KR100372574B1 - 액체 소비 상태 검출 방법, 액체 용기, 검출 제어 회로 및 기록 매체 - Google Patents

액체 소비 상태 검출 방법, 액체 용기, 검출 제어 회로 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압전 소자를 갖는 검출 장치를 준비하고 적어도 일부의 검출 장치가 액체와 접촉하도록 액체 용기의 소정의 위치에 검출 장치를 부착하고; 검출 장치의 잔류 진동을 측정하며; 또 잔류 진동의 측정 결과를 바탕으로 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 검출하는 단계로 되어 있는 액체 소비 상태 검출 방법에 관한 것이다.

Description

액체 소비 상태 검출 방법, 액체 용기, 검출 제어 회로 및 기록 매체{LIQUID CONSUMPTION STATUS DETECTING METHOD, LIQUID CONTAINER, DETECTION CONTROL CURCUIT AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 음향 임피던스의 변화, 특히 공진 주파수의 변화를 검출함으로써액체를 수용하는 액체 용기 내의 액체의 소비 상태를 검출하기 위한 압전 장치가 구비된 액체 용기에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 압력 발생 수단에 의해 압력 발생실의 잉크를 인쇄 데이터에 대응시켜 가압하여, 노즐 개구로부터 잉크 방울을 토출시켜 인쇄하는 잉크젯 기록 장치에 적합한 잉크 카트리지에 관한 것이다.
액체 용기의 하나의 예로서, 잉크젯 기록 장치에 장착되는 잉크 카트리지에 대하여 이하에 기술한다. 통상, 잉크젯 기록 장치는, 압력 발생실을 가압하는 압력 발생 수단과, 가압된 잉크를 노즐 개구로부터 잉크 방울의 형태로 토출하는 노즐 개구로 된 잉크젯 기록 헤드를 장착한 캐리지; 및 유로를 통하여 기록 헤드에 공급되는 잉크를 수용하는 잉크 탱크로 되어 있으며, 인쇄 작업이 연속적으로 수행될 수 있도록 구성되어 있다. 통상, 잉크 탱크는 잉크가 소비된 시점에서, 사용자가 간단히 교체할 수 있도록 기록 장치로부터 착탈가능한 카트리지로 구성되어 있다.
종래, 잉크 카트리지의 잉크 소비의 관리 방법으로서, 기록 헤드에서의 잉크 방울의 토출수나 프린트 헤드의 메인티넌스에 의해 흡인된 잉크량을 소프트 웨어에 의해 적산하여 잉크 소비를 계산에 의해 관리하는 방법과, 잉크 카트리지에 액면 검출용의 2개의 전극을 직접 장착함으로써, 실제로 잉크가 소비된 시점을 관리하는 방법 등이 있다.
그러나, 소프트웨어에 의해 잉크 방울의 토출수나 잉크량을 적산하여 잉크소비를 계산에 의하여 관리하는 방법은 주변 온도와 습도와 같은 사용 환경, 잉크 카트리지의 개봉 후의 경과 시간 및 사용자측에서의 사용 빈도에 의해 잉크 카트리지 내의 압력이나 잉크의 점도가 변한다. 그 결과, 계산상의 잉크 소비량과 실제의 소비량 사이에 무시할 수 없는 오차가 생긴다는 문제도 있었다. 또한, 동일 카트리지의 재장착시에는 적산값이 리셋되므로 잉크의 실제 잔량을 알 수 없다는 또 다른 문제가 야기된다.
한편, 전극에 의해 잉크가 소비된 시점을 관리하는 방법은 한 시점에서 잉크의 실제 소비량을 검출할 수 있기 때문에, 잉크 잔량을 높은 신뢰성으로 관리할 수 있다. 그러나, 잉크의 액면을 검출하기 위해서는 잉크의 도전성이 요구되므로, 사용하기에 적합한 잉크의 종류는 매우 한정되어 있다. 또, 전극과 카트리지 사이의 액밀(fluid-tight) 구조가 복잡하게 되는 문제가 있었다. 또, 전극의 재료로서 통상은 도전성이 높고 내부식성도 높은 귀금속을 사용하므로, 잉크 카트리지의 제조 비용이 증가한다는 문제도 있었다. 또한, 잉크 카트리지의 2곳에 2개의 전극을 부착할 필요가 있기 때문에, 제조 공정이 많아져 결과적으로 제조 비용이 증가한다는 문제도 있었다.
도 1a, 1b 및 1c는 액추에이터(106)를 상세히 나타내는 도.
도 2a, 2b, 2c, 2d, 2e 및 2f는 액추에이터(106)의 주변 및 등가 회로를 나타내는 도.
도 3a 및 3b는 잉크의 밀도와 액추에이터(106)에 의해 검출된 잉크 공진 주파수와의 관계를 나타내는 도.
도 4는 잉크 카트리지 내의 잉크 잔량과 공진 주파수의 1차 모드 및 2차 모드의 패턴의 조합과의 관계를 나타내는 도.
도 5는 액추에이터(106)의 역기전력의 파형을 나타내는 도.
도 6은 기록장치 제어부(2000)의 구성을 나타내는 도.
도 7은 다른 실시 형태의 기록장치 제어부(2002)를 나타내는 블럭도.
도 8은 도 6에 나타낸 기록장치 제어부(2000)의 또 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 9는 도 8에 나타낸 기록장치 제어부(2004)의 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 10은 기록장치 제어부(2006)의 동작 순서를 나타내는 플로우 차트.
도 11은 측정 회로부(800)의 회로 구성을 나타내는 도.
도 12는 검출 회로부(1100)의 회로 구성을 나타내는 도.
도 13은 도 12에 나타낸 액체 유무 판정부(1000)의 상세한 회로 구성을 나타내는 도.
도 14는 액추에이터(106)의 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 15는 도 14에 나타낸 액추에이터(106)의 일부분의 단면을 나타내는 도.
도 16은 도 14에 나타낸 액추에이터(106)의 전체의 단면을 나타내는 도.
도 17은 도 14에 나타낸 액추에이터(106)의 제조 방법을 나타내는 도.
도 18a, 18b 및 18c는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 잉크 카트리지를 나타내는 도.
도 19a, 19b 및 19c는 관통공(1c)의 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 20은 다른 실시 형태에 따른 액추에이터(660)를 나타내는 도.
도 21a 및 21b는 또 다른 실시 형태에 따른 액추에이터(670)를 나타내는 도.
도 22는 모듈(100)을 나타내는 사시도.
도 23은 도 22에 나타낸 모듈(100)의 구조를 나타내는 분해도.
도 24는 모듈(100)의 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 25는 도 24에 나타낸 모듈(400)의 구조를 나타내는 분해도.
도 26은 모듈(100)의 또 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 27은 도 22에 나타낸 모듈(100)을 잉크 용기에 장착했을 때 모듈(100)의 예시 단면도.
도 28a, 28b 및 28c는 모듈(100)의 또 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 29는 도 1에 나타낸 액추에이터(106)를 사용한 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치의 실시 형태를 나타내는 도.
도 30은 잉크젯 기록 장치를 상세히 나타내는 도.
도 31a 및 31b은 도 30에 나타낸 잉크 카트리지(180)의 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 32a, 32b 및 32c는 잉크 카트리지(180)의 또 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 33a, 33b 및 33c는 잉크 카트리지(180)의 또 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 34a, 34b, 34c 및 34d는 잉크 카트리지(180)의 또 다른 실시 형태를 나타내는 도.
도 35a, 35b 및 35c는 도 34c에 나타낸 잉크 카트리지(180)의 다른 실시 형태를 나타내는 단면도.
도 36a 및 36b는 액추에이터(106)를 사용한 잉크 카트리지의 또 다른 실시 형태를 나타내는 도.
따라서, 본 발명의 목적은 액체의 소비 상태를 정확히 검출할 수 있고, 복잡한 실링 구조가 불필요한 액체 소비 상태 검출 방법 및 액체 용기를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 액체 소비 상태의 측정의 초기에서 발생하는 불안정한 계측 신호의 영향을 받지 않는 안정된 검출 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의또 다른 목적은 액체 소비 상태를 검출하는 시간을 단축할 수 있는 검출 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 검출 방법을 실현하기 위한 측정 장치의 제어 회로를 제공하는 것이다. 이들 목적은 독립항에 기재한 조합에 의해 달성된다. 종속항은 본 발명의 더욱 유리한 구체예를 규정한다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 액체 소비 상태 검출 방법은, 제1면과, 제1면의 이면(裏面)인 제2면을 갖는 진동판과, 진동판의 제1면에 형성된 압전 소자와, 진동판의 외주가 고정되어 그 내부 영역이 진동 영역이 되도록 형성된 검출 장치를, 진동 영역이 액체에 접촉하도록 소정의 위치에 형성시킨 액체 용기에서의 액체의 검출 방법으로서, 검출 장치의 잔류 진동을 측정하고; 잔류 진동의 측정 결과를 바탕으로 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 검출하는 단계로 되어 있다.
본 검출 방법은 검출 장치를 구동하여 진동을 야기하는 단계를 더 포함해도 좋다. 본 검출 방법은 잔류 진동 측정 단계가 잔류 진동의 주파수를 측정하는 단계를 포함해도 좋다. 본 검출 방법은 잔류 진동 측정 단계가 검출 장치 주위의 액체의 공진 주파수를 검출하는 단계를 포함해도 좋다.
본 검출 방법은 구동 단계로부터 소정의 시간이 경과한 후에 측정 단계가 작동해도 좋다. 본 검출 방법은 검출 장치가 수회 진동한 후에 측정 단계가 작동해도 좋다. 본 검출 방법은 측정 단계가 잔류 진동의 소정의 복수의 피크 사이의 시간을 측정하는 단계를 포함해도 좋다. 본 검출 방법은 측정 단계가 소정의 시간 내의 잔류 진동의 피크수를 측정하는 단계를 포함해도 좋다.
본 검출 방법은 잔류 진동에 따라 검출 장치에 의해 발생하는 역기 전압을 측정하는 단계를 포함해도 좋다. 본 검출 방법은, 먼저 액체 용기가 액체로 가득할 때 검출 장치의 잔류 진동의 제1 주파수를 측정하여 이 주파수를 기준 주파수로 하고; 액체 용기 내의 액체가 소비되었을 때 검출 장치의 잔류 진동의 제2 주파수를 측정하며; 상기 기준 주파수와 제2 주파수를 비교하고; 이 비교 단계의 결과에 따라 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 판단하는 단계를 더 포함해도 좋다.
본 검출 방법은 잔류 진동 주파수 측정 단계가 검출 장치의 잔류 진동의 복수의 공진 주파수 모드를 측정하는 단계를 포함해도 좋다. 본 검출 방법은 측정 단계가 제1 및 제2 공진 주파수 모드를 측정하고 상기 두 공진 주파수 모드를 단일 패턴으로 인식하는 단계를 포함해도 좋다.
본 발명의 제2 형태에 있어서, 액체 용기는 잉크를 수용한 하우징; 상기 하우징에 형성된 액체 공급 개구; 및 하우징에 형성된 액체 검출 장치를 구비하고, 액체 검출 장치가 제1면과, 제1면의 이면(裏面)인 제2면을 갖는 진동판과, 진동판의 제1면에 형성된 압전 소자와, 진동판의 외주가 고정되어 그 내부 영역이 진동 영역이 되도록 형성되어 있음과 동시에, 상기 검출 장치는 상기 진동 영역의 잔류 진동에 기초한 검출 신호를 출력하게 구성되어 있다.
본 액체 용기는 검출 장치를 구동하여 진동을 발생할 수 있다. 본 액체 용기는 검출 신호가 검출 장치의 잔류 진동의 주파수를 나타낼 수 있다. 본 액체 용기는 검출 신호가 검출 장치 주위의 액체의 공진 주파수를 나타낼 수 있다. 본 액체 용기는 검출 장치가 적어도 하나의 공진 주파수 모드에서 진동할 수 있다.
본 액체 용기는 검출 신호가 잔류 진동에 따라 검출 장치에 의해 발생되는 역기 전압을 나타낼 수 있다. 본 액체 용기는 검출 장치에 의해 검출된 액체 소비 상태의 정보를 저장하기 위한 하우징 상에 장착된 기억 장치를 더 포함해도 좋다.본 액체 용기는 액체 용기가 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지이어도 좋다.
본 발명의 제3 형태에 있어서, 압전 소자를 갖는 검출 장치에 의해 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 검출하는 검출 제어 회로는 검출 장치의 잔류 진동을 측정하는 측정 회로부; 및 측정 회로부로부터 신호를 받고 측정 회로부의 출력 신호를 바탕으로 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 나타내는 신호를 출력하는 검출 회로부로 되어 있다.
본 검출 제어 회로는 측정 회로부가 검출 장치의 잔류 진동의 주파수를 측정해도 좋다. 본 검출 제어 회로는 측정 회로부가 검출 장치 주위의 액체의 적어도 하나의 공진 주파수를 측정해도 좋다. 본 검출 제어 회로는 측정 회로부가 잔류 진동에 따라 검출 장치에 의해 발생되는 역기 전압을 측정할 수 있다.
본 검출 제어 회로는 측정 회로부가 증폭기를 포함해도 좋으며, 증폭기는 PNP형 트랜지스터 및 이 PNP형 트랜지스터와 상보적으로 접속된 NPN형 트랜지스터로 되어 있으며, PNP형 트랜지스터의 이미터 및 NPN형 트랜지스터의 이미터는 서로 접속되어 있다. NPN형 트랜지스터와 PNP형 트랜지스터의 이미터를 접속하는 점과 그라운드 사이에서 발생된 구동 전압은 검출 장치에 인가되어도 좋다.
본 검출 제어 회로는 측정 회로부가 증폭기를 포함해도 좋으며, 이 증폭기는 P-채널 전계효과 트랜지스터 및 이 P-채널 전계효과 트랜지스터와 상보적으로 접속된 N-채널 전계효과 트랜지스터로 되어 있으며, P-채널 트랜지스터의 소스 및 N-채널 전계효과 트랜지스터의 소스는 서로 접속되어 있다.
본 검출 제어 회로는 P-채널 FET와 N-채널 FET의 소스 사이에서 발생된 구동전압이 검출 장치에 인가되어도 좋다. 본 검출 제어 회로는 검출 회로부가 소정의 시간 내의 잔류 진동의 진동수를 세는 카운터를 포함해도 좋으며, 이 검출 회로부는 센 값에 따라 액체 소비 상태를 판단한다. 본 검출 제어 회로는 검출 회로부가 잔류 진동이 소정의 회수로 진동하는 시간 동안, 잔류 진동의 진동 주기보다 짧은 주기를 갖는 클럭의 수를 세는 카운터를 포함해도 좋다.
본 검출 제어 회로는 검출 회로가 소정의 회수로 잔류 진동한 후에 잔류 진동의 진동수를 세기 시작해도 좋다. 본 검출 제어 회로는 검출 회로부가 액체 용기가 측정 회로에 접속하는지를 나타내는 신호를 출력한다.
본 검출 제어 회로는 측정 회로부가 복수의 검출 장치 중 각각 하나와 접속하여 구동 전압을 공급하는 복수의 증폭기를 더 포함해도 좋으며, 이 검출 회로부는 각 검출 장치에 대응하는 측정 회로부로부터 복수의 신호를 받고 측정 회로부의 각 출력 신호를 바탕으로 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 나타내는 복수의 신호를 출력한다.
본 검출 제어 회로는 검출 회로부의 출력 신호에 따라 액체 용기 내에 수용된 액체를 소비하는 동작을 제어하는 제어 회로부를 더 포함해도 좋다. 본 검출 제어 회로는 제어 회로부가 액체 용기에 부착된 기억 장치에 저장된 액체 소비 상태를 읽어내어 검출 회로부에 의해 검출된 액체 소비 상태에 관한 정보를 기억 장치에 기록하는 정보 기억 제어 회로부를 포함해도 좋다.
본 검출 제어 회로는 액체 용기가 프린터 헤드로부터 잉크 방울을 토출하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지이며, 제어 회로부가 프린터 헤드로부터 토출되는잉크 방울의 수를 세는 카운터를 포함해도 좋다. 본 검출 제어 회로는 검출 회로부가 카운트된 잉크 방울수를 소비 상태에 따른 액체 소비량으로 변환하는 등식의 파라미터를 조정해도 좋다.
본 발명의 제4 형태에 있어서, 잉크 카트리지의 소정의 위치에 부착된 압전 소자를 갖는 검출 장치를 사용함으로써 잉크 카트리지 내에 수용된 잉크의 소비 상태를 검출하기 위하여 잉크젯 프린터에 내장된 제어 회로용 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독용 기록 매체는 상기 프로그램이 검출 장치의 잔류 진동을 측정하고; 또 잔류 진동의 측정 결과를 바탕으로 잉크 카트리지 내에 수용된 잉크의 소비 상태를 검출하는 단계를 포함해도 좋다.
본 기록 매체는 검출 장치를 구동하여 진동을 야기하는 단계를 더 포함해도 좋다. 본 기록 매체는 잔류 진동 측정 단계가 잔류 진동의 주파수를 측정하는 단계를 포함해도 좋다. 본 기록 매체는 잔류 진동 측정 단계가 검출 장치 주위의 잉크의 공진 주파수를 측정하는 단계를 포함해도 좋다.
본 발명의 상기 개요는 본 발명의 모든 필요한 특징을 열거한 것은 아니다. 본 발명은 상술한 특징의 서브 조합이어도 좋다. 상기 및 다른 특징과 본 발명의 이점은 첨부한 도면과 함께 하기 실시 형태로부터 더욱 분명히 알 수 있다.
이하, 바람직한 실시 형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시 형태는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니라, 본 발명을 예시하는 것이다. 실시 형태에 기재된 모든 특징 및 조합은 본 발명에 반드시 필수적인 것은 아니다.
본 발명의 기본적 개념은 진동 현상을 이용함으로써, 액체 용기 내의 액체의상태를 검출하는 것이다. 액체의 상태란 액체 용기 내의 액체의 유무, 액체의 양, 액체의 수위, 액체의 종류 및 액체의 조합을 포함한다. 진동 현상을 이용하여 액체 용기 내의 액체의 상태를 검출하는데는 몇가지 방법이 고려된다. 예를 들면 탄성파 발생 수단이 액체 용기의 내부에 탄성파를 발생하고, 액면 또는 대향하는 벽에 의해 반사하는 반사파를 수파함으로써, 액체 용기 내의 매체 및 그 상태의 변화를 검출하는 방법이 있다. 다른 방법은 진동하는 물체의 진동 특성으로부터 음향 임피던스의 변화를 검출하는 것이다. 음향 임피던스의 변화를 이용하는 방법으로서는, 압전 소자를 갖는 압전 장치 또는 액추에이터의 진동부를 진동시킨다. 그 후, 진동부에 잔류하는 잔류 진동에 의해 생기는 역기전력을 측정함으로써, 공진 주파수 또는 역기전력 파형의 진폭을 검출함으로써, 음향 임피던스의 변화를 검출한다. 음향 임피던스의 변화를 이용하는 다른 방법으로서는, 측정기, 예를 들면 임피던스 분석기 및 전송 회로에 의해 액체의 임피던스 특성 또는 어드미턴스 특성을 측정하고, 전류값이나 전압값의 변화 또는 진동을 액체에 부여했을 때의 전류값이나 전압값의 주파수에 의한 변화를 측정하는 방법이 있다. 탄성파 발생 수단 및 압전 장치 또는 액추에이터의 상세한 동작 원리에 대해서는 후술한다.
도 1 및 도 2는 액추에이터(106)의 상세 및 등가 회로를 나타내며, 본 발명의 압전 장치의 하나의 실시 형태이다. 여기에 설명된 액추에이터는 적어도 음향 임피던스의 변화를 검출함으로써 액체 용기 내의 액체 소비 상태를 검출하는 방법에 사용된다. 특히, 액추에이터는 잔류 진동으로부터 공진 주파수를 검출함으로써 적어도 음향 임피던스의 변화를 검출하여 액체 용기 내의 액체 소비 상태를 검출하는 방법에 사용된다. 도 1a는 액추에이터(106)의 확대 평면도이다. 도 1b는 액추에이터(106)의 B-B선 단면을 나타낸다. 도 1c는 액추에이터(106)의 C-C선 단면을 나타낸다. 도 2a 및 도 2b는 액추에이터(106)의 등가 회로를 나타낸다. 도 2c 및 도 2d는 각각 액추에이터(106)와 액추에이터(106) 주변 및 잉크 카트리지에 잉크가 채워졌을 때 액추에이터(106)의 등가 회로를 나타낸다. 도 2e 및 2f는 액추에이터(106)와 액추에이터(106) 주변 및 잉크 카트리지에 잉크가 없을 때 액추에이터(106)의 등가 회로를 나타낸다.
액추에이터(106)는 기판(178), 진동판(176), 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166), 상부 전극 단자(168), 하부 전극 단자(170) 및 보조 전극(172)으로 되어 있다. 기판(178)은 거의 중심에 원형 개구(161)를 갖는다. 진동판(176)은 하나의 면 위에 제공되며, 이후 이곳을 기판(178)의 "정면"이라 부르며 개구(161)를 덮는다. 압전층(160)은 진동판(176)의 정면의 표면 위에 위치한다. 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)은 압전층(160)의 양측을 샌드위치한다. 상부 전극 단자(168)는 상부 전극(164)에 전기적으로 접속한다. 하부 전극 단자(170)는 하부 전극(166)에 전기적으로 접속한다. 보조 전극(172)은 상부 전극(164)과 상부 전극 단자(168) 사이에 위치하며 상부 전극(164)과 상부 전극 단자(168) 모두와 접속한다. 각 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)은 주요부로서 원형부를 갖는다. 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)의 각 원형부는 압전 소자를 형성한다.
진동판(176)은 기판(178)의 정면의 표면 위에 형성되어 개구(161)를 덮는다.캐비티(162)는 진동판(176)에 의해 형성되며, 기판(178)의 표면 위의 개구(161)와 대향한다. 압전 소자의 반대측에 있는 기판(178)의 표면을 이후 "배면"이라 하며, 액체 용기측과 대향한다. 캐비티(162)는 액체와 접촉하도록 구성된다. 진동판(176)은 기판(178) 상에 장착하여 액체가 캐비티(162) 내에 들어가더라도 기판(178) 표면의 정면으로 스며나오지 않도록 한다.
하부 전극(166)은 진동판(176)의 정면, 즉 액체 용기의 반대측에 위치한다. 하부 전극(166)은 진동판(176) 위에 제공되어 하부 전극(166)의 주요부인 원형부의 중심과 개구(161)의 중심이 실질적으로 정합하도록 한다. 하부 전극(166)의 원형부의 면적은 개구(161)의 면적보다 작게 설정한다. 압전층(160)은 하부 전극(166) 표면의 정면 위에 형성하여 원형부의 중심과 개구(161)의 중심이 실질적으로 정합하도록 한다. 압전층(160)의 원형부의 면적은 하부 전극(166)의 원형부의 면적보다 크게 설정한다.
상부 전극(164)은 압전층(160) 표면의 정면 위에 형성하여 압전층(160)인 원형부의 중심과 개구(161)의 중심이 실질적으로 정합하도록 한다. 상부 전극(164)의 원형부의 면적은 개구(161)와 압전층(160)의 원형부의 면적보다 작게 하고 하부 전극(166)의 원형부의 면적보다 크게 설정한다.
그러므로, 압전층(160)의 주요부는 상부 전극(164)의 주요부와 하부 전극의 주요부에 의해 각각 정면과 배면에서 샌드위치된 구조를 가지며, 이로써 압전층(160)의 주요부는 압전층(160)을 효과적으로 구동하고 변형할 수 있다. 각 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)의 주요부인 원형부는액추에이터(106)에서 압전 소자를 형성한다. 상술한 바와 같이, 전기 소자는 진동판과 접촉한다. 상부 전극(164)의 원형부, 압전층(160)의 원형부, 하부 전극의 원형부와 개구(161) 중에서 개구(161)의 면적이 가장 넓다. 이 구조에 의해, 진동판에서 실제로 진동하는 진동부는 개구(161)에 의해 결정된다. 또한, 상부 전극(164)의 원형부, 압전층(160)의 원형부 및 하부 전극의 원형부의 면적은 각각 개구(161)의 면적보다 작으므로, 진동판은 쉽게 진동하게 된다. 하부 전극(166)의 원형부 및 압전층(160)에 전기적으로 접속된 상부 전극(164)의 원형부 중에서, 하부 전극(166)의 원형부가 상부 전극(164)의 원형부보다 작다. 따라서, 하부 전극(166)의 원형부는 압전층(160) 내에 압전 효과를 발생하는 부분을 결정한다.
압전 소자를 형성하는 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)의 원형부의 중심은 개구(161)의 중심과 실질적으로 정합한다. 또한, 진동판(176)의 진동부를 결정하는 원형 개구(161)의 중심은 거의 액추에이터(106)의 중심 위에 제공된다. 따라서, 액추에이터(106)의 진동부의 중심은 액추에이터(106)의 중심과 정합한다. 압전 소자의 주요부와 진동판(176)의 진동부가 원형이므로, 액추에이터(106)의 진동부는 액추에이터(106)의 중심에 대하여 대칭이다.
진동부가 액추에이터(106)의 중심에 대하여 대칭이기 때문에, 비대칭 구조로 인해 발생하는 불필요한 진동의 여기를 방지할 수 있다. 따라서, 공진 주파수를 검출하는 정확도가 높아진다. 또한, 진동부가 액추에이터(106)의 중심에 대하여 대칭이기 때문에, 액추에이터(106)를 제조하기 쉽고, 따라서 각 압전 소자의 형태 불균일성을 줄일 수 있다. 그러므로, 각 압전 소자(174)에 대한 공진 주파수의 불균일성이 감소한다. 또한, 진동부가 등방형이기 때문에, 진동부는 결합 과정에서 고정의 불균일에 의해 영향을 받기 어렵다. 즉, 진동부는 액체 용기에 균일하게 결합된다. 그러므로, 액추에이터(106)를 액체 용기에 조립하기 쉽다.
또한, 진동판(176)의 진동부가 원형이기 때문에, 저 공진 모드, 예를 들면 1차 공진 모드는 압전층(160)의 잔류 진동의 공진 모드를 지배하여 공진 모드에서 단일 피크가 나타난다. 따라서, 피크와 노이즈는 분명히 구별될 수 있으므로 공진 주파수를 확실히 검출할 수 있다. 또한, 원형 진동판(176)의 진동부의 면적을 넓힘으로써, 액체 용기 내에 액체가 존재하여 발생하는 역기전력의 진폭 차이와 공진 주파수의 진폭의 차이가 증가하기 때문에 공진 주파수의 검출의 정확도를 더욱 증가시킬 수 있다.
진동판(176)의 진동에 의해 발생하는 변위는 기판(178)의 진동에 의해 발생하는 변위보다 크다. 액추에이터(106)는 진동에 의해 변위되기 어려운 것을 의미하는 작은 컴플라이언스를 갖는 기판(178) 및 진동에 의해 변위되기 쉬움을 의미하는 큰 컴플라이언스를 갖는 진동판(176)으로 구성되는 2층 구조를 갖는다. 이 2층 구조에 의해, 액추에이터(106)는 기판(178)에 의해 액체 용기에 확실히 고정될 수 있으며 동시에 진동에 의한 진동판(176)의 변위가 증가될 수 있다. 따라서, 액체 용기 내에 액체가 존재하는가에 따른 역기전력의 진폭의 차이와 공진 주파수의 진폭의 차이가 증가하고, 따라서 공진 주파수의 검출 정확도가 높아진다. 또한, 진동판(176)의 컴플라이언스가 크기 때문에, 진동의 감쇠가 감소하여 공진 주파수 검출의 정확도가 높아진다. 액추에이터(106)의 진동의 노드는 캐비티(162)의 주변부, 즉 개구(161)의 가장자리에 위치한다.
상부 전극 단자(168)는 보조 전극(172)을 거쳐 상부 전극(164)에 전기적으로 접속된 진동판(176) 표면의 정면 위에 형성된다. 하부 전극 단자(170)는 하부 전극(166)에 전기적으로 접속된 진동판(176) 표면의 정면 위에 형성된다. 상부 전극(164)이 압전층(160)의 정면 위에 형성되기 때문에, 상부 전극(164)과 상부 전극 단자(168) 사이의 압전층(160)의 두께와 하부 전극(166)의 두께의 합에 해당하는 깊이만큼 차이가 있다. 단지 상부 전극(164)에 의해 이 깊이 차이를 메우기는 어려우며, 상부 전극(164)에 의해 상기 깊이 차이를 메울 수 있다고 해도 상부 전극(164)과 상부 전극 단자(168) 사이의 접속이 약해져서 상부 전극(164)이 끊어질 수 있다. 그러므로, 이 실시 형태는 상부 전극(164)과 상부 전극 단자(168)를 접속하기 위한 지지 부재로서 보조 전극(172)을 사용한다. 이 보조 전극(172)에 의해, 압전층(160)과 상부 전극(164)은 모두 보조 전극(172)에 의해 지지되며, 따라서 상부 전극(164)은 원하는 기계적 강도를 가질 수 있으며, 또한 상부 전극(164)과 상부 전극 단자(168)는 단단히 접속될 수 있다.
진동판(176)에서 압전 소자와 이 압전 소자와 대향하는 진동부는 액추에이터(106)에서 실제로 진동하는 진동부를 구성한다. 또한, 액추에이터(106) 내에 포함된 부재와 함께 파이어링(firing)에 의해 일체로 액추에이터(106)를 형성하는 것이 바람직하다. 액추에이터(106)를 일체로 형성함으로써, 액추에이터(106)를 다루기 쉬워진다. 또한, 진동 특성은 기판(178)의 강도를 증가시킴으로써 증가한다. 즉, 기판(178)의 강도를 증가시킴으로써, 액추에이터(106)의 진동부만이 진동하며, 액추에이터(106)의 진동부 이외의 부분은 진동하지 않는다. 또한, 기판(178)의 강도를 증가시키고 동시에 액추에이터(106)를 가능한 한 얇고 작게 형성하고 진동판(176)을 가능한 한 얇게 형성함으로써, 액추에이터(106)의 진동부 이외의 부분의 진동을 방지할 수 있다.
압전층(160)용 재료로서는 납 지르코네이트 티타네이트(PZT), 납 란타늄 지르코네이트 티타네이트(PLZT), 또는 납을 사용하지 않은 압전막을 사용하는 것이 바람직하다. 기판(178)의 재료로서는 지르코니아 또는 알루미나를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 진동판(176)의 재료로서는 기판(178)과 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 상부 전극(164), 하부 전극(166), 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)의 재료로서는 전기 도전성인 금, 은, 구리, 백금 및 니켈과 같은 금속을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 액추에이터(106)는 액체를 수용하는 용기에 적용할 수 있다. 예를 들면, 액추에이터(106)는 잉크젯 기록 장치에 사용되는 잉크 카트리지, 잉크 탱크 또는 기록 헤드를 세척하는 세척용 액체를 수용하는 용기에 장착할 수 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸 액추에이터(106)는 액체 용기 위의 소정의 위치에 장착하여 캐비티(162)가 액체 용기 내에 수용된 액체와 접촉할 수 있다. 액체 용기가 액체로 충분히 가득차 있을 때, 캐비티(162)의 내외부가 액체로 가득차게 된다. 반면, 액체 용기 내의 액체가 소비되어 액면이 액추에이터의 장착 위치 아래로 감소하면, 캐비티(162) 내에 액체가 존재하지 않거나 액체가 단지 캐비티(162) 내에만 존재하고 캐비티(162) 외부에는 공기가 존재하는 상태이다. 액추에이터(106)는 적어도 이 상태 변화에 의해 발생되는 음향 임피던스의 차이를 검출한다. 이 음향 임피던스의 차이를 검출함으로써, 액추에이터(106)는 액체 용기 내에 액체가 충분히 가득한지 또는 소정의 수위 이상 소비되었는지를 검출할 수 있다. 또한, 액추에이터(106)는 액체 용기 내의 액체의 종류를 검출할 수 있다.
액추에이터에 의한 액면의 검출 원리에 대하여 이하 설명한다.
매체의 음향 임피던스를 검출하기 위하여, 매체의 임피던스 특성 또는 어드미턴스 특성을 측정한다. 임피던스 특성 또는 어드미턴스 특성을 측정하는 경우에는 예를 들면 전송 회로를 이용할 수 있다. 전송 회로는 매체에 일정 전압을 인가하고, 주파수를 바꾸면서 매체에 흐르는 전류를 측정한다. 전송 회로는 매체에 일정 전류를 공급하고, 주파수를 바꾸면서 매체에 인가되는 전압을 측정한다. 전송 회로에서 측정된 전류값 또는 전압값의 변화는 음향 임피던스의 변화를 나타낸다. 또한, 전류값 또는 전압값이 극대 또는 극소가 되는 주파수(fm)의 변화도 음향 임피던스의 변화를 나타낸다.
상기의 방법과는 달리, 액추에이터는 액체의 음향 임피던스의 변화를 공진 주파수만의 변화를 이용하여 검출할 수 있다. 액체의 음향 임피던스의 변화를 이용하는 방법으로서, 액추에이터의 진동부가 진동한 후에 진동부에 잔류하는 잔류 진동에 의해 생기는 역기전력을 측정함으로써 공진 주파수를 검출하는 방법을 사용하는 경우에는 예를 들면 압전 소자를 이용할 수 있다. 압전 소자는 액추에이터의 진동부에 잔류하는 잔류 진동에 의해 역기전력을 발생하는 소자이다. 액추에이터의 진동부의 진폭에 의해 역기전력의 크기가 변화된다. 따라서, 액추에이터의 진동부의 진폭이 클수록 공진 주파수를 검출하기 쉽다. 또한, 액추에이터의 진동부에서의 잔류 진동의 주파수에 의해 역기전력의 크기가 변화하는 주기가 변한다. 따라서, 액추에이터의 진동부의 주파수는 역기전력의 주파수에 대응한다. 여기서, 공진 주파수는 액추에이터의 진동부와 진동부에 접하는 매체와의 공진 상태에서의 주파수를 의미한다.
공진 주파수(fs)를 얻기 위하여, 진동부와 매체가 공진 상태일 때의 역기전력 측정에 의해 얻어진 파형을 푸리에(Fourier)변환한다. 액추에이터의 진동은 1방향만의 변형이 아니라, 휨이나 신장 등 다양한 변형을 동반하므로, 공진 주파수(fs)를 포함하는 다양한 주파수를 갖는다. 그러므로, 압전 소자와 매체가 공진 상태일 때의 역기전력의 파형을 푸리에 변환하고, 가장 지배적인 주파수 성분을 특정함으로써, 공진 주파수(fs)를 판단한다.
주파수(fm)는 매체의 어드미턴스가 극대 또는 임피던스가 극소일 때의 주파수이다. 공진 주파수(fs)로 하면, 주파수(fm)는 매체의 유전 손실 또는 기계적 손실 등에 의해, 공진 주파수(fs)에 대해 약간의 오차를 발생한다. 그러나, 실측되는 주파수(fm)로부터 공진 주파수(fs)를 도출하는 것은 수고스럽기 때문에, 일반적으로는 주파수(fm)를 공진 주파수에 대신하여 사용한다. 여기서, 액추에이터(106)의 출력을 전송 회로에 입력함으로써, 액추에이터(106)는 적어도 음향 임피던스를 검출할 수 있다.
매체의 임피던스 특성 또는 어드미턴스 특성을 측정하여 주파수(fm)를 측정하는 방법과, 액추에이터의 진동부에서의 잔류 진동에 의해 생기는 역기전력을 측정함으로써 공진 주파수(fs)를 측정하는 방법에 의해 특정되는 공진 주파수에 차가 거의 없음이 실험에 의해 증명되어 있다.
액추에이터(106)의 진동부는 진동판(176)중 개구(161)에 의해 결정되는 캐비티(162)를 구성하는 부분이다. 액체 용기 내에 액체가 충분히 수용되어 있는 경우에는 캐비티(162)내에는 액체가 채워지고, 진동부는 액체 용기 내의 액체와 접촉한다. 액체 용기 내에 액체가 충분히 없는 경우에는 진동부는 액체 용기 내의 캐비티에 남은 액체와 접하든가, 혹은 액체와 접촉하지 않고 기체 또는 진공과 접촉한다.
본 발명의 액추에이터(106)에는 캐비티(162)가 설치되며, 캐비티(162)에 의해 액추에이터(106)의 진동부에 액체 용기 내의 액체가 남도록 설계할 수 있다. 그 이유를 이하 설명한다.
액추에이터(106)의 액체 용기 상의 부착 위치나 부착 각도에 의해서는 액체 용기 내의 액체의 액면이 액추에이터의 장착 위치보다도 하부에 있음에도 불구하고, 액추에이터의 진동부에 액체가 부착되는 경우가 있다. 진동부에서의 액체의 유무만으로 액추에이터가 액체의 유무를 검출하고 있는 경우에는 액추에이터의 진동부에 부착된 액체가 액체의 유무의 정확한 검출을 방해한다. 예를 들면, 액면이 액추에이터의 장착 위치보다도 하부에 있는 상태일 때, 캐리지의 왕복 이동 등에 의해 액체 용기가 요동하여 액체가 파도쳐서, 진동부에 액체 방울이 부착되면, 액추에이터(106)는 액체 용기 내에 액체가 충분히 있다라는 잘못된 판단을 해 버린다. 이와 같이 캐비티를 갖는 액추에이터를 사용함으로써, 오동작을 막을 수 있다.
또한, 도 2e에 나타낸 바와 같이, 액체 용기 내에 액체가 없고, 액추에이터(106)의 캐비티(162)에 액체 용기 내의 액체가 남아 있는 경우를 액체 유무의 임계치로 한다. 즉, 캐비티(162)의 주변에 액체가 없고 이 임계치보다 캐비티 내의 액체가 적은 경우는 잉크 무라고 판단하고, 캐비티(162)의 주변에 액체가 있고 이 임계치보다 액체가 많은 경우는 잉크 있음이라고 판단한다. 예를 들면, 액추에이터(106)를 액체 용기의 측벽에 장착한 경우, 액체 용기 내의 액체가 액추에이터의 장착 위치보다도 밑에 있는 경우를 잉크 없음이라고 판단하고, 액체 용기 내의 액체가 액추에이터의 장착 위치보다 위에 있는 경우를 잉크 있음이라고 판단한다. 이와 같이 임계치를 설정함으로써, 캐비티 내의 잉크가 건조되어 잉크가 없을 때에도 잉크 없음이라고 판단하고, 캐비티 내의 잉크가 없을 무렵에 캐리지의 요동 등으로 재차 잉크가 캐비티에 부착해도 임계치를 넘어가지 않기 때문에 잉크 없음이라고 판단할 수 있다.
여기서, 도 1 및 도 2를 참조하면서 역기전력의 측정에 의한 매체와 액추에이터(106)의 진동부와의 공진 주파수로부터 액체 용기 내의 액체의 상태를 검출하는 동작 및 원리에 대하여 설명한다. 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)를 거쳐, 각각 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)에 전압을 인가한다. 압전층(160) 중, 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)에 끼인 부분에는 전계가 생긴다. 그 전계에 의해, 압전층(160)은 변형한다. 압전층(160)이 변형함으로써 진동판(176) 중의 진동부가 휨 진동한다. 압전층(160)이 변형한 후 얼마간은 휨 진동이 액추에이터(106)의 진동부에 잔류한다.
잔류 진동은 액추에이터(106)의 진동부와 매체와의 자유 진동이다. 따라서, 압전층(160)에 인가하는 전압을 펄스 파형 혹은 구형파로 함으로써, 전압을 인가한 후에 진동부와 매체와의 공진 상태를 용이하게 얻을 수 있다. 잔류 진동은 액추에이터(106)의 진동부를 진동시키기 때문에, 압전층(160)을 변형한다. 따라서, 압전층(160)은 역기전력을 발생한다. 그 역기전력은 상부 전극(164), 하부 전극(166), 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)를 통하여 검출된다. 검출된 역기전력에 의해, 공진 주파수를 특정할 수 있기 때문에, 액체 용기 내의 액체의 상태를 검출할 수 있다.
일반적으로, 공진 주파수(fs)는 하기 수학식(1)으로 표시된다:
[수학식 1]
fs = 1/(2×π×(M×Cact)1/2)
여기서, M은 진동부의 이너턴스(Mact)와 부가 이너턴스(M')와의 합이다. Cact는 진동부의 컴플라이언스이다.
도 1c는 본 실시 형태에서, 캐비티에 잉크가 잔존하지 않을 때의 액추에이터(106)의 단면도이다. 도 2a 및 도 2b는 캐비티에 잉크가 잔존하지 않을 때의 액추에이터(106)의 진동부 및 캐비티(162)의 등가 회로이다.
Mact는 진동부의 두께와 진동부의 밀도와의 곱을 진동부의 면적으로 나눈 것이며, 더욱 상세하게는 도 2a에 나타낸 바와 같이, 하기 수학식(2)으로 표시된다:
[수학식 2]
Mact = Mpzt + Melectrode1 + Melectrode2 + Mvib
여기서, Mpzt는 진동부에서의 압전층(160)의 두께와 압전층(160)의 밀도와의 곱을 압전층(160)의 면적으로 나눈 것이다. Melectrode1은 진동부에서의 상부 전극(164)의 두께와 상부 전극(164)의 밀도와의 곱을 상부 전극(164)의 면적으로 나눈 것이다. Melectrode2는 진동부에서의 하부 전극(166)의 두께와 하부 전극(166)의 밀도와의 곱을 하부 전극(166)의 면적으로 나눈 것이다. Mvib는 진동부에서의 진동판(176)의 두께와 진동판(176)의 밀도와의 곱을 진동판(176)의 진동부의 면적으로 나눈 것이다. 단, Mact를 진동부 전체로서의 두께, 밀도 및 면적으로부터 산출할 수 있도록, 본 실시 형태에서는 압전층(160), 상부 전극(164), 하부 전극(166) 및 진동판(176)의 진동부의 각각의 면적은 상술한 바와 같은 대소 관계를 갖지만, 상호의 면적의 차는 미소한 것이 바람직하다. 또, 본 실시 형태에 있어서, 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)에서는 그들의 주요부인 원형 부분 이외의 부분은 주요부에 대하여 무시할 수 있을 정도로 미소한 것이 바람직하다. 따라서, 액추에이터(106)에서, Mact는 상부 전극(164), 하부 전극(166), 압전층(160) 및 진동판(176) 중의 진동부의 각각 의 이너턴스의 합이다. 또, 컴플라이언스(Cact)는 상부 전극(164), 하부 전극(166), 압전층(160) 및 진동판(176) 중의 진동부에 의해 형성되는 부분의 컴플라이언스이다.
도 2a, 도 2b, 도 2d, 도 2f는 액추에이터(106)의 진동부 및 캐비티(162)의 등가 회로를 나타낸다. 이들의 등가 회로에서, Cact는 액추에이터(106)의 진동부의 컴플라이언스를 나타낸다. Cpzt, Celectrode1, Celectrode2 및 Cvib는 각각 진동부에서의 압전층(160), 상부 전극(164), 하부 전극(166) 및 진동판(176)의 컴플라이언스를 나타낸다. Cact는 하기 수학식(3)으로 표시된다:
[수학식 3]
1/Cact = (1/Cpzt) + (1/Celectrode1) + (1/Celectrode2) + (1/Cvib)
수학식(2) 및 수학식(3)에 의해, 도 2a는 도 2b와 같이 나타낼 수도 있다.
컴플라이언스(Cact)는 진동부의 단위 면적에 압력을 걸었을 때 변형에 의해 매체를 수용할 수 있는 체적을 나타낸다. 또, 컴플라이언스(Cact)는 변형하기 용이함을 나타낸다고 해도 좋다.
도 2c는 액체 용기에 액체가 충분히 수용되어, 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 액체가 채워져 있는 경우의 액추에이터(106)의 단면도를 나타낸다. 도 2c의 M'max는 액체 용기에 액체가 충분히 수용되어, 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 액체가 채워져 있는 경우의 부가 이너턴스의 최대값을 표시한다.
M'max는 하기 수학식(4)으로 표시된다:
[수학식 4]
M'max = (π×ρ/(2×k3))×(2×(2×k×a)3/(3×π))/(π×a2)2
식 중, a은 진동부의 반경, ρ는 매체의 밀도, k는 파수이다. 수학식(4)은 액추에이터(106)의 진동부가 반경 "a"의 원형인 경우에 성립한다. 부가 이너턴스(M')는 진동부의 부근에 있는 매체의 작용에 의해, 진동부의 질량이 외관상 증가하는 것을 나타내는 양이다.
수학식(4)으로부터 알 수 있듯이, M'max는 진동부의 반경 "a"과, 매체의 밀도(ρ)에 의해 크게 변화한다.
파수(k)는 하기 수학식(5)으로 표시된다:
[수학식 5]
k = 2×π×fact/c
식 중, fact는 액체가 접촉하지 않을 때의 진동부의 공진 주파수이다. c는 매체 중을 전파하는 음향의 속도이다.
도 2d는 액체 용기에 액체가 충분히 수용되어, 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 액체가 채워져 있는 도 2c의 경우의 액추에이터(106)의 진동부 및 캐비티(162)의 등가 회로를 나타낸다.
도 2e는 액체 용기의 액체가 소비되어, 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 액체가 없지만, 액추에이터(106)의 캐비티(162)내에는 액체가 잔존해 있는 경우의 액추에이터(106)의 단면도를 나타낸다. 수학식(4)은 예를 들면, 액체 용기에 액체가 채워져 있는 경우에, 잉크의 밀도(ρ) 등으로부터 결정되는 최대의 이너턴스(M'max)를 나타내는 식이다. 한편, 액체 용기 내의 액체가 소비되어, 캐비티(162)내에 액체가 잔류하면서 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 있는 액체가 기체 또는 진공으로 된 경우에는 M'는 하기 수학식(6)으로 나타낼 수 있다:
[수학식 6]
M' = ρ×t/S
식 중, t는 진동에 관계되는 매체의 두께이다. S는 액추에이터(106)의 진동부의 면적이다. 이 진동부가 반경 "a"의 원형의 경우는 S = π×a2이다. 따라서, 부가 이너턴스(M')는 액체 용기에 액체가 충분히 수용되어, 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 액체가 채워져 있는 경우에는 수학식(4)을 따른다. 한편으로, 액체가 소비되어, 캐비티(162)내에 액체가 잔류하면서 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 있는 액체가 기체 또는 진공으로 된 경우에는 수학식(6)을 따른다.
여기서, 도 2e와 같이 액체 용기의 액체가 소비되어, 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 액체가 없지만, 액추에이터(106)의 캐비티(162)내에는 액체가 잔존해 있는 경우의 부가 이너턴스(M')를 편의적으로 M'cav라 하여, 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 액체가 채워져 있는 경우의 부가 이너턴스(M'max)와 구별한다.
도 2f는 액체 용기의 액체가 소비되어, 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 액체가 없지만, 액추에이터(106)의 캐비티(162)내에는 액체가 잔존해 있는 도 2e의 경우의 액추에이터(106)의 진동부 및 캐비티(162)의 등가 회로를 나타낸다.
여기서, 매체의 상태에 관한 파라미터는 수학식(6)에서, 매체의 밀도(ρ) 및 매체의 두께(t)이다. 액체 용기 내에 액체가 충분히 수용되어 있는 경우는 액추에이터(106)의 진동부에 액체가 접촉하며, 액체 용기 내에 액체가 충분히 수용되어 있지 않은 경우는 캐비티 내부에 액체가 잔존하든가, 또는 액추에이터(106)의 진동부에 기체 또는 진공이 접촉한다. 액추에이터(106)의 주변의 액체가 소비되어, 도 2c의 M'max로부터 도 2e의 M'cav로 이행하는 과정에서의 부가 이너턴스를 M'var라 하면, 액체 용기 내의 액체의 수용 상태에 의해 매체의 두께(t)가 변화되기 때문에, 부가 이너턴스(M'var)가 변화하고, 공진 주파수(fs)도 변화하게 된다. 따라서, 공진 주파수(fs)를 특정함으로써, 액체 용기 내의 액체의 유무를 검출할 수 있다. 여기서, 도 2e에 나타낸 바와 같이 t=d인 경우, 수학식(6)을 이용하여 M'cav를 나타내면, 수학식(6)의 t에 캐비티의 깊이(d)를 대입하여, 하기 수학식(7)으로 된다:
[수학식 7]
M'cav = ρ×d/S
또한, 매체가 서로 종류가 다른 액체이어도, 조성의 차이에 의해 밀도(ρ)가 다르기 때문에, 부가 이너턴스(M')가 변화하여, 공진 주파수(fs)도 변화한다. 따라서, 공진 주파수(fs)를 특정함으로써, 액체의 종류를 검출할 수 있다. 또한, 액추에이터(106)의 진동부에 잉크 또는 공기 중 어느 한쪽만이 접촉하고, 혼재하지 않는 경우에는 수학식(4)에 의해 계산해도, M'의 상위를 검출할 수 있다.
도 3a는 잉크 탱크 내의 잉크의 양과 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)와의 관계를 나타내는 그래프이다. 여기서는 액체의 일예로서 잉크에 대하여 설명한다. 종축은 공진 주파수(fs)를 나타내며, 횡축은 잉크량을 나타낸다. 잉크 조성이 일정할 때, 잉크 잔량의 저하에 따라, 공진 주파수(fs)는 상승한다.
잉크 용기에 잉크가 충분히 수용되어, 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 잉크가 채워져 있는 경우에는 그 최대 부가 이너턴스(M'max)는 수학식(4)으로 표시되는 값이 된다. 한편으로, 잉크가 소비되어, 캐비티(162)내에 액체가 잔류하면서 액추에이터(106)의 진동부의 주변에 잉크가 채워져 있지 않을 때에는 부가 이너턴스(M'var)는 매체의 두께(t)에 기초하여 수학식(6)에 의해 산출된다. 수학식(6)중의 "t"는 진동에 관계되는 매체의 두께이므로, 액추에이터(106)의 캐비티(162)의 d(도 1b참조)를 작게, 즉, 기판(178)을 충분히 얇게 함으로써, 잉크가 서서히 소비되어 가는 과정을 검출할 수도 있다(도 2c참조). 여기서, t-ink는 진동에 관계되는 잉크의 두께로 하고, t-ink-max는 M'max에서의 t-ink로 한다. 예를 들면, 잉크 카트리지의 저면에 액추에이터(106)를 잉크의 액면에 대하여 거의 수평으로 배치한다. 잉크가 소비되어, 잉크의 액면이 액추에이터(106)로부터 t-ink-max의 높이 이하에 도달하면, 수학식(6)에 의해 M'var가 서서히 변화하여, 수학식(1)에 의해 공진 주파수(fs)가 서서히 변화한다. 따라서, 잉크의 액면이 "t"의 범위 내에 있는 한, 액추에이터(106)는 잉크의 소비 상태를 서서히 검출할 수 있다.
또한, 액추에이터(106)의 진동부를 크게 또는 길게하고, 세로 방향으로 배치함으로써 잉크의 소비에 의한 잉크 수준의 변화에 따라 수학식(6)에서 "S"가 변화한다. 따라서, 액추에이터(106)는 잉크가 서서히 소비되어 가는 과정을 검출할 수도 있다. 예를 들면, 잉크 카트리지의 측벽에 액추에이터(106)를 잉크의 액면에 대하여 수직으로 장착한다. 잉크가 소비되어, 잉크의 수준이 액추에이터(106)의 진동부에 도달하면, 잉크 수준의 저하에 따라 부가 이너턴스(M')가 감소하기 때문에, 수학식(1)에 의해 공진 주파수(fs)가 서서히 증가한다. 따라서, 잉크의 수준이 캐비티(162)의 반경(2a)(도 2c참조)의 범위 내에 있는 한, 액추에이터(106)는 잉크의 소비 상태를 서서히 검출할 수 있다.
도 3a의 곡선X는 액추에이터(106)의 진동부를 충분히 크게 또는 길게 한 경우 잉크 탱크 내에 수용된 잉크의 양과 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)와의 관계를 나타낸다. 잉크 탱크 내의 잉크의 양이 감소됨에 따라, 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)가 서서히 변화해 가는 모양을 이해할 수 있다.
보다 상세하게는, 잉크가 서서히 소비되어 가는 과정을 액추에이터(106)가 검출할 수 있는 경우는 서로 밀도가 다른 액체와 기체가 함께 존재하고, 또한 진동에 관계되는 경우이다. 잉크가 서서히 소비됨에 따라서, 액추에이터(106)의 진동부 주위에서 진동에 관계되는 매체 중 액체가 감소되고 기체는 증가된다. 예를 들면, 액추에이터(106)를 잉크의 표면에 대해 수평으로 장착한 경우, t-ink가 t-ink-max보다 작을 때에는 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체는 잉크와 기체를 모두 포함한다. 따라서, 액추에이터(106)의 진동부의 면적을 S로 하면, 부가 이너턴스가 수학식(4)에서 M'max이하일 때 잉크와 기체의 부가 질량으로 표시하면 하기 수학식(8)을 얻을 수 있다:
[수학식 8]
M' = M'air + M'ink = ρair×t-air/S + ρink×t-ink/S
식 중, M'air는 공기의 이너턴스이며; M'ink는 잉크의 이너턴스이며; ρair는 공기의 밀도이며; ρink는 잉크의 밀도이며; t-air는 진동에 관계되는 공기의 두께이며; t-ink는 진동에 관계되는 잉크의 두께이다. 액추에이터(106)의 진동부 주위에서의 진동에 관계되는 매체 내에 잉크가 감소되어 기체가 증가함에 따라, 액추에이터(106)가 잉크의 표면에 대하여 수평으로 장착되어 있는 경우에는 t-air가 증가하고 t-ink가 감소한다. t-air와 t-ink의 변화에 의해, 부가 이너턴스(M')가 서서히 감소하고, 공진 주파수가 서서히 증가한다. 따라서, 잉크 탱크 내에 잔존하고 있는 잉크의 양 또는 잉크의 소비량을 검출할 수 있다. 수학식(7)이 액체의 밀도에만 의존하는 것은 액체의 밀도에 비해 공기의 밀도가 작아서 공기의 밀도를 무시했기 때문이다.
액추에이터(106)가 잉크의 표면에 대해 거의 수직으로 잉크 카트리지 상에 제공되어 있는 경우에는, 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체가 잉크만인 영역에서 등가 회로로 표시할 수 있으며, 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체가 기체인 영역에서는 병렬 회로로 표시할 수 있다(도시하지 않음). 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체가 잉크만인 영역의 면적을 Sink로 하고, 액추에이터(106)의 진동에 관계되는 매체가 기체만의 영역의 면적을 Sair로 하면, 하기 수학식(9)을 얻을 수 있다:
[수학식 9]
1/M' = 1/M'air + 1/M'ink = Sair/(ρair×t-air) + Sink/(ρink×t-ink)
수학식(9)은 액추에이터(106)의 캐비티에 잉크가 보유되지 않는 경우에 적용된다. 캐비티에 잉크가 보유되는 경우에 대해서는 수학식(7), 수학식(8) 및 수학식(9)에 의해 계산할 수 있다.
기판(178)의 두께가 두껍고, 즉 캐비티(162)의 깊이가 깊고, d가 매체의 두께 t-ink-max에 비교적 가까운 경우나, 또는 액체 용기의 높이에 비해 진동부가 매우 작은 액추에이터를 사용하는 경우에는 실제로 잉크가 서서히 감소하는 과정을 검출하기보다는 잉크의 수준이 액추에이터의 장착 위치보다 높은지 낮은지를 검출한다. 다시 말하면, 액추에이터는 액추에이터의 진동부에서의 잉크의 유무를 검출한다. 예를 들면, 도 3a의 곡선Y은 작은 원형의 진동부일 때 잉크 탱크 내의 잉크의 양과 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)와의 관계를 나타낸다. 곡선 Y는 잉크 탱크 내의 잉크의 수준이 액추에이터의 장착 위치를 통과하기 전후의 상태에 해당하는 잉크량(Q)의 변화 범위에서, 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)가 격렬하게 변화하는 것을 나타낸다. 이 공진 주파수(fs)의 변화에 의해, 잉크 탱크 내에 잉크가 소정량 이상인지의 여부를 검출할 수 있다.
액체의 존재를 검출하는데 액추에이터(106)를 사용하는 방법은 액추에이터(106)가 액체와 직접 접촉함으로써 잉크의 존재를 검출하기 때문에 소프트웨어에 의해 잉크 소비량을 계산하는 방법보다 더 정확하다. 또한, 도전성에 의해 잉크의 존재를 검출하는 전극을 사용하는 방법은 액체 용기에 대한 장착 위치와 잉크 종류에 의해 영향을 받지만, 액체의 존재를 검출하는데 액추에이터(106)를 사용하는 방법은 액체 용기에 대한 장착 위치와 잉크 종류에 의해 영향을 받지 않는다. 또한, 액체의 진동 및 존재에 대한 검출을 모두 하나의 액추에이터(106)에 의해 실시하기 때문에, 액체의 진동 및 존재에 대한 검출에 별개의 센서를 사용하는 방법에 비해 액체 용기 위에 장착된 센서의 수를 줄일 수 있다. 따라서, 액체 용기를 저가로 제조할 수 있다. 또한, 압전층(160)의 진동 주파수를 비가청 주파수로 설정함으로써 액추에이터(106)가 동작시에 발생하는 소음을 줄일 수 있다.
도 3b는 도 3a의 곡선Y에서의 잉크의 밀도와 잉크 및 진동부의 공진 주파수(fs)와의 관계를 나타낸다. 액체의 예로는 잉크를 사용한다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 잉크 밀도가 높으면, 부가 이너턴스가 크게 되므로 공진 주파수(fs)가 저하된다. 즉, 잉크의 종류에 의해 공진 주파수(fs)가 다르다. 따라서, 공진 주파수(fs)를 측정함으로써, 잉크를 잉크 탱크에 재충전할 때에, 밀도가 다른 잉크가 혼입되는지 확인할 수 있다.
따라서, 액추에이터(106)는 서로 종류가 다른 잉크를 수용하는 잉크 탱크를 식별할 수 있다.
액추에이터(106)가 액체의 상태를 정확히 검출할 수 있는 조건을 이하 상세히 설명한다. 이 경우는 액체 용기 내의 액체가 없는 상태에서도 액추에이터(106)의 캐비티(162)내에 액체가 잔존하도록 캐비티의 크기와 형상을 설정한 것으로 가정한다. 액추에이터(106)는 캐비티(162)내에 액체가 채워져 있는 경우에 액체의 상태를 검출할 수 있으면, 캐비티(162)내에 액체가 채워져 있지 않은 경우에도 액체의 상태를 검출할 수 있다.
공진 주파수(fs)는 이너턴스(M)의 함수이다. 이너턴스(M)는 진동부의 이너턴스(Mact)와 부가 이너턴스(M')의 합이다. 여기서, 부가 이너턴스(M')가 액체의 상태와 관계가 있다. 부가 이너턴스(M')는 진동부의 주위에 있는 매체의 작용에 의해 진동부의 질량이 외관상 증가하는 것을 나타내는 양이다. 다시 말해서, 부가 이너턴스(M')는 진동부의 진동에 의해 외관상 매체의 흡수에 의한 진동부의 질량의 증가분을 말한다.
따라서, M'cav가 수학식(4)에서 M'max보다 큰 경우에는 외관상 흡수하는 매체는 모두 캐비티(162)내에 잔존하는 액체이다. 따라서, M'cav가 M'max보다 큰 경우에는 액체 용기 내에 액체가 채워져 있는 상태와 같다. 이 경우에는 M'가 변화하지 않기 때문에, 공진 주파수(fs)도 변화하지 않는다. 따라서, 액추에이터(106)는 액체 용기 내의 액체의 상태를 검출할 수 없다.
한편, M'cav가 수학식(4)에서의 M'max보다 작은 경우에는 외관상 흡수하는 매체는 캐비티(162)내에 잔존하는 액체 및 액체 용기 내의 기체 또는 진공이다. 이 경우, 액체 용기 내에 액체가 채워져 있는 경우와는 달라서 M'가 변화하기 때문에, 공진 주파수(fs)도 변화된다. 따라서, 액추에이터(106)는 액체 용기 내의 액체의 상태를 검출할 수 있다.
액체 용기가 비어있고, 액추에이터(106)의 캐비티(162)내에 액체가 잔존할 때, 액추에이터(106)가 액체의 상태를 정확히 검출할 수 있는 조건은 M'cav가 M'max보다 작은 경우이다. 액추에이터(106)가 액체의 상태를 정확히 검출할 수 있는 조건 M'max > M'cav는 캐비티(162)의 형상에 관계되지 않는다.
여기서, M'cav는 캐비티(162)의 용량과 거의 동일한 용량의 액체의 질량이다. 따라서, M'max > M'cav의 부등식으로부터, 액추에이터(106)가 액체의 상태를 정확히 검출할 수 있는 조건은 캐비티(162)의 용량의 조건으로서 표시할 수 있다. 예를 들면, 원형상의 캐비티(162)의 개구(161)의 반경을 "a"로 하고, 캐비티(162)의 두께를 "d"로 하면, 하기 부등식을 얻을 수 있다:
[수학식 10]
M'max > ρ×d/πa2
수학식(10)을 전개하면, 하기 조건을 얻을 수 있다:
[수학식 11]
a/d > 3×π/8
수학식(10) 및 수학식(11)은 캐비티(162)의 형상이 원형인 경우에만 성립한다. M'max가 원형이 아닐 때 상기 등식을 사용하여 πa2를 그 면적으로 대체함으로써, 캐비티의 폭 및 길이 등의 치수와 깊이 사이의 관계를 유도할 수 있다.
따라서, 액추에이터(106)가 수학식(11)에 나타난 조건을 만족하는 개구(161)의 반경 "a" 및 캐비티의 깊이 "d"를 갖는 캐비티(162)를 가지면, 액체 용기가 비어있고, 캐비티(162)내에 액체가 잔존하는 경우에도, 액추에이터(106)는 오작동하지 않고 액체의 상태를 검출할 수 있다.
부가 이너턴스(M')는 음향 임피던스 특성에도 영향을 주기 때문에, 잔류 진동에 의해 액추에이터(106)에 발생하는 역기전력을 측정하는 방법은 적어도 음향 임피던스의 변화를 검출한다고도 말할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 액추에이터(106)가 진동을 발생하고, 액추에이터(106) 자체가 액추에이터(106)의 진동 후의 잔류 진동에 의해 액추에이터(106)에 발생하는 역기전력을 측정한다. 그러나, 액추에이터(106)의 진동부가 구동 전압에 의해 발생하는 액추에이터(106) 자체의 진동에 의해 액체에 진동을 줄 필요는 없다. 진동부 자체가 진동하지 않아도, 진동부와 접촉하고 있는 있는 범위의 액체와 함께 진동함으로써, 압전층(160)이 휘어져 변형한다. 이 잔류 진동이 압전층(160)에 역기전력 전압을 발생하고, 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)에 그 역기전력 전압을 전달한다. 이 현상을 이용함으로써 매체의 상태를 검출해도 좋다. 예를 들면, 잉크젯 기록 장치에서, 인쇄 작업시 프린트 헤드를 주사하는 캐리지의 왕복 운동에 의한 진동에 의해 발생하는 액추에이터의 진동부 주위의 진동을 이용하여 잉크 탱크 또는 그 내부의 잉크의 상태를 검출해도 좋다.
액추에이터(106)가 진동하는 주파수는 비가청 영역의 주파수인 것이 바람직하다. 예를 들면, 100kHz~500kHz의 주파수인 것이 바람직하다. 근년, 잉크젯 기록 장치는 동작시에 발생하는 소리가 지극히 작기 때문에, 액추에이터(106)가 구동시에 발생하는 주파수가 가청 영역이면, 액추에이터(106)가 발생하는 소리가 상대적으로 현저하게 된다. 따라서, 잉크젯 기록 장치의 사용자가 불쾌감을 느끼게 된다. 따라서, 액추에이터(106)가 진동하는 주파수를 비가청 영역의 주파수로 설정함으로써, 잉크젯 기록 장치의 사용자가 액추에이터(106)에 의해 발생하는 진동을 불쾌하게 느끼지 않도록 하는 것이 바람직하다.
비록 같은 종류의 각 잉크 카트리지가 같은 종류의, 예를 들면 같은 색의 잉크를 동일 양으로 수용하고 있었다고 해도, 각각의 액추에이터(106)의 차이에 의해 각 잉크 카트리지에 대하여 발생하는 공진 주파수의 값은 미묘하게 다르다. 따라서, 잉크 카트리지가 잉크-풀(ink-full) 상태에서 주파수를 측정하여, 반도체 기억 장치(7) 또는 기록 장치 내의 메모리에 미리 저장해 둔다. 그리고, 메모리에 저장된 주파수를 기준값으로 하여, 각각의 잉크 카트리지의 잉크의 소비시에 계측한 주파수와 비교함으로써, 각각의 잉크 카트리지의 잉크의 소비 상태를 검출할 수 있다. 예를 들면, 새 잉크 카트리지가 기록 장치에 장착될 때 , 잉크 카트리지가 잉크-풀 상태일 때의 주파수를 계측하고, 이 주파수값을 기준값으로 메모리에 저장한다. 그 후, 잉크가 소비된 때 계측한 주파수와 잉크 카트리지가 잉크-풀 상태일때의 주파수를 기준값으로 하여 비교함으로써, 잉크의 소비 상태를 검출할 수 있다. 또한, 잉크 카트리지의 제조시에, 잉크 카트리지가 잉크-풀 상태일 때의 주파수를 미리 계측하고, 계측된 주파수값을 반도체 기억 장치(7)에 기준값으로서 저장한다. 그 후, 잉크 카트리지의 잉크가 소비된 때에 계측된 주파수와 잉크 카트리지가 잉크-풀 상태일 때의 주파수를 기준값으로 하여 비교함으로써, 잉크의 소비 상태를 검출할 수 있다.
도 4는 잉크 카트리지 내의 잉크의 잔량과 공진 주파수의 1차 모드 및 2차 모드의 패턴의 조합과의 관계를 나타낸다. 잉크의 잔량이 다른 각각의 잉크 카트리지에 대하여, 1차 모드의 공진 주파수, 2차 모드의 공진 주파수 및 1차 모드의 공진 주파수와 2차 모드의 공진 주파수의 조합 중에서 패턴의 조합값이 나타나 있다.
1차 모드는 액추에이터(탄성파 발생 수단)(106)의 액추에이터의 잔류 진동에 의해 발생하는 역기전력 파형의 1차 주파수이다. 2차 모드는 액추에이터(106)의 잔류 진동에 의해 발생하는 역기전력 파형의 2차 주파수이다. 액추에이터(106)의 잔류 진동에 의해 발생하는 역기전력 파형으로부터 검출되는 주파수는 임피던스 분석기에 의해 측정된 어드미턴스 특성의 극대값의 주파수와 실질적으로 일치하므로, 역기전력 파형의 주파수를 측정하는 것은 음향 임피던스의 특이점을 구하는 것과 동일하다.
각 잉크 카트리지(A,B,C)내의 잉크의 잔량이 각각 다르므로, 1차 모드의 공진 주파수와 2차 모드의 공진 주파수의 조합에 의한 수치 패턴은 각각 다르다. 그러므로, 1차 모드의 공진 주파수와 2차 모드의 공진 주파수 모두 측정함으로써, 기록 장치에 장착된 잉크 카트리지에 수용된 잉크의 잔량을 판정할 수 있다.
예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 잉크의 잔량이 각각 다른 잉크 카트리지(A), 잉크 카트리지(B) 및 잉크 카트리지(C)는 1차 모드의 공진 주파수와 2차 모드의 공진 주파수와의 조합의 수치 패턴이 각각 다르다. 따라서, 1차 모드 및 2차 모드의 공진 주파수의 조합의 수치 패턴을 각각의 잉크 카트리지의 잉크 잔량을 나타내는 패턴으로서 사용할 수 있다.
잉크 카트리지(B)는 1차 모드와 2차 모드 공진 주파수의 피크 패턴이 잉크 카트리지(A)의 1차 모드와 2차 모드 공진 주파수의 피크 패턴에 비해 100kHz낮게 쉬프트된 피크 패턴을 갖는다. 잉크 카트리지(C)는 1차 모드와 2차 모드 공진 주파수의 피크 패턴이 잉크 카트리지(A)의 1차 모드와 2차 모드 공진 주파수의 피크 패턴에 비해 100kHz높게 쉬프트된 피크 패턴을 갖는다. 이와 같이, 잉크 카트리지에 수용된 잉크의 잔량에 따라, 1차 모드 및 2차 모드의 공진 주파수의 패턴이 다르다. 따라서, 1차 모드 및 2차 모드의 모든 공진 주파수를 검출하고, 그 공진 주파수의 조합의 수치 패턴을 계측된 잉크 카트리지의 잉크 잔량의 고유의 패턴으로 인식함으로써, 잉크 카트리지에 수용된 잉크의 잔량을 판정할 수 있다.
여기서는, 1차 모드 및 2차 모드 2개의 모드의 공진 주파수를 검출한다. 그러나, 복수 모드의 공진 주파수를 검출함으로써, 잉크의 잔량을 판정해도 좋다. 예를 들면, 1차 모드 및 3차 모드의 2개의 모드의 공진 주파수를 검출함으로써, 잉크의 잔량을 판정해도 좋다. 또한, 2차 모드 및 3차 모드의 2개의 모드의 공진 주파수를 검출함으로써, 잉크의 잔량을 판정해도 좋다.
도 5a 및 도 5b는 액추에이터(106)의 잔류 진동의 파형 및 잔류 진동의 측정방법을 나타낸다. 잉크 카트리지 내의 액추에이터(106)의 장착 위치의 레벨에서의 잉크 레벨의 변화는 액추에이터(106)의 진동 후 잔류하는 잔류 진동의 주파수 또는 진폭의 변화에 의해 검출될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 수직축은 액추에이터(106)의 잔류 진동에 의해 발생되는 역기전력의 전압을 나타내고, 수평축은 시간을 나타낸다. 액추에이터(106)의 잔류 진동에 의해, 상기 전압의 아날로그 신호의 파형은 도 5a 및 도 5b에서 나타낸 바와 같이 발생한다. 이후, 아날로그 신호는 신호의 주파수에 상응하는 디지털값으로 변환한다.
도 5a 및 5b에 나타낸 예에서, 잉크의 존재는 아날로그 신호의 제 4 펄스로부터 제 8 펄스까지의 4개의 펄스의 발생 기간의 시간을 측정함으로써 검출한다.
상세하게는, 액추에이터(106)가 발진한 후, 아날로그 신호는 소정의 기준 전압을 저압측으로부터 고압측으로 횡절하는 회수이다. 디지털 신호는 아날로그 신호가 4번째 카운트부터 8번째 카운트가 되는 동안 높게 설정되고, 4번째 카운트부터 8번째 카운트까지 동안의 시간은 소정의 클록 펄스에 의해 측정한다.
도 5a는 잉크 레벨이 액추에이터(106)의 장착 위치의 레벨 이상일 때의 파형을 나타낸다. 도 5b는 잉크 레벨이 액추에이터(106)의 장착 위치의 레벨 이하일 때의 파형을 나타낸다. 도 5a 및 5b를 비교하면, 4번째 카운트부터 8번째 카운트까지의 시간은 도 5a보다 도 5b가 더 길다. 다시 말하면, 잉크의 존재 여부에 따라서, 4번째 카운트부터 8번째 카운트까지의 시간이 달라진다. 이러한 시간 차이를 이용하여, 잉크의 소비 상태를 검출할 수 있다. 4번째부터 아날로그 신호를 카운트하는 이유는 액추에이터(106)의 진동이 안정화된 후에 시간의 측정을 시작하기 위해서이다. 4번째 카운트로부터 측정을 시작하는 것은 단지 하나의 예일 뿐, 측정은 원하는 카운트로부터 시작될 수 있다.
4번째 카운트로부터 8번째 카운트까지의 신호는 검출될 수 있고, 네 번째 카운트부터 8번째 카운트까지의 시간은 소정의 클록 펄스에 의해 측정된다. 이 측정에 의해, 공진 주파수가 얻어질 수 있다. 클록 펄스는 잉크 카트리지에 장착된 반도체 기억 장치와 같은 제어 장치에 대한 클록과 같은 클록을 갖는 펄스인 것이 바람직하다. 8번째 카운트까지 시간을 반드시 측정해야 하는 것은 아니고, 원하는 카운트까지 시간을 측정할 수 있다. 도 5에서, 4번째 카운트부터 8번째 카운트까지의 시간이 측정되었지만, 주파수를 검출하는 회로의 구성에 따라서는 다른 카운트 간격 동안의 시간을 검출해도 좋다.
예를 들면, 잉크 품질이 안정적이고 피크 진폭의 변동이 적을 때는, 검출 속도를 증가시키기 위해 4번째 카운트부터 6번째 카운트까지를 검출함으로써 공진 주파수가 검출될 수 있다. 또한, 잉크 품질이 안정적이고 펄스의 진폭의 변동이 클 때는, 잔류 진동을 정확히 검출하기 위해 4번째 카운트부터 12번째 카운트까지의 시간을 검출해도 좋다.
더우기, 또 다른 실시 형태로서, 소정 주기 동안의 역기전력의 전압 파형의 파수가 카운트될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 액추에이터(106)의 발진 이후, 디지털 신호가 소정 주기동안 높도록 설정되고, 아날로그 신호가 저 전압측으로부터고 전압측까지 소정의 기준 전압을 가질 때의 회수를 측정한다. 카운트 수를 측정함으로써, 잉크의 존재를 검출할 수 있다.
더우기, 도 5a와 도 5b를 비교함으로써, 역기전력의 파형의 진폭은 잉크가 잉크 카트리지 내에 채워졌을 때와 잉크가 잉크 카트리지 내에 존재하지 않을 때 서로 다르다는 것을 잘 알 수 있다. 따라서, 잉크 카트리지 내에서의 잉크 소모 상태는 공지 주파수의 계산 없이도 역기전력의 파형의 진폭을 측정함으로써 검출할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 예를 들면, 기준 전압은 도 5a의 역기전력의 파형의 피크 점과 도 5b의 역기전력의 파형의 피크 점 사이에서 설정한다. 이후, 액추에이터(106)가 발진한 후, 디지털 신호는 소정 시간에서 높게 설정된다. 이후, 역기전력의 파형이 기준 전압을 횡절하면, 잉크 카트리지 내에 잉크가 존재하지 않는 것으로 판정할 수 있다. 역기전력의 파형이 기준 전압을 횡절하지 않으면 잉크 카트리지 내에 잉크가 존재하는 것으로 판정할 수 있다.
액추에이터(106)의 잔류 진동은 캐리지가 비이동시 또는 기록 헤드가 비인쇄시에 계측하는 것이 바람직하다. 기록 헤드가 인쇄시에 잔류 진동을 계측하면, 잔류 진동의 계측에 잉크젯 기록 장치의 중앙 처리 장치(CPU)가 사용되므로, CPU가 인쇄를 위해서 사용할 수 있는 시간이 감소하여 인쇄 속도가 저하된다.
따라서, CPU가 인쇄에 사용되지 않는 시간인 기록 헤드의 비인쇄시에 잔류 진동을 측정함으로써, 인쇄 속도의 저하를 막는다. 또한, 캐리지에 장착되어 캐리지와 함께 이동하는 형식의 잉크 용기인 경우를 고려하면, 기록 헤드의 인쇄시에 잔류 진동을 계측하면, 잉크 용기가 이동함으로써, 잉크 용기 내의 잉크가 흔들리므로, 잔류 진동을 정확히 계측할 수 없다. 따라서, 기록 헤드가 비인쇄시에 잔류 진동을 계측하는 것이 바람직하다. 또한, 기록 헤드가 비인쇄시에는 캐리지를 구동하는 모터가 정지하고 있으며, 기록 헤드 및 캐리지의 모터가 구동시에 발생하는 소음를 피하면서 계측할 수 있다.
그러므로, 보다 정확히 잔류 진동을 계측할 수 있다. 기록 헤드가 인쇄하지 않는 시간에는 페이지 바꿈 시간, 기록 헤드의 클리닝 시간, 전원 공급시, 전원 차단의 직전, 즉 전원을 차단하고서 실제로 기록 장치가 정지될 때까지의 시간 등이 포함된다.
도 5c는 소정의 클럭 펄스에 의해 펄스 파형의 4카운트에서 8카운트까지의 시간을 측정한 예를 나타낸다. 이 도면에서, 4카운트에서 8카운트까지의 사이에 클럭 펄스가 4카운트분 출현하고 있다.
실제로는, 100카운트에서 200카운트까지의 클럭 펄스가 출현하지만, 설명을 간단하게 하기 위하여 적은 클럭 펄스를 이용하여 설명한다. 클럭 펄스는 일정한 주기를 갖는 펄스이므로, 클럭 펄스의 개수를 카운트함으로써 시간을 측정할 수 있다. 4카운트에서 8카운트까지의 시간을 측정함으로써, 공진 주파수를 얻는다. 클럭 펄스는 역기전력 파형의 주기보다 짧은 주기를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면 16MHz와 같이 높은 주파수를 갖는 클럭 펄스가 바람직하다.
도 6은 액추에이터(106)를 사용하여 음향 임피던스의 변화를 검출함으로써 액체 용기(1)내의 액체의 소비 상태를 검출하고, 검출한 결과에 기초하여 잉크젯 기록 장치를 제어하는 기록장치 제어부(2000)의 구성을 나타낸다. 기록장치 제어부(2000)는 액체 소비 상태 검출부(1200) 및 제어 회로부(1500)로 되어 있다. 액체 소비 상태 검출부(1200)는 용기(1)에 장착된 액추에이터(106)에 구동 전압을 공급하며, 구동 결과로서 액추에이터(106)가 검출하는 음향 임피던스의 변화로부터 액체의 소비 상태를 검출한다. 제어 회로부(1500)는 액체 소비 상태 검출부(1200)가 출력하는 액체 유무의 검출 결과에 기초하여 기록 장치를 제어한다.
제어 회로부(1500)는 제어부(1400)와 기록 장치 동작 제어부(1402)를 갖는다. 제어부(1400)는 액체 소비 상태 검출부(1200)가 출력하는 액체 유무의 검출 결과에 기초하여 기록 장치 동작 제어부(1402)를 제어한다. 기록 장치 동작 제어부(1402)는 제어부(1400)의 지시에 기초하여 기록 장치의 동작을 제어한다. 제어 회로부(1500)는 기록 장치 동작 제어부(1402)에 의해 그 동작이 제어되는 제시 처리부(1404), 인쇄 동작 제어부(1406), 잉크 보충 처리부(1408), 카트리지 교환 처리부(1410), 인쇄 데이터 기억 처리부(1412) 및 인쇄 데이터 기억부(1414)를 더 갖는다.
기록 장치 제어부(2000)는 잉크젯 기록 장치의 내부에 마련해도 좋다. 기록 장치 제어부(2000)의 일부 기능은 기록 장치 제어부(2000)의 외부에 마련해도 좋다. 예를 들면, 제어 회로부(1500)의 기능이 기록 장치에 접속된 컴퓨터 등의 외부 장치에 마련해도 좋다. 또한, 기록 장치 제어부(2000)의 일부 기능은 프로그램으로서 기록 매체에 저장되어 외부 컴퓨터에 공급되어도 좋다. 기록 장치 제어부(2000)의 일부 기능을 기록 매체에 저장된 프로그램으로서 기록 장치에 접속된 컴퓨터에 공급함으로써, 기록 장치 제어부(2000)의 일부의 기능이 미래에 개량될 경우, 용이하게 최신 기능을 실행하는 프로그램을 컴퓨터의 기억 매체에 저장하고, 항상 최신 기능을 이용하여 기록 장치의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 기록 장치 제어부(2000)의 일부 기능은 프로그램으로서 서버 등의 정보 처리 장치로부터 전기 통신 회선을 통하여 기록 장치가 접속된 컴퓨터 등의 단말기에 송신되어도 좋다. 이 경우, 최신 기능을 용이하게 전기 통신 회선을 통하여 서버로부터 입수하여 컴퓨터의 기억 장치에 저장함으로써, 기록 장치는 항상 최신 기능을 실행할 수 있다.
액체 소비 상태 검출부(1200)는 액추에이터(106)를 구동하고, 음향 임피던스의 변화로부터 액체 용기(1)내의 액체의 유무를 검출한다. 예를 들면, 액체 소비 상태 검출부(1200)는 액추에이터(106)가 잔류 진동에 의해 발생한 역기전력, 예를 들면 전압값을 측정하는 측정 회로부(800)와, 측정 회로부(800)가 측정한 역기전력을 입력하여 액체 용기(1)내의 액체의 유무를 나타내는 신호를 출력하는 검출 회로부(1100)를 갖는다.
측정 회로부(800)는 액추에이터(106)를 구동하는 구동 전압을 생성하는 구동 전압 생성부(850)를 갖는다. 구동 전압 생성부(850)에 의해 생성된 구동 전압에 의해 액체 용기(1)에 장착된 액추에이터(106)를 구동하고 발진시킨다. 액추에이터(106)는 발진 후에도 계속 진동하고, 이 잔류 진동에 의해 액추에이터(106) 자신이 역기전력을 발생시킨다. 측정 회로부(800)는 액추에이터(106)가 발생한 역기전력의 파형의 아날로그 신호를 역기전력 파형의 주파수에 대응하는 디지털 신호로 변환하여 디지털 회로부(900)에 출력한다.
검출 회로부(1100)는 측정 회로부(800)가 출력한 신호의 일정 시간 내의 펄스수를 디지털적으로 카운트하는 디지털 회로부(900)와, 디지털 회로부(900)가 카운트한 펄스수에 기초하여 액체의 유무를 판정하는 액체 유무 판정부(1000)를 갖는다. 본 실시 형태에서, 디지털 회로부(900)는 디지털 회로부(900)가 출력한 역기전력 파형에서 4카운트에서 8카운트까지가 High인 신호를 출력한다. 또한, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 디지털 회로부(900)는 상술한 디지털 신호가 4카운트에서 8카운트까지 High인 기간 동안, 역기전력 파형의 주기보다 짧은 주기를 갖는 소정의 클럭 펄스의 펄스수를 카운트한다. 일정한 주기를 갖는 클럭 펄스의 펄스수를 카운트함으로써, 4카운트에서 8카운트까지의 시간을 측정할 수 있다. 예를 들면 도5c에서는 클럭 펄스가 5카운트가 존재하고, 5카운트를 클럭 펄스의 주기와 곱함으로써 시간을 산출할 수 있다. 여기서는 설명을 간단하게 하기 위하여 낮은 주파수의 클럭 펄스를 예로서 설명하지만, 실제로는 16MHz와 같이 주파수가 높은 클럭 펄스가 사용된다. 액체 유무 판정부(1000)는 디지털 회로부(900)가 출력한 카운트값에 기초하여, 액체 용기(1)내의 액체의 유무를 판정하고, 판정 결과를 제어 회로부(1500)에 출력한다.
액체 소비 상태 검출부(1200)가 액체 용기(1)내에 잉크가 없다는 판정 결과를 출력한 경우, 제어부(1400)는 기록 장치 동작 제어부(1402)를 제어하여 소정의 저잉크량 대응 처리를 실시한다. 저잉크량 대응 처리는 액체 용기(1)내에 잉크가 거의 남아있지 않음을 고려하여, 부적절한 인쇄 등의 기록 장치의 동작을 금지 또는 억제하는 처리이다. 기록 장치 동작 제어부(1402)는 제어부(1400)의 지시에 기초하여, 제시 처리부(1404), 인쇄 동작 제어부(1406), 잉크 보충 처리부(1408), 카트리지 교환 처리부(1410), 또는 인쇄 데이터 기억 처리부(1412)의 동작을 제어하여 저잉크량 대응 처리를 실행한다.
제시 처리부(1404)는 액체 용기(1)내의 액체의 유무를 검출한 액추에이터(106)에 대응하는 정보를 제시한다. 정보의 제시에는 디스플레이(1416)에 의한 표시 및 스피커(1418)에 의한 경보가 있다. 디스플레이(1416)는 예를 들면, 기록 장치의 표시 패널이나, 기록 장치에 접속된 컴퓨터의 화면이다. 또한, 제시 처리부(1404)는 스피커(1418)와 접속되어, 액추에이터(106)가 액체 용기(1)의 액추에이터(106)의 장착 위치에서 액체 없음을 검출하면, 경보음이 스피커(1418)로부터 출력된다. 스피커(1418)는 기록 장치의 스피커이거나, 또는 기록 장치에 접속된 컴퓨터 등의 외부 장치의 스피커여도 좋다. 또한, 경보음으로서 음성 신호를 사용하는 것도 바람직하며, 음성 합성 처리에 의해 잉크 소비 상태를 나타내는 합성 음성이 생성되어도 좋다.
인쇄 동작 제어부(1406)는 인쇄 동작부(1420)을 제어하여, 기록 장치의 인쇄 동작을 정지시킨다. 인쇄 동작의 정지에 의해, 잉크가 없어진 후의 인쇄 동작이 회피된다. 또, 인쇄 동작 제어부(1406)는 저잉크량 대응 처리의 다른 예로서, 어떤 인쇄 처리를 종료하고서 다음 인쇄 처리로 넘어가는 것을 금지해도 좋다. 이 인쇄 처리의 금지에 의해, 하나의 인쇄 처리, 예를 들면 일련의 문장의 인쇄 도중에 인쇄가 정지하는 것을 회피할 수 있다. 또, 인쇄 처리의 금지의 예로서, 한 페이지를 인쇄하고 있는 도중에 인쇄 처리가 정지하는 것을 방지하기 위하여, 새로운페이지 종료 후의 인쇄 처리를 금지하는 것이 바람직하다.
잉크 보충 처리부(1408)는 잉크 보충 장치(1422)를 제어하여 잉크 카트리지에 잉크를 자동적으로 보충한다. 이 잉크의 보충에 의해, 방해받지 않으면서 인쇄 작업을 계속할 수 있다. 카트리지 교환 처리부(1410)는 카트리지 교환 장치(1424)를 제어하여 잉크 카트리지를 자동적으로 교환한다. 이 대응 처리에 의해서도 사용자에게 수고를 끼치지 않고 인쇄 동작을 계속할 수 있다. 인쇄 데이터 기억 처리부(1412)는 저잉크량 대응 처리로서, 인쇄 완료 전의 인쇄 데이터를 인쇄 데이터 기억부(1414)에 저장한다. 이 인쇄 데이터는 잉크-엔드(ink-end) 검출 후에 기록 장치에 보내지는 인쇄 데이터이다. 이 인쇄 데이터의 저장에 의해, 인쇄 전의 인쇄 데이터가 사라지는 것을 회피할 수 있다.
이들 구성(1404~1412)의 전부가 기록 장치 제어부(2000)에 설치되지 않아도 좋다. 또, 모든 저잉크량 대응 처리가 행해질 필요는 없으며, 적어도 한 가지의 저잉크량 대응 처리가 행해지면 좋다. 예를 들면, 잉크 보충 처리부(1408) 또는 카트리지 교환 처리부(1410)가 처리를 행하는 것이면, 인쇄 동작 제어부(1406)는 인쇄 동작의 정지 처리를 행하지 않아도 좋다. 또, 상기에 예시한 이외의 저잉크량 대응 처리를 행하는 구성이며, 잉크 부족에 의한 부적절한 동작을 회피하는 구성이 마련되어도 좋다. 또, 상기의 저잉크량 대응 처리는 액추에이터(106)가 그 장착 위치에서 액체 없음을 검출하고서 "소정의 여유량"의 인쇄가 행해진 후에 실행하는 것이 바람직하다. "소정의 여유량"은 액추에이터(106)의 액체 없음 검출 후에 모든 잉크를 소비하는 인쇄량보다 적은 적당한 값으로 설정된다.
도 7은 다른 실시 형태의 기록 장치 제어부(2002)를 나타내는 블럭도이다. 본 실시 형태에서는 액체 용기(1)에 3개의 액추에이터(106A,106B,106C)가 장착되어 있다. 3개의 액추에이터(106A,106B,106C)는 액체 소비에 의한 액면 저하 방향을 따라 다른 위치에 설치되어 있다. 도 7에 나타낸 측정 회로부(802)는 액체 용기(1)에 장착된 3개의 액추에이터(106A,106B,106C)에 대하여, 액추에이터를 구동하는 전압을 각각 공급하는 구동 전압 생성부(850A,850B,850C)를 갖는다. 검출 회로부(1102)내의 디지털 회로부(902)는 액추에이터(106A,106B,106C)가 발생하는 역기전력 신호를 각각 측정 회로부(802)로부터 입력하고, 각각의 역기전력 신호의 소정 시간 내의 펄스수를 카운트한다. 또한, 액체 유무 판정부(1002)는 디지털 회로부(902)가 출력한 각각의 역기전력 신호의 카운트값에 기초하여, 액체 용기(1)내의 액체의 유무를 판정한다. 본 실시 형태에서는 복수의 액추에이터가 액면 저하 방향의 다른 위치에 각각 장착되어 있으므로, 각각의 액추에이터의 장착 위치에서 액체의 소비 상태를 단계적으로 검출할 수 있다. 기록 장치 제어부(2002)의 액체 소비 상태 검출부(1202) 이외의 구성은 도 6의 기록 장치 제어부(2000)와 같은 구성이므로 설명을 생략한다.
액면이 액추에이터의 장착 위치 수준보다 높은지 낮은지에 의해 액추에이터의 출력 신호가 다르다. 예를 들면 검출되는 역기전력의 주파수나 진폭이 크게 변화하고, 그것에 동반하여 검출 신호가 변화된다. 액체 소비 상태 검출부(1202)는 검출 신호에 기초하여 액체의 수준이 각 액추에이터(106A,106B,106C)의 장착 위치 수준을 통과했는지 여부를 판정할 수 있다. 검출 처리는 미리 정해진 타이밍으로정기적으로 행해진다.
여기서, 액면이 액추에이터의 장착 위치보다 낮은 상태를 "액체 없음 상태"라 하고, 수준이 액추에이터보다 높은 상태를 "액체 있음 상태"로 한다. 액면이 액추에이터를 통과하면, "액체 있음 상태"에서 "액체 없음 상태"로 검출 결과가 변화한다.
본 실시의 형태에서는 액면 통과의 검출이란 이 검출 결과의 변화를 나타낸다.
본 실시 형태의 특징으로서, 제어부(1400)는 임피던스의 검출에 사용하는 액추에이터를 액체 소비의 진행에 따라 액체의 수준의 감소 방향을 따라 전환한다. 상술하면, 액체 용기(1)의 장착 직후, 즉 액체-풀 상태에서는 액추에이터(106A)만이 사용된다. 액체가 소비되어 액면이 액추에이터(106A)을 통과하면, 액추에이터(106A)은 액체 없음 상태를 검출한다. 이에 따라, 제어부(1400)는 액체 검출 위치를 중간 단계로 전환한다. 즉, 액추에이터(106B)만을 이용하여 액체의 소비가 검출된다. 마찬가지로, 액추에이터(106B)가 액체 없음 상태를 검출하면, 검출 위치가 최하단의 액추에이터(106C)로 전환된다.
본 실시의 형태에 의하면, 검출 위치를 순차적으로 하부로 전환하므로, 모든 액추에이터가 항상 동작하지 않아도 좋고, 액추에이터(106)의 동작의 빈도가 적어 된다. 따라서, 제어부(1400)에서의 데이터 처리량도 감소될 수 있다. 이 결과, 검출 동작이 인쇄 동작의 처리량을 저하시키는 일은 없다.
본 실시의 형태에 있어서는 액추에이터의 수가 3개였다. 그러나, 액추에이터의 수는 3개 이상이면 몇 개라도 좋다. 또, 액추에이터의 간격은 일정하지 않아도 좋다. 예를 들면, 액면이 낮을수록 액추에이터의 간격을 좁게 하는 것이 바람직하다. 이러한 변형은 이하의 다른 실시 형태에서도 같이 적용가능하다.
도 8은 도 6에 나타낸 기록 장치 제어부(2000)의 또 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 8의 액체 용기(1)는 액체 용기(1)내의 액체를 기록 매체에 토출하여 인쇄하는 헤드부(1300)에 연통하도록 캐리지 위에 장착되어 있다. 헤드부(1300)는 헤드 구동부(1440)에 의해 구동된다. 도 8의 기록 장치는 헤드부(1300)로부터 액체를 흡인하여 헤드부(1300)의 노즐을 청소하는 클리닝부(1436)를 가지며, 클리닝 구동부(1432)가 펌프(1434)를 구동함으로써, 클리닝부(1436)는 헤드부(1300)로부터 액체를 흡인한다.
도 8에 나타낸 기록 장치 제어부(2004)의 제어 회로부(1502)는 도 6에 나타낸 기록 장치 제어부(2000)가 구비하는 요소에 더하여, 헤드부(1300)가 토출한 잉크 방울의 수를 세는 액체 토출 카운터(1450), 액체 토출 카운터(1450)가 센 잉크 방울의 수에 기초하여 잉크 소비량을 산출하는 액체 소비량 산출부(1452) 및 클리닝 구동부(1432)를 액체 소비 상태 검출부(1210)가 검출한 잉크 소비 상태에 기초하여 제어하는 클리닝 제어부(1442)를 더 구비한다. 또한, 검출 회로부(1104)는 액체 토출 카운터(1450)가 카운트한 헤드부(1300)의 잉크 방울의 토출수를, 액추에이터(106)를 이용하여 검출한 잉크의 소비 상태에 기초하여 보정하는 액체 소비 상태 보정부(1010)를 갖는다.
다음에, 도 8에서 새롭게 더해진 요소에 대한 동작을 설명한다. 액체 토출카운터(1450)는 인쇄시에 헤드부(1300)로부터 토출되는 잉크 방울의 수를 카운터하여, 액체 소비량 산출부(1452)에 출력한다. 액체 소비량 산출부(1452)는 액체 토출 카운터(1450)의 카운트값에 기초하여 헤드부에서 토출된 잉크량을 산출한다. 또, 인쇄 헤드에 인쇄와는 관계가 없는 구동 신호를 인가하여 잉크 방울을 공토출시킴으로써, 헤드(1300)의 노즐 개구 근방의 불균일한 메니스커스를 회복시키거나, 노즐 개구에서의 잉크의 구멍 막힘을 방지하는 플러싱(flushing) 조작에 의해서도, 잉크가 소비된다. 따라서, 액체 토출 카운터(1450)는 플러싱 조작에 의한 잉크 방울 토출수에 대해서도 카운트하여 액체 소비량 산출부(1452)에 출력한다. 액체 소비량 산출부(1452)는 인쇄 조작 및 플러싱 조작에 의한 헤드부(1300)로부터의 잉크의 토출수로부터, 잉크의 소비량을 산출하고, 산출한 잉크 소비량을 액체 소비 상태 보정부(1010)에 출력한다. 액체 소비량 산출부(1452)에 의해 산출된 잉크량은 제시 처리부(1404)의 디스플레이(1416)에 의해 표시된다.
또한, 헤드부(1300)를 클리닝부(1436)에 의해 청소할 때에도, 클리닝에 의해 헤드부(1300)내의 잉크가 흡인되므로 액체 용기(1) 내의 잉크가 소비된다. 따라서, 액체 소비량 산출부(1452)는 클리닝 구동부(1432)에 의해 구동되는 펌프(1434)의 구동 시간에 펌프(1434)에 의해 시간당 흡수되는 잉크량을 곱하여 클리닝 작업에 소비되는 잉크 소비량을 계산한다. 액체 소비량 산출부(1452)는 클리닝 제어부(1442)를 통하여 클리닝 구동부(1432)가 펌프(1434)를 구동한 시간을 입력한다. 펌프(1434)의 구동 시간의 예로서는, 펌프(1434)에 전기를 공급한 시간을 입력할 수 있다.
따라서, 액체 소비량 산출부(1452)는 액체 토출 카운터(1450)와 클리닝 제어부(1442)에 의해 소비된 잉크량을 산출한다. 액체 소비 상태 보정부(1010)는 액체 소비량 산출부(1452)의 산출값을 액체 유무 판정부(1000)의 판정 결과에 기초하여 보정한다.
잉크 소비 상태의 검출에, 액체 유무 판정부(1000), 액체 소비량 산출부(1452) 및 클리닝 제어부(1442)의 3개의 출력을 사용하는 이유를 이하 기술한다. 액체 유무 판정부(1000)의 출력은 액체의 수준을 액추에이터(106)의 장착 위치에서 실제로 측정한 정보이다. 한편, 액체 소비량 산출부(1452) 및 클리닝 제어부의 출력은 액체 토출 카운터(1450)가 카운트한 잉크 방울의 수 및 펌프의 구동 시간으로부터 산출된 추정 잉크 소비량이다. 이 산출값은 사용자측에서의 인쇄 형태나, 사용 환경에 의해, 예를 들면 실온이 극단적으로 높거나 낮고, 또는 잉크 카트리지의 개봉 후의 경과 시간 등에 의해 잉크 카트리지 내의 압력이나 잉크의 점도가 변화함으로써 오차를 일으키는 일이 있다. 따라서, 액체 소비 상태 보정부(1010)는 액체 소비량 산출부(1452) 및 클리닝 제어부(1442)의 출력에 기초하여 산출된 잉크 소비량을 액체 유무 판정부(1000)로부터 출력된 잉크 유무의 판정 결과에 기초하여 보정한다. 또한, 액체 소비 상태 보정부(1010)는 액체 유무 판정부(1000)로부터 출력된 잉크 유무의 판정 결과에 기초하여, 액체 소비량 산출부(1452)가 잉크 소비량을 산출하는데 사용하는 산출식의 파라미터를 보정한다. 산출식의 파라미터를 보정함으로써 산출식을 잉크 카트리지가 사용되는 환경에 적합하게 하고, 산출식에 의해 얻어진 값이 실제 사용된 값에 근사하도록 한다.
액추에이터(106)가 장착 위치에서 잉크 없음을 검출한 경우, 기록 장치 동작 제어부(1402)로 제어되는 인쇄 동작 제어부(1406), 잉크 보충 처리부(1408), 카트리지 교환 처리부(1410), 인쇄 데이터 기억 처리부(1412) 및 클리닝 제어부(1442)는 소정의 저잉크량 대응 처리를 행한다.
인쇄 동작 제어부(1406)는 헤드 구동부(1440)를 제어하여, 헤드부(1300)에서의 잉크의 토출을 정지하거나, 잉크의 토출량을 감소시키므로, 잉크가 없어진 후의 인쇄 동작을 회피한다. 클리닝 제어부(1442)는 저잉크 대응 처리로서, 클리닝부(1436)에 의한 헤드부(1300)의 클리닝 동작을 금지하거나, 클리닝의 회수를 감소하거나, 펌프(1434)의 흡인력을 약하게 함으로써 잉크의 흡인량을 감소시킨다. 헤드부(1300)를 클리닝할 때, 비교적 많은 잉크가 헤드부(1300)로부터 흡인된다. 따라서, 저잉크가 되었을 때에 클리닝 동작을 금지함으로써, 얼마 남지 않은 잉크가 클리닝 때문에 헤드부(1300)로부터 흡인되는 것을 회피할 수 있으며, 클리닝 때문에 잉크가 부족하게 되는 사태를 회피할 수 있다. 또, 클리닝의 회수를 감소시키거나, 펌프(1434)의 흡인력을 약하게 해도 좋다. 액체 용기(1)내의 잉크 잔량에 기초하여, 제어부(1400)는 인쇄 동작 제어부(1406) 및 클리닝 제어부(1442)가 어떤 저잉크 처리를 실행할지를 선택한다.
도 9는 도 8에 나타낸 기록 장치 제어부(2004)의 다른 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태에서는 반도체 기억 장치(7)가 액체 용기(1)에 장착되고, 기록 장치 제어부(2006)가 정보 기억 제어 회로부(1444)를 갖는 이외는, 도 8에 나타낸 기록 장치 제어부(2004)와 같은 구성이다. 따라서, 반도체 기억 장치(7) 및 정보 기억 제어 회로부(1444)와 관계없는 요소에 대해서는 그 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 특징으로서, 반도체 기억 장치(7) 및 정보 기억 제어 회로부(1444)를 갖춘 구성에 의해 얻어지는 기능과 이점을 이하에 설명한다.
액체 용기(1)는 액추에이터(106) 및 반도체 기억 장치(7)를 갖는다. 반도체 기억 장치(7)는 EEPROM 등의 재기입 가능한 메모리이다. 한편, 제어 회로부(1506)는 정보 기억 제어 회로부(1444)를 갖는다. 액체 소비 상태 검출부(1210)는 액추에이터(106)를 제어하여 액체 용기(1)내의 액체의 소비 상태를 검출하고, 액추에이터(106)를 사용한 액체 소비 상태의 검출에 관련한 소비 관련 정보를 제어 회로부(1506)에 출력한다. 제어부(1400)는 정보 기억 제어 회로부(1444)를 통하여 소비 관련 정보를 반도체 기억 장치(7)에 기입한다. 또한, 정보 기억 제어 회로부(1444)는 소비 관련 정보를 반도체 기억 장치(7)로부터 읽어내어 제어부(1400)에 출력한다.
다음에, 반도체 기억 장치(7)에 대하여 상세하게 설명한다. 반도체 기억 장치(7)는 액추에이터(106)를 사용한 액체의 소비 상태의 검출에 관련한 소비 관련 정보를 기억한다. 소비 관련 정보는 검출된 액체의 소비 상태의 정보를 포함한다. 정보 기억 제어 회로부(1444)는 액추에이터(106)를 이용하여 얻어진 소비 상태 정보를 반도체 기억 장치(7)에 기입한다. 그리고, 그 소비 상태 정보가 판독되어, 기록 장치 제어부(2006)에서 사용된다.
소비 상태 정보를 반도체 기억 장치(7)에 기억하는 일은 특히 액체 용기(1)의 탈착에 있어서 유리하다. 액체가 절반까지 소비된 상태에서, 액체 용기(1)가 잉크젯 기록 장치로부터 제거된 경우를 가정하면, 액체 소비 상태를 기억한 반도체 기억 장치(7)가 항상 액체 용기(1)와 함께 있다. 액체 용기(1)는 재차 같은 잉크젯 기록 장치에 장착되거나, 또는 다른 잉크젯 기억 장치에 장착된다. 이 때, 반도체 기억 장치(7)로부터 액체 소비 상태가 판독되고, 그 액체 소비 상태에 기초하여 기록 장치 제어부(2006)가 동작한다. 예를 들면, 액체가 비거나 또는 액체 잔량이 적은 액체 용기(1)가 장착된 것을 알고, 이 소비 관련 정보가 사용자에게 전달된다. 이와 같이 하여, 탈착 후, 액체 용기(1)의 이전의 소비 상태 정보를 확실히 이용할 수 있다.
반도체 기억 장치(7)는 또한, 액체 토출 카운터(1450)가 카운트한 잉크 방울의 수에 기초하여 액체 소비량 산출부(1452)가 산출한 액체 소비 상태를 기억해도 좋다. 액추에이터(106)는 액추에이터(106)의 장착 위치에서의 잉크 수준의 통과를 확실히 검출할 수 있다. 따라서, 수준 통과 전후의 잉크 소비 상태를 액체 소비량 산출부(1452)가 산출한 액체 소비 상태로부터 추정하는 것이 바람직하다. 이 추정값이 반도체 기억 장치(7)에 저장된다.
또한, 소비 관련 정보는 액체의 소비 상태에 따라 검출되어야 하는 검출 특성 정보를 포함한다. 본 실시 형태에서는 검출 특성 정보로서, 소비 전 검출 특성 정보 및 소비 후 검출 특성 정보가 기억된다. 소비 전 검출 특성 정보는 잉크의 소비를 개시하기 전의 검출 특성, 즉, 잉크-풀 상태에서의 검출 특성을 나타낸다. 소비 후 검출 특성 정보는 잉크가 소정의 검출 목표까지 소비되었을 때에 검출될 예정인 검출 특성, 구체적으로 잉크 수준이 액추에이터(106)의 장착 위치 수준이하였을 때의 검출 특성을 나타낸다.
정보 기억 제어 회로부(1444)는 반도체 기억 장치(7)로부터 검출 특성 정보를 판독하고, 액체 소비 상태 검출부(1210)는 그 검출 특성 정보에 기초하여 액추에이터(106)를 이용하여 액체 소비 상태를 검출한다. 소비 전 검출 특성에 대응하는 검출 신호가 얻어진 경우, 액체의 소비가 아직 진행되지 않아서, 잉크의 잔량이 많다고 생각할 수 있다. 적어도, 잉크 수준이 액추에이터(106) 보다 위에 있는 것은 확실히 알 수 있다. 한편, 소비 후 검출 특성에 대응하는 검출 신호가 얻어졌을 때는 잉크의 소비가 진행되어, 잔량이 적기 때문에, 잉크 수준은 액추에이터(106)를 아래에 있는 것을 알 수 있다.
검출 특성 정보를 반도체 기억 장치(7)에 기억하는 것의 이점의 하나를 설명한다. 검출 특성 정보는 액체 용기(1)의 형상, 액추에이터(106)의 사양 및 잉크의 사양 등의 각종의 요인에 의해 결정된다. 개량 등의 설계 변경이 행해졌을 때에는 검출 특성도 변화하는 것이 있다. 액체 소비 상태 기억부(1210)가 항상 같은 검출 특성 정보를 사용하면, 이러한 검출 특성의 변화에 대한 대처가 용이하지 않다. 한편, 본 실시의 형태에서는 검출 특성 정보가 반도체 기억 장치(7)에 기억되어 이용된다. 따라서, 검출 특성의 변화에 용이하게 대처할 수 있다. 물론, 새로운 사양의 액체 용기(1)가 제공될 때도 그 액체 용기(1)의 검출 특성 정보를 기록 장치 제어부(2006)가 용이하게 이용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 개개의 액체 용기(1)마다 검출 특성 정보가 측정되어, 반도체 기억 장치(7)에 저장된다. 액체 용기(1)의 사양이 같아도, 제조 불균일에 의해 검출 특성이 다른 것이 있다. 예를 들면, 액체 용기(1)의 형상이나 두께에 따라 검출 특성이 다른 것도 있다. 본 실시의 형태에서는 각 액체 용기(1)가 반도체 기억 장치(7)를 가지므로, 그 반도체 기억 장치(7)에 고유의 검출 특성 정보를 저장할 수 있다. 이것에 의해, 제조 불균일인 경우의 검출에 대한 영향을 저감할 수 있으므로, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 본 실시의 형태는 각 액체 용기(1)의 검출 특성의 상위에 대하여 유리하다.
도 10은 도 9에 나타낸 기록 장치 제어부(2006)의 동작 순서를 나타내는 플로우 차트이다. 먼저, 잉크 카트리지가 장착되었는지 여부가 판정된다(S10). 신품 또는 절반까지 사용된 잉크 카트리지가 장착된 것이 검출된다. 이 처리는 잉크젯 기록 장치에 구비된 스위치 등(도시하지 않음)를 사용한다. 잉크 카트리지가 장착되면, 반도체 기억 장치(7)로부터 검출 특성 정보 등을 포함하는 소비 관련 정보가 판독된다(S12). 기록 장치 제어부(2008)의 제시 처리부(1404), 인쇄 동작 제어부(1406), 잉크 보충 처리부(1408), 카트리지 교환 처리부(1410), 인쇄 데이터 기억 처리부(1412) 및 클리닝 제어부(1442)는 판독된 소비 관련 정보를 이용한다. 예를 들면, 판독된 소비 관련 정보에 의해, 액체 용기(1)내의 액체 잔량이 적은 것을 알면, 디스플레이(1416)에 액체 잔량이 적음을 표시하거나, 헤드부(1300)의 동작을 정지시킨다.
액체 소비 상태 검출부(1210)는 판독된 검출 특성 정보에 기초하여, 액추에이터(106)를 이용하여 액체의 소비 상태를 검출한다(S14). 검출된 액체 소비 상태에 기초하여, 액체 용기(1)내의 액체의 유무가 판정된다(S16). 액체 없음이 검출된 경우에는 액체 없음 대응 수단(S18)이 실행된다. 액체 없음 대응 수단(S18)으로서는 인쇄 데이터 기억 처리부(1412)에 의해 인쇄 데이터를 기억하는 단계(S24), 인쇄 동작 제어부(1406)에 의해 인쇄 동작을 정지하는 단계(S26) 및 제시 처리부(1404)에 의해 액체 없음을 표시하는 단계(S28)가 포함된다. 이 경우 액체 없음 표시 단계(S28)의 지시에 의해 사용자가 잉크 카트리지를 교환함으로써 잉크젯 기록 장치에 잉크가 보충된다.
또한, 액체 없음 대응 수단 단계(S18)으로서 카트리지 교환 처리부(1410)에 의해, 자동적으로 잉크 카트리지를 교환(S20)해도 좋고, 잉크 보충 처리부(1408)에 의해 자동적으로 잉크를 보충(S22)해도 좋다. 이 경우 잉크는 자동적으로 잉크젯 기록 장치에 보충되어, 사용자에 의해 잉크 카트리지를 교환할 필요가 없으므로, 카트리지 교환 판단 단계(S32)을 거치지 않고, 액체 소비 정보 판독 단계(S12)에 피드백된다. 잉크 보충 단계(S22)의 경우, 잉크가 보충된 후, 얼마 만큼의 양의 잉크가 기록 장치에 보충되었는지의 정보가 반도체 기억 장치(7)에 저장된다.
액체 없음 대응 수단(S18)으로서 인쇄 데이터 기억 단계(S24), 인쇄 동작 정지 단계(S26) 및 액체 없음 표시 단계(S28)가 실행된 후, 검출된 액체 소비 상태는 반도체 기억 장치(7)에 저장된다(S30). 다음에, 잉크 카트리지 내에 잉크가 없음이 액체 없음 표시 단계(S28)에 의해 사용자에게 전달되므로, 사용자가 액체 없음 표시 단계(S28)의 지시에 따라 잉크 카트리지를 교환한 경우(S32, Y), 액체 소비 상태 검출 단계(S14)로 피드백된다. 한편, 사용자가 잉크 카트리지를 교환하지 않은 경우, 잉크 카트리지를 교환하도록 사용자에게 지시하는 표시가 디스플레이 또는 스피커에 의해 제시되어 프로세스를 종료한다.
도 11은 측정 회로부(800)의 회로 구성을 나타내는 도이다. 측정 회로부(800)는 구동 전압 생성부(850), 기준 전위 생성부(816), 하이패스필터(824), 증폭부(860) 및 비교기(836)를 갖는다. 구동 전압 생성부(850)는 상보적으로 병렬로 베이스(B)끼리 및 이미터(E)끼리 접속된 NPN형 트랜지스터(810) 및 PNP형 트랜지스터(812)의 2개의 쌍극성 트랜지스터를 포함한다. NPN형 트랜지스터(810) 및 PNP형 트랜지스터(812)는 액추에이터(106)를 구동하는 트랜지스터이다. 액추에이터(106)는 한쪽의 단자가 서로 접속된 NPN형 트랜지스터(810) 및 PNP형 트랜지스터(812)의 이미터(E)에 접속되며, 다른 쪽의 단자는 그라운드(GND)에 접속된다. 액추에이터(106)의 다른 쪽의 단자는 전원(Vcc)에 접속되어도 좋다.
단자(840)로부터 구동 전압 생성부(850)에 입력되는 트리거(trigger) 신호가 Low에서 High로 되면, 서로 접속된 NPN형 트랜지스터(810) 및 PNP형 트랜지스터(812)의 베이스(B)가 올라가고, NPN형 트랜지스터(810) 및 PNP형 트랜지스터(812)는 입력된 트리거 신호의 전류를 증폭하여, 액추에이터(106)에 공급한다. 도 11의 경우, PNP형 트랜지스터(812)의 이미터(E)와 콜렉터(C)간의 전압이 액추에이터(106)에 공급된다. 그 때문에, 액추에이터(106)는 급격하게 충전되어 발진한다. 또한, 액추에이터(106)의 발진 후에 잔류하는 진동에 의해 역기전력을 발생한다. 액추에이터(106)의 잔류 진동에 의해 발생한 역기전력은 하이패스필터(824)를 통하여 증폭부(860)에 출력된다.
NPN형 트랜지스터(810) 및 PNP형 트랜지스터(812)의 베이스(B) 및 이미터(E)간은 PN접합으로 되어 있다. 따라서, 베이스(B)와 이미터(E)와의 전위차가 0.6V이하에서는 이미터(E)에 거의 전류가 흐르지 않으며, 0.6V을 넘으면 크게 증폭된 전류가 이미터(E)에 흐른다. NPN형 트랜지스터(810) 및 PNP형 트랜지스터(812)는 각각 0.6V의 불감대 또는 바이어스 전압을 가지므로, NPN형 트랜지스터(810) 및 PNP형 트랜지스터(812)는 합계1.2V정도의 바이어스 전압을 갖는다. 액추에이터(106)의 역기전력을 포함한 단자 전위가 불감대의 범위 내이면 트랜지스터가 동작하지 않으며, 트랜지스터의 동작을 위해서 액추에이터(106)의 잔류 진동을 억제하지 않는다. 불감대가 없으면 액추에이터(106)의 전압은 트랜지스터에 의해 제어되어 일정값으로 되어 역기전력을 측정할 수 없게 된다.
도 11에서, 쌍극성 트랜지스터가 NPN형 트랜지스터(810) 및 PNP형 트랜지스터(812)로서 사용되고 있지만, 쌍극성 트랜지스터 대신에 전계효과 트랜지스터를 이용해도 좋다. 전계효과 트랜지스터를 사용하는 경우, 도 11의 NPN형 트랜지스터가 배치되어 있는 위치에 N형 전계효과 트랜지스터를 배치한다. N형 전계효과 트랜지스터의 게이트를 NPN형 트랜지스터(810)의 베이스(B)의 위치에 배치하고, 소스를 이미터(E)의 위치에 배치한다. 또, PNP형 트랜지스터(812)가 배치되어 있는 위치에 P형 전계효과 트랜지스터를 배치한다. P형 전계효과 트랜지스터의 게이트를 PNP형 트랜지스터(812)의 베이스(B)의 위치에 배치하고, 소스를 이미터(E)의 위치에 배치한다. 또한, P형 전계효과 트랜지스터 및 N형 전계효과 트랜지스터의 게이트끼리 및 소스끼리를 접속한다. 액추에이터(106)는 한쪽의 단자가 서로 접속된 P형 전계효과 트랜지스터 및 N형 전계효과 트랜지스터의 소스에 접속되고, 다른 쪽의 단자가 전원(Vcc) 또는 그라운드(GND)에 접속되는 것이 바람직하다.
하이패스필터(824)는 콘덴서(826)와 저항기(828)를 가지고 있으며, 구동 전압 생성부(850)의 출력은 하이패스필터(824)를 거쳐 증폭부(860)에 출력된다. 하이패스필터(824)는 액추에이터(106)의 출력 중의 고주파 성분을 증폭부(860)에 출력하여 저주파 성분을 제거한다. 또한, 하이패스필터(824)는 증폭부(860)의 출력이 기준 전위를 중심으로 하여 0~5V의 범위에 있도록 하는 역할이 있다. 기준 전위 생성부(816)은 직렬로 접속된 저항(818,820)과 저항(820)에 병렬로 접속된 콘덴서(822)를 갖는다. 기준 전위 생성부(816)는 2~3V정도의 안정한 직류 전위를 기준 전위로서 생성하고, 하이패스필터(824), 증폭부(860), 비교기(836)에 공급한다. 그 때문에, 하이패스필터(824) 및 증폭부(860)가 출력하는 신호 파형의 전압은 기준 전위를 중심으로 하여 진동한다.
증폭부(860)는 연산 증폭기(834)와 저항(830,832)을 갖는다. 연산 증폭기(834), 저항(830,832)은 입력 신호를 반전없이 증폭하여 출력하는 비반전 증폭 회로로서 구성된다. 증폭부(860)는 구동 전압 생성부(850)가 출력한 역기전력 신호를 하이패스필터(824)를 거쳐 연산 증폭기(860)의 +단자에 입력한다. 증폭부(860)는 -단자가 네가티브 피드백 저항(830)을 거쳐 출력과 접속하고, 또한 저항(832)을 통하여 기준 전위와 접속하고 있고, 액추에이터(106)가 출력한 미약한 역기전력 신호를 기준 전위를 중심으로 하여 증폭하여, 비교기(830)에 출력한다. 이 증폭된 역기전력 신호의 파형은 도 5에 나타낸 아날로그 파형으로서 나타낸다.
비교기(836)는 증폭부(860)가 출력한 역기전력 신호의 전압과 기준 전위 생성부(816)가 출력한 기준 전위를 입력하고, 역기전력 신호의 전압이 기준 전위 이상일 때에 High 신호를, 역기전력 신호의 전압이 기준 전위 이하일 때에 Low 신호를 출력함으로써 디지털 파형의 역기전력 신호를 생성한다. 연산 증폭기(834)의 출력은 기준 전위를 중심으로 진동하고, 비교기(836)의 -단자의 전압이 기준 전위와 같게 되므로, 비교기(836)는 기준 전위를 기준으로 하여 역기전력 신호의 전압을 비교하여, 디지털 파형의 역기전력 신호를 출력한다. 비교기(836)는 생성한 디지털 파형의 역기전력 신호를 단자(844)에 출력한다.
도 12는 검출 회로부(1100)의 회로 구성을 나타낸다. 검출 회로부(1100)는 디지털 회로부(900) 및 액체 유무 판정부(1000)를 갖는다. 디지털 회로부(900)는 플립 플롭(910,918)과, 카운터(912,920)와, NAND 게이트(914,916)를 갖는다. 카운터(912)가 최고값(1111,1111)을 센 후, 클럭 펄스가 카운터(920)에 입력되어도 카운터(920)는 최고값을 유지하는 것으로 가정한다.
트리거 신호가 단자(842)로부터 플립 플롭(910)의 클럭 입력핀(CLK)에 입력되면, 플립 플롭(910)은 카운터(912)에 대하여 측정 회로부(800)로부터 출력된 역기전력 신호의 펄스수의 계측을 카운터(912)가 개시하도록 제어하는 신호를 출력한다. 또한, 카운터(912)가 역기전력 신호의 펄스를 8개 세면, NAND 게이트(916)를 거쳐 플립 플롭(910)이 클리어된다. 따라서, 플립 플롭(910)은 트리거 신호가 입력되고나서 역기전력 신호가 8펄스까지의 사이에 High로 되어 있는 신호를 카운터(912)의 카운트 인에이블 단자(ENP)에 공급한다. 카운터(912)는 카운터 인에이블 단자(ENP)에 입력되는 신호가 High일 때만 클럭을 계수한다. 카운터(912)는 트리거 신호가 플립 플롭(910)에 입력되고나서 역기전력 신호의 펄스수의 계수를 개시하고, 펄스수를 8개 센 시점에서 카운트 인에이블 단자(ENP)에 입력되는 신호가 Low로 되므로 펄스수의 카운트를 종료한다. 카운터(912)는 4펄스에서 8펄스까지가 High로 되어 있는 신호를 출력핀(QC)으로부터 플립 플롭(918)의 입력핀(D)에 출력한다.
플립 플롭(918)은 카운터(912)가 출력한 4펄스에서 8펄스까지가 High로 되어 있는 신호를 입력핀(D)로부터 입력하고, 단자(846)로부터 입력한 16MHz의 주파수의 클럭을 클럭 입력핀(CLK)으로부터 입력하고 입력핀(D)으로부터 입력한 신호를 클럭에 동기시켜 출력한다. 카운터(920)는 플립 플롭(918)에 입력되는 것과 같은 16MHz의 클럭 펄스를 클럭 입력핀(CLK)으로부터 입력한다. 그 때문에, 카운터(920)는 플립 플롭(918)과 동기하여 작동하고, 플립 플롭(910)의 출력핀(/Q)의 출력이 High로 되어 있는 4펄스에서 8펄스까지 사이에서, 16MHz의 클럭 펄스가 몇개 있는지를 카운트할 수 있다. 16MHz의 클럭 펄스의 펄스수를 카운트함으로써, 4펄스에서 8펄스까지의 4개의 펄스가 생기는 시간을 계측할 수 있다. 카운터(920)는 카운트한 카운트값을 액체 유무 판정부(1000)에 출력한다. 또, 플립 플롭(918)의 출력핀(/Q)이 High로 되기 전, 즉, 카운터(920)를 동작시키기 전에, 플립 플롭(918)의 출력핀(/Q)의 출력과 카운터(912)의 출력핀(QB)의 출력이 NAND 게이트(914)에서 NAND 연산되어 카운터(920)의 클리어 입력핀(CLR)에 입력됨으로써 카운터(920)가 클리어된다.
도 12에서는 역기전력 파형의 4펄스에서 8펄스까지의 사이에 존재하는 16MHz의 클럭 펄스의 펄스수를 카운트했지만, 카운터(912)의 출력을 이용하여 계수 회로를 추가 및 조합함으로써 8카운트까지의 시간뿐만 아니라, 임의의 카운트까지 셀 수 있다. 즉, 다른 카운트 간격 내의 시간을 검출할 수 있다.
도 13은 도 12에 나타낸 액체 유무 판정부(1000)의 상세한 회로 구성을 나타낸다. 액체 유무 반정부(1000)는 카운터(920)가 출력한 역기전력 신호의 4펄스에서 8펄스까지의 사이에 나타나는 16MHz의 클럭 펄스수의 카운트값에 기초하여, 액체 용기(1)내의 액체의 유무를 판단한다. 액체 유무 판정부(1000)는 상한값 레지스터(1011)와, 하한값 레지스터(1012)와, 비교부(1014,1016)와, AND 게이트(1018)를 갖는다. 상한값 레지스터(1011)에는 카운트값의 상한값이 저장되고, 하한값 레지스터(1012)에는 카운트값의 하한값이 저장된다.
비교부(1014)는 디지털 회로부(900)가 출력한 카운트값을 B단자로부터 입력하고, 카운트값의 상한값을 상한값 레지스터(1011)로부터 A단자에 입력한다. 카운트값이 상한값보다 작은 경우, 비교부(1014)는 High의 신호를 AND 게이트(1018)에 출력한다. 한편, 카운트값이 상한값 이상인 경우, 비교부(1014)는 Low의 신호를 AND 게이트(1018)에 출력한다. 카운트값이 상한값 이상인 경우는 역기전력 파형의 주파수가 하한값보다 낮고, 역기전력 파형이 정상적으로 측정되지 않으므로, 액체 용기가 기록 장치에 장착되어 있지 않든가 또는 확실히 장착되어 있지 않을 가능성이 있다.
비교부(1016)는 디지털 회로부(900)가 출력한 카운터값을 A단자로부터 입력하고, 카운트값의 하한값을 하한값 레지스터(1012)로부터 B단자에 입력한다. 카운트값이 하한값보다 큰 경우, 비교부(1016)는 High의 신호를 AND 게이트(1018) 및 단자(1022)에 출력한다. 한편, 카운트값이 하한값 이하인 경우, 비교부(1016)는 Low의 신호를 AND 게이트(1018) 및 단자(1022)에 출력한다. 카운트값이 하한값 이하인 경우, 액체 용기(1)내의 액체가 액추에이터(106)의 장착 위치에서 존재하지 않는 것을 의미한다.
비교부(1014,1016)의 쌍방이 High의 신호를 출력한 경우, 즉 카운트값이 상한값보다 작고 하한값보다 큰 경우 AND 게이트(1018)는 High의 신호를 출력한다. 이 경우, 역기전력 파형의 주파수가 상한값보다 낮으므로, 액체 용기(1)내의 액체가 액추에이터(106)의 장착 위치 수준에서 존재한다. 또한 역기전력 파형의 주파수가 하한값보다 높으므로, 액체 용기(1)가 기록 장치에 확실히 장착되어 있으며, 액체가 액추에이터(106)의 장착 위치 수준에서 있는 것을 알 수 있다. 즉, 단자(1020)가 High인 경우는 액체 용기(1)가 기록 장치에 확실히 장착되어 있으며, 액체가 액추에이터(106)의 장착 위치 수준에서 존재하는 정상적인 상태이다.
비교부(1014)가 Low의 신호를 출력하고, 비교부(1016)가 High의 신호를 출력한 경우, 즉 카운트값이 상한값 이상이고 하한값보다 큰 경우, AND 게이트(1018)는 Low의 신호를 출력한다. 또, 단자(1022)에는 High의 신호가 입력된다. 이 경우, 단자(1020)가 Low이므로 액체 용기(1)내의 액체는 비정상 상태이며, 단자(1022)가 High이므로 액체 용기(1)가 기록 장치에 장착되어 있지 않든가 또는 확실히 장착되어 있지 않은 것으로 판정할 수 있다.
도 14는 액추에이터(106)의 제조 방법을 나타낸다. 복수의 액추에이터(106), 도 14의 경우 4개의 액추에이터(106)가 일체로 형성된다. 도 14에 나타낸 일체로 형성된 복수의 액추에이터(106) 성형물을 각각의 액추에이터로 절단함으로써 도 15에 나타낸 액추에이터를 제조한다. 도 14에서 나타낸 바와 같이 일체로 형성된 복수의 액추에이터(106) 각각의 압전 소자가 원형이면, 일체로 성형된 각각의 액추에이터(106)를 절단함으로써, 도 20에 나타낸 액추에이터(106)를 제조할 수 있다. 복수의 액추에이터(106)를 일체로 형성시킴으로써, 복수의 액추에이터(106)는 동시에 효과적으로 제조할 수 있고, 또한 운반 도중의 취급도 쉬워진다.
액추에이터(106)는 박판 또는 진동판(176), 기판(178), 탄성파 발생 장치 또는 압전 소자(174), 단자 형성재 또는 상부 전극 단자(168), 단자 형성재 또는 하부 전극 단자(170)를 가진다. 압전 소자(174)는 압전 진동판 또는 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166)을 포함한다. 진동판(176)은 기판(178)의 상면 상에 형성되고, 하부 전극(166)은 진동판(176)의 상면에 형성된다. 압전층(160)은 하부 전극(166)의 상면 상에 형성되고, 상부 전극(164)은 압전층(160)의 상면 상에 형성된다. 따라서, 압전층(160)의 주요 부분은 압전층(160)의 주요 부분을 상면으로부터의 상부 전극(164)의 주요 부분 및 저면으로부터의 하부 전극(166)의 주요 부분 사이에서 끼움으로써 형성된다.
복수의 압전 소자(174), 도 14의 경우 4개의 압전층은 진동판(176) 상에 형성된다. 하부 전극(166)은 진동판(176)의 상면 상에 형성된다. 압전층(160)은 하부 전극(166)의 상면 상에 형성되고, 상부 전극(164)은 압전층(160)의 상면 상에 형성된다. 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)는 상부 전극(164) 및 하부전극(166)의 말단부 상에 형성된다. 액추에이터(106) 네개는 각 액추에이터(106)를 별도로 절단시켜 개별로 사용된다.
도 15는 도 14에 나타낸 액추에이터(106)의 부분 단면도이다. 관통공(178a)은 기판(178)의 압전 소자(174)와 대향하고 있는 면에 형성된다. 관통공(178a)은 진동판(176)에 의해 밀봉된다. 진동판(176)은 알루미나 및 지르코늄 옥사이드와 같은 전기적 절연 특성을 갖고 탄성적으로 변형할 수 있는 물질로써 형성되어 있다. 압전 소자(174)는 관통공(178a)에 대향하여 진동판(176)상에 형성된다. 하부 전극(166)은 진동판(176)의 상면 상에서 한 방향, 즉, 도 16에서 관통공(178a)으로부터 왼쪽 방향으로 연장되도록 형성된다. 상부 전극(164)은 압전층(160)의 상면 상에서 한 방향, 즉, 도 16에서 관통공(178a)으로부터 오른쪽 방향으로 연장되도록 형성된다. 각각의 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)는 각각의 보충 전극(172) 및 하부 전극(166)의 표면상에 형성된다. 하부 전극(166)은 하부 전극 단자(170)와 전기적으로 접촉하고, 상부 전극 단자(168)는 하부전극 단자(172)와 전기적으로 접촉하여 압전 소자 및 액추에이터(106)의 외측 사이에서 신호를 전달한다. 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)는 전극 및 압전층 높이의 합인 압전 소자의 높이보다 더 높은 높이를 갖는다.
도 17은 도 14에 나타낸 액추에이터(106)의 제조 방법을 나타낸다. 첫째, 관통공(940a)은 프레스 또는 레이저 가공에 의해 그린 시트(940)를 천공시킴으로써그린 시트(940) 상에 형성된다. 그린 시트(940)는 소성 공정 후 기판(178)이 된다. 그린 시트(940)는 세라믹 물질 같은 재료로 형성된다. 이후, 그린 시트(941)는 그린 시트(940)의 표면상에 적층된다. 그린시트(941)는 소성 공정 후 진동판(176)이 된다. 그린 시트(941)는 지르코늄 옥사이드와 같은 재료로 형성된다. 이후, 전도층(942), 압전층(160) 및 전도층(944)이 프린팅과 같은 방법에 의해 그린 시트(941)의 표면상에 순차적으로 형성된다. 전도층(942)은 하부 전극(166)이 되고, 전도층(944)은 소성 공정 후 상부 전극(164)이 된다. 다음, 그린 시트(940), 그린시트(941), 전도층(942), 압전층(160) 및 전도층(944)은 건조하고 소성한다. 스페이서 부재(947, 948)는 그린 시트(940,941) 상에 제공되어 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)의 높이를 증가시켜 압전 소자보다 높게 된다. 스페이서 부재(947, 948)는 그린 시트(940, 941)와 같은 재료를 인쇄하거나 그린시트(941) 상에 그린 시트를 적층함으로써 형성한다. 이 스페이서 부재(947, 948)에 의해, 귀금속인 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)의 원료 량이 감소될 수 있다. 또한, 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)의 두께가 감소될 수 있기 때문에, 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)는 안정적인 높이가 되도록 정확히 인쇄할 수 있다.
전도층(942)이 형성됨과 동시에, 전도층(944))에 접속되는 접속부(944`) 및 스페이서 부재(947, 948)가 형성된다면, 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)는 쉽게 형성되고 강하게 고정될 수 있다. 마지막으로, 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)는 전도층(942) 및 전도층(944)의 단부 영역상에형성된다. 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)를 형성할 때, 상부 전극 단자(168) 및 하부 전극 단자(170)가 압전층(160)과 전기적으로 접속하도록 형성한다.
도 18은 본발명의 잉크 카트리지의 또 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 18a는 본 실시 형태의 잉크 카트리지의 저부의 단면도이다. 본 실시 형태의 잉크 카트리지는 잉크를 수용한 용기(1)의 저면 상에 관통공(1c)을 가진다. 관통공(1c)의 저부는 액추에이터(605)에 의해 폐쇄되고 잉크 저장부를 형성한다.
도 18b는 도 18a에 나타낸 액추에이터(650) 및 관통공(1c)의 상세 단면도이다. 도 18c는 도 18b에 나타낸 액추에이터(650) 및 관통공(1c)의 평면도를 나타낸다. 액추에이터(650)는 진동판(72) 및 진동판에 고정된 압전소자(73)를 갖는다. 액추에이터(650)는 용기(1)의 저면에 고정되어 압전 소자(73)가 진동판(72) 및 기판(71)을 통하여 관통공(1c)과 접할 수 있다. 진동판(72)은 탄성적으로 변형될 수 있고 내잉크성이다.
압전 소자(73) 및 진동판(72)의 잔류 진동에 의해 발생된 역기전력의 진폭 및 주파수는 용기(1) 내의 잉크 양에 따라 변한다. 관통공(1c)은 액추에이터(650)와 대향하는 위치에 형성되고, 최소 일정량의 잉크가 관통공(1c)내에 확보된다. 따라서, 잉크-엔드 상태는 관통공(1c) 내에 확보된 잉크 양에 의해 결정되는 액추에이터(650)의 진동 특성을 미리 측정함으로써 검출할 수 있다.
도 19는 관통공(1c)의 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 19a, 19b 및 19c 각각에서, 도면의 왼쪽 측은 관통공(1c) 내에 잉크 K가 없는 상태를 나타내고 도면의오른쪽 측은 관통공(1c) 내에 잉크 K가 남아있는 상태를 나타낸다. 도 18의 실시 형태에서, 관통공(1c)의 측면은 수직벽으로서 형성된다. 도 19a에서, 관통공(1c)의 측면(1d)은 수직 방향으로 기울어지고 외측으로 확장되면서 개방되어 있다. 도 19b에서, 단차부(1e, 1f)은 관통공(1c)의 측면 상에 형성된다. 상부에 있는 단차부(1f)가 하부에 있는 단차부(1e)보다 넓게 되어 있다. 도 19c에서, 관통공(1c)은 잉크가 쉽게 방출되는 방향, 즉 잉크 공급구(2) 방향으로 연장하는 홈(1g)을 가진다.
도 19a 내지 19c 에 나타낸 관통공(1c)의 모양에 따르면, 잉크 저장부 내의 잉크 K의 양은 감소될 수 있다. 따라서, M'cav는 도 20 및 도 21에서 설명하는 M'max보다 더 작아질 수 있기 때문에, 잉크-엔드 상태에서 액추에이터(650)의 진동 특성은 인쇄를 위한 충분한 양의 잉크 K가 용기 내에 남아있을 때의 진동 특성과 매우 다르고, 따라서 잉크-엔드 상태를 확실히 검출될 수 있다.
도 20은 액추에이터의 또 다른 실시 형태의 사시도이다. 액추에이터(660)는 액추에이터(660)를 구성하는 기판, 또는 부착판(72)의 관통공(1c)보다 외측에 패킹(76)을 갖는다. 코킹 구멍(77)액추에이터(660)의 바깥 면상에 형성된다. 액추에이터(660)는 코킹 구멍(77)을 통하여 코킹으로 용기(1)에 고정된다.
도 21a 및 21b는 액추에이터의 추가적인 실시 형태의 사시도이다. 이 실시 형태에서, 액추에이터(670)는 오목부 형성 기판(80) 및 압전 소자(82)를 포함한다. 오목부(81)는 에칭과 같은 기술에 의해 오목부 형성 기판(80)의 한쪽 면에 형성되고, 압전 소자(82)는 오목부 형성 기판(80)의 다른 면에 장착된다. 오목부(81)의저부는 오목부 형성 기판(80) 내의 진동 영역으로서 작용한다. 따라서, 액추에이터(670)의 진동 영역은 오목부(81)의 주변에 의해 결정된다. 더우기, 액추에이터(670)는 도 20에 나타낸 액추에이터(670)의 구조와 유사한 구조를 갖는데, 도 20에서 기판(178) 및 진동판(176)은 일체로 형성된다. 따라서, 잉크 카트리지의 제조 중의 제조 공정은 감소될 수 있고, 잉크 카트리지의 제조 비용 또한 감소될 수 있다. 액추에이터(670)는 용기(1) 상에 제공된 관통공(1c)내로 매입될 수 있는 크기를 갖는다. 이에 의해, 오목부(81)는 캐비티으로서 작용할 수 있다. 도 20에 나타낸 액추에이터(106)는 도 21에 나타낸 액추에이터(670)에서와 같이 구멍(1c) 내로 매입되도록 형성해도 좋다.
도 22는 액추에이터(106)를 장착 모듈(100)로서 일체로 형성하는 구성의 사시도이다. 모듈(100)은 잉크 카트리지의 용기(1)의 소정 부분 상에 장착된다. 모듈(100)은 잉크 액체의 적어도 음향 임피던스의 변화를 검출함으로써 용기(1) 내의 잉크 소비 상태를 검출하도록 구성된다. 본 실시 형태의 모듈(100)은 액추에이터(106)를 용기(1)에 장착하기 위한 액체 용기 장착재(101)를 갖는다. 액체 용기 장착재(101)는 기저 장착부(102) 상의 구동 신호에 의해 발진하는 액추에이터(106)를 수용한 원통부(116)를 장착하는 구조를 갖는데, 그 모양은 실질적으로 사각형이다. 모듈(100)은 모듈이 잉크 카트리지 상에 장착될 때, 모듈(100)의 액추에이터(106)가 외부와 접촉할 수 없도록 구성되어 액추에이터(106)는 외부 접촉으로부터 보호될 수 있다. 원통부(116)의 모서리의 상단은 원통부가 잉크 카트리지 내에 형성된 구멍 내로 쉽게 장착되도록 홈이 파여 있다.
도 23은 모듈(100)의 구조를 나타내기 위한 도 22 내에 나타낸 모듈(100)의 분해도를 나타낸다. 모듈(100)은 수지로 만든 액체 용기 장착재(101) 및, 판(110) 및 오목부(113)를 갖는 압전 장치 장착재(105)를 포함한다. 더우기, 모듈(100)은 리드선(104a, 104b), 액추에이터(106) 및 필름(108)을 갖는다. 바람직하게는, 판(110)은 스테인리스 또는 스테인리스 합금과 같이 녹이 잘 슬지 않는 재료로 만들어진다. 개구(114)는 액체 용기 장착재(101) 내에 포함된 원통부(116) 및 기저 장착부(102)의 중앙부 상에 형성되어 원통부(116) 및 기저 장착부(102)가 리드선(104a, 104b)를 포함할 수 있다. 오목부(113)는 원통부(116) 및 기저 장착부(102)의 중앙부 상에 형성되어, 원통부(116) 및 기저 장착부(102)가 액추에이터(106), 필름(108) 및 판(110)을 포함할 수 있다. 액추에이터(106)는 필름(108)을 통하여 판(110)에 접속하고 판(110) 및 액추에이터(106)는 액체 용기 장착재(101)에 고정된다. 따라서, 리드선(104a, 104b), 액추에이터(106), 필름(108) 및 판(110)은 액체 용기 장착재(101) 상에 일체로 장착된다. 리드선(104a, 104b) 각각은 액추에이터(106)의 상부 전극 및 하부 전극(166)을 결합시킴으로써 압전층에 구동 신호를 전달하고, 또한 기록 장치에 대한 액추에이터(106)에 의해 검출되는 공진 주파수의 신호도 전달한다. 액추에이터(106)는 리드선(104a, 104b)으로부터 전달된 구동 신호에 기초하여 일시적으로 발진한다. 액추에이터(106)는 발진 후 계속 진동하여 잔류 진동에 의해 역기전력을 발생시킨다. 역기전력의 파형의 진동 주기를 검출함으로써, 액체 용기 내의 액체의 소비 상태에 상응하는 공진 주파수가 검출될 수 있다. 필름(108)은 액추에이터(106)와 판(110)을 접착하여 액추에이터(106)를 밀봉한다. 필름(108)은 폴리올레핀과 같은 재료로 형성되고 열 융착에 의해 액추에이터(106)와 판(110)을 접착한다. 액추에이터(106)와 판(110)을 필름(108)과 면끼리 접착함으로써, 접착 위치의 불균일성이 감소하여, 진동판이외의 부분은 진동하지 않는다. 따라서, 액추에이터(106)를 판(110)에 접착시키기 전과 후의 공진 주파수의 변화는 작다.
판(110)은 원형이고, 기저 장착부(102)의 개구(114)는 원통형으로 형성된다. 액추에이터(106) 및 필름(108)은 사각형으로 형성된다. 리드선(104), 액추에이터(106), 필름(108) 및 판(110)은 기저 장착부(106)에 탈착가능하게 할 수도 있다. 각각의 기저 장착부(102), 리드선(104), 액추에이터(106), 필름(108) 및 판(110)은 모듈(100)의 중심축에 대해 대칭적으로 배치된다. 더우기, 기저 장착부(102), 액추에이터(106), 필름(108) 및 판(110)의 각각의 중심은 모듈(100)의 중심축 상에 실질적으로 배열된다.
기저 장착부(102)의 개구(114)는 개구(114)의 면적이 액추에이터(106)의 진동 영역의 면적보다 크도록 형성된다. 관통공(112)은 액추에이터(106)의 진동부와 접한 판(110)의 중심 상에 형성된다. 도 20 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 캐비티(162)는 액추에이터(106) 상에 형성되고, 관통공(112) 및 캐비티(162)는 잉크 저장부를 형성한다. 판(110)의 두께는 바람직하게는, 관통공(112)의 직경보다 작아서 잔류 잉크의 영향을 감소시킨다. 예를 들면, 관통공(112)의 깊이는 바람직하게는 관통공(112)의 직경의 3분의 1보다 작다. 관통공(112)의 모양은 실질적으로 원이고 모듈(100)의 중심축에 대해 대칭적이다. 더우기, 관통공(112)의 면적은액추에이터(106)의 캐비티(162)의 개구 면적보다 크다. 관통공(112)의 단면 형상의 주위는 계단 형상이거나 끝이 뾰족한 형상일 수 있다. 모듈(100)은 용기(1)의 측면, 상단, 또는 저면에 장착되어 관통공(112)이 용기(1)의 내부와 면한다. 잉크가 소비되면, 액추에이터(106) 주위의 잉크는 소진되고, 액추에이터(106)의 공진 주파수는 크게 변한다. 따라서 잉크 레벨의 변화를 검출할 수 있다.
도 24는 모듈의 또 다른 실시 형태의 사시도를 나타낸다. 압전 장치 장착재(405)가 본 실시 형태의 모듈(400) 내의 액체 용기 장착재(401) 상에 형성된다. 원통부(403)는 액체 용기 장착재(401) 내에서 원통형상이고, 기저 장착부(102) 상에 형성되고, 사각형의 평면을 갖고, 모서리는 다듬어져있다. 더우기, 압전 장치 장착재(405)는 원통부(403) 상에 설정된 판 형상 소자(406) 및 오목부(413)를 포함한다. 액추에이터(106)는 판 형상 소자(406)의 측면 상에 제공된 오목부(413) 상에 배열된다. 판 형상 소자(406)의 상단은 액추에이터(106)를 잉크 카트리지 내로 장착할 때 잉크 카트리지 내로 쉽게 정합하도록 소정의 각도로 깎여 있다.
도 25는 모듈의 구조를 나타내기 위한 도 24 내에 나타낸 모듈(400)의 분해 사시도를 나타낸다. 도 22 내에 나타낸 모듈(100)과 같이, 모듈(400)은 액체 용기 장착재(401) 및 압전 장치 장착재(405)를 포함한다. 액체 용기 장착재(401)는 기저 장착부(402) 및 원통부(403)를 갖고, 압전 장치 장착재(405)는 판 형상 소자(405) 및 오목부(413)를 갖는다. 액추에이터(106)는 판(410)에 접합되고 오목부(413)에 고정된다. 모듈(400)은 리드선(404a, 404b), 액추에이터(106) 및필름(408)을 갖는다.
본 실시 형태에 따르면, 판(410)은 사각형이고, 판 형상 소자(406)에 제공된 개구(414)는 사각형으로 형성된다. 리드선(404a, 404b), 액추에이터(106), 필름(408) 및 판(410)은 기저 장착부(402)에 착탈가능하게 할 수도 있다. 각각의 액추에이터(106), 필름(408) 및 판(410)은 개구(414) 평면에 수직방향으로 연장된 중심축에 대해 대칭적으로 배치되고 개구(414)의 중심을 통과한다. 더우기, 액추에이터(106), 필름(408) 및 판(410)의 각각의 중심은 개구(414)의 중심축 상에 실질적으로 배열된다.
판(410)의 중심에 제공된 관통공(412)은 관통공(412)의 면적이 액추에이터(106)의 캐비티(162)의 개구의 면적보다 크도록 형성된다. 액추에이터(106)의 캐비티(162) 및 관통공(412)은 함께 잉크 저장부를 형성한다. 관통공(412)의 모양은 실질적으로 원이고 모듈(400)의 중심축에 대해 대칭적이다. 더우기, 관통공(412)의 면적은 액추에이터(106)의 캐비티(162)의 개구 면적보다 크다. 관통공(412)의 단면 형상의 주위는 계단 형상이거나 끝이 뾰족한 형상일 수 있다. 모듈(400)은 용기(1)의 저면에 장착되어 관통공(412)이 용기(1)의 내부에 배치된다. 액추에이터(106)가 수직방향으로 연장하도록 액추에이터(106)가 용기(1) 내부에 배열되므로, 잉크-엔드 타이밍 설정은 기저 장착부(402)의 높이를 변화시켜 용기내의 액추에이터(106)의 장착 위치의 높이를 변경시킴으로써 쉽게 변경할 수 있다.
도 26은 모듈의 또 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 22에 나타낸 모듈(100)과 같이, 도 26의 모듈(500)은 기저 장착부(502) 및 원통부(503)를 갖는 액체 용기 장착재(501)를 포함한다. 더우기, 모듈(500)은 리드선(504a, 504b), 액추에이터(106), 필름(508) 및 판(510)을 추가로 갖는다. 개구(514)는 액체 용기 장착재(501) 내에 포함되어 있는 기저 장착부(502)의 중심 상에 형성되어 기저 장착부(502)가 리드선(504a, 504b)을 포함할 수 있다. 오목부(513)는 원통부(503) 상에 형성되어 원통부(503)가 액추에이터(106), 필름(508) 및 판(510)을 포함할 수 있다. 액추에이터(106)는 압전 장치 장착재(505)에 판(510)을 통하여 고정된다. 상면이 수직방향으로 기울어진 원통부(503)는 사각 평면을 갖고 모서리가 다듬어진 기저 장착부 상에 형성된다. 액추에이터(106)는 수직방향으로 기울어진 원통부(503)의 상면 상에 제공된 오목부(513) 상에 배열된다.
모듈(500)의 상단은 기울어지고, 액추에이터(106)는 이 기울어진 표면상에 장착된다. 따라서, 만약 모듈(500)이 용기(1)의 기저 또는 측면상에 장착되면, 액추에이터(106)는 용기(1)의 수직방향으로 기울어진다. 모듈(500)의 상단의 경사각은 검출 성능을 고려하여 실질적으로 30도에서 60도 사이이다.
모듈(500)은 액추에이터(106)가 용기 내부에 배치될 수 있도록 용기(1)의 기저 및 측면 상에 장착되어 있다. 모듈(500)이 용기(1)의 측면에 장착될 때, 액추에이터(106)는, 액추에이터(106)가 경사지게 용기(1)의 위, 아래, 측면과 접하도록 용기(1) 상에 장착된다. 모듈이 용기의 바닥에 장착될 때, 액추에이터(106)는 바람직하게는, 액추에이터(106)가 경사지게 용기(1)의 잉크 공급구 측과 접하도록 용기(1) 상에 장착된다.
도 27은 도 22에서 나타낸 모듈(100)이 용기(1) 상에 장착될 때 용기 바닥 주위의 단면도이다. 모듈(100)은 용기(1)의 측벽을 관통하도록 장착되어 있다. O 링(365)은 용기(1)의 측벽 및 모듈(100) 사이의 접속 면에 제공되어 모듈(100)과 용기(1) 사이를 밀봉한다. 모듈(100)은 바람직하게는 도 22에서 설명된 바와 같이 원통부를 포함하여 모듈(100)이 O 링에 의해 밀봉될 수 있다. 용기(1) 내에 모듈(100) 상단을 삽입시킴으로써, 용기(1) 내의 잉크는 판(110)의 관통공(112)을 통하여 액추에이터(106)와 접촉한다. 액추에이터(106)의 잔류 진동의 공진 주파수는 액추에이터(106)의 진동부의 환경이 액체인지 가스인지에 따라 다르기 때문에, 잉크 소비 상태는 모듈(100)을 이용하여 검출할 수 있다. 더우기, 모듈(100)을 용기(1) 상에 장착하여 잉크의 존재를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 도 24에 나타낸 모듈(400), 도 26에 나타낸 모듈(500), 또는 도 28에 나타낸 모듈(700A, 700B) 및 몰드 구조물(600)도 용기(1) 상에 장착하여 잉크의 존재를 검출할 수 있다.
도 28a는 모듈(700B)을 용기(1) 상에 장착할 때 잉크 용기의 단면도이다. 본 실시 형태는 장착 구조물의 예로 모듈(700B)을 사용한다. 모듈(700B)은 액체 용기 장착재(360)가 용기(1)의 내부로 돌출하도록 장착된다. 관통공(370)은 장착판(350) 내에 형성되고, 관통공(370)은 액추에이터(106)의 진동부와 면한다. 또 모듈(700B)의 저부에는 구멍(382)이 형성되고 압전 장치 장착재(363)가 형성되어 있다. 액추에이터(106)는 구멍(382)의 한쪽을 막도록 배치된다. 따라서, 잉크는 압전 장치 장착재(363)의 구멍(382) 및 장착판(350)의 관통공(370)을 통하여 진동판(176)과 접촉한다. 압전 장치 장착부재(363)의 구멍(382) 및 장착판(350)의 관통공(370)은 함께 잉크 저장부를 형성한다. 압전 장치 장착재(363) 및 액추에이터(106)는 장착판(350) 및 필름부에 의해 고정된다. 실링 구조물(372)은 액체 용기 장착재(360) 및 용기(1)의 접속부 상에 제공된다. 실링 구조물(372)은 합성 수지 등의 가소재 또는 O 링에 의해 형성된다. 도 28a에서, 모듈(700B) 및 용기(1)는 별개로 되어 있지만, 압전 장치 장착재는 도 28b에서 나타낸 바와 같이 용기(1)의 일부분으로 구성할 수 있다.
도 28에 나타낸 모듈(700B)은 도 22 내지 도 26에 나타낸 바와 같이 모듈에 리드선을 매입할 필요가 없다. 따라서, 제조 공정이 간단하게 된다. 또한, 모듈(700B)의 교체가 가능하므로 모듈(700B)의 재이용도 가능하다.
잉크 카트리지를 흔들 때 용기(1)의 상면 또는 측면에 부착되어, 용기(1)의 상면 또는 측면으로부터 떨어진 잉크가 액추에이터(106)와 접촉하여 액추에이터(106)가 오동작할 가능성이 있지만, 모듈(700B)의 액체 용기 장착재(360)가 용기(1)의 내부로 돌출되어 있으므로, 액추에이터(106)는 용기(1)의 상면 또는 측면으로부터 떨어진 잉크에 의해 오동작하지 않는다.
또한, 도 28a의 실시 형태에서 모듈(700B)은 진동판(176)과 장착판(350) 일부만이 용기(1) 내의 잉크와 접촉하도록 용기(1)에 장착되어 있다. 도 22 내지 도 26에 나타낸 리드선(104a,104b,404a,404b,504a,504b) 전극의 모듈로의 매입은 도 28a에 나타낸 실시 형태에서는 불필요하게 된다. 따라서, 제조 공정이 간단하게 된다. 또한, 액추에이터(106)의 교체가 가능하므로 액추에이터(106)의 재이용도 가능하다.
도 28b는 용기(1) 상에 액추에이터(106)를 장착할 때 잉크 용기의 단면도이다. 보호재(361)는 도 28b에 나타낸 실시 형태의 잉크 카트리지 내의 액추에이터(106)와 별도로 용기 상에 장착된다. 따라서, 보호재(361) 및 액추에이터(106)는 모듈로서 일체가 아니므로, 보호재(361)는 액추에이터(106)에 사용자가 접촉되지 않도록 보호할 수 있다. 액추에이터(106)의 정면에 제공된 구멍(380)은 용기(1)의 측벽 상에 배치된다. 액추에이터(106)는 압전층(160), 상부 전극(164), 하부 전극(166), 진동판(176) 및 장착판(350)을 포함한다. 진동판(176)은 장착판(350) 상에 형성되고, 하부 전극(166)은 진동판(176) 상에 형성된다. 압전층(160)은 하부 전극(166)의 상면 상에 형성되고, 상부 전극(164)은 압전층(160)의 상면 상에 형성된다. 따라서, 압전층(160)의 주요 부분은 압전층(160)의 주요 부분을 상면으로부터의 상부 전극(164)의 주요 부분 및 저면으로부터의 하부 전극(166)의 주요 부분 사이에서 끼움으로써 형성된다. 압전층(160), 상부 전극(164) 및 하부 전극(166) 각각의 주요 부분인 원형부는 압전 소자를 형성한다. 압전 소자는 진동판(176) 상에 형성된다. 압전 소자 및 진동판(176)의 진동 영역은 진동부를 구성하는데, 진동부 상에서 액추에이터(106)가 진동한다. 관통공(370)은 장착판(350) 상에 제공된다. 또한, 용기(1)의 측벽 상에는 구멍(380)이 형성된다. 따라서, 잉크는 용기(1)의 구멍(380) 및 장착판(350)의 관통공(370)을 통하여 진동판(176)과 접촉한다. 용기(1)의 구멍(380) 및 장착판(350)의 관통공(370)은 함께 잉크 저장부를 형성한다. 또한, 액추에이터(106)가 보호재(361)에 의해 보호되기 때문에, 액추에이터(106)는 외부접촉으로부터 보호될 수 있다. 도 20에 나타낸 기판(178)은 도 28a 및 28b에 나타낸 실시 형태의 장착판(350) 대신 사용될 수 있다.
도 28c는 액추에이터(106)를 포함하는 몰드 구조물(600)을 포함하는 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태에서, 몰드 구조물(600)은 액추에이터(106) 및 몰드 부재(364)를 가진다. 액추에이터(106) 및 몰드 부재(364)는 일체로 형성된다. 몰드 부재(364)는 실리콘 수지와 같은 가소재로 형성된다. 몰드 부재(364)는 그 내부에 리드선(362)을 포함한다. 몰드 부재(364)는 액추에이터(106)로부터 연장된 두 개의 레그(leg)를 갖도록 형성된다. 몰드 부재(364)의 두 개의 레그의 말단은 반구 형상으로 형성되어 몰드 부재(364)를 용기(1)에 강하게 고정시킨다. 몰드 부재(364)는 액추에이터(106)가 용기(1)의 내부로 돌출하고, 액추에이터(106)의 진동부가 용기(1) 내부의 잉크와 접촉하도록 용기(1) 상에 장착된다. 액추에이터(106)의 상부 전극(164), 압전층(160) 및 하부 전극(164)은 몰드 부재(354)에 의해 잉크로부터 보호된다.
도 28c에 나타낸 몰드 구조물(600)은 몰드 부재(364) 및 용기(1) 사이에서 실링 구조물(372)을 필요로 하지 않기 때문에, 용기(1)로부터의 잉크 누출은 감소될 수 있다. 또한, 몰드 구조물(600)은 몰드 구조물(600)이 용기(1)의 위측으로부터 돌출하기 않는 형태를 가지기 때문에, 몰드 구조물(600)은 외부 접촉으로부터 액추에이터(106)를 보호할 수 있다. 잉크 카트리지를 흔들 때 잉크가 용기(1) 상면 또는 측면에 부착되어 용기(1)의 상면 또는 측면으로부터 떨어진 잉크가 액추에이터(106)와 접촉하여 액추에이터(106)가 오동작할 가능성이 있다. 그렇지만, 몰드 구조물(600)의 몰드 부재(364)가 용기(1)의 내부로 돌출되어 있으므로, 액추에이터(106)는 용기(1)의 상면 또는 측면로부터 떨어진 잉크에 의해 오동작하지 않는다.
도 29는 도 1에 나타낸 액추에이터(106)를 사용하는 잉크 카트리지 및 잉크젯 기록 장치를 나타낸다. 복수의 잉크 카트리지(180)는 잉크 카트리지(180) 각각에 상응하는 복수의 잉크 도입 부재(182) 및 홀더(184)를 갖는 잉크젯 기록 장치 상에 장착된다. 복수의 잉크 카트리지(180) 각각은 서로 다른 종류의 잉크를 수용하는데, 예를 들면, 서로 다른 색상의 잉크이다. 적어도 음향 임피던스를 검출하는 액추에이터(106)는 복수의 잉크 카트리지(180)의 각각의 저면에 장착된다. 잉크 카트리지(180) 내의 잉크 잔류량은 잉크 카트리지(180) 상에 액추에이터(106)를 장착시킴으로써 검출할 수 있다.
도 30은 잉크젯 기록 장치의 헤드 부재 주위를 상세히 나타낸다. 잉크젯 기록 장치는 잉크 도입 부재(182), 홀더(184), 헤드판(186) 및 노즐판(188)을 갖는다. 잉크를 뿜어내는 복수의 노즐(190)은 노즐판(188) 상에 형성된다. 잉크 도입부재(182)는 공기 공급 구멍(181) 및 잉크 도입 입구(183)를 갖는다. 공기 공급 구멍(181)은 잉크 카트리지(180) 내로 공기를 공급한다. 잉크 도입 입구(183)는 잉크 카트리지(180)로부터 잉크를 도입한다. 잉크 카트리지(180)는 공기 도입구(185)와 잉크 공급구(187)를 갖는다. 공기 도입구(185)는 잉크 도입 부재(182)의 공기 공급구(181)로부터 잉크 카트리지(180) 내로 공기를 도입한다. 잉크 공급구(187)는 잉크 도입 부재(182)의 잉크 도입구(183)로 잉크를 공급한다.잉크 카트리지(180)는 잉크 도입 부재(182)로부터 공기를 도입시킴으로써 잉크 카트리지(180)로부터 잉크 도입 부재(182)내로의 잉크 공급을 가속시킨다. 홀더(184)는 잉크 카트리지(180)로부터 잉크 도입 부재(182)를 통하여 공급된 잉크를 헤드판(186)내로 연통시킨다.
도 31은 도 30에 나타낸 잉크 카트리지(180)의 다른 실시 형태를 나타낸다. 액추에이터(106)는 저면(194a)상에 장착되는데, 이는 도 31a에 나타낸 잉크 카트리지(180A)의 수직방향으로 기울어지도록 형성된다. 방파벽(192)은 잉크 용기(194)의 저면으로부터 소정의 높이를 가지고 잉크 카트리지(180)의 잉크 용기(194) 내부의 액추에이터(106)와 대향하는 위치에 제공된다. 액추에이터(106)가 수직방향으로 기울어진 잉크 용기(194) 상에 장착되므로, 잉크의 유출은 향상될 수 있다.
잉크로 채워진 갭이 액추에이터(106) 및 방파벽(192) 사이에 형성된다. 방파벽(192) 및 액추에이터(106) 사이의 공간이 모세관 힘에 의해 잉크를 붙잡지 않도록 하는 공간을 가진다. 잉크 용기(194)가 롤링될 때, 잉크파가 롤링에 의해 잉크 용기(194) 내에 발생하고, 액추에이터(106)가 잉크파의 쇼크에 의해 발생한 가스 또는 공기 방울을 검출함으로써 오동작할 가능성이 있다. 방파벽(192)를 제공함으로써, 액추에이터(106) 주위의 잉크파를 방지하여 액추에이터(106)의 오동작을 방지할 수 있다.
도 31에 나타낸 잉크 카트리지(180B)의 액추에이터(106)는 잉크 용기(194)의 공급구의 측벽상에 장착된다. 액추에이터(106)는 액추에이터(106)가 잉크 공급구(187)에 근접하여 장착된다면 잉크 용기(194)의 측벽 또는 저면 상에 장착되어도 좋다. 액추에이터(106)는 바람직하게는, 잉크 용기(194)의 폭 방향의 중심 상에 장착된다. 잉크가 잉크 공급구(187)를 통하여 외부로 공급되므로, 잉크 및 액추에이터(106)는 잉크 공급구(187) 근처에 액추에이터(106)를 제공함으로써 잉크 니어 엔드 시간까지 확실하게 접촉한다. 따라서, 액추에이터(106)는 잉크 니어 엔드 시간을 확실하게 검출할 수 있다.
더우기, 액추에이터(106)를 잉크 공급구(187)에 근접하게 제공함으로써, 잉크 용기를 카트리지 상의 카트리지 홀더에 장착할 때 잉크 용기의 액추에이터(106)와 카트리지의 접점의 위치 결정이 확실히 된다. 이는 잉크 공급구와 잉크 공급침 사이의 결합의 신뢰성이 잉크 용기 및 카트리지의 결합 중에 가장 중요하기 때문이다. 만약 작은 갭일지라도 있으면, 잉크 공급침의 끝부분이 손상되거나 O 링과 같은 밀봉 구조가 손상되어서 잉크가 누설될 것이다. 이러한 종류의 문제를 예방하기 위해서, 잉크젯 프린터는 통상 카트리지 상에 잉크 용기를 장착하는 동안에 잉크 용기의 위치를 정확히 파악할 수 있는 특이적 구조를 갖는다. 따라서, 액추에이터(106)를 잉크 공급구 가까이 배치시킴으로써 액추에이터(106)의 위치 설정도 확실히 된다. 더우기, 액추에이터(106)는 액추에이터(106)를 잉크 용기(194)의 폭 방향의 중심에 장착함으로써 더욱 확실하게 위치 설정된다. 이는 홀더 상에 잉크 용기를 장착하는 동안 잉크 용기가 축의 중심이 상기 폭 방향의 중심선인 축을 따라 구를 때 롤링이 최소이기 때문이다.
도 32는 잉크 카트리지(180)의 또 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 32a는 잉크 카트리지(180C)의 단면도이고, 도 32b는 도 32a에 나타낸 잉크 카트리지(180C)의 측벽(194b)을 확대 단면도이다. 도 32c는 잉크 카트리지(180C)의 측벽(194b)의 정면으로부터의 투시도를 나타낸다. 반도체 기억 장치(7) 및 액추에이터(106)는 잉크 카트리지(180C) 내의 동일 회로 보드(610) 상에 형성된다. 도 32b 및 32c에 나타낸 바와 같이, 반도체 기억 장치(7)는 회로 보드(610)의 상부측에 형성되고, 액추에이터(106)는 동일 회로 보드(610)상의 반도체 기억 장치(7)의 하부측상에 형성된다. 다른 종류의 O 링(614)이 액추에이터(106)를 둘러싼다. 복수의 코킹부(616)가 측벽(194b) 상에 형성되어 회로 보드(610)를 잉크 용기(194)와 결합시킨다. 회로 보드(610)를 코킹부(616)를 사용하여 잉크 용기(194)와 함께 결합시키고 다른 종류의 O 링(614)을 회로 보드(610)에 밀어넣음으로써, 액추에이터(106)의 진동 영역은 잉크와 접촉할 수 있고, 동시에, 잉크 카트리지의 내부는 잉크 카트리지의 외부로부터 밀봉된다.
단자(612)가 반도체 기억 장치(7) 및 그 주위에 형성된다. 단자(612)는 반도체 기억 장치(7) 및 잉크젯 기록 장치 등의 외부 사이에서 신호를 전달한다. 반도체 기억 장치(7)는 EEPROM과 같이 재기록 가능한 반도체에 의해 구성될 수 있다. 반도체 기억 장치(7) 및 액추에이터(106)는 동일한 회로 보드(610) 상에서 형성되므로, 장착 공정은 반도체 기억 장치(7) 및 액추에이터(106)를 잉크 카트리지(180C) 상에 장착하는 동안 동시에 완료될 수 있다. 더우기, 잉크 카트리지(180C)의 제조 및 잉크 카트리지(180C)의 재활용 동안의 실시 공정은 단순화 될 수 있다. 더우기, 잉크 카트리지(180C)의 제조 비용은 감소될 수 있는데 부품의 수가 감소될 수 있기 때문이다.
액추에이터(106)는 잉크 용기(194) 내부의 잉크 소비 상태를 검출한다. 반도체 기억 장치(7)는 액추에이터(106)에 의해 검출된 잔류 잉크 양과 같은 잉크에 관한 정보를 저장한다. 즉, 반도체 기억 장치(7)는 잉크 소비 상태의 검출동안 액추에이터(106)에 대해 사용된 잉크 및 잉크 카트리지의 특성과 같은 특성 파라미터와 관련된 정보를 저장한다. 반도체 기억 장치(7)는 잉크 용기(194) 내의 잉크가 가득 채워진 때, 즉 잉크가 잉크 용기(194) 내에 충분히 가득 채워진 때 또는 잉크-엔드 상태의 공진 주파수를 특성 파라미터의 하나로서 저장한다. 잉크 용기(194) 내의 잉크가 가득 채워진 상태 또는 엔드 상태의 공진 주파수는 잉크 용기가 잉크젯 기록 장치에 최초로 장착된 때 저장될 수 있다. 또한, 잉크 용기(194) 내의 잉크가 가득 채워진 상태 또는 엔드 상태일 때의 공진 주파수는 잉크 용기(194)의 제조 중에 저장될 수 있다. 잉크 잔류량의 검출의 불규칙성은 잉크 용기(194) 내의 잉크가 가득 채워진 상태 또는 엔드 상태일 때 반도체 기억 장치(7) 내에 공진 주파수를 저장하고 잉크젯 기록 장치측에서 공진 주파수 데이터를 판독함으로써 보상될 수 있기 때문에, 잉크의 잔류량이 기준치까지 감소되는 것은 정확히 검출될 수 있다.
도 33은 잉크 카트리지(180)의 또 다른 실시 형태를 나타낸다. 복수의 액추에이터(106)는 도 33a에 나타낸 잉크 카트리지(180D) 내의 잉크 용기(194)의 측벽(194b) 상에 장착된다. 이들 액추에이터(106)에 대해서 도 14에서 나타낸 바와 같이 일체형으로 형성된 복수의 액추에이터(106)를 사용하는 것이 바람직하다. 복수의 액추에이터(106)는 수직방향으로 일정 간격을 가지면서 측벽(194b) 상에 배치된다. 복수의 액추에이터(106)를 수직방향으로 일정 간격을 가지면서 측벽(194b) 상에 배치시킴으로써, 잉크 잔류량은 단계적으로 검출할 수 있다.
도 33b에 나타낸 잉크 카트리지(180E)는 잉크 용기(194)의 측벽(194b) 상에서 수직방향으로 긴 액추에이터(606)를 장착한다. 잉크 용기(194) 내의 잉크 잔류량의 변화는 수직방향으로 긴 액추에이터(606)에 의해 연속적으로 검출될 수 있다. 액추에이터(606)의 길이는 바람직하게는, 측벽(194b)의 높이의 반보다 더 길다. 도 33b에서, 액추에이터(606)는 측벽(194b)의 거의 상단으로부터 기저까지의 길이를 갖는다.
도 33c에 나타낸 잉크 카트리지(180F)는 도 33a에 나타낸 잉크 카트리지(180D)로서 잉크 용기(194)의 측벽(194b) 상에 복수의 액추에이터(106)를 장착한다. 잉크 카트리지(180F)는 방파벽(192)을 추가로 포함하는데 방파벽은 측벽(194b)과 소정의 공간을 가지면서 측벽(194b)을 따라 수직방향으로 긴 방파벽(192)이 복수의 액추에이터(106)와 직접 면한다. 이들 복수의 액추에이터(106)에 대해 도 14에서 나타낸 바와 같이 일체형으로 형성된 복수의 액추에이터(106)를 사용하는 것이 바람직하다. 잉크로 채워진 캡은 액추에이터(106)와 방파벽(192) 사이에 형성된다. 또한, 방파벽(192)과 액추에이터(106) 사이의 갭은 캡이 모세관 힘에 의해 잉크를 보류시키지 않는 정도의 공간을 갖는다. 잉크 용기(194)가 롤링될 때, 잉크파가 롤링에 의해 잉크 용기(194) 내에 발생하고, 액추에이터(106)가 잉크파의 쇼크에 의해 발생한 가스 또는 공기 방울을 검출함으로써 오동작할 가능성이 있다. 방파벽(192)을 제공함으로써, 액추에이터(106) 주위의 잉크파가 방지되어 액추에이터(106)의 오동작을 방지할 수 있다. 방파벽(192)은 잉크의 롤링에 의해 발생한 공기 방울이 액추에이터(106) 내부로 들어가는 것을 또한 방지한다.
도 34는 잉크 카트리지(180)의 또 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 34a에 나타낸 잉크 카트리지(180G)는 복수의 분할벽(212)을 갖는데, 각각은 잉크 용기(194)의 상면(194c)으로부터 아래쪽으로 연장된다. 분할벽(212)의 하단 및 잉크 용기(194)의 저부는 소정의 갭을 가지기 때문에, 잉크 용기(194)의 저부는 서로 통한다. 잉크 카트리지(180G)는 복수의 분할벽(212) 각각에 의해 분할된 복수의 수용실(213)을 갖는다. 복수의 수용실(213)의 저부는 서로 통한다. 복수의 수용실(212) 각각 내에서, 액추에이터(106)는 잉크 용기(194)의 상면(194c) 상에 장착된다. 이들 복수의 액추에이터(106)에 대해 도 14에서 나타낸 바와 같이 일체형으로 형성된 복수의 액추에이터(106)를 사용하는 것이 바람직하다. 액추에이터(106)는 잉크 용기(194)의 수용실(213)의 상면(194c)의 실질적인 중심에 배치된다. 수용실(213)의 부피는 잉크 공급구(187)의 수용실(213)의 부피가 가장 크고, 수용실(213)의 부피가 잉크 공급구(187)로부터 잉크 카트리지(180G)의 내부까지의 거리가 증가됨에 따라 점차 감소하도록 배열된다. 따라서, 각 액추에이터(106) 사이의 공간은 잉크 공급구(187) 측면에서 가장 넓고 잉크 공급구(187)로부터 잉크 카트리지(180G)의 내부까지의 거리가 증가됨에 따라 더욱 좁아진다. 잉크는 잉크 공급구(187)로부터 유출되기 때문에, 잉크는 잉크 공급구(187) 측의 수용실(213)로부터 잉크 카트리지(180G)의 내부의 수용실(213) 쪽으로 유출된다. 예를 들면, 잉크 공급구(187)에 가장 근접한 수용실(213) 내의 잉크가 소비되고, 잉크 공급구(187)에 가장 근접한 잉크실(213) 내의 잉크 레벨이 감소하는 동안, 또 다른 수용실(213)가 잉크로 채워진다. 잉크 공급구(187)에 가장 근접한 수용실(213) 내의 잉크가 완전히 소비되면, 공기가 잉크 공급구(187)로부터 두 번째로 카운트된 수용실(213) 내로 들어가고, 이후 제 2 수용실(213) 내의 잉크는 소비되기 시작하여 제 2 수용실(213) 내의 잉크는 감소되기 시작한다. 이 때, 잉크는 잉크 공급구(187)로부터 세 번째 또는 그 이상으로 카운트된 수용실(213) 내에 채워진다. 이런 식으로, 잉크는 잉크 공급구(187)에 가장 근접한 수용실(213)로부터 잉크 공급구(187)로부터 가장 먼 수용실(213)로 순서대로 소비된다.
상기에서 설명된 바와 같이, 액추에이터(106)는 각 수용실(213)에 대해 일정한 간격을 가지면서 잉크 용기(194)의 상면(194c) 상에 배치되고, 액추에이터(106)는 단계적으로 잉크량의 감소를 검출할 수 있다. 더우기, 수용실(213)의 부피는 잉크 공급구(187)로부터 수용실(213)의 내부 쪽으로 점차 감소하므로, 액추에이터(106)가 잉크량의 감소를 검출하는 시간 간격은 점차 감소한다. 따라서, 잉크량의 검출 주파수는 잉크-엔드가 가까워짐에 따라 증가될 수 있다.
도 34b에 나타낸 잉크 카트리지(180H)는 잉크 용기(194)의 상면(194c)으로부터 아래쪽으로 연장하는 하나의 분할벽(212)을 가진다. 분할벽(212)의 하단 및 잉크 용기(194)의 저부는 소정의 공간을 가지고, 잉크 용기(194)의 저부는 서로 통한다. 잉크 카트리지(180H)는 분할벽(212)에 의해 분할된 두 개의 수용실(213a, 213b)를 갖는다. 수용실(213a, 213b)의 저부는 서로 통한다. 잉크 공급구(187)측의 수용실(213a)의 부피는 잉크 공급구(187)로부터 먼 쪽인 잉크 카트리지(180H)의 내부에 위치한 수용실(213b)의 부피보다 크다. 수용실(213b)의 부피는 수용실(213a)의 부피의 반보다 더 작은 것이 바람직하다.
액추에이터(106)는 수용실(213B)의 상면(194c)에 장착된다. 더우기, 잉크 카트리지(180H)의 제조 중 잉크 카트리지(180H)내로 들어가는 공기 방울을 잡는 그루브인 버퍼(214)는 수용실(213b) 상에 형성된다. 도 34b에서, 버퍼(214)는 잉크 용기(194)의 측벽(194b)으로부터 위쪽으로 연장되는 그루브로서 형성된다. 버퍼(214)는 수용실(213)내로 들어가는 공기 방울을 잡고, 액추에이터(106)의 오동작은 공기 방울을 붙잡을 때의 잉크-엔드를 검출함으로써 예방될 수 있다. 더우기, 수용실(213b)의 상면(194c) 상의 액추에이터(106)를 공급함으로써, 잉크는 잉크 양을 보충함으로써 완전히 소비되는데, 이 때 잉크량은 잉크가 완전히 소비될 때까지 도트 카운터로부터 계산된 수용실(213a)의 상응하는 잉크 소비 상태와 함께 잉크가 완전 소진할 때까지 잉크의 검출함으로써 측정된다. 더우기, 분할벽(212)의 길이 또는 간격을 변경시켜 수용실(213b)의 부피를 조절함으로써, 잉크-엔드의 검출 후에 소비될 수 있는 잉크량은 변경될 수 있다.
도 34c에 나타낸 잉크 카트리지(180I)는 도 34b에 나타낸 잉크 카트리지(180H)의 수용실(213b) 내의 다공질 부재(216)를 채운다. 다공질 부재(216)는 다공질 부재(216b)의 상면으로부터 저면까지 수용실(213b) 내부에 채워진다. 다공질 부재(216)는 액추에이터(106)와 접촉한다. 잉크 용기가 넘어졌을 때 또는 수용실(213b)가 카트리지와 함께 앞뒤로 움직일 때 수용실(213b) 내부에공기가 들어가서 액추에이터(106)가 오동작할 가능성이 있다. 만약 다공질 부재(216)가 수용실(213b)내에 제공된다면, 다공질 부재(216)는 공기를 붙잡아서 공기가 액추에이터(106) 내로 들어가는 것을 방지한다. 더우기, 다공질 부재(216)는 잉크를 보유하므로, 다공질 부재(216)는 잉크 용기가 흔들릴 때 액추에이터(106) 상에 잉크가 부착됨으로써 발생되는, 액추에이터(106)가 잉크-엔드 상태를 잉크 존재 상태로 잘못 검출하는 오동작을 방지할 수 있다. 다공질 부재(216)는 최소한의 공간을 가지면서 수용실(213) 내에 제공되는 것이 바람직하다. 더우기, 액추에이터(106)를 수용실(213b)의 상면(194c)에 제공함으로써, 잉크는 잉크의 완전 소비 시까지 잉크-엔드를 검출하여 측정된 잉크량의 보충에 의해 엔드상태까지 소비될 수 있다. 더우기, 잉크 니어 엔드의 검출 후에 소비될 수 있는 잉크량은 분할벽(212)의 간격 및 길이를 변경시켜 수용실(213b)의 부피를 조절함으로써 변경할 수 있다.
도 34d는 잉크 카트리지(180J)를 나타내는데, 그 다공질 부재(216)는 서로 다른 구멍 직경을 갖는 두 가지 종류의 다공질 부재(216A, 216B)에 의해 구성된다. 다공질 부재(216A)는 다공질 부재(216B)의 상부측에 위치한다. 수용실(213b)의 상부측 상에 위치한 다공질 부재(216A)의 구멍 직경은 수용실(213b)의 하부측 상에 위치한 다공질 부재(216B)의 구멍 지경보다 더 크다. 다공질 부재(216A)는 다공질 부재(216B)를 형성하는 부재의 액체에 대한 친화도보다도 더 낮은 액체 친화도를 갖는 부재로 형성할 수 있다. 작은 구멍 직경을 갖는 다공질 부재(216B)의 모세관 힘이 큰 직경을 갖는 다공질 부재(216A)의 모세관 힘보다 더 크기 때문에,수용실(213b) 내의 잉크는 수용실(213B)의 하부 측상에 위치한 다공질 부재(216B)에 수집되고 다공질 부재(216B)에 의해 보유된다. 따라서, 일단 공기가 액추에이터(106)에 도달하고, 액추에이터(106)가 비 잉크 상태를 검출하면, 잉크는 잉크 존재 상태를 검출하는 오동작을 하지 않는다. 더우기, 액추에이터(106)로부터 먼 쪽의 다공질 부재(216B)가 잉크를 흡수하기 때문에, 액추에이터(106) 주변의 잉크 유출은 향상되고, 잉크 존재의 검출중의 음향 임피던스의 변화량은 증가한다. 또한, 수용실(213b)의 상면(194c) 상에 액추에이터(106)를 제공함으로써, 잉크는 잉크의 완전 소모시까지 잉크 니어 엔드를 검출함으로써 측정되는 잉크량의 보충에 의해 소진시까지 소모될 수 있다. 더우기, 잉크 니어 엔드를 검출한 후에 소비되는 잉크량은 분할벽(212)의 간격 및 길이를 변경하여 수용실(213b)의 부피를 조절함으로써 변경할 수 있다.
도 35는 도 34c에 나타낸 잉크 카트리지(180I)의 또 다른 실시 형태인 잉크 카트리지(180K)의 단면을 나타낸다. 도 35에 나타낸 잉크 카트리지(180K) 내의 다공질 부재(216)는 다공질 부재(216)의 하부의 수평 면상의 단면의 면적이 압축되어 잉크 용기(194)의 저면에 대한 방향으로 점차 감소하도록 디자인된다. 따라서, 다공질 부재(216)의 구멍 직경은 잉크 용기(194)의 저면에 대한 방향으로 점차 감소한다. 도 35a에 나타낸 잉크 카트리지(180K)는 잉크 용기(194)의 측벽 상에 제공된 리브를 가져서 다공질 부재(216)의 하부를 압축하여 다공질 부재(216)의 하부의 구멍 직경을 감소시킨다. 다공질 부재(216)의 하부의 구멍 직경이 압축에 의해 감소되므로, 잉크는 다공질 부재(216)의 하부에 의해 수집되고 보유된다. 액추에이터(106)로부터 먼 쪽인 다공질 부재(216)의 하부는 잉크를 흡수하기 때문에, 액추에이터(106) 주위의 잉크의 유출은 향상되고, 잉크 존재의 검출 중의 음향 임피던스의 변화량은 증가한다. 따라서, 잉크의 롤링에 의해 액추에이터(106)가 잉크 없는 상태를 잉크 존재 상태로 검출하는 에러는 잉크 카트리지(180K)의 상단면에 장착된 액추에이터(106) 상에 잉크를 부착시킴으로써 방지할 수 있다.
도 35b 및 도 35c에서 나타낸 잉크 카트리지(180L)에서, 다공질 부재(216)의 하부의 수평 면상의 단면의 면적이 잉크 용기(194)의 저면에 대한 방향으로 점차적으로 감소되도록 압축하기 위해, 수용실의 수평면 상의 단면의 면적은 잉크 용기(194)의 저면에 대한 방향으로 점차 감소된다. 다공질 부재(216)의 하부의 구멍 직경이 압축에 의해 감소되므로, 잉크는 다공질 부재(216)의 하부에 의해 수집되고 보유된다. 액추에이터(106)로부터 먼 쪽인 다공질 부재(216)의 하부는 잉크를 흡수하기 때문에, 액추에이터(106) 주위의 잉크의 유출은 향상되고, 잉크 존재의 검출 중의 음향 임피던스의 변화량은 증가한다. 따라서, 잉크의 롤링에 의해 액추에이터(106)가 잉크 없는 상태를 잉크 존재 상태로 검출하는 에러는 잉크 카트리지(180K)의 상단면에 장착된 액추에이터(106) 상에 잉크를 부착시킴으로써 방지할 수 있다.
도 36은 액추에이터(106)를 사용한 잉크 카트리지의 또 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 36a에 나타낸 잉크 카트리지(220A)는 제 1 분할벽(222)을 가져서 잉크 카트리지(220A)의 상면으로부터 아래쪽으로 연장한다. 제 1 분할벽(222) 및 잉크 카트리지(220A)의 저면 사이에 소정의 공간이 있기 때문에, 잉크는 잉크카트리지(220A)의 저면을 통하여 잉크 공급구(230) 내로 흐를 수 있다. 제 2 분할벽(224)은 제 2 분할벽(224)이 잉크 카트리지(220A)의 저면으로부터 위쪽으로, 제 1 분할벽(222)의 잉크 공급구(230) 상으로 연장하도록 형성된다. 제 2 분할벽(224) 및 잉크 카트리지(220A)의 저면 사이에 소정의 공간이 있기 때문에, 잉크는 잉크 카트리지(220A)의 저면을 통하여 잉크 공급구(230)로 흐를 수 있다.
제 1 수용실(225a)은 제 1 분할벽(222)의 내부 상에 형성되고, 제 1 분할벽(222)에 의해 잉크 공급구(230)로부터 보여진다. 한편, 제 2 수용실(225b)은 제 2 분할벽(224)의 정면에 형성되고, 제 2 분할벽(224)에 의해 잉크 공급구(230)로부터 보여진다. 제 1 수용실(225a)의 부피는 제 2 수용실(225b)의 부피보다 더 크다. 모세관로(227)가 공간의 제공에 의해 형성되어, 제 1 분할벽(222) 및 제 2 분할벽(224) 사이에서 모세관 현상을 일으킬 수 있다. 따라서, 제 1 수용실(225a) 내의 잉크는 모세관로(227)의 모세관 힘에 의해 모세관로(227)에 수집된다. 따라서, 모세관로(227)는 기체나 기포가 제2 수용실(225b)에 혼입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 수용실(225b)내의 잉크의 수위는 안정적으로 서서히 하강할 수 있다. 잉크 공급구(230)에서 보면, 제1 수용실(225a)은 제2 수용실(225b)보다 깊은 곳에 형성되어 있으므로, 제1 수용실(225a)의 잉크가 소비된 후, 제2 수용실(225b)의 잉크가 소비된다.
잉크 카트리지(220A)의 잉크 공급구(230)측의 측벽, 즉 제2 수용실(225b)의 잉크 공급구(230)측의 측벽에는 액추에이터(106)가 장착되어 있다. 액추에이터(106)는 제2 수용실(225b)내의 잉크의 소비 상태를 검출한다. 액추에이터(106)를 제2 수용실(225b)의 측벽에 장착함으로써, 잉크-엔드에 보다 가까운 시점에서의 잉크 잔량을 안정적으로 검출할 수 있다. 또한, 액추에이터(106)를 제2 수용실(225b)의 측벽에 장착하는 높이를 바꿈으로써, 어느 시점에서의 잉크 잔량을 잉크-엔드로 할지를 자유롭게 설정할 수 있다. 모세관로(227)에 의해 제1 수용실(225a)에서 제2 수용실(225b)로 잉크가 공급됨으로써, 액추에이터(106)는 잉크 카트리지(220A)의 요동에 의한 잉크의 요동의 영향을 받지 않기 때문에, 액추에이터(106)는 잉크 잔량을 확실히 측정할 수 있다. 또한, 모세관로(227)가 잉크를 보유하므로, 모세관로(227)는 잉크가 제2 수용실(225b)에서 제1 수용실(225a)로 역류하는 것을 막을 수 있다.
잉크 카트리지(220A)의 상부면에는 역지 밸브(228)가 설치되어 있다. 잉크 카트리지(220A)가 요동되었을 때에, 역지 밸브(228)에 의해 잉크가 잉크 카트리지(220A) 외부로 새는 것을 막을 수 있다. 또한, 역지 밸브(228)를 잉크 카트리지(220A)의 상부면에 설치하여, 잉크가 잉크 카트리지(220A)로부터 증발하는 것을 막을 수 있다. 잉크 카트리지(220A)내의 잉크가 소비되어, 잉크 카트리지(220A)내의 부압이 역지 밸브(228)의 압력을 초과하면, 역지 밸브(228)가 열려, 잉크 카트리지(220A)에 공기를 도입한다. 그 후 역지 밸브(228)가 닫혀 잉크 카트리지(220A)내의 압력을 일정하게 유지한다.
도 36c 및 도 36d는 역지 밸브(228)의 상세한 단면을 나타낸다. 도 36c에 나타낸 역지 밸브(228)는 고무에 의해 형성된 플랜지(232a)를 포함하는 밸브(232)를 갖는다. 잉크 카트리지(220)의 외부와의 통기공(233)이 플랜지(232a)에 대향하도록 잉크 카트리지(220)에 설치된다. 플랜지(232a)에 의해, 통기공(233)이 개폐된다. 역지 밸브(228)는 잉크 카트리지(220)내의 잉크가 감소하여, 잉크 카트리지(220)내의 부압이 역지 밸브(228)의 압력을 초과하면, 플랜지(232a)가 잉크 카트리지(220)의 내측으로 열려, 외부의 공기를 잉크 카트리지(220)내에 도입한다. 도 36d의 역지 밸브(228)는 고무에 의해 형성된 밸브(232)와 스프링(235)을 갖는다. 역지 밸브(228)는 잉크 카트리지(220)내의 부압이 역지 밸브(228)의 압력을 초과하면, 밸브(232)가 스프링(235)을 눌러 열어, 외부의 공기를 잉크 카트리지(220)내에 도입하고, 그 후 닫아서 잉크 카트리지(220)내의 부압을 일정하게 유지한다.
도 36b의 잉크 카트리지(220B)는 도 36a의 잉크 카트리지(220A)에서 역지 밸브(228)을 설치하는 대신에 제1 수용실(225a)에 다공질 부재(242)를 배치한다. 다공질 부재(242)는 잉크 카트리지(220B)내의 잉크를 유지함과 함께, 잉크 카트리지(220B)가 요동되었을 때에, 잉크가 잉크 카트리지(220B)의 외부로 새는 것을 막는다.
이상, 캐리지에 장착되어 캐리지와 별체인 잉크 카트리지에서, 잉크 카트리지 또는 캐리지에 액추에이터(106)를 장착한 실시 형태에 대하여 기술하였다. 그러나, 캐리지와 함께 일체화되어, 캐리지와 함께 잉크젯 기록 장치에 장착되는 잉크 탱크에 액추에이터(106)를 장착할 수 있다. 또한, 오프-캐리지 방식의 잉크 탱크에 액추에이터(106)를 장착할 수 있다. 오프-캐리지 방식의 잉크 탱크는 캐리지와는 별체이며 튜브 등을 통하여 캐리지에 잉크를 공급한다. 또한, 기록 헤드와잉크 용기가 일체로 되어 교환가능하도록 구성된 잉크 카트리지(180)에 본 실시 형태의 액추에이터를 장착할 수 있다.
본 발명을 실시 형태를 예로 들어 설명했지만, 단지 첨부한 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 다양하게 변경 및 개량할 수 있다.
본 발명의 액체 소비 상태 검출 방법 및 액체 용기는 액체의 잔량을 정확히 검출할 수 있고, 또한 복잡한 실링 구조가 불필요하다. 또한, 본 발명의 액체 소비 상태 검출 방법은 액체 소비 상태의 측정 초기에 발생하는 불안정한 계측 신호의 영향을 받지 않는다. 또한, 본 발명의 액체 소비 상태 검출 방법은 액체 소비 상태를 검출하는 시간을 단축할 수 있다.

Claims (44)

  1. 제1면과, 상기 제1면의 이면(裏面)인 제2면을 갖는 진동판과, 상기 진동판의 제1면에 형성된 압전 소자와, 상기 진동판의 외주가 고정되어 그 내부 영역이 진동 영역이 되도록 형성된 검출 장치를, 상기 진동 영역이 액체에 접촉하도록 소정의 위치에 형성시킨 액체 용기에서의 상기 액체의 검출 방법으로서,
    상기 검출 장치의 잔류 진동을 측정하는 단계; 및
    상기 잔류 진동의 측정 결과를 바탕으로 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 검출하는 단계를 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 장치를 구동하여 진동을 야기하는 단계를 더 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잔류 진동 측정 단계가 잔류 진동의 주파수를 측정하는 단계를 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 잔류 진동 측정 단계가 검출 장치 주위의 액체의 공진 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 측정 단계가 구동 단계로부터 소정의 시간이 경과한 후에 작동되는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 측정 단계가 검출 장치가 수회 진동한 후에 작동되는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계가 잔류 진동의 소정의 복수의 피크 사이의 시간을 측정하는 단계를 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계가 소정의 시간 내의 잔류 진동의 피크수를 측정하는 단계를 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 측정 단계가 잔류 진동에 따라 검출 장치에 의해 발생되는 역기전압을 측정하는 단계를 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  10. 제3항에 있어서,
    먼저 액체 용기가 액체로 가득 찰 때 검출 장치의 잔류 진동의 제1 주파수를 측정하고, 상기 주파수를 기준 주파수로 하는 단계;
    액체 용기 내의 액체가 소비되었을 때 검출 장치의 잔류 진동의 제2 주파수를 측정하는 단계;
    상기 기준 주파수와 상기 제2 주파수를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 단계의 결과에 따라 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 판단하는 단계
    를 더 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 잔류 진동 주파수 측정 단계가 검출 장치의 잔류 진동의 복수의 공진 주파수 모드를 측정하는 단계를 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측정 단계가 제1 및 제2 공진 주파수 모드를 측정하고, 상기 두 공진 주파수 모드를 단일 패턴으로 인식하는 단계를 포함하는 액체의 소비 상태 검출 방법.
  13. 잉크를 수용한 하우징과,
    상기 하우징에 형성된 액체 공급 개구; 및
    상기 하우징에 형성된 액체 검출 장치를 구비하고,
    상기 액체 검출 장치가 제1면과, 상기 제1면의 이면(裏面)인 제2면을 갖는 진동판과, 상기 진동판의 제1면에 형성된 압전 소자와, 상기 진동판의 외주가 고정되어 그 내부 영역이 진동 영역이 되도록 형성되어 있음과 동시에,
    상기 검출 장치는 상기 진동 영역의 잔류 진동에 기초한 검출 신호를 출력 가능하게 구성되어 있는 액체 용기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 검출 장치를 구동하여 진동을 발생하는 액체 용기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 검출 신호가 검출 장치의 잔류 진동의 주파수를 나타내는 액체 용기.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 검출 신호가 검출 장치 주위의 액체의 공진 주파수를 나타내는 액체 용기.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 검출 장치가 적어도 하나의 공진 주파수 모드로 진동하는 액체 용기.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 검출 신호가 잔류 진동에 따라 상기 검출 장치에 의해 발생되는 역기 전압을 나타내는 액체 용기.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 액체 용기가 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지인 액체 용기.
  20. 압전 소자를 갖는 검출 장치에 의해 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 검출하는 검출 제어 회로에 있어서,
    검출 장치의 잔류 진동을 측정하는 측정 회로부; 및
    상기 측정 회로부로부터 신호를 받고 상기 측정 회로부의 출력 신호를 바탕으로 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 나타내는 신호를 출력하는 검출 회로부
    를 구비하는 검출 제어 회로.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 측정 회로부가 검출 장치의 잔류 진동의 주파수를 측정하는 검출 제어 회로.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 측정 회로부가 검출 장치 주위의 액체의 적어도 하나의 공진 주파수를 측정하는 검출 제어 회로.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 측정 회로부가 잔류 진동에 따라 검출 장치에 의해 발생되는 역기 전압을 측정하는 검출 제어 회로.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 측정 회로부가 증폭기를 포함하며, 상기 증폭기는 PNP형 트랜지스터 및 상기 PNP형 트랜지스터와 상보적으로 접속된 NPN형 트랜지스터를 포함하며, 상기 PNP형 트랜지스터의 이미터 및 상기 NPN형 트랜지스터의 이미터가 서로 접속되어 있는 검출 제어 회로.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 NPN형 트랜지스터와 상기 PNP형 트랜지스터의 이미터간의 접속점과 그라운드 사이에서 발생된 구동 전압이 검출 장치에 인가되는 검출 제어 회로.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 측정 회로부가 증폭기를 포함하며, 상기 증폭기는 P-채널 전계효과 트랜지스터 및 상기 P-채널 전계효과 트랜지스터와 상보적으로 접속된 N-채널 전계효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 P-채널 트랜지스터의 소스 및 상기 N-채널 전계효과 트랜지스터의 소스가 서로 접속되어 있는 검출 제어 회로..
  27. 제26항에 있어서,
    상기 N-채널 FET와 상기 P-채널 FET의 소스간의 접속점과 그라운드 사이에서 발생된 구동 전압이 검출 장치에 인가되는 검출 제어 회로.
  28. 제20항에 있어서,
    상기 검출 회로부가 소정의 시간 내의 잔류 진동의 진동수를 세는 카운터를 포함하며, 상기 검출 회로부는 세어진 값에 따라 액체 소비 상태를 판단하는 검출 제어 회로.
  29. 제20항에 있어서,
    상기 검출 회로부가 잔류 진동이 소정의 회수로 진동하는 시간 동안, 잔류 진동의 진동 주기보다 짧은 주기를 갖는 클럭의 수를 세는 카운터를 포함하는 검출 제어 회로.
  30. 제28항 또는 29항에 있어서,
    상기 검출 회로부가 소정의 진동수로 잔류 진동한 후에 잔류 진동의 진동수를 세기 시작하는 검출 제어 회로.
  31. 제20항에 있어서,
    상기 검출 회로부가 상기 측정 회로에 액체 용기가 접속하는지를 나타내는 신호를 출력하는 검출 제어 회로.
  32. 제20항에 있어서,
    상기 측정 회로부가 복수의 검출 장치 중 각각 하나와 접속하여 구동 전압을 공급하는 복수의 증폭기를 더 포함하며, 상기 검출 회로부는 각 검출 장치에 대응하는 상기 측정 회로부로부터 복수의 신호를 받고 상기 측정 회로부의 각 출력 신호를 바탕으로 액체 용기 내에 수용된 액체의 소비 상태를 나타내는 복수의 신호를 출력하는 검출 제어 회로.
  33. 제20항에 있어서,
    상기 검출 회로부의 출력 신호에 따라 액체 용기 내에 수용된 액체를 소비하는 동작을 제어하는 제어 회로부를 더 포함하는 검출 제어 회로.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 제어 회로부가 액체 용기에 부착된 기억 장치에 저장된 액체 소비 상태를 읽어내어 상기 검출 회로부에 의해 검출된 액체 소비 상태에 관한 정보를 기억 장치에 기록하는 정보 기억 제어 회로부를 포함하는 검출 제어 회로.
  35. 잉크 카트리지의 소정의 위치에 부착된 압전 소자를 갖는 검출 장치를 사용하여, 잉크 카트리지 내에 수용된 잉크의 소비 상태를 검출하기 위하여 잉크젯 프린터에 내장된 제어 회로용 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독용 기록 매체에 있어서, 상기 프로그램이
    검출 장치의 잔류 진동을 측정하는 단계; 및
    잔류 진동의 측정 결과를 바탕으로 잉크 카트리지 내에 수용된 잉크의 소비 상태를 검출하는 단계
    를 포함하는 컴퓨터 판독용 기록 매체.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 프로그램이 상기 검출 장치를 구동하여 진동을 야기하는 단계를 더 포함하는 기록 매체.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 잔류 진동 측정 단계가 잔류 진동의 주파수를 측정하는 단계를 포함하는 기록 매체.
  38. 제35항에 있어서,
    상기 잔류 진동 측정 단계가 검출 장치 주위의 잉크의 공진 주파수를 측정하는 단계를 포함하는 기록 매체.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 측정 단계가 구동 단계로부터 소정의 시간이 경과한 후에 작동되는 기록 매체.
  40. 제36항에 있어서,
    상기 측정 단계가 검출 장치가 수회 진동한 후에 작동되는 기록 매체.
  41. 제36항에 있어서,
    상기 측정 단계가 잔류 진동의 소정의 복수의 피크 사이의 시간을 측정하는 단계를 포함하는 기록 매체.
  42. 제35항에 있어서,
    상기 측정 단계가 소정의 시간 내의 잔류 진동의 피크수를 측정하는 단계를 포함하는 기록 매체.
  43. 제35항에 있어서,
    상기 측정 단계가 잔류 진동에 따라 검출 장치에 의해 발생되는 역기전압을 측정하는 단계를 포함하는 기록 매체.
  44. 제37항에 있어서,
    먼저 잉크 카트리지가 잉크로 가득 찰 때 검출 장치의 잔류 진동의 제1 주파수를 측정하고, 상기 주파수를 기준 주파수로 하는 단계;
    잉크 카트리지 내의 잉크가 소비되었을 때 검출 장치의 잔류 진동의 제2 주파수를 측정하는 단계;
    상기 기준 주파수와 상기 제2 주파수를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 단계의 결과에 따라 잉크 카트리지 내에 수용된 잉크의 소비 상태를 판단하는 단계
    를 더 포함하는 기록 매체.
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