CN1274646A - 液体消耗状态检测方法、液体容器以及墨盒 - Google Patents

液体消耗状态检测方法、液体容器以及墨盒 Download PDF

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Abstract

一种检测液体容器内的液体消耗状态的方法,其包括下述步骤;在液体容器中的所需位置,设置具有压电元件的检测装置,该所需位置是这样的,从而上述检测装置的至少一部分与该液体相接触;测定检测装置的残余振动;根据上述残余振动的测定结果,检测液体容器内的液体消耗状态。

Description

液体消耗状态检测方法、液体容器以及墨盒
本发明涉及一种液体容器,其包括压电装置(驱动器),该压电装置用于通过检测声阻抗的变化,特别是通过检测共振频率的变化,检测接纳液体的液体容器内部的液体的消耗状态。更具体地说,本发明涉及一种适合用于下述喷墨打印机的墨盒,该喷墨打印机通过压力发生机构,按照对应于打印数据的方式,对压力发生室中的墨进行加压,从喷嘴口喷射墨滴,进行打印。
下面对作为液体容器的一个实例的,对安装在喷墨打印机上的墨盒进行描述。通常,喷墨打印机包括,设置在喷墨打印头上的滑架,该喷墨打印头包括对压力发生室施加压力的压力发生机构,以及将经加压的墨作为墨滴喷射出的喷嘴口;一可容纳墨的墨箱,墨箱中的墨在通过流动通路,供向打印头的同时,可进行连续打印。通常,墨箱由可拆卸的墨盒构成,该墨盒在墨消耗完的时刻,使用者可进行简单的更换。
在过去,作为墨盒中的墨的消耗的控制方法,在一种公知的方法中,通过软件,对打印头上的墨滴喷射次数和因维修而吸收的墨量进行累加计算,通过计算对墨的消耗进行控制;在另一种方法中,通过将液面检测用的两个电极直接安装于墨盒上,对墨消耗规定量的实际时刻进行控制。
但是,在通过软件,对墨滴的喷射次数和墨量进行累加计算,从而从计算上对墨的消耗进行控制的方法中,由于使用者的使用频率和因使用环境的原因,例如,周围的温度和湿度,或由于墨盒开封后的经历时间等,墨盒内部的压力或墨的粘度发生变化。因此,在所计算的墨的消耗量与实际的消耗量之间,会产生不能忽视的误差。另一个问题是,墨的实际残余量是未知的,因为只要同一墨盒被拆除,然后再被装上,积累的数据被重新设置。
另一方面,由于通过电极控制墨消耗的时刻的方法可对墨的实际量进行检测,这样可以较高的可靠度对墨的残余量进行控制。但是,为了使墨的液面可被检测,且墨能导电,墨的种类受到限制。另外电极和墨盒间的密封结构较复杂。此外,由于作为电极的材料,通常采用具有高的导电性和耐腐蚀性的贵金属,这样还具有墨盒的制造成本增加的问题。还有,由于必须在墨盒的两端设置两个电极,制造工序较多,其结果是,还具有制造成本又加大的问题。
本发明的目的是提供一种可正确地对液体的残余量进行检测,并且无需复杂的密封结构的液体消耗状态检测方法和液体容器。本发明的另一目的是提供一种液体消耗状态检测方法,该方法不受在液体消耗状态的测定初期所产生的不稳定的测定信号的影响,保持稳定。本发明的还一目的是提供一种液体消耗状态检测方法,该方法可缩短检测液体消耗状态的时间。另外,本发明的又一目的是提供一种用于实现上述这些检测方法的测定装置的控制电路。
为了实现上述目的,本发明提供一种准备具有压电元件的检测装置,并将其设置在液体容器的所需部位,使检测装置的至少一部分与液体相接触;测定检测装置的残余振动;根据上述残余振动的测定结果,检测接纳于液体容器内的液体消耗状态。
该检测方法还可包括驱使上述检测装置产生振动的步骤。上述残余振动测量步骤包括测定残余振动的频率的步骤,并包括测定上述检测装置周围的液体的共振频率的步骤。
上述驱动步骤后的预定时间之后,进行上述测定步骤;上述检测装置振动几次后,进行上述测定步骤;上述测定步骤包括测定残余振动中的预定的多个波峰之间的时间的步骤;上述测定步骤包括测定在预定的时间内的残余振动中的波峰数量的步骤。
上述测定步骤包括测定因上述的残余振动,检测装置产生的反向电动势的步骤;该方法还包括下述步骤:预先测定液体容器盛满液体时的,检测装置的残余振动的第一频率,将该频率作为基准频率;测定液体容器中的液体消耗时的,检测装置的残余振动的第二频率;对上述基准频率与上述第二频率进行比较;根据上述比较步骤的结果,判断上述液体容器中的液体的消耗状态。
上述残余振动频率测定步骤包括测定检测装置的残余振动的多个共振频率模式的步骤;上述测定步骤包括测定第一和第二共振频率模式,将这两个共振频率模式视为单独图案的步骤。
按照本发明的第二目的,提供一种液体容器,其包括:外壳,其内接纳有液体;开设于上述外壳中的液体供给口;检测装置,其具有压电元件,上述检测装置根据上述压电元件的残余振动,产生检测信号,该检测信号表示上述外壳中的液体的消耗状态。
上述检测装置受到驱动而产生振动;上述检测信号表示上述检测装置的残余振动的频率;上述检测信号表示上述检测装置周围的液体的共振频率;上述检测装置按照至少一个共振频率模式振动。
上述检测信号表示因上述的残余振动,检测装置所产生的反向电动势,液体容器还包括一安装在外壳上的存储装置,用于存储由检测装置检测的液体消耗状态的信息,该液体容器为喷墨打印机用的墨盒。
按照本发明的第三目的,本发明提供一种通过具有压电元件的检测装置,检测液体容器内的液体的消耗状态用的检测控制电路,其包括:测定电路部,其测定上述检测装置的残余振动;检测电路部,其接收来自上述测定电路部的信号,根据测定电路部的输出信号,输出表示上述液体容器内的液体的消耗状态的信号。
上述测定电路部测定检测装置的残余振动的频率;上述测定电路部至少测定上述检测装置周围的液体的一个共振频率;上述测定电路部测定因上述的残余振动,上述检测装置产生的反向电动势。
上述测定电路部包括放大器,该放大器包括PNP型晶体三极管和NPN型晶体三极管,该NPN型晶体三极管以互补的方式与PNP型晶体三极管连接,上述PNP型晶体三极管的发射极与上述NPN型晶体三极管的发射极彼此连接;对检测装置施加驱动电压,该电压是连接于上述NPN型晶体三极管中的发射极与上述PNP型晶体三极管中的发射极之间的点,与接地之间产生的。
上述测定电路部包括放大器,该放大器包括P型场效应晶体三极管和N型场效应晶体三极管,该N型场效应晶体三极管以互补的方式与P型场效应晶体三极管连接,上述P型场效应晶体三极管中的源极与上述N型场效应晶体三极管中的源极连接。
对检测装置施加驱动电压,该电压是连接于N型场效应晶体三极管与P型场效应晶体三极管中的源极之间的点,与接地之间产生的;上述检测电路部包括计数器,其计算在预定的时间内的残余振动的振动次数,上述检测电路部根据该计算值,判断液体的消耗状态;上述检测电路部包括计数器,其计算在上述残余振动振动预定的次数的时间内的时钟数量,所述时钟具有一个周期,其短于残余振动的振动周期。
在残余振动的振动预定次数后,上述检测电路部开始计算残余振动的振动次数;上述检测电路部输出表示上述液体容器是否与测定电路连接的信号。
上述测定电路部还包括多个放大器,该多个放大器与多个检测装置中的一个连接,以便提供驱动电压,上述检测电路部接收来自与相应的检测装置对应的测定电路部的多个信号,根据上述测定电路部的每个输出信号,输出表示液体容器中的液体的消耗状态的多个信号。
上述电路还包括控制电路部,其对下述操作进行控制,该操作指根据上述检测电路部的输出信号,使液体容器中的液体消耗;上述控制电路部包括信息存储控制电路部,其用于读取存储于与液体容器连接的存储装置内的液体的消耗状态,将与通过上述检测电路部所检测的液体的消耗状态有关的信息,写入上述存储装置内。
在检测控制电路中,液体容器是喷墨打印机用的墨盒,从打印头上喷射墨滴,该控制电路部包括用于计算从打印头上喷射墨滴的数目的计数器。所述检测电路部可根据消耗状态,调节可将计算出的墨滴的数目转换为液体消耗量的公式的参数。
按照本发明的第四目的,本发明提供一种计算机可读取的记录介质,其上存储有设置于喷墨打印机中的控制电路用的程序,该控制电路用于通过固定于墨盒的适合位置上的具有压电元件的的检测装置,检测上述墨盒内的墨的消耗状态,该程序包括下述步骤:测定检测装置的残余振动;根据上述残余振动的测定结果,检测墨盒内的墨的消耗状态。
上述记录介质还包括驱使检测装置产生振动的步骤;上述残余振动测定步骤包括测定残余振动的频率的步骤;上述残余振动测定步骤包括测定检测装置周围墨的共振频率的步骤。
即,本发明的第一种形式的液体消耗状态检测方法通过下述方式,检测液体容器内部的液体的消耗状态,该方式为:驱动安装于液体容器上的压电装置,检测由压电装置的驱动而产生的残余振动的频率。最好通过下述方式,检测液体容器内部的液体的消耗状态,该方式为:压电装置本身产生振荡,检测由该振荡产生的残余振动的频率。此外,最好通过下述方式,检测液体容器内部的液体的消耗状态,该方式为:压电装置检测其周围的液体的共振频率。还有,最好通过下述方式,检测液体的消耗状态,该方式为:在驱动压电装置后,检测按照规定间距设置后的残余振动的频率。
最好在驱动压电装置后,在压电装置振动数次后,检测液体的消耗状态。另外,最好压电装置产生振动的振动频率为非可听区域的频率。另外,最好压电装置产生振动的频率为基本在100~600kHz的范围内的频率。也可通过测定压电装置的残余振动的规定的多个波峰之间的时间,计算残余振动的频率,从而通过频率检测消耗状态。再有,还可通过测定规定时间内的压电装置的残余振动的波峰数量,计算残余振动的频率,从而通过频率检测消耗状态。也可通过测定由压电装置的残余振动而产生的反向电动势的电压值,检测液体的消耗状态。
此外,最好将液体容器内的液体盛满的状态下的残余振动的振动频率的测定值作为基准值,对上述的基准值,与液体容器内的液体消耗的过程中的残余振动的振动频率的测定值进行比较,判断液体的消耗状态。
最好检测压电装置的残余振动的多个共振模式的振动频率。还有,最好检测压电装置的残余振动的第一共振模式和第二共振模式的振动频率,将第一共振模式和第二共振模式的振动频率作为一个图案进行识别。最好液体容器为喷墨打印机所采用的墨盒。
最好,本发明的第二种形式的液体容器为接纳液体的液体容器,其包括压电装置,该压电装置通过由在振荡后所残余的残余振动,产生反向电动势,从而检测液体的消耗状态。另外,最好压电装置本身振荡,其检测通过该振荡而产生的残余振动的频率。此外,最好压电装置检测其周围的液体共振频率。再有,最好压电装置按照至少一个共振模式进行振动。最好该至少一个共振模式的振动大于其它的共振模式的振动。此外,最好压电装置进行振动的振动频率在非可听区域的频率。还有,最好压电装置进行振动的振动频率基本在100~600kHz的范围内。再有,最好液体容器为接纳供给喷墨打印机的打印液的墨盒。
此外,按照本发明的独特构思的检测装置控制电路,最好测定电路部包括放大器,该放大器包括相以互补方式连接的PNP型晶体三极管和NPN型晶体三极管,该PNP型晶体三极管和NPN型晶体三极管中的发射机之间连接。另外,放大器包括以互补方式连接的P型场效应晶体三极管和N型场效应晶体三极管,该P型场效应晶体三极管和N型场效应晶体三极管中的源极之间连接,该P型场效应晶体三极管和N型场效应晶体三极管中的源极之间产生的驱动电压还施加到压电装置上。
最好检测电路部还包括计算残余振动在一定时间内的振动次数的计数器,根据该计数器所计算的值,判断液体的消耗状态。此外,最好检测电路部还包括计算残余振动在一定时间内的振动次数的计数器,该计数器计算残余振动在按照规定次数进行振动的期间的,其振动周期短于残余振动的振动周期的时钟的振动次数,根据该计数器计算的值,判断液体的消耗状态。也可在压电装置按照规定次数进行振动之后,上述计数器计算残余振动的振动次数。还可在未检测残余振动的振动时,上述检测电路部指示液体容器不与检测控制电路连接。
另外,上述发明的概述没有将本发明的全部必要特征列举出,这些特征组的次要组合也构成发明。
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1(A)、图1(B)、图1(C)表示驱动器106的具体结构;
图2(A)、图2(B)、图2(C)、图2(D)、图2(E)、图2(F)表示驱动器106的周边和等效电路;
图3(A)、图3(B)表示由驱动器106检测出的墨的密度和墨的共振频率之间的关系;
图4表示在墨盒内的墨的残余量与共振频率中的第一模式和第二模式的组合的图案之间的关系;
图5(A)、图5(B)、图5(C)表示驱动器106的反向电动势的波形;
图6表示打印机控制部2000的结构;
图7为表示另一实施例的打印机控制部2002的方框图;
图8表示图6所示的打印机控制部2000的又一个实施例;
图9表示图8所示的打印机控制部2004的另一个实施例;
图10为表示打印机控制部2006的动作顺序的流程图;
图11表示测定电路部800的电路结构;
图12表示检测电路部1100的电路结构;
图13表示检测电路部1100的电路结构;
图14表示驱动器106的再一个实施例;
图15表示图14所示的驱动器106的一部分的剖面图;
图16表示图14所示的驱动器106的整体的剖面图;
图17表示图14所示的驱动器106的制造方法;
图18(A)、图18(B)、图18(C)表示本发明的墨盒的另一个实施例;
图19(A)、图19(B)、图19(C)表示通孔1c的另一个实施例;
图20表示驱动器660的再一个实施例;
图21(A)、图21(B)表示驱动器670的又一个实施例;
图22为组件100的透视图;
图23表示图22所示组件100的结构的分解图;
图24表示组件100的另一个实施例;
图25表示图24所示的组件400的结构的分解图;
图26表示组件100的还一个实施例;
图27为图22所示的组件100安装于墨容器上时的组件100的示范性剖面图;
图28(A)、图28(B)、图28(C)表示组件100的又一个实施例;
图29表示采用图1所示的驱动器106的墨盒和喷墨打印机;
图30表示喷墨打印机中的具体结构;
图31(A)、图31(B)表示图30所示的、墨盒180的再一个实施例;
图32(A)、图32(B)、图32(C)表示墨盒180的还一个实施例;
图33(A)、图33(B)、图33(C)表示墨盒180的又一个实施例;
图34(A)、图34(B)、图34(C)、图34(D)表示墨盒180的另一个实施例;
图35(A)、图35(B)、图35(C)为图34(C)所示的墨盒180的再一个实施例;
图36(A)、图36(B)、图36(C)、图36(D)为采用驱动器106的墨盒的又一个实施例。
下面通过本发明的较佳实施例,对本发明进行描述。下面的实施例不构成对本发明的限定,另外如果在实施例中所描述的特征的整个组合体对于本发明的解决方案是必需的,则不受限制。
本发明的基本构思是通过利用振动现象,对液体容器内部的液体的状态,包括液体容器内部的液体的有无,液体的量,液体的液位,液体的种类,液体的成份进行检测。作为对通过具体的振动现象的液体容器内部的液体状态进行检测,人们想到有几种方法。例如,在一种方法中,通过弹性波发生机构对液体容器的内部发生弹性波,之后接收通过液面或相对的壁所反射的反射波,由此对液体容器内部的媒体和其状态的变化进行检测。另外,还有一种方法可根据进行振动的物体的振动特性,检测声阻抗的变化。作为利用声阻抗的变化的方法,使具有压电元件的压电装置,或驱动器中的振动部振动,之后测定振动部中所残余的残余振动而造成的反向电动势,由此检测共振频率或反向电动势的波形的振幅,从而检测声阻抗的变化。在实现声阻抗变化的另一种方法中,通过测定仪,例如传送电路等的阻抗测定器,测定液体的阻抗特性或导纳特性,测定电流值或电压值的变化,或对液体施加振动时的电流值或电压值的频率的变化。弹性波发生机构和压电装置,或驱动器的动作原理将在后面进行具体描述。
图1和图2表示驱动器106的具体结构和等效电路,该驱动器106为本发明的压电装置的实施例。在这里所述的驱动器至少用于下述方法,该方法通过检测声阻抗的变化,检测液体容器内的液体的消耗状态。特别是,上述驱动器用于下述方法,该方法通过以下述方式,至少检测声阻抗而检测液体容器内的液体的消耗状态,该方式为:根据残余振动检测共振频率。图1(A)为驱动器106的放大的俯视图。图1(B)表示驱动器106的B-B剖面图。图1(C)表示驱动器106的C-C剖面图。图2(A)和图2(B)表示驱动器106的等效电路。图2(C)和图2(D)中的每个表示墨盒内盛满墨时的驱动器的等效电路,驱动器106和驱动器106的周围部位。图2(E)和2(F)表示墨盒内没有墨时的驱动器的等效电路,驱动器106和驱动器106的周围部位。
上述驱动器106包括底板178,振动板176,压电层160,顶部电极164,底部电极166,顶端电极端子168,底部电极端子170和辅助电极172。基本在底板178的中间部,开设有圆形开口161。上述振动板176设置于底板178中的,下面称为“右侧”的一个面上,以便覆盖上述开口161。上述压电层160设置于上述振动板176的右侧表面。上述顶部电极164和底部电极166从两侧夹持上述压电层160。上述顶部电极端子168与顶部电极164电导通。上述底部电极端子170与底部电极166导通。上述辅助电极172设置于上述顶部电极164与顶部电极端子168之间,并且与顶部电极164和顶部电极端子168连接。每个压电层160,顶部电极164,底部电极166具有作为主要部分的圆形部分。该压电层160,顶部电极164,底部电极166中的圆形部分形成压电元件。
振动板176按照覆盖开口161的方式,形成于底板178的表面右侧上。腔162由振动板176中的与开口161相对的部分和与底板178的表面的开口161形成。底板178中的与压电元件相对的一侧的面(下面称为“背侧”)与液体容器一侧相对,腔162按照与液体相接触的方式构成。振动板176按照下述方式,液体密封地安装于底板178上,该方式为:即使在液体流入腔162内部的情况下,液体仍不会泄漏到底板178的右侧。
底部电极166位于振动板176的右侧,即与液体容器相对的一侧。该底部电极166按照下述方式安装于振动板176上,,该方式为:作为底部电极166中的主要部分的圆形部分的中心与开口161的中心基本保持对齐。另外,底部电极166的圆形部分的面积按照小于开口161的面积的方式设定。在底部电极166的右侧表面,压电层160按照下述方式形成,该方式为:其圆形部分的中心与开口161的中心基本保持对齐。压电层160的圆形部分的面积按照下述方式设定,该方式为:该面积小于开口161的面积,并且大于底部电极166的圆形部分的面积。
在压电层160的右侧表面,顶部电极164按照下述方式形成,该方式为:作为压电层160的圆形部分的中心与开口161的中心基本保持对齐。顶部电极164的圆形部分的面积按照下述方式设定,该方式为:该面积小于开口161和压电层160的圆形部分的面积,并且大于底部电极166的圆形部分的面积。
于是,压电层160的主要部分为下述结构,即其由顶部电极164的主要部分和底部电极166的主要部分,分别从右侧面和背侧面夹持住,从而该压电层160的主要部分可高效地驱动压电层160,使其产生变形。作为压电层160,顶部电极164和底部电极166中的相应主要部分的圆形部分形成驱动器106中的压电元件。按照上述方式,压电元件与振动板176连接。另外,在顶部电极164中的圆形部分,压电层160中的圆形部分,底部电极166中的圆形部分,以及开口161中,面积最大的为开口161。由于上述结构,振动板176中的实际振动的振动区域由开口161确定。此外,由于顶部电极164中的圆形部分,压电层160中的圆形部分,以及底部电极166中的圆形部分的面积小于开口161,这样振动板176更加容易产生振动。在与压电层160导通的底部电极166中的圆形部分和顶部电极164中的圆形部分中,底部电极166中的圆形部分较小。于是,底部电极166中的圆形部分确定压电层160中的,产生压电效果的部分。
构成压电元件的压电层160,顶部电极164,底部电极166中的圆形部分的中心基本上与开口161的中心对齐。另外,决定振动板176中的振动部的圆形开口161的中心,基本上设置于驱动器106的中心。于是,驱动器106中的振动部的中心与驱动器106的中心对齐。由于压电元件的主要部分,以及振动板176的振动部呈圆形,这样上述驱动器106的振动部相对驱动器106的中心保持对称。
由于上述振动部相对驱动器106的中心保持对称,这样可防止由于非对称结构造成的不必要的振动。于是,检测共振频率的精度增加。此外,由于振动部相对驱动器106的中心保持对称,这样上述驱动器106容易制造,于是减少每个压电元件的形状的不一致。因此,每个压电元件174的共振频率的误差减小。另外,由于上述振动部呈各向同性的形状,这样在粘接过程中,上述振动部难于受到固定不平整的影响。也就是说,上述振动部均匀地粘接于液体容器上。由此,上述驱动器106容易装配于液体容器上。
此外,由于振动板176中的振动部呈圆形,这样较低的共振模式,比如首次共振模式在压电层160中的残余振动的共振模式中,占主导,于是在共振模式中,出现单个波峰。由此,可清楚地辨别该波峰和噪音,从而可清楚地检测到该共振频率。还有,上述共振频率的检测的精度可通过下述方式进一步提高,该方式为:增加圆形的振动板176中的振动部的面积,因为是否在液体容器中具有液体的情况所产生的反向电动势的差值,以及共振频率的差值增加。
上述振动板176的振动所产生的位移大于通过底板178的振动而产生的位移。上述驱动器106具有双层结构,该结构由底板178,以及振动板176构成,该底板178具有难于通过振动产生位移的较小的顺量,上述振动板176具有容易通过振动产生位移的较大的顺量。通过该双层结构,上述驱动器106可确实通过上述底板178而固定于液体容器上,同时上述振动造成的振动板的位移可增加。于是,基于在液体容器中是否具有液体的情况的上述反向电动势的差值和上述共振频率的差值增加,共振频率的检测精度增加。再有,由于上述振动板176的顺量较大,这样振动的衰减降低,从而共振频率的检测精度增加。驱动器106的振动点位于腔162的外缘,即开口161的边缘周围。
顶部电极端子168按照通过辅助电极172,与顶部电极164导通的方式,形成于振动板176的右侧表面。底部电极端子170按照与底部电极166导通的方式,形成于振动板176的右侧表面。由于顶部电极164形成于压电层160的右侧表面,这样在顶部电极164与顶部电极端子168之间,形成等于压电层160的厚度和底部电极166的厚度的总和的高度差。仅仅通过顶部电极164,难于形成该高度差,即使在可通过顶部电极164形成该高度差的情况下,顶部电极164与顶部电极端子168之间的连接仍是较弱的,从而会将顶部电极切断。于是,本实施例将辅助电极172用作支承部件,将顶部电极164与顶部电极端子168连接。由于上述辅助电极172,压电层160以及顶部电极164均支承于该辅助电极172上,从而顶部电极164可获得所需的机械强度,另外可确实将顶部电极164与顶部电极端子168连接。
压电元件,与振动板176中的,与压电元件面对的振动区域构成在驱动器106中实际上产生振动的振动部。另外,包含于驱动器106中的部件最好通过相互烧制的方式,形成一体。驱动器整体成形,故便容易对驱动器106进行操作。还有,通过提高底板178的强度,振动特性增加。即,通过提高底板178的强度,仅仅驱动器106中的振动部产生振动,驱动器106中的振动部以外的部分不产生振动。此外,为防止驱动器106中的振动部以外的部分产生振动,可通过下述方式:提高底板178的强度,同时尽可能小和薄地形成驱动器106,尽可能薄地形成振动板176。
作为压电层160的材料,最好采用锆酸钛酸铅(PZT),锆酸钛酸铅镧(PLZT),或不使用铅的无铅压电膜。作为底板178的材料,最好采用氧化锆或氧化铝。最好振动板176采用与底板178相同的材料。顶部电极164,底部电极166,顶部电极端子168和底部电极端子170可采用具有导电性的材料,比如,金,银,铜,金铂合金,铝,镍等金属。
按照上述方式构成的驱动器106可用于接纳液体的容器。比如,可安装于喷墨打印机中所采用的墨盒,墨箱,或接纳有用于清洗打印头的清洗液的容器等中。
图1和图2所示的驱动器106被安装在液体容器中的规定部位,使腔162与接纳于液体容器内的液体相接触。在液体容器中填充有足够的液体时,腔162内侧和其外侧充满液体。另一方面,如果液体容器中的液体消耗,其液面降低到驱动器的安装位置以下的标高,则处于下述状态,即腔162内部没有液体,或仅仅在腔162内部残留有液体,在其外侧存在有气体。驱动器106检测该状态的变化造成的,至少声阻抗的差值。由此,驱动器106可对液体容器中是否接纳足够的液体,或是否消耗了一定量以上的液体的情况进行检测。此外,驱动器106还可检测液体容器内的液体的种类。
下面对采用驱动器的液面检测原理进行描述。
为了检测媒体的声阻抗,应测定媒体的阻抗特性或导纳特性。在测定阻抗特性或导纳特性的场合,例如可采用传送电路。该传送电路通过对媒体施加一定电压,改变频率,测定流过媒体的电流。或,传送电路通过向媒体供给一定的电流,改变频率,测定施加于媒体上的电压。通过传送电路测定的电流值或电压值的变化表示声阻抗的变化。此外,电流值或电压值为极大或极小的频率fm的变化也表示声阻抗的变化。
与上述的方法不同,驱动器可仅仅通过共振频率的变化,检测液体的声阻抗的变化。在作为利用液体的声阻抗的变化的方法,采用在驱动器中的振动部振动后,通过测定振动部中残存的残余振动而造成的反向电动势,检测共振频率的方法的场合,可例如,采用压电元件。压电元件为通过在驱动器中的振动部残存的残余振动,传送反向电动势的元件,该反向电动势的值随驱动器中的振动部的振幅而变化。于是,驱动器中的振动部的振幅越大,越容易检测。此外,反向电动势的值发生变化的周期随驱动器中的振动部的残余振动的频率而变化。于是,驱动器中的振动部的频率与反向电动势的频率相对应。在这里,共振频率指驱动器中的振动部,与和该振动部相接触的媒体之间处于共振状态的频率。
为了获得共振频率fs,对通过振动部和媒体处于共振状态时的反向电动势的测定而获得的波形进行傅里叶(Fourier)变换。由于驱动器的振动不仅伴随有单向的变形,而且伴随有挠曲,伸长等各种变形,这样其具有包含共振频率fs的各种频率。于是,通过对压电元件与媒体处于共振状态时的反向电动势的波形进行傅里叶变换,指定最主要的频率成份,判断共振频率fs。
频率fm指媒体的导纳值为最大或阻抗值为最小时的频率。由于媒体的介电损耗或机械损失等,频率fm相对共振频率fs,产生微小的误差。但是,由于从实测的频率fm推导出共振频率fs是较费时间的,一般以频率fm代替共振频率。在这里,通过将驱动器106的输出输入到传送电路中,该驱动器106便可至少检测声阻抗。
经实验证明,通过下述多个方法指定的共振频率之间基本上没有差别,该下述多个方法指通过测定媒体的阻抗特性或导纳特性,测定频率fm的方法,以及通过测定驱动器中的振动部的残余振动而造成的反向电动势,测定共振频率fs的方法。
驱动器106中的振动区域指在振动板176中的,由开口161确定的腔162的部分。在液体容器的内部填充足够量的液体时,液体充满于腔162内部,振动区域与液体容器内的液体相接触。在液体容器内部,没有足够量的液体时,振动区域与残留于液体容器内部的腔中的液体相接触,或不与液体相接触,与气体或真空相接触。
在本发明的驱动器106中设置有腔162,由此,该腔可按照液体容器内的液体残留于驱动器106中的振动区域中的方式设置。其理由如下。
由于驱动器106在液体容器中的安装位置或安装角度,会产生下述情况,即尽管液体容器内的液体的液面位于驱动器的安装位置的下方,液体却附着于驱动器中的振动区域。在驱动器仅仅通过振动区域的液体的有无情况,来检测液体的有无的场合,附着于驱动器中的振动区域的液体妨碍正确地检测液体的有无情况。例如,在液面位于驱动器的安装位置的下方时,如果随墨盒的往复移动等,液体容器产生晃动,液体产生波动,液滴附着于振动区域,则驱动器会误判定为在液体容器内部,液体有足够量。于是,与此相反,通过主动地形成按照下述方式设置的腔,该方式为:即使在液体容器内残留有液体的情况下,仍可正确地检测液体的有无,则即使在液体容器产生晃动,液面呈波浪状的情况下,仍可防止驱动器106的误动作。按照上述方式,通过采用具有腔的驱动器,便可防止误动作。
另外,如图2(E)所示,下述场合形成液体的有无的极限值,该场合指液体容器内没有液体,在驱动器106中的腔162中残留有液体容器内的液体。即,在腔162的周边没有液体,腔内的液体少于该极限值的场合,判定为没有墨;如果在腔162的周边具有液体,液体大于上述极限值的场合,判定为具有墨。例如,在将驱动器106安装于液体容器的侧壁上的场合,判定液体容器内的液体位于驱动器的安装位置下方的场合是没有墨的,另外判定液体容器内的液体位于驱动器的安装位置上方的场合是有墨的。通过按照上述方式设定极限值,即使在腔内的墨干燥,没有墨的情况下,仍判定为没有墨。在腔内的墨没有时,即使在因腔晃动等原因,墨再次附着于腔上的情况下,由于未超过极限值,从而仍可判定为没有墨。
下面,参照图1和图2,对根据通过反向电动势的测定得出的,检测媒体与驱动器106中的振动部的共振频率,检测液体容器内的液体状态的动作和原理进行描述。在驱动器106中,通过顶部电极端子168和底部电极端子170,分别对顶部电极164和底部电极166施加电压。在压电层160中的,由顶部电极164和底部电极166夹持的部分,产生电场。由于该电场的作用,压电层160发生变形。由于压电层160发生变形,振动板176中的振动区域以挠曲的方式振动。在压电层160发生变形之后,不久以挠曲方式的振动便残存于驱动器106中的振动部中。
残余振动指驱动器106中的振动部与媒体的自由振动。于是,通过使施加于压电层160上的电压变为脉冲波形或矩形波,可以很容易地使振动部与媒体处于共振状态。由于残余振动由驱动器106中的振动部产生,这样还使压电层160产生变形。因此,压电层160产生反向电动势。该反向电动势通过顶部电极164,底部电极166,顶部电极端子168和底部电极端子170检测。由于可通过所检测出的反向电动势,指定共振频率,这样可对液体容器内的液体的消耗状态进行检测。
一般,共振频率fs表示为:
fs=1/(2×π×(M×C振动部)1/2                      (1)
在这里,M表示振动部的阻抗M振动部与附加阻抗M’的总和。C振动部表示振动部的顺量。
图1(C)为本实施例中的,腔中没有残留墨时的驱动器106的剖视图。图2(A)和图2(B)表示腔中没有残留墨时的驱动器106中的振动部与腔162的等效电路。
M振动部表示将振动部的厚度与振动部的密度的乘积值除以振动部的面积得出的值,更具体地说,如图2(A)所示,M振动部表示为:
M振动部=M压电层+M电极1+M电极2+M振动板    (2)
在这里,M压电层表示将振动部中的压电层160的厚度与压电层160的密度的乘积值除以压电层160的面积得出的值。M电极1表示将振动部中的顶部电极164的厚度与顶部电极164的密度的乘积值除以顶部电极164的面积得出的值。M电极2表示将振动部中的底部电极166的厚度与底部电极166的密度的乘积值除以底部电极166的面积得出的值。M振动板表示将振动部中的振动板176的厚度与振动板176的密度的乘积值除以振动板176的面积得出的值。但是,按照M振动部可根据作为振动部的整体的厚度,密度和面积计算出的方式,在本实施例中,最好压电层160,顶部电极164,底部电极166和振动板176中的振动区域中的相应面积中的,具有上述的大小关系的值的相互面积差是极小的。此外,在本实施例中,最好在压电层160,顶部电极164和底部电极166中,作为它们的主要部分的圆形部分以外的部分相对上述主要部分来说,是很微小的可忽略不计。于是,在驱动器106中,M振动部为顶部电极164,底部电极166,压电层160和振动板176中的振动区域的相应声质量的总和。另外,顺量C振动部指由顶部电极164,底部电极166,压电层160和振动板176中的振动区域形成的部分的顺量。
此外,图2(A),图2(B),图2(D),图2(F)表示驱动器106中的振动部与腔162的等效电路,但是在这些等效电路中,C振动部表示驱动器106中的振动部的顺量。C压电层,C电极1,C电极2和C振动板分别表示振动部中的压电层160,顶部电极164,底部电极166和振动板176的顺量。C振动部由下式表示。1/C振动部=(1/C压电层)+(1/C电极1)+(1/C电极2)+(1/C振动板)    (3)
上述公式(2)和(3)还可按照图2(A),图2(B)所示的方式表示。
顺量C振动板表示通过对振动部的单位面积施加压力时的变形,可接纳媒体的体积。另外,顺量C振动板还表示变形的容易度。
图2(C)为下述场合的驱动器106的剖面图,该场合指液体容器中接纳有足够的液体,在驱动器106的振动区域的周边处充满液体。图2(C)中的M’最大值表示下述场合的附加声质量的最大值,该场合指液体容器中接纳有足够的液体,在驱动器106的振动区域的周边处充满液体。该M’最大值表示为:M’最大值=(π×ρ/(2×k3)×(2×(2×k×a)3/(3×π))/(π×a2)2    (4)a表示振动部的半径,ρ表示媒体的密度,k表示波数。此外,公式(4)在驱动器106中的振动区域为半径a的圆形的场合成立。附加声质量M’为表示通过位于振动部附近的媒体的作用,振动部的质量看上去增加的量。
根据公式(4)可知,M’最大值随振动部的半径a,媒体的密度ρ而增加。
波数k表示为:k=2×π×f振动部/c        (5)f振动部表示未接触到液体时的振动部的共振频率。c表示在媒体中传播的声音的速度。
图2(D)表示图2(C)的场合的驱动器106中的振动部和腔162的等效电路,该场合指液体容器中接纳有足够的液体,在驱动器106中的振动区域的周边处充满有液体。
图2(E)表示下述场合的驱动器106的剖面图,该场合指液体容器中的液体消耗,在驱动器106中的振动区域的周边处没有液体,在驱动器106中的腔162内部残留有液体。公式(4)表示例如,在液体容器中盛满液体的场合,根据墨的密度ρ等而确定的最大的声质量M’最大值。另一方面,在液体容器中的液体消耗,在腔162内部残留有液体,同时位于驱动器106中的振动区域的周边处的液体处变为气体或真空的场合,上述M’表示为:
M’=ρ×t/S                      (6)
t表示振动的媒体的厚度。S表示驱动器106中的振动区域的面积。在该振动区域为半径a的圆形的场合,S=π×a2。于是,附加声质量M’在下述场合,按照公式(4)计算,该场合指液体容器中接纳有足够的液体,在驱动器106中的振动区域的周边处充满液体。上述M’在下述场合,按照公式(6)计算,该场合指液体消耗,在腔162内部残留有液体,同时位于驱动器106中的振动区域的周边处的液体变为气体或真空。
在这里,如图2(E)所示,下述场合的附加声质量M’适合定为M’cav,该场合指液体容器中的液体消耗,在驱动器106中的振动区域的周边处没有液体,在驱动器106中的腔162内部残留有液体,其与驱动器106中的振动区域的周边处充满液体的场合的附加声质量M’最大值不同。
图2(F)表示图2(E)的场合的驱动器106中的振动部和腔162的等效电路,该场合指液体容器中的液体消耗,在驱动器106中的振动区域的周边处没有液体,在驱动器106中的腔162内部残留有液体。
在这里,与媒体的状态有关的参数在公式(6)中,指媒体的密度ρ和媒体的厚度t。在液体容器中接纳有足够的液体的场合,液体与驱动器106中的振动部相接触,在液体容器中没有接纳有足够的液体的场合,液体残留于腔的内部,或气体或真空与驱动器106中的振动部相接触。如果驱动器106的周边的液体消耗,从图2(C)的M’最大值变为图2(E)的M’cav的过程中的附加声质量为M’var,则由于媒体的厚度t随液体容器内部的液体的接纳状态而发生变化,这样附加声质量M’var变化,共振频率也变化。于是,通过指定共振频率fs,可对液体容器内部的液体的有无情况进行检测。在这里,在按照图2(E)所示的方式,t=d的场合,如果采用公式(6)表示M’cav,将腔的深度d代入公式(6)中的t,则M’cav表示为:
M’cav=ρ×d/S                  (7)
另外,即使在媒体为种类相互不同的液体的情况下,由于成份的不同,其相应的密度ρ不同,这样附加声质量M’发生变化,共振频率也变化。于是,通过指定共振频率fs,便可检测液体的种类。此外,在仅仅墨或空气中的任何一个与驱动器106中的振动部相接触,而不混合的场合,同样可通过公式(4)进行计算,检测M’的变化值。
图3(A)为表示墨盒内的墨量,与墨和振动部的共振频率fs之间的关系的曲线图。在这里,对作为液体的一个实例的墨的场合进行描述。纵轴表示共振频率fs,横轴表示墨量。当墨的成份一定时,随着墨残余量的降低,共振频率fs上升。
在墨容器中接纳有足够的墨,在驱动器106中的振动区域的周边处充满墨的场合,其最大的附加声质量M’最大值为由公式(4)表示的值。在墨消耗,腔162内残留有液体,同时在驱动器106中的振动区域的周边没有充满墨时,附加声质量M’var根据媒体的厚度t,通过公式(6)计算出。由于公式(6)中的t为振动的媒体的厚度,这样通过使驱动器106中的腔162的d(参照图1(B))减小,即,使底板178的厚度减小到足够小,这样还可检测到墨慢慢消耗的过程(参照图2(C))。在这里,t为振动的墨的厚度,t—最大值为M’最大值中的t。例如,在墨盒的底面,驱动器106相对墨的液面基本上水平设置。如果墨消耗,墨的液面从驱动器106,到达t—最大值的高度以下,则根据公式(6),M’最大值慢慢地变化,根据公式(1),共振频率fs慢慢地变化。于是,只要墨的液面在t的范围内,驱动器106便可慢慢地检测墨的消耗状态。
此外,通过使驱动器106中的振动区域的尺寸或长度增加,并且将其沿纵向设置,则随着墨的消耗造成的液面的位置,公式(6)中的S发生变化。于是,驱动器106还可检测墨慢慢消耗的过程。例如,在墨盒的侧壁上,驱动器106基本上与墨的液面相垂直地设置。如果墨消耗,墨的液面到达驱动器106中的振动区域,由于随着液位的降低,附加声质量M’减少,则根据公式(1),共振频率fs逐渐增加。于是,只要墨的液面在腔162的直径2a(图2(C))的范围内,驱动器106便可慢慢地检测墨的消耗状态。
图3(A)中的曲线X表示接纳于下述场合的墨箱内的墨的量,与墨和振动部的共振频率fs之间的关系,该下述场合指驱动器106中的腔162足够浅的场合,或驱动器106中的振动区域足够大或长的场合。不但墨箱内的墨的量减少,而且墨和振动部的共振频率fs慢慢地变化。
更具体地说,具有下述场合,该场合指可检测墨慢慢地消耗的过程的场合,以及在驱动器106中的振动区域的周边处,其密度相互是不同的液体与气体均存在,并且受到振动的场合。随着上述墨的逐渐消耗,在驱动器106中的振动区域的周边处受到振动的媒体中,液体减少,而气体增加。例如,在驱动器106相对墨的液面水平设置的场合,当t小于t—最大值时,受到驱动器106的振动的媒体同时包括液体和气体。于是,如果驱动器106中的振动区域的面积为S,通过气体附加质量表示小于公式(4)中的M’最大值的状态,则下述公式成立,该公式为:
M’=M’空气+M’=ρ空气×t空气/S+ρ×t/S      (8)
在这里,M’空气表示空气的声质量,M’表示墨的声质量。ρ空气表示空气的密度,ρ表示墨的密度。t空气表示受振动的空气的厚度,t表示受振动的墨的厚度。随着在受驱动器106中的振动区域周边处的振动的媒体中的液体的减少,气体的增加,在驱动器106相对墨的液面基本上水平设置的场合,t空气增加,t减少。由此,M’var慢慢地减少,共振频率慢慢地增加。于是,可检测残留于墨箱内的墨的量或墨的消耗量。此外,在公式(7)中仅有液体的密度的原因在于:假定相对液体的密度,空气的密度小到可忽略不计的程度。
在驱动器106基本上沿与墨的液面相垂直的方向设置的场合,将其视为驱动器106中的振动区域中的,受驱动器106的振动的媒体仅仅为墨的区域,以及受驱动器106的振动的媒体仅仅为气体的区域的并联的等效电路(图中未示出)。如果受驱动器106的振动的媒体仅仅为墨的区域的面积为S,受驱动器106的振动的媒体仅仅为气体的区域的面积为S空气,则下述公式成立,该公式为:
1/M’=1/M’空气+1/M’=S空气/(ρ空气×t空气)+S/(ρ×t)    (9)
还有,公式(9)适合用于在驱动器106中的腔中没有保持有墨的场合。对于在驱动器106中的腔中保持有墨的场合,可通过公式(7),公式(8)和公式(9)计算。
在底板178的厚度较厚,即腔162的深度d较深,d比较接近媒体的厚度t—最大值的场合,或在采用与液体容器的高度相比较,振动区域很小的驱动器106的场合,实际上相对检测墨慢慢地减少的过程的情况,可检测墨的液面是位于驱动器的安装位置的上方位置,还是下方位置。换言之,检测驱动器的振动区域的墨的有无。例如,图3(A)的曲线Y表示较小的圆形的振动区域的场合的墨箱内的墨的量,与墨和振动部的共振频率fs之间的关系。墨箱内的墨的液面在通过驱动器的安装位置的前后的墨量Q之间,墨和振动部的共振频率fs呈现急剧变化的状态。由此,可检测在墨箱内部,是否残留有规定量的墨。
采用驱动器106检测液体的有无的方法比通过软件计算墨的消耗量的方法更加精确,因为该驱动器106通过与液体直接相接触来检测墨的有无。另外,采用电极,通过导电性检测墨的有无的方法受到液体容器上的安装位置和墨的类型的影响,但是采用驱动器106检测液体的有无的方法不会受到上述液体容器上的安装位置与墨的类型的影响。另外,由于上述液体的有无的检测和共振可通过一个驱动器106实现,这样与采用用于检测液体的有无和共振的不同的传感器的方法相比较,安装于液体容器上的传感器的数量可减少。于是,液体容器的制造成本较低。此外,在驱动器操作过程中上述驱动器106所产生的声音可通过将压电层160的振动频率设定在音频之外的方式减少。
图3(B)表示图3(A)中的曲线Y的墨的密度,与墨和振动部的共振频率fs之间的关系。作为液体,以墨作为实例。如图3(B)所示,如果墨的密度增加,由于附加声质量增加,共振频率fs减小。即,共振频率fs随墨的种类而不同。于是,通过测定共振频率fs,在再次填充墨时,可确认是否没有混入密度不同的墨。
因此,驱动器106可识别接纳墨的种类相互不同的墨箱。
下面具体描述下述场合的,可正确地检测液体状态的条件,该场合指按照即使在液体容器内的液体用完的情况下,在腔162内部仍残留有墨的方式,设定腔的尺寸与形状。如果驱动器106可在液体充满腔162内部的场合,检测液体的状态,则即使在液体未充满腔162的内部的情况下,仍可检测液体的状态。
共振频率fs为声质量M的函数。声质量M为振动部的声质量M振动部与附加声质量M’的总和。在这里,附加声质量M’与液体的状态有关。附加声质量M’指表示由于振动部附近处的媒体的作用,振动部的质量看上去增加的量。即,指由于振动部的振动,看上去被吸收的媒体而造成的振动部的质量的增加的量。
于是,在M’cav大于公式(4)中的M’最大值的场合,看上去所吸收的媒体全部为残留于腔162内部的液体。由此,与在液体容器内部盛满液体的状态相同。由于在此情况下,M’没有发生变化,这样共振频率fs也不发生变化。因此,驱动器106不能够检测液体容器内的液体的状态。
在M’cav小于公式(4)中的M’最大值的场合,看上去所吸收的媒体为残留于腔162内部的液体,以及液体容器内的气体或真空。由于此时,与在液体容器内部盛满液体的状态不同,M’发生变化,这样共振频率fs发生改变。于是,驱动器106可检测液体容器内的液体的状态。
即,在液体容器内的液体用完的状态,在驱动器106中的腔162的内部残留有液体的场合,驱动器106可正确地检测液体的状态的条件指M’cav小于M’最大值。还有,驱动器106可正确地检测液体的状态的条件M’最大值>M’cav与腔162的形状无关。
在这里,M’cav指其容积基本上等于腔162的容积的液体的质量。因此,根据M’最大值>M’cav这个不等式,驱动器106可正确地检测液体的状态的条件可表示为腔162的容积的条件。例如,如果圆形的腔162的开口161的半径由a表示,另外腔162的深度由d表示,则下述公式成立,该公式为:
M’最大值>ρ×d/πa2                  (10)
如果展开公式(10),则要求下述条件,该条件为:
a/d>3×π/8                     (11)
此外,只要在腔162的形状为圆形的场合,公式(10),公式(11)便成立。如果采用非圆形的场合的M’最大值的公式,以公式(10)中的πa2代替其面积进行计算,则导出腔的宽度和长度等的值与深度之间的关系。
因此,如果采用下述驱动器106,该驱动器106具有作为满足公式(11)的开口161的半径a和腔162的深度d的腔162,则即使在液体容器内的液体为用完的状态,并且在腔162内部残留有液体的情况下,在不发生误动作的情况下,仍可检测液体的状态。
由于附加声质量M’还影响声阻抗特性,这样测定因残余振动而在驱动器106中产生的反向电动势的方法也可至少检测声阻抗的变化。
此外,按照本实施例,测定在驱动器106产生振动,由于此后的残余振动而在驱动器106中产生的反向电动势。但是,下述情况不是必须的,该情况指由于驱动器106中的振动部因驱动电压造成的自振,对液体进行振动。即,由于振动部即使在本身不振荡的情况下,仍与和其相接触的范围内的液体一起振动,这样压电层160以挠曲方式发生变形。该残余振动使压电层160产生反向电动势,将该反向电动势传递给顶部电极164和底部电极166。也可利用此现象,检测媒体的状态。例如,在喷墨打印机中,也可利用下述驱动器中的振动部的周围的振动,检测墨箱或其内部的墨的状态,该驱动器中的振动部周围的振动是由于打印时的打印头的滑移而在滑架上做往复移动造成的振动产生的。
最好驱动器106振荡的频率为非可听区域的频率。例如,最好为在100~500kHz范围内的频率。近年来,喷墨式打印机在动作时发出的声音是极小的,如果驱动器106驱动时所产生的频率在可听区域,则驱动器106所产生的声音相对显著,从而使打印机的使用者感到不舒服。于是,最好将驱动器106进行振荡的频率设定为非可听区域内的频率,则打印机的使用者不会使驱动器106产生的振动感到不舒服。
即使在例如,相同类型的墨盒包括相同量的,相同种类的,例如相同颜色的墨的情况下,由于相应的驱动器的个体差异所产生的共振频率的值会有微小差别。于是,在相应的墨盒处于盛满墨时,测定共振频率,将其预先存储于半导体存储机构7或存储打印机内的存储器中。这样,以所存储的共振频率作为基准,将其与在相应的墨盒的消耗时所检测到的频率进行比较,由此可检测相应的墨盒的墨的消耗状态。例如,也可在新的墨盒安装于打印机上时,对墨盛满时的频率进行测定,将其存储于存储器内,形成基准,由此将在墨消耗时测定的频率,与墨盛满时的频率进行比较,检测墨的消耗状态。另外,还可在墨盒制造时,预先测定墨盛满时的频率,将该测定结果存储于半导体存储机构7中,通过对在墨消耗时测定的频率,与墨盛满时的频率进行比较,检测墨的消耗状态。
图4表示墨盒内的墨的残余量,与共振频率的第一模式和第二模式的组合的图案之间的关系。针对分别具有不同的墨残余量的每个墨盒,给出了第一模式的共振频率,第二模式的共振频率,以及第一模式的共振频率与第二模式的共振频率的组合的图案的数值。
第一模式指驱动器或弹性波发生机构106的残余振动所产生的反向电动势的变形的第一频率,第二模式指驱动器或弹性发生机构106的残余振动所产生的反向电动势的波形的第二频率。由于根据驱动器106的残余振动所产生的反向电动势而检测到的频率基本上与下述频率保持一致,该频率为通过阻抗测定仪所测定的导纳特性的极大值的频率,这样测定反向电动势变形的频率等同于求出声阻抗的特异点。
因在墨盒A,B,C内,墨的残余量是分别不同的,第一模式的共振频率与第二模式的共振频率的组合的图案是分别有差别的,由此,通过测定第一模式的共振频率与第二模式的共振频率这两个频率,便可判断接纳于安装在打印机上的墨盒内的墨的残余量。
例如,如图4所示,对于分别具有不同的墨的残余量的墨盒A,B,C来说,第一模式的共振频率与第二模式的共振频率的组合的数值图案是分别不同的。因此,可将第一模式的共振频率与第二模式的共振频率的组合的数值图案,用作表示相应的墨盒的墨的残余量的图案。
墨盒B中的,第一模式与第二模式的共振频率的波峰的图案与墨盒A相比较,具有低于100kHz的,经变换的共振频率的图案。墨盒C中的,第一模式与第二模式的共振频率的波峰的图案,与墨盒A相比较,具有高于100kHz的,经变换的共振频率的图案。按照上述方式,由于接纳墨盒中的墨的残余量的不同,第一模式和第二模式的共振频率的图案是不一样的。因此,通过下述方式,可判断接纳墨盒内的墨的残余量,该方式为:检测第一模式和第二模式的这两个者的共振频率,将其共振频率的组合数值图案,与所测定到的墨盒内的墨的残余量的固有图案进行辨别。
在这里,虽然是检测第一模式和第二模式的这两个模式的共振频率,但是也可通过检测多个模式的共振频率,判断墨的残余量。例如,也可通过检测第一模式和第三模式这两个模式的共振频率,判断墨的残余量,此外,还可检测通过检测第二模式和第三模式这两个模式的共振频率,判断墨的残余量。
图5(A)和图5(B)表示使驱动器106振动后的,驱动器106中的残余振动的波形与残余振动的测定方法。可通过驱动器106振荡后的残余振动的频率变化,或振幅变化,检测墨液位相对墨盒内的驱动器106的安装位置标高的变化。在图5(A)和图5(B)中,纵轴表示驱动器106的残余振动所产生的反向电动势的电压,横轴表示时间。由于驱动器106的残余振动,如图5(A)和图5(B)所示,产生电压的模拟信号的波形。接着,将该模拟变换为与信号的频率相对应的数字化的数值。
在图5(A)和图5(B)所示的实例中,通过测定模拟信号中的第4~8次脉冲之间的四个脉冲所发生的时间,对墨的有无情况进行检测。
更具体地说,在驱动器106振荡后,计算使预先设定的规定的基准电压从低电压一侧横向切换到高电压一侧的次数。数字信号在第4~8次期间较高,通过规定的时钟脉冲,测定第4~8次之间的时间。
图5(A)为墨的液面位于驱动器106的安装位置标高上方时的波形。图5(B)为在驱动器106的安装位置标高处,没有墨时的波形。如果对图5(A)和图5(B)进行比较,便知道图5(A)中的,第4~8次之间的时间比图5(B)的长。换言之,随墨的有无变化,第4~8次之间的时间是不同的。利用该时间的差别,可检测墨的消耗状态。从模拟波形中的第4次开始计算是因为:在驱动器106的振动稳定后,开始进行测定。从第4次进行计算的情况仅仅为一个实例,也可从任意的次数开始进行计算。
在这里,检测第4~8次之间的信号,通过规定的时钟脉冲,测定第4~8次之间的时间。由此,计算共振频率。最好时钟脉冲为下述时钟脉冲,其等于用于控制安装于墨盒上的半导体存储器等的时钟。另外,测定至第8次的时间不是必须的,也可测定到任意的次数。在图5中,虽然测定第4~8次之间的时间,但是也可按照检测频率的电路结构,检测不同次数间隔内的时间。
例如,在墨的质量稳定,波峰的振幅的变动较小的场合,为了提高检测速度,也可通过检测第4~6次之间的时间,计算共振频率。此外,在墨的质量不稳定,脉冲的振幅的变动较大的场合,为了正确地检测残余振动,也可检测第4~12次之间的时间。
还有,作为另一个实施例,还可计算规定期限内的反向电动势的电压波形的波数。更具体地说,在驱动器106振荡之后,在规定期间,数字信号较高,计算使规定的基准电压从低电压一侧朝向高电压一侧横向切换的次数。通过计算该次数,可对墨的有无情况进行检测。
再有,对图5(A)和图5(B)进行比较可知道,在下述场合,反向电动势的波形的振幅是不同的,该场合指墨盛满于墨盒内部的场合,以及在墨盒内部没有墨的场合。于是,即使在不计算共振频率,而测定反向电动势的波形的振幅的情况下,也可检测墨盒内的墨的消耗状态。更具体地说,例如,在图5(A)中的反向电动势的波形的顶点与图5(B)中的反向电动势的波形的顶点之间,设定基准电压。在驱动器106振荡后,在规定时间,数字信号较高,反向电动势的波形横切基准电压的场合,判定没有墨。在反向电动势的波形未横切基准电压的场合,判定具有墨。
最好驱动器106的残余振动是在滑架没移动时,或在打印头的非打印时进行测定的。由于在打印头打印时测定残余振动的场合,该残余振动的测定采用墨盒打印机的中央处理器(CPU),这样便使CPU进行打印而可使用的时间减少,使打印速度降低。
于是,通过在CPU不使用的打印头的非打印时测定残余振动,则便防止打印速度降低。此外,在安装于滑架上,与滑架一起移动的类型的墨容器的场合,如果在打印头的打印时测定残余振动,则因墨容器移动,墨容器内的墨产生晃动,这样不能够正确地测定残余振动。由此,最好在非打印时测定残余振动。另外,由于在非打印时,驱动滑架的马达停止,能够在避免打印头和滑架的马达驱动时的噪音的情况下进行测定。
这样,可更加正确地测定残余振动。作为打印头的非打印时,包括有修改页时,清洁时,接入接通电源时,马上切断电源,即从切断电源,到打印机实际特征之间的时间等的时间。
图5(C)表示通过规定的时钟脉冲,对脉冲波形中的第4~8次之间的时间进行测定的实例。在该图中,在第4~8次之间,出现4次时钟脉冲。在这里为了便于说明,是通过很少的时钟脉冲,对实际上具有在100~200次范围内的时钟脉冲的情况进行描述的。由于时钟脉冲具有一定周期,这样可通过计算时钟脉冲的个数,测定时间。通过测定第4~8次之间的时间,计算共振频率。最好时钟脉冲的周期小于反向电动势的周期,最好该时钟脉冲为例如,16MHz等的频率较高的时钟脉冲。
图6为表示下述打印机控制部2000的结构,该打印机控制部通过驱动器106,检测声阻抗的变化,检测液体容器1内部的液体的消耗状态,根据该检测结果,对喷墨打印机进行控制。该打印机控制部2000包括液体消耗状态检测部1200,以及控制电路部1500,该液体消耗状态检测部1200对设置于液体容器1上的驱动器106,施加驱动该驱动器106的电压,由此,根据驱动器106所检测的声阻抗的变化,对液体的消耗状态进行检测,该控制电路部1500根据上述液体消耗状态检测部1200所输出的液体有无的检测结果,对打印机进行控制。
控制电路部1500又包括控制部1400,以及打印机动作控制部1402,该控制部1400根据上述液体消耗状态检测部1200所输出的液体有无的检测结果,对打印机动作控制部1402进行控制,该打印机动作控制部1402根据控制部1400的指示,对打印机的动作进行控制。该控制电路部1500还包括根据打印机动作控制部1402对打印机动作进行控制的提示处理部1404,打印动作控制部1406,墨补充处理部1408,墨盒更换处理部1410,打印数据存储处理部1412和打印数据存储部1414。
此外,打印机控制部2000可设置于喷墨打印机的内部,但是该打印机控制部2000的一部分的功能也可设置在外部。例如,控制电路部1500的功能也可由与打印机连接的计算机等的外部装置提供。还有,打印机控制部2000的一部分功能还可作为程序,以存储于打印媒体上的方式提供。在通过将打印机控制部2000的一部分功能作为存储于打印媒体中的程序,提供给与打印机连接的计算机,在日后修改打印机控制部2000的一部分功能的场合,容易将实现最新功能的程序存储于计算机的存储媒体上,可经常采用最新功能,对打印机的动作进行控制。
另外,打印机控制部2000的一部分功能也可作为程序,从服务器等的信息处理器,通过通信线路,发送给与打印机连接的计算机等的终端。在此情况下,由于容易将最新的功能,通过通信线路,从服务器获取,并将其存储于计算机的存储器中,这样打印机可经常实现最新的功能。
液体消耗状态检测部1200驱动驱动器106,根据声阻抗的变化,对液体容器1内部的液体的有无进行检测。例如,液体消耗状态检测部1200包括测定电路部800,以及检测电路部1100,该测定电路部800对驱动器106因残余振动而产生的反向电动势,例如电压值进行测定,该检测电路部1100输入测定电路部所测定的反向电动势,输出表明液体容器1内部的液体的有无情况的信号。
该测定电路部800包括驱动电路发生部850,其发生驱动驱动器106的驱动电压。通过由驱动电路发生部850发生的驱动电压,使设置于液体容器1上的驱动器106驱动,使其产生振荡。该驱动器106在驱动振荡之后,还连续振动,由于该残余振动,驱动器106本身产生反向电动势。测定电路部800还将驱动器106所产生的反向电动势的波形的模拟信号,转换为与反向电动势的频率相对应的数字信号,将其输出给数字电路部900。
检测电路部1100包括数字电路部900,以及液体有无判断部1000,该数字电路部900以数字化方式对测定电路部800所输出的信号的一定时间内的脉冲次数进行计算,该液体有无判断部1000根据数字电路部900计算出的脉冲次数,对液体的有无情况进行判断。在本实施例中,如图5(A)和图5(B)所示,数字电路部900在测定电路部800所输出的反向电动势的波形中的第4~8次之间,输出高电平信号。另外,如图5(C)所示,数字电路部900在上述数字信号中的位于第4~8次之间的高电平期间,对其周期短于反向电动势的规定的时钟脉冲的脉冲次数进行计算。通过对具有一定周期的时钟脉冲的脉冲次数进行计算,可测定第4~8次之间的时间。例如,在图5(C)中,时钟脉冲出现5次,通过使该5次与时钟脉冲的周期相吻合,则可计算时间。在这里,为了便于说明,是以频率较低的时钟脉冲作为实例进行描述的,但是实际上采用的是16MHz等频率较高的时钟脉冲。液体有无判断部1000根据数字电路部900所输出的计算值,判断液体容器1内部的液体的有无,将判断结果输出给控制电路部1500。
在液体消耗状态检测部1200输出没有液体的判断结果的场合,控制部1400对打印机动作控制部1402进行控制,进行规定的低墨量对应处理。该低墨量对应处理是考虑到墨剩余量很少的情况,禁止或抑制不适合的打印等的打印机的动作的处理。打印机动作控制部1402根据控制部1400的指示,对提示处理部1404,打印动作控制部1406,墨补充处理部1408,墨盒更换处理部1410,或打印数据存储处理部1412的动作进行控制,进行低墨量对应处理。
提示处理部1404提示下述信息,该信息与对液体容器1内的液体的有无情况进行了检测的驱动器106相对应。在信息提示中,具有显示器1416的显示和扬声器1418的声音发出。上述显示器1416为例如,打印机的显示板,或与打印机连接的计算的画面。另外,提示处理部1404与扬声器1418连接,如果驱动器106检测到在安装位置没有墨,则扬声器1418输出通知声音。上述扬声器1418可为打印机的扬声器,也可为与打印机连接的计算机等外部装置的扬声器。此外,作为通知声音,最好采用声音信号,还可通过声音合成处理,形成表示墨消耗状态的合成声音。
打印动作控制部1406对打印动作部1420进行控制,使打印机的打印动作停止。由于打印动作停止,便避免没有墨后的打印动作。另外,作为低墨量对应处理的另一实例,打印动作控制部1406也可禁止发生从结束某个打印处理,过渡到下次打印处理的情况。通过该打印处理的禁止,可避免下述情况,该情况指在1次打印处理,例如一连串的文章的打印过程中,打印停止。另外,为了防止在进行1页打印的过程中,打印处理停止,作为打印处理的禁止的实例,最好禁止改页结束后的打印处理。
墨补充处理部1408对墨补充装置1422进行控制,自动地向墨盒补充墨。通过该墨的补充,可连续进行打印。墨盒更换处理部1410对墨盒更换装置1424进行控制,自动地更换墨盒。同样通过该对应处理,在不会使使用者的手忙乱的情况下,可连续进行打印动作。作为低墨量对应处理,打印数据存储处理部1412将打印结束前的打印数据存储于打印数据存储部1414中。该打印数据在检测到墨用完之后,发送给打印机。通过该打印数据的存储,可避免打印前的打印数据的丢失。
上述的这些结构1404~1412的全部也可不设置于打印机控制部2000中。此外,可不必进行全部的低墨量对应处理,而至少进行其中的一个的低墨量对应处理。例如,当墨补充处理部1408或墨盒更换处理部140进行处理时,打印动作控制部1406也可不进行印动作的停止处理。还有,在进行上面的实例所描述以外的低墨量对应处理的结构中,也可设置避免因墨量不够而造成的不适合的动作的结构。此外,最好上述的低墨量对应处理在下述动作之后进行,该动作指在驱动器106检测到在安装位置无墨状态之后,进行“规定的富余量”的打印。该“规定的富余量”设定为比在驱动器106检测到没有墨之后,消耗少于全部墨的打印量的适合的值。
图7表示其它的实施例的打印机控制部2002的方框图。在本实施例中,在液体容器1上,安装有三个驱动器106A,106B和106C。该三个驱动器106A,106B和106C设置于下述位置,该位置随液体墨量的消耗,沿液面下降方向而不同。图7所示的测定电路部802包括驱动电压发生部850A,850B和850C,它们分别对安装于液体容器1上的三个驱动器106A,106B和106C,施加驱动驱动器的电压。检测电路部1102内的数字电路部902分别从测定电路部802,输入上述驱动器106A,106B和106C发生的反向电动势信号,对相应的反向电动势信号的预定时间内的脉冲次数进行计算。此外,液体有无判断部1002根据数字电路部902所输出的相应的反向电动势的数值,判断液体容器1内部的液体的有无。在本实施例中,由于多个驱动器分别安装于液面降低方向上的不同位置,这样可分级检测相应的驱动器的安装位置处的液体的消耗状态。由于打印机控制部2002中的除液体消耗状态检测部1202以外的结构与图6中的打印机控制部2000相同的结构,故省略对其的描述。
根据液面是否高于驱动器的安装位置标高的情况,驱动器的输出信号是不同的。例如,所检测的反向电动势的频率或振幅变化较大,随之,检测信号发生改变。液体消耗状态检测部1202可根据检测信号,判断液体的液面是否通过各驱动器106A,106B和106C的安装位置的标高。检测处理按照预定的时间,定期地进行。
这里,将液面低于驱动器的安装位置的状态称为“没有液体状态”,将液体高于驱动器的安装位置的状态称为“有液体状态”。如果液面通过驱动器,则从“有液体状态”,到“没有液体状态”的检测结果发生改变。
在本实施例中,对液面通过的检测显示该检测结果的变化。
作为本实施例的特征,控制部1400对应于液体消耗的进行,沿液体的液面的降低方向对阻抗检测用的驱动器106进行切换。具体来说,在液体容器1刚安装后,即在盛满液体的状态,仅仅采用驱动器106A。如果液体被消耗,液面通过驱动器106A,该驱动器106A检测到没有液体状态。与此相对应,控制部1400将液体容器1的液体检测位置切换到中间一级。即,仅仅采用驱动器106B,检测液体的消耗。同样,如果驱动器106B检测到没有液体状态,则检测位置切换到最下一级的驱动器106C。
按照本实施例,由于依次将检测位置朝向下方切换,这样全部的驱动器106也可在平时不动作,驱动器的动作的频率降低。于是,控制部1400中的数据处理量也可减少。其结果是,检测动作不会减少打印操作的整个过程。
在本实施例中,具有三个驱动器。但是,如果驱动器106的数量为三个以上,则其数量可为任意数。另外,驱动器位置的间距也可是不一定的。例如,最好液面越低,则驱动器的间距越窄。上述方式的改进同样还适用于下面的其它的实施例。
图8表示图6所示的打印机控制部2000的另一个实施例。图8的液体容器1按照下述方式,安装于滑架上,该方式为:液体容器1内部的液体与将该液体喷射至打印记录媒体上的打印头部1300连通。打印头部1300通过打印头驱动部1440驱动。图8的打印机包括清洁部1436,其从打印头部1300,吸收液体,对打印头部1300中的喷嘴进行清洁,清洁驱动部1432驱动泵1434,由此清洁部1436从打印头部1300吸收液体。
图8所示的打印机控制部2004中的控制电路部1502除了图6所示的打印机控制部2000所具有的部分以外,还包括液体喷射计数器(喷射计数器)1450,液体消耗量计算部1452,清洁控制部1442,喷射计数器1450计算打印头部1300喷射的墨滴的次数;液体消耗量计算部1452根据液体喷射计数器1450计算出的喷射墨滴次数,计算墨消耗量;清洁控制部1442根据液体消耗量状态检测部1210检测到的墨消耗状态,对清洁驱动部1432进行控制。另外,检测电路部1104包括液体消耗状态修正部1010,其根据通过驱动器106检测到的墨的消耗状态,对液体喷射计数器1450计算的打印头部1300的喷射墨滴次数进行修正。
下面对图8中的新添加的部分的动作进行描述。液体喷射计数器1450计算在打印时,从打印头部1300喷射的墨滴的次数,将其输出给液体消耗量计算部1452。该液体消耗量计算部1452根据液体喷射计数器1450得出的计算值,计算从打印头部喷射出的墨量。另外,通过对打印头1300施加与打印无关的驱动信号,以空打方式喷射墨滴,由此使打印头1300中的喷嘴口附近处的各部位的微小气泡恢复为墨液,或还可通过防止喷嘴口处的墨造成堵塞的冲洗操作,进行墨的消耗。于是,液体喷射计数器1450还对冲洗操作的墨滴喷射次数进行计算,将其输出给液体消耗量计算部1452。该液体消耗量计算部1452根据打印操作和冲洗操作的打印头部1300的墨的喷射次数,计算墨的消耗量,将计算的墨消耗量输出给液体消耗状态修正部1010。通过液体消耗量计算部1452计算出的墨量,由提示处理部1404中的显示器1416显示。
此外,同样在通过清洁部1436清扫打印头部1300时,通过清洁,吸收打印头部1300内部的墨,消耗液体容器1内部的墨。于是,液体消耗量计算部1452输入下述时间,例如泵1434通电的时间,该下述时间指通过清洁控制部1442,清洁驱动部1432驱动泵1434的时间,之后将上述时间与泵1434单位时间的墨吸收量相乘,由此计算清洁造成的墨的消耗量。
因此,液体消耗量计算部1452计算液体喷射计算器1450与清洁控制部1442所消耗的墨量。液体消耗状态修正部1010根据液体有无判断部1000的判断结果,对液体消耗量计算部1452的计算值进行修正。
下面对墨消耗状态的检测,采用液体有无判断部1000,液体消耗量计算部1452,以及清洁控制部1442这三个部分的输出的理由进行描述。液体有无判断部1000的输出为下述信息,该信息指实际上在驱动器106的安装位置,测定液体的液面的信息。另一方面,液体消耗量计算部1452和清洁控制部1442的输出下述推定的墨消耗量,该推定的消耗量是根据液体喷射计数器1450计算的墨滴的次数,以及泵1434的驱动时间计算出的。由于下述情况,该计算值会产生误差,该情况指随着使用者的打印形式,使用环境,例如室温极高,极低,或墨盒开封后的经历时间等,墨盒内部的压力或墨的粘度发生变化。于是,液体消耗状态修正部1010根据从液体有无判断部1000输出的墨有无的判断结果,对基于液体消耗量计算部1452和清洁控制部1442的输出而计算出的墨消耗量进行修正。另外,液体消耗状态修正部1010根据从液体有无判断部1000输出的墨有无的判断结果,对下述参数进行修正,该参数指液体消耗量计算部1452计算墨消耗量而采用的计算公式中的参数。通过对该计算公式中的参数进行修正,使计算公式符合使用墨盒的环境,通过该计算公式得到的值与实际使用的值近似。
在驱动器106检测在安装位置处墨的有无的场合,由打印机动作控制部1402控制的打印动作控制部1406,墨补充处理部1408,墨盒更换处理部1410,打印数据存储处理部1412,以及清洁控制部1442进行规定的低墨量对应处理。
由于打印动作控制部1406对打印头驱动部1440进行控制,停止打印头部1300中的墨的喷射,或使墨的喷射量减少,这样便避免在没有墨后的打印动作。作为低墨量对应处理,清洁控制部1442禁止清洁部1436对打印头部1300的清洁动作,或使清洁的次数减少,使泵1434的吸力减小,由此使墨的吸收量降低。在对打印头部1300进行清洁时,会从打印头部1300,吸收较多的墨。于是,通过在低墨量时,禁止清洁动作,则可避免下述情况,该情况指为了进行清洁,残余的很少的墨为打印头部1300所吸收,另外可避免因进行清洁,墨量不足的情况。另外,也可减少清洁的次数,减小泵1434的吸力。根据液体容器1内部的墨的残余量,控制部1400选择打印动作控制部1406和清洁控制部1442进行低墨处理的方式。
图9表示图8所示的打印机控制部2004的又一实施例。在该实施例中,半导体存储机构7安装于液体容器1上,打印机控制部2006除了具有信息存储控制电路部1444以外,其它的结构与图8所示的打印机控制部2004的相同。因此,省略对与半导体存储机构7和信息存储控制机构1444无关的部分的描述。下面对通过作为本实施例的特征的,具有半导体存储机构7和信息存储控制电路部1444的结构而获得的功能和优点进行描述。
液体容器1包括驱动器106和半导体存储机构7。半导体存储机构7为EEPROM等的可改写存储器。控制电路部1506包括信息存储控制电路部1444。液体消耗状态检测部1210对驱动器106进行控制,检测液体容器1内部的液体的消耗状态,将与采用驱动器106的液体消耗状态的检测有关的消耗相关信息,输出给控制电路部1506。控制部1400通过信息存储控制电路部1444,将上述消耗相关信息写入半导体存储机构7。另外,信息存储控制电路部1444从半导体存储机构7中读取消耗相关信息,将其输出给控制部1400。
下面对半导体存储机构7进行具体描述。半导体存储机构7存储与采用驱动器106的液体的消耗状态的检测有关的消耗相关信息。该消耗相关信息包括所检测到的墨水的消耗状态的信息。信息存储控制电路1444将采用驱动器106获得的消耗状态信息写入半导体存储机构7。之后,读取该消耗状态信息,将其用于打印机控制部2006。
将消耗状态信息存储于半导体存储机构7特别有利于液体容器1的拆卸。在液体处于正在消耗的过程中的状态,将液体容器1从喷墨打印机上取下。此时,存储有液体消耗状态的半导体存储机构7通常与液体容器1在一起。将液体容器1再次安装于相同的喷墨打印机上,或安装于其它的喷墨打印机上。此时,从半导体存储机构7中,读取液体消耗状态,根据该液体消耗状态,打印机控制部2006动作。例如,可知道,安装了液体排空,或液体残余量很少的液体容器1,此情况传递给使用者。按照上述方式,在拆卸之后,可确实利用液体容器1以前的消耗状态信息。
半导体存储机构7也可存储下述液体消耗状态,该液体消耗状态是液体消耗量计算部1452,例如,根据液体喷射计数器1450计算的喷射墨滴次数,计算出的。驱动器106可确实对驱动器106安装位置处的墨液面的通过情况进行检测。于是,最好根据液体消耗量计算部1452计算的液体消耗状态,推定液体通过的前后的墨消耗状态。将该推定值存储于半导体存储机构7中。
另外,消耗相关信息包括对应于液体的消耗状态而检测到的检测特性信息。在本实施例中,将作为检测特征信息的,消耗前检测特性信息和消耗后检测特征信息存储。消耗前检测特征信息表示墨开始消耗前的检测特征,即,处于墨盛满状态的检测特征。消耗后检测特征信息表示在墨消耗到规定的检测目标时,所检测到的预定的检测特征,具体来说,在墨的液面低于驱动器106的安装位置标高时的检测特征。
信息存储控制电路1444从半导体存储机构7,读取检测特征信息,液体消耗状态检测部1210根据该检测特征信息,通过驱动器106检测液体消耗状态。在得出对应于消耗前检测特征的检测信息的场合,仍不进行液体的消耗,墨的残余量视为较多。至少确实知道,墨的液面位于驱动器106安装位置之上。另一方面,当得出对应于消耗后检测特征的检测信息时,进行墨的消耗,由于残余量较少,由此知道,墨的液面低于驱动器106的安装位置。
下面对将检测特征信息存储于半导体存储机构7中的一个优点进行描述。检测特征信息由液体容器1的形状,驱动器106的类型,墨的类型等的各种因素确定。当进行改进等的设计变更时,检测特征也发生变化。如果液体消耗状态检测部1210通常使用相同的检测特征信息,则不容易对付如上的检测特征的变化。在本实施例中,检测特征信息是以存储于半导体存储机构7中的方式使用的。因此,可以很容易地应付检测特征的变化。当然,即使在提供新的类型的液体容器1的情况下,打印机控制部2000仍可很容易地利用该液体容器1的检测特征信息。
最好测定每个液体容器1的检测特征信息,将其存储于半导体存储机构7中。即使在液体容器1的类型相同的情况下,由于制造上误差,检测特征信息也是不同的。例如,对应于液体容器1的形状或壁厚,检测特征信息也不同。在本实施例中,由于各液体容器1具有半导体存储机构7,这样可将固有的检测特征信息存储于其半导体存储机构7中。由此,可减少制造上的误差对检测造成的影响,可提高检测精度。按照上述方式,本实施例对于消除各个液体容器1的检测特性的差别来说,是有利的。
图10表示打印机控制部2006的动作顺序的流程图。首先,对是否装有墨盒进行判断(步骤S10)。对安装了新品或使用过程中的墨盒的情况进行检测。上述处理采用喷墨打印机中设置的开关等(图中未示出)。如果安装墨盒,则从半导体存储机构7,读取包括检测特征信息等的消耗相关信息(步骤S12)。打印机控制部2006中的提示处理部1404,打印动作控制部1406,墨补充处理部1408,墨盒更换处理部1410,打印数据存储处理部1412,以及清洁控制部1442采用所读取的消耗相关信息。例如,如果通过该读取的消耗相关信息,知道液体容器1内部的液体残余量很少,则显示器1416显示液体残余量很少,使打印头部1300的动作停止。
液体消耗状态检测部1210根据从半导体存储机构7所读取的检测特征信息,采用驱动器106,检测液体的消耗状态(步骤S14)。根据所检测的液体消耗状态,判断液体容器1内部的液体的有无(步骤S16)。在检测为没有液体的场合,实施没有液体对应方式(步骤S18)。该没有液体对应方式(步骤S18)包括通过打印数据存储处理部1412,存储打印数据的步骤(步骤S24),通过打印动作控制部1406,停止打印动作的步骤(步骤S26),通过提示处理部1404,显示没有液体的步骤(步骤S28)。在这种情况下,根据没有液体显示步骤(步骤S28)的指示,使用者更换墨盒,向喷墨打印机补充墨。
另外,作为没有液体对应方式的步骤(步骤S18),也可通过墨盒更换处理部1410,自动地对墨盒进行更换(步骤S20),还可通过墨补充处理部1408,自动地补充墨(步骤S22)。在这种情况下,由于墨自动地补充到喷墨打印机中,使用者不必更换墨盒,这样不经过墨盒更换判断步骤(步骤S32),而是返回到液体消耗信息读取步骤(步骤S12)。在墨补充步骤(步骤S22)的场合,在补充墨之后,将多少量的墨补充到打印机中的信息存储于半导体存储机构7中。
在实施了作为没有液体对应方式(步骤S18)的,打印数据存储步骤(S24),打印动作停止步骤(步骤S26),没有液体显示步骤(步骤S28)之后,将所检测的液体消耗状态存储于半导体存储机构7中(步骤S30)。接着,由于通过没有液体显示步骤(步骤S28),将在墨盒内没有墨的情况传递给使用者,这样在使用者根据没有墨显示步骤(步骤S28)的指示,更换墨盒的场合(步骤S32,是),返回到液体消耗状态检测步骤(步骤S14)。另一方面,如果使用者未更换墨盒,通过显示器或扬声器提示下述显示,该显示指向使用者指示要更换墨盒,之后打印机控制部2006的整个过程结束。
图11表示测定电路部800的电路结构的图。测定电路部800包括驱动电压发生部850,基准电压发生部816,高通滤波器824,放大部860和比较器836。驱动电压发生部850包括由NPN型晶体三极管810和PNP型晶体三极管812构成的双极性晶体三极管,它们的基极B之间,以及发射极E之间连接,上述两个三极管以互补方式并联。NPN型晶体三极管810和PNP型晶体三极管812驱动驱动器106。该驱动器106的一个端子与相互连接的NPN型晶体三极管810和PNP型晶体三极管812中的发射极E连接,其另一个端子接地GND。驱动器106中的再一个端子与电源Vcc连接。
如果从端子840输入到驱动电压发生部850的触发信号从低电平变为高电平,则相互连接的NPN型晶体三极管810和PNP型晶体三极管812中的基极B导通,NPN型晶体三极管810和PNP型晶体三极管812对所输入的触发信号的电流进行放大,将其供给驱动器106。在图11,PNP型晶体三极管812中的发射极E与集电极C之间的电压施加到驱动器106上。因此,驱动器106经急剧充电而产生振荡。另外,驱动器106在振荡后,因所残余的振动而产生反向电动势。由于驱动器106的残余振动而产生的反向电动势通过高通滤波器824,输出给放大部860。
NPN型晶体三极管810和PNP型晶体三极管812中的基极B和发射极E之间为PN接合,基极B与发射极E之间的电位差0.6V或小于0.6V,在发射极E,几乎不流过电流,如果上述电位差超过0.6V,则经放大的电流流过发射极E。由于NPN型晶体三极管810和PNP型晶体三极管812分别具有0.6V的不灵敏区域或偏压,这样NPN型晶体三极管810和PNP型晶体三极管812共计具有1.2V的偏压。如果包括驱动器106中的反向电动势的端子电位在该不灵敏区域内,则上述晶体三极管不动作,不会由于晶体三极管动作,对驱动器106的残余振动造成抑制。如果没有不灵敏区域,则驱动器106的电压经晶体三极管控制,为一定值,从而不能够调节反向电动势。
在图11中,双极性晶体三极管用作NPN型晶体三极管810和PNP型晶体三极管812,但是也可采用场效应晶体三极管,以代替双极性晶体三极管。在采用场效应晶体三极管的场合,在设置图11中的NPN型晶体三极管的位置,设置N型场效应晶体三极管。将N型场效应晶体三极管中的栅极设置于NPN型晶体三极管810中的基极B的位置,将前者中的源极设置于后者中的发射极E的位置。另外,在设置PNP型晶体三极管812的位置,设置P型场效应晶体三极管。将该P型场效应晶体三极管中的栅极设置于PNP型晶体三极管812中的基极B的位置,将前者中的源极设置于后者中的发射极E的位置。此外,将P型场效应晶体三极管和N型场效应晶体三极管中的栅极之间,以及源极之间连接。最好,驱动器106中的一个端子与相互连接的P型场效应晶体三极管和N型场效应晶体三极管中的源极连接,其另一个端子与电源Vcc连接,或接地GND。
高通滤波器824包括电容器826和电阻器828,驱动电压发生部850的输出通过高通滤波器824,输出给放大部860。该高通滤波器824将驱动器106的输出中的高频部分,输出给放大部860,去除低频部分。还有,上述高通滤波器824具有使放大部860的输出,以基准电压为中心,约束在0~5V的范围内的作用。基准电压发生部816包括串联的电阻器818,820,以及与电阻器820并联的电容器822。该基准电压发生部816将2~3V的稳定的直流电位作为基准电位,输出给高通滤波器824,放大部860,比较器836。因此,高通滤波器824和放大部860所输出的信号波形的电压以基准电压为中心,产生振动。
放大部860包括运算放大器834和电阻器830,832。该运算放大器834,电阻器830,832构成将输入信号以不倒相而放大的方式输出的非倒相放大电路。放大部860将驱动电压发生部850输出的反向电动势信号,通过高通滤波器824,输入到运算放大器834的正极端子。放大部860中的一个端子通过负反馈电阻器830,与输出端连通,另外通过电阻器832,与基准电位连接,驱动器106输出的微弱的反向电动势以基准电位为中心实现放大,该放大的反向电动势的信号的波形呈现图5所示的模拟波形。
比较器836输入放大部860所输出的反向电动势信号的电压,以及基准电压发生部816所输出的基准电位,当反向电动势的信号的电压超过基准单位时,输出高电平的信号,当反向电动势的信号的电压小于基准电位时,输出低电平的信号,由此发生数字波形的反向电动势的信号。由于运算放大器834的输出以基准电位为中心,产生振动,比较器836的一端的电压等于基准电位,这样比较器836以基准电位为基准,对反向电动势的信号的电压进行比较,输出数字波形的反向电动势的信号。比较器836将发生的数字波形的反向电动势的信号,输出给端子844。
图12表示检测电路部1100的电路结构。检测电路部1100包括数字电路部900和液体有无判断部1000。数字电路部900包括双稳态多谐振荡器910和918,计数器912,920,与非门914,916。当上述计数器920计算到最高值(1111,1111)时,即使在下次输入时钟脉冲的情况下,上述计算值不会为(0000,0000),仍保持最高值。
如果触发信号从端子842,输入到双稳态多谐振荡器910中的时钟输入插脚CLK,则该双稳态多谐振荡器910输出下述信号,该信号按照下述方式,对计数器912进行控制,该方式为;使计数器912开始测定从测定电路部800输出的反向电动势的信号的脉冲次数。此外,如果计数器912计算到8个反向电动势的信号的脉冲,则通过与非门916,使双稳态多谐振荡器910进行清零处理。于是,该双稳态多谐振荡器910在从输入触发信号,到反向电动势的信号为第8次脉冲的期间,将处于高电平的信号,供给计数器912的计数启动端子ENP。上述计数器912仅仅在输入给计数启动端子ENP的信号为高电平时,对时钟进行计算。该计数器912从触发信号输入给双稳态多谐振荡器910起,开始对反向电动势的信号的脉冲次数进行计算,在脉冲次数到达8次的时刻,由于输入到计数启动端子ENP的信号为低电平,这样便结束对脉冲次数的计算。上述计数器912将在第4~8次脉冲期间为高电平的信号,从输出插脚QC,输出给双稳态多谐振荡器918的输入插脚D。
上述双稳态多谐振荡器918从输入插脚D,输入计数器912输出的,在第4~8次脉冲期间为高电平的信号,从时钟输入插脚CLK,输入由端子846输入的16MHz的频率的时钟,将从输入插脚D输入的信号按照与时钟同步的方式输出。计数器920从时钟输入插脚CLK,输入与输入到双稳态多谐振荡器918中的相同的16MHz时钟脉冲。于是,计数器920按照与双稳态多谐振荡器918同步的方式动作,在双稳态多谐振荡器918的输出插脚/Q的输出为高电平的第4~8次脉冲期间,可计算16MHz的时钟脉冲是第几次。通过计算16MHz的时钟脉冲的脉冲次数,可计算第4~8次之间的四个脉冲所产生的时间。计数器920将所计算出的计算值输出给液体有无判断部1000。另外,在上述双稳态多谐振荡器918的输出插脚Q为高电平之前,即在使计数器920动作之前,双稳态多谐振荡器918的输出插脚/Q的输出与计数器912的输出插脚QB的输出在与非门914中,进行与非运算,之后输入给计数器920中的清零输入插脚CLR,由此对计数器920进行清零处理。
在图12中,是对位于反向电动势的波形的第4~8次脉冲之间的,16MHz的时钟脉冲中的脉冲次数进行计算的,但是还可采用计数器912的输出,通过添加和组合计数电路,不仅计算到第8次的时间,还可计算到任意的次数。即,可检测不同的次数间隔内的时间。
图13表示图12所示的液体有无判断部1000的具体电路结构。该液体有无判断部1000根据下述计算值,判断液体容器1内部的液体的有无,该计算值指位于计数器920输出的反向电动势的信号的第4~8次脉冲之间的,16MHz的时钟脉冲次数的计算值。该液体有无判断部1000包括最大值寄存器1011,最小值寄存器1012,比较部1014,1016,与门1018。上述最大值寄存器1011中存储有计算值的最大值,上述最小值寄存器1012中存储有计算值的最小值。
比较部1014从端子,输入数字电路部900输出的计算值,从上述最大值寄存器1011,将计算值的最大值输入到A端子。在计算值小于该最大值的场合,比较部1014将高电平信号,输出给与门1018。另一方面,在计算值大于最大值的场合,比较部1014将低电平信号,输出给与门1018。由于在上述计算值大于最大值的场合,反向电动势的波形的频率小于最小值,就不能正常测出反向电动势的波形,这样液体容器可能未安装于打印机上,或未确实安装于打印机上。
比较部1016从端子A,输入数字电路部900输出的计算值,将计算值的最小值从上述最小值寄存器1012,输入到B端子。在计算值大于最小值的场合,比较部1016将高电平信号,输出给与门1018和端子1022。另一方面,在上述计算值小于最小值的场合,上述比较部1016将低电平信号,输出给与门1018和端子1022。在计算值小于最小值的场合,则意味液体容器1内的液体不在驱动器106的安装位置。
在比较部1014和1016这两者输出高电平信号的场合,即在计算值小于最大值,而大于最小值的场合,则与门1018输出高电平的信号。在此情况下,由于反向电动势的波形的频率小于最大值,这样液体容器1内部的液体位于驱动器106的安装位置标高处。此外,由于反向电动势的波形的频率大于最小值,显然知道,液体容器确实安装于打印机上,在驱动器106的安装位置标高处,具有液体。即,在端子1020为高电平的场合,处于下述正常状态,在该状态,液体容器1确实安装于打印机上,在驱动器106的安装位置标高处具有液体。
在比较部1014输出低电平的信号,比较部1016输出高电平的信号的场合,即在计算值大于最大值,并且大于最小值的场合,与门1018输出低电平的信号。另外,高电平的信号输入给端子1022。在此,由于端子1020处于低电平,这是异常的,由于端子1022处于高电平,这样可判定液体容器1没有安装于打印机上,或未确实安装于打印机上。
图14表示驱动器106的制造方法。多个驱动器106(在图14的实例中,具有四个)成整体形成。通过将图14所示的多个驱动器的一体成形件,在相应的驱动器106处切断,制造图15所示的驱动器106。在图14所示的成整体形成的多个驱动器106中的相应压电元件为圆形的场合,通过将一体成形件在相应的驱动器106处切断,便可制造图20所示的驱动器106。通过成整体形成多个驱动器106,可同时高效率地制造多个驱动器106,搬运时的操作容易进行。
驱动器106包括薄板或振动板176,底板178,弹性波发生机构或压电元件174,端子形成部件或顶部电极端子168,以及端子形成部件或底部电极端子170。压电元件174包括压电振动板或压电层160,顶电极或顶部电极164,以及底电极或底部电极166。在底板178的顶面上,形成振动板176,在振动板176的顶面,形成底部电极166。在底部电极166的顶面,形成压电层160,在压电层160的顶面,形成顶部电极164。于是,压电层160的主要部分按照下述方式构成,该方式为;其由顶部电极164的主要部分和底部电极166的主要部分,从上下夹持住。
在振动板176上,形成多个(在图14的实例中,具有四个)压电元件174。在振动板176的顶面上,形成底部电极166,在底部电极166的顶面上,形成压电层160,在压电层160的顶面上形成顶部电极164。在顶部电极164和底部电极166的端部,形成顶部电极端子168和底部电极端子170。四个驱动器106分别经过切断,而单独使用。
图15表示压电元件为矩形的驱动器106的一部分剖视图。
在底板178中的与压电元件174相对的面上,开设有通孔178a。该通孔178a由振动板176盖住。振动板176由氧化铝或氧化锆等的具有电绝缘性,并且可产生弹性变形的材料形成。压电元件174按照与通孔178a相对的方式,形成于振动板176上。底部电极166按照从通孔178a的区域,沿一个方向,即图16中的左方延伸的方式,形成于振动板176的外面上。顶部电极164按照从通孔178a的区域,沿与底部电极相反的方向,即图16中的右方延伸的方式,形成于压电层160的外面上。顶部电极端子168和底部电极端子170分别形成于辅助电极172和底部电极166的顶面上。底部电极端子170与底部电极166导通,顶部电极端子168通过辅助电极172,与顶部电极164导通,从而信号在压电元件与驱动器106的外部之间传递。顶部电极端子168和底部电极端子170的高度大于对应于电极和压电层的,压电元件的高度。
图17表示图14所示的驱动器106的制造方法。首先,通过冲压或激光加工等方式,在新的板材940中开设通孔940a。上述新的板材940在烧制后,形成底板178。该新的板材940由陶瓷等材料形成。之后,在新的板材940的外面,叠置新的板材941。该新的板材941在烧制后,形成振动板176。该新的板材941由氧化锆等的材料形成。接着,在新的板材941的外面,通过压膜涂敷等的方式,依次形成导电层942,压电层160,导电层944。该导电层942最终形成底部电极166,该导电层944最终形成顶部电极164。接着,对所形成的新的板材940,新的板材941,导电层942,压电层160和导电层944进行干燥,然后进行烧制。间隔部件947,948从底部提高顶部电极端子168和底部电极端子170的高度,使其高于压电元件。间隔部件947,948按照涂敷与新的板材940,941相同的材料,或叠置新的板材的方式形成。由于从通过该间隔部件947,948,使作为贵金属的顶部电极端子168和底部电极端子170的材料减少的方面来说,可减小顶部电极端子168和底部电极端子170的厚度,这样可以较高的精度对顶部电极端子168和底部电极端子170进行涂敷,另外可形成稳定的高度。
如果在形成导电层942时,其与导电层944的连接部944’,与间隔部件947和948同时形成,则容易形成顶部电极端子168和底部电极端子170,或可将它们牢固固定。最后,在导电层942和导电层944的端部区域,形成顶部电极端子168和底部电极端子170。在形成顶部电极端子168和底部电极端子170时,顶部电极端子168和底部电极端子170按照与压电层160导通的方式形成。
图18表示适合采用本发明的墨盒的另一个实施例。图18(A)为本实施例的墨盒的底部的剖视图。在本实施例的墨盒具有接纳墨的容器1的底面1a,开设有通孔1c。该通孔1c底部通过驱动器650盖住,形成墨存留部。
图18(B)表示图18(A)所示的驱动器650和通孔1c的具体结构的剖视图。图18(C)表示图18(B)所示的驱动器650和通孔1c的平面。驱动器650包括振动板72,以及固定于振动板72上的压电元件73。驱动器650按照下述方式固定于容器1的底面上,该方式为:通过该振动板72和底板71,压电元件73与通孔1c相对。振动板72可产生弹性变形,具有耐墨性。
随容器1中的墨量,压电元件73和振动板72的残余振动产生的反向电动势的振幅和频率发生变化。通孔1c形成于与驱动器650相对的位置,从而在通孔1c内确保有最小量的一定量的墨。于是,通过预先测定由保持于通孔1c内的墨量确定的驱动器650的振动特性,便可确实对容器1的墨用完情况进行检测。
图19表示通孔1c的另一个实施例。在图19(A),图19(B)和图19(C)中,左侧的图分别表示在通孔1c内部没有墨K的状态,右侧的图分别表示在通孔1c中残留有墨K的状态。在图18的实施例中,通孔1c的侧面作为垂直的壁形成。在图19(A)中,通孔1c中的侧面1d沿上下方向倾斜,从而该通孔以朝向外侧扩大的方式打开。在图19(B)中,台阶部1e和1f形成于通孔1c的侧面。位于上方的台阶部1f大于位于下方的台阶部1e。在图19(C)中,通孔1c具有槽1g,该槽沿容易将墨K排出的方向,即墨供给口2的方向延伸。
如果采用图19(A)~图19(C)所示的通孔1c的形状,可减少墨存留部的墨K的量。因此,由于使通过图1和图2所描述的M’cav小于M’最大值,这样可使墨用完时的驱动器650的振动特性与在容器1中残留有可打印的量的墨K的场合有很大区别,从而可更加确实地检测到墨的用完。
图20表示驱动器的又一个实施例的透视图。该驱动器660在构成驱动器660的底板或安装板72中的通孔1c的外侧,具有衬垫76。在驱动器660的外周,形成有铆接孔77。驱动器660通过铆接孔77,以铆接方式与容器1固定。
图21(A),图21(B)为表示驱动器的另一个实施例的透视图。在本实施例中,驱动器670包括凹部形成底板80和压电元件82。在凹部形成底板80的一个面上,通过刻蚀等的方式,形成有凹部81,在底板80的另一个面上安装有压电元件82。凹部形成底板80中的凹部81的底部用作振动区域。因此,驱动器670中的振动区域由凹部81的外缘限定。另外,驱动器670与图1的实施例的驱动器106中的,底板178和振动板176成整体形成的结构类似。因此,在制造墨盒时,可减少制造工序,降低成本。驱动器670采用可埋入开设于容器1中的通孔1c中的尺寸。由此,凹部81还可用作腔。也可与图21的实施例的驱动器670相同,使图1的实施例的驱动器106按照可埋入通孔1c中的方式形成。
图22表示作为带有驱动器106的组件100而成整体形成的结构的透视图。该组件100安装于墨盒的容器1的规定位置。该组件100按照下述方式构成,该方式为:通过检测墨液中的声阻抗的变化,检测容器1内墨液的消耗状态。本实施例的组件100包括用于将驱动器106安装于容器1上的液体容器安装部101。液体容器安装部101为下述结构,在该结构中,在平面基本呈矩形状的底座102上设置有圆柱部116,该圆柱部116接纳通过驱动信号而振荡的驱动器106。由于该组件100按照下述方式构成,该方式为:当安装于墨盒上时,组件100中的驱动器106不能够从外部接触到,这样可防止从外部接触到驱动器106。此外,在圆柱部116的前端侧边缘安装有珠,这样在安装到形成于墨盒中的凹部上时,容易实现嵌合。
图23表示图22所示的组件100的结构的分解图。组件100包括由树脂形成的液体容器安装部101,具有板110和凹部113的压电装置安装部105。此外,组件100具有导线104a和104b,驱动器106和膜108。最好,板110由不锈钢或不锈钢合金等的难于生锈的材料形成。包含于液体容器安装部101中的圆柱部116和底座102的中心部按照可接纳导线104a和104b的方式,形成有开口部114,按照可接纳驱动器106,膜108和板110的方式,形成有凹部113。驱动器106通过膜108与板110接合,板110和驱动器106固定于液体容器安装部101上。因此,导线104a和104b,驱动器106,膜108和板110作为整体安装于液体容器安装部101上。导线104a和104b分别与驱动器106中的顶部电极和底部电极连接,将驱动信号传递给压电层,驱动器106所检测到的共振频率的信号传递给打印机等。驱动器106根据由导线104a和104b传递来的驱动信号,暂时进行振荡。驱动器106在振荡后,进行残余振动,通过该振动,产生反向电动势。此时,通过检测反向电动势的波形的振动周期,便可检测与液体容器内的液体的消耗状态相对应的共振频率。膜108将驱动器106和板110粘接,使驱动器106处于液体密封状态。最好膜108由聚烯烃等形成,通过热熔方式粘接。通过将驱动器106和板110与膜108相对粘接,位置粘接误差就会减少,该部分不会振动,因此,驱动器106与板110粘接前后共振频率的变化很小。
板110为圆形,底座102的开口部114呈圆筒状。驱动器106和膜108呈矩形状。导线104,驱动器106,膜108和板110也可相对底座102,是拆卸的。底座102,导线104,驱动器106,膜108和板110相对组件100的中心轴对称设置。此外,底座102,驱动器106,膜108和板110的中心基本上设置于组件110的中心轴上。
底座102的开口部114的面积大于驱动器106的振动区域的面积。在板110的中心处,在与驱动器106的振动部面对的位置,形成有通孔112。如图1和图2所示,在驱动器106中形成有腔162,该通孔112和腔162共同形成墨存留部。最好板110的厚度小于通孔112的直径,以便减小残留墨的影响。最好例如,通孔112的深度为小于其直径的1/3的值。通孔112为相对组件100的中心轴,基本保持对称的纯圆形。另外,通孔112的面积大于驱动器106中的腔162的开口面积。通孔112的截面的外缘可为锥状,也可为台阶状。组件100按照通孔112朝向容器1的内侧的方式,安装于容器1的侧部,顶部或底部。如果墨消耗,驱动器106的周边没有墨,则由于驱动器106的共振频率变化较大,从而可检测墨液的位置变化。
图24为表示组件400的又一个实施例的透视图。本实施例的组件400在液体容器安装部401上,形成压电装置安装部405。该液体容器安装部401在其平面基本呈方状体的正方形的底座402上,形成圆柱状的圆柱部403。此外,压电装置安装部405包括立设于圆柱部403上的板状部件406和凹部413。驱动器106设置于设在板状部件406的侧面的凹部413中。此外,板状部件406的前端按照规定角度,形成倒角,这样在安装到开设于墨盒中的孔中时,容易实现嵌合。
图25表示图24所示的组件400的结构的分解透视图。与图22所示的组件100相同,组件400包括液体容器安装部401和压电装置安装部405。液体容器安装部401具有底座402和圆柱部403,压电装置安装部405包括板状部件406和凹部413。驱动器106与板410嵌合,从而固定于凹部413中。组件400还包括导线404a和404b,驱动器106,以及膜408。
按照本实施例,板410呈矩形状,开设于板状部件406中的开口部414呈矩形状。导线404a和404b,驱动器106,膜408和板410也可按照相对底座以可拆卸的方式构成。驱动器106,膜408和板410按照相对通过开口部414的中心,沿与开口部414的平面相垂直的方向延伸的中心轴保持对称的方式设置。此外,驱动器106,膜408和板410的中心基本上设置于开口部414中的中心轴上。
开设于板410的中心处的通孔412的面积大于驱动器106中的腔162的开口面积。驱动器106中的腔162和通孔421共同形成墨存留部。板410的厚度小于通孔412的直径,最好该厚度为小于,通孔412的直径的1/3的值。通孔412呈与相对组件400的中心轴基本保持对称的纯圆形。通孔412的截面的外缘可为锥状,也可为台阶状。组件400可按照通孔412设置于容器1的内部的方式,安装于容器1的底部。由于驱动器106按照沿垂直的方向延伸的方式设置于容器1的内部,这样通过改变底座402的高度,使驱动器106设置于容器1内部的高度发生改变,这样很容易改变墨用完的时刻。
图26(A)和图26(B)表示组件的另一个实施例。与图22所示的组件100相同,图26(A)中的组件500包括具有底座502和圆柱部503的液体容器安装部501。另外,组件500还包括导线504a和504b,驱动器106,膜508和板510。包含于液体容器安装部501中的底座502的中心部按照可接纳导线504a和504b的方式,形成有开口部514,按照可接纳驱动器106,膜508和板510的方式,形成有凹部513。驱动器106通过板510,固定于压电装置安装部505上。于是,导线504a和504b,驱动器106,膜508和板510作为整体安装于液体容器安装部501上。本实施例的组件500在其平面基本呈方状的正方形的底座上,形成其顶部沿上下方向倾斜的圆柱部503。驱动器106设置于沿上下方向倾斜设置于该圆柱部503的顶面上的凹部513中。
图26(B)中,组件500的前端倾斜,在该倾斜面上,安装有驱动器106。于是,如果将组件500安装于容器1的底部或侧部,则驱动器106相对容器1的上下方向倾斜。最好组件500的前端的倾斜角度针对检测的性能,在30°~60°的范围内。
组件500按照驱动器106设置于容器1的内部的方式,安装于容器1的底部或侧部。在组件500安装于容器1的侧部的场合,驱动器106按照倾斜,同时朝向容器1的顶侧,底侧或横侧的方式,安装于容器1上。在组件500安装于容器1的底部的场合,最好驱动器106按照倾斜,同时朝向容器1的墨供给口一侧的方式,安装于容器1中。
图27为图22所示的组件100安装于容器1上时的容器1的底部附近的剖视图。组件100按照穿过容器1的侧壁的方式安装。在容器1的侧壁与组件100之间的接合面上,设置有密封环365,从而确保组件100与容器1之间实现液体密封。最好,组件100按照通过密封环可实现密封的方式,包括在图22中所描述的圆柱部。通过将组件100的前端插入容器1的内部,这样借助板110中的通孔112,容器1内部的墨与驱动器106相接触。由于在驱动器106的振动部的周围,因液体或气体的作用,驱动器106中的残余振动的共振频率是不同的,这样不仅可采用组件100,检测墨的消耗状态。另外,不限于组件100,还可在容器1上安装图24所示的组件400,图26所示的组件500,或图28所示的组件700A和700B,以及成型结构件600,来检测墨的有无情况。
图28(A)为组件700B安装于容器1上时的墨容器的剖视图。在本实施例中,作为安装结构件的一个实例,采用组件700B。该组件700B按照液体容器安装件360朝向容器1的内部突出的方式,安装于容器1上。在安装板350中,开设有通孔370,通孔370与驱动器106中的振动部处于同一面上。另外,在组件700B的底壁中,开设有孔382,形成有压电装置安装部363。驱动器106按照将其中的一个孔382盖住的方式设置。因此,墨通过压电装置安装部363中的孔382和安装板350中的通孔370,与振动板176相接触。压电装置安装部363中的孔382和安装板350中的通孔370共同形成墨存留部。压电装置安装部363和驱动器106通过安装板350和膜部件固定。在液体容器安装部360和容器1之间的连接部上,设置有密封结构372。该密封结构372可由合成树脂等的塑性材料形成,也可由密封环形成。图28(A)中的组件700B与容器1是各自独立的,但是如图28(B)所示,也可通过容器1的局部,形成组件700B的压电装置安装部。
图28(A)中的组件700B无需将图22~图26所示的导线埋入到组件中。于是,使成形步骤简化。此外,可更换组件700B,从而可进行再循环。
在墨盒晃动时,墨附着于容器1的顶面或侧面上,由于悬挂于容器1的顶面或侧面上的墨与驱动器106相接触,从而驱动器106可能产生误动作。但是,由于组件700B中的液体容器安装部360在容器1的内部突出,这样因悬挂于容器1的顶面或侧面上的墨的作用,驱动器106不会产生误动作。
此外,在图28(A)的实施例中,仅仅振动板176和安装板350的局部按照与容器1内部的墨相接触的方式,安装于容器1上。在图28(A)的实施例中,无需将图22~图26所示的导线104a,104b,404a,404b,504a,504b埋入电极的组件中。因此,使成形步骤简化。此外,可更换驱动器106,从而可进行再循环。
图28(B)表示作为将驱动器106安装于容器1上时的实施例的墨容器的剖视图。在图28(B)的实施例的墨盒中,防护部件361按照独立于驱动器106的方式,安装于容器1上。因此,防护部件361和驱动器106作为组件而整体形成,但是防护部件361可按照使用者的手无法接触到驱动器106的方式提供保护。设置于驱动器106的前面的孔380开设于容器1的侧壁上。驱动器106包括压电层160,顶部电极164,底部电极166,振动板176和安装板350。在安装板350的顶面,形成振动板176,在振动板176上,形成底部电极166。在底部电极166的顶面,形成压电层160,在压电层160的顶面,形成顶部电极164。因此,压电层160的主要部分按照下述方式形成,该方式为:其由顶部电极164的主要部分和底部电极166的主要部分,沿上下夹持住。压电元件由作为压电层160,顶部电极164和底部电极166中的相应主要部分的圆形部分形成。压电元件形成于振动板176上。压电元件和振动板176的振动区域为驱动器实际上产生振动的振动部。在安装板350上,开设有通孔370。另外,在容器1的侧壁中,开设有孔380。于是,墨通过容器1中的孔380和安装板350中的通孔370,与振动板176相接触。容器1中的孔380和安装板350中的通孔370共同形成墨存留部。此外,由于驱动器106由防护部件361防护起来,这样可避免从外部接触到驱动器106。另外,也可采用图1中的底板178,来代替图28(A)和图28(B)的实施例中的安装板350。
图28(C)表示包括具有驱动器106的成型结构件600的实施例。在本实施例中,作为安装结构件的一个实例,采用成型结构件600。该成型结构件600包括驱动器106和成型部364。该驱动器106与成型部364成整体形成。成型部364由硅树脂等的塑性材料形成。成型部364的内部具有导线362。成型部364按照具有从驱动器106延伸的两根脚的方式形成。对于成型部364,为了将成型部364与容器1以液体密封的方式固定,成型部364中的两根脚的端部呈半球状。该成型部364按照驱动器106在容器1的内部突出的方式,安装于容器1上,驱动器106中的振动部与容器1内的墨相接触。该成型部364避免驱动器106中的顶部电极164,压电层160和底部电极166受到墨的影响。
由于图28(C)中的成型结构件600在成型部364与容器1之间,不必形成密封结构372,这样墨难于从容器1中泄漏。还有,由于采用成型结构件600不相对容器1的外部突出的形式,这样可避免从外部接触到驱动器106。在驱动器晃动时,墨附着于容器1的顶部或侧面,悬挂于容器1的顶部或侧面上的墨与驱动器106相接触,这样驱动器106可能会产生误动作。由于成型结构件600中的成型部364在容器1的内部突出,这样在悬挂于容器1的顶面或侧面上的墨的作用下,驱动器106不会产生误动作。
图29表示采用图1所示的驱动器106的墨盒和喷墨打印机的实施例。多个墨盒180安装于喷墨打印机中,该喷墨打印机具有与相应的墨盒180相对应的多个墨导入部182和保持架184。多个墨盒180分别接纳不同的种类的,例如不同颜色的墨。在多个墨盒180的底面,安装有至少作为声阻抗检测机构的驱动器106。通过将驱动器106安装于墨盒180中,便可检测墨盒180内部的墨的残留量。
图30表示喷墨打印机中的打印头部周边的具体结构。该喷墨打印机包括墨导入部182,保持架184,打印头板186和喷嘴板188。在喷嘴板188中,形成有多个喷射墨的喷嘴190。墨导入部182包括空气供给口181和墨导入口183。空气供给口181向墨盒180供给空气。墨导入口183从墨盒180,送入墨。墨盒180包括空气导入口185和墨供给口187。空气导入口185从墨导入部182中的空气供给口181,送入空气。墨供给口187向墨导入部182中的墨导入口183供给墨。由于墨盒180从墨导入部182送入空气,这样便促使墨从墨盒180,供给到墨导入部182。保持架184使墨与打印头板186连通,该墨是从墨盒180,通过墨导入部182供给的。
图31表示图30所示的墨盒180的又一个实施例。在图31(A)的墨盒180A中,驱动器106按照沿上下方向倾斜的方式形成于底面194a上。在墨盒180中的容器194的内部,容器194中的距内部底面的规定高度的,与驱动器106面对的位置上,设置有防波壁192。由于驱动器106相对容器194的上下方向倾斜地设置,这样对墨的清扫性良好。
在驱动器106与防波壁192之间,形成充满墨的间隙。另外,防波壁192与驱动器106之间的间隙按照不会因毛细管力的作用而保持墨的方式间隔开。当容器194受到横向晃动时,由于上述横向晃动的作用,在容器194的内部,墨产生波动,由于该冲击,气体或气泡为驱动器106检测到,驱动器106可能会产生误动作。通过设置防波壁192,便可防止驱动器106附近处的墨产生波动,可防止驱动器106的误动作。
图31(B)中的墨盒180B中的驱动器106安装于容器194的供给口的侧壁上。如果在墨供给口187的附近,驱动器106也可安装于容器194的侧壁或底面上。另外,最好驱动器106安装于容器194中的宽度方向的中心处。由于墨通过墨供给口187而供向外部,这样通过将驱动器106设置于墨供给口187的附近,确实直到接近墨用完的时刻,使墨与驱动器106相接触。于是,驱动器106可确实检测接近墨用完的时刻。
此外,通过将驱动器106设置于墨供给口187的附近,在容器安装于滑架上的墨盒保持架上时,确实使驱动器106定位于滑架上的接点处。其理由是,容器与滑架之间的连接中的最重要的是墨供给口与供给针之间的确实连接。这是因为:如果稍有偏差,则会损伤供给针的前端,或破坏密封环等的密封结构,产生漏墨情况。为了防止这样的问题,通常,喷墨打印机具有下述特殊的结构,该结构在将容器安装于滑架上时,可使容器对应于正确的位置。由此,通过将驱动器设置于供给口附近,则可使驱动器106确实地实现对位。再有,通过将驱动器106安装于容器194中的宽度方向的中心,可更加确实地使其实现对位。这是因为:在安装到保持架上时,在该容器以宽度方向的中心线作为中心轴线而晃动的场合,该容器的晃动是极其微小的。
图32表示墨盒180的另一个实施例。图32(A)为墨盒180C的剖视图,图32(B)为将图32(A)所示的墨盒180C的侧壁194b放大的剖视图,图32(C)为从其正面看到的透视图。墨盒180C在同一电路主板610上,形成有半导体存储机构7和驱动器106。如图32(B),图32(C)所示,半导体存储机构7形成于电路主板610的上方,驱动器106形成于同一电路主板610中的,半导体存储机构7的下方。异型的密封环614按照将驱动器106的周围包围的方式,装设于侧壁194b上。在侧壁194b上形成有多个铆接部616,该铆接部616用于将电路主板610与墨的容器194连接。通过对铆接部616进行铆接,将电路主板610与墨的容器194连接,将异型的密封环614压靠于电路主板610上,则可使驱动器106中的振动区域与墨相接触,同时可使墨盒的外部和内部保持在液体密封状态。
在半导体存储机构7及其附近处,形成有端子612。该端子612使信号在半导体存储机构7与喷墨打印机等的外部之间进行传递。半导体存储机构7也可由例如,EEPROM等的可改写的半导体存储器构成。由于半导体存储机构7与驱动器106形成于同一电路主板610上,这样在将驱动器106和半导体存储机构7安装于墨盒180C上时,通过一个安装步骤便完成。另外,使墨盒180C的制造时和再循环时的作业步骤简化。还有,由于部件的数量减少,这样可降低墨盒180C的制造成本。
驱动器106检测容器194内的墨的消耗状态。半导体存储机构7存储驱动器106所检测到的墨残余量等的墨的信息。即,半导体存储机构7存储下述信息,该信息与进行检测时所采用的墨和墨盒的特性等的特性参数有关。半导体存储机构7预先将容器194内的墨盛满时,即墨充满于容器194时的,或墨用完时的,即容器194内的墨消耗完时的共振频率作为特性参数的一个进行存储。容器194内的墨处于盛满或用完状态的共振频率也可在容器初次安装于喷墨打印机上时进行存储。此外,容器194内的墨处于盛满或用完状态的共振频率还可在容器194的制造过程中进行存储。由于通过预先将容器194内的墨处于盛满或用完时的共振频率存储于半导体存储机构7中,在喷墨打印机一侧读取共振频率的数据,可对检测墨残余量进行检测时的误差进行修正,这样可正确地检测到墨残余量减少到基准值的情况。
图33表示墨盒180的另一个实施例。在图33(A)所示的墨盒180D中,多个驱动器106安装于墨容器194中的侧壁194b上。最好将图14所示的成整体形成的多个驱动器106用作这些多个驱动器106。该多个驱动器106按照沿垂直方向间隔开的方式,设置于侧壁194b上。由于多个驱动器106按照沿垂直方向间隔开的方式设置于侧壁194b上,这样可分级检测墨的残余量。
在图33(B)所示的墨盒180E中,沿垂直方向较长的驱动器606安装于墨容器194的侧壁194b上。通过沿垂直方向较长的驱动器106,可连续地检测墨容器194内部的墨的残余量的变化。最好该驱动器106的长度大于侧壁194b高度的一半的值。在图33(B)中,驱动器606具有从侧壁194b的顶端附近,延伸到底端附近的长度。
与图33(A)所示的墨盒180D相同,在图33(C)所示的墨盒180F中,多个驱动器106安装于墨容器194的侧壁194b上,在多个驱动器106的相对面上按照规定的间距,设置有沿垂直方向较长的防波壁192。最好将图14所示的成整体形成的多个驱动器106用作这些多个驱动器106。在驱动器106与防波壁192之间,形成有充满墨的间隙。另外,防波壁192与驱动器106之间的间隙按照不通过毛细管力而保持墨的方式间隔开。当墨容器194横向晃动时,由于该横向的晃动,在墨容器194的内部,墨产生波动,由于该冲击,气体或气泡为驱动器106检测到,这样驱动器106可能产生误动作。由于按照本发明的方式设置防波壁192,这样可防止在驱动器106附近处,波产生波动,可防止驱动器106产生误动作。另外,防波壁192防止因墨晃动而造成的气泡侵入驱动器106。
图34表示墨盒180的又一个实施例。图34(A)中的墨盒180G具有多个防波壁212,每个沿容器194的顶面194c向下延伸,由于相应的防波壁212的底端与容器194的底面之间按照规定的间距间隔开,这样容器194的底部是连通的。墨盒180G包括由多个防波壁212分别分隔成的多个接纳室213。该多个接纳室213的底部相互是连通的。在多个接纳室213中的驱动器106安装于容器194的顶面194c上。最好如图14所示使用这些在一个主体上形成的多个驱动器106。驱动器106基本上设置于容器194中的顶面194c的中心部。接纳室213的容积在墨供给口187一侧为最大,随着从墨供给口187朝向容器194的里侧的不断远离,接纳室213的容积逐渐减小。因此,设置有驱动器106的间距在供给口187一侧较大,从墨供给口187,朝向背离墨容器194的里侧的方向,变窄,由于墨从墨供给口187排出,空气从空气导入口185进入,这样墨从墨供给口187一侧的接纳室213,朝向墨盒180G里侧的接纳室213,实现消耗。例如,在最靠近墨供给口187的接纳室213中的墨消耗,最靠近接纳室213中的墨的液位下降期间,在其它的接纳室213中,墨是盛满的。如果最靠近墨供给口187的接纳室213中的墨消耗完,空气侵入从墨供给口187开始计的第二个接纳室213,该第二个接纳室213内的墨开始消耗,该第二个接纳室213中的墨的液位开始下降。此刻,在从墨供给口187开始计的第三个以后的接纳室213中,墨是盛满的。按照上述方式,墨依次在从靠近墨供给口187的接纳室213,到较远的接纳室213中进行消耗。
按照上述方式,在本实施例中,驱动器106按照一定间距,设置于相应的检测侧墨接纳室213中的顶面194c上。于是,驱动器106可分级地检测墨量的减少。此外,由于墨接纳室的容量按照从墨供给口187,到接纳室213的里侧的方式,逐渐减小,于是,驱动器106所检测的该墨量的时间间隔便逐渐减小,越接近墨用完,其检测频率越高。
图34(B)中的墨盒180H包括一个分隔壁212,该分隔壁212从容器194中的顶面194c,朝向下方延伸。由于分隔壁212的底端212与容器194的底壁之间按照规定的间距间隔开,这样墨容器194的底部是连通的。上述墨盒180H包括由分隔壁212分隔成的两个接纳室213a和213b。接纳室213a与213b的底部相互连通。墨供给口187一侧的接纳室213a的容积大于从墨供给口187看,更靠近位于内侧的接纳室213a的容积。最好检测侧墨接纳室213b的容积小于通气侧墨接纳室213a的容积的一半的值。
在接纳室213b的顶面194c上,安装有驱动器106。另外,在接纳室213b上,形成有作为槽的缓冲器214,其捕获在制造墨盒180H时进入的气泡。在图34(B)中,缓冲器214呈从墨容器194的侧壁194b,朝向上方延伸的槽状。由于该缓冲器214捕获侵入墨接纳室213b的气泡,这样可防止下述情况,该情况指由于该气泡,驱动器106产生检测为墨用完的误动作。另外,由于驱动器106设置于接纳室213b的顶面194c上,这样通过对从检测到接近墨用完,到完全墨用完的状态之间的墨量,进行对应于通过点式计数器所掌握的接纳室213a内的墨的消耗状态的修正,则可使墨消耗到最终。另外,通过改变分隔壁212的长度或间距等方式,调节接纳室213b的容积,则可改变检测到接近墨用完后的可消耗的墨量。
图34(C)为表示在图34(B)的墨盒180I的接纳室213b中,填充有多孔部件216的图。该多孔部件216按照埋入接纳室213b内的从多孔部件216b顶面到底面的整个空间的方式设置。该多孔部件216与驱动器106相接触。当墨容器倒下时,或在滑架上的往复移动的过程中,空气侵入墨接纳室213b内部,这样可能使驱动器106产生误动作。但是,如果具有多孔部件216,将空气捕获,则可防止空气侵入驱动器106。另外,由于多孔部件216保持墨,这样可防止下述情况,该情况指由于墨容器晃动,墨附着于驱动器106上,驱动器106将墨用完误检测为具有墨。最好多孔部件216设置于容积最小的接纳室213中。另外,由于驱动器106设置于接纳室213b的顶面194c上,这样可对从检测到接近墨用完到处于完全墨用完的状态之间的墨量进行修正,可将墨消耗到最后。还有,通过改变分隔壁212的长度或间距等方式,调节接纳室213b的容积,则可改变检测到接近墨用完后的可消耗的墨量。
图34(D)表示下述墨盒180J,多孔部件216由孔径不同的两种多孔部件216A和216B构成。多孔部件216A设置于多孔部件216B的上方。顶侧的多孔部件216A的孔径大于底侧的多孔部件216B的孔径。或多孔部件216A由其液体亲合性小于多孔部件216B的部件形成。由于孔径较小的多孔部件216B的毛细管力大于孔径较大的多孔部件216A,这样接纳室213b内部的墨汇集并保持于底侧的多孔部件216B中。于是,不会产生下述情况,该情况指如果空气到达驱动器106处一次,检测为墨用完,则空气再次到达驱动器106,检测为具有墨。另外,由于墨为远离驱动器106一侧的多孔部件216B吸收,这样驱动器106附近处的墨的排泄性良好,检测墨的有无时的声阻抗的变化量较大。另外,由于驱动器106设置于接纳室213b的顶面194c上,这样通过对从检测到接近墨用完,到完全墨用完的状态之间的墨量,进行修正,则可使墨消耗到最终。另外,通过改变分隔壁212的长度或间距等方式,调节接纳室213b的容积,则可改变检测到接近墨用完后的可消耗的墨量。
图35表示作为图34(C)所示的墨盒180I的另一个实施例的墨盒180K的剖视图。图35所示的墨盒180k中的多孔部件216按照下述方式设置,该方式为:多孔部件216的底部的水平方向的截面面积朝向墨容器194的底面方向逐渐减小而受到压缩,另外其孔径减小。图35(A)中的墨盒180K在侧壁上,设置有肋,以便使多孔部件216的下方的孔径减小而实现压缩。由于多孔部件216的底部的孔径随着上述的压缩而减小,这样墨汇集到多孔部件216的底部,并且保持于在此处。由于墨为远离驱动器106一侧的多孔部件216的底部吸收,这样驱动器106附近处的墨的排泄性良好,检测墨的有无时的声阻抗的变化量较大。于是,可防止产生下述情况,该情况指因墨产生晃动,墨附着于安装在墨盒180K的顶面上的驱动器106上,驱动器106将墨用完,误检测为具有墨。
在图35(B)和图35(C)中的墨盒180L中,接纳室的水平方向的横截面积朝向墨容器194的底面的方向逐渐减小,以便使多孔部件216的底部的水平方向的横截面积在墨容器194的宽度方向,朝向墨容器194的底面逐渐减小而实现压缩。由于多孔部件216底部的孔径随着上述的压缩而减小,这样墨汇集到多孔部件216的底部,并且保持于在此处。由于墨为远离驱动器106一侧的多孔部件216B的底部吸收,这样驱动器106附近处的墨的排泄性良好,检测墨的有无时的声阻抗的变化量较大。于是,可防止产生下述情况,该情况指因墨产生晃动,墨附着于安装在墨盒180L的顶面上的驱动器106上,驱动器106将墨用完,误检测为具有墨。
图36表示作为采用驱动器106的墨盒的再一个实施例的墨盒。图36(A)的墨盒220A包括有第一分隔壁222,该第一分隔壁222按照从墨盒220A的顶面朝向下方延伸的方式设置。由于第一分隔壁222的底端与墨盒220A的底壁之间,按照规定的间距间隔开,这样墨可通过墨盒220A中的底壁,流向墨供给口230。相对第一分隔壁222,在墨供给口230的一侧,按照下述方式形成有第二分隔壁224,该方式为:其从墨盒220A中的底壁朝向上方延伸。由于第二分隔壁224的顶端与墨盒220A中的顶壁之间,按照规定的间距间隔开,这样墨可通过墨盒220A的顶壁,流入墨供给口230。
从墨供给口230看,通过第一分隔壁222,在第一分隔壁222的里侧,形成第一接纳室225a。另外,从墨供给口230看,通过第二分隔壁224,在第二分隔壁224的靠近自己一侧,形成第二接纳室225b。第一接纳室225a的容积大于第二接纳室225b的容积。由于第一防波壁222和第二防波壁224之间,按照刚好产生毛细管现象的间距间隔开,这样便形成毛细管通路227。因此,第一接纳室225a中的墨在毛细管通路227中的毛细管力的作用下,汇集于毛细管通路227中。因此,可防止气体或气泡混入接纳室225b中。此外,接纳室225b内部的墨的液位可稳定地逐渐下降。沿墨供给口230观看,由于第一接纳室225a相对第二接纳室225b,形成于更里侧,这样在第一接纳室225a中的墨消耗完后,便消耗第二接纳室225b中的墨。
驱动器106安装于墨盒220A中的墨供给口230一侧的侧壁,即第二接纳室225b中的墨供给口230一侧的侧壁上。驱动器106检测第二接纳室225b内部的墨的消耗状态。由于驱动器106安装于侧壁上,这样可稳定地检测到接近墨用完时刻的墨的残余量。还有,通过改变驱动器106安装于第二接纳室225b的侧壁上的高度,可自由地设定下述情况,该情况指使何时的墨残余量为墨用完状态。由于通过毛细管通路227,墨从第一接纳室225a,供向第二接纳室225b,这样驱动器106不会受到墨盒220A的横向晃动造成的墨的横向晃动的影响,由此,驱动器106可确实测定墨的残余量。再有,由于毛细管通路227保持墨,这样便防止墨沿反方向,从第二接纳室225b,流向第一接纳室225a。
在墨盒220A的顶面,设置有止回阀228。通过该止回阀228,可防止在墨盒220A横向晃动时,墨泄漏到墨盒220A的外部。还有,由于将止回阀228设置在墨盒220A的顶面,这样可防止墨从墨盒220A中蒸发掉。如果墨盒220A内部的墨消耗,墨盒220A内部的负压超过止回阀228的压力,则该止回阀228打开,将空气吸入到墨盒220A中,此后,该阀关闭,墨盒220A的内部压力保持一定。
图36(C)和图36(D)表示止回阀228的具体结构的剖面。图36(C)中的止回阀228包括阀232,该阀232具有由橡胶形成的叶片232a。与墨盒220的外部连通的通气孔233按照与叶片232a相对的方式,设置于墨盒220中。通过该叶片232a,通气孔233实现开闭。在止回阀228中,如果墨盒220内部的墨减少,墨盒220内的负压超过止回阀228的压力,则叶片232a朝向墨盒220的内侧打开,外部的空气进入到墨盒220的内部。图36(D)中的止回阀228包括由橡胶形成的阀232和弹簧235。在该止回阀228中,如果墨盒220内部的负压超过止回阀228的压力,则阀232推压弹簧235而实现打开,将外部的空气吸入到墨盒220的内部,之后其关闭,墨盒220的内部的负压保持一定。
作为在图36(A)中的墨盒220A中设置止回阀228的替换方式,图36(B)中的墨盒220B在第一接纳室225a中,设置有多孔部件242。该多孔部件242保持墨盒220B内部的墨,并且当墨盒220B横向晃动时,防止墨泄漏到墨盒220B的外部。
上面对在安装于滑架上的,独立于滑架的墨盒中,在墨盒或滑架中安装有驱动器106的场合进行了描述,但是也可将驱动器106安装于下述墨箱上,该墨箱与滑架形成整体,与滑架一起安装于喷墨打印机中。另外,也可通过独立于滑架的管等,将驱动器106安装于在滑架上供墨的墨盒方式的墨箱上。此外,还可将本发明的驱动器安装于下述墨盒上,该墨盒与打印头和容器形成整体,以可更换的方式形成。
虽然上面通过实施例对本发明进行了描述,但是本发明的技术范围不限于上述实施例中所记载的范围。可对上述实施例进行多种的更改,改进。根据权利要求书的请求保护范围的描述显然知道,进行了这样的更改或改进的形式也应包含于本发明的技术范围内。
本发明的消耗状态检测方法和液体容器可正确地对液体的残余量进行检测,并且无需复杂的密封结构。另外,本发明的液体消耗状态检测不受液体消耗状态的测定初期时产生的不稳定的测定信号的影响。此外,本发明的液体阻抗检测方法可缩短检测液体消耗状态的时间。

Claims (44)

1.一种液体容器内的液体消耗状态的检测方法,其包括下述步骤:
在液体容器中的所需位置,设置具有压电元件的检测装置,该所需位置是这样的,从而上述检测装置的至少一部分与该液体相接触;
测定检测装置的残余振动;
根据上述残余振动的测定结果,检测接纳于液体容器内的液体消耗状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于该方法还包括驱使上述检测装置产生振动的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于上述残余振动测定步骤包括测定残余振动的频率的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于上述残余振动测定步骤包括测定上述检测装置周围的液体的共振频率的步骤。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于在从上述驱动步骤后的预定时间之后,进行上述测定步骤。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于在上述检测装置振动几次后,进行上述测定步骤。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于上述测定步骤包括测定残余振动中的预定的多个波峰之间的时间的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于上述测定步骤包括测定在预定的时间内的残余振动中的波峰数量的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于上述测定步骤包括测定因上述的残余振动,检测装置产生的反向电动势的步骤。
10.根据权利要求3所述的方法,其特征在于该方法还包括下述步骤:
预先测定液体容器盛满液体时的,检测装置的残余振动的第一频率,将该频率作为基准频率;
测定液体容器中的液体消耗时的,检测装置的残余振动的第二频率;
对上述基准频率与上述第二频率进行比较;
根据上述比较步骤的结果,判断上述液体容器中的液体的消耗状态。
11.根据权利要求3所述的方法,其特征在于上述残余振动频率测定步骤包括测定检测装置的残余振动的多个共振频率模式的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于上述测定步骤包括测定第一和第二共振频率模式,将这两个共振频率模式视为单独图案的步骤。
13.一种液体容器,其包括:
外壳,其内接纳有液体;
开设于上述外壳中的液体供给口;
检测装置,其具有压电元件,上述检测装置根据上述压电元件的残余振动,产生检测信号,该检测信号表示上述外壳中的液体的消耗状态。
14.根据权利要求13所述的液体容器,其特征在于上述检测装置受到驱动而产生振动。
15.根据权利要求13所述的液体容器,其特征在于上述检测信号表示上述检测装置的残余振动的频率。
16.根据权利要求13所述的液体容器,其特征在于上述检测信号表示上述检测装置周围的液体的共振频率。
17.根据权利要求13所述的液体容器,其特征在于上述检测装置按照至少一个共振频率模式振动。
18.根据权利要求1 3所述的液体容器,其特征在于上述检测信号表示因上述的残余振动,检测装置所产生的反向电动势。
19.根据权利要求13所述的液体容器,其特征在于上述液体容器为喷墨打印机用的墨盒。
20.一种通过具有压电元件的检测装置,检测液体容器内的液体的消耗状态用的检测控制电路,其包括:
测定电路部,其测定上述检测装置的残余振动;
检测电路部,其接收来自上述测定电路部的信号,根据测定电路部的输出信号,输出表示上述液体容器内的液体的消耗状态的信号。
21.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述测定电路部测定检测装置的残余振动的频率。
22.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述测定电路部至少测定上述检测装置周围的液体的一个共振频率。
23.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述测定电路部测定因上述的残余振动,上述检测装置产生的反向电动势。
24.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述测定电路部包括放大器,该放大器包括PNP型晶体三极管和NPN型晶体三极管,该NPN型晶体三极管以互补的方式与PNP型晶体三极管连接,上述PNP型晶体三极管的发射极与上述NPN型晶体三极管的发射极彼此连接。
25.根据权利要求24所述的电路,其特征在于对检测装置施加驱动电压,该电压是连接于上述NPN型晶体三极管中的发射极与上述PNP型晶体三极管中的发射极之间的点,与接地之间产生的。
26.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述测定电路部包括放大器,该放大器包括P型场效应晶体三极管和N型场效应晶体三极管,该N型场效应晶体三极管以互补的方式与P型场效应晶体三极管连接,上述P型场效应晶体三极管中的源极与上述N型场效应晶体三极管中的源极连接。
27.根据权利要求26所述的电路,其特征在于对检测装置施加驱动电压,该电压是连接于N型场效应晶体三极管与P型场效应晶体三极管中的源极之间的点,与接地之间产生的。
28.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述检测电路部包括计数器,其计算在预定的时间内的残余振动的振动次数,上述检测电路部根据该计算值,判断液体的消耗状态。
29.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述检测电路部包括计数器,其计算在上述残余振动振动预定的次数的时间内的时钟数量,所述时钟具有一个周期,其短于残余振动的振动周期。
30.根据权利要求28所述的电路,其特征在于在残余振动的振动预定次数后,上述检测电路部开始计算残余振动的振动次数。
31.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述检测电路部输出表示上述液体容器是否与测定电路连接的信号。
32.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述测定电路部还包括多个放大器,该多个放大器与多个检测装置中的一个连接,以便提供驱动电压,上述检测电路部接收来自与相应的检测装置对应的测定电路部的多个信号,根据上述测定电路部的每个输出信号,输出表示液体容器中的液体的消耗状态的多个信号。
33.根据权利要求20所述的电路,其特征在于上述电路还包括控制电路部,其对下述操作进行控制,该操作指根据上述检测电路部的输出信号,使液体容器中的液体消耗。
34.根据权利要求33所述的电路,其特征在于上述控制电路部包括信息存储控制电路部,其用于读取存储于与液体容器连接的存储装置内的液体的消耗状态,将与通过上述检测电路部所检测的液体的消耗状态有关的信息,写入上述存储装置内。
35.一种计算机可读取的记录介质,其上存储有设置于喷墨打印机中的控制电路用的程序,该控制电路用于通过固定于墨盒的适合位置上的具有压电元件的的检测装置,检测上述墨盒内的墨的消耗状态,该程序包括下述步骤:
测定检测装置的残余振动;
根据上述残余振动的测定结果,检测墨盒内的墨的消耗状态。
36.根据权利要求35所述的记录介质,其特征在于其还包括驱使检测装置产生振动的步骤。
37.根据权利要求35所述的记录介质,其特征在于上述残余振动测定步骤包括测定残余振动的频率的步骤。
38.根据权利要求35所述的记录介质,其特征在于上述残余振动测定步骤包括测定检测装置周围墨的共振频率的步骤。
39.根据权利要求36所述的记录介质,其特征在于在上述驱动步骤后的一定时间以后,进行上述测定步骤。
40.根据权利要求36所述的记录介质,其特征在于在上述检测装置振动几次之后,进行上述测定步骤。
41.根据权利要求36所述的记录介质,其特征在于上述测定步骤包括测定残余振动的预定的多个波峰之间的时间的步骤。
42.根据权利要求35所述的记录介质,其特征在于上述测定步骤包括测定预定的时间内的残余振动的波峰数量的步骤。
43.根据权利要求35所述的记录介质,其特征在于上述测定步骤包括测定因上述的残余振动,检测装置产生的反向电动势的步骤。
44.根据权利要求37所述的记录介质,其特征在于其还包括下述步骤:
预先测定墨盒盛满墨时的,检测装置的残余振动的第一频率,将上述频率作为基准频率;
测定墨盒内的墨消耗时的,检测装置的残余振动的第二频率;
对上述基准频率与上述第二频率进行比较;
根据上述比较步骤的结果,判断上述墨盒中的墨的消耗状态。
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