JP2008074106A - Liquid consumption state detector - Google Patents
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Abstract
【課題】液体消費状態の検出をより有効に活用できるような液体消費状態検出器を提供すること。
【解決手段】本発明による液体消費状態検出器は、液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に当該収容空間に対して振動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、を備える。液体消費状態検出部1200、1202、1210が、圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を検出する。収容空間は、液体を所定量だけ収容可能である。振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍に設けられている。
【選択図】図8To provide a liquid consumption state detector that can more effectively utilize detection of a liquid consumption state.
A liquid consumption state detector according to the present invention is configured to vibrate a vibration part based on a drive signal and a vibration part that is at least partially exposed in a storage space that contains a liquid and that can vibrate relative to the storage space. And a piezoelectric element that generates a back electromotive force signal by the vibration of the vibration part. The liquid consumption state detection units 1200, 1202, and 1210 detect the liquid consumption state based on the back electromotive force signal from the piezoelectric element. The storage space can store a predetermined amount of liquid. The vibration part is provided in the vicinity of the liquid surface when the predetermined amount of liquid is stored in the storage space.
[Selection] Figure 8
Description
本発明は、音響インピーダンスの変化を検出することで、とりわけ、共振周波数の変化を検出することで、インク等の液体の消費状態を検知することができる液体消費状態検出器に関するものである。 The present invention relates to a liquid consumption state detector capable of detecting a consumption state of a liquid such as ink by detecting a change in acoustic impedance, and in particular, detecting a change in resonance frequency.
インクジェット記録装置においては、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インク滴として吐出するノズル開口と、を有するインクジェット記録ヘッドが、キャリッジに搭載されている。 In an ink jet recording apparatus, an ink jet recording head having a pressure generating means for pressurizing a pressure generating chamber and a nozzle opening for ejecting the pressurized ink as ink droplets is mounted on a carriage.
インクジェット記録装置では、インクタンク内のインクが流路を介して記録ヘッドに供給され続けることにより、印刷を継続可能に構成されている。インクタンクは、例えばインクが消費された時点でユーザが簡単に交換できる、着脱可能なカートリッジとして構成されている。 The ink jet recording apparatus is configured to be able to continue printing by continuously supplying ink in the ink tank to the recording head via the flow path. The ink tank is configured as a detachable cartridge that can be easily replaced by the user when ink is consumed, for example.
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は、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や、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, the ink consumption management method of the ink cartridge includes a method of managing the ink consumption by calculating the number of ink droplets discharged from the recording head and the amount of ink sucked by the maintenance by software, or an ink cartridge. There is a method of managing a point in time when a predetermined amount of ink is actually consumed by attaching an electrode for detecting a liquid level.
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管理する方法は、検出の為の特別な装置を必要としないのでコスト的メリットが高いが、ユーザサイドでの印刷形態等により誤差が生じ得る。また、同一カートリッジの再装着時において、大きな誤差が生じ得る。また、使用環境により(例えば室温が極端な高温または低温である場合)、あるいは、インクカートリッジの開封後の経過時間などにより、インクカートリッジ内の圧力やインクの粘度が変化して、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得る。 The method of calculating and managing the ink consumption by integrating the number of ink droplets discharged and the amount of ink by software does not require a special device for detection, so it has high cost merit. Can cause errors. In addition, a large error may occur when the same cartridge is remounted. Also, depending on the usage environment (for example, when the room temperature is extremely high or low) or the elapsed time after opening the ink cartridge, the pressure in the ink cartridge or the viscosity of the ink changes, and the calculated ink There can be a non-negligible error between consumption and actual consumption.
一方、電極によりインクが消費された時点を管理する方法は、インクの実量を検出できる。このため、インク残量を高い信頼性で管理できる。しかしながら、インクの液面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、電極のシール構造が複雑化し得る。また、電極の材料としては、通常は導電性が良く耐腐食性も高い貴金属が使用されるので、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。 On the other hand, the method of managing the time when ink is consumed by the electrode can detect the actual amount of ink. For this reason, the remaining amount of ink can be managed with high reliability. However, since the detection of the ink level depends on the conductivity of the ink, the types of ink that can be detected may be limited, and the electrode seal structure may be complicated. In addition, as a material for the electrode, a noble metal having high conductivity and high corrosion resistance is usually used, which increases the manufacturing cost of the ink cartridge. Furthermore, since it is necessary to mount two electrodes, the number of manufacturing steps increases, resulting in an increase in manufacturing cost.
特願2000−147052号は、上記の課題を解決すべく、液体残量を正確に検出でき、かつ複雑なシール構造を不要とした、液体容器に装着される圧電装置及びモジュール体を開示している。また、特願2000−146966号は、そのような圧電装置及びモジュール体に利用され得る検出制御回路を開示している。 Japanese Patent Application No. 2000-147052 discloses a piezoelectric device and a module body mounted on a liquid container, which can accurately detect the remaining amount of liquid and eliminate the need for a complicated sealing structure, in order to solve the above-mentioned problems. Yes. Japanese Patent Application No. 2000-146966 discloses a detection control circuit that can be used for such a piezoelectric device and a module body.
上記案件に記載の圧電装置あるいはモジュール体は、液面の有無を検出可能であることから、液体消費におけるエンド検出のみならず、液体充填作業時における満タン検出にも応用可能である。 Since the piezoelectric device or the module body described in the above case can detect the presence or absence of the liquid level, it can be applied not only to end detection in liquid consumption but also to full tank detection during liquid filling work.
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、液体消費状態の検出をより有効に活用できるような、液体消費状態検出器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and an object of the present invention is to provide a liquid consumption state detector that can more effectively utilize detection of the liquid consumption state.
本発明は、再充填可能な液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を検出する液体消費状態検出部と、を備え、収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍に設けられていることを特徴とする液体消費状態検出器である。 According to the present invention, at least a part is exposed in the storage space that stores the refillable liquid, and the vibration unit that can vibrate relative to the storage space and the vibration unit can be vibrated based on the drive signal. And a piezoelectric element that generates a counter electromotive force signal by vibration of the vibration part, and a liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on the counter electromotive force signal from the piezoelectric element, and the accommodation space includes: The liquid consumption state detector is characterized in that it can store a predetermined amount of liquid, and the vibration part is provided in the vicinity of the liquid surface when the predetermined amount of liquid is stored in the storage space.
本発明によれば、収容空間のいわゆる「満タン」状態の検出が、高い信頼性をもって実現され得る。本発明は、収容空間を「満タン」状態とするような液体補充作業にとって、特に有効である。 According to the present invention, the detection of the so-called “full tank” state of the accommodation space can be realized with high reliability. The present invention is particularly effective for a liquid replenishment operation in which the storage space is in a “full tank” state.
あるいは本発明は、再充填可能な液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を検出する液体消費状態検出部と、を備え、収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、振動部及び圧電素子は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍と、収容空間の液体枯渇時の液面近傍と、にそれぞれ設けられていることを特徴とする液体消費状態検出器である。 Alternatively, according to the present invention, at least a part is exposed in the storage space that stores the refillable liquid, and the vibration unit that can vibrate with respect to the storage space and the vibration unit can be vibrated based on the drive signal. A piezoelectric element that generates a back electromotive force signal by vibration of the vibration part, and a liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on the back electromotive force signal from the piezoelectric element, and the accommodation space is provided The liquid can be stored in a predetermined amount, and the vibrating portion and the piezoelectric element are respectively provided in the vicinity of the liquid surface when the predetermined amount of liquid is stored and in the vicinity of the liquid surface when the liquid in the storage space is depleted. It is the liquid consumption state detector characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、収容空間のいわゆる「満タン」状態及び「液体エンド」状態の検出が、高い信頼性をもって実現され得る。本発明は、「液体エンド」を検出した後に収容空間を「満タン」状態とするような液体補充作業にとって、特に有効である。 According to the present invention, detection of the so-called “full” state and “liquid end” state of the storage space can be realized with high reliability. The present invention is particularly effective for a liquid replenishment operation in which the accommodation space is set to the “full tank” state after detecting the “liquid end”.
あるいは本発明は、再充填可能な液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を検出する液体消費状態検出部と、を備え、振動部及び圧電素子は、収容空間の所定液面の近傍で、当該液面の下と、当該液面の上と、にそれぞれ設けられていることを特徴とする液体消費状態検出器である。 Alternatively, according to the present invention, at least a part is exposed in the storage space that stores the refillable liquid, and the vibration unit that can vibrate with respect to the storage space and the vibration unit can be vibrated based on the drive signal. A piezoelectric element that generates a back electromotive force signal by vibration of the vibration unit, and a liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on the back electromotive force signal from the piezoelectric element, the vibration unit and The piezoelectric element is a liquid consumption state detector provided in the vicinity of a predetermined liquid level in the accommodation space, below the liquid level and above the liquid level.
本発明によれば、収容空間における液面が2組の振動部によって規定される所定区域内に存在するか否かが、高い信頼性をもって検出され得る。本発明は、液面レベルを略一定に維持して液体の水頭圧を略一定に維持すべき場合に、特に有効である。 According to the present invention, it can be detected with high reliability whether or not the liquid level in the accommodation space is present in a predetermined area defined by the two sets of vibrating portions. The present invention is particularly effective when the liquid surface level is maintained substantially constant and the liquid head pressure of the liquid is maintained approximately constant.
液体消費状態検出部は、例えば、逆起電力信号の周波数を測定するようになっている。逆起電力信号の周波数は、収容空間内の物質の共振周波数に対応するため、これによって液体消費状態を簡易かつ正確に検出することができる。 For example, the liquid consumption state detection unit measures the frequency of the back electromotive force signal. Since the frequency of the counter electromotive force signal corresponds to the resonance frequency of the substance in the accommodation space, the liquid consumption state can be detected easily and accurately.
具体的には、液体消費状態検出部は、逆起電力信号の所定時間の振動回数を計測するカウンタを有しており、当該カウンタにより計測された数値に基づいて、逆起電力信号の周波数を測定するようになっている。 Specifically, the liquid consumption state detection unit has a counter that measures the number of vibrations of the back electromotive force signal for a predetermined time, and based on the numerical value measured by the counter, the frequency of the back electromotive force signal is determined. It comes to measure.
あるいは、液体消費状態検出部は、逆起電力信号が所定回数だけ振動する間の時間を計測するためのクロックカウンタを有しており、当該クロックカウンタにより計測された時間に基づいて、逆起電力信号の周波数を測定するようになっている。 Alternatively, the liquid consumption state detection unit includes a clock counter for measuring the time during which the counter electromotive force signal vibrates a predetermined number of times, and based on the time measured by the clock counter, The frequency of the signal is measured.
その他、好ましくは、振動部の液体収容空間に対して露出する部分は、液体収容空間側から見て対称な形状となっている。そして、圧電素子は、好ましくは、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の略中心の位置で、当該振動部の液体収容空間側とは反対側に固定されている。 In addition, preferably, the portion of the vibrating portion exposed to the liquid storage space has a symmetrical shape when viewed from the liquid storage space side. The piezoelectric element is preferably fixed on the opposite side of the vibrating part from the liquid containing space at a position substantially at the center of the part exposed to the liquid containing space of the vibrating part.
特に好ましくは、振動部の液体収容空間に対して露出する部分は、液体容器内面側から見て円形となっている。 Particularly preferably, the portion of the vibrating portion exposed to the liquid storage space has a circular shape when viewed from the inner surface side of the liquid container.
また、好ましくは、圧電素子の振動方向は、振動部の液体収容空間に対して露出する部分に対して略垂直となっている。 Preferably, the vibration direction of the piezoelectric element is substantially perpendicular to the portion of the vibration portion exposed to the liquid storage space.
また、好ましくは、振動部の液体収容空間に対して露出する部分は、前記液体に対する親液性を有している。この場合、当該部分に液体が付着することによる誤検出を防止することができる。 Preferably, the portion of the vibrating portion exposed to the liquid storage space has lyophilicity with respect to the liquid. In this case, erroneous detection due to the liquid adhering to the portion can be prevented.
さらには、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の周囲を取り囲むように、前記液体に対する親液性を有するキャビティ部が設けられていることが好ましい。この場合、当該キャビティ部に液体が存在していて、かつ、当該キャビティ部の外側に液体が存在していない状態を、液体消費状態判定の閾値として設定することができる。この場合、液体消費状態判定の精度が向上される。 Furthermore, it is preferable that a cavity portion having lyophilicity with respect to the liquid is provided so as to surround a portion of the vibration portion exposed to the liquid storage space. In this case, a state in which liquid is present in the cavity portion and no liquid is present outside the cavity portion can be set as a threshold value for determining the liquid consumption state. In this case, the accuracy of the liquid consumption state determination is improved.
なお、以上のような特徴のいずれかを有する液体消費状態検出器と、液体を収容するための収容空間を区画する壁部と、を備えた液体容器(例えばインクカートリッジ)も、本件の保護対象である。また、液体消費状態検出部が容器外に設けられた液体容器も、本件の保護対象である。 Note that a liquid container (for example, an ink cartridge) including a liquid consumption state detector having any of the above-described features and a wall portion that divides a storage space for storing the liquid is also subject to protection in this case. It is. In addition, a liquid container in which the liquid consumption state detection unit is provided outside the container is also a protection target of the present case.
すなわち、液体を再充填可能に収容するための収容空間を区画する壁部と、再充填可能な液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、を備え、収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍に設けられていることを特徴とする液体容器も、本件の保護対象である。 That is, at least a part of the wall portion that divides the storage space for storing the liquid refillably and the storage space for storing the refillable liquid are exposed, and vibration that can vibrate with respect to the storage space And a piezoelectric element that can vibrate the vibration part based on the drive signal and generate a back electromotive force signal by the vibration of the vibration part, and the accommodation space can contain a predetermined amount of liquid In addition, the liquid container, in which the vibrating part is provided in the vicinity of the liquid surface when the predetermined amount of liquid is stored, is also a protection target of the present case.
また、液体を再充填可能に収容するための収容空間を区画する壁部と、再充填可能な液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、を備え、収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、振動部及び圧電素子は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍と、収容空間の液体枯渇時の液面近傍と、にそれぞれ設けられていることを特徴とする液体容器も、本件の保護対象である。 Further, at least a part of the wall portion that divides the storage space for storing the liquid in a refillable manner and the storage space for storing the refillable liquid are exposed, and vibration that can vibrate with respect to the storage space. And a piezoelectric element that can vibrate the vibration part based on the drive signal and generate a back electromotive force signal by the vibration of the vibration part, and the accommodation space can contain a predetermined amount of liquid The vibrating portion and the piezoelectric element are provided in the vicinity of the liquid level when the predetermined amount of liquid is stored in the storage space and in the vicinity of the liquid level when the storage space is depleted of liquid, respectively. Liquid containers are also subject to protection in this case.
また、液体を再充填可能に収容するための収容空間を区画する壁部と、再充填可能な液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、を備え、振動部及び圧電素子は、収容空間の所定液面の近傍で、当該液面の上と、当該液面の下と、にそれぞれ設けられていることを特徴とする液体容器も、本件の保護対象である。 Further, at least a part of the wall portion that divides the storage space for storing the liquid in a refillable manner and the storage space for storing the refillable liquid are exposed, and vibration that can vibrate with respect to the storage space. And a piezoelectric element that can vibrate the vibration part based on the drive signal and generate a back electromotive force signal by the vibration of the vibration part. The vibration part and the piezoelectric element are predetermined in the accommodation space. A liquid container characterized by being provided near the liquid level, above the liquid level, and below the liquid level is also a subject of protection in this case.
液体容器は、圧電素子からの逆起電力信号に基いて液体消費状態を検出する液体消費状態検出部を更に有し得る。 The liquid container may further include a liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on a back electromotive force signal from the piezoelectric element.
この場合、液体容器は、液体消費状態検出器によって検出された液体消費状態を記憶する記憶部を更に備えることが好ましい。 In this case, it is preferable that the liquid container further includes a storage unit that stores the liquid consumption state detected by the liquid consumption state detector.
また、前記壁部の、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の近傍の領域は、前記液体に対する親液性を有していることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the area | region of the vicinity of the part exposed with respect to the liquid storage space of the vibration part of the said wall part has lyophilicity with respect to the said liquid.
特に、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の周囲を取り囲むように、前記液体に対する親液性を有するキャビティ部が設けられている場合には、前記壁部の前記キャビティ部に隣接する領域が、前記液体に対する親液性を有していることが好ましい。これにより、キャビティ部の全体を覆うような液体付着が防止される。 In particular, when a cavity portion having lyophilicity with respect to the liquid is provided so as to surround a portion exposed to the liquid storage space of the vibration portion, the wall portion is adjacent to the cavity portion. The region preferably has lyophilicity with respect to the liquid. Thereby, liquid adhesion which covers the whole cavity part is prevented.
あるいは、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の周囲を取り囲むように、前記液体に対する親液性を有するキャビティ部が設けられている場合において、逆に、前記壁部の前記キャビティ部に隣接する領域が、前記液体に対する疎液性を有していることが、液体消費状態判定の精度の点において好ましい場合がある。 Alternatively, in the case where a cavity portion having lyophilicity with respect to the liquid is provided so as to surround a portion of the vibrating portion exposed to the liquid storage space, conversely, the cavity portion of the wall portion is provided with the cavity portion. It may be preferable in terms of the accuracy of the liquid consumption state determination that adjacent regions have lyophobic properties with respect to the liquid.
なお、親液部を有する液体容器の製造方法としては、振動部の液体収容空間に対して露出する部分を、前記液体に対する親液性を有する部分として構成する親液部形成工程と、前記親液部形成工程の後で、液体消費状態検出器を壁部に取り付ける搭載工程と、を備えた方法が好ましい。あるいは、液体消費状態検出器を壁部に取り付ける搭載工程と、前記搭載工程の後で、振動部の液体収容空間に対して露出する部分に、前記液体に対する親液性を付与する親液部形成工程と、を備えた方法が好ましい。 In addition, as a method for manufacturing a liquid container having a lyophilic part, a lyophilic part forming step in which a part exposed to the liquid storage space of the vibrating part is configured as a part having lyophilicity with respect to the liquid; A method including a mounting step of attaching the liquid consumption state detector to the wall after the liquid portion forming step is preferable. Alternatively, a mounting step of attaching the liquid consumption state detector to the wall, and formation of a lyophilic portion that imparts lyophilicity to the liquid in a portion exposed to the liquid storage space of the vibrating portion after the mounting step And a method comprising the steps.
さらに、以上のような特徴を有する液体容器と、液体容器に接続され液体容器内に収容されている液体を消費する液体消費本体部と、を備えた液体消費装置(例えばインクジェット記録装置)も、本件の保護対象である。 Furthermore, a liquid consuming apparatus (for example, an ink jet recording apparatus) including a liquid container having the above-described features and a liquid consuming main body unit that is connected to the liquid container and consumes the liquid contained in the liquid container, This is a subject of protection.
この場合、液体消費装置は、液体容器の収容空間に液体を補充する液体補充装置と、液体消費状態検出部によって検出された液体容器の液体消費状態に基づいて液体補充装置を制御する補充制御部と、を更に備えることが好ましい。 In this case, the liquid consuming device includes a liquid replenishing device that replenishes liquid in the storage space of the liquid container, and a replenishment control unit that controls the liquid replenishing device based on the liquid consumption state of the liquid container detected by the liquid consumption state detecting unit. It is preferable to further comprise.
また、液体消費装置は、液体消費状態検出部によって検出された液体容器の液体消費状態に基づいて、液体消費本体部における液体の消費動作を制御する制御回路部を更に備えることが好ましい。 The liquid consuming device preferably further includes a control circuit unit that controls the liquid consuming operation in the liquid consuming main body unit based on the liquid consuming state of the liquid container detected by the liquid consuming state detecting unit.
あるいは、液体消費装置は、液体消費状態検出器によって検出された液体消費状態を記憶する記憶部と、記憶部によって記憶された液体容器の液体消費状態に基づいて、液体消費本体部における液体の消費動作を制御する制御回路部と、を更に備えることが好ましい。 Alternatively, the liquid consuming device may use a storage unit that stores the liquid consumption state detected by the liquid consumption state detector, and the liquid consumption in the liquid consumption main body unit based on the liquid consumption state of the liquid container stored by the storage unit. It is preferable to further include a control circuit unit that controls the operation.
さらに、以上のような特徴のいずれかを有する液体消費状態検出器を制御する制御装置であって、圧電素子に駆動信号を与え、液体消費状態検出部に液体消費状態を検出させることを特徴とする制御装置も、本件の保護対象である。 Further, a control device for controlling a liquid consumption state detector having any of the above features, characterized in that a drive signal is given to a piezoelectric element and a liquid consumption state detection unit is detected. The control device is also subject to protection in this case.
前記の制御装置あるいは制御装置の各要素手段は、コンピュータシステムによって実現され得る。 The control device or each element means of the control device can be realized by a computer system.
また、コンピュータシステムに各装置または各手段を実現させるためのプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、本件の保護対象である。 Further, a program for causing a computer system to implement each device or each means and a computer-readable recording medium recording the program are also subject to protection in this case.
ここで、記録媒体とは、フロッピーディスク等の単体として認識できるものの他、各種信号を伝搬させるネットワークをも含む。 Here, the recording medium includes not only a floppy disk or the like that can be recognized as a single unit, but also a network that propagates various signals.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を詳細に説明する。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 in detail through embodiments of the invention. The following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solving means of the invention.
本発明の基本的概念は、振動現象を利用することで、液体容器内の液体の状態(液体容器内の液体の有無、液体の量、液体の水位、液体の種類、液体の組成を含む)を検出することである。 The basic concept of the present invention is to use the vibration phenomenon to determine the state of the liquid in the liquid container (including the presence or absence of the liquid in the liquid container, the amount of the liquid, the level of the liquid, the type of liquid, and the composition of the liquid). Is to detect.
振動現象を利用した液体容器内の液体の状態の具体的な検出方法としてはいくつかの方法が考えられる。例えば、弾性波発生手段により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、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。 As a specific method for detecting the state of the liquid in the liquid container using the vibration phenomenon, several methods are conceivable. For example, an elastic wave is generated inside the liquid container by the elastic wave generating means, and a reflected wave reflected by the liquid surface or the opposite wall is received to detect a medium in the liquid container and a change in its state. There is a way to do it. There is also a method for detecting a change in acoustic impedance from the vibration characteristics of a vibrating object.
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、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がある。あるいは、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。 As a method of using a change in acoustic impedance, a vibration part of a piezoelectric device or an actuator having a piezoelectric element is vibrated, and then a counter electromotive force generated by residual vibration remaining in the vibration part is measured, whereby a resonance frequency or an inverse is obtained. There is a method for detecting a change in acoustic impedance by detecting the amplitude of an electromotive force waveform. Alternatively, measure the impedance characteristics or admittance characteristics of the liquid with an impedance analyzer such as a transmission circuit, and change the current value or voltage value, or the frequency of the current value or voltage value when vibration is applied to the liquid. There is a method to measure changes due to.
以下、圧電装置またはアクチュエータの動作原理の詳細について説明する。図1および図2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。
The details of the operation principle of the piezoelectric device or actuator will be described below. 1 and 2 show details and an equivalent circuit of an
このアクチュエータ106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。特には、残留振動により共振周波数を検出することで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。
The
図1(A)は、アクチュエータ106の拡大平面図である。図1(B)は、アクチュエータ106のB−B断面を示す。図1(C)は、アクチュエータ106のC−C断面を示す。さらに図2(A)および図2(B)は、アクチュエータ106の等価回路を示す。また、図2(C)および図2(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2(E)および図2(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。
FIG. 1A is an enlarged plan view of the
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)に配置される振動板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の間に配設され両者を電気的に結合する補助電極172と、を有する。
The
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の円形部分を有する。そして、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が、圧電素子を形成している。
The
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
キャビティ162は、開口161と面する振動板176の部分と基板178の開口161とによって形成される。圧電素子とは反対側の基板178の面(以下、裏面という)は、液体容器内方に面している。これにより、キャビティ162は液体と接触するように構成されている。なお、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ている。
The
下部電極166は、振動板176の表面(液体容器とは反対側の面)に位置している。下部電極166の主要部である円形部分の中心と開口161の中心とは、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の円形部分の面積は、開口161の面積よりも小さくなるように設定されている。
The
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配置(形成)されている。この場合、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。
On the other hand, on the surface side of the
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配置(形成)されている。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
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る。これにより、圧電層160は効果的に変形駆動され得る。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。
Therefore, the main part of the
上述のように、このような圧電素子は振動板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。このような構造のために、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。
As described above, such a piezoelectric element is in contact with the
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の円形部分の各面積が、開口161の面積より小さいことにより、振動板176がより振動しやすくなっている。
Further, since the areas of the circular portion of the
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のうちで圧電効果を発生する部分を決定する。
Furthermore, of the circular portion of the
圧電素子を形成する圧電層160、上部電極164、及び下部電極166の円形部分は、その中心が、開口部161の中心とほぼ一致している。また、振動板176の振動部分を決定する円形状の開口部161の中心は、アクチュエータ106の全体のほぼ中心に位置している。したがって、アクチュエータ106の振動部の中心は、アクチュエータの中心とほぼ一致する。
The centers of the circular portions of the
更に、圧電素子の主部及び振動板176の振動部分が、円形な形状を有するので、アクチュエータ106の振動部は、アクチュエータ106の中心に対して対称な形状である。
Furthermore, since the main part of the piezoelectric element and the vibration part of the
振動部が、アクチュエータ106の中心に対して対称な形状であるので、構造の非対称性から生じ得る不要な振動を励起することがない。このため、共振周波数の検出精度が向上する。
Since the vibration part has a symmetrical shape with respect to the center of the
更に、振動部が、アクチュエータ106の中心に対して対称な形状であるので、製造が容易であり、圧電素子ごとの形状のばらつきを小さくできる。したがって、圧電素子ごとの共振周波数のばらつきが小さくなる。
Furthermore, since the vibrating portion has a symmetrical shape with respect to the center of the
また、振動部が円形(等方的な形状)であるので、接着の際に固定のばらつきの影響を受けにくく、液体容器に均等に接着され得る。すなわち、アクチュエータ106の液体容器への実装性がよい。
In addition, since the vibration part is circular (isotropic shape), it is hardly affected by variation in fixation during bonding, and can be evenly bonded to the liquid container. That is, the mountability of the
更に、振動板176の振動部分が円形な形状を有するので、圧電層160の残留振動の共振モードにおいて、低次、例えば一次の共振モードが支配的となる。すなわち、残留振動の共振モードにおいて、単一のピークが出現する。そのため、ピークとノイズとを、明確に区別することができるので、残留振動の共振周波数を精度良く検出することができる。
Further, since the vibration portion of the
また、円形形状の振動板176の振動部分の面積を大きくすることによって、逆起電力波形の振幅及び液体の有無による共振周波数の変化率が大きくなり、共振周波数の検出の精度を更に向上できる。
Further, by increasing the area of the vibration part of the
アクチュエータ106は、コンプライアンスの小さい(振動によって変位しにくい)基板178と、コンプライアンスの大きい(振動によって変位しやすい)振動板176との2層構造を有する。この2層構造によって、基板178によって液体容器に確実に固定されながら、かつ、振動板176の変位を大きくできる。このため、逆起電力波形の振幅及び液体の有無による共振周波数の変化率が大きくなり、共振周波数の検出の精度が向上できる。
The
更に、振動板176のコンプライアンスが大きいので、振動の減衰が小さくなり、共振周波数の検出の精度が向上できる。
Furthermore, since the compliance of the
また、アクチュエータ106の振動の節は、キャビティ162の外周部、すなわち、開口部161の縁付近に位置する。
The vibration node of the
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ている。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ている。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い。かりに上部電極164だけで段差を形成することが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
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、一体的に形成されていることが好ましい。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。
The vibration region facing the piezoelectric element in the piezoelectric element and the
さらに、基板178の強度を高めることによって、振動特性が向上し得る。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の強度を高めることに加えて、アクチュエータ106の圧電素子を薄くかつ小さくすると共に、振動板176を薄くすることも有効である。
Further, the vibration characteristics can be improved by increasing the strength of the
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い。基板178の材料としては、ジルコニアまたはアルミナを用いることが好ましい。また、振動板176には、基板178と同じ材料を用いることが好ましい。上部電極164、下部電極166、上部電極端子168および下部電極端子170は、導電性を有する材料、例えば、金、銀、銅、プラチナ、アルミニウム、ニッケルなどの金属を用いることができる。
As a material of the
上述したように構成されるアクチュエータ106は、液体を収容する容器に適用することができる。例えば、インクジェット記録装置に用いられるインクカートリッジやインクタンク、あるいは、記録ヘッドを洗浄するための洗浄液を収容した容器、などに装着することができる。
The
図1および図2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が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。
The
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内に液体が存在しない状態となる、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。
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
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
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。
媒体の音響インピーダンスの変化を検出するためには、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、媒体に一定振幅の周期電圧を印加し、その周波数を変えて媒体に流れる電流を測定する。あるいは、伝送回路は、媒体に一定振幅の周期電流を供給し、その周波数を変えて媒体の電圧を測定する。伝送回路で測定された電流値または電圧値の変化が、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。
Here, the principle of the liquid level detection by the actuator will be described.
In order to detect a change in the acoustic impedance of the medium, the impedance characteristic or admittance characteristic of the medium is measured. When measuring impedance characteristics or admittance characteristics, for example, a transmission circuit can be used. The transmission circuit applies a periodic voltage having a constant amplitude to the medium, changes the frequency, and measures the current flowing through the medium. Alternatively, the transmission circuit supplies a periodic current having a constant amplitude to the medium, and changes the frequency to measure the voltage of the medium. A change in current value or voltage value measured in the transmission circuit indicates a change in acoustic impedance. In addition, a change in the frequency fm at which the current value or voltage value is maximized or minimized also indicates a change in acoustic impedance.
上記の方法とは別に、アクチュエータ106は、液体の音響インピーダンスの変化を共振周波数の変化を用いて検出することができる。共振周波数は、例えば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、検出することができる。この場合、例えば前記のような圧電素子を利用することができる。
Apart from the above method, the
前記の圧電素子は、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。逆起電力の大きさは、アクチュエータの振動部の振幅によって変化する。従って、アクチュエータの振動部の振幅が大きいほど、検出が容易である。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。すなわち、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。 The piezoelectric element generates a counter electromotive force due to residual vibration remaining in the vibration portion of the actuator. The magnitude of the back electromotive force varies depending on the amplitude of the vibration part of the actuator. Therefore, the larger the amplitude of the vibration part of the actuator, the easier the detection. Further, the period in which the magnitude of the back electromotive force changes depends on the frequency of residual vibration in the vibration part of the actuator. That is, the frequency of the vibration part of the actuator corresponds to the frequency of the counter electromotive force. Here, the resonance frequency is a frequency in a resonance state between the vibration part of the actuator and the medium in contact with the vibration part.
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(振動部)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 measuring the counter electromotive force when the vibration part and the medium are in the resonance state is subjected to Fourier transform. The vibration of the actuator is not only deformed in one direction but is accompanied by various deformations such as deflection and extension, and therefore has various frequencies including the resonance frequency fs. Therefore, the resonance frequency fs is determined by Fourier-transforming the back electromotive force waveform when the piezoelectric element (vibrating unit) and the medium are in a resonance state and specifying the most dominant frequency component.
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に対しわずかに異なる。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fsの代わりに使用する。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 when the admittance of the medium is maximum or the impedance is minimum is slightly different from the resonance frequency fs due to dielectric loss or mechanical loss of the medium. However, since it takes time to derive the resonance frequency fs from the actually measured frequency fm, the frequency fm is generally used instead of the resonance frequency fs. Here, by inputting the output of the
なお、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て周波数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、によって特定される共振周波数には、差がほとんど無いことが実験によって証明されている。 It is specified by a method of measuring the frequency fm by measuring the impedance characteristic or admittance characteristic of the medium and a method of measuring the resonance frequency fs by measuring the counter electromotive force generated by the residual vibration in the vibration part of the actuator. Experiments have shown that there is almost no difference in the resonance 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している。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
本発明のアクチュエータ106において、キャビティ162を設けた理由は次の通りである。
The reason why the
アクチュエータ106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から液体の有無を検出する場合には、このようにアクチュエータの振動領域に付着する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
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。 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.
そこで、アクチュエータ106では、振動領域に液体が残存している場合であっても液体の有無を正確に検出するように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。
Therefore, in the
また、図2(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。
Further, as shown in FIG. 2E, the case where there is no liquid in the liquid container and the liquid remains in the
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。
For example, when the
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することができ、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。 By setting the threshold in this way, it can be determined that there is no ink even when the ink in the cavity has dried and the ink has run out. Even if ink adheres to the cavity again (because the threshold value is not exceeded), it can be determined that there is no ink.
ここで、図1および図2を参照しながら、逆起電力の測定により得られ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。
Here, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the operation and principle of detecting the state of the liquid in the liquid container from the resonance frequency of the medium obtained by measuring the back electromotive force and the vibration part of the
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。このため、圧電層160のうち、上部電極164および下部電極166に挟まれた部分に電界が生じる。この電界によって、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。
In the
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、電圧を印加した後の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の振動部の振動であり、圧電層160の変形を伴う。このため、圧電層160は逆起電力を発生する。この逆起電力は、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。この共振周波数に基いて、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
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 ) (Formula 1)
It is represented by Here, M is the sum of the inertance Mact and the additional inertance M ′ of the vibration part. Cact is the compliance of the vibration part.
図1(C)は、本実施例において、キャビティ162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2(A)および図2(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. 1C is a cross-sectional view of the
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、詳細には、図2(A)に示すように、
Mact=Mpzt+Melectrode1+Melectrode2+Mvib (式2)
と表される。
Mact is obtained by dividing the product of the thickness of the vibration part and the density of the vibration part by the area of the vibration part. Specifically, as shown in FIG.
Mact = Mpzt + Melectrode1 + Melectrode2 + Mvib (Formula 2)
It is expressed.
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。
Here, Mpzt is obtained by dividing the product of the thickness of the
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、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。
However, the area of each of the vibration regions of the
また、本実施例において、圧電層160、上部電極164および下部電極166においては、それらの主要部である円形部分以外の部分は、主要部に対して無視できるほど微小であることが好ましい。従って、アクチュエータ106において、Mactは、上部電極164、下部電極166、圧電層160および振動板176のうちの振動領域のそれぞれのイナータンスの和である。また、コンプライアンスCactは、上部電極164、下部電極166、圧電層160および振動板176のうちの振動領域によって形成される部分のコンプライアンスである。
In the present embodiment, in the
尚、図2(A)、図2(B)、図2(D)、図2(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)
式2および式3より、図2(A)は、図2(B)のように表すこともできる。
2A, FIG. 2B, FIG. 2D, and FIG. 2F show equivalent circuits of the vibrating portion of the
1 / Cact = (1 / Cpzt) + (1 / Celectrode1) + (1 / Celectrode2)
+ (1 / Cvib) (Formula 3)
From
コンプライアンスCactは、単位面積に圧力をかけたときの変形によって受容できる媒体の体積を表す。すなわち、コンプライアンスCactは、変形のし易さを表す。 The compliance Cact represents the volume of the medium that can be received by deformation when pressure is applied to the unit area. That is, the compliance Cact represents the ease of deformation.
図2(C)は、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が満たされている場合のアクチュエータ106の断面図を示す。図2(C)のM’maxは、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が満たされている場合の付加イナータンス(付加質量(振動領域の振動に影響を及ぼす質量)を面積の2乗で除したもの)の最大値を表す。M’maxは、
M’max=(π×ρ/(2×k3))×(2×(2×k×a)3/(3×π))/(π×a2)2 (式4)
(aは振動部の半径、ρは媒体の密度、kは波数である。)
で表される。
FIG. 2C shows a cross-sectional view of the
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
尚、式4は、アクチュエータ106の振動領域が半径aの円形である場合に成立する。付加イナータンスM’は、振動部の付近にある媒体によって、振動部の質量が見かけ上増加していることを示す量である。式4からわかるように、M’maxは、振動部の半径aと媒体の密度ρとによって、大きく変化する。
Equation 4 is established when the vibration region of the
波数k は、
k=2×π×fact/c (式5)
(factは、振動部の共振周波数である。c は、媒体中を伝播する音響の速度である。)
で表される。
Wave number k is
k = 2 × π × fact / c (Formula 5)
(Fact is the resonance frequency of the vibration part. C is the speed of sound propagating in the medium.)
It is represented by
図2(D)は、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が満たされている図2(C)の場合のアクチュエータ106の振動部およびキャビティ162の等価回路を示す。
FIG. 2D shows an equivalent circuit of the vibration part of the
図2(E)は、液体容器の液体が消費され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が無いものの、アクチュエータ106のキャビティ162内には液体が残存している場合のアクチュエータ106の断面図を示す。
FIG. 2E is a cross-sectional view of the
式4は、液体容器に液体が満たされている場合に、インクの密度ρなどから決定される最大のイナータンスM’maxを表す式である。一方、液体容器内の液体が消費され、キャビティ162内に液体が残留しつつアクチュエータ106の振動領域の周辺にある液体が気体または真空に置換された場合等の付加イナータンスM’は、一般的に、
M’=ρ×t/S (式6)
と表せる(より詳しくは、後述の式8参照)。ここで、tは振動にかかわる媒体の厚さである。Sは、アクチュエータ106の振動領域の面積である。振動領域が半径aの円形の場合は、S=π×a2 である。
Equation 4 represents the maximum inertance M′max determined from the ink density ρ and the like when the liquid container is filled with liquid. On the other hand, when the liquid in the liquid container is consumed and the liquid remaining in the
M ′ = ρ × t / S (Formula 6)
(For more details, see
従って、付加イナータンスM’は、液体容器に液体が十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が満たされている場合には、式4に従う。一方で、液体が消費され、キャビティ162内に液体が残留しつつアクチュエータ106の振動領域の周辺にある液体が気体または真空に置換された場合には、式6に従う。
Therefore, the additional inertance M ′ is based on Equation 4 when the liquid is sufficiently contained in the liquid container and the liquid is filled around the vibration region of the
ここで、図2(E)のように、液体容器の液体が消費され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が無いものの、アクチュエータ106のキャビティ162内には液体が残存している場合の付加イナータンスM’を、便宜的にM’cavとし、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が満たされている場合の付加イナータンスM’maxと区別する。
Here, as shown in FIG. 2E, the liquid in the liquid container is consumed and there is no liquid around the vibration region of the
図2(F)は、液体容器の液体が消費され、アクチュエータ106の振動領域の周辺に液体が無いものの、アクチュエータ106のキャビティ162内には液体が残存している図2(E)の場合のアクチュエータ106の振動部およびキャビティ162の等価回路を示す。
FIG. 2F shows the case of FIG. 2E in which the liquid in the liquid container is consumed and there is no liquid around the vibration region of the
ここで、媒体の状態に関係するパラメータは、式6において、媒体の密度ρおよび媒体の厚さtである。液体容器内に液体が充分に収容されている場合は、アクチュエータ106の振動部に液体が接触する。一方、液体容器内に液体が充分に収容されていない場合は、キャビティ内部に液体が残存するか、もしくは、アクチュエータ106の振動部に気体または真空が接触する。アクチュエータ106の周辺の液体が消費され、図2(C)のM’maxから図2(E)のM’cavへ移行する過程における付加イナータンスM’varは、液体容器内の液体の収容状態によって媒体の密度ρや媒体の厚さtが変化することに伴って変化する。これにより、共振周波数fsも変化する。従って、共振周波数fsを特定することによって、液体容器内の液体の収容状態(有無)を検出することができる。
Here, the parameters related to the state of the medium are the density ρ of the medium and the thickness t of the medium in Equation 6. When the liquid is sufficiently stored in the liquid container, the liquid comes into contact with the vibrating portion of the
ここで、図2(E)に示すようにt=dとした場合、式6を用いてM’cavを表すと、式6のtにキャビティの深さdを代入し、
M’cav=ρ×d/S (式7)
となる。
Here, when t = d as shown in FIG. 2 (E), when M′cav is expressed using Equation 6, the cavity depth d is substituted for t in Equation 6,
M′cav = ρ × d / S (Formula 7)
It becomes.
また、媒体が互いに種類の異なる液体であれば、組成の違いによって密度ρが異なるため、付加イナータンスM´及び共振周波数fsが異なる。従って、共振周波数fsを特定することで、液体の種類を検出できる。 Further, if the medium is a different type of liquid, the density ρ varies depending on the composition, and therefore the additional inertance M ′ and the resonance frequency fs are different. Therefore, the type of liquid can be detected by specifying the resonance frequency fs.
図3(A)は、インクタンク内のインクの量とインクおよび振動部の共振周波数fsとの関係を示すグラフである。ここでは液体の1例としてインクについて説明する。縦軸は、共振周波数fsを示し、横軸は、インク量を示す。インク組成が一定であるとき、インク残量の低下に伴い、共振周波数fsは、上昇する。 FIG. 3A is a graph showing the relationship between the amount of ink in the ink tank and the resonance frequency fs of the ink and the vibration part. Here, ink will be described as an example of liquid. The vertical axis represents the resonance frequency fs, and the horizontal axis represents the ink amount. When the ink composition is constant, the resonance frequency fs increases as the remaining ink amount decreases.
インク容器にインクが十分に収容され、アクチュエータ106の振動領域の周辺にインクが満たされている場合には、その最大付加イナータンスM’maxは、式4に表わされる値となる。一方で、インクが消費され、キャビティ162内に液体が残留しつつアクチュエータ106の振動領域の周辺にインクが満たされていないときには、付加イナータンスM’var は、媒体の厚さtに基づいて式6によって算出される。式6中のtは、振動にかかわる媒体の厚さであるから、液体が残留するアクチュエータ106のキャビティ162のd(図1(B)参照)を小さく、即ち、基板178を十分に薄くすることによって、インクが徐々に消費されていく過程を検出することもできる(図2(C)参照)。ここで、tinkは振動にかかわるインクの厚さとし、tink−maxはM’maxにおけるtinkとする。
When ink is sufficiently contained in the ink container and the ink is filled around the vibration region of the
例えば、アクチュエータ106は、インクカートリッジの底面にインクの液面に対してほぼ水平に配置される。この場合、インクが消費され、インクの液面がアクチュエータ106からtink-maxの高さ以下になると、式6によりM’varが徐々に変化し、式1により共振周波数fsが徐々に変化する。従って、インクの液面がtの範囲内にある限り、アクチュエータ106はインクの消費状態を徐々に検出することができる。
For example, the
あるいは、インクカートリッジの側壁に、アクチュエータ106はインクの液面に対してほぼ垂直に配備され得る。この場合、インクが消費され、インクの液面がアクチュエータ106の振動領域に達すると、水位の低下に伴い付加イナータンスM’が減少する。これにより、式1により共振周波数fsが徐々に増加する。従って、インクの液面がキャビティ162の直径2a(図2(C)参照)の範囲内にある限り、アクチュエータ106はインクの消費状態を徐々に検出することができる。
Alternatively, the
図3(A)の曲線Xは、底面に配置されたアクチュエータ106のキャビティ162を十分に浅くした場合や、側壁に配置されたアクチュエータ106の振動領域を十分に大きくまたは長くした場合の、インクタンク内に収容されたインクの量とインクおよび振動部の共振周波数fsとの関係を表わしている。インクタンク内のインクの量が減少するとともに、インクおよび振動部の共振周波数fsが徐々に変化していく様子が理解できる。
A curve X in FIG. 3A shows an ink tank when the
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。
More specifically, the case where the process in which ink is gradually consumed can be detected refers to the case where both liquid and gas having different densities exist around the vibration region of the
例えば、アクチュエータ106をインクの液面に対して水平に配備した場合であって、tink がtink−maxより小さいときには、アクチュエータ106の振動にかかわる媒体はインクと気体との両方を含む。したがって、アクチュエータ106の振動領域の面積Sを用いて、式4のM’max以下になった状態をインクと気体の付加質量で表すと、
M’=M’air+M’ink= ρair×tair/S+ρink×tink/S (式8)
となる。ここで、M’airは空気のイナータンスであり、M’inkはインクのイナータンスである。ρairは空気の密度であり、ρinkはインクの密度である。tairは振動にかかわる空気の厚さであり、tinkは振動にかかわるインクの厚さである。
For example, when the
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.
アクチュエータ106の振動領域周辺における振動にかかわる媒体のうち、液体が減少して気体が増加するに従い、アクチュエータ106がインクの液面に対しほぼ水平に配備されている場合には、tairが増加し、tinkが減少する。それによって、M’varが徐々に減少し、共振周波数が徐々に増加する。よって、インクタンク内に残存しているインクの量またはインクの消費量を検出することができる。尚、式7において液体の密度のみの式となっているのは、液体の密度に対して、空気の密度が無視できるほど小さい場合を想定しているからである。
Among the media involved in vibration around the vibration region of the
アクチュエータ106がインクの液面に対しほぼ垂直に配備されている場合には、アクチュエータ106の振動領域のうち、アクチュエータ106の振動にかかわる媒体がインクのみの領域と、アクチュエータ106の振動にかかわる媒体が気体のみの領域との並列の等価回路(図示せず)と考えられる。アクチュエータ106の振動にかかわる媒体がインクのみの領域の面積をSinkとし、アクチュエータ106の振動にかかわる媒体が気体のみの領域の面積をSairとすると、
1/M’=1/M’air+1/M’ink=Sair/(ρair×tair)+Sink/(ρink×tink)
(式9)
となる。
In the case where the
1 / M ′ = 1 / M′air + 1 / M′ink = Sair / (ρair × tair) + Sink / (ρink × tink)
(Formula 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の付加イナータンスについては、式9によるM’と式7のM’cav との和によって計算することができる。
Equation 9 is applied when ink is not held in the cavity of the
アクチュエータ106の振動は、tink−maxの深さからインクの残留する深さ(d)まで変化するので、インクの残留する深さがtink−maxよりわずかに小さい程度でアクチュエータ106が底面に配置されている場合には、インクが徐々に減少する過程を検出することは出来ない。この場合、tink−maxから残留する深さdまでのわずかなインク量変化におけるアクチュエータの振動変化から、インク量が変化したことを検出する。また、側面に配置され、開口部(キャビティ)の径が小さい場合は、開口部を通過する間のアクチュエータの振動変化、すなわち、通過過程のインク量を検出することは難しく、インク液面が開口部より上か下かを検出する。
Since the vibration of the actuator 106 changes from the depth of tink-max to the depth (d) where ink remains, the
例えば、図3(A)の曲線Yは、小さい円形の振動領域の場合におけるインクタンク内のインクの量とインクおよび振動部の共振周波数fsとの関係を示す。インクタンク内のインクの液面がアクチュエータの装着位置を通過する前後におけるインク量の差Qの間で、インクおよび振動部の共振周波数fsが激しく変化している様子が示される。このことから、インクタンク内にインクが所定量残存しているか否かを2値的に検出することができる。 For example, the curve Y in FIG. 3A shows the relationship between the amount of ink in the ink tank and the resonance frequency fs of the ink and the vibration part in the case of a small circular vibration region. A state is shown in which the resonance frequency fs of the ink and the vibration part changes drastically between the difference Q of the ink amount before and after the ink level in the ink tank passes through the mounting position of the actuator. From this, it is possible to binaryly detect whether or not a predetermined amount of ink remains in the ink tank.
アクチュエータ106を用いて液体の有無を検出する方法は、振動板176が液体と直接接触することでインクの有無を検出するので、インクの消費量をソフトウェアによって計算する方法に比べ、検出精度が高い。更に、電極を用いて導電性によりインクの有無を検出する方法は、液体容器への電極の取付位置及びインクの種類によって影響され得るが、アクチュエータ106を用いて液体の有無を検出する方法は、液体容器へのアクチュエータ106の取付位置及びインクの種類によって影響され難い。
The method of detecting the presence / absence of liquid using the
更に、単一のアクチュエータ106を用いて発振と液体の有無の検出との双方を実施することができるので、発振と液体の有無の検出とを異なったセンサを用いて実施する方法と比較して、液体容器に取付けるセンサの数を減少することができる。したがって、液体容器を安価に製造できる。なお、圧電層160の振動周波数を非可聴領域に設定することで、アクチュエータ106の動作中に発生する音を静かにすることが好ましい。
Furthermore, since both oscillation and detection of the presence / absence of liquid can be performed using a
図3(B)は、インクの密度とインクおよび振動部の共振周波数fsとの関係の一例を示す。ここでは、液体の例としてインクについて説明しており、「インク満」と「インク空」とは相対的な2状態を意味し、いわゆるインクフル状態とインクエンド状態とを意味するものではない。図3(B)に示すように、インク密度が高い場合、付加イナータンスが大きくなるので共振周波数fsが低下する。すなわち、インクの種類によって共振周波数fsが異なる。したがって、共振周波数fsを測定することによって、インクを再充填する際に、密度の異なったインクが混入されていないか確認することができる。つまり、互いに種類の異なるインクを収容するインクタンクを識別できる。 FIG. 3B shows an example of the relationship between the ink density and the resonance frequency fs of the ink and the vibration part. Here, ink is described as an example of the liquid, and “ink full” and “ink empty” mean two relative states, and do not mean a so-called ink full state and an ink end state. As shown in FIG. 3B, when the ink density is high, the added inertance increases, and therefore the resonance frequency fs decreases. That is, the resonance frequency fs varies depending on the type of ink. Therefore, by measuring the resonance frequency fs, it is possible to confirm whether or not inks having different densities are mixed when refilling the ink. That is, it is possible to identify ink tanks containing different types of ink.
続いて、液体容器内の液体が空の状態であってもアクチュエータ106のキャビティ162内に液体が残存するようにキャビティのサイズと形状を設定した時において、液体の状態を正確に検出できる条件を詳述する。アクチュエータ106は、キャビティ162内に液体が満たされている場合に液体の状態を検出できれば、キャビティ162内に液体が満たされていない場合であっても液体の状態を検出できる。
Subsequently, when the size and shape of the cavity are set so that the liquid remains in the
共振周波数fsは、イナータンスMの関数である。イナータンスMは、振動部のイナータンスMactと付加イナータンスM’との和である。ここで、付加イナータンスM’が液体の状態と関係する。付加イナータンスM’は、振動部の付近にある媒体によって振動部の質量が見かけ上増加していることを示す量である。即ち、振動部の振動によって見かけ上媒体を吸収する(振動に関わるイナータンスが増加する)ことによる振動部の質量の増加分をいう。 The resonance frequency fs is a function of the inertance M. The inertance M is the sum of the inertance Mact and the additional inertance M ′ of the vibration part. Here, the additional inertance M ′ is related to the liquid state. The additional inertance M ′ is an amount indicating that the mass of the vibration part is apparently increased by the medium in the vicinity of the vibration part. That is, it means an increase in the mass of the vibration part due to apparent absorption of the medium by the vibration of the vibration part (inertance related to vibration increases).
従って、M’cav が式4におけるM’max よりも大きい場合には、見かけ上吸収する媒体は全てキャビティ162内に残存する液体である。よって、液体容器内に液体が満たされている状態と同じである。この場合、振動に関わる媒体はM’max よりも小さくならないので、インクが消費されても変化を検出することが出来ない。
Therefore, when M ′ cav is larger than M ′ max in Equation 4, all of the apparently absorbing medium is the liquid remaining in the
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
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
ここで、M’cav は、キャビティ162の容量とほぼ等しい容量の液体の質量イナータンスである。従って、M’max >M’cav の不等式から、アクチュエータ106が液体の状態を正確に検出できる条件は、キャビティ162の容量の条件として表すことができる。例えば、円形状のキャビティ162の開口161の半径をaとし、およびキャビティ162の深さをdとすると、
M’max>ρ×d/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。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。
Here, M′cav is the mass inertance of the liquid having a volume approximately equal to the volume of the
M′max> ρ × d / πa 2 (Formula 10)
It is. When
This condition is required. Therefore, if the
尚、式10、式11は、キャビティ162の形状が円形の場合に限り成立する。キャビティ162の形状が円形でない場合、対応するM’maxの式を用い、式10中の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。
なお、付加イナータンスM’は音響インピーダンス特性にも影響するので、残留振動によりアクチュエータ106に発生する逆起電力を測定する方法は、少なくとも音響インピーダンスの変化を検出しているともいえる。
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
また、本実施例によれば、アクチュエータ106が振動を発生して、その後の残留振動によりアクチュエータ106に発生する逆起電力を測定している。しかし、アクチュエータ106の振動部が駆動電圧による自らの振動によって液体に振動を与えることは必ずしも必要ではない。即ち、振動部が自ら発振しなくても、それと接触しているある範囲の液体と共に振動すれば、圧電層160はたわみ変形する。このたわみ変形が逆起電力電圧を発生させ、上部電極164および下部電極166にその逆起電力電圧を伝達する。この現象を利用することで媒体の状態を検出してもよい。例えば、インクジェット記録装置において、印字時における印字ヘッドの走査によるキャリッジの往復運動に伴って発生するアクチュエータの振動部の周囲の振動を利用して、インクタンクまたはその内部のインクの状態を検出してもよい。
Further, according to this embodiment, the
図4(A)、図4(B)及び図4(C)は、アクチュエータ106を振動させた後の、アクチュエータ106の残留振動の波形と残留振動の測定方法とを示す。インクカートリッジ内のアクチュエータ106の装着位置レベルにおけるインク水位の上下は、アクチュエータ106が発振した後の残留振動の周波数変化や、振幅の変化によって検出することができる。図4(A) 乃至図4(C)において、縦軸はアクチュエータ106の残留振動によって発生した逆起電力の電圧を示し、横軸は時間を示す。アクチュエータ106の残留振動によって、図4(A) 乃至図4(C)に示すように電圧のアナログ信号の波形が発生する。次に、アナログ信号を、信号の周波数に対応するデジタル数値に変換する。図4(A)乃至図4(C)に示した例においては、アナログ信号の4パルス目から8パルス目までの4個のパルスが生じる時間を計測している。
FIG. 4A, FIG. 4B, and FIG. 4C show a residual vibration waveform of the
より詳細には、アクチュエータ106が発振した後、予め設定された所定の基準電圧を低電圧側から高電圧側へ横切る回数をカウントする。そして、4カウントから8カウントまでの間をHighとしたデジタル信号を生成し、所定のクロックパルスによって4カウントから8カウントまでの時間を計測する。
More specifically, after the
図4(A)は、アクチュエータ106の装着位置レベルよりも上位にインク液面があるときの波形である。一方、図4(B)はアクチュエータ106の装着位置レベルにおいてインクが無いときの波形である。図4(A)と図4(B)とを比較すると、図4(A)の方が図4(B)よりも4カウントから8カウントまでの時間が長いことがわかる。換言すると、インクの有無によって4カウントから8カウントまでの時間が異なる。この時間の相違を利用して、インクの消費状態を検出することができる。
FIG. 4A shows a waveform when the ink liquid level is higher than the mounting position level of the
アナログ波形の4カウント目から数えるのは、アクチュエータ106の振動が安定してから計測をはじめるためである。4カウント目からとしたのは単なる一例であって、任意のカウントから数えてもよい。ここでは、4カウント目から8カウント目までの信号を検出し、所定のクロックパルスによって4カウント目から8カウント目までの時間を測定している。この時間に基いて、共振周波数を求めることができる。クロックパルスは、インクカートリッジに取り付けられる半導体記憶装置等を制御するためのクロックと等しいクロックのパルスであることが好ましい。また、8カウント目までの時間を測定する必要は無く、任意のカウントまで数えてもよい。図4においては、4カウント目から8カウント目までの時間を測定しているが、周波数を検出する回路構成にしたがって、異なったカウント間隔内の時間を検出してもよい。
The reason for counting from the fourth count of the analog waveform is to start measurement after the vibration of the
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、他の実施例として、所定期間内における逆起電力の電圧波形の波数を数えてもよい(図示せず)。この方法によっても共振周波数を求めることができる。より詳細には、アクチュエータ106が発振した後、所定期間だけHighであるデジタル信号を生成し、当該所定期間において所定の基準電圧を低電圧側から高電圧側へ横切る回数をカウントする。そのカウント数を計測することによってインクの有無を検出できる。
As another example, the wave number of the voltage waveform of the counter electromotive force within a predetermined period may be counted (not shown). The resonance frequency can also be obtained by this method. More specifically, after the
さらに、図4(A)および図4(B)を比較して分かるように、インクがインクカートリッジ内に満たされている場合とインクがインクカートリッジ内に無い場合とでは、逆起電力波形の振幅が異なる。従って、共振周波数を求めることなく、逆起電力波形の振幅を測定することによって、インクカートリッジ内のインクの消費状態を検出してもよい。 Further, as can be seen by comparing FIG. 4A and FIG. 4B, the amplitude of the back electromotive force waveform between when the ink is filled in the ink cartridge and when the ink is not inside the ink cartridge. Is different. Therefore, the ink consumption state in the ink cartridge may be detected by measuring the amplitude of the back electromotive force waveform without obtaining the resonance frequency.
より詳細には、例えば、図4(A)の逆起電力波形の頂点と図4(B) の逆起電力波形の頂点との間に基準電圧を設定する。アクチュエータ106が発振した後、所定期間だけHighであるデジタル信号を生成し、当該所定期間において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。
More specifically, for example, a reference voltage is set between the peak of the counter electromotive force waveform in FIG. 4A and the peak of the counter electromotive force waveform in FIG. After the
図4(C)は、所定のクロックパルスを用いて図4(A)に示したパルス波形の4カウント目から8カウント目までの時間を測定した例を示す。この図において、4カウント目から8カウント目までの間にクロックパルスが5カウント分出現している(実際には、100カウントから200カウント分のクロックパルスが出現するが、ここでは説明を簡単にするために少ないクロックパルスで説明する)。クロックパルスは、一定の周期を有するパルスであるので、クロックパルスの個数をカウントすることにより時間を測定することができる。4カウント目から8カウント目までの間の時間を測定することによって、共振周波数を求めることができる。クロックパルスは、逆起電力波形の周期より短い周期を有することが好ましく、例えば逆起電力波形の周波数が400kHz程度の場合、16MHz等の周波数が高いクロックパルスであることが好ましい。 FIG. 4C shows an example in which the time from the 4th count to the 8th count of the pulse waveform shown in FIG. 4A is measured using a predetermined clock pulse. In this figure, clock pulses appear for 5 counts from the 4th count to the 8th count (actually, clock pulses for 100 count to 200 counts appear. In order to do this, we will explain with fewer clock pulses). Since the clock pulse is a pulse having a certain period, the time can be measured by counting the number of clock pulses. The resonance frequency can be obtained by measuring the time from the 4th count to the 8th count. The clock pulse preferably has a period shorter than the period of the counter electromotive force waveform. For example, when the frequency of the counter electromotive force waveform is about 400 kHz, the clock pulse is preferably a clock pulse having a high frequency such as 16 MHz.
図5は、アクチュエータ106が音響インピーダンスの変化を検知することで液体容器1内の液体の消費状態を検出し、検出した結果に基づいてインクジェット記録装置を制御するための記録装置制御部2000の構成を示す。
FIG. 5 shows a configuration of a recording
記録装置制御部2000は、液体容器1のインク収容部(収容空間)ISに装着された2つのアクチュエータ106A及び106Cに対して各アクチュエータ106A、106Cを選択的に駆動する電圧を与え、その結果アクチュエータ106A、106Cが検知する音響インピーダンスの変化から液体の消費状態を検出する液体消費状態検出部1200と、液体消費状態検出部1200が出力する液体有無の検出結果に基づいて記録装置を制御する制御回路部1500と、を備える。
The
図5に示すように、2つのアクチュエータ106A及び106Cは、液体消費による液面低下方向に沿って異なる位置に設置されている。この場合、図6に示すように、液体容器1のインク収容部(収容空間)ISにおける満タン時液面の近傍にアクチュエータ106Aが設けられ、液体エンド時液面の近傍にアクチュエータ106Cが設けられている。各アクチュエータ106A、106Cは、それぞれ半導体スイッチSWA、SWCに接続されている。各半導体スイッチSWA、SWCは、例えば制御部1400によって制御されるようになっており、いずれか1つのスイッチが導通状態の時、他のスイッチは非導通状態とすることも可能である。
As shown in FIG. 5, the two
制御回路部1500は、液体消費状態検出部1200が出力する液体有無の検出結果に基づいて動作する制御部1400と、制御部1400の指示に基づいて記録装置の動作を制御する記録装置動作制御部1402とを更に備える。制御回路部1500は、記録装置動作制御部1402によりその動作が制御される提示処理部1404、印刷動作制御部1406、インク補充処理部1408、カートリッジ交換処理部1410、印刷データ記憶処理部1412、及び印字データ記憶部1414を更に備える。
The
記録装置制御部2000は、インクジェット記録装置の内部に設けられてもよいが、記録装置制御部2000の一部の機能が外部に設けられてもよい。例えば、制御回路部1500の機能が、記録装置に接続されたコンピュータ等の外部装置に与えられてもよい。さらに、記録装置制御部2000の一部の機能が、プログラムとして記録媒体に格納され供給されてもよい。記録装置制御部2000の一部の機能を記録媒体に格納されたプログラムとして記録装置に接続されたコンピュータに供給することにより、記録装置制御部2000の一部の機能が後日改良された場合、容易に最新の機能を実行するプログラムをコンピュータの記憶媒体に格納し、常に最新の機能を用いて記録装置の動作を制御することができる。
The recording
また、記録装置制御部2000の一部の機能は、プログラムとして、サーバ等の情報処理装置から電気通信回線を介して、記録装置に接続されるコンピュータ等の端末に送信されてもよい。この場合、最新の機能を、容易に電気通信回線を介してサーバから入手してコンピュータの記憶装置に格納することができ、これにより記録装置は常に最新の機能を実行することができる。
Also, some functions of the recording
液体消費状態検出部1200は、アクチュエータ106A、106Cを駆動し、音響インピーダンスの変化から液体容器1内の液体の有無を検出する。例えば、液体消費状態検出部1200は、アクチュエータ106A、106Cが残留振動により発生した逆起電力(例えば電圧値)を測定する測定回路部800と、測定回路部800が測定した逆起電力に基いて液体容器1内の液体の有無を表す信号を出力する検出回路部1100と、を有する。
The liquid consumption
測定回路部800は、アクチュエータ106A、106Cを駆動する駆動電圧を生成する駆動電圧生成部850を有する。駆動電圧生成部850によって生成される駆動電圧によって、液体容器1に装着されたアクチュエータ106A、106Cのうち、対応するスイッチが制御部1400によって導通状態となっているアクチュエータが駆動し発振される。アクチュエータは駆動発振後も振動し続ける。この残留振動によって、アクチュエータ自身が逆起電力を発生させる。測定回路部800は、アクチュエータが発生した逆起電力の波形のアナログ信号を、同一の周波数を有するデジタル信号に変換してデジタル回路部900に出力する。
The
検出回路部1100は、測定回路部800が出力したデジタル信号の一定時間内のパルス数をデジタル的にカウントするデジタル回路部900と、デジタル回路部900がカウントしたパルス数に基づいて液体の有無を判定する液体有無判定部1000と、を有する。
The
本実施例においては、デジタル回路部900は、図4(A)及び図4(B)に示すように、測定回路部800が出力した逆起電力波形中の4カウント目から8カウント目までがHighの信号を出力する。更に、図4(C)に示すように、デジタル回路部900は、上記デジタル信号中の4カウント目から8カウント目までのHighである期間において、所定のクロックパルス(逆起電力波形の周期より短い周期を有する)のパルス数をカウントする。一定の周期を有するクロックパルスのパルス数をカウントすることで、4カウント目から8カウント目までの時間を測定することができる。例えば図4(C)では、クロックパルスが5カウント分存在し、5カウントをクロックパルスの周期と掛け合わせることで時間を算出することができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), the
ここでは、説明を簡単にするために低い周波数のクロックパルスを例にして説明しているが、実際には16MHz等の周波数が高いクロックパルスが使用される。液体有無判定部1000は、デジタル回路部900が出力したカウント値に基づいて、液体容器1内の液体の有無を判定し、判定結果を制御回路部1500へ出力する。
Here, in order to simplify the description, a low-frequency clock pulse is described as an example, but a clock pulse having a high frequency such as 16 MHz is actually used. The liquid presence /
本実施例においては、複数のアクチュエータ106A、106Cが液面低下方向の異なる位置にそれぞれ装着されているので、それぞれのアクチュエータの装着位置における液体の消費状態を段階的に検出することができる。
In this embodiment, since the plurality of
液面が各アクチュエータの取付位置レベルより高いか否かによって、各アクチュエータの出力信号は異なる。例えば、検出される逆起電力の周波数や振幅が大きく変化すれば、それに伴って検出信号が変化する。液体消費状態検出部1200は、各検出信号に基づいて、液体の液面が各アクチュエータ106A及び106Cの取付位置レベルを通過したか否かを判定できる。検出処理は、例えば予め定められたタイミングで定期的に行われる。
The output signal of each actuator varies depending on whether the liquid level is higher than the mounting position level of each actuator. For example, if the frequency or amplitude of the detected back electromotive force changes greatly, the detection signal changes accordingly. The liquid consumption
ここで、液面がアクチュエータの取付位置より低い状態を「液体無し状態」とし、液面がアクチュエータより高い状態を「液体有り状態」とする。液面がアクチュエータを通過すると、「液体有り状態」から「液体無し状態」へ検出結果が変化する。本実施の形態では、液面通過の検知とは、このような検出結果の変化を示す。 Here, the state in which the liquid level is lower than the mounting position of the actuator is referred to as “no liquid state”, and the state in which the liquid level is higher than the actuator is referred to as “liquid present state”. When the liquid level passes through the actuator, the detection result changes from the “liquid present state” to the “no liquid state”. In the present embodiment, detection of passing through the liquid level indicates such a change in detection result.
本実施形態の特徴として、制御部1400が、インピーダンスの検出に用いるアクチュエータを、液体消費の進行に応じて液体の液面の低下方向に沿って選択する。詳述すると、液体容器1の装着直後すなわち液体フル状態では、アクチュエータ106Aのみを使用すべく、半導体スイッチSWAのみが導通状態とされる。液体が消費され液面がアクチュエータ106Aを通過すると、アクチュエータ106Aは液体無し状態を検出する。これに応えて、制御部1400は、液体検出位置を下段に切り換えるべく、半導体スイッチSWAを非導通状態とし、半導体スイッチSWCのみを導通状態とする。液体が消費され液面がアクチュエータ106Cを通過すると、アクチュエータ106Cは液体無し状態を検出する。
As a feature of the present embodiment, the
液体消費状態検出部1200がアクチュエータ106Cによる液体無しの判定結果を出力した場合、低インク量対応処理もしくはインク補充処理を行う。制御部1400は、記録装置動作制御部1402を制御して所定の低インク量対応処理を行う。低インク量対応処理とは、インクが残り少なくなったことを考慮して、不適切な印刷等の記録装置の動作を禁止または抑制する処理である。記録装置動作制御部1402は、制御部1400の指示に基づいて、提示処理部1404、印刷動作制御部1406、インク補充処理部1408、カートリッジ交換処理部1410、あるいは印刷データ記憶処理部1412の動作を制御して、低インク量対応処理を実行する。
When the liquid consumption
提示処理部1404は、アクチュエータ106により検知される液体容器1内の液体の有無に対応する情報を提示する。情報の提示には、ディスプレイ1416による表示およびスピーカ1418による発報がある。ディスプレイ1416は、例えば記録装置の表示パネルや、記録装置に接続されたコンピュータの画面である。あるいは、提示処理部1404がスピーカ1418と接続されて、アクチュエータ106が液体無しを検出すると、報知音がスピーカ1418から出力される。スピーカ1418は、記録装置のスピーカでもよく、記録装置に接続されたコンピュータ等の外部装置のスピーカでもよい。また、報知音として音声信号を用いることも好適であり、音声合成処理によりインク消費状態を示す合成音声が生成されてもよい。
The
印刷動作制御部1406は、印刷動作部1420を制御して、記録装置の印刷動作を停止させる。印刷動作の停止により、インクが無くなった後の印刷動作が回避される。また、印刷動作制御部1406は、低インク量対応処理の他の例として、ある印刷処理を終了してから次の印刷処理に移ることを禁止してもよい。このような印刷処理の禁止により、ひとつの印刷処理、たとえば一連の文章の印刷途中で印刷が停止するのを回避できる。また、印刷処理の禁止の例として、1ページ印刷している途中で印刷処理が停止するのを防ぐために、改ページ終了後の印刷処理を禁止することも好ましい。
The printing
インク補充処理部1408は、インク補充装置1422を制御して液体容器1にインクを自動的に補充する。このインクの補充により、印刷を継続することができる。
The ink
カートリッジ交換処理部1410は、カートリッジ交換装置1424を制御してインクカートリッジを自動的に交換する。このような対応処理によって、ユーザの手をわずらわせることなく印刷動作を継続することができる。
The cartridge
印刷データ記憶処理部1412は、低インク量対応処理として、印刷完了前の印字データを印字データ記憶部1414に格納する。この印字データは、インクエンド検出後に記録装置に送られてくる印字データである。この印字データの格納により、印刷前の印字データが失われることを回避できる。
The print data
構成要素1404〜1412については、これらの全てが記録装置制御部2000に設けられる必要はない。また、全ての構成要素1404〜1412において低インク量対応処理が行われる必要はなく、少なくともひとつの低インク量対応処理が行われればよい。例えば、インク補充処理部1408またはカートリッジ交換処理部1410が処理を行うのであれば、印刷動作制御部1406は印刷動作の停止処理を行わなくてもよい。
All of the
なお、上記に例示した以外の、低インク量対応処理を行う構成すなわちインク不足による不適切な動作を回避する構成、が設けられてもよい。また、上記の低インク量対応処理は、アクチュエータ106Cがその装着位置において「液体無し」を検知してから「所定の余裕量」分の印刷が行われた後に実行されることが好適である。「所定の余裕量」は、アクチュエータ106Cの「液体無し」検知後に全インクを消費してしまうまでの印刷量より少ない適当な値に設定される。
In addition, the structure which performs the low ink amount corresponding | compatible process except the example illustrated above, ie, the structure which avoids the inappropriate operation | movement by ink shortage, may be provided. Further, it is preferable that the low ink amount handling process is executed after the
本実施の形態によれば、検出位置を下方に切り換えるので、全てのアクチュエータが同時には動作しない。すなわち、アクチュエータの動作の頻度が少ない。したがって、制御部1400におけるデータ処理量を抑制することができる。この結果、検出動作が印刷動作のスループットを低下させることはない。
According to the present embodiment, since the detection position is switched downward, all the actuators do not operate simultaneously. That is, the frequency of operation of the actuator is low. Therefore, the data processing amount in the
また、複数のアクチュエータに対して、駆動電圧生成部850等が共通に設けられているため、配置スペースの点でもコストの点でも、回路の構成が効率化されている。
In addition, since the drive
また、本実施の形態は、アクチュエータ106Aによって「液体満タン」を検出することができ、アクチュエータ106Cによって「液体エンド」を検出することができる。このため、「液体エンド」を検出した場合に「液体満タン」状態まで液体を液体容器1に補充する制御にとって、極めて好適である。
Further, in the present embodiment, “liquid full” can be detected by the
ここで、インク補充装置1422の具体例について、図7を用いて説明する。図7において、キャリッジ3001は、ガイド部材3002に案内されて、図示されない駆動手段により往復駆動可能に構成されている。
Here, a specific example of the
キャリッジ3001の上部には、液体容器1を有するインク供給ユニット3003が4個搭載されている。キャリッジ3001の下面には、記録ヘッド3004が設けられている。
Four
キャリッジ3001の移動領域の両側には、インクカートリッジ3005を収容するカートリッジホルダ3006が配置されている。また、キャリッジ3001の移動領域の非印字領域の上部に、インク補給ユニット3007が配置されている。
A
インク補給ユニット3007は、チューブ3008によってインクカートリッジ3005に接続されている。そして、インク補給ユニット3007は、キャリッジ3001がインク補給領域に移動した段階で、インク供給ユニット3003のインク注入口3009に接続され、インクを注入可能となっている。なお、3010は、チューブ3011によりインク補給ユニット3007に接続されたインク注入圧力源であるポンプユニットであり、3021は、インク供給ユニット3003の大気開放口である。
The
インク供給ユニット3003の詳細な構造については、特願平11−315071号にて開示されているものと略同様である。従って、特願平11−315071号をここで引用することによって、その説明を省略する。この引用によって、当該特許出願の記載内容の全てが本明細書の記載事項となる。
The detailed structure of the
もっとも、本発明の趣旨から明らかなように、当該特許出願によるインク供給ユニットと異なり、液面検出のためのフロートが設けられる必要が無い。フロートが不要であるという特徴は、構成の簡単化によるコスト減、小型・軽量化の実現、当該フロートの動作不良に起因する種々のトラブルからの解放(動作信頼性の向上)、等の利点をもたらす。 However, as apparent from the gist of the present invention, unlike the ink supply unit according to the patent application, it is not necessary to provide a float for detecting the liquid level. The feature that the float is unnecessary has advantages such as cost reduction by simplification of configuration, realization of small size and light weight, release from various troubles caused by malfunction of the float (improvement of operation reliability), etc. Bring.
なお、配置されるアクチュエータの数は限定されない。その場合、アクチュエータの間隔は一定でなくてもよい。例えば、液面が低くなるほどアクチュエータの間隔を狭くすることが好適である。こうした変形は、以下の他の実施形態においても同様に適用可能である。 The number of actuators arranged is not limited. In that case, the distance between the actuators may not be constant. For example, it is preferable to narrow the interval between the actuators as the liquid level becomes lower. Such a modification can be similarly applied to other embodiments described below.
また、上記の実施の形態では、2つのアクチュエータ106A及び106Cの駆動回路等が共通に構成されているが、これらの回路は各アクチュエータのために独立に設けられてもよい。この場合、例えば2つのアクチュエータ106A及び106Cの共振周波数を同時に検出し、これらが同一か否かによって液体消費状態を判別することも可能である。例えば、両アクチュエータ106A及び106Cから検出される共振周波数が同一の場合、インクエンド状態であるかインクフル状態(インク満タン状態)であるかのいずれかである。
In the above-described embodiment, the drive circuits for the two
なお、図8及び図9に示すように、アクチュエータ106Aのみを設ける場合には、インクフル状態(インク満タン状態)のみが検出される。この態様は、「液体満タンで無い」場合に直ちに「液体満タン」状態まで液体を補充するような装置において、極めて好適である。この場合、半導体スイッチSWAは、省略可能である。
As shown in FIGS. 8 and 9, when only the
図10は、図5の記録装置制御部2000を他の液体容器1’と共に示すブロック図である。本実施形態では、図11に示すように、液体容器1’のインク収容部IS’の所定液面LLの上方近傍位置及び下方近傍位置に、アクチュエータ106A及び106Bがそれぞれ装着されている。その他の構成については、図5に示す実施の形態と略同様である。
FIG. 10 is a block diagram showing the
本実施の形態は、液体容器1’の液面レベルを、常に所定液面LLの近傍に維持するために有効である。すなわち、アクチュエータ106Bが「液体無し」を検出したら液体容器1’に液体を供給し、アクチュエータ106Aが「液体有り」を検出したら液体容器1’への液体供給を停止することにより、液体の液面レベルを常に所定液面LLの近傍に維持することができる。このように液体の液面レベルを略一定にすると、いわゆる液体の水頭圧が略一定となるため、液体吐出性能が顕著に向上し得る。
This embodiment is effective for always maintaining the liquid level of the liquid container 1 'in the vicinity of the predetermined liquid level LL. That is, when the
図12は、図5に示した記録装置制御部2000を変形した実施形態を示す。図12の液体容器1は、液体容器1内の液体を記録紙等の記録媒体に吐出して印字するためのヘッド部1300に連通するように、キャリッジ上に装着されている。ヘッド部1300は、ヘッド駆動部1440によって駆動されるようになっている。また、図12の記録装置は、ヘッド部1300から液体を吸引してヘッド部1300のノズルを清掃するクリーニング部1436を有している。クリーニング駆動部1432がポンプ1434を駆動することにより、クリーニング部1436はヘッド部1300から液体を吸引するようになっている。
FIG. 12 shows an embodiment in which the recording
図12に示す記録装置制御部2004の制御回路部1502は、図5に示した記録装置制御部2000が有する要素に加えて、ヘッド部1300が吐出したインク滴の数を数える液体吐出カウンタ(ドットカウンタ)1450と、液体吐出カウンタ1450が数えたインク滴の数に基づいてインク消費量を算出する液体消費量算出部1452と、液体消費状態検出部1210が検出したインク消費状態に基づいてクリーニング駆動部1432を制御するクリーニング制御部1442と、を更に有している。また、検出回路部1104は、液体吐出カウンタ1450がカウントしたヘッド部1300のインク滴の吐出数を、複数のアクチュエータ106A〜106Cを用いて検出したインクの消費状態に基づいて補正する液体消費状態補正部1010を有する。
12 includes a liquid discharge counter (dot) that counts the number of ink droplets ejected by the
次に、図12において新たに加わった要素についての動作を説明する。液体吐出カウンタ1450は、印字時にヘッド部1300から吐出されるインク滴の数をカウントし、液体消費量算出部1452へ出力する。液体消費量算出部1452は、液体吐出カウンタ1450のカウント値に基づいて、ヘッド部から吐出されたインク量を算出する。
Next, the operation of the newly added element in FIG. 12 will be described. The
また、印刷とは関係のない駆動信号を印字ヘッドに印加してインク滴を空吐出させることにより、ヘッド部1300のノズル開口近傍の不揃いのメニスカスを回復させたり、ノズル開口におけるインクの目詰まりを防止すること(フラッシング操作)によっても、インクが消費される。したがって、液体吐出カウンタ1450は、フラッシング操作によるインク滴吐出数についてもカウントして、液体消費量算出部1452へ出力する。
In addition, by applying a drive signal unrelated to printing to the print head to cause ink droplets to be ejected idle, uneven meniscus in the vicinity of the nozzle opening of the
液体消費量算出部1452は、印字操作及びフラッシング操作におけるヘッド部1300からのインクの吐出数から、インクの消費量を算出して、算出したインク消費量を液体消費状態補正部1010へ出力する。液体消費量算出部1452によって算出されたインク量は、提示処理部1404のディスプレイ1416によって表示される。
The liquid
更に、ヘッド部1300をクリーニング部1436によって清掃する(クリーニング操作)際にも、ヘッド部1300内のインクが吸引されることで液体容器1内のインクが消費される。したがって、液体消費量算出部1452は、クリーニング制御部1442を介してクリーニング駆動部1432がポンプ1434を駆動した時間(例えばポンプ1434に通電した時間)とポンプ1434の時間当たりのインク吸収量とを掛けることによって、クリーニングによるインクの消費量を算出する。
Further, when the
したがって、液体消費量算出部1452は、液体吐出カウンタ1450とクリーニング制御部1442とによって、消費されたインク量を算出する。液体消費状態補正部1010は、液体消費量算出部1452の算出値を、液体有無判定部1000の判定結果に基づいて補正する。
Accordingly, the liquid consumption
インク消費状態の検出に、液体有無判定部1000及び液体消費量算出部1452の2つの出力を用いる理由を次に述べる。
The reason why the two outputs of the liquid presence /
液体有無判定部1000の出力は、液体の液面を複数のアクチュエータ106A〜106Cによって実際に測定した情報である。一方、液体消費量算出部1452の出力は、液体吐出カウンタ1450がカウントしたインク滴の数及びポンプの駆動時間から算出された推定のインク消費量である。
The output of the liquid presence /
この算出値は、ユーザサイドで設定される印刷形態や使用環境により、例えば室温が極端に高いまたは低い場合、あるいは、インクカートリッジの開封後の経過時間が長い場合、インクカートリッジ内の圧力やインクの粘度が変化することによって誤差を生じることがある。 This calculated value depends on the printing mode and usage environment set by the user, for example, when the room temperature is extremely high or low, or when the elapsed time after opening the ink cartridge is long, the pressure in the ink cartridge or the ink Errors may occur due to changes in viscosity.
そこで、液体消費状態補正部1010は、液体消費量算出部1452によって算出されたインク消費量を、液体有無判定部1000から出力されたインク有無の判定結果に基づいて補正する。更に、液体消費状態補正部1010は、液体有無判定部1000から出力されたインク有無の判定結果に基づいて、液体消費量算出部1452がインク消費量を算出するのに用いる算出式のパラメータを補正する。このように算出式のパラメータを補正することによって、当該算出式をインクカートリッジが使用されている環境に適合させることができる。これにより、算出式によって得られた値が、実際に使用した値により近似するようになる。
Therefore, the liquid consumption
アクチュエータ106Cが「インク無し」を検知した場合、記録装置動作制御部1402に制御される印刷動作制御部1406、インク補充処理部1408、カートリッジ交換処理部1410、印刷データ記憶処理部1412及びクリーニング制御部1442は、所定の低インク量対応処理を行う。
When the
印刷動作制御部1406は、ヘッド駆動部1440を制御して、ヘッド部1300におけるインクの吐出を停止したり、インクの吐出量を減少させる。これにより、インクが無くなった後の印刷動作が回避される。
The printing
クリーニング制御部1442は、低インク対応処理として、クリーニング部1436によるヘッド部1300のクリーニング動作を禁止したり、クリーニングの回数を減少したり、ポンプ1434の吸引力を弱めたりして、インクの吸引量を減少させる。ヘッド部1300のクリーニングの際に、比較的多くのインクがヘッド部1300から吸引される。したがって、低インクとなったときにクリーニング動作を禁止することにより、残り少ないインクがクリーニングのためにヘッド部1300から吸引されることを回避でき、クリーニングのためにインクが不足するという事態を回避できる。あるいは、前述のように、クリーニングの回数を減少したり、ポンプ1434の吸引力を弱めてもよい。制御部1400が、液体容器1内のインク残量に基づいて、印刷動作制御部1406及びクリーニング制御部1442がどのような低インク処理を実行するかを選択する。
As the low ink handling process, the
図13は、図12に示した記録装置制御部2004を変形した実施形態を示す。この実施例では、半導体記憶手段7が液体容器1に装着され、記録装置制御部2006が情報記憶制御回路部1444を有している。その他は、図12に示した記録装置制御部2004と同様の構成である。したがって、半導体記憶手段7及び情報記憶制御手段1444と関係ない要素についてはその説明を省略する。
FIG. 13 shows an embodiment in which the recording
本実施の形態の液体容器1は、半導体記憶手段7を有する。半導体記憶手段7は、例えば、EEPROM等の書き換え可能なメモリである。制御回路部1506は、情報記憶制御回路部1444を有する。
The
液体消費状態検出部1210は、半導体スイッチSWA及びSWC及びアクチュエータ106A及び106Cを制御して液体容器1内の液体の消費状態を検出し、アクチュエータ106A及び106Cを用いた液体消費状態の検出に関連する消費関連情報を制御回路部1506へ出力する。
The liquid consumption
制御部1400は、情報記憶制御回路部1444を介して、消費関連情報を半導体記憶手段7に書き込む。更に、情報記憶制御回路部1444は、消費関連情報を半導体記憶手段7から読み出して、制御部1400へ出力する。
The
次に、半導体記憶手段7について詳細に説明する。半導体記憶手段7は、アクチュエータ106A及び106Cを用いた液体の消費状態の検出に関連する消費関連情報を記憶する。消費関連情報は、検出された液体の消費状態の情報を含む。情報記憶制御回路部1444は、アクチュエータ106A及び106Cを用いて得られた消費状態情報を半導体記憶手段7に書き込む。そして、この消費状態情報が読み出され、記録装置制御部2006において使用される。
Next, the semiconductor memory means 7 will be described in detail. The semiconductor storage means 7 stores consumption related information related to detection of the liquid consumption state using the
消費状態情報を半導体記憶手段7に記憶することは、特に液体容器1を脱着する場合において有利である。例えば、液体が途中まで消費された状態で、液体容器1がインクジェット記録装置から取り外されたとする。この時、液体消費状態を記憶した半導体記億手段7が常に液体容器1と共にある。液体容器1は、再度同じインクジェット記録装置に装着されるか、あるいは他のインクジェット記録装置に装着される。この時、半導体記憶手段7から液体消費状態が読み出され、その液体消費状態に基づいて記録装置制御部2006が動作する。例えば、液体が空または液体残量が少ない液体容器1が装着された場合でも、その旨がユーザに伝えられる。このように、液体容器1を脱着する場合であっても、液体容器1の以前の消費状態情報を確実に利用できる。
Storing the consumption state information in the semiconductor storage means 7 is advantageous particularly when the
半導体記憶手段7は、さらに、液体吐出カウンタ1450がカウントしたインク滴の数に基づいて液体消費量算出部1452が算出した液体消費状態を記憶してもよい。アクチュエータ106A及び106Cは、それぞれの装着位置におけるインク液面の通過を確実に検出できるが、液面通過の前後のインク消費状態についての検出は困難である。従って、液面通過の前後のインク消費状態について、液体消費量算出部1452が算出した液体消費状態から推定し、当該推定値を半導体記憶手段7に格納することが好ましい。
The
また、消費関連情報は、液体の消費状態に応じて検出されるべき検出特性情報を含む。本実施形態では、検出特性情報として、消費前検出特性情報および消費後検出特性情報が記憶される。消費前検出特性情報は、インクの消費が開始される前の検出特性、すなわち、インクフル状態における検出特性を示す。消費後検出特性情報は、インクが所定の検出目標まで消費されたときに検出される予定の検出特性、具体的には、インク液面がアクチュエータの取付位置レベルを下回ったときの検出特性を示す。 The consumption related information includes detection characteristic information to be detected in accordance with the liquid consumption state. In the present embodiment, pre-consumption detection characteristic information and post-consumption detection characteristic information are stored as detection characteristic information. The pre-consumption detection characteristic information indicates a detection characteristic before ink consumption is started, that is, a detection characteristic in an ink full state. The post-consumption detection characteristic information indicates a detection characteristic that is to be detected when the ink is consumed up to a predetermined detection target, specifically, a detection characteristic when the ink liquid level falls below the mounting position level of the actuator. .
情報記憶制御回路部1444は、半導体記憶手段7から検出特性情報を読み出し、液体消費状態検出部1210は、その検出特性情報に基づいてアクチュエータを用いて液体消費状態を検出する。消費前検出特性に対応する検出信号が得られた場合、インクの消費がまだ進んでおらず、インクの残量は多いと考えられる。少なくとも、インク液面がアクチュエータより上であることは確実に分かる。一方、消費後検出特性に対応する検出信号が得られたときは、インクの消費が進み、残量が少ないので、インク液面はアクチュエータを下回っていることが分かる。
The information storage
検出特性情報を半導体記憶手段7に記憶することの利点の一つを説明する。 One advantage of storing the detection characteristic information in the semiconductor storage means 7 will be described.
検出特性情報は、液体容器1の形状、アクチュエータの仕様、インクの仕様、等の各種の要因によって決まる。従って、改良等の設計変更が行われたときには、検出特性も変化することがある。液体消費状態検出部1210が常に同じ検出特性情報を使用すると、こうした検出特性の変化への対処が困難である。一方、本実施の形態では、検出特性情報が半導体記憶手段7に記憶され利用される。したがって、検出特性の変化に容易に対処できる。例えば、新しい仕様の液体容器1が提供されるときも、その液体容器1の検出特性情報を、記録装置制御部2006が容易に利用できるのである。
The detection characteristic information is determined by various factors such as the shape of the
液体容器1の仕様が同じでも、製造ばらつきによって検出特性が異なることがある。例えば、液体容器1の形状や肉厚に応じて、検出特性が異なることもある。従って、さらに好ましくは、個々の液体容器1ごとの検出特性情報が測定されて半導体記億手段7に格納される。本実施の形態では、各液体容器1が半導体記憶手段7を有するので、その半導体記憶手段7に固有の検出特性情報を格納できる。これにより、製造ばらつきの検出への影響を低減でき、検出精度を向上できる。このように、本実施の形態は、個々の液体容器1の検出特性の相違に対応できて有利である。
Even if the specifications of the
また、アクチュエータ106A及びアクチュエータ106Cの互いの特性値の相対的な条件(関係)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106Cが検出する振動特性値の値が、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106Cを通過したと判断できる。アクチュエータ106Cは容器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106C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1内のインクが無いときのアクチュエータ106A及び106C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及び106C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及びアクチュエータ106C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106C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及びアクチュエータ106C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 also be detected based on the relative conditions (relationships) between the characteristic values of the
図14は、図13に示した記録装置制御部2006の動作手順を示すフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing an operation procedure of the recording
まず、インクカートリッジが装着されたか否かが判定される(S10)。すなわち、新品のインクカートリッジまたは途中まで使用されたインクカートリッジが装着されたことが検出される。この処理には、インクジェット記録装置に備えられたスイッチ等(図示せず)が用いられる。 First, it is determined whether or not an ink cartridge is mounted (S10). That is, it is detected that a new ink cartridge or an ink cartridge that has been used halfway is installed. For this process, a switch or the like (not shown) provided in the ink jet recording apparatus is used.
インクカートリッジが装着されると、半導体記憶手段7から検出特性情報等を含む消費関連情報が読み出される(S12)。記録装置制御部2006の提示処理部1404、印刷動作制御部1406、インク補充処理部1408、カートリッジ交換処理部1410、印刷データ記憶処理部1412及びクリーニング制御部1442が、読み出された消費関連情報を利用する。例えば、読み出された消費関連情報により液体容器1内の液体残量が少ないことが分かると、ディスプレイ1416に液体残量が少ないことを表示したり、ヘッド部1300の動作を停止させる。
When the ink cartridge is mounted, consumption-related information including detection characteristic information and the like is read from the semiconductor storage unit 7 (S12). The
液体消費状態検出部1210は、読み出された検出特性情報に基づいて、アクチュエータ106A〜106Cを用いて液体の消費状態を検出する(S14)。検出された液体消費状態に基づいて、液体容器1内の液体の有無が判定される(S16)。「液体無し」が検出された場合には、液体無し対応工程(S18)が実行される。液体無し対応工程(S18)としては、印刷データ記憶処理部1412によって印字データを記憶するステップ(S24)、印刷動作制御部1406によって印刷動作を停止するステップ(S26)及び提示処理部1404によって液体無しを表示するステップ(S28)が含まれる。
The liquid consumption
この場合、液体無し表示ステップ(S28)の指示により、後述するようにユーザがインクカートリッジを交換することで、インクジェット記録装置にインクが補充される。 In this case, the ink is replenished to the ink jet recording apparatus by the user replacing the ink cartridge as will be described later according to the instruction of the no liquid display step (S28).
あるいは、液体無し対応工程(S18)として、カートリッジ交換処理部1410によって自動的にインクカートリッジを交換(S20)してもよいし、インク補充処理部1408によって自動的にインクを補充(S22)してもよい。この場合、インクは自動的にインクジェット記録装置に補充され、ユーザがインクカートリッジを交換する必要が無い。この場合、後述するカートリッジ交換判断ステップ(S32)を経ずに、液体消費情報読出しステップ(S12)に戻る。なお、インク補充ステップ(S22)が実施される場合、インクが補充された後、どれだけの量のインクが記録装置に補充されたかの情報が半導体記憶手段7に格納される(S34)。
Alternatively, as the no-liquid handling step (S18), the cartridge
液体無し対応手段(S18)として、印字データ記憶ステップ(S24)、印刷動作停止ステップ(S26)及び液体無し表示ステップ(S28)が実行された後、検出された液体消費状態は半導体記憶手段7に格納される(S30)。インクカートリッジ内にインクがないことは、液体無し表示ステップ(S28)によってユーザに伝達されているので、ユーザが液体無し表示ステップ(S28)の指示に従ってインクカートリッジを交換する。この場合(S32,Y)、液体消費状態検出ステップ(S14)に戻る。一方、ユーザがインクカートリッジを交換しない場合、インクカートリッジを交換するよう更にユーザに促すような表示がディスプレイ又はスピーカにより提示されて、プロセスを終了する。 After the print data storage step (S24), the printing operation stop step (S26) and the no-liquid display step (S28) are executed as the no-liquid handling means (S18), the detected liquid consumption state is stored in the semiconductor storage means 7. Stored (S30). The fact that there is no ink in the ink cartridge is transmitted to the user by the no-liquid display step (S28), so the user replaces the ink cartridge according to the instruction of the no-liquid display step (S28). In this case (S32, Y), the process returns to the liquid consumption state detection step (S14). On the other hand, when the user does not replace the ink cartridge, a display for prompting the user to replace the ink cartridge is presented on the display or the speaker, and the process is terminated.
図15は、測定回路部800の回路構成を示す図である。測定回路部800は、駆動電圧生成部850、基準電位生成部816、ハイパスフィルタ824、増幅部860及び比較器836を有する。駆動電圧生成部850は、相補に並列にベースB同士及びエミッタE同士が接続されたNPN型トランジスタ810及びPNP型トランジスタ812の2個のバイポーラトランジスタを含む。NPN型トランジスタ810及びPNP型トランジスタ812は、アクチェエータ106A及び106Cを駆動するためのトランジスタである。アクチュエータ106A及び106Cは、一方の端子が、それぞれ半導体スイッチSWA及びSWCを介して、互いに接続されたNPN型トランジスタ810及びPNP型トランジスタ812のエミッタEに接続され、他方の端子が、グランドGNDに接続される。アクチュエータ106A及び106Cの他方の端子は、電源Vcc(5V)に接続されてもよい。
FIG. 15 is a diagram illustrating a circuit configuration of the
端子840から駆動電圧生成部850に入力されるトリガ信号が、LowからHighとなると、互いに接続されたNPN型トランジスタ810及びPNP型トランジスタ812のベースBが立ち上がり、NPN型トランジスタ810及びPNP型トランジスタ812は入力されたトリガ信号の電流を増幅して、導通状態の半導体スイッチを介して1つのアクチュエータに与える。図15の場合、PNP型トランジスタ812のエミッタEとコレクタCとの間の電圧が、アクチュエータに与えられる。このため、アクチュエータは急激に充電されて発振する。更に、アクチュエータは、発振後に残留する振動により逆起電力を発生する。アクチュエータの残留振動により発生した逆起電力は、ハイパスフィルタ824を介して増幅部860に出力される。
When the trigger signal input from the terminal 840 to the drive
NPN型トランジスタ810(PNP型トランジスタ812も同様)のベースB及びエミッタE間はPN接合になっており、ベースBとエミッタEとの電位差が0.6V以下ではエミッタE側にほとんど電流が流れず、0.6Vを超えると大きく増幅された電流がエミッタEに流れる。すなわち、NPN型トランジスタ810及びPNP型トランジスタ812は、それぞれ0.6Vの不感帯又はバイアス電圧を有しており、NPN型トランジスタ810及びPNP型トランジスタ812は合計1.2V程度のバイアス電圧を有する。アクチュエータの逆起電力を含めた端子電位が不感帯の範囲内であれば、トランジスタが動作してエミッタEに電流が流れ込むことはなく、トランジスタの動作のためにアクチュエータの残留振動を抑えてしまうことがない。不感帯がないと、アクチュエータの電圧はトランジスタにより制御されて一定値となり、逆起電力を調べることができない。
A PN junction is formed between the base B and the emitter E of the NPN transistor 810 (the same applies to the PNP transistor 812). When the potential difference between the base B and the emitter E is 0.6 V or less, almost no current flows to the emitter E side. When 0.6V is exceeded, a greatly amplified current flows through the emitter E. That is, the
図15において、バイポーラトランジスタとしてNPN型トランジスタ810及びPNP型トランジスタ812が用いられているが、バイポーラトランジスタの代わりに電界効果トランジスタを用いてもよい。電界効果トランジスタを用いる場合、図15のNPN型トランジスタが配置されている位置にN型電界効果トランジスタを配置する。N型電界効果トランジスタのゲートをNPN型トランジスタ810のベースBの位置に配置し、ソースをエミッタEの位置に配置する。また、PNP型トランジスタ812が配置されている位置にP型電界効果トランジスタを配置する。P型電界効果トランジスタのゲートをPNP型トランジスタ812のベースBの位置に配置し、ソースをエミッタEの位置に配置する。更に、P型電界効果トランジスタ及びN型電界効果トランジスタのゲート同士及びソース同士を接続する。アクチュエータは、一方の端子が半導体スイッチを介して互いに接続されたP型電界効果トランジスタ及びN型電界効果トランジスタのソースに接続され、他方の端子が電源Vcc又はグランドGNDに接続されることが好ましい。
In FIG. 15, an
ハイパスフィルタ824は、コンデンサ826と抵抗器828とを有している。駆動電圧生成部850の出力は、このようなハイパスフィルタ824を介して増幅部860に出力される。ハイパスフィルタ824は、アクチュエータの出力のうち高周波成分を増幅部860へ出力する一方、低周波成分を取り除く。更に、ハイパスフィルタ824は、増幅部860の出力が基準電位を中心として0〜5V(Vcc)の範囲に収まるように調整する役割がある。
The
基準電位生成部816は、直列に接続された抵抗818及び820と、抵抗820に並列に接続されたコンデンサ822と、を有する。これにより、基準電位生成部816は、2〜3V程度の安定した直流電位を基準電位として生成し、ハイパスフィルタ824、増幅部860及び比較器836へ供給する。このため、ハイパスフィルタ824及び増幅部860が出力する信号波形の電圧は、基準電位を中心にして振動する。
The reference
増幅部860は、オペアンプ834と抵抗830及び832とを有する。オペアンプ834、抵抗830及び832は、入力信号を反転せずに増幅して出力する非反転増幅回路として構成されている。駆動電圧生成部850が出力した逆起電力信号が、ハイパスフィルタ824を介してオペアンプ834の+端子に入力される。オペアンプ834の−端子は、負帰還抵抗830を通して出力端子と接続する一方、抵抗832を通して基準電位と接続している。これにより、アクチュエータが出力した微弱な逆起電力信号が基準電位を中心として増幅され、比較器836へ出力される。このように増幅された逆起電力信号の波形は、図4に示したアナログ波形として表され得る。
The
比較器836には、増幅部860から出力された逆起電力信号の電圧と基準電位生成部816が生成した基準電位とが入力され、逆起電力信号の電圧が基準電位以上のときにHighの信号を、逆起電力信号の電圧が基準電位以下のときにLowの信号を出力する。これにより、デジタル波形の逆起電力信号が生成される。すなわち、オペアンプ834の出力が基準電位を中心に振動する一方、比較器836の−端子の電圧が基準電位と等しいので、比較器836は基準電位を基準にして逆起電力信号の電圧を比較して、デジタル波形の逆起電力信号を出力する。比較器836は、生成したデジタル波形の逆起電力信号を、端子844へ出力する。
The
なお、前述のように、圧電素子への駆動電圧信号の供給は、端子840からのトリガ信号の入力によってなされる。このトリガ信号の入力は、制御装置840cによってなされ得る。制御装置840cは、例えば、液体容器が搭載されるインクジェット記録装置等の各種の液体消費装置に設けられ得る。
As described above, the drive voltage signal is supplied to the piezoelectric element by the input of the trigger signal from the terminal 840. This trigger signal can be input by the
図16は、図5の検出回路部1100の回路構成を示す。検出回路部1100は、デジタル回路部900及び液体有無判定部1000を有する。デジタル回路部900は、フリップフロップ910及び918と、カウンタ912及び920と、NANDゲート914及び916と、を有する。カウンタ920は、最高値(1111、1111)まで数えたら、次にクロックパルスが入力されても(0000、0000)にならず、最高値を維持するものとする。
FIG. 16 shows a circuit configuration of the
トリガ信号が、端子842からフリップフロップ910のクロック入力ピンCLKに入力されると、フリップフロップ910は、カウンタ912に対して、測定回路部800から出力された逆起電力信号のパルス数の計測をカウンタ912が開始するよう制御する信号を出力する。更に、カウンタ912が逆起電力信号のパルスを8個数えると、NANDゲート916を介してフリップフロップ910がクリアされる。したがって、フリップフロップ910は、トリガ信号が入力されてから逆起電力信号が8パルス目までの間Highとなっている信号を、カウンタ912のカウントイネーブル端子ENPに供給する。
When the trigger signal is input from the terminal 842 to the clock input pin CLK of the flip-
カウンタ912は、カウンタイネーブル端子ENPに入力される信号がHighのときのみ、クロックを計数する。カウンタ912は、トリガ信号がフリップフロップ910に入力されてから逆起電力信号のパルス数の計数を開始し、パルス数を8個数えた時点でカウントイネーブル端子ENPに入力される信号がLowになるのでパルス数のカウントを終了する。カウンタ912は、4パルス目から8パルス目までがHighとなっている信号を、出力ピンQCからフリップフロップ918の入力ピンDに出力する。
The
フリップフロップ918は、カウンタ912が出力した4パルス目から8パルス目までがHighとなっている信号を入力ピンDから受容し、端子846から入力した16MHzの周波数のクロックをクロック入力ピンCLKから受容して、入力ピンDから入力された信号を当該クロックに同期させて出力する。
The flip-
図17は、図16に示した液体有無判定部1000の詳細な回路構成を示す。液体有無判定部1000は、カウンタ920が出力した逆起電力信号の4パルス目から8パルス目までの間に現れる16MHzのクロックパルス数のカウント値に基づいて、液体容器1内の液体の有無を判断する。液体有無判定部1000は、図17に示すように、上限値レジスタ1011と、下限値レジスタ1012と、比較部1014及び1016と、ANDゲート1018とを有する。上限値レジスタ1011にはカウント値の上限値が格納され、下限値レジスタ1012にはカウント値の下限値が格納されている。
FIG. 17 shows a detailed circuit configuration of the liquid presence /
比較部1014は、デジタル回路部900が出力したカウント値をB端子から受容し、カウント値の上限値を上限値レジスタ1011からA端子を介して受容する。カウント値が上限値より小さい場合、比較部1014はHighの信号をアンドゲート1018に出力する。一方、カウント値が上限値以上の場合、比較部1014は、Lowの信号をアンドゲート1018に出力する。カウント値が上限値以上の場合は、逆起電力波形の周波数が下限値より低く、逆起電力波形が正常に測定されていないので、液体容器が記録装置に装着されていないかまたは確実に装着されていない可能性がある。
The
一方、比較部1016は、デジタル回路部900が出力したカウント値をA端子から受容し、カウント値の下限値を下限値レジスタ1012からB端子を介して受容する。カウント値が下限値より大きい場合、比較部1016はHighの信号をアンドゲート1018及び端子1022に出力する。一方、カウント値が下限値以下である場合、比較部1016はLowの信号をアンドゲート1018及び端子1022に出力する。カウント値が下限値以下である場合、液体容器1内の液体がアクチュエータ106の装着位置において存在しないことを意味する。
On the other hand, the
比較部1014及び1016の双方がHighの信号を出力した場合、すなわち、カウント値が上限値より小さく下限値より大きい場合、アンドゲート1018はHighの信号を出力する。この場合、逆起電力波形の周波数が上限値より低いので、液体容器1内の液体がアクチュエータ106の装着位置レベルにおいて存在する。しかも、逆起電力波形の周波数が下限値より高いので、液体容器1が記録装置に確実に装着されており、液体がアクチュエータ106の装着位置レベルにおいて存在することがわかる。すなわち、端子1020がHighの場合は、液体容器1が記録装置に確実に装着されており、液体がアクチュエータ106の装着位置レベルにおいて存在する正常な状態である。
When both the
比較部1014がLowの信号を出力し、比較部1016がHighの信号を出力した場合、すなわち、カウント値が上限値以上で下限値より大きい場合、アンドゲート1018はLowの信号を出力する。また、端子1022には、Highの信号が入力される。この場合、端子1020がLowなので異常であり、端子1022がHighなので液体容器1が記録装置に装着されていないか又は確実に装着されていないと判定できる。
When the
比較部1014がHighの信号を出力し、比較部1016がLowの信号を出力した場合、すなわち、カウント値が上限値より小さく下限値以下の場合、アンドゲート1018はLowの信号を出力する。この場合、端子1020がLowなので異常であり、端子1022がLowなので液体がアクチュエータ106の装着位置レベルにおいて無いことがわかる。
When the
なお、測定回路部800の各要素及び検出回路部1100の各要素は、各アクチュエータ毎に別個独立に設けられてもよい。このような構成の液体消費状態検出部1200によれば、各アクチュエータによる液体消費状態の検出を同時に行うことができる。この場合、前述のように、2つのアクチュエータ106A及び106Cから検出される共振周波数が同一か否かによって、液体消費状態を判別することが可能である。
In addition, each element of the
図18は、アクチュエータ106の製造方法を示す。
図18では、複数のアクチュエータ106(図18の例では4個)が一体に形成されている。図18に示した複数のアクチュエータの一体成形物を、それぞれ切断することにより、図19に示すアクチュエータ106を製造する。図18に示す一体成形された複数のアクチュエータ106のそれぞれの圧電素子が円形である場合、一体成形物をそれぞれ切断することにより、図1に示すアクチュエータ106を製造することができる。複数のアクチュエータ106を一体に形成することにより、複数のアクチュエータ106を同時に効率良く製造することができ、運搬時の取り扱いが容易となる。
FIG. 18 shows a method for manufacturing the
In FIG. 18, a plurality of actuators 106 (four in the example of FIG. 18) are integrally formed. The
アクチュエータ106は、薄板又は振動板176、基板178、弾性波発生手段又は圧電素子174、端子形成部材又は上部電極端子168、及び端子形成部材又は下部電極端子170を有する。
The
圧電素子174は、圧電振動板又は圧電層160、上部電極164及び下部電極166を含む。基板178の上面に振動板176が形成され、振動板176の上面に下部電極166が形成されている。下部電極166の上面には、圧電層160が形成され、圧電層160の上面に、上部電極164が形成されている。したがって、圧電層160の主要部は、上部電極164の主要部及び下部電極166の主要部によって、上下から挟まれるように形成されている。
The
図18に示す場合、振動板176上に、複数(図18の例では4個)の圧電素子174が形成されている。振動板176の表面に下部電極166が形成され、下部電極166の表面に圧電層160が形成され、圧電層160の上面に上部電極164が形成される。上部電極164及び下部電極166の端部に上部電極端子168及び下部電極端子170が形成される。そして、4個のアクチュエータ106が、それぞれ別々に切断されて個別に使用される。
In the case shown in FIG. 18, a plurality of (four in the example of FIG. 18)
図19は、圧電素子が矩形のアクチュエータ106の一部分の断面を示す。図20は、図19に示したアクチュエータ106の全体の断面を示す。
FIG. 19 shows a cross section of a portion of the
図20に示すように、基板178の圧電素子174と対向する面には、貫通孔178aが形成されている。貫通孔178aは振動板176によって封止されている。振動板176は、アルミナや酸化ジルコニア等の、電気絶縁性を備えると共に弾性変形可能な材料によって形成されている。
As shown in FIG. 20, a through
貫通孔178aに対応する位置に、圧電素子174が振動板176上に形成されている。下部電極166は貫通孔178aの領域から一方向、図20では左方に延びるように振動板176の表面に形成されている。上部電極164は貫通孔178aの領域から下部電極とは反対の方向、図20では右方に延びるように圧電層160の表面に形成されている。
A
上部電極端子168及び下部電極端子170は、それぞれ補助電極172及び下部電極166の上面に形成されている。下部電極端子170は、下部電極166と電気的に接触し、上部電極端子168は、補助電極172を介して上部電極164と電気的に接触して、圧電素子とアクチュエータ106の外部との間の信号の受け渡しをする。上部電極端子168及び下部電極端子170は、電極164及び166と圧電層160とを合わせた圧電素子174の高さ以上の高さを有する。
The
図21は、図18に示したアクチュエータ106の製造方法を示す。
まず、グリーンシート40に、プレスあるいはレーザー加工等を用いて貫通孔40aを穿孔する。グリーンシート40は、焼成後に基板178となるものである。グリーンシート40は、セラミック等の材料で形成される。
FIG. 21 shows a manufacturing method of the
First, the through
次に、グリーンシート40の表面に別のグリーンシート41を積層する。グリーンシート41は、焼成後に振動板176となるものである。グリーンシート41は、酸化ジルコニア等の材料で形成される。
Next, another
次に、グリーンシート41の表面に、導電層42、圧電層160、導電層44を、圧膜印刷等の方法で順次形成する。導電層42は、後に下部電極166となるものであり、導電層44は、後に上部電極164となるものである。
Next, the conductive layer 42, the
次に、形成されたグリーンシート40、グリーンシート41、導電層42、圧電層160及び導電層44を、乾燥して焼成する。
Next, the formed
スペーサ部材47、48は、上部電極端子168と下部電極端子170の高さを底上げして圧電素子より高くするための部材である。スペーサ部材47、48は、グリーンシート40、41と同材料を印刷するかあるいは積層して形成する。スペーサ部材47,48を用いることにより、貴金属である上部電極端子168及び下部電極端子170の材料が少なくて済む。また、上部電極端子168及び下部電極端子170の厚みを薄くできるので、上部電極端子168及び下部電極端子170を精度良く印刷でき、精度の良い高さとすることができる。
The
導電層42の形成時に、導電層44との接続部44’及びスペーサ部材47及び48を同時に形成すると、上部電極端子168及び下部電極端子170を容易に形成したり、強固に固定することができる。最後に、導電層42及び導電層44の端部領域に、上部電極端子168及び下部電極端子170を形成する。上部電極端子168及び下部電極端子170を形成する際、上部電極端子168及び下部電極端子170が、圧電層160に電気的に接続されるように形成する。
When the conductive layer 42 is formed, the
図22は、本発明が適用されるインクカートリッジのさらに他の実施形態を示す。図22(A)は、本実施形態によるインクカートリッジの底部の断面図である。本実施形態のインクカートリッジは、インクを収容する容器1の底面1aに貫通孔1cを有する。貫通孔1cの底部はアクチュエータ650によって塞がれ、インク溜部を形成する。
FIG. 22 shows still another embodiment of an ink cartridge to which the present invention is applied. FIG. 22A is a cross-sectional view of the bottom of the ink cartridge according to the present embodiment. The ink cartridge of the present embodiment has a through
図22(B)は、図22(A)に示したアクチュエータ650及び貫通孔1cの詳細な断面を示す。図22(C)は、図22(B)に示したアクチュエータ650及び貫通孔1cの平面を示す。アクチュエータ650は、振動板72および振動板72に固定された圧電素子73を有する。圧電素子73が振動板72及び基板71を介して貫通孔1cに対向するように、アクチュエータ650は、容器1の底面に固定される。振動板72は、弾性変形可能で、耐インク性を備える。
FIG. 22B shows a detailed cross section of the
容器1のインク量に依存して、圧電素子73及び振動板72の残留振動によって発生する逆起電力の振幅及び周波数が変化する。アクチュエータ650に対向する位置に貫通孔1cが形成されているため、最小限の一定量のインクが貫通孔1cに確保される。したがって、貫通孔1cに確保されるインク量により決まるアクチュエータ650の振動の特性を予め測定しておくことにより、容器1のインクエンドを確実に検出することができる。
Depending on the amount of ink in the
図23は、貫通孔1cの他の実施形態を示す。図23(A)、(B)、及び(C)のそれぞれにおいて、左側の図は、貫通孔1cにインクKが無い状態を示し、右側の図は、貫通孔1cにインクKが残った状態を示す。図22の実施形態においては、貫通孔1cの側面は垂直な壁として形成されている。図23(A)においては、貫通孔1cは、側面1dが上下方向に斜めであり内側に拡大して開いている。図23(B)においては、段差部1e及び1fが、貫通孔1cの側面に形成されており、上方の段差部1fが下方の段差部1eより広くなっている。図23(C)においては、貫通孔1cは、インクKを排出しやすい方向すなわちインク供給口2の方向へ延びる溝1gを有する。
FIG. 23 shows another embodiment of the through
図23(A)〜(C)に示した貫通孔1cの形状によれば、インク溜部のインクKの量を少なくできる。従って、図1および図2で説明したM’cavを、M’maxと比較して小さくすることができる。このため、インクエンド時におけるアクチュエータ650の振動特性を、容器1に印刷可能な量のインクKが残存しているインク残存時と大きく異ならせることができ、インクエンドをより確実に検出することができる。
According to the shape of the through
図24は、アクチュエータの他の実施形態を示す斜視図である。アクチュエータ660は、アクチュエータ660を構成する振動板72の貫通孔1cよりも外側にパッキン76を有する。アクチュエータ660の外周には、カシメ孔77が形成されている。アクチュエータ660は、カシメ孔77を介して、カシメにより容器1に固定される。
FIG. 24 is a perspective view showing another embodiment of the actuator. The
図25(A)、(B)は、アクチュエータの更に他の実施形態を示す図である。本実施形態においては、アクチュエータ670は、凹部形成基板80および圧電素子82を備える。凹部形成基板80の一方の面には、凹部81がエッチング等の手法により形成され、他方の面に圧電素子82が取り付けられている。凹部形成基板80のうち、凹部81の底部が振動領域として作用する。従って、アクチュエータ670の振動領域は、凹部81の周縁によって規定される。
25A and 25B are diagrams showing still another embodiment of the actuator. In the present embodiment, the
アクチュエータ670は、図1の実施例によるアクチュエータ106において、基板178および振動板176が一体として形成された構造と類似する。この場合、インクカートリッジを製造する際の製造工程を短縮することができ、コストが低減される。アクチュエータ670は、容器1に設けられた貫通孔1cに埋め込み可能なサイズであることが好ましい。それによって、凹部81がキャビティとしても作用することができる。尚、図1の実施例によるアクチュエータ106を、図25の実施例によるアクチュエータ670と同様に、貫通孔1cに埋め込み可能なように形成してもよい。
図26は、アクチュエータ106を取付モジュール体100として一体形成した構成を示す斜視図である。モジュール体100は、インクカートリッジの容器1の所定個所に装着される。モジュール体100は、インク液中の少なくとも音響インピーダンスの変化を検出することにより、容器1内の液体の消費状態を検知するように構成されている。
FIG. 26 is a perspective view showing a configuration in which the
本実施形態のモジュール体100は、容器1にアクチュエータ106を取り付けるための液体容器取付部101を有する。液体容器取付部101は、平面がほぼ矩形の基台102と、駆動信号により発振するアクチュエータ106を収容する基台102上の円柱部116と、を有している。また、モジュール体100は、インクカートリッジに装着されたときに、モジュール体100のアクチュエータ106が外部から接触できないように構成されている。これにより、アクチュエータ106を外部の接触から保護することができる。なお、円柱部116の先端側エッジは丸みが付けられていて、インクカートリッジに形成された孔へ装着する際に嵌めやすくなっている。
The
図27は、図26に示したモジュール体100の分解図である。モジュール体100は、樹脂からなる液体容器取付部101と、プレート110および凹部113を有する圧電装置装着部105(図26参照)とを含む。さらに、モジュール体100は、リードワイヤ104a及び104b、アクチュエータ106及びフィルム108を有する。好ましくは、プレート110は、ステンレス又はステンレス合金等の錆びにくい材料から形成される。
FIG. 27 is an exploded view of the
液体容器取付部101に含まれる円柱部116および基台102は、リードワイヤ104a及び104bを収容できるように中心部に開口部114が形成されると共に、アクチュエータ106、フィルム108、及びプレート110を収容できるように開口部114の周囲に凹部113が形成されている。
The
アクチュエータ106は、プレート110にフィルム108を介して接合され、プレート110およびアクチュエータ106は凹部113(液体容器取付部101)に固定される。従って、リードワイヤ104a及び104b、アクチュエータ106、フィルム108及びプレート110は、液体容器取付部101に一体として取り付けられる。
The
リードワイヤ104a及び104bは、それぞれアクチュエータ106の上部電極及び下部電極と結合して、圧電層に駆動信号を伝達する一方、アクチュエータ106が検出した共振周波数の信号を記録装置等へ伝達する。
The
アクチュエータ106は、リードワイヤ104a及び104bから伝達された駆動信号に基づいて、一時的に発振する。また、アクチュエータ106は、発振後に残留振動し、その振動によって逆起電力を発生させる。このとき、逆起電力波形の振動周期を検出することによって、液体容器内の液体の消費状態に対応した共振周波数を検出することができる。
The
フィルム108は、アクチュエータ106とプレート110とを接着して、アクチュエータを液密にする。フィルム108は、ポリオレフィン等によって形成し、熱融着で接着することが好ましい。アクチュエータ106とプレート110とをフィルム108によって面状に接着して固定することにより、接着の場所によるばらつきが無くなり、振動部以外の部分が振動しない。したがって、アクチュエータ106をプレート110に接着しても、アクチュエータ106の振動特性は変化しない。
The
なお、プレート110は円形状であり、基台102の開口部114は円筒状に形成されている。アクチュエータ106及びフィルム108は矩形状に形成されている。リードワイヤ104a及び104b、アクチュエータ106、フィルム108及びプレート110は、基台102に対して着脱可能としてもよい。基台102、リードワイヤ104a及び104b、アクチュエータ106、フィルム108及びプレート110は、モジュール体100の中心軸に対して対称に配置されている。また、基台102、アクチュエータ106、フィルム108及びプレート110の中心は、モジュール体100のほぼ中心軸上に配置されている。
The
また、基台102の開口部114の面積は、アクチュエータ106の振動領域の面積よりも大きく形成されている。プレート110の中心でアクチュエータ106の振動部に直面する位置には、貫通孔112が形成されている。図1および図2に示したように、アクチュエータ106にはキャビティ162が形成されており、貫通孔112とキャビティ162とが、共にインク溜部を形成する。プレート110の厚さは、残留インクの影響を少なくするために、貫通孔112の径に比べて小さいことが好ましい。例えば、貫通孔112の深さはその径の3分の1以下の大きさであることが好ましい。貫通孔112は、モジュール体100の中心軸に対して対称なほぼ真円の形状である。また、貫通孔112の面積は、アクチュエータ106のキャビティ162の開口面積よりも大きい。貫通孔112の断面の周縁は、テ-パ形状であっても良いし、ステップ形状であってもよい。モジュール体100は、貫通孔112が容器1の内側へ向くように、容器1の側部、上部又は底部に装着される。インクが消費され、アクチュエータ106周辺のインクがなくなると、アクチュエータ106の共振周波数が大きく変化することに基いて、インクの水位変化を検出することができる。
Further, the area of the
図28は、モジュール体の他の実施形態を示す斜視図である。本実施形態のモジュール体400は、液体容器取付部401に圧電装置装着部405が形成されている。液体容器取付部401は、平面がほぼ角丸の正方形上の基台402と、基台402上の円柱状の円柱部403と、を有している。更に、圧電装置装着部405は、円柱部403上に立てられた板状要素406および凹部413を含む。板状要素406の側面に設けられた凹部413には、アクチュエータ106が縦向きに配置されている。なお、板状要素406の先端は所定角度に面取りされていて、インクカートリッジに形成された孔へ装着する際に嵌めやすくなっている。
FIG. 28 is a perspective view showing another embodiment of the module body. In the
図29は、図28に示したモジュール体400の分解斜視図である。図26に示したモジュール体100と同様に、モジュール体400は、液体容器取付部401および圧電装置装着部405を含む。液体容器取付部401は基台402および円柱部403を有し、圧電装置装着部405は板状要素406および凹部413を有する。アクチュエータ106は、プレート410に接合されて凹部413に固定される。モジュール体400は、リードワイヤ404a及び404b、アクチュエータ106、及びフィルム408をさらに有する。
FIG. 29 is an exploded perspective view of the
なお、本実施形態では、プレート410は矩形状であり、板状要素406に設けられた開口部414も矩形状に形成されている。リードワイヤ404a及び404b、アクチュエータ106、フィルム408、及びプレート410は、基台402に対して着脱可能として構成しても良い。アクチュエータ106、フィルム408及びプレート410は、開口部414の中心を通り開口部414の平面に対して鉛直方向に延びる中心軸に対して、対称に配置されている。更に、アクチュエータ106、フィルム408及びプレート410の中心は、開口部414のほぼ中心軸上に配置されている。
In the present embodiment, the
プレート410の中心に設けられた貫通孔412の面積は、アクチュエータ106のキャビティ162の開口の面積よりも大きく形成されている。アクチュエータ106のキャビティ162と貫通孔412とは、共にインク溜部を形成する。プレート410の厚さは、貫通孔412の径に比べて小さく、例えば貫通孔412の径の3分の1以下の大きさに設定することが好ましい。貫通孔412は、モジュール体400の中心軸に対して対称なほぼ真円の形状である。貫通孔412の断面の周縁は、テ−パ形状であっても良いし、ステップ形状であってもよい。モジュール体400は、貫通孔412が容器1の内部に配置されるように、容器1の底部に装着することができる。アクチュエータ106が垂直方向に延びるように容器1内に配置されるので、基台402の高さを変えてアクチュエータ106が容器1内に配置される高さを変えることにより、インクエンドの時点の設定を容易に変えることができる。
The area of the through
図30は、モジュール体の更に他の実施形態を示す。図26に示したモジュール体100と同様に、図30(A)乃至図30(C)のモジュール体500は、基台502および円柱部503を有する液体容器取付部501を含む。また、モジュール体500は、リードワイヤ504a及び504b、アクチュエータ106、フィルム508、及びプレート510をさらに有する。液体容器取付部501に含まれる基台502は、リードワイヤ504a及び504bを収容できるように中心部に開口部514が形成され、アクチュエータ106、フィルム508、及びプレート510を収容できるように開口部514の周囲に凹部513が形成される。アクチュエータ106は、プレート510を介して、圧電装置装着部505に固定される。従って、リードワイヤ504a及び504b、アクチュエータ106、フィルム508及びプレート510は、液体容器取付部501に一体として取り付けられる。
FIG. 30 shows still another embodiment of the module body. Similar to the
本実施形態のモジュール体500は、平面がほぼ角丸の正方形状の基台502上に、上面が上下方向に斜めな円柱部503が形成されている。円柱部503の上面の上下方向に斜めに設けられた凹部513上に、アクチュエータ106が配置されている。
In the
すなわち、モジュール体500の先端は傾斜しており、その傾斜面にアクチュエータ106が装着されている。このため、モジュール体500が容器1の底部又は側部に装着されると、アクチュエータ106が容器1の上下方向に対して傾斜するように配置される。モジュール体500の先端の傾斜角度は、検出性能を鑑みて、ほぼ30°から60°の間とすることが望ましい。
That is, the tip of the
モジュール体500は、アクチュエータ106が容器1内に配置されるように容器1の底部又は側部に装着される。モジュール体500が容器1の側部に装着される場合には、アクチュエータ106が、傾斜しつつ、容器1の上側、下側、又は横側を向くように容器1に取り付けられる。一方、モジュール体500が、容器1の底部に装着される場合には、アクチュエータ106が、傾斜しつつ、容器1のインク供給口側を向くように容器1に取り付けられることが好ましい。
The
図31は、図26に示したモジュール体100を容器1に装着したときの、インク容器の底部近傍の断面図である。モジュール体100は、容器1の側壁を貫通するように装着されている。容器1の側壁とモジュール体100との接合面には、Oリング365が設けられ、モジュール体100と容器1との液密を保っている。このようにOリングでシールが出来るために、モジュール体100は、図26で説明したような円柱部を備えることが好ましい。
FIG. 31 is a cross-sectional view of the vicinity of the bottom of the ink container when the
モジュール体100の先端が容器1の内部に挿入されることで、プレート110の貫通孔112を介して、容器1内のインクがアクチュエータ106と接触する。アクチュエータ106の振動部の周囲が液体か気体かによって、アクチュエータ106の残留振動の共振周波数が異なるので、モジュール体100を用いてインクの消費状態を検出することができる。
When the tip of the
また、モジュール体100に限らず、図28に示したモジュール体400、図30に示したモジュール体500、さらに後述する図32及び図33に示すモジュール体700A、700B、750A、及び750B、及び、モールド構造体600を容器1に装着して、インクの有無を検出してもよい。
In addition to the
図32は、モジュール体100の更に他の実施形態を示す。図32(A)のモジュール体750Aは、アクチュエータ106bと基台部360とを有する。モジュール体750Aは、その前面が容器1の側壁の内面と略一体となるように、容器1に装着されている。アクチュエータ106bは、圧電層160、上部電極164、下部電極166、及び振動板176を含む。振動板176の上面に下部電極166が形成されている。下部電極166の上面には圧電層160が形成され、圧電層160の上面に上部電極164が形成されている。したがって、圧電層160は、上部電極164及び下部電極166によって上下から挟まれるように形成されている。圧電層160、上部電極164、及び下部電極166は、圧電素子を形成する。圧電素子は振動板176上に形成されている。圧電素子及び振動板176の振動領域は、アクチュエータが実際に振動する振動部である。容器1の側壁には貫通孔385が設けられている。したがって、インクは容器1の貫通孔385を介して、振動板176と接触する。
FIG. 32 shows still another embodiment of the
次に図32(A)に示したモジュール体750Aの動作について説明する。上部電極164及び下部電極166は、圧電層160に駆動信号を伝達すると共に、圧電層160が検出する共振周波数の信号を記録装置に伝達する。圧電層160は、上部電極164及び下部電極166によって伝達された駆動信号により発振し、その後残留振動する。この残留振動により、圧電層160は逆起電力を発生する。そして、逆起電力波形の振動周期をカウントし、その時点での共振周波数を検出することで、インクの有無を検出できる。
Next, the operation of the
モジュール体750Aは、アクチュエータ106bの振動部の圧電素子側とは反対の面、すなわち、図32(A)に示すように、振動板176のみが、インク容器1内のインクと接触するようになっている。図32(A)のモジュール体750Aでは、図26から図30に示したリードワイヤ(104a、104b、404a、404b、504a及び504b)の電極のモジュール体への埋め込みが不要となる。このため、成形工程が簡素化される。更に、モジュール体750Aの交換やリサイクルが可能となる。また更に、アクチュエータ106bは基台部360により保護されているので、アクチュエータ106bを外部との接触から保護できる。
In the
図32(B)は、モジュール体の更に他の実施形態を示す。図32(B)のモジュール体750Bは、アクチュエータ106bと基台部360とを有する。モジュール体750Bは、その前面が容器1の側壁の内面と略一体となるように、容器1に装着されている。アクチュエータ106bは、圧電層160、上部電極164、下部電極166、及び振動板176を含む。振動板176の上面に下部電極166が形成されている。下部電極166の上面には圧電層160が形成され、圧電層160の上面に上部電極164が形成されている。したがって、圧電層160は、上部電極164及び下部電極166によって上下から挟まれるように形成されている。圧電層160、上部電極164、及び下部電極166は、圧電素子を形成する。圧電素子は振動板176上に形成されている。圧電素子及び振動板176の振動領域は、アクチュエータが実際に振動する振動部である。容器1の側壁には薄壁部380が設けられている。モジュール体750Bは、アクチュエータ106bの振動部の圧電素子側とは反対の面、すなわち、図32(B)に示すように、振動板176のみが、インク容器1の薄壁部380と接触するように容器1に装着される。したがって、アクチュエータ106bの振動部は、薄壁部380と共に残留振動する。
FIG. 32B shows still another embodiment of the module body. A
次に図32(B)に示したモジュール体750Bの動作について説明する。上部電極164及び下部電極166は、圧電層160に駆動信号を伝達すると共に、圧電層160が検出する共振周波数の信号を記録装置に伝達する。圧電層160は、上部電極164及び下部電極166によって伝達された駆動信号により発振し、その後共振周期で振動する。振動板176が容器1の薄壁部380と接触しているので、アクチュエータ106bの振動部は、薄壁部380と共に残留振動する。薄壁部380の容器1の内面側は、インクと接触するので、アクチュエータ106bが薄壁部380と共に残留振動する際、この残留振動の共振周波数及び振幅は、インク残量により変化する。この残留振動により、圧電層160は逆起電力を発生する。そして、逆起電力波形の振動周期をカウントし、その時の共振周波数を検出することにより、インク残量を検出することができる。
Next, the operation of the
図32(B)のモジュール体750Bでは、図26から図30に示したリードワイヤ(104a、104b、404a、404b、504a及び504b)の電極のモジュール体への埋め込みが不要となる。このため、成形工程が簡素化される。更に、モジュール体750Bの交換やリサイクルが可能となる。また更に、アクチュエータ106bは基台部360により保護されているので、アクチュエータ106bを外部との接触から保護できる。
In the
図33(A)は、モジュール体700Bを容器1に装着したときのインク容器の断面図を示す。図33(A)の場合、取付構造体の1つとしてモジュール体700Bを使用する。モジュール体700Bは、その液体容器取付部360が容器1の内部に突出するようにして、容器1に装着されている。取付プレート350に貫通孔370が形成され、貫通孔370とアクチュエータ106bの振動部とが面している。更に、モジュール体700Bの底壁に孔382が形成され、圧電装置装着部363が形成されている。アクチュエータ106bは、孔382を塞ぐようにして配備される。
FIG. 33A shows a cross-sectional view of the ink container when the
したがって、インクは、圧電装置装着部363の孔382及び取付プレート350の貫通孔370を介して、振動板176と接触する。圧電装置装着部363の孔382及び取付プレート350の貫通孔370は、共にインク溜部を形成する。圧電装置装着部363とアクチュエータ106bとは、取付プレート350及びフィルム部材によって固定されている。また、液体容器取付部360と容器1との接続部には、シーリング構造372が設けられている。シーリング構造372は、合成樹脂等の可塑性の材料により形成されてもよいし、Oリングにより形成されてもよい。図33(A)のモジュール体700Bと容器1とは別体であるが、図33(B)に示すように、モジュール体700Bの圧電装置装着部を容器1の一部で構成してもよい。
Therefore, the ink comes into contact with the
図33(A)のモジュール体700Bでは、図26から図30に示したリードワイヤのモジュール体への埋め込みが不要となる。このため、成形工程が簡素化される。更に、モジュール体700Bの交換が可能となり、リサイクルが可能となる。
In the
インクカートリッジが揺れる際に、インクは容器1の上面あるいは側面に付着し得る。このようなインクは、容器1の上面あるいは側面から垂れてアクチュエータ106bに接触して、アクチュエータ106bを誤作動させる可能性がある。しかし、モジュール体700Bの液体容器取付部360が容器1の内部に突出している場合、容器1の上面や側面から垂れてきたインクによりアクチュエータ106bが誤作動することはない。
When the ink cartridge is shaken, the ink may adhere to the upper surface or the side surface of the
また、図33(A)の例では、振動板176と取付プレート350の一部のみが、容器1内のインクと接触するように容器1に装着される。
In the example of FIG. 33A, only a part of the
図33(B)は、アクチュエータ106bを容器1に装着したときの他の例についてのインク容器の断面図を示す。図33(B)の例によるインクカートリッジでは、保護部材361が、アクチュエータ106bとは別体として容器1に取り付けられている。従って、保護部材361とアクチュエータ106bとはモジュールとして一体となっていない。しかしながら、保護部材361は、アクチュエータ106bをユーザーの手が触れないように保護することができる。アクチュエータ106bの前面に対応して、容器1の側壁に孔380が配設されている。
FIG. 33B shows a cross-sectional view of the ink container for another example when the
アクチュエータ106bは、圧電層160、上部電極164、下部電極166、振動板176及び取付プレート350を含んでいる。取付プレート350の上面に振動板176が形成され、振動板176の上面に下部電極166が形成されている。そして、下部電極166の上面に圧電層160が形成され、圧電層160の上面に上部電極164が形成されている。したがって、圧電層160の主要部は、上部電極164の主要部及び下部電極166の主要部によって上下から挟まれるように形成されている。圧電層160、上部電極164及び下部電極166のそれぞれの主要部である円形部分は、圧電素子を形成する。圧電素子は振動板176上に形成されている。圧電素子及び振動板176の振動領域は、アクチュエータが実際に振動する振動部である。取付プレート350には、貫通孔370が設けられている。したがって、インクは、容器1の孔380及び取付プレート350の貫通孔370を介して、振動板176と接触する。容器1の孔380及び取付プレート350の貫通孔370は、共にインク溜部を形成する。また、図33(B)の例では、アクチュエータ106bは、保護部材361により外部との接触から保護されている。
The
尚、図33(A)および(B)の例におけるアクチュエータ106b及び取付プレート350は、図1の基板178を有するアクチュエータ106で置換可能である。
33A and 33B, the
図33(C)は、アクチュエータ106bを含むモールド構造体600を備える実施形態を示す。図33(c)の例では、取付構造体の1つとしてモールド構造体600を使用する。モールド構造体600は、アクチュエータ106bとモールド部364とを有する。アクチュエータ106bとモールド部364とは、一体に成形されている。モールド部364は、シリコン樹脂等の可塑性の材料によって成形される。モールド部364は、アクチュエータ106b側から延びる2本の足を有するように形成されている。モールド部364の足部は、内部にリードワイヤ362を有する。モールド部364は、モールド部364と容器1とを液密に固定するために、モールド部364の2本の足の端が容器1の外側で半球状に形成されている。モールド部364は、アクチュエータ106bが容器1の内部に突出するように容器1に装着される。これにより、アクチュエータ106bの振動部が容器1内のインクと接触する。モールド部364によって、アクチュエータ106bの上部電極164、圧電層160、及び下部電極166が、インクとの接触から保護されている。
FIG. 33C shows an embodiment including a
図33(C)のモールド構造体600は、モールド部364と容器1との間にシーリング構造372を必要としないで、インクが容器1から漏れにくい。また、容器1の外部からモールド構造体600が突出しない形態であるので、アクチュエータ106bを外部との接触から保護することができる。またモールド構造体600は、モールド部364が容器1の内部に突出しているので、容器1の上面や側面から垂れてきたインクにより、アクチュエータ106bが誤作動することがない。
The
なお、上記の各モジュール体は、いずれも1つのアクチュエータを有するよう構成されているが、2つのアクチュエータを有する構成も可能である。この場合の概略を、図34に示す。図34に示すようなモジュール体4000を用いれば、図35に示すように、図10及び図11を用いて上述した所定液面LLへの液面制御を、極めて高精度に実現することができる。また、2つのアクチュエータを別個に設ける場合と比較して、装置の小型化が図れる他、設置精度が向上するという利点もある。
In addition, although each said module body is comprised so that all may have one actuator, the structure which has two actuators is also possible. An outline in this case is shown in FIG. If the
以上、キャリッジ及びキャリッジに装着されるキャリッジと別体のインクカートリッジに対して、当該インクカートリッジ又はキャリッジにアクチュエータ106を装着する場合について主に説明した。しかしながら、キャリッジと一体化され、キャリッジと共にインクジェット記録装置に装着されるインクタンクにアクチュエータ106を装着してもよい。更に、キャリッジと別体の、チューブ等を介してキャリッジにインクを供給するオフキャリッジ方式のインクタンクにアクチュエータ106を装着してもよい。また、記録ヘッドとインク容器とが一体となって交換可能に構成された部材のインクカートリッジ相当部分に、本発明のアクチュエータを装着してもよい。
In the foregoing, the case where the
なお、記録装置制御部2000、2004、2006、それらの各要素及び制御装置840c(図15参照)は、コンピュータシステムによって構成され得る。ここで、コンピュータシステムにこれらの各要素を実現させるためのプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体201(図5参照)も、本件の保護対象である。
The recording
さらに、前記の各要素が、コンピュータシステム上で動作するOS等のプログラムによって実現される場合、当該OS等のプログラムを制御する各種命令を含むプログラム及び当該プログラムを記録した記録媒体202も、本件の保護対象である。 Further, when each of the above elements is realized by a program such as an OS that operates on a computer system, a program including various instructions for controlling the program such as the OS and a recording medium 202 that records the program are also included in the present invention. It is a protection target.
ここで、記録媒体201、202とは、フロッピーディスク等の単体として認識できるものの他、各種信号を伝搬させるネットワークをも含む。 Here, the recording media 201 and 202 include not only a floppy disk or the like that can be recognized as a single unit, but also a network that propagates various signals.
なお、液体の例としては、インクの他に、グルー、マニキュア等が用いられ得る。 As an example of liquid, glue, nail polish or the like can be used in addition to ink.
なお、以上の各実施の形態において、振動部及び/またはキャビティは、親インク部(親液部)として構成されることが好ましい。このような場合について、図36乃至図40を用いて説明する。 In each of the above-described embodiments, it is preferable that the vibration part and / or the cavity is configured as a parent ink part (lyophilic part). Such a case will be described with reference to FIGS.
図36は、ブラックインク用のインクカートリッジの一実施の形態の断面図である。インクを収容する容器本体5001には、記録装置のインク供給針に接合するインク供給口5002が設けられている。容器本体5001の底面5001a近傍の側面には、例えば図1に示すようなアクチュエータ106が、貫通孔5001cを介して内部のインクと接触できるように取付けられている。
FIG. 36 is a cross-sectional view of an embodiment of an ink cartridge for black ink. An
インクKがほぼ消費されつくした段階つまりインクニアエンドとなった段階(時点)でアクチュエータ106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106は、インク供給口5002よりも若干上方の位置に設けられている。なお、振動を発生する手段を独立して設け、アクチュエータ106を単に検知手段として用いても良い。
The
図36及び図37に示すように、インク供給口5002には、パッキン5004及び弁体5006が設けられている。特に、図37に示すように、パッキン5004は記録ヘッド5031に連通するインク供給針5032と液密に係合する。弁体5006は、バネ5005によってパッキン5004に対して常時弾接されている。
As shown in FIGS. 36 and 37, the
インク供給針5032が挿入されると、弁体5006は当該インク供給針5032に押されてインク流路を開放し、容器本体5001内のインクがインク供給口5002およびインク供給針5032を介して記録ヘッド5031へ供給される。
When the
図37に示すように、記録用紙の幅方向に往復動可能なキャリッジ5030が、サブタンクユニット5033を備えていて、記録ヘッド5031がサブタンクユニット5033の下面に設けられている。また、インク供給針5032はサブタンクユニット5033のインクカートリッジ搭載面側に設けられている。なお、容器本体5001の上部壁の上には、インクカートリッジ内のインクに関する情報を格納した半導体記憶手段5007が装着されている。
As shown in FIG. 37, a
図38(A)および図38(B)は、それぞれ、親液性でない材料B1および親液性の材料B2について説明するための図である。ここで、親液性とは、液体容器に収容され得る任意の液体との親和性を意味し、親水性、親油性、超親水性、超親油性等を含む。 FIG. 38A and FIG. 38B are diagrams for explaining a non-lyophilic material B1 and a lyophilic material B2, respectively. Here, the lyophilic property means affinity with any liquid that can be accommodated in the liquid container, and includes hydrophilicity, lipophilicity, superhydrophilicity, superlipophilicity, and the like.
図38(A)および図38(B)に示すように、液体Lが親液性でない材料B1と接触している時の接触角(盛上がり角、立上がり角)θ1は、液体Lが親液性である材料B2と接触している時の接触角θ2に比較して大きい。このように、親液性は、当該液体の接触角に影響を与える。親液性を有する材料B2に対する接触角θ2は、比較的鋭い鋭角になっている。本実施例においては、親液部に対する液体Lの接触角は約30度以下である。接触角は、後述する理由により、0度により近い方が好ましい。 As shown in FIGS. 38A and 38B, the contact angle (rising angle, rising angle) θ1 when the liquid L is in contact with the non-lyophilic material B1 is such that the liquid L is lyophilic. It is larger than the contact angle θ2 when it is in contact with the material B2. Thus, the lyophilicity affects the contact angle of the liquid. The contact angle θ2 with respect to the lyophilic material B2 is a relatively sharp acute angle. In the present embodiment, the contact angle of the liquid L with respect to the lyophilic portion is about 30 degrees or less. The contact angle is preferably closer to 0 degrees for the reason described later.
親液部は、材料自体を親液性にすることによって、あるいは、粗面化処理することによって、あるいは、親液性の材料を被覆等することによって、形成され得る。親液性の高い材料は、一般的に、当該液体との関係において液体の表面張力も小さい。 The lyophilic part can be formed by making the material itself lyophilic, by surface roughening, or by covering the lyophilic material. A highly lyophilic material generally has a low surface tension of the liquid in relation to the liquid.
図39(A)は、図36のアクチュエータ106の近傍部分を拡大した図である。図39(B)は、親液部を有しない場合を比較説明するための、図39(A)と同様の図である。
FIG. 39A is an enlarged view of the vicinity of the
図39(B)の場合には、親液部が設けられていない。従って、アクチュエータ106の周辺にインクが無いときにインクが振動領域176aに局所的に付着した場合に、インク滴Mが滞留し得る。それにより、アクチュエータ106は、インクが無いにもかかわらず、インクが有ると誤って検出する虞がある。
In the case of FIG. 39B, the lyophilic part is not provided. Therefore, when there is no ink around the
これに対して、振動板176のうち少なくともインクと接触する振動領域176aが親液部に含まれる場合、アクチュエータ106の周辺にインクが無いときにインクが振動領域176aに局所的に付着しても、当該インクの接触角が小さく、当該インクは振動領域176aの表面に薄く滞留するのみであり、多くのインクは滞留せずに流れ落ちる。従って、アクチュエータ106によるインクの検出は実質的に影響されない。
On the other hand, if the lyophilic portion includes at least a
また、気化したインクが、インクカートリッジ内外の温度差によって、振動領域176aに結露することも防止され得る。仮にインクが結露した場合であっても、インクの接触角が小さいので、インクは振動領域176aの表面に薄く滞留するのみである。従って、アクチュエータ106は、インクが無いにもかかわらず、インクが有ると誤って検出することがない。尚、親液部に含まれる振動領域176aの表面に滞留するインクは非常に薄いので、図39(A)においては図示していない。
Further, the vaporized ink can be prevented from condensing on the
なお、振動領域176aの周辺についても、親液部とすることが好ましい。例えば、キャビティ162の内側面161aについても親液部とすることが好ましい。さらに、容器本体1の内方側に面する基板178の裏面178aを親液部(親インク部)としてもよい。また、アクチュエータ106だけでなく、容器本体5001の貫通孔5001cや容器本体5001の内壁面5001dを親液部とすることも好ましい。このように、振動領域176aの周辺を親液部とした場合、誤って付着したインクがキャビティ162や貫通口5001cに滞留することがない。
In addition, it is preferable that the periphery of the
さらに、キャビティ162内または貫通孔5001c内を親液部とすれば、インクカートリッジ内にインクを再充填する場合に、インクがキャビティ162内または貫通孔5001c内に入り易いという効果がある。このため、特別な方法を要することなく、インクをインクカートリッジ内に容易に再充填することができる。従って、インクジェット記録装置に装着されたインクカートリッジに配備されたアクチュエータ106がインクエンドを検知したときに、ユーザーは、容易にインクをインクカートリッジへ補充することができる。すなわち、インクカートリッジを容易にリサイクルすることができる。
Further, if the
図39(A)に示す場合においては、インクの液面がアクチュエータ106を通過した後にインクがキャビティ162または貫通孔5001c内に残存しないように、キャビティ162及び貫通孔5001cが設計されている。しかし、キャビティ162または貫通孔5001c内にインクを積極的に残存させるようにキャビティ162または貫通孔5001cを設計してもよい。例えば、キャビティ162または貫通孔5001c内を親液部とすると共に、キャビティ162または貫通孔5001cに作用する毛細管力を利用することによって、キャビティ162または貫通孔5001c内にインクを容易に残存させることができる。
In the case shown in FIG. 39A, the
キャビティ162または貫通孔5001c内にインクを積極的に残存させるようにした場合には、以下の利点が得られる。即ち、液体容器が揺動して液面が波立ったとしても、インクがキャビティ162または貫通孔5001c内に残存しているため、局所的にインク滴がアクチュエータ106の振動領域に付着することがない。よって、アクチュエータの誤動作を防止することができる。
The following advantages are obtained when the ink is allowed to remain positively in the
また、キャビティ162または貫通孔5001c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れば、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162または貫通孔5001c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または貫通孔5001c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ことができる。
Further, if the liquid in the liquid container remains in the
このような場合、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することができる。また、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、閾値を越えることはないので、インク無しと判断することができる。 In such a case, it can be determined that there is no ink even when the ink in the cavity has dried and the ink has run out. Further, even if ink adheres to the cavity again due to the shaking of the carriage when the ink in the cavity runs out, the threshold value is not exceeded, so it can be determined that there is no ink.
さらなる変形例として、アクチュエータ106、容器本体5001およびインク供給口5002を含め、インクカートリッジ内のインクが接触している部分の全部を親液部としてもよい。かかる場合には、インクカートリッジ内のインクと接触する部分の全部が親液部になる。
As a further modification, the entire portion of the ink cartridge that is in contact with the ink, including the
インクカートリッジ内部の全体を親液性にした場合、当該親液性に適合する所定の洗浄液によって、インクカートリッジ内を容易に洗浄することができる。より詳細には、インクカートリッジを使用した後、親液性を有する液体でインクカートリッジ内を洗浄することができる。 When the entire inside of the ink cartridge is made lyophilic, the inside of the ink cartridge can be easily cleaned with a predetermined cleaning liquid that matches the lyophilic property. More specifically, after using the ink cartridge, the inside of the ink cartridge can be washed with a lyophilic liquid.
この所定の洗浄液は、容器本体5001内に収容されていたインクよりも、インクカートリッジ内の内壁やアクチュエータ106に対する親和性が高い液体であることが好ましい。例えば、水性のインクがインクカートリッジ内に残存している場合、インクカートリッジ内部に対してより親和性が高い油性の洗浄液で洗浄することが好ましい。洗浄液の種類は、インクカートリッジ内の内壁やアクチュエータ106に対してインクより高い親液性を有すればよく、特に限定はない。
The predetermined cleaning liquid is preferably a liquid having a higher affinity for the inner wall of the ink cartridge and the
洗浄液は、インクカートリッジ内の内壁やアクチュエータ106に対してインクより高い親液性を有するので、インクカートリッジ内の内壁やアクチュエータ106とより馴染み易い。従って、インクカートリッジ内に残存していた古いインクや不純物を簡単に洗い流すことができる。さらに、洗浄液の沸点が低ければ、洗浄後の乾燥が容易になるのでより好ましい。
Since the cleaning liquid has higher lyophilicity than the ink with respect to the inner wall and the
また、インクカートリッジ内へ再充填するインク自体を所定の洗浄液として用いてもよい。このような場合でも、容器本体5001内に不純物を溜めることなく、インクカートリッジをリサイクルすることができる。
Further, the ink itself refilled into the ink cartridge may be used as a predetermined cleaning liquid. Even in such a case, the ink cartridge can be recycled without accumulating impurities in the
さらに、アクチュエータ106を親液性にすることによって、インクを容器本体5001内に再充填した場合に、インクがアクチュエータ106と馴染み易い。よって、アクチュエータ106のキャビティ内にインクが容易に導入される。従って、インクを容器本体5001内に再充填した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場合に、アクチュエータ106がインク無しを誤って検出することが無い。
Further, by making the
前述のように、インクカートリッジ内のインクが消費されたときに、キャビティ162または貫通孔5001c内にインクを残存させるように親液部を形成することもできる。例えば、振動領域176aおよびキャビティ162の内側面161aを親インク性にし、かつ、開口161は毛細管力が作用する大きさに構成される。この場合、キャビティ162内にインクが入りやすく、かつ一旦キャビティ162内にインクが満たされると毛細管力によって当該インクが保持される。従って、インクカートリッジ内のインクが消費され、アクチュエータ106の周辺にインクが無い場合であっても、キャビティ162内にインクが残存する。さらに、貫通口5001cを毛細管力が作用する大きさとすることによって、キャビティ162内だけでなく、貫通口5001c内にインクを残存させることも可能である。
As described above, the lyophilic portion can be formed so that the ink remains in the
さらに、例えば、キャビティ162内にインクを残存させるために、キャビティ162内を親インク性にしつつ、キャビティ162の周辺の基板裏面178aを疎インク性にしてもよい。
Further, for example, in order to leave the ink in the
疎液性は、液体容器に収容され得る任意の液体との疎性を意味し、疎水性、疎油性、撥水性、撥油性、離水性、離油性、超疎水性、超疎油性、超撥水性、超撥油性、超離水性、超離油性等を含む。また、疎液部に対する液体の接触角は60度以上であり、180度により近い方が好ましい。 Liquid repellency means hydrophobicity with any liquid that can be contained in a liquid container, and is hydrophobic, oleophobic, water repellency, oil repellency, water repellency, oil repellency, super hydrophobic, super oleophobic, super repellency. Includes water, super oil repellency, super water repellency, super oil repellency and the like. Moreover, the contact angle of the liquid with respect to the lyophobic part is 60 degrees or more, and is preferably closer to 180 degrees.
また、貫通孔5001c内にインクを残存させるために、キャビティ162内、基板裏面178aおよび貫通孔5001cの内壁を親インク性にしつつ、貫通孔5001cの周辺の内側面5001dを疎インク性にしてもよい。
Further, in order to leave the ink in the through
キャビティ162または貫通孔5001c内を親インク性にしつつ、キャビティ162または貫通孔5001cの周辺を疎インク性にすることによって、キャビティ162または貫通孔5001c内に確実にインクが残存する。さらに、インクを残存させる部分の周辺にインクが付着することを防止することもできる。
By making the
キャビティ162内に液体容器内の液体が残るように設計することが好ましい場合は次の通りである。
The case where it is preferable to design so that the liquid in the liquid container remains in the
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。例えば、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。 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. For example, when the liquid level is lower than the mounting position of the actuator, if the liquid container is swung due to the reciprocating movement of the carriage and the liquid is waved, and the liquid droplets adhere to the vibration area, the actuator An erroneous determination is made that there is sufficient liquid in the liquid container.
そこで、逆に、そこに液体が残存する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、キャビティ内を親液性にし、積極的にキャビティ内に液体を残存させることによって、アクチュエータの誤動作を有効に防ぐことができるのである。 Therefore, conversely, even if 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 is rippled. Even so, malfunction of the actuator can be prevented. Thus, the malfunction of the actuator can be effectively prevented by making the inside of the cavity lyophilic and actively leaving the liquid in the cavity.
この場合、インクが消費されてインクの液面がアクチュエータ106を通過した後であって、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、インク無しと判断する。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。
In this case, the case where the liquid in the liquid container remains in the
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、液体容器内の液面がアクチュエータ106の装着位置よりも下にある場合には、キャビティ内の液体が閾値より少ないので、アクチュエータ106はインク無しを検知する。液体容器内の液面がアクチュエータ106の装着位置より上にある場合には、キャビティ内の液体が閾値より多いので、アクチュエータ106はインク有りを検知する。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することができる。また、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。
For example, when the
尚、アクチュエータ106のレベルをインクの液面が通過した後、キャビティ162を親液部としてキャビティ162内にのみインクを残存させる場合には、キャビティ162内に残存しているインクの量が閾値となり得る。キャビティ162および貫通孔5001cを親液部としてキャビティ162および貫通孔5001c内にインクを残存させる場合には、キャビティ162および貫通孔5001c内に残存しているインクの量が閾値となり得る。
When the ink level passes through the level of the
キャビティ162や貫通孔5001c内にインクを残存させるか否かは、アクチュエータ106の使用の目的や装着位置等により適宜に決定され得る。
Whether ink is allowed to remain in the
図40(A)は、図36のアクチュエータ106の近傍部分を拡大した図であって、アクチュエータ106およびその周辺のみにインク滴が付着している場合の図である。図40(B)は、親液部を有しない場合を説明するための、図40(A)と同様の図である。図40(A)の場合は、インクカートリッジ内部においてインクが接触する部分が、親液性の材料によって形成されるか、または、親液性の材料によって被覆されている。
FIG. 40A is an enlarged view of the vicinity of the
図40(A)の場合、インクカートリッジの壁面等に対するインクの接触角θ2は、比較的小さく、鋭角である。従って、アクチュエータ106が配備されている貫通口5001cの部分にインクが付着した場合でも、インクは親液部に馴染み、すなわち、インクは親液部の表面に薄く滞留するのみであり、多くのインクは滞留せずに流れ落ちる。このため、インクが貫通口5001cの部分に留まることがない。接触角θ2は、約20度以下、特にはより0度に近いことが好ましい。
In the case of FIG. 40A, the contact angle θ2 of the ink with respect to the wall surface of the ink cartridge is relatively small and an acute angle. Therefore, even when ink adheres to the portion of the through-
一方、図40(B)のインクカートリッジでは、親液処理が施されていないため、インクカートリッジの壁面等に対するインクの接触角θ1は、比較的大きく、例えば約30度から約60度である。よって、アクチュエータ106が配備されている貫通口5001cの部分にインクが付着した場合、インクは貫通口5001cの部分に滞留し得る。
On the other hand, in the ink cartridge of FIG. 40B, since no lyophilic treatment is performed, the ink contact angle θ1 with respect to the wall surface of the ink cartridge is relatively large, for example, about 30 degrees to about 60 degrees. Therefore, when ink adheres to the part of the through-
従って、図40(B)のインクカートリッジでは、インクカートリッジ内部において実質的にインクが無いにもかかわらず、アクチュエータ106がインクが有るとの誤検出をする虞がある。
Therefore, in the ink cartridge of FIG. 40B, there is a possibility that the
これに対して、前述のように、図40(A)のインクカートリッジでは、インクカートリッジ内部において実質的にインクが無いにもかかわらず、アクチュエータ106がインクが有るとの誤検出をする虞が無い。
On the other hand, as described above, in the ink cartridge of FIG. 40A, there is no possibility that the
次に、親液性の材料について説明する。親液部を形成するための親液性の材料は、勿論特に限定されない。従って、任意の親液性の材料を使用することができる。親液性の強い材料としては、例えば、光触媒を被覆して紫外線を照射したもの、無機材料、活性化表面を有するもの、親水性エポキシ化合物、シリカ微粒子含有材料、分子内にカルボキシル基、フェノール性水酸基及びエポキシ基から選ばれる官能基を2個以上有する化合物、等がある。 Next, the lyophilic material will be described. Of course, the lyophilic material for forming the lyophilic portion is not particularly limited. Thus, any lyophilic material can be used. Strongly lyophilic materials include, for example, those coated with a photocatalyst and irradiated with ultraviolet light, inorganic materials, materials having an activated surface, hydrophilic epoxy compounds, silica fine particle-containing materials, carboxyl groups in the molecule, phenolic And compounds having two or more functional groups selected from a hydroxyl group and an epoxy group.
前記光触媒の材料としては、酸化チタン光触媒が考えられる。より詳細には、アナターゼ型チタニア、ルチル型チタニア等がある。これらの材料を所定の部分に塗布し、紫外線を照射することによって、親液部が得られる。 As a material for the photocatalyst, a titanium oxide photocatalyst can be considered. More specifically, there are anatase type titania, rutile type titania and the like. A lyophilic part is obtained by applying these materials to a predetermined part and irradiating with ultraviolet rays.
シリカ粒子含有材料としては、水または有機溶媒にコロイド状シリカを分散安定化させたものが考えられる。例えば、水酸基やアミノ基を含有する樹脂に無機シリカを加えた物がある。水酸基を含有する樹脂としては、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エポキシ樹脂等がある。アミノ基を含有する樹脂としては、アミド樹脂、アミノ樹脂がある。樹脂中に水酸基とアミノ基の両者を含有するように、樹脂を混合したり、樹脂合成時に複合化してもよい。より詳細には、アクリルアミド樹脂、メタクリルアミド樹脂、アミノアクリル樹脂、エポキシ−アミド樹脂、アミノ−エポキシ樹脂等がある。樹脂の水酸基当量やアミノ基当量、水酸基とアミノ基当量を官能基として考えた場合の官能基当量が、3000以下であるときに、親水性が特に良好である。 As the silica particle-containing material, a material in which colloidal silica is dispersed and stabilized in water or an organic solvent can be considered. For example, there is a product obtained by adding inorganic silica to a resin containing a hydroxyl group or an amino group. Examples of the resin containing a hydroxyl group include an acrylic resin, a polyvinyl alcohol resin, and an epoxy resin. Examples of the resin containing an amino group include an amide resin and an amino resin. The resin may be mixed so as to contain both a hydroxyl group and an amino group in the resin, or may be combined at the time of resin synthesis. More specifically, there are acrylamide resin, methacrylamide resin, aminoacryl resin, epoxy-amide resin, amino-epoxy resin and the like. The hydrophilicity is particularly good when the hydroxyl group equivalent or amino group equivalent of the resin and the functional group equivalent when considering the hydroxyl group and amino group equivalent as the functional group are 3000 or less.
さらに、有機シラン化合物と、上述した水酸基含有樹脂、アミノ基含有樹脂、または水酸基およびアミノ基を含有する樹脂と、を反応させたものを親液性の材料として使用してもよい。 Furthermore, you may use as a lyophilic material what reacted the organic silane compound and the hydroxyl-containing resin mentioned above, an amino-group containing resin, or the resin containing a hydroxyl group and an amino group.
所定の材料の表面に親液性の材料を被覆する方法も、特に限定されない。従って、親液性の材料を被覆するための任意の方法を使用することができる。親液性の材料を被覆する方法としては、例えば、メッキ処理、コーティング、堆積などの方法がある。その他の既知の任意の技術を用いて、親液性の材料を被覆することができる。例えば、コーティングの具体例としては、親液部を回転させる前にもしくは回転させている間に親液性の材料を垂らし、当該親液部を回転させることによってコーティングを実施するスピンコート、親液部を親液性材料に浸漬することによってコーティングを実施するディップコート、ロールを用いて親液性の材料を親液部に塗布することによってコーティングを実施するロールコート、等がある。また、単に刷毛などを用いて親液性材料を親液部に塗布してもよい。 A method for coating the surface of a predetermined material with a lyophilic material is not particularly limited. Thus, any method for coating a lyophilic material can be used. Examples of the method for coating the lyophilic material include plating, coating, and deposition. Any other known technique can be used to coat the lyophilic material. For example, specific examples of the coating include spin coating and lyophilic, in which a lyophilic material is suspended before or during rotation of the lyophilic part, and coating is performed by rotating the lyophilic part. There are dip coating in which coating is performed by immersing a part in a lyophilic material, roll coating in which coating is performed by applying a lyophilic material to the lyophilic part using a roll, and the like. Alternatively, the lyophilic material may be applied to the lyophilic portion simply using a brush or the like.
一方、疎液部は、疎液性材料から形成される被膜層を所定箇所に貼付することによって形成され得る。 On the other hand, the lyophobic part can be formed by sticking a coating layer formed of a lyophobic material to a predetermined location.
なお、堆積による方法には、CVD、プラズマCVD、スパッタリング、真空蒸着等がある。 Note that deposition methods include CVD, plasma CVD, sputtering, and vacuum deposition.
また、材料の表面の粗度が親液性に影響する場合がある。例えば、接触角が大きい材料を粗面化処理することによって、親液性を高めることができる。また、例えば、材料がフラクタル構造を有する親水性の材料の場合には、表面の粗度を高めると、超親水表面または超親油表面になり得る。従って、フラクタル構造を有する親液性の材料の表面を粗面化処理することによって、親液部を形成することが好ましい。もっとも、粗面化処理することによって親液性になる材料であれば、フラクタル構造を有する材料に限定されない。 In addition, the surface roughness of the material may affect lyophilicity. For example, lyophilicity can be enhanced by roughening a material having a large contact angle. For example, in the case where the material is a hydrophilic material having a fractal structure, when the surface roughness is increased, the surface can be a superhydrophilic surface or a superlipophilic surface. Therefore, it is preferable to form the lyophilic portion by roughening the surface of the lyophilic material having a fractal structure. However, the material is not limited to a material having a fractal structure as long as the material becomes lyophilic by the surface roughening treatment.
なお、アクチュエータ106が、各種のモジュール体100、400、500、700等に設けられる場合には、当該モジュール体等のインク接触部分にも親液部を構成することが好ましい場合がある。
In addition, when the
次に、親液部を有するインクカートリッジの製造方法について具体的に説明する。ここでは、図26に示すモジュール体100を有するインクカートリッジの製造方法例について説明する。
Next, a method for manufacturing an ink cartridge having a lyophilic portion will be specifically described. Here, an example of a method for manufacturing an ink cartridge having the
第1の製造方法においては、まず、アクチュエータ106を、そのキャビティ162が露出するように、所定の治具にセットする。次に、親液性としない領域をマスキングする。そして、親液部を形成するための装置に、アクチュエータ106がセットされた前記所定の治具を取り付け、キャビティ162の内部を親液性に処理する(例えば、親液性材料を被覆またはメッキする)。その後、モジュール体100にアクチュエータ106を取り付ける。そして、アクチュエータ106が設けられたモジュール体100を、インクカートリッジに装着(配備)する。
In the first manufacturing method, first, the
前記所定の治具は、例えば、樹脂または金属材料から、キャビティ162の部分に孔を設けた態様で形成される。また、前記マスキングは、熱可塑性樹脂を用いてなされ得て、例えばキャビティ162以外の全部分がマスキングされ得る。
The predetermined jig is formed, for example, from a resin or a metal material in a mode in which a hole is provided in the
本方法によれば、アクチュエータ106にのみ親液部を形成することができる。また、親液部の形成の際、アクチュエータ106のみが取り扱われる。従って、親液性を付与することに関する設備が比較的小さくて済む。これにより、同一のインクカートリッジを製造するためのコストを低減させることができる。
According to this method, the lyophilic portion can be formed only on the
第2の製造方法においては、まず、モジュール体100にアクチュエータ106が取り付けられる。次に、アクチュエータ106のキャビティ162が露出するように、モジュール体100を所定の治具にセットする。そして、親液部を形成するための装置に、モジュール体100がセットされた前記所定の治具を取り付け、必要なマスキングを行った後、キャビティ162の内部及び/またはキャビティ162の周辺のモジュール体100を親液性に処理する(例えば、親液性材料を被覆またはメッキする)。その後、当該モジュール体100をインクカートリッジに装着する。
In the second manufacturing method, first, the
本方法によれば、アクチュエータ106のキャビティ162周辺にあるモジュール体100の部分を、キャビティ162の内部と同時に親液化処理することができる。これにより、キャビティ162の内部およびその周辺のモジュール体100部分を、好適に親液性にすることができる。
According to this method, the portion of the
第3の製造方法においては、まず、モジュール体100にアクチュエータ106が取り付けられる。次に、モジュール体100をインクカートリッジに装着する。そして、アクチュエータ106のキャビティ162が露出するように、インクカートリッジ自体を所定の治具にセットする。その後、親液部を形成するための装置に、前記所定の治具を取り付け、必要なマスキングを行った後、キャビティ162の内部、キャビティ162の周辺のモジュール体100部分及び/またはインクカートリッジの内部を親液性にする(例えば、親液性材料を被覆またはメッキする)。
In the third manufacturing method, first, the
本方法によれば、アクチュエータ106、モジュール体100及び/またはインクカートリッジの内部を同時に親液化処理することができる。これにより、キャビティ162の内部およびその周辺のモジュール体100さらにインクカートリッジの内部を、好適に親液性にすることができる。
According to this method, the inside of the
この場合、インクカートリッジの製造時やリサイクル時においてインクを充填する際に、圧電装置にインクを十分に接触させることが確実となる。 In this case, when the ink is filled at the time of manufacturing or recycling the ink cartridge, it is ensured that the ink is sufficiently brought into contact with the piezoelectric device.
なお、図41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の形態を裏側から見た斜視図である。容器5008は、隔壁により3つのインク室5009、5010及び5011に分割されている。それぞれのインク室には、インク供給口5012、5013及び5014が形成されている。それぞれのインク室5009、5010及び5011の底面5008aには、アクチュエータ106c、106dおよび106eが、容器5008を介して各インク室内に収容されているインクに弾性波を伝達できるように取付けられている。本実施の形態によるインクカートリッジの容器5008内またはアクチュエータ106c、106dおよび106eについても、インクと接触する部分を親液性にすることが好ましい。
FIG. 41 is a perspective view of an embodiment of an ink cartridge containing a plurality of types of ink as viewed from the back side. The
以上、本発明を複数の実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using several embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various changes or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
1、1’ 容器
1a 底面
1b 側壁
1c、40a 貫通孔
1d 側面
1e、1f 段差部
1g、1h 溝
2 インク供給口
40、41 グリーンシート
42、44 導電層
44’ 接続部
47、48 スペーサ部材
67 板材
68 フロート
71 接着剤層
78、80、178 基板
73、82、圧電振動板
74、75 インク吸収体
76 パッキン
77 カシメ孔
81 凹部
100、400、500、700 モジュール体
101、401、501 液体容器取付部
102 基台
104、362 リードワイヤ
105、405、505 圧電装置装着部
106、106b〜106e、650、660、670 アクチュエータ
106A、106C アクチュエータ
SWA、SWC 半導体スイッチ
108 フィルム
110 プレート
112、412、370 貫通孔
113 凹部
114 開口部
116 円柱部
160 圧電層
162 キャビティ
164 上部電極
166 下部電極
168 上部電極端子
170 下部電極端子
172 補助電極
174 圧電素子
176 振動板
180 インクカートリッジ
181 空気供給口
182 インク導入部
183 インク導入口
184 ホルダー
185 空気導入口
186 ヘッドプレート
187 インク供給口
188 ノズルプレート
190 ノズル
192 防波壁
194 インク容器
194a 底面
194b 側壁
194c 上面
212 隔壁
213、213a、213b 収容室
214 バッファ
216、216a、216b 多孔質部材
220 インクカートリッジ
222 第1の隔壁
224 第2の隔壁
225a 第1の収容室
225b 第2の収容室
227 毛管路
228 逆止弁
230 インク供給口
232 弁
232a 羽根
233 通気孔
235 バネ
242 多孔質部材
250 キャリッジ
252 記録ヘッド
254 インク供給針
256 サブタンクユニット
258、258’ 凸部
260、260’ 弾性波発生手段
262 インク室
266 膜弁
270 弁体
272 インクカートリッジ
274 容器
274a 底面
274b 側面
276 インク供給口
278 凹部
280、280’ ゲル化材
282 パッキン
284 バネ
286 弁体
288 半導体記憶手段
290 容器
290a 底面
292、294、296 インク室
298、300、302 インク供給口
304、306、308 ゲル化材
310、312、314 凹部
316 板材
318 フロート
350 取付プレート
360 液体容器取付部
364 モールド部
372 シーリング構造
402、502 基台
403、503 円柱部
404、504 リードワイヤ
408、508 フィルム
410、510 プレート
413、513 凹部
414、514 開口部
600 モールド構造体
606 アクチュエータ
610 回路基板
612 端子
800 測定回路部
810 NPN型トランジスタ
812 PNP型トランジスタ
816 基準電位生成部
818、820、828,830、832 抵抗
822、826 コンデンサ
824 ハイパスフィルタ
834、840、842、844、846 端子
836 比較器
840c 制御装置
850 駆動電圧生成部
860 増幅部
900 デジタル回路部
910、918 フリップフロップ
912、920 カウンタ
914,916 NANDゲート
1000 液体有無判定部
1010 液体消費状態補正部
1011 上限値レジスタ
1012 下限値レジスタ
1014、1016 比較部
1018 ANDゲート
1020、1022 端子
1100、1104 検出回路部
1200、1210 液体消費状態検出部
1300 ヘッド部
1400 制御部
1402 記録装置動作制御部
1404 提示処理部
1406 印刷動作制御部
1408 インク補充処理部
1410 カートリッジ交換処理部
1412 印刷データ記憶処理部
1414 印字データ記憶部
1416 ディスプレイ
1418 スピーカ
1420 印刷動作部
1422 インク補充装置
1424 カートリッジ交換装置
1432 クリーニング駆動部
1434 ポンプ
1436 クリーニング部
1440 ヘッド駆動部
1442 クリーニング制御部
1444 情報記憶制御回路部
1450 液体吐出カウンタ
1452 液体消費量補正部
1500、1502、1506 制御回路部
2000、2004、2006 記録装置制御部
3001 キャリッジ
3002 ガイド部材
3003 インク供給ユニット
3004 記録ヘッド
3005 インクカートリッジ
3006 カートリッジホルダ
3007 インク補給ユニット
3008 チューブ
3009 インク注入口
3010 ポンプユニット
3021 大気開放口
4000 モジュール体
5001 容器本体
5001a 底面
5001c 貫通孔
5001d 内壁面
5002 インク供給口
5004 パッキン
5005 バネ
5006 弁体
5007 半導体記憶手段
5008 容器
5008a 底面
5009〜5011 インク室
1012〜5014 インク供給口
5030 キャリッジ
5031 記録ヘッド
5032 インク供給針
5033 サブタンクユニット
1, 1 ′ Container 1a Bottom 1b Side wall 1c, 40a Through hole 1d Side 1e, 1f Stepped portion 1g, 1h Groove 2 Ink supply port 40, 41 Green sheet 42, 44 Conductive layer 44 ′ Connection 47, 48 Spacer member 67 Plate material 68 Float 71 Adhesive layer 78, 80, 178 Substrate 73, 82, Piezoelectric diaphragm 74, 75 Ink absorber 76 Packing 77 Caulking hole 81 Recess 100, 400, 500, 700 Module body 101, 401, 501 Liquid container attachment 102 Base 104, 362 Lead wire 105, 405, 505 Piezoelectric device mounting part 106, 106b to 106e, 650, 660, 670 Actuator 106A, 106C Actuator SWA, SWC Semiconductor switch 108 Film 110 Plate 112, 412, 370 Through hole 113 Recess 114 Mouth 116 Column 160 Piezoelectric layer 162 Cavity 164 Upper electrode 166 Lower electrode 168 Upper electrode terminal 170 Lower electrode terminal 172 Auxiliary electrode 174 Piezoelectric element 176 Vibration plate 180 Ink cartridge 181 Air supply port 182 Ink introduction port 183 Ink introduction port 184 Holder 185 Air inlet 186 Head plate 187 Ink supply port 188 Nozzle plate 190 Nozzle 192 Wave barrier 194 Ink container 194a Bottom surface 194b Side wall 194c Upper surface 212 Partition 213, 213a, 213b Storage chamber 214 Buffer 216, 216a, 216b Porous member 220 Ink Cartridge 222 First partition 224 Second partition 225a First storage chamber 225b Second storage chamber 227 Capillary passage 228 Check valve 230 Ink supply port 232 Valve 232a Blade 2 33 Vent hole 235 Spring 242 Porous member 250 Carriage 252 Recording head 254 Ink supply needle 256 Sub tank unit 258, 258 ′ Convex portion 260, 260 ′ Elastic wave generating means 262 Ink chamber 266 Membrane valve 270 Valve body 272 Ink cartridge 274 Container 274a Bottom surface 274b Side surface 276 Ink supply port 278 Recess 280, 280 'Gelling material 282 Packing 284 Spring 286 Valve body 288 Semiconductor storage means 290 Container 290a Bottom surface 292, 294, 296 Ink chamber 298, 300, 302 Ink supply ports 304, 306, 308 Gelling materials 310, 312, 314 Recessed portion 316 Plate material 318 Float 350 Mounting plate 360 Liquid container mounting portion 364 Molding portion 372 Sealing structure 402, 502 Base 403, 503 Cylindrical portion 404, 5 04 Lead wire 408, 508 Film 410, 510 Plate 413, 513 Recess 414, 514 Opening 600 Mold structure 606 Actuator 610 Circuit board 612 Terminal 800 Measuring circuit 810 NPN transistor 812 PNP transistor 816 Reference potential generator 818, 820, 828, 830, 832 Resistor 822, 826 Capacitor 824 High pass filter 834, 840, 842, 844, 846 Terminal 836 Comparator 840c Controller 850 Drive voltage generator 860 Amplifier 900 Digital circuit 910, 918 Flip-flop 912, 920 Counter 914, 916 NAND gate 1000 Liquid presence / absence determination unit 1010 Liquid consumption state correction unit 1011 Upper limit value register 1012 Lower limit value register 1014, 10 6 Comparison unit 1018 AND gate 1020, 1022 Terminals 1100, 1104 Detection circuit units 1200, 1210 Liquid consumption state detection unit 1300 Head unit 1400 Control unit 1402 Recording device operation control unit 1404 Presentation processing unit 1406 Print operation control unit 1408 Ink replenishment processing unit 1410 Cartridge replacement processing unit 1412 Print data storage processing unit 1414 Print data storage unit 1416 Display 1418 Speaker 1420 Print operation unit 1422 Ink replenishing device 1424 Cartridge replacement device 1432 Cleaning drive unit 1434 Pump 1436 Cleaning unit 1440 Head drive unit 1442 Cleaning control unit 1444 Information storage control circuit unit 1450 Liquid discharge counter 1452 Liquid consumption correction unit 1500, 1502, 1506 Control circuit unit 200 , 2004, 2006 Recording device controller 3001 Carriage 3002 Guide member 3003 Ink supply unit 3004 Recording head 3005 Ink cartridge 3006 Cartridge holder 3007 Ink supply unit 3008 Tube 3009 Ink inlet 3010 Pump unit 3021 Atmospheric opening 4000 Module body 5001 Container body 5001a Bottom surface 5001c Through-hole 5001d Inner wall surface 5002 Ink supply port 5004 Packing 5005 Spring 5006 Valve body 5007 Semiconductor storage means 5008 Container 5008a Bottom surface 5009 to 5011 Ink chamber 1012 to 5014 Ink supply port 5030 Carriage 5031 Recording head 5032 Ink supply needle 5033 Sub tank unit
Claims (35)
駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、
圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を検出する液体消費状態検出部と、
を備え、
収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、
振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍に設けられている
ことを特徴とする液体消費状態検出器。 A vibrating portion that is at least partially exposed in the storage space for storing the refillable liquid and is capable of vibrating with respect to the storage space;
A piezoelectric element capable of vibrating the vibration part based on the drive signal and generating a back electromotive force signal by vibration of the vibration part;
A liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on a back electromotive force signal from the piezoelectric element;
With
The storage space can store a predetermined amount of liquid,
The liquid consumption state detector, wherein the vibration part is provided in the vicinity of the liquid level when the predetermined amount of liquid is stored in the storage space.
駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、
圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を検出する液体消費状態検出部と、
を備え、
収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、
振動部及び圧電素子は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍と、収容空間の液体枯渇時の液面近傍と、にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする液体消費状態検出器。 A vibration portion that is at least partially exposed in the storage space for storing the refillable liquid and can vibrate with respect to the storage space;
A piezoelectric element capable of vibrating the vibration part based on the drive signal and generating a back electromotive force signal by vibration of the vibration part;
A liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on a back electromotive force signal from the piezoelectric element;
With
The storage space can store a predetermined amount of liquid,
The liquid consumption state detection is characterized in that the vibration part and the piezoelectric element are respectively provided in the vicinity of the liquid surface when the predetermined amount of liquid is stored in the storage space and in the vicinity of the liquid surface when the liquid in the storage space is depleted. vessel.
駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、
圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を検出する液体消費状態検出部と、
を備え、
振動部及び圧電素子は、収容空間の所定液面の近傍で、当該液面の上と、当該液面の下と、にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする液体消費状態検出器。 A vibrating portion that is at least partially exposed in the storage space for storing the refillable liquid and is capable of vibrating with respect to the storage space;
A piezoelectric element capable of vibrating the vibration part based on the drive signal and generating a back electromotive force signal by vibration of the vibration part;
A liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on a back electromotive force signal from the piezoelectric element;
With
The liquid consumption state detector, wherein the vibration part and the piezoelectric element are respectively provided on the liquid surface and below the liquid surface in the vicinity of the predetermined liquid surface in the accommodation space.
ことを特徴とする請求項3に記載の液体消費状態検出器。 The liquid consumption state detector according to claim 3, wherein the two sets of vibration units and piezoelectric elements are formed in one module.
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の液体消費状態検出器。 5. The liquid consumption state detection unit is configured to detect a liquid consumption state based on a relative relationship between back electromotive force signals from two piezoelectric elements. The liquid consumption state detector described in 1.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の液体消費状態検出器。 The liquid consumption state detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the liquid consumption state detection unit measures the frequency of the back electromotive force signal.
ことを特徴とする請求項6に記載の液体消費状態検出器。 The liquid consumption state detection unit has a counter that measures the number of vibrations of the counter electromotive force signal for a predetermined time, and measures the frequency of the counter electromotive force signal based on the numerical value measured by the counter. The liquid consumption state detector according to claim 6, wherein the liquid consumption state detector is a liquid consumption state detector.
ことを特徴とする請求項6に記載の液体消費状態検出器。 The liquid consumption state detection unit has a clock counter for measuring the time during which the back electromotive force signal vibrates a predetermined number of times, and based on the time measured by the clock counter, The liquid consumption state detector according to claim 6, wherein the frequency is measured.
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の液体消費状態検出器。 The liquid consumption state detector according to any one of claims 1 to 8, wherein a portion of the vibration portion exposed to the liquid storage space has a symmetrical shape when viewed from the liquid storage space side.
ことを特徴とする請求項9に記載の液体消費状態検出器。 The piezoelectric element is fixed at a position substantially at the center of a portion exposed to the liquid storage space of the vibration part, on a side opposite to the liquid storage space side of the vibration part. Liquid consumption state detector.
ことを特徴とする請求項9または10に記載の液体消費状態検出器。 11. The liquid consumption state detector according to claim 9, wherein a portion of the vibrating portion exposed to the liquid storage space is circular when viewed from the liquid storage space side.
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の液体消費状態検出器。 The liquid consumption state detector according to any one of claims 1 to 11, wherein the vibration direction of the piezoelectric element is substantially perpendicular to a portion of the vibration part exposed to the liquid storage space.
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の液体消費状態検出器。 13. The liquid consumption state detector according to claim 1, wherein a portion exposed to the liquid storage space of the vibration unit has lyophilicity with respect to the liquid.
ことを特徴とする請求項13に記載の液体消費状態検出器。 The liquid consumption state detector according to claim 13, wherein a cavity portion having lyophilicity with respect to the liquid is provided so as to surround a portion of the vibration portion exposed to the liquid storage space. .
再充填可能な液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振動部と、
駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、
を備え、
収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、
振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍に設けられている
ことを特徴とする液体容器。 A wall section defining a storage space for storing the liquid in a refillable manner;
A vibrating portion that is at least partially exposed in the storage space for storing the refillable liquid and is capable of vibrating with respect to the storage space;
A piezoelectric element capable of vibrating the vibration part based on the drive signal and generating a back electromotive force signal by vibration of the vibration part;
With
The storage space can store a predetermined amount of liquid,
The vibrating part is provided in the vicinity of the liquid surface when the predetermined amount of liquid is stored in the storage space.
再充填可能な液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振動部と、
駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、
を備え、
収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、
振動部及び圧電素子は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍と、収容空間の液体枯渇時の液面近傍と、にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする液体容器。 A wall section defining a storage space for storing the liquid in a refillable manner;
A vibrating portion that is at least partially exposed in the storage space for storing the refillable liquid and is capable of vibrating with respect to the storage space;
A piezoelectric element capable of vibrating the vibration part based on the drive signal and generating a back electromotive force signal by vibration of the vibration part;
With
The storage space can store a predetermined amount of liquid,
The liquid container, wherein the vibrating portion and the piezoelectric element are respectively provided in the vicinity of the liquid surface when the predetermined amount of liquid is stored in the storage space and in the vicinity of the liquid surface when the liquid in the storage space is depleted.
再充填可能な液体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振動部と、
駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、
を備え、
振動部及び圧電素子は、収容空間の所定液面の近傍で、当該液面の上と、当該液面の下と、にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする液体容器。 A wall section defining a storage space for storing the liquid in a refillable manner;
A vibrating portion that is at least partially exposed in the storage space for storing the refillable liquid and is capable of vibrating with respect to the storage space;
A piezoelectric element capable of vibrating the vibration part based on the drive signal and generating a back electromotive force signal by vibration of the vibration part;
With
A liquid container, wherein the vibrating section and the piezoelectric element are respectively provided on the liquid surface and below the liquid surface in the vicinity of the predetermined liquid surface in the accommodation space.
ことを特徴とする請求項15乃至17のいずれかに記載の液体容器。 18. The liquid container according to claim 15, wherein a portion exposed to the liquid storage space of the vibration unit has lyophilicity with respect to the liquid.
ことを特徴とする請求項18に記載の液体容器。 The liquid container according to claim 18, wherein a region of the wall portion in the vicinity of a portion exposed to the liquid storage space of the vibrating portion has lyophilicity with respect to the liquid.
ことを特徴とする請求項18に記載の液体容器。 The liquid container according to claim 18, wherein a cavity portion having lyophilicity with respect to the liquid is provided so as to surround a portion of the vibration portion exposed to the liquid storage space.
ことを特徴とする請求項20に記載の液体容器。 21. The liquid container according to claim 20, wherein a region of the wall portion adjacent to the cavity portion is lyophilic with respect to the liquid.
ことを特徴とする請求項20に記載の液体容器。 21. The liquid container according to claim 20, wherein a region of the wall portion adjacent to the cavity portion has lyophobic properties with respect to the liquid.
を更に備えたことを特徴とする請求項15乃至22のいずれかに記載の液体容器。 The liquid container according to any one of claims 15 to 22, further comprising a liquid consumption state detection unit that detects a liquid consumption state based on a back electromotive force signal from the piezoelectric element.
を更に備えたことを特徴とする請求項23に記載の液体容器。 The liquid container according to claim 23, further comprising a storage unit that stores a liquid consumption state detected by the liquid consumption state detector.
液体容器に接続され、液体容器内に収容されている液体を消費する液体消費本体部と、
を備えたことを特徴とする液体消費装置。 A liquid container according to claim 23 or 24;
A liquid consuming main body connected to the liquid container and consuming the liquid contained in the liquid container;
A liquid consuming apparatus comprising:
液体消費状態検出部によって検出された液体容器の液体消費状態に基づいて、液体補充装置を制御する補充制御部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項25に記載の液体消費装置。 A liquid replenishing device for replenishing liquid in the storage space of the liquid container;
A replenishment control unit that controls the liquid replenishment device based on the liquid consumption state of the liquid container detected by the liquid consumption state detection unit;
The liquid consuming apparatus according to claim 25, further comprising:
を更に備えたことを特徴とする請求項25または26に記載の液体消費装置。 27. The control circuit unit according to claim 25, further comprising a control circuit unit that controls a liquid consumption operation in the liquid consumption main body unit based on the liquid consumption state of the liquid container detected by the liquid consumption state detection unit. Liquid consuming equipment.
記憶部によって記憶された液体容器の液体消費状態に基づいて、液体消費本体部における液体の消費動作を制御する制御回路部と、
を備えたことを特徴とする請求項25または26に記載の液体消費装置。 A storage unit for storing the liquid consumption state detected by the liquid consumption state detector;
Based on the liquid consumption state of the liquid container stored by the storage unit, a control circuit unit for controlling the liquid consumption operation in the liquid consumption main body unit;
The liquid consuming apparatus according to claim 25 or 26, further comprising:
圧電素子に駆動信号を与え、液体消費状態検出部に液体消費状態を検出させる
ことを特徴とする制御装置。 A control device for controlling the liquid consumption state detector according to any one of claims 1 to 5,
A control device that applies a drive signal to a piezoelectric element and causes a liquid consumption state detection unit to detect a liquid consumption state.
を記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium having recorded thereon a program that is executed by a computer system including at least one computer and causes the computer system to realize the control device according to claim 29.
前記コンピュータシステムによって実行されて、前記第2のプログラムを制御して、前記コンピュータシステムに請求項29に記載の制御装置を実現させるプログラム
を記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 Instructions for controlling a second program running on a computer system including at least one computer,
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program executed by the computer system to control the second program to cause the computer system to realize the control device according to claim 29.
前記コンピュータシステムによって実行されて、前記第2のプログラムを制御して、前記コンピュータシステムに請求項29に記載の制御装置を実現させるプログラム。 Instructions for controlling a second program running on a computer system including at least one computer,
30. A program that is executed by the computer system to control the second program to cause the computer system to implement the control device according to claim 29.
振動部の液体収容空間に対して露出する部分を、前記液体に対する親液性を有する部分として構成する親液部形成工程と、
前記親液部形成工程の後で、液体消費状態検出器を壁部に取り付ける搭載工程と、
を備えたことを特徴とする方法。 A method for producing a liquid container according to any one of claims 18 to 22,
A lyophilic part forming step in which the part exposed to the liquid storage space of the vibration part is configured as a part having lyophilicity to the liquid;
After the lyophilic portion forming step, a mounting step of attaching the liquid consumption state detector to the wall portion;
A method characterized by comprising:
液体消費状態検出器を壁部に取り付ける搭載工程と、
前記搭載工程の後で、振動部の液体収容空間に対して露出する部分に、前記液体に対する親液性を付与する親液部形成工程と、
を備えたことを特徴とする方法。 A method for producing a liquid container according to any one of claims 18 to 22,
A mounting process for attaching the liquid consumption state detector to the wall,
After the mounting step, a lyophilic portion forming step for imparting lyophilicity to the liquid to a portion exposed to the liquid storage space of the vibrating portion;
A method characterized by comprising:
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JPH05254142A (en) * | 1992-03-12 | 1993-10-05 | Tokyo Electric Co Ltd | Ink remaining amount detection device |
CA2476325A1 (en) * | 1999-05-20 | 2000-11-20 | Seiko Epson Corporation | Liquid consumption status detecting method, liquid container, and ink cartridge |
-
2007
- 2007-10-02 JP JP2007259050A patent/JP2008074106A/en not_active Withdrawn
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