インク消費量測定部830、出力部840および記憶部850はインクカートリッジに配備する。圧電装置の動作に関与する部材が故障した場合を考慮し、インクカートリッジと同時に交換できるように構成した方が好ましいからである。さらに、圧電装置の動作に関与する特性値検出部810、特性値判定部820、インク消費量測定部830、出力部840および記憶部850は、インクジェット記録装置から容易に着脱可能なように装着された記録ヘッドに配備してもよい。   The characteristic value detection unit 810, the characteristic value determination unit 820, the ink consumption measurement unit 830, the output unit 840, and the storage unit 850 may be disposed inside the ink jet recording apparatus, for example, inside the control unit 750. It may be deployed on an externally deployed device, such as an external host computer. Preferably, the characteristic value detection unit 810, the characteristic value determination unit 820, the ink consumption measurement unit 830, the output unit 840, and the storage unit 850 involved in the operation of the piezoelectric device are arranged in the ink cartridge. This is because it is preferable to consider a case where a member involved in the operation of the piezoelectric device breaks down so that it can be replaced simultaneously with the ink cartridge. Furthermore, the characteristic value detection unit 810, the characteristic value determination unit 820, the ink consumption measurement unit 830, the output unit 840, and the storage unit 850 that are involved in the operation of the piezoelectric device are mounted so as to be easily removable from the ink jet recording apparatus. The recording head may be provided.

図9および図10は、図1の実施形態に従ったインクカートリッジが装着されたインクジェット記録装置の制御方法を示したフローである。尚、図2から図6の実施形態に従ったインクカートリッジを図1の実施形態に従ったインクカートリッジに代えて使用してもよい。   9 and 10 are flowcharts showing a control method of the ink jet recording apparatus in which the ink cartridge according to the embodiment of FIG. 1 is mounted. The ink cartridge according to the embodiment of FIGS. 2 to 6 may be used in place of the ink cartridge according to the embodiment of FIG.

図9は、図1に示すインクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されてから、インクジェット記録装置が動作可能状態または動作不可能状態になるまでのフローである。   FIG. 9 is a flow from when the ink cartridge shown in FIG. 1 is mounted to the ink jet recording apparatus to when the ink jet recording apparatus becomes operable or inoperable.

図9のフローをもとに図8を参照しつつ、インクジェット記録装置の動作を説明する。インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着される。インクカートリッジが装着されたときに、インクジェット記録装置はインクカートリッジが装着されたことを認識する。インクカートリッジが装着されたことを認識する手段は特に限定されない。例えば、インクジェット記録装置がインクカートリッジに配備されている半導体記憶手段7を検出することによってインクカートリッジが装着されたことを認識してもよい。また、インクカートリッジに突起(図示せず)を設け、インクカートリッジが装着される際に、突起がインクジェット記録装置に予め設けられたスイッチ(図示せず)を押す。それによって、スイッチが電気的に導通し、インクジェット記録装置はインクカートリッジが装着されたことを認識してもよい。あるいは、インクカートリッジが装着されたときに、ユーザーがインクジェット記録装置に任意の手段によって入力してもよい。   Based on the flow of FIG. 9, the operation of the ink jet recording apparatus will be described with reference to FIG. An ink cartridge is attached to the ink jet recording apparatus. When the ink cartridge is attached, the ink jet recording apparatus recognizes that the ink cartridge is attached. The means for recognizing that the ink cartridge is installed is not particularly limited. For example, the ink jet recording apparatus may recognize that the ink cartridge is mounted by detecting the semiconductor storage means 7 provided in the ink cartridge. Further, a protrusion (not shown) is provided on the ink cartridge, and when the ink cartridge is mounted, the protrusion presses a switch (not shown) provided in advance in the ink jet recording apparatus. Thereby, the switch is electrically connected, and the ink jet recording apparatus may recognize that the ink cartridge is mounted. Alternatively, when the ink cartridge is mounted, the user may input to the ink jet recording apparatus by any means.

次に、圧電装置制御手段720が、アクチュエータ106の素子特性値を検出する素子特性検出信号をアクチュエータ106へ送信する。素子特性検出信号は、例えば、電流や電圧である。その後、図9(A)において、特性値検出部810がアクチュエータ106の素子特性値を検出し、特性値判定部820が素子特性値を判定する。   Next, the piezoelectric device control means 720 transmits an element characteristic detection signal for detecting an element characteristic value of the actuator 106 to the actuator 106. The element characteristic detection signal is, for example, current or voltage. Thereafter, in FIG. 9A, the characteristic value detection unit 810 detects the element characteristic value of the actuator 106, and the characteristic value determination unit 820 determines the element characteristic value.

アクチュエータ106の素子特性値が所定の条件を満たさない場合には、出力部840にエラー0の表示をする。例えば、インクジェット記録装置内に配備される表示部としてのパネル2000に、もしくはインクジェット記録装置に設けられる外部出力端子2500に接続する外部のホストコンピュータ3000に、エラー0の表示をする。または、再度、アクチュエータ106へ素子特性検出信号を送信する命令S0をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、命令S0により素子特性検出信号が所定の回数送信されたにもかかわらず、アクチュエータ106が素子特性値が所定の条件を満たさない場合にエラー0の表示を出力するように設定してもよい。さらに、素子特性検出信号が所定の回数送信されたときのアクチュエータ106の素子特性値の平均値が所定の条件を満たさない場合にエラー0の表示を出力するように設定してもよい。さらに、複数の素子特性値のうちの最大値が所定の範囲内であるか否か、もしくは、最小値が所定の範囲内であるか否か、に基づいて判断することもできる。   When the element characteristic value of the actuator 106 does not satisfy the predetermined condition, an error 0 is displayed on the output unit 840. For example, error 0 is displayed on a panel 2000 as a display unit provided in the ink jet recording apparatus or on an external host computer 3000 connected to an external output terminal 2500 provided in the ink jet recording apparatus. Alternatively, the command S0 for transmitting the element characteristic detection signal to the actuator 106 may be returned to the ink jet recording apparatus again. In such a case, the actuator 106 is set to output an error 0 display when the element characteristic value does not satisfy the predetermined condition even though the element characteristic detection signal is transmitted a predetermined number of times by the command S0. May be. Further, it may be set so that an error 0 display is output when the average value of the element characteristic values of the actuator 106 when the element characteristic detection signal is transmitted a predetermined number of times does not satisfy a predetermined condition. Further, the determination can be made based on whether the maximum value among the plurality of element characteristic values is within a predetermined range or whether the minimum value is within the predetermined range.

エラー0の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。好ましくは、エラー0の表示は、アクチュエータ106が不良である旨の表示、素子特性値、特性値判定部820における判定結果などである。エラー0が表示されるとともに、インクジェット記録装置は動作不可能状態になる。インクジェット記録装置が動作不可能状態である旨を出力部840が表示してもよい。また、インクジェット記録装置が動作不可能状態である旨を記憶部850が記憶してもよい。それによって、インクジェット記録装置の過去のデータが保存される。尚、動作不可能状態とは記録装置としての動作が不可能な状態である。   The display of error 0 may be a display that simply notifies the user that an error has occurred. Preferably, the display of error 0 is an indication that the actuator 106 is defective, an element characteristic value, a determination result in the characteristic value determination unit 820, or the like. While error 0 is displayed, the ink jet recording apparatus becomes inoperable. The output unit 840 may display that the ink jet recording apparatus is in an inoperable state. Further, the storage unit 850 may store information indicating that the ink jet recording apparatus is in an inoperable state. Thereby, past data of the ink jet recording apparatus is stored. The inoperable state is a state in which the operation as a recording apparatus is impossible.

また、本実施形態によるインクジェット記録装置は、動作不可能状態であっても、新しいインクカートリッジへの交換をできるようにするためにインクカートリッジを所定の位置へ移動させるための信号や、後述するユーザーによる選択等の信号を受信することができる状態になっている。   In addition, the ink jet recording apparatus according to the present embodiment has a signal for moving the ink cartridge to a predetermined position so that the ink cartridge can be replaced with a new ink cartridge even when it is in an inoperable state. It is in a state where a signal such as selection by can be received.

アクチュエータ106の素子特性値の不良としては、圧電素子の不良と圧電素子への配線の接触不良とが考えられる。圧電素子の不良は、圧電素子の素子特性自体が不良であるために起きる。圧電素子への配線の接触不良は、図11A、図11B、図11Cにおいて、圧電層160、上部電極164、下部電極166、上部電極端子168、下部電極端子170、補助電極172の電気的な接触やアクチュエータ106から特性値検出部810までの配線の電気的な接触が断絶しているために起きる。   As the defect in the element characteristic value of the actuator 106, a defect in the piezoelectric element and a contact failure in the wiring to the piezoelectric element are considered. The defect of the piezoelectric element occurs because the element characteristic itself of the piezoelectric element is defective. 11A, 11B, and 11C, the electrical contact between the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, the lower electrode 166, the upper electrode terminal 168, the lower electrode terminal 170, and the auxiliary electrode 172 in FIG. 11A, FIG. 11B, and FIG. This occurs because the electrical contact between the actuator 106 and the characteristic value detection unit 810 is disconnected.

ユーザーは、エラー0の表示をもとに、インクジェット記録装置を動作不可能状態に維持した状態で、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジでインクジェット記録装置を動作可能状態にするために、ユーザーが命令S2を選択することができるように設定してもよい。命令S2によってインクジェット記録装置は動作をすることができる状態になる。アクチュエータ106の素子特性値を含め、過去のエラーおよび命令の内容は、記憶部850に記憶させておくことが好ましい。   Based on the display of error 0, the user replaces the ink cartridge while maintaining the ink jet recording apparatus in an inoperable state. Alternatively, it may be set so that the user can select the command S2 in order to make the ink jet recording apparatus operable with an already mounted ink cartridge. The ink jet recording apparatus can be operated by the command S2. It is preferable to store past errors and command contents including the element characteristic values of the actuator 106 in the storage unit 850.

アクチュエータ106の素子特性値が所定の条件を満たす場合には、圧電装置制御手段720からアクチュエータ106へ動作信号が送信される(図9(B)参照)。アクチュエータ106は、動作信号を受信する。アクチュエータ106に欠陥が無い場合には、アクチュエータ106は所定の動作をする。一方で、アクチュエータ106に欠陥が有る場合には、アクチュエータ106は所定の動作をしない。アクチュエータ106が所定の動作をしたか否かの判断は、特性値検出部810がアクチュエータ106の振動特性を検出したかを特性値判定部820が判定することによって判断することができる。   When the element characteristic value of the actuator 106 satisfies a predetermined condition, an operation signal is transmitted from the piezoelectric device control means 720 to the actuator 106 (see FIG. 9B). The actuator 106 receives an operation signal. If the actuator 106 is not defective, the actuator 106 performs a predetermined operation. On the other hand, when the actuator 106 is defective, the actuator 106 does not perform a predetermined operation. Whether or not the actuator 106 has performed a predetermined operation can be determined by the characteristic value determination unit 820 determining whether or not the characteristic value detection unit 810 has detected the vibration characteristic of the actuator 106.

図9(B)において、アクチュエータ106が所定の動作をしない場合には、エラー1の表示が出力部840に出力される。アクチュエータ106が所定の動作をしない場合には、再度、アクチュエータ106へ動作信号を送信する命令S1をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、命令S1により動作信号が所定の回数送信されたにもかかわらず、アクチュエータ106が動作しない場合にエラー1の表示を出力するように設定すればよい。   In FIG. 9B, when the actuator 106 does not perform a predetermined operation, an error 1 display is output to the output unit 840. When the actuator 106 does not perform a predetermined operation, a command S1 for transmitting an operation signal to the actuator 106 may be returned to the ink jet recording apparatus again. In such a case, it may be set so that the display of error 1 is output when the actuator 106 does not operate even though the operation signal is transmitted a predetermined number of times by the command S1.

エラー1の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。好ましくは、エラー1の表示は、インクカートリッジが不良である旨、またはインクカートリッジに配備されるアクチュエータ106が不良である旨、特性値、特性値判定部820における判定結果などの表示である。アクチュエータ106が配備されていないインクカートリッジが、インクジェット記録装置に装着されたことをエラー1の表示とすることもできる。アクチュエータ106が所定の動作をしない場合には、エラー1が表示されるとともに、インクジェット記録装置は動作不可能状態になる。   The display of error 1 may be a display that simply notifies the user that an error has occurred. Preferably, the display of error 1 is a display indicating that the ink cartridge is defective or that the actuator 106 provided in the ink cartridge is defective, a characteristic value, a determination result in the characteristic value determination unit 820, and the like. It is also possible to display an error 1 that an ink cartridge not provided with the actuator 106 is mounted on the ink jet recording apparatus. When the actuator 106 does not perform a predetermined operation, the error 1 is displayed and the ink jet recording apparatus becomes inoperable.

ユーザーは、エラー1の表示によって、動作不可能状態を維持したまま、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジで動作可能状態にするために、ユーザーが命令S2を選択することができるように設定してもよい。命令S2によってインクジェット記録装置は動作することができる状態になる。過去のエラーおよび命令は、記憶部850に記憶させておくことが好ましい。   The user replaces the ink cartridge while maintaining the inoperable state based on the error 1 display. Alternatively, it may be set so that the user can select the command S2 in order to make the ink cartridge ready for operation. The inkjet recording apparatus can be operated by the command S2. It is preferable to store past errors and commands in the storage unit 850.

図9(B)において、アクチュエータ106が所定の動作をした場合には、アクチュエータ106が検知した残留振動から得られる初期振動特性値が所定の条件を満たすかを判断する。初期振動特性値としては、アクチュエータ106の振動部に残留した残留振動によって生じた逆起電力の共振周波数、振幅、波長、所定時間内の波数、所定波数が経過するまでの時間などがある。より詳細には、図11Aから図19Bに示す。また、所定の条件は、初期振動特性値の期待値に一定の有余を加減した範囲、アクチュエータ106やインクカートリッジの製造の際に予め測定した特性値の実測値に一定の有余を加減した範囲に実測値が含まれることがある。尚、所定の条件は、上限または下限のみを規定する条件であってもよい。   In FIG. 9B, when the actuator 106 performs a predetermined operation, it is determined whether the initial vibration characteristic value obtained from the residual vibration detected by the actuator 106 satisfies a predetermined condition. The initial vibration characteristic value includes the resonance frequency, amplitude, wavelength, wave number within a predetermined time, time until the predetermined wave number elapses, and the like of the back electromotive force generated by the residual vibration remaining in the vibration part of the actuator 106. More details are shown in FIGS. 11A to 19B. Further, the predetermined condition is a range in which a certain margin is added to or subtracted from the expected value of the initial vibration characteristic value, or a range in which a certain margin is added to or subtracted from the actual measurement value of the characteristic value measured in advance when the actuator 106 or the ink cartridge is manufactured. Measured values may be included. The predetermined condition may be a condition that defines only an upper limit or a lower limit.

図9(C)において、初期振動特性値の値が所定の条件を満たさない場合には、エラー2の表示が出力部840に出力される。また、初期振動特性値が所定の条件を満たさない場合には、再度、アクチュエータ106へ動作信号を送信する命令S3をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、アクチュエータ106が所定の回数動作することによって得られた、複数の初期振動特性値の平均値、最大値または最小値に基づいて判断することができる。複数の初期振動特性値の平均値、最大値または最小値が所定の範囲内でない場合には、エラー2の表示を出力するように設定することができる。   In FIG. 9C, when the value of the initial vibration characteristic value does not satisfy the predetermined condition, a display of error 2 is output to the output unit 840. Further, when the initial vibration characteristic value does not satisfy the predetermined condition, the command S3 for transmitting the operation signal to the actuator 106 may be returned to the ink jet recording apparatus again. In such a case, determination can be made based on an average value, a maximum value, or a minimum value of a plurality of initial vibration characteristic values obtained by operating the actuator 106 a predetermined number of times. When the average value, the maximum value, or the minimum value of the plurality of initial vibration characteristic values is not within the predetermined range, the error 2 display can be set to be output.

エラー2の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。より好ましくは、エラー2の表示は、インクカートリッジが不良であること、特性値、特性値判定部820における判定結果の表示である。エラー2の表示によるインクカートリッジの不良としては、例えば、インクカートリッジの製造の際にインクが所定の量入っていないためにインクの液位がアクチュエータ106の位置に達していない場合、インクカートリッジやインクジェット記録装置が傾斜しているためにインクがアクチュエータ106の周辺に無い場合、インクカートリッジが長期間未使用のまま放置されることによってインクが蒸発し、インクの液位がアクチュエータ106の位置に達していない場合、インクカートリッジの欠陥によりインクが漏れまたは蒸発し、インクの液位がアクチュエータ106に位置に達していない場合、一旦使用されたインクカートリッジがインクジェット記録装置に再装着された場合などがある。初期振動特性値が所定の条件を満たさない場合には、エラー2が表示されるとともに、インクジェット記録装置は印字不可能状態になる。   The display of error 2 may be a display that simply notifies the user that an error has occurred. More preferably, the display of error 2 is a display of the ink cartridge being defective, the characteristic value, and the determination result in the characteristic value determination unit 820. As an ink cartridge failure due to the display of error 2, for example, when the ink level does not reach the position of the actuator 106 because the ink does not enter a predetermined amount at the time of manufacturing the ink cartridge, the ink cartridge or the ink jet If the ink is not present around the actuator 106 because the recording apparatus is inclined, the ink is evaporated when the ink cartridge is left unused for a long period of time, and the ink level reaches the position of the actuator 106. If there is no ink, the ink may leak or evaporate due to a defect in the ink cartridge, the ink level may not reach the actuator 106, or the ink cartridge once used may be remounted in the inkjet recording apparatus. When the initial vibration characteristic value does not satisfy the predetermined condition, error 2 is displayed and the ink jet recording apparatus is in a non-printable state.

ユーザーは、エラー2の表示によって、インクジェット記録装置を印字不可能状態に維持したまま、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジで動作可能状態にするために、ユーザーが命令S2を選択することができるように設定してもよい。命令S2によってインクジェット記録装置は動作することができる状態になる。過去のエラーおよび命令は、記憶部850に記憶させておくことが好ましい。   The user replaces the ink cartridge according to the display of error 2 while maintaining the ink jet recording apparatus in a non-printable state. Alternatively, it may be set so that the user can select the command S2 in order to make the ink cartridge ready for operation. The inkjet recording apparatus can be operated by the command S2. It is preferable to store past errors and commands in the storage unit 850.

図9(C)において、初期振動特性値が所定の条件を満たす場合には、インクジェット記録装置は動作可能状態となる。   In FIG. 9C, when the initial vibration characteristic value satisfies a predetermined condition, the ink jet recording apparatus is in an operable state.

図9においては、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたときのフローを示した。しかし、インクジェット記録装置が動作を開始する直前に図9のフローを実行してもよい。また、インクジェット記録装置が非印字状態にあるときに図9のフローを実行してもよい。さらに、記録ヘッドのクリーニング、フラッシング、ワイピングをする際に図9のフローを実行してもよい。さらに、予め設定された適当な時間に図9のフローを実行してもよい。   FIG. 9 shows a flow when the ink cartridge is mounted on the ink jet recording apparatus. However, the flow of FIG. 9 may be executed immediately before the inkjet recording apparatus starts its operation. 9 may be executed when the ink jet recording apparatus is in a non-printing state. Furthermore, the flow of FIG. 9 may be executed when cleaning, flushing, and wiping the recording head. Furthermore, the flow of FIG. 9 may be executed at an appropriate time set in advance.

図10は、インクが所定量消費されたときに、アクチュエータ106の特性値を検出し、インクジェット記録装置が動作可能状態になるまでのフローである。   FIG. 10 is a flow from when the ink is consumed by a predetermined amount until the characteristic value of the actuator 106 is detected and the ink jet recording apparatus becomes operable.

図10のフローをもとに、図8を参照しつつ、インクジェット記録装置の動作を説明する。   Based on the flow of FIG. 10, the operation of the ink jet recording apparatus will be described with reference to FIG.

図10のフローは、インクジェット記録装置の動作において、例えば、改ページするごとに、非印字状態への移行ごとにもしくは予め設定されている時間の経過ごとに、開始すればよい。   The flow of FIG. 10 may be started in the operation of the ink jet recording apparatus, for example, every time a page break occurs, every time a transition to a non-printing state, or every elapse of a preset time.

インク消費量測定部830は、記録ヘッドが吐出したインク滴の数、および記録ヘッドに設けられるノズルの目詰まりやメニスカスを回復させるためメンテナンス、例えば、フラッシングやクリーニングの回数をカウントすることにより、記録ヘッドが吐出したインクの量を計測する。   The ink consumption measuring unit 830 counts the number of ink droplets ejected by the recording head and the number of times of maintenance, for example, flushing and cleaning, for recovering clogging and meniscus of nozzles provided in the recording head. The amount of ink ejected by the head is measured.

記録ヘッドが吐出したインクの量の計測値は、インクカートリッジ内のインクの消費量とほぼ一致する。インクの消費量の計測値が所定の基準値に達していない場合には、インクジェット記録装置は動作を続行する。インクの消費量の計測値が所定の値に達したときには、インクジェット記録装置はアクチュエータ106へ動作信号を送信する。尚、所定の基準値は、インクの実際の消費量と、記録ヘッド31が吐出したインクの量の計測値と、の差を考慮し、基準値に有余を加減することが好ましい。   The measured value of the amount of ink ejected by the recording head substantially matches the amount of ink consumed in the ink cartridge. If the measured value of ink consumption does not reach the predetermined reference value, the ink jet recording apparatus continues to operate. When the measured value of the ink consumption reaches a predetermined value, the ink jet recording apparatus transmits an operation signal to the actuator 106. The predetermined reference value is preferably adjusted by adding or subtracting the margin to the reference value in consideration of the difference between the actual ink consumption and the measured value of the amount of ink ejected by the recording head 31.

アクチュエータ106は、動作信号を受信する。アクチュエータ106に欠陥が無い場合には、アクチュエータ106は所定の動作をする。一方で、アクチュエータ106に欠陥が有る場合には、アクチュエータ106は所定の動作をしない(図10(A)参照)。アクチュエータ106が所定の動作をしたか否かの判断は、特性値検出部810がアクチュエータ106の振動特性を検出したかを特性値判定部820が判定することによって判断することができる。   The actuator 106 receives an operation signal. If the actuator 106 is not defective, the actuator 106 performs a predetermined operation. On the other hand, when the actuator 106 is defective, the actuator 106 does not perform a predetermined operation (see FIG. 10A). Whether or not the actuator 106 has performed a predetermined operation can be determined by the characteristic value determination unit 820 determining whether or not the characteristic value detection unit 810 has detected the vibration characteristic of the actuator 106.

図10(A)において、アクチュエータ106が所定の動作をしない場合には、出力部840に、エラー3の表示をする。また、アクチュエータ106が所定の動作をしない場合には、再度、アクチュエータ106へ動作信号を送信する命令S4をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、命令S4により動作信号が所定の回数送信されたにもかかわらず、アクチュエータ106が動作しない場合にエラー3の表示を出力するように設定する。   In FIG. 10A, when the actuator 106 does not perform a predetermined operation, error 3 is displayed on the output unit 840. Further, when the actuator 106 does not perform a predetermined operation, a command S4 for transmitting an operation signal to the actuator 106 may be returned to the ink jet recording apparatus again. In such a case, setting is made so that the display of error 3 is output when the actuator 106 does not operate even though the operation signal is transmitted a predetermined number of times by the command S4.

エラー3の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。好ましくは、エラー3の表示は、インクカートリッジが不良である旨、インクカートリッジに配備されるアクチュエータ106が不良である旨、インクジェット記録装置を停止する旨、特性値、特性値判定部820における判定結果などの表示である。アクチュエータ106が配備されていないインクカートリッジが、インクジェット記録装置に装着されたことをエラー3の表示とすることもできる。アクチュエータ106が所定の動作をしない場合には、エラー3が表示されるとともに、インクジェット記録装置は動作不可能状態になる。   The display of error 3 may be a display that simply notifies the user that an error has occurred. Preferably, the display of error 3 indicates that the ink cartridge is defective, the actuator 106 provided in the ink cartridge is defective, the ink jet recording apparatus is stopped, and the determination result in the characteristic value / characteristic value determination unit 820. And so on. It is also possible to display an error 3 that an ink cartridge not provided with the actuator 106 has been installed in the ink jet recording apparatus. When the actuator 106 does not perform a predetermined operation, an error 3 is displayed and the ink jet recording apparatus becomes inoperable.

ユーザーは、エラー3の表示によって、インクジェット記録装置を動作不可能状態に維持したまま、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジで印字を続行するために、ユーザーが命令S5を選択することができるように設定してもよい。命令S5によってインクジェット記録装置は動作することができる状態になる。過去のエラーおよび命令は、記憶部850に記憶させておくことが好ましい。   The user replaces the ink cartridge while the ink jet recording apparatus is kept in an inoperable state according to the error 3 display. Alternatively, it may be set so that the user can select the command S5 in order to continue printing with the already installed ink cartridge. The ink jet recording apparatus becomes operable by the command S5. It is preferable to store past errors and commands in the storage unit 850.

図10(A)において、アクチュエータ106が所定の動作をした場合には、アクチュエータ106が検知した残留振動から得られる中間振動特性値が所定の条件を満たすか否かを判断する(図10(B))。中間振動特性値としては、アクチュエータ106の振動部に残留した残留振動によって生じた逆起電力の共振周波数、振幅、波長、所定時間内の波数、所定波数が経過するまでの時間などがある。初期振動特性値が計測されている場合には、中間振動特性値は初期振動特性値と同種の特性値であることが好ましい。また、中間振動特性値の満たすべき所定の条件は、中間振動特性値の期待値に一定の有余を加減した範囲、アクチュエータ106やインクカートリッジの製造の際に予め測定した特性値の実測値に一定の有余を加減した範囲、または他の特性値、例えば、前述した初期振動特性値との相対関係によって決定される範囲に中間振動特性値が含まれることとすることができる。尚、所定の条件は、上限または下限のみを規定するものであってもよい。また、中間振動特性値が満たすべき所定の条件は初期振動特性値が満たすべき条件と同一であってもよい。また、初期振動特性値および中間振動特性値は、単一のアクチュエータ106から検出された少なくとも2つの振動特性値の一方および他方であってもよい。さらに、特性値検出部810が検出し、特性値判定部820が判定する特性値は単一の種類の特性値であってもよく、複数の種類の特性値であってもよい。   10A, when the actuator 106 performs a predetermined operation, it is determined whether or not the intermediate vibration characteristic value obtained from the residual vibration detected by the actuator 106 satisfies a predetermined condition (FIG. 10B )). The intermediate vibration characteristic value includes the resonance frequency, amplitude, wavelength, wave number within a predetermined time, time until the predetermined wave number elapses, and the like of the back electromotive force generated by the residual vibration remaining in the vibration part of the actuator 106. When the initial vibration characteristic value is measured, the intermediate vibration characteristic value is preferably the same type of characteristic value as the initial vibration characteristic value. The predetermined condition to be satisfied by the intermediate vibration characteristic value is constant within the range obtained by adding or subtracting a certain margin to the expected value of the intermediate vibration characteristic value, or the actual measurement value of the characteristic value measured in advance when the actuator 106 or the ink cartridge is manufactured. The intermediate vibration characteristic value can be included in a range determined by adding or subtracting the amount of noise or another characteristic value, for example, a range determined by the relative relationship with the initial vibration characteristic value described above. The predetermined condition may define only an upper limit or a lower limit. Further, the predetermined condition that the intermediate vibration characteristic value should satisfy may be the same as the condition that the initial vibration characteristic value should satisfy. The initial vibration characteristic value and the intermediate vibration characteristic value may be one and the other of at least two vibration characteristic values detected from the single actuator 106. Further, the characteristic value detected by the characteristic value detection unit 810 and determined by the characteristic value determination unit 820 may be a single type of characteristic value or a plurality of types of characteristic values.

図10(B)において、中間振動特性値が所定の条件を満たさない場合には、出力部840にエラー4の表示をする。また、再度、アクチュエータ106へ動作信号を送信する命令S6をインクジェット記録装置へ返してもよい。かかる場合には、アクチュエータ106が所定の回数動作することによって得られた、複数の中間振動特性値の平均値、最大値または最小値に基づいて判断することができる。複数の中間振動特性値の平均値、最大値または最小値が所定の条件を満たさない場合に出力部840にエラー4の表示を出力するように設定する。   In FIG. 10B, when the intermediate vibration characteristic value does not satisfy the predetermined condition, error 4 is displayed on the output unit 840. Further, the command S6 for transmitting the operation signal to the actuator 106 may be returned to the ink jet recording apparatus again. In such a case, the determination can be made based on an average value, a maximum value, or a minimum value of a plurality of intermediate vibration characteristic values obtained by operating the actuator 106 a predetermined number of times. When the average value, maximum value, or minimum value of the plurality of intermediate vibration characteristic values does not satisfy the predetermined condition, the output unit 840 is set to output the error 4 display.

エラー4の表示は、単にエラーであることをユーザーに通知する表示であってもよい。好ましくは、エラー4の表示は、インクカートリッジが不良である旨、特性値、特性値判定部820における判定結果の表示である。エラー4の表示によるインクカートリッジの不良としては、例えば、インクカートリッジやインクジェット記録装置が傾斜しているためにインクがアクチュエータ106の周辺に有る場合、インクカートリッジから記録ヘッドへインクが供給されていない場合、記録ヘッドの欠陥によりインクが吐出されない場合などがある。中間振動特性値が所定の条件を満たさない場合には、エラー4が表示されるとともに、インクジェット記録装置は動作不可能状態になる。   The display of error 4 may be a display that simply notifies the user that the error is present. Preferably, the display of error 4 is a display indicating that the ink cartridge is defective, a characteristic value, and a determination result in the characteristic value determination unit 820. For example, when the ink cartridge or the ink jet recording apparatus is inclined and the ink is in the vicinity of the actuator 106, the ink cartridge is not supplied from the ink cartridge to the recording head. In some cases, ink is not ejected due to a defect in the recording head. When the intermediate vibration characteristic value does not satisfy the predetermined condition, an error 4 is displayed and the ink jet recording apparatus becomes inoperable.

ユーザーは、エラー4の表示によって、インクジェット記録装置を動作不可能状態に維持したまま、インクカートリッジを交換する。または、既に装着されているインクカートリッジで動作を再開するために、ユーザーが命令S5を選択することができるように設定してもよい。命令S5によってインクジェット記録装置は動作することができる状態になる。過去のエラーおよび命令は、記憶部850に記憶させておくことが好ましい。   The user replaces the ink cartridge while the ink jet recording apparatus is kept in an inoperable state by displaying the error 4. Alternatively, it may be set so that the user can select the command S5 in order to resume the operation with the already mounted ink cartridge. The ink jet recording apparatus becomes operable by the command S5. It is preferable to store past errors and commands in the storage unit 850.

図10(B)において、中間振動特性値の値が所定の条件を満たす場合には、インクジェット記録装置は動作可能状態となる。   In FIG. 10B, when the value of the intermediate vibration characteristic value satisfies a predetermined condition, the ink jet recording apparatus becomes operable.

図9および図10の実施形態は、それぞれ一方のインクジェット記録装置の制御方法のみを実行してもよい。また、図9および図10の実施形態を一連のインクジェット記録装置の制御方法として実行してもよい。   Each of the embodiments of FIGS. 9 and 10 may execute only the control method of one ink jet recording apparatus. Moreover, you may implement embodiment of FIG. 9 and FIG. 10 as a series of control methods of an inkjet recording device.

図11Aから図12は、圧電装置の一実施形態であるアクチュエータ106の詳細および等価回路を示す。ここでいうアクチュエータは、少なくとも音響インピーダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消費状態を検出する方法に用いられる。特に、残留振動により共振周波数の検出することで、少なくとも音響インピーダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消費状態を検出する方法に用いられる。図11Aは、アクチュエータ106の拡大平面図である。図11Bは、アクチュエータ106のB−B断面を示す。図11Cは、アクチュエータ106のC−C断面を示す。さらに図12(A)および図12(B)は、アクチュエータ106の等価回路を示す。また、図12(C)および図12(D)は、それぞれインクカートリッジ内にインクが満たされているときのアクチュエータ106を含む周辺およびその等価回路を示し、図12(E)および図12(F)は、それぞれインクカートリッジ内にインクが無いときのアクチュエータ106を含む周辺およびその等価回路を示す。   11A to 12 show details and an equivalent circuit of the actuator 106 which is an embodiment of the piezoelectric device. The actuator here is used in a method of 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 for detecting a consumption state of liquid in a liquid container by detecting at least a change in acoustic impedance by detecting a resonance frequency by residual vibration. FIG. 11A is an enlarged plan view of the actuator 106. FIG. 11B shows a BB cross section of the actuator 106. FIG. 11C shows a CC cross section of the actuator 106. Further, FIGS. 12A and 12B show an equivalent circuit of the actuator 106. FIGS. 12C and 12D show the periphery including the actuator 106 and its equivalent circuit when the ink is filled in the ink cartridge, respectively, and FIGS. 12E and 12F. ) Shows the periphery including the actuator 106 and its equivalent circuit when there is no ink in the ink cartridge.

アクチュエータ106は、ほぼ中央に円形状の開口161を有する基板178と、開口161を被覆するように基板178の一方の面(以下、「表面」という。)に配備される振動板176と、振動板176の表面の側に配置される圧電層160と、圧電層160を両方からはさみこむ上部電極164および下部電極166と、上部電極164と電気的に結合する上部電極端子168と、下部電極166と電気的に結合する下部電極端子170と、上部電極164および上部電極端子168の間に配設され、かつ両者を電気的に結合する補助電極172と、を有する。圧電層160、上部電極164および下部電極166はそれぞれの主要部として円形部分を有する。圧電層160、上部電極164および下部電極166のそれぞれの円形部分は圧電素子を形成する。   The actuator 106 includes a substrate 178 having a circular opening 161 at the substantially center, a vibration plate 176 provided on one surface (hereinafter referred to as “surface”) of the substrate 178 so as to cover the opening 161, Piezoelectric layer 160 disposed on the surface side of plate 176, upper electrode 164 and lower electrode 166 sandwiching piezoelectric layer 160 from both sides, upper electrode terminal 168 electrically coupled to upper electrode 164, and lower electrode 166 It has a lower electrode terminal 170 that is electrically coupled, and an auxiliary electrode 172 that is disposed between the upper electrode 164 and the upper electrode terminal 168 and that electrically couples them. The piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 each have a circular portion as a main part. Each circular portion of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 forms a piezoelectric element.

振動板176は、基板178の表面に、開口161を覆うように形成される。   The diaphragm 176 is formed on the surface of the substrate 178 so as to cover the opening 161.

キャビティ162は、振動板176の開口161と面する部分と基板178の表面の開口161とによって形成される。基板178の圧電素子とは反対側の面(以下、「裏面」という。)は液体容器側に面しており、キャビティ162は液体と接触するように構成されている。キャビティ162内に液体が入っても基板178の表面側に液体が漏れないように、振動板176は基板178に対して液密に取り付けられる。   The cavity 162 is formed by a portion facing the opening 161 of the vibration plate 176 and the opening 161 on the surface of the substrate 178. The surface of the substrate 178 opposite to the piezoelectric element (hereinafter referred to as “back surface”) faces the liquid container side, and the cavity 162 is configured to come into contact with the liquid. 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.

下部電極166は振動板176の表面、即ち液体容器とは反対側の面に位置しており、下部電極166の主要部である円形部分の中心と開口161の中心とがほぼ一致するように取り付けられている。なお、下部電極166の円形部分の面積が開口161の面積よりも小さくなるように設定されている。一方、下部電極166の表面側には、圧電層160が、その円形部分の中心と開口161の中心とがほぼ一致するように形成されている。圧電層160の円形部分の面積は、開口161の面積よりも小さく、かつ下部電極166の円形部分の面積よりも大きくなるように設定されている。   The lower electrode 166 is located on the surface of the vibration plate 176, that is, the surface opposite to the liquid container, and is attached so that the center of the circular portion which is the main part of the lower electrode 166 and the center of the opening 161 are substantially coincided with each other. It has been. The area of the circular portion of the lower electrode 166 is set to be smaller than the area of the opening 161. On the other hand, on the surface side of the lower electrode 166, the piezoelectric layer 160 is formed so that the center of the circular portion and the center of the opening 161 substantially coincide. 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.

一方、圧電層160の表面側には、上部電極164が、その主要部である円形部分の中心と開口161の中心とがほぼ一致するように形成される。上部電極164の円形部分の面積は、開口161および圧電層160の円形部分の面積よりも小さく、かつ下部電極166の円形部分の面積よりも大きくなるよう設定されている。   On the other hand, on the surface side of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164 is formed so that the center of the circular portion which is the main part thereof substantially coincides with the center of the opening 161. 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.

したがって、圧電層160の主要部は、上部電極164の主要部と下部電極166の主要部とによって、それぞれ表面側と裏面側とから挟みこまれる構造となっていて、圧電層160を効果的に変形駆動することができる。圧電層160、上部電極164および下部電極166のそれぞれの主要部である円形部分がアクチュエータ106における圧電素子を形成する。上述のように圧電素子は振動板176に接している。また、上部電極164の円形部分、圧電層160の円形部分、下部電極166の円形部分および開口161のうちで、面積が最も大きいのは開口161である。この構造によって、振動板176のうち実際に振動する振動領域は、開口161によって決定される。また、上部電極164の円形部分、圧電層160の円形部分および下部電極166の円形部分は開口161より面積が小さいので、振動板176がより振動しやすくなる。さらに、圧電層160と電気的に接続する下部電極166の円形部分および上部電極164の円形部分のうち、下部電極166の円形部分の方が小さい。従って、下部端子166の円形部分が圧電層160のうち圧電効果を発生する部分を決定する。   Accordingly, the main part of the piezoelectric layer 160 is structured to be 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. Deformation drive is possible. The circular portions that are the main portions of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166 form a piezoelectric element in the actuator 106. As described above, the 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. With this structure, the vibration region of the diaphragm 176 that actually vibrates is determined by the opening 161. Further, since 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 have a smaller area than the opening 161, the diaphragm 176 is more likely to vibrate. 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 the portion of the piezoelectric layer 160 that generates the piezoelectric effect.

上部電極端子168は、補助電極172を介して上部電極164と電気的に接続するように振動板176の表面側に形成される。一方、下部電極端子170は、下部電極166に電気的に接続するように振動板176の表面側に形成される。上部電極164は、圧電層160の表面側に形成されるため、上部電極端子168と接続する途中において、圧電層160の厚さと下部電極166の厚さとの和に等しい段差を有する必要がある。上部電極164だけでこの段差を形成することは難しく、かりに可能であったとしても上部電極164と上部電極端子168との接続状態が弱くなってしまい、切断してしまう危険がある。そこで、補助電極172を補助部材として用いて上部電極164と上部電極端子168とを接続させている。このようにすることで、圧電層160も上部電極164も補助電極172に支持された構造となり、所望の機械的強度を得ることができ、また上部電極164と上部電極端子168との接続を確実にすることが可能となる。   The upper electrode terminal 168 is formed on the surface side of the diaphragm 176 so as to be electrically connected to the upper electrode 164 via the auxiliary electrode 172. On the other hand, the lower electrode terminal 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 the step with only the upper electrode 164, and even if possible, the connection state between the upper electrode 164 and the upper electrode terminal 168 becomes weak 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, and a desired mechanical strength can be obtained, and the connection between the upper electrode 164 and the upper electrode terminal 168 is ensured. It becomes possible to.

なお、圧電素子と振動板176のうちの圧電素子に直面する振動領域とが、アクチュエータ106において実際に振動する振動部である。また、アクチュエータ106に含まれる部材は、互いに焼成されることによって一体的に形成されることが好ましい。アクチュエータ106を一体的に形成することによって、アクチュエータ106の取り扱いが容易になる。さらに、基板178の強度を高めることによって振動特性が向上する。即ち、基板178の強度を高めることによって、アクチュエータ106の振動部のみが振動し、アクチュエータ106のうち振動部以外の部分が振動しない。また、アクチュエータ106の振動部以外の部分が振動しないためには、基板178の強度を高めるのに対し、アクチュエータ106の圧電素子を薄くかつ小さくし、振動板176を薄くすることによって達成できる。   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. Furthermore, the vibration characteristics are improved by increasing the strength of the substrate 178. That is, by increasing the strength of the substrate 178, only the vibration portion of the actuator 106 vibrates, and portions other than the vibration portion of the actuator 106 do not vibrate. Further, in order not to vibrate parts other than the vibration part of the actuator 106, the strength of the substrate 178 can be increased, whereas the piezoelectric element of the actuator 106 is made thin and small and the vibration plate 176 is made thin.

圧電層160の材料としては、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン(PLZT)または鉛を使用しない鉛レス圧電膜を用いることが好ましく、基板178の材料としてジルコニアまたはアルミナを用いることが好ましい。また、振動板176には、基板178と同じ材料を用いることが好ましい。上部電極164、下部電極166、上部電極端子168および下部電極端子170は、導電性を有する材料、例えば、金、銀、銅、プラチナ、アルミニウム、ニッケルなどの金属を用いることができる。   As the material of the piezoelectric layer 160, it is preferable to use lead zirconate titanate (PZT), lead lanthanum zirconate titanate (PLZT), or lead-free piezoelectric film that does not use lead, and the substrate 178 is made of zirconia or alumina. It is preferable to use it. 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.

上述したように構成されるアクチュエータ106は、液体を収容する容器に適用することができる。例えば、インクジェット記録装置に用いられるインクカートリッジやインクカートリッジ、あるいは記録ヘッドを洗浄するための洗浄液を収容した容器などに装着することができる。   The actuator 106 configured as described above can be applied to a container that contains a liquid. For example, the ink cartridge can be mounted on an ink cartridge or an ink cartridge used in an ink jet recording apparatus, or a container containing a cleaning liquid for cleaning the recording head.

図11Aから図12に示されるアクチュエータ106は、液体容器の所定の場所に、キャビティ162を液体容器内に収容される液体と接触するように装着される。液体容器に液体が十分に収容されている場合には、キャビティ162内およびその外側は液体によって満たされている。一方、液体容器の液体が消費され、アクチュエータの装着位置以下まで液面が降下すると、キャビティ162内には液体は存在しないか、あるいはキャビティ162内にのみ液体が残存されその外側には気体が存在する状態となる。アクチュエータ106は、この状態の変化に起因する、少なくとも音響インピーダンスの相違を検出する。それによって、アクチュエータ106は、液体容器に液体が十分に収容されている状態であるか、あるいはある一定以上の液体が消費された状態であるかを検知することができる。さらに、アクチュエータ106は、液体容器内の液体の種類も検出することが可能である。   The actuator 106 shown in FIGS. 11A to 12 is mounted at a predetermined location of the liquid container so that the cavity 162 is in contact with 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. 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 liquid remains only in the cavity 162 and there is gas outside the cavity 162. It becomes a state to do. The actuator 106 detects at least a difference in acoustic impedance caused by the change in the state. Accordingly, 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.

ここでアクチュエータによる液面検出の原理について説明する。   Here, the principle of the liquid level detection by the actuator will be described.

媒体の音響インピーダンスの変化を検出するには、媒体のインピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定する。インピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定する場合には、例えば伝送回路を利用することができる。伝送回路は、媒体に一定電圧を印加し、周波数を変えて媒体に流れる電流を測定する。または、伝送回路は、媒体に一定電流を供給し、周波数を変えて媒体に印加される電圧を測定する。伝送回路で測定された電流値または電圧値の変化は音響インピーダンスの変化を示す。また、電流値または電圧値が極大または極小となる周波数fmの変化も音響インピーダンスの変化を示す。   In order to detect a change in the acoustic impedance of the medium, the impedance characteristic or admittance characteristic of the medium is measured. When measuring impedance characteristics or admittance characteristics, for example, a transmission circuit can be used. The transmission circuit applies a constant voltage to the medium, changes the frequency, and measures the current flowing through the medium. Alternatively, the transmission circuit supplies a constant current to the medium and measures the voltage applied to the medium at different frequencies. A change in current value or voltage value measured by the transmission circuit indicates a change in acoustic impedance. Further, a change in the frequency fm at which the current value or voltage value is maximized or minimized also indicates a change in acoustic impedance.

上記の方法とは別に、アクチュエータは、液体の音響インピーダンスの変化を共振周波数のみの変化を用いて検出することができる。液体の音響インピーダンスの変化を利用する方法として、アクチュエータの振動部が振動した後に振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を測定することによって共振周波数を検出する方法を用いる場合には、例えば圧電素子を利用することができる。圧電素子は、アクチュエータの振動部に残留する残留振動により逆起電力を発生する素子であり、アクチュエータの振動部の振幅によって逆起電力の大きさが変化する。従って、アクチュエータの振動部の振幅が大きいほど検出がしやすい。また、アクチュエータの振動部における残留振動の周波数によって逆起電力の大きさが変化する周期が変わる。従って、アクチュエータの振動部の周波数は逆起電力の周波数に対応する。ここで、共振周波数は、アクチュエータの振動部と振動部に接する媒体との共振状態における周波数をいう。   Apart from the above method, the actuator can detect a change in the acoustic impedance of the liquid using a change only in the resonance frequency. When using the method of detecting the resonance frequency by measuring the counter electromotive force generated by the residual vibration remaining in the vibration part after the vibration part of the actuator vibrates as a method using the change in the acoustic impedance of the liquid, for example, A piezoelectric element can be used. The piezoelectric element is an element that generates a counter electromotive force due to residual vibration remaining in the vibration part of the actuator, and the magnitude of the counter electromotive force varies depending on the amplitude of the vibration part of the actuator. Therefore, detection is easier as the amplitude of the vibration part of the actuator is larger. In addition, 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. Therefore, 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.

共振周波数fsを得るために、振動部と媒体とが共振状態であるときの逆起電力測定によって得られた波形をフーリエ変換する。アクチュエータの振動は、一方向だけの変形ではなく、たわみや伸長等様々な変形をともなうので、共振周波数fsを含め様々な周波数を有する。よって、圧電素子と媒体とが共振状態であるときの逆起電力の波形をフーリエ変換し、最も支配的な周波数成分を特定することで、共振周波数fsを判断する。   In order to obtain the resonance frequency fs, the waveform obtained by the back electromotive force measurement when the vibration part and the medium are in the resonance state is Fourier-transformed. 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 and the medium are in the resonance state and specifying the most dominant frequency component.

周波数fmは、媒体のアドミッタンスが極大またはインピーダンスが極小であるときの周波数である。共振周波数fsとすると、周波数fmは、媒体の誘電損失または機械的損失などによって、共振周波数fsに対しわずかな誤差を生ずる。しかし、実測される周波数fmから共振周波数fsを導出することは手間がかかるため、一般には、周波数fmを共振周波数に代えて使用する。ここで、アクチュエータ106の出力を伝送回路に入力することで、アクチュエータ106は少なくとも音響インピーダンスを検出することができる。   The frequency fm is a frequency when the admittance of the medium is maximum or the impedance is minimum. Assuming the resonance frequency fs, the frequency fm causes a slight error with respect to 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. Here, by inputting the output of the actuator 106 to the transmission circuit, the actuator 106 can detect at least the acoustic impedance.

媒体のインピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定し周波数fmを測定する方法と、アクチュエータの振動部における残留振動振動によって生ずる逆起電力を測定することによって共振周波数fsを測定する方法と、によって特定される共振周波数に差がほとんど無いことが実験によって証明されている。   A resonance specified by a method for measuring the frequency fm by measuring the impedance characteristic or admittance characteristic of the medium, and a method for 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 shown that there is little difference in frequency.

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

本発明のアクチュエータ106にはキャビティ162が設けられ、それによって、アクチュエータ106の振動領域に液体容器内の液体が残るように設計できる。その理由は次の通りである。   The actuator 106 of the present invention is provided with a cavity 162, whereby the liquid in the liquid container can be designed to remain in the vibration region of the actuator 106. The reason is as follows.

アクチュエータの液体容器への取り付け位置や取り付け角度によっては、液体容器内の液体の液面がアクチュエータの装着位置よりも下方にあるにもかかわらず、アクチュエータの振動領域に液体が付着してしまう場合がある。振動領域における液体の有無だけでアクチュエータが液体の有無を検出している場合には、アクチュエータの振動領域に付着した液体が液体の有無の正確な検出を妨げる。   Depending on the mounting position and mounting angle of the actuator on the liquid container, the liquid may adhere to the vibration area of the actuator even though the liquid level of the liquid in the liquid container is below the mounting position of the actuator. is there. When the actuator detects the presence or absence of liquid only by the presence or absence of liquid in the vibration region, the liquid attached to the vibration region of the actuator hinders accurate detection of the presence or absence of liquid.

たとえば、液面がアクチュエータの装着位置よりも下方にある状態のとき、キャリッジの往復移動などにより液体容器が揺動して液体が波うち、振動領域に液滴が付着してしまうと、アクチュエータは液体容器内に液体が充分にあるとの誤った判断をしてしまう。そこで、逆にそこに液体を残存した場合であっても液体の有無を正確に検出するように設計されたキャビティを積極的に設けることで、液体容器が揺動して液面が波立ったとしても、アクチュエータの誤動作を防止することができる。このように、キャビティを有するアクチュエータを用いることで、誤動作を防ぐことができる。   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. Therefore, conversely, even when the liquid remains there, by actively providing a cavity designed to accurately detect the presence or absence of the liquid, the liquid container oscillates and the liquid level undulates However, the malfunction of the actuator can be prevented. In this manner, malfunctions can be prevented by using an actuator having a cavity.

また、図12(E)に示すように、液体容器内に液体が無く、アクチュエータ106のキャビティ162に液体容器内の液体が残っている場合を、液体の有無の閾値とする。すなわち、キャビティ162の周辺に液体が無く、この閾値よりキャビティ内の液体が少ない場合は、インク無しと判断し、キャビティ162の周辺に液体が有り、この閾値より液体が多い場合は、インク有りと判断する。例えば、アクチュエータ106を液体容器の側壁に装着した場合、液体容器内の液体がアクチュエータの装着位置よりも下にある場合をインク無しと判断し、液体容器内の液体がアクチュエータの装着位置より上にある場合をインク有りと判断する。このように閾値を設定することによって、キャビティ内のインクが乾燥してインクが無くなったときであってもインク無しと判断し、キャビティ内のインクが無くなったところにキャリッジの揺れなどで再度インクがキャビティに付着しても閾値を越えないので、インク無しと判断することができる。   Further, as shown in FIG. 12E, the case where there is no liquid in the liquid container and the liquid in the liquid container remains in the cavity 162 of the actuator 106 is set as the threshold value for the presence or absence of 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. 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. By setting the threshold in this way, it is determined that there is no ink even when the ink in the cavity has dried and the ink has run out. Even if it adheres to the cavity, the threshold value is not exceeded, so it can be determined that there is no ink.

ここで、図11Aから図12を参照しながら逆起電力の測定による媒体とアクチュエータ106の振動部との共振周波数から液体容器内の液体の状態を検出する動作および原理について説明する。アクチュエータ106において、上部電極端子168および下部電極端子170を介して、それぞれ上部電極164および下部電極166に電圧を印加する。圧電層160のうち、上部電極164および下部電極166に挟まれた部分には電界が生じる。その電界によって、圧電層160は変形する。圧電層160が変形することによって振動板176のうちの振動領域がたわみ振動する。圧電層160が変形した後しばらくは、たわみ振動がアクチュエータ106の振動部に残留する。   Here, the operation and principle of detecting the state of the liquid in the liquid container from the resonance frequency of the medium and the vibrating portion of the actuator 106 by measuring the back electromotive force will be described with reference to FIGS. 11A to 12. 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. An electric field is generated in a portion of the piezoelectric layer 160 sandwiched between the upper electrode 164 and the lower electrode 166. The piezoelectric layer 160 is deformed by the electric field. When the piezoelectric layer 160 is deformed, the vibration 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.

残留振動は、アクチュエータ106の振動部と媒体との自由振動である。従って、圧電層160に印加する電圧をパルス波形あるいは矩形波とすることで、電圧を印加した後に振動部と媒体との共振状態を容易に得ることができる。残留振動は、アクチュエータ106の振動部を振動させるため、圧電層160をも変形する。従って、圧電層160は逆起電力を発生する。その逆起電力は、上部電極164、下部電極166、上部電極端子168および下部電極端子170を介して検出される。検出された逆起電力によって、共振周波数が特定できるため、液体容器内の液体の状態を検出することができる。   The residual vibration is free vibration between the vibration part of the actuator 106 and the medium. Therefore, by setting the voltage applied to the piezoelectric layer 160 to a pulse waveform or a rectangular wave, it is possible to easily obtain the resonance state between the vibrating portion and the medium after the voltage is applied. The residual vibration causes the vibration portion of the actuator 106 to vibrate, so that the piezoelectric layer 160 is also deformed. Accordingly, the piezoelectric layer 160 generates a counter electromotive force. The 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. Since the resonance frequency can be specified by the detected back electromotive force, the state of the liquid in the liquid container can be detected.

一般に、共振周波数fsは、
fs=1/(2*π*(M*Cact)1/2) (式1)で表される。ここで、Mは振動部のイナータンスMactと付加イナータンスM’との和である。Cactは振動部のコンプライアンスである。
In general, the resonant frequency fs is
fs = 1 / (2 * π * (M * Cact) 1/2 ) (Expression 1) 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.

図11Cは、本実施形態において、キャビティにインクが残存していないときのアクチュエータ106の断面図である。図12(A)および図12(B)は、キャビティにインクが残存していないときのアクチュエータ106の振動部およびキャビティ162の等価回路である。   FIG. 11C is a cross-sectional view of the actuator 106 when no ink remains in the cavity in this embodiment. FIGS. 12A and 12B are equivalent circuits of the vibrating portion of the actuator 106 and the cavity 162 when no ink remains in the cavity.

Mactは、振動部の厚さと振動部の密度との積を振動部の面積で除したものであり、さらに詳細には、図12(A)に示すように、
Mact=Mpzt+Melectrode1+Melectrode2+Mvib (式2)
と表される。ここで、Mpztは、振動部における圧電層160の厚さと圧電層160の密度との積を圧電層160の面積で除したものである。Melectrode1は、振動部における上部電極164の厚さと上部電極164の密度との積を上部電極164の面積で除したものである。Melectrode2は、振動部における下部電極166の厚さと下部電極166の密度との積を下部電極166の面積で除したものである。Mvibは、振動部における振動板176の厚さと振動板176の密度との積を振動板176の振動領域の面積で除したものである。ただし、Mactを振動部全体としての厚さ、密度および面積から算出することができるように、本実施形態では、圧電層160、上部電極164、下部電極166および振動板176の振動領域のそれぞれの面積は、上述のような大小関係を有するものの、相互の面積の差は微小であることが好ましい。また、本実施形態において、圧電層160、上部電極164および下部電極166においては、それらの主要部である円形部分以外の部分は、主要部に対して無視できるほど微小であることが好ましい。
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. In more detail, as shown in FIG.
Mact = Mpzt + Melectrode1 + Melectrode2 + Mvib (Formula 2)
It is expressed. 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. However, in the present embodiment, Mact can be calculated from the thickness, density, and area of the entire vibration unit, and in this embodiment, each of the vibration regions of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, the lower electrode 166, and the vibration plate 176 is obtained. Although the areas have the above-described magnitude relationship, the difference between the areas is preferably small. Moreover, in this embodiment, in the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, and the lower electrode 166, it is preferable that parts other than the circular part which is the main part are so small as to be negligible with respect to the main part.

従って、アクチュエータ106において、Mactは、上部電極164、下部電極166、圧電層160および振動板176のうちの振動領域のそれぞれのイナータンスの和である。また、コンプライアンスCactは、上部電極164、下部電極166、圧電層160および振動板176のうちの振動領域によって形成される部分のコンプライアンスである。   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.

尚、図12(A)、(B)、(D)、(F)は、アクチュエータ106の振動部およびキャビティ162の等価回路を示すが、これらの等価回路において、Cactはアクチュエータ106の振動部のコンプライアンスを示す。Cpzt、Celectrode1、Celectrode2およびCvibはそれぞれ振動部における圧電層160、上部電極164、下部電極166および振動板176のコンプライアンスを示す。Cactは、以下の式3で表される。
1/Cact=(1/Cpzt)+(1/Celectrode1)+(1/Celectrode2)+(1/Cvib) (式3)
12A, 12B, 12D, and 12F show an equivalent circuit of the vibration part of the actuator 106 and the cavity 162. In these equivalent circuits, Cact is the vibration part of the actuator 106. Indicates compliance. Cpzt, Celectrode1, Celectrode2, and Cvib respectively indicate the compliance of the piezoelectric layer 160, the upper electrode 164, the lower electrode 166, and the diaphragm 176 in the vibration part. Cact is expressed by Equation 3 below.
1 / Cact = (1 / Cpzt) + (1 / Celectrode1) + (1 / Celectrode2) + (1 / Cvib) (Formula 3)

式2および式3より、図12(A)は、図12(B)のように表すこともできる。   From Equation 2 and Equation 3, FIG. 12A can also be expressed as FIG.

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

図12(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12(C)のM’maxは、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が満たされている場合の付加イナータンスの最大値を表す。M’ maxは、
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。尚、式4は、アクチュエータ106の振動領域が半径aの円形である場合に成立する。付加イナータンスM’は、振動部の付近にある媒体の作用によって、振動部の質量が見かけ上増加していることを示す量である。式4からわかるように、M’maxは振動部の半径aと、媒体の密度ρとによって大きく変化する。
FIG. 12C is 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. 12C represents the maximum value of additional inertance when the liquid is sufficiently contained in the liquid container and the liquid is filled around the vibration region of the actuator 106. M 'max is
M′max = (π * ρ / (2 * k 3 )) * (2 * (2 * k * a) 3 / (3 * π)) / (π * a 2 ) 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 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 action of 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 portion and the density ρ of the medium.

波数kは、
k=2*π*fact/c (式5)
(factは液体が触れていないときの振動部の共振周波数である。cは媒体中を伝播する音響の速度である。)
で表される。
Wave number k is
k = 2 * π * fact / c (Formula 5)
(Fact is the resonance frequency of the vibrating part when the liquid is not touching. C is the speed of sound propagating through the medium.)
It is represented by

図12(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12(C)の場合のアクチュエータ106の振動部およびキャビティ162の等価回路を示す。   FIG. 12D shows an equivalent circuit of the vibration part of the actuator 106 and the cavity 162 in the case of FIG. 12C in which the liquid is sufficiently contained in the liquid container and the liquid is filled around the vibration region of the actuator 106. Indicates.

図12(E)は、液体容器の液体が消費され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が無いものの、アクチュエータ106のキャビティ162内には液体が残存している場合のアクチュエータ106の断面図を示す。式4は、例えば、液体容器に液体が満たされている場合に、インクの密度ρなどから決定される最大のイナータンスM’maxを表す式である。一方、液体容器内の液体が消費され、キャビティ162内に液体が残留しつつアクチュエータ106の振動領域の周辺にある液体が気体または真空になった場合には、
M’=ρ*t/S (式6)
と表せる。tは、振動にかかわる媒体の厚さである。Sは、アクチュエータ106の振動領域の面積である。この振動領域が半径aの円形の場合は、S=π*a2である。従って、付加イナータンスM’は、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が満たされている場合には、式4に従う。一方で、液体が消費され、キャビティ162内に液体が残留しつつアクチュエータ106の振動領域の周辺にある液体が気体または真空になった場合には、式6に従う。
FIG. 12E 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. Formula 4 is a formula representing the maximum inertance M′max determined from the density ρ of the ink, for example, when the liquid container is filled with liquid. On the other hand, when the liquid in the liquid container is consumed, and the liquid around the vibration region of the actuator 106 becomes gas or vacuum while the liquid remains in the cavity 162,
M ′ = ρ * t / S (Formula 6)
It can be expressed. t is the thickness of the medium involved in the vibration. S is the area of the vibration region of the actuator 106. When this vibration region is a circle having a radius a, S = π * a 2 . Therefore, the additional inertance M ′ follows the 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 becomes a gas or a vacuum while the liquid remains in the cavity 162, Equation 6 is satisfied.

ここで、図12(E)のように、液体容器の液体が消費され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が無いものの、アクチュエータ106のキャビティ162内には液体が残存している場合の付加イナータンスM’を便宜的にM’cavとし、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が満たされている場合の付加イナータンスM’maxと区別する。   Here, as shown in FIG. 12E, the liquid in the liquid container is consumed and there is no liquid in the vicinity of the vibration region of the actuator 106, but the liquid remains in the cavity 162 of the actuator 106. For the sake of convenience, the inertance M ′ is referred to as M′cav, and is distinguished from the additional inertance M′max in the case where liquid is filled around the vibration region of the actuator 106.

図12(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12(E)の場合のアクチュエータ106の振動部およびキャビティ162の等価回路を示す。   FIG. 12F shows the case of FIG. 12E where 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.

ここで、媒体の状態に関係する特性値は、式6において、媒体の密度ρおよび媒体の厚さtである。液体容器内に液体が充分に収容されている場合は、アクチュエータ106の振動部に液体が接触し、液体容器内に液体が充分に収容されていない場合は、キャビティ内部に液体が残存するか、もしくはアクチュエータ106の振動部に気体または真空が接触する。アクチュエータ106の周辺の液体が消費され、図12(C)のM’maxから図12(E)のM’cavへ移行する過程における付加イナータンスをM’ varとすると、液体容器内の液体の収容状態によって、媒体の厚さtが変化するため、付加イナータンスM’varが変化し、共振周波数fsも変化することになる。従って、共振周波数fsを特定することによって、液体容器内の液体の有無を検出することができる。ここで、図12(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。
Here, the characteristic values 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, and when the liquid is not sufficiently stored in the liquid container, the liquid remains in the cavity, Alternatively, gas or vacuum comes into contact with the vibrating portion of the actuator 106. When the liquid around the actuator 106 is consumed and the additional inertance in the process of shifting from M′max in FIG. 12C to M′cav in FIG. 12E is M ′ var, the liquid is contained in the liquid container. Since the thickness t of the medium changes depending on the state, the additional inertance M′var changes and the resonance frequency fs also changes. Therefore, the presence or absence of liquid in the liquid container can be detected by specifying the resonance frequency fs. Here, when t = d as shown in FIG. 12 (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.

また、媒体が互いに種類の異なる液体であっても、組成の違いによって密度ρが異なるため、付加イナータンスM´が変化し、共振周波数fsも変化する。従って、共振周波数fsを特定することで、液体の種類を検出できる。 尚、アクチュエータ106の振動部にインクまたは空気のいずれか一方のみが接触し、混在していない場合には、式4によって計算しても、M’の相違を検出できる。   Even if the mediums are different types of liquid, the density ρ varies depending on the composition, so that the additional inertance M ′ changes and the resonance frequency fs also changes. Therefore, the type of liquid can be detected by specifying the resonance frequency fs. If only one of ink or air is in contact with the vibrating portion of the actuator 106 and they are not mixed, the difference in M ′ can be detected even by calculation using Equation 4.

図13Aは、インクカートリッジ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。   FIG. 13A is a graph illustrating the relationship between the amount of ink in the ink cartridge, the ink, and the resonance frequency fs of the vibration unit. 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.

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。   When the ink composition is constant, the resonance frequency fs increases as the remaining ink amount decreases.

インク容器にインクが十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺にインクが満たされている場合には、その最大付加イナータンスM’maxは式4に表わされる値となる。一方で、インクが消費され、キャビティ162内に液体が残留しつつアクチュエータ106の振動領域の周辺にインクが満たされていないときには、付加イナータンスM’varは、媒体の厚さtに基づいて式6によって算出される。式6中のtは振動にかかわる媒体の厚さであるから、アクチュエータ106のキャビティ162のd(図11B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12(C)参照)。ここで、tinkは振動にかかわるインクの厚さとし、tink−maxはM’maxにおけるtinkとする。例えば、インクカートリッジの底面にアクチュエータ106をインクの液面に対してほぼ水平に配備する。インクが消費され、インクの液面がアクチュエータ106からtink-maxの高さ以下に達すると、式6によりM’varが徐々に変化し、式1により共振周波数fsが徐々に変化する。従って、インクの液面がtの範囲内にある限り、アクチュエータ106はインクの消費状態を徐々に検出することができる。   When ink is sufficiently contained in the ink container, and the ink is filled around the vibration region of the actuator 106, the maximum added 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 vibration, the ink is gradually consumed by reducing d (see FIG. 11B) of the cavity 162 of the actuator 106, that is, by making the substrate 178 sufficiently thin. It is also possible to detect the going process (see FIG. 12C). Here, tink is the thickness of ink involved in vibration, and tink-max is the tink at M'max. For example, the actuator 106 is disposed almost horizontally with respect to the ink level on the bottom surface of the ink cartridge. When the ink is consumed and the ink level reaches below the level 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.

また、アクチュエータ106の振動領域を大きくまたは長くし、かつ縦に配置することによってインクの消費による液面の位置にしたがって、式6中のSが変化する。従って、アクチュエータ106はインクが徐々に消費されていく過程を検出することもできる。例えば、インクカートリッジの側壁にアクチュエータ106をインクの液面に対してほぼ垂直に配備する。インクが消費され、インクの液面がアクチュエータ106の振動領域に達すると、液位の低下に伴い付加イナータンスM’が減少するので、式1により共振周波数fsが徐々に増加する。従って、インクの液面が、キャビティ162の径2a(図12(C)参照)の範囲内にある限り、アクチュエータ106はインクの消費状態を徐々に検出することができる。   Further, by increasing or decreasing the vibration area of the actuator 106 and arranging it vertically, S in Equation 6 changes according to the position of the liquid level due to ink consumption. Therefore, the actuator 106 can also detect a process in which ink is gradually consumed. For example, the actuator 106 is disposed on the side wall of the ink cartridge substantially perpendicular to the ink level. When the ink is consumed and the liquid level of the ink reaches the vibration region of the actuator 106, the additional inertance M 'decreases as the liquid level decreases, so that 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. 12C), the actuator 106 can gradually detect the ink consumption state.

図13Aの曲線Xは、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、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カートリッジ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。インクカートリッジ内のインクの量が減少するとともに、インクおよび振動部の共振周波数fsが徐々に変化していく様子が理解できる。   A curve X in FIG. 13A shows the amount of ink contained in the ink cartridge and the ink and the vibration portion when the cavity 162 of the actuator 106 is sufficiently shallow or when the vibration region of the actuator 106 is sufficiently large or long. The relationship with the resonance frequency fs is shown. It can be understood that the amount of ink in the ink cartridge decreases and the resonance frequency fs of the ink and the vibration part gradually changes.

より詳細には、インクが徐々に消費されていく過程を検出することができる場合とは、アクチュエータ106の振動領域の周辺において、互いに密度が異なる液体と気体とがともに存在し、かつ振動にかかわる場合である。インクが徐々に消費されていくに従って、アクチュエータ106の振動領域周辺において振動にかかわる媒体は、液体が減少する一方で気体が増加する。例えば、アクチュエータ106をインクの液面に対して水平に配備した場合であって、tinkがtink−maxより小さいときには、アクチュエータ106の振動にかかわる媒体はインクと気体との両方を含む。したがって、アクチュエータ106の振動領域の面積Sとすると、式4のM’max以下になった状態をインクと気体の付加質量で表すと、
M’=M’air+M’ink= ρair*tair/S+ρink*tink/S (式8)
となる。ここで、M’airは空気のイナータンスであり、M’inkはインクのイナータンスである。ρairは空気の密度であり、ρinkはインクの密度である。tairは振動にかかわる空気の厚さであり、tinkは振動にかかわるインクの厚さである。アクチュエータ106の振動領域周辺における振動にかかわる媒体のうち、液体が減少して気体が増加するに従い、アクチュエータ106がインクの液面に対しほぼ水平に配備されている場合には、tairが増加し、tinkが減少する。それによって、M’varが徐々に減少し、共振周波数が徐々に増加する。よって、インクカートリッジ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。
More specifically, the case where the process in which ink is gradually consumed can be detected means that both liquid and gas having different densities exist in the vicinity of the vibration region of the actuator 106 and are involved in vibration. Is the case. 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. For example, when the actuator 106 is disposed horizontally with respect to the ink level and when tink is smaller than tink-max, the medium involved in the vibration of the actuator 106 includes both ink and gas. Therefore, when the area S of the vibration region of the actuator 106 is expressed as a state where M′max or less in Expression 4 is expressed by the additional 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. Among the media involved in the 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, the amount of ink remaining in the ink cartridge or the amount of ink consumed can be detected. 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.

アクチュエータ106がインクの液面に対しほぼ垂直に配備されている場合には、アクチュエータ106の振動領域のうち、アクチュエータ106の振動にかかわる媒体がインクのみの領域と、アクチュエータ106の振動にかかわる媒体が気体の領域との並列の等価回路(図示せず)と考えられる。アクチュエータ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、
1/M’=1/M’air+1/M’ink=Sair/(ρair*tair)+Sink/(ρink*tink) (式9)
となる。
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 among the vibration areas of the actuator 106. It is considered as an equivalent circuit (not shown) in parallel with the gas 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.
1 / M ′ = 1 / M′air + 1 / M′ink = Sair / (ρair * tair) + Sink / (ρink * tink) (Equation 9)
It becomes.

尚、式9は、アクチュエータ106のキャビティにインクが保持されない場合に適用される。アクチュエータ106のキャビティにインクが保持される場合については、式7、式8および式9によって計算することができる。   Equation 9 is applied when ink is not held in the cavity of the actuator 106. The case where ink is held in the cavity of the actuator 106 can be calculated by Equation 7, Equation 8, and Equation 9.

一方、基板178が厚く、即ち、キャビティ162の深さdが深く、dが媒体の厚さtink-maxに比較的近い場合や、液体容器の高さに比して振動領域が非常に小さいアクチュエータを用いる場合には、実際上はインクが徐々に減少する過程を検出するというよりはインクの液面がアクチュエータの装着位置より上位置か下位置かを検出することになる。換言すると、アクチュエータの振動領域におけるインクの有無を検出することになる。例えば、図13A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カートリッジ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。インクカートリッジ内のインクの液面がアクチュエータの装着位置を通過する前後におけるインク量Qの間で、インクおよび振動部の共振周波数fsが激しく変化している様子が示される。このことから、インクカートリッジ内にインクが所定量残存しているか否かを検出することができる。   On the other hand, when the substrate 178 is thick, that is, when the depth d of the cavity 162 is deep and d is relatively close to the medium thickness tink-max, or when the vibration region is very small compared to the height of the liquid container In practice, rather than detecting a process in which the ink gradually decreases, it is detected that the ink level is higher than the actuator mounting position. In other words, the presence or absence of ink in the vibration region of the actuator is detected. For example, the curve Y in FIG. 13A shows the relationship between the amount of ink in the ink cartridge 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 ink and the resonance frequency fs of the vibrating portion change drastically between the ink amount Q before and after the ink level in the ink cartridge passes through the mounting position of the actuator. From this, it is possible to detect whether or not a predetermined amount of ink remains in the ink cartridge.

図13Bは、図13Aの曲線Yにおけるインクの密度とインクおよび振動部の共振周波数fsとの関係を示す。液体の例としてインクを挙げている。   FIG. 13B shows the relationship between the ink density and the resonance frequency fs of the ink and the vibration part in the curve Y of FIG. 13A. Ink is used as an example of the liquid.

図13Bに示すように、インク密度が高くなると、付加イナータンスが大きくなるので共振周波数fsが低下する。すなわち、インクの種類によって共振周波数fsが異なる。したがって共振周波数fsを測定することによって、インクを再充填する際に、密度の異なったインクが混入されていないか確認することができる。   As shown in FIG. 13B, when the ink density is increased, the additional inertance is increased, so that the resonance frequency fs is decreased. 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.

つまり、互いに種類の異なるインクを収容するインクカートリッジを識別できる。   That is, ink cartridges that contain different types of ink can be identified.

続いて、液体容器内の液体が空の状態であってもアクチュエータ106のキャビティ162内に液体が残存するようにキャビティのサイズと形状を設定した時の、液体の状態を正確に検出できる条件を詳述する。アクチュエータ106は、キャビティ162内に液体が満たされている場合に液体の状態を検出できれば、キャビティ162内に液体が満たされていない場合であっても液体の状態を検出できる。   Subsequently, the conditions under which the liquid state can be accurately detected 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. 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.

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の作用によって振動部の質量が見かけ上増加していることを示す量である。即ち、振動部の振動によって見かけ上媒体を吸収することによる振動部の質量の増加分をいう。   The resonance frequency fs is a function of the inertance M. The inertance M is the 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 action of the medium in the vicinity of the vibration part. That is, it means an increase in mass of the vibrating part due to apparent absorption of the medium by the vibration of the vibrating part.

従って、M’cavが式4におけるM’maxよりも大きい場合には、見かけ上吸収する媒体は全てキャビティ162内に残存する液体である。よって、液体容器内に液体が満たされている状態と同じである。この場合にはM’が変化しないので、共振周波数fsも変化しない。従って、アクチュエータ106は、液体容器内の液体の状態を検出できないことになる。   Therefore, when M ′ cav is larger than M ′ max in Equation 4, all 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 M 'does not change, the resonance frequency fs also does not change. Therefore, the actuator 106 cannot detect the state of the liquid in the liquid container.

一方、M’cavが式4におけるM’ maxよりも小さい場合には、見かけ上吸収する媒体はキャビティ162内に残存する液体および液体容器内の気体または真空である。このときには液体容器内に液体が満たされている状態とは異なりM’が変化するので、共振周波数fsが変化する。従って、アクチュエータ106は、液体容器内の液体の状態を検出できる。   On the other hand, when M ′ cav is smaller than M ′ max in Equation 4, the 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.

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。   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.

ここで、M’cavは、キャビティ162の容量とほぼ等しい容量の液体の質量である。従って、M’max>M’cavの不等式から、アクチュエータ106が液体の状態を正確に検出できる条件は、キャビティ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/πa2 (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。尚、式10、式11は、キャビティ162の形状が円形の場合に限り成立する。円形でない場合のM’maxの式を用い、式10中のπa2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。
Here, M′cav is the mass 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 the 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 / πa 2 (Formula 10)
It is. When Expression 10 is expanded, a / d> 3 * π / 8 (Expression 11)
This condition is required. Expressions 10 and 11 are valid only when the shape of the cavity 162 is circular. Using the formula of M′max in the case of non-circularity and calculating by replacing πa 2 in formula 10 with its area, the relationship between the dimensions such as the width and length of the cavity and the depth can be derived.

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。   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 empty and the liquid is contained in the cavity 162. Even if it remains, the liquid state can be detected without malfunction.

付加イナータンスM’は音響インピーダンス特性にも影響するので、残留振動によりアクチュエータ106に発生する逆起電力を測定する方法は、少なくとも音響インピーダンスの変化を検出しているともいえる。   Since the additional inertance M 'also affects the acoustic impedance characteristics, it can be said that the method of measuring the counter electromotive force generated in the actuator 106 due to residual vibration detects at least a change in acoustic impedance.

また、本実施形態によれば、アクチュエータ106が振動を発生してその後の残留振動によりアクチュエータ106に発生する逆起電力を測定している。しかし、アクチュエータ106の振動部が駆動電圧による自らの振動によって液体に振動を与えることは必ずしも必要ではない。即ち、振動部が自ら発振しなくても、それと接触しているある範囲の液体と共に振動することで、圧電層160がたわみ変形する。この残留振動が圧電層160に逆起電力電圧を発生させ、上部電極164および下部電極166にその逆起電力電圧を伝達する。この現象を利用することで媒体の状態を検出してもよい。例えば、インクジェット記録装置において、印字時における記録ヘッドの走査によるキャリッジの往復運動による振動によって発生するアクチュエータの振動部の周囲の振動を利用してインクカートリッジまたはその内部のインクの状態を検出してもよい。   Further, according to the present embodiment, the back electromotive force generated in the actuator 106 due to the subsequent residual vibration after the actuator 106 generates 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 is bent and deformed by vibrating with a certain range of liquid in contact therewith. This residual vibration generates a counter electromotive force voltage in the piezoelectric layer 160 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, even if an ink cartridge or its internal ink state is detected by using vibration around a vibration portion of an actuator generated by vibration due to reciprocation of a carriage by scanning of a recording head during printing Good.

図14Aおよび図14B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液位の上下は、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14A および図14B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14A および図14B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。   14A and 14B 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 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. 14A and 14B, the vertical axis indicates the voltage of the counter electromotive force generated by the residual vibration of the actuator 106, and the horizontal axis indicates time. The residual vibration of the actuator 106 generates a voltage analog signal waveform as shown in FIGS. 14A and 14B. Next, the analog signal is converted into a digital numerical value corresponding to the frequency of the signal.

図14Aおよび図14Bに示した例においては、アナログ信号の4パルス目から8パルス目までの4個のパルスが生じる時間を計測することによって、インクの有無を検出する。   In the example shown in FIGS. 14A and 14B, the presence or absence of ink is detected by measuring the time during which four pulses from the fourth pulse to the eighth pulse of the analog signal occur.

より詳細には、アクチュエータ106が発振した後、予め設定された所定の基準電圧を低電圧側から高電圧側へ横切る回数をカウントする。デジタル信号を4カウントから8カウントまでの間をHighとし、所定のクロックパルスによって4カウントから8カウントまでの時間を計測する。   More specifically, 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. The digital signal is set to High between 4 counts and 8 counts, and the time from 4 counts to 8 counts is measured by a predetermined clock pulse.

図14A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14B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14Aと図14Bとを比較すると、図14Aの方が図14Bよりも4カウントから8カウントまでの時間が長いことがわかる。換言すると、インクの有無によって4カウントから8カウントまでの時間が異なる。この時間の相違を利用して、インクの消費状態を検出することができる。アナログ波形の4カウント目から数えるのは、アクチュエータ106の振動が安定してから計測をはじめるためである。4カウント目からとしたのは単なる一例であって、任意のカウントから数えてもよい。ここでは、4カウント目から8カウント目までの信号を検出し、所定のクロックパルスによって4カウント目から8カウント目までの時間を測定する。それによって、共振周波数を求める。クロックパルスは、インクカートリッジに取り付けられる半導体記憶装置等を制御するためのクロックと等しいクロックのパルスであることが好ましい。尚、8カウント目までの時間を測定する必要は無く、任意のカウントまで数えてもよい。図14A、図14Bにおいては、4カウント目から8カウント目までの時間を測定しているが周波数を検出する回路構成にしたがって、異なったカウント間隔内の時間を検出してもよい。   FIG. 14A shows a waveform when the ink liquid level is higher than the mounting position level of the actuator 106. On the other hand, FIG. 14B shows a waveform when there is no ink at the mounting position level of the actuator 106. Comparing FIG. 14A and FIG. 14B, it can be seen that FIG. 14A has a longer time from 4 to 8 counts than FIG. 14B. 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. 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. Thereby, the resonance frequency is obtained. The clock pulse is preferably a clock pulse equal to a clock for controlling a semiconductor memory device or the like attached to the ink cartridge. Note that it is not necessary to measure the time up to the 8th count, and it may be counted up to an arbitrary count. In FIGS. 14A and 14B, the time from the 4th count to the 8th count is measured, but the times within different count intervals may be detected according to the circuit configuration for detecting the frequency.

例えば、インクの品質が安定していてピークの振幅の変動が小さい場合には、検出の速度を上げるために4カウント目から6カウント目までの時間を検出することにより共振周波数を求めてもよい。また、インクの品質が不安定でパルスの振幅の変動が大きい場合には、残留振動を正確に検出するために4カウント目から12カウント目までの時間を検出してもよい。   For example, when the ink quality is stable and the fluctuation of the peak amplitude is small, the resonance frequency 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.

また、他の実施形態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。   In another embodiment, the number of back electromotive force voltage waveforms within a predetermined period may be counted (not shown). The resonance frequency can also be obtained by this method.

より詳細には、アクチュエータ106が発振した後、所定期間だけデジタル信号をHighとし、所定の基準電圧を低電圧側から高電圧側へ横切る回数をカウントする。そのカウント数を計測することによってインクの有無を検出できるのである。   More specifically, after the actuator 106 oscillates, the digital signal is set to High for a predetermined period, and the number of times the predetermined reference voltage is crossed from the low voltage side to the high voltage side is counted. The presence or absence of ink can be detected by measuring the count number.

さらに、図14Aおよび図14Bを比較して分かるように、インクがインクカートリッジ内に満たされている場合とインクがインクカートリッジ内に無い場合とでは、逆起電力波形の振幅が異なる。従って、共振周波数を求めることなく、逆起電力波形の振幅を測定することによっても、インクカートリッジ内のインクの消費状態を検出してもよい。より詳細には、例えば、図14Aの逆起電力波形の頂点と図14B の逆起電力波形の頂点との間に基準電圧を設定する。アクチュエータ106が発振した後、所定時間にデジタル信号をHighとし、逆起電力波形が基準電圧を横切った場合には、インクが無いと判断する。逆起電力波形が基準電圧を横切らない場合には、インクが有ると判断する。   Further, as can be seen by comparing FIG. 14A and FIG. 14B, the amplitude of the back electromotive force waveform is different between when the ink is filled in the ink cartridge and when the ink is not in the ink cartridge. Therefore, the ink consumption state in the ink cartridge may be detected by measuring the amplitude of the counter electromotive force waveform without obtaining the resonance frequency. More specifically, for example, a reference voltage is set between the peak of the counter electromotive force waveform in FIG. 14A and the peak of the counter electromotive force waveform in FIG. 14B. After the actuator 106 oscillates, the digital signal is set to High at a predetermined time, and if 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.

図15は、アクチュエータ106を取り付けモジュール体100として一体に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本体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、容器本体1内の液体の消費状態を検知するように構成されている。本実施形態のモジュール体100は、容器本体1にアクチュエータ106を取り付けるための液体容器取付部101を有する。液体容器取付部101は、平面がほぼ矩形の基台102上に駆動信号により発振するアクチュエータ106を収容した円柱部116を載せた構造となっている。モジュール体100が、インクカートリッジの容器の内壁に装着される。リードワイヤ104a、104bがアクチュエータ106の電極端子に接続され、インクカートリッジの側壁を介して外部へ延びている。それによって、アクチュエータ106が検知した電気信号をインクカートリッジの外部へ伝導することができる。   FIG. 15 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 main body 1 of the ink cartridge. The module body 100 is configured to detect the consumption state of the liquid in the container body 1 by detecting at least a change in acoustic impedance in the ink liquid. The module body 100 of the present embodiment has a liquid container mounting portion 101 for mounting the actuator 106 to the container body 1. The liquid container mounting portion 101 has a structure in which a cylindrical portion 116 that houses an actuator 106 that oscillates in response to a drive signal is placed on a base 102 having a substantially rectangular plane. The module body 100 is mounted on the inner wall of the ink cartridge container. Lead wires 104a and 104b are connected to electrode terminals of the actuator 106 and extend to the outside through the side wall of the ink cartridge. Thereby, the electric signal detected by the actuator 106 can be conducted to the outside of the ink cartridge.

図16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、平面が正方形上の基台402上に円柱状の円柱部403が形成されている。更に、圧電装置装着部405は、円柱部403上に立てられた板状要素406および凹部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が配置される。   FIG. 16 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. In the liquid container mounting portion 401, a cylindrical column portion 403 is formed on a base 402 having a square plane. 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. The actuator 106 is disposed in the recess 413 provided on the side surface of the plate-like element 406.

図17A、図17B、図17Cは、モジュール体の更に他の実施形態を示す。図15に示したモジュール体100と同様に、図17、図17B、図17C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を収容できるよう中心部に開口部514が形成され、アクチュエータ106、フィルム508、及びプレート510を収容できるように凹部513が形成される。アクチュエータ106はプレート510を介して圧電装置装着部505に固定される。従って、リードワイヤ504a及び504b、アクチュエータ106、フィルム508およびプレート510は、液体容器取付部501に一体として取り付けられる。本実施形態のモジュール体500は、平面が正方形上の台上に上面が上下方向に斜めな円柱状の基台を載せた基台502を備える。基台502の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。   17A, 17B, and 17C show still another embodiment of the module body. Similar to the module body 100 shown in FIG. 15, the module body 500 of FIGS. 17, 17 </ b> B, and 17 </ b> C 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 as to accommodate the lead wires 504a and 504b, and a recess 513 so as to accommodate the actuator 106, the film 508, and the plate 510. Is done. The actuator 106 is fixed to the piezoelectric device mounting portion 505 via the plate 510. Accordingly, 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. The module body 500 according to the present embodiment includes a base 502 on which a cylindrical base whose upper surface is slanted in the vertical direction is placed on a base whose plane is a square. A cylindrical portion 503 whose upper surface of the base 502 is inclined in the vertical direction is formed. The actuator 106 is disposed on a recess 513 provided obliquely in the vertical direction on the upper surface of the cylindrical portion 503.

モジュール体500の先端は傾斜しており、その傾斜面にアクチュエータ106が装着されている。そのため、モジュール体500が容器本体1の底部又は側部に装着されると、アクチュエータ106が容器本体1の上下方向に対して傾斜する。モジュール体500の先端の傾斜角度は、検出性能を鑑みてほぼ30°から60°の間とすることが望ましい。   The tip of the module body 500 is inclined, and the actuator 106 is mounted on the inclined surface. Therefore, when the module body 500 is mounted on the bottom or side of the container body 1, the actuator 106 is inclined with respect to the vertical direction of the container body 1. The inclination angle of the tip of the module body 500 is preferably between approximately 30 ° and 60 ° in view of detection performance.

モジュール体500は、アクチュエータ106が容器本体1内に配置されるように容器本体1内の底壁、側壁または上壁に装着される。モジュール体500が容器本体1の側壁に装着される場合には、アクチュエータ106が、傾斜しつつ、容器本体1の上側、下側、又は横側を向くように容器本体1に取り付けられる。一方、モジュール体500が、容器本体1の底面1aに装着される場合には、アクチュエータ106が、傾斜しつつ、容器本体1のインク供給口側を向くように容器本体1に取り付けられることが好ましい。   The module body 500 is attached to the bottom wall, the side wall, or the top wall in the container body 1 so that the actuator 106 is disposed in the container body 1. When the module body 500 is attached to the side wall of the container body 1, the actuator 106 is attached to the container body 1 so as to face the upper side, the lower side, or the lateral side of the container body 1 while being inclined. On the other hand, when the module body 500 is mounted on the bottom surface 1a of the container main body 1, the actuator 106 is preferably attached to the container main body 1 so as to face the ink supply port side of the container main body 1 while being inclined. .

図18はアクチュエータ106を含むモールド構造体600を備える実施形態を示す。本実施形態では、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106とモールド部364とを有する。アクチュエータ106とモールド部364とは一体に成形されている。モールド部364はシリコン樹脂等の可塑性の材料によって成形される。モールド部364は内部にリードワイヤ362を有する。モールド部364はアクチュエータ106から延びる2本の足を有するように形成されている。モールド部364はモールド部364と容器本体1とを液密に固定するために、モールド部364の2本の足の端が半球状に形成される。モールド部364はアクチュエータ106が容器本体1の内部に突出するよう容器本体1に装着され、アクチュエータ106の振動部は容器本体1内のインクと接触する。モールド部364によって、アクチュエータ106の上部電極164、圧電層160、及び下部電極166はインクから保護されている。   FIG. 18 illustrates an embodiment comprising a mold structure 600 that includes an actuator 106. In this embodiment, the mold structure 600 is used as one of the attachment structures. The mold structure 600 includes an actuator 106 and a mold part 364. The actuator 106 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 has a lead wire 362 inside. Mold portion 364 is formed to have two legs extending from actuator 106. In order to fix the mold part 364 and the container body 1 in a liquid-tight manner, the mold part 364 is formed with hemispherical ends of two legs of the mold part 364. The mold part 364 is attached to the container body 1 so that the actuator 106 protrudes into the container body 1, and the vibration part of the actuator 106 comes into contact with the ink in the container body 1. The mold part 364 protects the upper electrode 164, the piezoelectric layer 160, and the lower electrode 166 of the actuator 106 from ink.

図18のモールド構造体600によって、モールド部364と容器本体1との間にシーリング構造372が必要ないので、インクが容器本体1から漏れにくい。また、容器本体1の外部からモールド構造体600が突出しない形態であるので、アクチュエータ106を外部との接触から保護することができる。インクカートリッジが揺れる際に、インクが容器本体1の上面に付き、容器本体1の上面から垂れてきたインクが、アクチュエータ106に接触することで、アクチュエータ106が、誤作動する可能性がある。モールド構造体600は、モールド部364が、アクチュエータ106を保護しているので、容器本体1の上面から垂れてきたインクにより、アクチュエータ106が誤作動しない。   18 eliminates the need for a sealing structure 372 between the mold portion 364 and the container body 1, so that ink is unlikely to leak from the container body 1. Further, since the mold structure 600 does not protrude from the outside of the container body 1, the actuator 106 can be protected from contact with the outside. When the ink cartridge shakes, the ink adheres to the upper surface of the container main body 1, and the ink dripping from the upper surface of the container main body 1 contacts the actuator 106, so that the actuator 106 may malfunction. In the mold structure 600, since the mold part 364 protects the actuator 106, the actuator 106 does not malfunction due to the ink dripping from the upper surface of the container body 1.

本実施形態においては、モールド構造体600は、容器本体1内のインクの液面に対して上方にある頂壁1040に取り付けられる。また、アクチュエータ106の振動領域は、液体が消費されていないときの液体の液面に対してわずかに下方にある。従って、インクカートリッジが使用されインクが消費され始めて間もなく、アクチュエータ106の振動領域は気体を検出する。従って、必ずしも容器本体1の側壁にアクチュエータ106を装着する必要はない。   In the present embodiment, the mold structure 600 is attached to the top wall 1040 located above the ink level in the container main body 1. The vibration region of the actuator 106 is slightly below the liquid level when the liquid is not consumed. Therefore, shortly after the ink cartridge is used and the ink starts to be consumed, the vibration region of the actuator 106 detects gas. Therefore, it is not always necessary to mount the actuator 106 on the side wall of the container body 1.

尚、アクチュエータ106の振動領域がインクの液面に対してわずかに上方に位置するようにモールド構造体600を形成することによって、図2の実施形態によるインクカートリッジと同様の効果を得ることができる。   Note that by forming the mold structure 600 so that the vibration region of the actuator 106 is positioned slightly above the ink level, the same effect as that of the ink cartridge according to the embodiment of FIG. 2 can be obtained. .

図19Aは、インクカートリッジに配備される回路基板610を拡大した断面図、及び図19Bはその正面からの透視図である。本実施形態による回路基板610は、半導体記憶手段7とアクチュエータ106とが一体として形成されている。回路基板610は、図1から図7の実施形態におけるアクチュエータ106に代えてインクカートリッジに配備することができる。図19A、図19B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。回路基板610には、回路基板610をインクカートリッジに取り付けるためのカシメ部616が複数形成されている。カシメ部616によって回路基板610をインクカートリッジに固定する。半導体記憶手段7の外部端子612およびアクチュエータ106の外部端子107が、インクカートリッジの側壁を介して外部と電気的に接触することができるように形成されている。外部端子612および外部端子107が外部と電気的に接続することによって半導体記憶手段7が外部と電気的な信号の受け渡しをすることができる。   FIG. 19A is an enlarged cross-sectional view of a circuit board 610 provided in the ink cartridge, and FIG. 19B is a perspective view from the front thereof. In the circuit board 610 according to the present embodiment, the semiconductor memory means 7 and the actuator 106 are integrally formed. The circuit board 610 can be provided in an ink cartridge instead of the actuator 106 in the embodiment of FIGS. 19A and 19B, 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. The circuit board 610 has a plurality of crimping portions 616 for attaching the circuit board 610 to the ink cartridge. The circuit board 610 is fixed to the ink cartridge by the crimping portion 616. The external terminal 612 of the semiconductor storage means 7 and the external terminal 107 of the actuator 106 are formed so as to be in electrical contact with the outside through the side wall of the ink cartridge. When the external terminal 612 and the external terminal 107 are electrically connected to the outside, the semiconductor memory means 7 can exchange electrical signals with the outside.

半導体記憶手段7は、例えばEEPROMなどの書き換え可能な半導体メモリによって構成されてもよい。半導体記憶手段7とアクチュエータ106とが同一の回路基板610上に形成さているので、アクチュエータ106及び半導体記憶手段7をインクカートリッジに取付ける際に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の製造コストが低減される。   The semiconductor memory means 7 may be constituted by a rewritable semiconductor memory such as an EEPROM. Since the semiconductor storage means 7 and the actuator 106 are formed on the same circuit board 610, a single attachment process is sufficient when the actuator 106 and the semiconductor storage means 7 are attached to the ink cartridge. Further, the work process at the time of manufacturing and recycling the ink cartridge is simplified. Furthermore, since the number of parts is reduced, the manufacturing cost of the ink cartridge is reduced.

アクチュエータ106は、インクカートリッジ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が検知したインク残量、特性値検出部810が検出した特性値や特性値判定部820が判定した結果などの情報を格納し、記憶部850として作用することができる。好ましくは、半導体記憶手段7は、アクチュエータ106の特性値が満たすべき所定の条件や、過去のエラーおよび命令を格納する。さらに、半導体記憶手段7に予め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してもよい。   The actuator 106 detects the ink consumption state in the ink cartridge. The semiconductor storage unit 7 stores information such as the remaining ink amount detected by the actuator 106, the characteristic value detected by the characteristic value detection unit 810, and the determination result of the characteristic value determination unit 820, and can function as the storage unit 850. . Preferably, the semiconductor memory means 7 stores predetermined conditions that should be satisfied by the characteristic value of the actuator 106, past errors, and commands. Further, the resonance frequency when the ink is full or end is stored in the semiconductor memory unit 7 in advance, and the variation in detecting the ink remaining amount is corrected by reading the resonance frequency data on the ink jet recording apparatus side. Good.

図20は、図11A、図11B、図11C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およびホルダ184を有するインクジェット記録装置に装着される。複数のインクカートリッジ180は、それぞれ異なった種類、例えば色のインクを収容する。複数のインクカートリッジ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。   FIG. 20 shows an embodiment of an ink cartridge and an ink jet recording apparatus using the actuator 106 shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C. The plurality of ink cartridges 180 are attached to 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 accommodate different types of ink, for example, 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.

図21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。インク導入部182は空気供給口181とインク導入口183とを有する。空気供給口181はインクカートリッジ180に空気を供給する。インク導入口183はインクカートリッジ180からインクを導入する。インクカートリッジ180は空気導入口185とインク供給口187とを有する。空気導入口185はインク導入部182の空気供給口181から空気を導入する。インク供給口187はインク導入部182のインク導入口183にインクを供給する。インクカートリッジ180がインク導入部182から空気を導入することによって、インクカートリッジ180からインク導入部182へのインクの供給を促す。ホルダ184は、インクカートリッジ180からインク導入部182を介して供給されたインクをヘッドプレート186に連通する。   FIG. 21 shows details of the vicinity of the head portion of the ink jet recording apparatus. The ink jet recording apparatus includes an ink introducing portion 182, a holder 184, a head plate 186, and a nozzle plate 188. A plurality of nozzles 190 for ejecting ink are formed on the nozzle plate 188. 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. The ink introduction port 183 introduces ink from the ink cartridge 180. The ink cartridge 180 has an air introduction port 185 and an ink supply port 187. The air introduction port 185 introduces air 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. When the ink cartridge 180 introduces air from the ink introduction part 182, the supply of ink from the ink cartridge 180 to the ink introduction part 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.

インクはインクカートリッジ180からインク導入部182を介してヘッドへ供給され、ノズルから記録媒体に吐出される。それによって、インクジェット記録装置は、記録媒体に印字する。尚、図20および図21では、アクチュエータ106を省略して図示している。   Ink is supplied from the ink cartridge 180 to the head via the ink introducing portion 182 and is ejected from the nozzle to the recording medium. Thereby, the ink jet recording apparatus prints on the recording medium. In FIGS. 20 and 21, the actuator 106 is omitted.

以上、キャリッジに装着される、キャリッジと別体のインクカートリッジにおいて、インクカートリッジ又はキャリッジにアクチュエータ106を装着する場合について述べたが、キャリッジと一体化され、キャリッジと共に、インクジェット記録装置に装着されるインクカートリッジにアクチュエータ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カートリッジにアクチュエータ106を装着してもよい。またさらに、記録ヘッドと一体となって交換可能に構成されたインクカートリッジに、本発明のアクチュエータを装着してもよい。   As described above, the ink cartridge mounted on the carriage is separated from the carriage, and the ink cartridge or the actuator 106 is mounted on the carriage. However, the ink is integrated with the carriage and mounted on the inkjet recording apparatus together with the carriage. The actuator 106 may be attached to the cartridge. Furthermore, the actuator 106 may be mounted on an off-carriage ink cartridge that supplies ink to the carriage via a tube or the like that is separate from the carriage. Furthermore, the actuator of the present invention may be mounted on an ink cartridge that is configured to be replaceable integrally with the recording head.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

本発明によれば、圧電装置が正常に動作するかを判断することができ、圧電装置の良否の判断に基づいてインクジェット記録装置を制御することができる。   According to the present invention, it is possible to determine whether the piezoelectric device operates normally, and it is possible to control the ink jet recording apparatus based on the determination of the quality of the piezoelectric device.

また、本発明によれば、液体容器の製造時や製造後において、液体容器内に液体が所定の量だけ入っていることを確認できる。   In addition, according to the present invention, it is possible to confirm that a predetermined amount of liquid is contained in the liquid container at the time of manufacturing the liquid container or after manufacturing.

さらに、本発明によれば、液体容器や圧電装置の不良によって液体容器内に所定の量のインクが実際に入っていない場合にそれを検出することができ、さらに、インクジェット記録装置およびインク量の検出結果に基づいてインクジェット記録装置を制御することができる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to detect when a predetermined amount of ink does not actually enter the liquid container due to a defect in the liquid container or the piezoelectric device. The ink jet recording apparatus can be controlled based on the detection result.

さらに、本発明によれば、液体容器が正しく装着されていない場合などに、液体容器の傾きを検出することができ、インクジェット記録装置およびインク量の検出結果に基づいてインクジェット記録装置を制御することができる。   Furthermore, according to the present invention, the inclination of the liquid container can be detected, for example, when the liquid container is not correctly attached, and the inkjet recording apparatus is controlled based on the detection result of the inkjet recording apparatus and the ink amount. Can do.

本発明の参考例による液体容器の一実施形態として、単色、例えばブラックインク用のインクカートリッジを示す図である。It is a figure which shows the ink cartridge for single colors, for example, black ink, as one Embodiment of the liquid container by the reference example of this invention. 本発明の参考例による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジを示す図である。It is a figure which shows the ink cartridge as other embodiment of the liquid container by the reference example of this invention. 本発明による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジを示す図である。It is a figure which shows the ink cartridge as other embodiment of the liquid container by this invention. 本発明の参考例による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジを示す図である。It is a figure which shows the ink cartridge as other embodiment of the liquid container by the reference example of this invention. 本発明の参考例による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジの短手方向の断面図を示す図である。It is a figure which shows sectional drawing of the transversal direction of the ink cartridge as other embodiment of the liquid container by the reference example of this invention. 本発明の参考例による液体容器の他の実施形態としてのインクカートリッジを示す図である。It is a figure which shows the ink cartridge as other embodiment of the liquid container by the reference example of this invention. 本発明による液体容器の他の実施形態としての複数種類のインクを収容するインクカートリッジを示す裏側から見た斜視図である。It is the perspective view seen from the back side which shows the ink cartridge which accommodates multiple types of ink as other embodiment of the liquid container by this invention. 本発明によるインクジェット記録装置の一実施形態としての、図1に示したインクカートリッジを使用したインクジェット記録装置の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the inkjet recording device using the ink cartridge shown in FIG. 1 as one Embodiment of the inkjet recording device by this invention. 本発明の一実施形態としてのインクジェット記録装置の制御装置を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a control device of an ink jet recording apparatus as one embodiment of the present invention. FIG. 図1に示したインクカートリッジが装着されたインクジェット記録装置の制御方法を示したフローである。2 is a flowchart illustrating a control method of the ink jet recording apparatus in which the ink cartridge illustrated in FIG. 1 is mounted. 図1に示したインクカートリッジが装着されたインクジェット記録装置の制御方法を示したフローである。2 is a flowchart illustrating a control method of the ink jet recording apparatus in which the ink cartridge illustrated in FIG. 1 is mounted. 本発明において用いられる圧電装置の一例であるアクチュエータの詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the actuator which is an example of the piezoelectric device used in this invention. 本発明において用いられる圧電装置の一例であるアクチュエータの詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the actuator which is an example of the piezoelectric device used in this invention. 本発明において用いられる圧電装置の一例であるアクチュエータの詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the actuator which is an example of the piezoelectric device used in this invention. 図11に示したアクチュエータの詳細および等価回路を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing details and an equivalent circuit of the actuator shown in FIG. 11. インクカートリッジ内のインクの量とインクおよび振動部の共振周波数との関係のグラフを示す図である。FIG. 6 is a graph showing a relationship between the amount of ink in an ink cartridge and the resonance frequency of ink and a vibration part. インクカートリッジ内のインクの量とインクおよび振動部の共振周波数との関係のグラフを示す図である。FIG. 6 is a graph showing a relationship between the amount of ink in an ink cartridge and the resonance frequency of ink and a vibration part. アクチュエータを振動させた後の、アクチュエータの残留振動の波形と残留振動の測定方法とを示す図である。It is a figure which shows the waveform of the residual vibration of an actuator after vibrating an actuator, and the measuring method of residual vibration. アクチュエータを振動させた後の、アクチュエータの残留振動の波形と残留振動の測定方法とを示す図である。It is a figure which shows the waveform of the residual vibration of an actuator after vibrating an actuator, and the measuring method of residual vibration. 図11に示したアクチュエータをモジュール体として一体に形成した構成を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a configuration in which the actuator shown in FIG. 11 is integrally formed as a module body. モジュール体の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of a module body. モジュール体の更に他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of a module body. モジュール体の更に他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of a module body. モジュール体の更に他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of a module body. アクチュエータを備えたモールド構造体の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mold structure provided with the actuator. 本発明による液体容器の一実施形態としてのインクカートリッジに配備される回路基板を示す図である。It is a figure which shows the circuit board arrange | positioned at the ink cartridge as one Embodiment of the liquid container by this invention. 本発明による液体容器の一実施形態としてのインクカートリッジに配備される回路基板を示す図である。It is a figure which shows the circuit board arrange | positioned at the ink cartridge as one Embodiment of the liquid container by this invention. 本発明の一実施形態として、図11A、図11B、図11Cに示したアクチュエータ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を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an ink cartridge and an ink jet recording apparatus using the actuator shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C as an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態としてのインクジェット記録装置のヘッド部周辺の詳細を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing details of the vicinity of a head portion of an ink jet recording apparatus as an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 インクカートリッジの容器本体
31 記録ヘッド
106、106a、106b アクチュエータ(圧電装置)
180 インクカートリッジ
720 圧電装置制御手段
750 制御部
810 特性値検出部
820 特性値判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container body 31 of ink cartridge Recording head 106, 106a, 106b Actuator (piezoelectric device)
180 Ink cartridge 720 Piezoelectric device control means 750 Control unit 810 Characteristic value detection unit 820 Characteristic value determination unit

Claims (2)

ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドへ供給する液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有し、インクジェット記録装置に装着された液体容器の液体消費状態を検出する方法において、
前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた検出部が、前記液体容器に設けられた2つの前記圧電装置の振動特性値を検出する検出ステップと、
前記インクジェット記録装置の内部または外部に設けられた判定部が、2つの前記圧電装置の互いの振動特性値同士を比較して両振動特性値間の関係が所定の相対的な条件を満たしているか否かに基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する判定ステップと、
を有し、
前記所定の相対的な条件は、2つの前記圧電装置の振動特性値が等しいことであり、
2つの前記圧電装置は、それぞれ、未使用状態の前記液体容器における液面のわずかに下方と、前記容器本体の底面近傍とに配置されている、
ことを特徴とする液体消費状態検出方法。
A container main body for storing a liquid to be supplied to a recording head for discharging ink droplets from a nozzle opening; and a piezoelectric device for detecting the liquid in the container main body. The liquid consumption state of the liquid container mounted on the ink jet recording apparatus In the method of detecting,
A detecting step provided inside or outside the ink jet recording apparatus for detecting vibration characteristic values of the two piezoelectric devices provided in the liquid container;
Or the evaluation unit which is provided inside or outside of the ink jet recording apparatus, the relationship between two of said piezoelectric device mutual oscillation characteristic values to each other by comparing the two oscillation characteristic value of satisfies the predetermined relative condition A determination step of determining a consumption state of the liquid in the liquid container based on whether or not;
I have a,
The predetermined relative condition is that vibration characteristic values of the two piezoelectric devices are equal;
The two piezoelectric devices are respectively disposed slightly below the liquid level in the unused liquid container and near the bottom surface of the container body.
The liquid consumption state detection method characterized by the above-mentioned.
液体を収容する容器本体と前記容器本体内の液体を検出する圧電装置とを有する液体容器を着脱できるインクジェット記録装置において、
前記液体容器から液体の供給を受けると共に、ノズル開口からインク滴を吐出する記録ヘッドと、
前記インクジェット記録装置の稼働状態を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記液体容器に設けられた2つの前記圧電装置の振動特性値を検出する検出部と、
つの前記圧電装置の互いの振動特性値同士を比較して両振動特性値間の関係が所定の相対的な条件を満たしているか否かに基づいて前記液体容器内の液体の消費状態を判定する判定部と、を有し、
前記所定の相対的な条件は、2つの前記圧電装置の振動特性値が等しいことであり、
2つの前記圧電装置は、それぞれ、未使用状態の前記液体容器における液面のわずかに下方と、前記容器本体の底面近傍とに配置されている、
ことを特徴とするインクジェット記録装置。
In an ink jet recording apparatus in which a liquid container having a container main body for storing liquid and a piezoelectric device for detecting the liquid in the container main body can be attached and detached,
A recording head that receives a supply of liquid from the liquid container and discharges ink droplets from a nozzle opening;
A control device for controlling the operating state of the ink jet recording apparatus,
The controller is
A detection unit for detecting vibration characteristic values of the two piezoelectric devices provided in the liquid container;
Determining the consumption condition of a liquid in said liquid container based on whether the relationship between two of said piezoelectric device mutual oscillation characteristic value each other by comparing the two oscillation characteristic value of satisfies the predetermined relative condition a determination unit that, the possess,
The predetermined relative condition is that vibration characteristic values of the two piezoelectric devices are equal;
The two piezoelectric devices are respectively disposed slightly below the liquid level in the unused liquid container and near the bottom surface of the container body.
An ink jet recording apparatus.
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