專利名稱：安裝結(jié)構(gòu)體、模塊體及液體容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將壓電裝置安裝到液體容器上的安裝結(jié)構(gòu)體、具有該安裝結(jié)構(gòu)體及壓電裝置的模塊體及具有該模塊體與容器本體的液體容器。所述壓電裝置通過檢測聲阻抗的變化，特別是通過檢測其中的共振頻率的變化，從而檢測出容納液體的液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)。
下面，以安裝在噴墨式記錄裝置上的墨盒為例，說明現(xiàn)有技術(shù)中的液體容器。一般來說，噴墨記錄裝置具有給壓力發(fā)生室加壓的壓力發(fā)生裝置、搭載有噴墨式記錄頭的托架及容納有通過流路向記錄頭供給的墨的墨箱，噴墨式記錄頭備有以加壓的墨為墨滴進(jìn)行噴射的噴嘴開口，該噴墨記錄裝置作成可連續(xù)打印的結(jié)構(gòu)。一般將墨箱作為相對(duì)于記錄裝置可裝卸的墨盒結(jié)構(gòu)，以便在墨消耗掉的時(shí)候，使用者可以簡單進(jìn)行交換。
以往，作為墨盒的墨消耗的控制方法，有下述公知的方法利用軟件，對(duì)記錄頭噴射的墨滴的讀數(shù)數(shù)值與打印頭維修工序中吸引的墨量進(jìn)行積算，在計(jì)算上控制墨消耗的方法；或者，將兩根直接液面檢測用的電極安裝在墨盒上，檢測實(shí)際上墨以給定量消耗的時(shí)間，依此控制墨消耗的方法。
但是，用軟件積算墨滴噴射數(shù)或吸引的墨量并計(jì)算控制墨消耗的方法會(huì)產(chǎn)生下述問題根據(jù)使用環(huán)境，例如根據(jù)使用室內(nèi)的溫度或溫度的高低、墨盒開封后經(jīng)過的時(shí)間、使用者內(nèi)部的使用頻率的不同等，墨盒內(nèi)的壓力或墨的粘度會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致計(jì)算上的墨消耗量與實(shí)際消耗量之間產(chǎn)生不可忽視的誤差。即使是同一墨盒，一旦卸下再次安裝時(shí)，積算的數(shù)值一度也需要調(diào)整，因此帶來了不能真正了解實(shí)際的墨剩余量的問題。
另一方面，通過電極控制消耗時(shí)間的方法，由于可檢測出墨消耗某一點(diǎn)的消耗量，所以能以高的可靠性控制墨的剩余量。但是，為了檢測墨的液面，墨必須用導(dǎo)電性的，從而限定了所用墨的種類，也帶來了電極與墨盒間的液密結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。另外，作為電極材料，通常使用導(dǎo)電性好、耐腐蝕性高的貴金屬，因此，還帶來了墨盒的制造費(fèi)用增多的問題。再者，由于兩根電極必須分別安裝在各墨盒的另外的場所，因此制造工序繁多，結(jié)果，也帶來了制造成本太高的問題。
此外，在上述通過電極控制消耗時(shí)間的方法中，用于把電極安裝在墨盒上的孔必須設(shè)置在墨盒上。因此，用塑料制造墨盒時(shí)，注射模塑成形工藝復(fù)雜。
另外，為了保持液密，電極需要有特殊的密封結(jié)構(gòu)，這樣，電極與墨盒分離困難。結(jié)果，導(dǎo)致了電極、墨盒的交換或再回收困難的問題發(fā)生。
為了解決上述問題，提出了一種可以正確地檢測出液體剩余量、且不需要復(fù)雜的密封結(jié)構(gòu)、安裝在液體容器上的壓電裝置及模塊體。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種將具有檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的功能的壓電裝置安裝到液體容器上的安裝結(jié)構(gòu)體，從而使壓電裝置向液體容器上的安裝與拆卸簡單易行。
即，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式，提供一種安裝結(jié)構(gòu)體，用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到液體容器上，其特征是，包括裝有壓電裝置的壓電裝置安裝部和安裝到液體容器上的液體容器安裝部。壓電裝置安裝部具有開口部，通過該開口部，使壓電裝置的振動(dòng)部分與液體容器內(nèi)的液體接觸。還包括具有開口部的安裝板，壓電裝置通過安裝板可以安裝在壓電裝置安裝部上。壓電裝置包括具有由一對(duì)電極夾持的壓電層的壓電元件及將壓電元件配置在一個(gè)面上的振動(dòng)板，該振動(dòng)板的另一面上配置有形成空腔的空腔形成部件，通過該空腔，振動(dòng)板與液體容器內(nèi)的液體接觸。空腔形成部件可以是與壓電元件及振動(dòng)板一體形成的基板?？涨恍纬刹考部梢允前惭b在壓電裝置上的安裝板。還包括具有開口部的安裝板，基板的空腔與安裝板的開口部可以以連通方式配置著。也可以在液體容器安裝部的上面形成壓電裝置安裝部。也可以在從液體容器安裝部突出地形成的壓電裝置安裝部的側(cè)面安裝壓電裝置。壓電裝置具有壓電元件，壓電元件具有將壓電元件與容器內(nèi)的液體絕緣的絕緣部。還包括將壓電裝置安裝部與液體容器安裝部模制的模部。液體容器安裝部具有嵌合在液體容器上形成的貫通孔中的圓柱部。液體容器安裝部具有與圓柱部一體形成的基座。在液體容器安裝部的與液體容器的嵌合部上設(shè)有密封結(jié)構(gòu)。通過殘留在壓電裝置的剩余振動(dòng)產(chǎn)生逆向電功率。安裝結(jié)構(gòu)體還包括電路基板。壓電裝置安裝部相對(duì)于液體容器內(nèi)的液面可以以傾斜方式形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一形式，涉及一種安裝結(jié)構(gòu)體，用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置作為一體結(jié)構(gòu)安裝到液體容器上，包括與壓電裝置的電極接觸的導(dǎo)線、將導(dǎo)線與液體容器的接合部模制的模部。壓電裝置可以具有向液體容器內(nèi)部突出的腳部。
根據(jù)本發(fā)明的再一形式，液體容器配設(shè)有上述安裝結(jié)構(gòu)體。壓電裝置安裝部以向液體容器內(nèi)方突出的形式配置著。壓電裝置安裝部也可以相對(duì)于液體容器內(nèi)的液面傾斜地形成。液體容器安裝部與液體容器的安裝部位也可以通過模制形成。上述安裝結(jié)構(gòu)體可拆卸地安裝著。
根據(jù)本發(fā)明的再一形式，是用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到液體容器上的安裝結(jié)構(gòu)體，包括將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給上述壓電裝置的一對(duì)導(dǎo)電部件、與上述一對(duì)導(dǎo)電部件一體樹脂成形的成形體；上述一對(duì)導(dǎo)電部件的每一個(gè)包括與壓電裝置電連接的尖端部、與電路基板電連接的基端部及連接尖端部與基端部的中間部，上述中間部的至少一部分埋設(shè)在成形體的內(nèi)部。
另外，最好是，一對(duì)上述尖端部配置在同一平面內(nèi)，一對(duì)上述基端部配置在與用于配置一對(duì)尖端部的平面不同的另一同一平面內(nèi)。
最好是，上述一對(duì)導(dǎo)電部件分別通過讓由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的細(xì)長部件彎曲而形成，配置上述一對(duì)尖端部的同一平面與配置上述一對(duì)基端部的另一同一平面彼此相互平行，位于同一平面內(nèi)的部分的細(xì)長部件與位于另一同一平面內(nèi)的部分的細(xì)長部件，在相對(duì)于該同一平面及另一同一平面垂直的方向上不相互重合。
最好是，上述成形體樹脂成形時(shí)，上述一對(duì)尖端部彼此通過連接部件連接，樹脂成形后除去該連接部件。
最好是，在上述連接部件上形成定位孔，用于相對(duì)于成形體的樹脂成形所使用的模而對(duì)一對(duì)導(dǎo)電部件定位的模的一部分插入該定位孔。
最好是，如權(quán)利要求29所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，上述定位孔在對(duì)應(yīng)于上述壓電裝置振動(dòng)的部分的位置形成。
最好是，上述成形體的樹脂成形使用凹側(cè)模及與之嵌合的凸側(cè)模，通過上述連接部件連接的一對(duì)導(dǎo)電部件的一部分，具有相對(duì)于凸側(cè)模對(duì)一對(duì)導(dǎo)電部件定位的與凸側(cè)模一部分外形對(duì)應(yīng)的輪廓。
最好是，上述成形體進(jìn)行樹脂成形時(shí)，由一對(duì)模夾持住一對(duì)尖端部的至少一部分，由此，使一對(duì)尖端部的至少一部分沒有埋沒在樹脂內(nèi)，而處于露出的狀態(tài)，上述一對(duì)尖端部的露出部分形成電接點(diǎn)。
最好是，在上述成形體上形成用于接受壓電裝置的凹部，一對(duì)尖端部配置在凹部的底面。
本發(fā)明的再一形式的模塊體，其特征是配置有上述任意記載的安裝結(jié)構(gòu)體和嵌入上述安裝結(jié)構(gòu)體的上述凹部的上述壓電裝置，上述壓電裝置具有壓電元件和一個(gè)面上配置壓電元件的振動(dòng)板，該壓電元件具有由一對(duì)電極夾持的壓電層，在振動(dòng)板的另一個(gè)面上配置有用于形成空腔的空腔形成部件，通過該空腔使液體容器內(nèi)的液體與振動(dòng)板接觸。
最好是，上述壓電裝置具有相對(duì)于上述安裝結(jié)構(gòu)體的一對(duì)尖端部通過導(dǎo)電性粘接劑電連接的一對(duì)電極，上述壓電裝置的周圍用樹脂密封，使液體不會(huì)蔓延到壓電裝置的里側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的再一形式，是用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到液體容器上的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于包括配置有與壓電裝置電連接的電線的基部和突設(shè)在上述基部上并安裝有壓電裝置的突出部，與壓電裝置電連接的電線通過二次成形樹脂電鍍以三元形狀形成。
最好是，上述突出部的端部上形成有用于接受壓電裝置的凹部，在上述凹部的底面，通過電線的至少一部分形成與壓電裝置的一對(duì)電極電連接的部分。
最好是，上述突出部具有突設(shè)在基部的筒狀部和用于密封筒狀部的尖端開口的密封部，在密封部的表面形成凹部，在凹部的底面形成貫通密封部的貫通孔，與上述壓電裝置的一對(duì)電極電連接的部分的電線，是從上述凹部的底面通過貫通孔的里面延續(xù)到密封部的里面一側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明再一形式的模塊體，其特征是配置有用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置、與壓電裝置電連接的電路基板以及壓接夾持連接器，該壓接夾持連接器用于將電路基板上形成的一對(duì)電極與壓電裝置的一對(duì)電極電連接在一起，并壓接、夾持在電路基板與壓電裝置之間。
最好是，上述壓接夾持連接器具有在電路基板與壓電裝置之間的壓接、彈性壓縮的絕緣性彈性體和朝壓縮方向向該彈性體的內(nèi)部延伸的多根導(dǎo)線。
最好是，上述壓接夾持連接器具有配置在電路基板上形成的一對(duì)電極與壓電裝置的一對(duì)電極之間的一對(duì)導(dǎo)電橡膠部件以及將一對(duì)導(dǎo)電橡膠部件彼此連接在一起的絕緣橡膠部件。
最好是，上述壓電裝置包括；具有由一對(duì)電極夾持的壓電層的壓電元件以及將壓電元件配置在一個(gè)面上的振動(dòng)板，該振動(dòng)板的另一面上配置有形成空腔的空腔形成部件，通過該空腔，上述液體容器內(nèi)的液體與上述振動(dòng)板接觸。
在上述各形式中，通過與壓電裝置連接的一對(duì)導(dǎo)電部件支持壓電裝置。


圖1是激勵(lì)器106的詳細(xì)示意圖。
圖2是激勵(lì)器106的構(gòu)成及等效電路的示意圖。
圖3是墨密度與通過激勵(lì)器106檢測的墨共振頻率的關(guān)系的示意圖。
圖4是激勵(lì)器106的逆向電功率波形的示意圖。
圖5是表示模塊體100的示意圖。
圖6是表示圖5所示的模塊體100的構(gòu)成的分解透視圖。
圖7是模塊體另一實(shí)施形式的示意圖。
圖8是表示圖7所示的模塊體的構(gòu)成的分解透視圖。
圖9是模塊體再一實(shí)施形式的示意圖。
圖10是表示將圖5所示的模塊體100安裝在墨容器1上的斷面的一例子的示意圖。
圖11是模塊體再一實(shí)施形式的示意圖。
圖12是表示圖11所示安裝結(jié)構(gòu)體的開口部斷面的一例子的示意圖。
圖13是貫通孔2c的另一實(shí)施形式的平面示意圖。
圖14是貫通孔2c的再一實(shí)施形式的平面示意圖。
圖15是具有安裝結(jié)構(gòu)體的墨盒與噴墨記錄裝置的示意圖。
圖16是容納有數(shù)種墨的墨盒的示意圖。
圖17是墨盒180再一例子的示意圖。
圖18是表示采用圖17所示墨盒的噴墨記錄裝置的示意圖。
圖19是安裝有圖9所示的模塊體500的墨盒180d的斷面圖。
圖20是安裝有圖9所示的模塊體500的另一墨盒180e的斷面圖。
圖21是用于制造本發(fā)明一實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體的板狀部件的平面圖。
圖22是表示將圖21所示的板狀部件進(jìn)行彎曲加工的狀態(tài)的透視圖。
圖23是表示圖22所示的經(jīng)過彎曲加工的一對(duì)細(xì)長部件放大的示意圖。
圖24是表示通過插入成形將成形體與圖22所示的經(jīng)過彎曲加工的一對(duì)細(xì)長部件一體形成的狀態(tài)的透視圖。
圖25是表示通過插入成形將成形體與圖22所示的經(jīng)過彎曲加工的一對(duì)細(xì)長部件一體形成的狀態(tài)的斷面圖，示出了凸側(cè)模與凹側(cè)模嵌合之前的狀態(tài)。
圖26是表示通過插入成形將成形體與圖22所示的經(jīng)過彎曲加工的一對(duì)細(xì)長部件一體形成的狀態(tài)的斷面圖，示出了凸側(cè)模與凹側(cè)模嵌合之后的狀態(tài)。
圖27是表示圖24所示的成形體加工所使用的凹側(cè)模的構(gòu)成的示意圖。
圖28是表示圖24所示的成形體加工所使用的凸側(cè)模的構(gòu)成的示意圖。
圖29是表示用圖21所示的切斷部切斷枝部后切斷的一體成形部件的透視圖。
圖30是表示用圖21所示的切斷部切斷枝部后切斷的一體成形部件的示意圖。
圖31是表示在本發(fā)明的一實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體上安裝激勵(lì)器的樣子的透視圖。
圖32是表示在本發(fā)明的一實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體上安裝激勵(lì)器并用樹脂進(jìn)行模制所構(gòu)成的模塊體的透視圖。
圖33是表示本發(fā)明的一實(shí)施形式的激勵(lì)器構(gòu)成的示意圖。
圖34是表示本發(fā)明的一實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體的構(gòu)成的示意圖。
圖35是表示本發(fā)明的一實(shí)施形式的模塊體的分解透視圖。
圖36是表示圖35所示模塊體的壓接夾持連接器的一例子的示意圖。
圖37是表示圖35所示模塊體的壓接夾持連接器的再一例子的示意圖。
圖38是表示圖35所示模塊體的壓接夾持連接器的再一例子的示意圖。
圖39是表示圖35所示模塊體的壓接夾持連接器的再一例子的示意圖。
圖40是表示圖35所示模塊體的壓接夾持連接器的再一例子的示意圖。
下文，通過發(fā)明的實(shí)施形式說明本發(fā)明，但是以下的實(shí)施形式并不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求的發(fā)明的限定，而且，在實(shí)施形式中說明的特征的全部組合也不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的解決手段所必須的限定。
在本實(shí)施形式中，用于檢測墨盒內(nèi)的墨消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝在墨盒上的安裝結(jié)構(gòu)體的技術(shù)適用于本發(fā)明。
下文參照附圖，具體地說明本發(fā)明的實(shí)施形式。在附圖中，首先說明用于檢測墨的消耗狀態(tài)的壓電裝置的基本技術(shù)(圖1～圖4)。接著，在圖5以下，說明將壓電裝置安裝在墨盒上所使用的安裝結(jié)構(gòu)體、其分解圖、安裝結(jié)構(gòu)體的變化及用于墨盒的實(shí)例等。
此外，在本實(shí)施形式中，作為壓電裝置的一形式，雖然示出了“激勵(lì)器”，但是，壓電裝置并不限于激勵(lì)器，也可以是“彈性波發(fā)生裝置”或“壓電元件”。壓電裝置的構(gòu)成要素不限于本實(shí)施形式。作為用于實(shí)現(xiàn)安裝結(jié)構(gòu)體的一形式，可以使用“模塊體”或“模塊結(jié)構(gòu)體”之類的用語。
圖1及圖2示出了壓電裝置一實(shí)施形式的激勵(lì)器106細(xì)節(jié)及等效電路。這里所稱的激勵(lì)器，適用于至少通過檢測聲阻抗的變化來檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的方法。特別是適用于，通過用剩余振動(dòng)所進(jìn)行的共振頻率的檢測，至少可以檢測聲阻抗的變化，由此檢測出液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的方法。圖1(A)是激勵(lì)器106的放大平面圖。圖1(B)示出了激勵(lì)器106的B-B斷面。圖1(C)示出了激勵(lì)器106的C-C斷面。另外，圖2(A)及圖2(B)示出了激勵(lì)器106的等效電路。圖2(C)及圖2(D)分別示出墨盒內(nèi)裝滿墨時(shí)的包含激勵(lì)器106的周圍及其等效電路。圖2(E)及圖2(F)分別示出墨盒內(nèi)沒有墨時(shí)的包含激勵(lì)器106的周圍及其等效電路。
激勵(lì)器106包括大致在中央設(shè)置有圓形開口161的基板178、以覆蓋開口161的方式配備在基板178的一面(以下稱作表面)上的振動(dòng)板176、配置在振動(dòng)板176表面一側(cè)的壓電層160、從兩面夾著壓電層160的上部電極164和下部電極166、與上部電極164電結(jié)合的上部電極端子168、與下部電極166電結(jié)合的下部電極端子170以及配設(shè)在上部電極164與上部電極端子168之間且與兩者電結(jié)合的輔助電極172。壓電層160、上部電極164和下部電極166具有作為各自主要部分的圓形部分。壓電層160、上部電極164和下部電極166各自的圓形部分形成壓電元件。
振動(dòng)板176在基板178的表面覆蓋著開口161?？涨?62是由與開口161面對(duì)的部分振動(dòng)板176和基板178的表面開口161形成的?；?78的壓電元件相反一側(cè)的面(以下稱作里面)面對(duì)液體容器側(cè)，空腔162以與液體接觸的方式構(gòu)成。振動(dòng)板176相對(duì)于基板178液密地安裝著，即使液體進(jìn)入空腔162內(nèi)，也不能漏到基板178的表面一側(cè)。
下部電極166位于振動(dòng)板176的表面，即液體容器相反一側(cè)的面，并且安裝成使下部電極166中作為主要部分的圓形部分的中心和開口161的中心大體一致。另外，下部電極166的圓形部分的面積要比開口161的面積小一些。一方面，在下部電極166的表面一側(cè)使壓電層160的圓形部分中心與開口161的中心大體一致。壓電層160圓形部分的面積設(shè)定成小于開口161的面積，而大于下部電極166圓形部分的面積。
另一方面，在壓電層160的表面一側(cè)把上部電極164設(shè)置為使其主要部分的圓形部分的中心與開口161的中心大體一致。上部電極164的圓形部分的面積設(shè)定成要比開口161的圓形部分的面積小，而比下部電極166的圓形部分的面積大。
因此，壓電層160的主要部分，成為由上部電極164的主要部分和下部電極166的主要部分分別從表面一側(cè)和里面一側(cè)夾持的結(jié)構(gòu)，從而，能有效地變形驅(qū)動(dòng)壓電層160。壓電層160、上部電極164和下部電極166的各主要部分的圓形部分形成激勵(lì)器106的壓電元件。如上文所述，壓電元件與振動(dòng)板176連接。另外，上部電極164的圓形部分、壓電層160的圓形部分、下部電極166的圓形部分及開口161中的面積最大的是開口161。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，振動(dòng)板176上的實(shí)際上振動(dòng)的振動(dòng)區(qū)域由開口161決定。另外，由于上部電極164的圓形部分、壓電層160的圓形部分、下部電極166的圓形部分都比開口161的面積小，因此，振動(dòng)板176更易于振動(dòng)。進(jìn)一步來說，和壓電層160電連接的下部電極166的圓形部分及上部電極164的圓形部分中的下部電極166的圓形部分這一方比較小。從而，下部電極166的圓形部分決定了壓電層160中的發(fā)生壓電效果的部分。
上部電極端子168在振動(dòng)板176的表面一側(cè)通過輔助電極172與上部電極164電連接。另一方面，下部電極端子170在振動(dòng)板176的表面一側(cè)與下部電極166電連接。為了在壓電層160的表面一側(cè)形成上部電極164，在上部電極164與上部電極端子168連接的途中，必須設(shè)有臺(tái)階高差，該臺(tái)階高差與壓電層160的厚度和下部電極166的厚度之和相等。只在上部電極164上形成該臺(tái)階高差比較難，即使可以做到也會(huì)使上部電極164和上部電極端子168的連接狀態(tài)變?nèi)?，有斷開的危險(xiǎn)。因此，以輔助電極172作為輔助部件，連接上部電極164和上部電極端子168。于是，不論是壓電層160還是上部電極164都成為支持在輔助電極172上的結(jié)構(gòu)，可以得到所希望的機(jī)械強(qiáng)度，另外，也能可靠地保證上部電極164與上部電極端子168的連接。
另外，壓電元件和面對(duì)振動(dòng)板176中的壓電元件的振動(dòng)區(qū)域是激勵(lì)器106的實(shí)際上振動(dòng)的振動(dòng)部。包含在激勵(lì)器106中的部件通過相互燒成一體地形成比較合適。通過一體形成激勵(lì)器106，使激勵(lì)器106易于操作。進(jìn)一步來說，由于提高了基板178的強(qiáng)度，改善了振動(dòng)特性。也就是說，通過提高基板178的強(qiáng)度，只讓激勵(lì)器106的振動(dòng)部振動(dòng)，激勵(lì)器106上的振動(dòng)部以外的部分不再振動(dòng)。另外，由于激勵(lì)器106的振動(dòng)部以外的部分不再振動(dòng)，因此，提高了基板178的強(qiáng)度，與之相對(duì)，通過減薄振動(dòng)板176，實(shí)現(xiàn)了激勵(lì)器106的壓電元件薄且小。
作為壓電層160的材料，使用鋯酸鈦酸鉛(PZT)、鋯酸鈦酸鉛鑭(PIZT)或不使用鉛的無鉛壓電膜比較合適，作為基板178的材料最好使用氧化鋯或氧化鋁。另外，振動(dòng)基板176最好使用與基板178相同的材料，上部電極164、下部電極166、上部電極端子168及下部電極端子170可以使用具有導(dǎo)電性的材料，例如，金、銀、銅、粗鉑、鋁、鎳等金屬。
上述構(gòu)成的激勵(lì)器106適用于容納液體的容器。例如，可以安裝在噴墨記錄裝置所使用的墨盒、墨箱或容納用于洗滌記錄頭的洗滌液的容器等上。
圖1及圖2所示的激勵(lì)器106，安裝在液體容器規(guī)定的場所，使空腔162與容納在液體容器內(nèi)的液體接觸，在液體充分容納于液體容器內(nèi)的情況下，通過液體裝滿空腔162內(nèi)部及其外側(cè)。另一方面，使液體容器內(nèi)的液體消耗、液面下降至激勵(lì)器安裝位置以下時(shí)，空腔162內(nèi)處于不存在液體的狀態(tài)或者在空腔162內(nèi)僅殘存液體而其外側(cè)存在有氣體的狀態(tài)。激勵(lì)器106檢測這種狀態(tài)變化的起因，至少檢測聲阻抗的差異。由此，激勵(lì)器106可以檢測出液體是否為充分容納到液體容器中的狀態(tài)或使一定量液體消耗的狀態(tài)。另外，激勵(lì)器106還可以檢測出液體容器內(nèi)液體的種類。
下面說明激勵(lì)器的液面檢測原理。
為了檢測媒體聲阻抗的變化，需要測定媒體的阻抗特性或?qū)Ъ{特性。在測定阻抗特性或?qū)Ъ{特性的情況下，可以使用例如傳送回路。傳送回路在媒體上施加一定的電壓，通過改變頻率，測定經(jīng)過媒體流動(dòng)的電流。或者，傳送回路將一定的電流供給媒體，通過改變頻率，測定施加在媒體上的電壓。用傳送回路測定的電流值或電壓值的變化，表示聲阻抗的變化。另外，電流值或電壓值變成極大或極小的頻率fm也表示了聲阻抗的變化。
除了上述方法外，激勵(lì)器也可以用共振頻率的變化檢測液體聲阻抗的變化。作為利用液體聲阻抗變化的方法，利用激勵(lì)器的振動(dòng)部振動(dòng)后殘留在振動(dòng)部上的剩余振動(dòng)，在使用根據(jù)產(chǎn)生的逆向電功率檢測共振頻率的方法時(shí)可以利用例如壓電元件。壓電元件是通過殘留在激勵(lì)器振動(dòng)部的剩余振動(dòng)發(fā)生逆向電功率的元件，由激勵(lì)器的振動(dòng)部的振幅引起該逆向電功率大小的變化。因此，激勵(lì)器振動(dòng)部的振幅大的程度很容易檢測出來。另外，改變激勵(lì)器振動(dòng)部的剩余振動(dòng)頻率所引起的逆向電功率大小的周期是變化的。因此，激勵(lì)器振動(dòng)部的頻率與逆向電功率的頻率相對(duì)應(yīng)，在這里，共振頻率是指激勵(lì)器振動(dòng)部和連接于振動(dòng)部的媒體的共振狀態(tài)的頻率。
為了得到共振頻率fs，使振動(dòng)部與媒體處于共振狀態(tài)時(shí)的逆向電功率的測定所得到的波形發(fā)生傅里葉變換。激勵(lì)器的振動(dòng)不是只朝一個(gè)方向的變形，是同時(shí)產(chǎn)生撓曲、伸長等各種各樣的變形的。因此，包含共振頻率fs在內(nèi)有各種各樣的頻率。從而，使壓電元件與媒體處于共振狀態(tài)時(shí)的逆向電功率的波形發(fā)生傅里葉變換，特定最能支配的頻率成分，由此可以判斷共振頻率fs。
頻率fm是媒體導(dǎo)納最大或阻抗最小時(shí)的頻率。如果設(shè)定共振頻率fs，頻率fm通過媒體的介質(zhì)損耗或機(jī)械損失相對(duì)于共振頻率fs產(chǎn)生微降誤差。但是，由于從實(shí)測的頻率fm導(dǎo)出共振頻率fs是很費(fèi)事的，所以，一般來說，使用頻率fm代替共振頻率fs。在這里，將激勵(lì)器106的輸出輸入給傳送回路，由此，激勵(lì)器106至少可以檢測出聲阻抗。
通過試驗(yàn)證明測定媒體的阻抗特性或?qū)Ъ{特性依此測定頻率fm的方法以及通過測定激勵(lì)器振動(dòng)部的剩余振動(dòng)所產(chǎn)生的逆向電功率來測定共振頻率fs的方法所特定的共振頻率幾乎沒有差別。
激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域是由振動(dòng)板176中的開口161確定的構(gòu)成空腔162的部分。在液體容器內(nèi)充分地容納有液體的情況下，在空腔162內(nèi)充滿液體，振動(dòng)區(qū)域與液體容器內(nèi)的液體接觸。另一方面，在液體容器內(nèi)沒有充分地容納液體的情況下，振動(dòng)區(qū)域與殘留在液體容器內(nèi)空腔中的液體接觸，或者不與液體接觸而是與氣體或真空接觸。
本發(fā)明的激勵(lì)器106上設(shè)有空腔162，由此，激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域可以設(shè)計(jì)成使液體容器內(nèi)的液體殘留的形式。其理由將在下文敘述。
根據(jù)激勵(lì)器向液體容器上的安裝位置或安裝角度，雖然液體容器內(nèi)液體的液面在激勵(lì)器安裝位置的下方，但是，會(huì)出現(xiàn)激勵(lì)器的振動(dòng)區(qū)域中附著液體的情況。在只利用振動(dòng)區(qū)域中液體的有無來檢測激勵(lì)器有無液體的情況下，附著在激勵(lì)器的振動(dòng)區(qū)域的液體會(huì)妨礙液體有無的正確檢測。
例如，在液面處于激勵(lì)器安裝位置下方的狀態(tài)時(shí)，托架的往復(fù)移動(dòng)等會(huì)使液體容器搖動(dòng)，液體產(chǎn)生波動(dòng)，一旦有液滴附著在振動(dòng)區(qū)域，激勵(lì)器會(huì)誤判斷為在液體容器內(nèi)有充分的液體。與之相反，積極設(shè)置上能在振動(dòng)區(qū)域殘留有液體的情況下正確檢測出液體有無的空腔，即使液體容器搖動(dòng)使液面產(chǎn)生了波動(dòng)，也能防止激勵(lì)器的誤作動(dòng)。這樣，利用有空腔的激勵(lì)器，就可防止誤作動(dòng)。
另外，如圖2(E)所示，將液體容器內(nèi)無液體而激勵(lì)器106的空腔162殘存有液體容器內(nèi)的液體的情況設(shè)為液體有無的閾值。也就是說，空腔162的周圍無液體而空腔162內(nèi)的液體少于該閾值時(shí)判斷為無墨，空腔162的周圍有液體而液體多于該閾值時(shí)判斷為有墨。例如，在激勵(lì)器106裝在液體容器側(cè)壁的情況下，液體容器內(nèi)的液體處于激勵(lì)器安裝位置下方時(shí)判斷為無墨，液體容器內(nèi)的液體處于激勵(lì)器安裝位置上方時(shí)判斷為有墨。通過設(shè)定這樣的閾值，即使在空腔內(nèi)的墨干燥無墨時(shí)，也能判斷出為無墨，只要空腔內(nèi)無墨，即使托架搖動(dòng)等使墨再度附著在空腔上也不會(huì)越過閾值，所以可以判斷出為無墨。
下面，參照?qǐng)D1及圖2，說明從逆向電功率測定的媒體與激勵(lì)器106振動(dòng)部的共振頻率檢測液體容器內(nèi)的液體狀態(tài)的動(dòng)作及原理。在激勵(lì)器106中，通過上部電極端子168及下部電極端子170分別把電壓施加到上部電極164及下部電極166上。壓電層160中的由上部電極164及下部電極166夾持的部分產(chǎn)生電場。借助于該電場，壓電層160產(chǎn)生變形。通過壓電層160的變形，振動(dòng)板176中的振動(dòng)區(qū)域撓曲振動(dòng)。壓電層160變形后很久，撓曲振動(dòng)仍殘留在激勵(lì)器106的振動(dòng)部。
剩余振動(dòng)是激勵(lì)器106的振動(dòng)部與媒體的自由振動(dòng)。因而，施加在壓電層160上的電壓變成脈沖波形或矩形波時(shí)，施加電壓后，很容易得到振動(dòng)部與媒體的共振狀態(tài)。剩余振動(dòng)會(huì)使激勵(lì)器106的振動(dòng)部產(chǎn)生振動(dòng)，因而，壓電層160也會(huì)發(fā)生變形。因此，壓電層160發(fā)生逆向電功率。該逆向電功率可通過上部電極164、下部電極166、上部電極端子168及下部電極端子170檢測。借助檢測的逆向電功率，可以特定共振頻率，從而可檢測出液體容器內(nèi)的液體狀態(tài)。
一般來說，共振頻率fs可以用下式表示fs＝(1/(2*π*(M*Cact)1/2(式1)在這里，M是振動(dòng)部的聲質(zhì)量Mact與附加的聲質(zhì)量M′之和。Cact是振動(dòng)部的動(dòng)柔度。
圖1(C)是本實(shí)施形式中的空腔內(nèi)沒有殘存墨時(shí)的激勵(lì)器106的斷面圖。圖2(A)及圖2(B)是空腔內(nèi)沒有殘存墨時(shí)的激勵(lì)器106的振動(dòng)部及空腔162的等效電路。
Mact是振動(dòng)部的厚度與振動(dòng)部的密度之積除以振動(dòng)部的面積的結(jié)果，更詳細(xì)地說，如圖2(A)所示，用下式表示Mact＝Mpzt＋Melectrode1＋Melectrode2＋Mvib(式2)在這里，Mpzt是振動(dòng)部的壓電層160的厚度與壓電層160的密度之積除以壓電層160的面積的結(jié)果。Melectrode1是振動(dòng)部的上部電極164的厚度與上部電極164的密度之積除以上部電極164的面積的結(jié)果。Melectrode2是振動(dòng)部的下部電極166的厚度與下部電極166的密度之積除以下部電極166的面積的結(jié)果。Mvib是振動(dòng)部的振動(dòng)板的厚度與振動(dòng)板176的密度之積除以振動(dòng)板176振動(dòng)區(qū)域的面積的結(jié)果。但是，Mact可以從振動(dòng)部全體的厚度、密度及面積中算出來，在本實(shí)施形式中，壓電層160、上部電極164、下部電極166及振動(dòng)板176的振動(dòng)區(qū)域的各個(gè)面積，雖然有上述的大小關(guān)系，但最好使相互的面積差很小。另外，在本實(shí)施形式中，壓電層160、上部電極164及下部電極166中的作為其主要部分的圓形部分以外的部分，與主要部分相比最好小到可以忽略的程度。
因此，在激勵(lì)器106中，Mact是上部電極164、下部電極166、壓電層160及振動(dòng)板176中振動(dòng)區(qū)域的各個(gè)聲質(zhì)量之和。另外，動(dòng)柔度Cact是上部電極164、下部電極166、壓電層160及振動(dòng)板176中振動(dòng)區(qū)域所形成部分的動(dòng)柔度。
此外，圖2(A)、圖2(B)、圖2(D)、圖2(F)示出了激勵(lì)器106的振動(dòng)部及空腔162的等效電路。在該等效電路中，Cact表示的是激勵(lì)器106的振動(dòng)部的動(dòng)柔度。Cpzt、Celectrode1、Celectrode2及Cvib分別表示的振動(dòng)部的壓電層160、上部電極164、下部電極166及振動(dòng)板176的動(dòng)柔度。Cact用下式3表示1/Cact＝(1/Cpzt)＋(1/Celectrode1)＋(1/Celectrode2)＋(1/Cvib)(式3)根據(jù)2式及3式，也可以按照?qǐng)D2(A)、圖2(B)那樣的方式表示。
動(dòng)柔度Cact表示振動(dòng)部單位面積上有壓力作用時(shí)的變形引起的可容納媒體的體積。另外，動(dòng)柔度Cact也可以表示變形的容易程度。
圖2(C)是表示液體容器內(nèi)充分容納有液體的、激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍充滿液體的情況的激勵(lì)器106的斷面圖。圖2(D)的M′max表示液體容器內(nèi)充分容納有液體、激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍充滿液體的情況的附加聲質(zhì)量的最大值。M′max用下式表示M′max＝〔π*ρ/(2*k3)〕*〔2*(2*k*a)3/(3*π)〕/(π*a2)2(式4)其中，a為振動(dòng)部的半徑，ρ為媒體的密度，k為波數(shù)。另外，式4在激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域?yàn)榘霃絘的圓形的情況下成立。附加聲質(zhì)量M′表示通過處于振動(dòng)部附近的媒體的作用使振動(dòng)部的質(zhì)量在外觀上的增加。從式4可明顯地看出，M′max根據(jù)振動(dòng)部的半徑a與媒體的密度ρ而產(chǎn)生大的變化。
波數(shù)k用下式表示k＝2*π*fact/c(式5)其中，fact是不接觸液體時(shí)的振動(dòng)部的共振頻率。c是在媒體中傳播的聲音的速度。
圖2(D)示出了液體容器中裝滿液體、激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍也充滿液體時(shí)的圖2(C)情況下的激勵(lì)器106的振動(dòng)部及空腔162的等效電路。
圖2(E)是液體容器的液體消耗后激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍沒有液體、但是激勵(lì)器106的空腔162內(nèi)殘存有液體的情況下的激勵(lì)器106的斷面圖。式4是表示在例如液體充滿液體容器的情況下，由墨密度ρ等確定的最大聲質(zhì)量M′max的式子。另一方面，在液體容器內(nèi)的液體消耗后空腔162內(nèi)殘存有液體且激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍的液體變成氣體或真空的情況下，有下式成立M′＝ρ*t/S(式6)其中t是與振動(dòng)有關(guān)的媒體的厚度。S是激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域的面積。該振動(dòng)區(qū)域?yàn)榘霃絘的圓形的情況是S＝π*a2。因此，附加聲質(zhì)量M′在液體容器內(nèi)充分容納有液體、激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍充滿液體的情況下，遵從式4。另一方面，在液體消耗后空腔162內(nèi)殘存有液體且激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍的液體變成氣體或真空的情況下，附加聲質(zhì)量M′遵從式6。
這里，如圖2(E)所示，液體容器內(nèi)的液體消耗后激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍雖然沒有液體、但激勵(lì)器106的空腔162內(nèi)殘存有液體的情況下的附加聲質(zhì)量M′可方便地看作M′cav，這與激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍充滿液體的情況的附加聲質(zhì)量M′max是有區(qū)別的。
圖2(F)示出了液體容器內(nèi)的液體消耗后、激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍雖然沒有液體、但激勵(lì)器106的空腔162內(nèi)殘存有液體的圖2(E)情況下的激勵(lì)器106的振動(dòng)部與空腔162的等價(jià)電路。
在這里，與媒體狀態(tài)有關(guān)的參數(shù)是式6中的媒體密度ρ及媒體厚度t。在液體容器內(nèi)充分容納有液體時(shí)，液體與激勵(lì)器106的振動(dòng)部接觸；在液體容器內(nèi)沒有充分容納有液體時(shí)，空腔內(nèi)殘存有液體，或者激勵(lì)器106的振動(dòng)部與氣體或真空接觸。激勵(lì)器106的周圍的液體消耗后，從圖2(C)的M′max向圖2(E)的M′cav轉(zhuǎn)換的過程中的附加聲質(zhì)量為M′var時(shí)，根據(jù)液體容器內(nèi)的液體容納狀態(tài)，媒體的厚度產(chǎn)生變化，因而，附加聲質(zhì)量M′var發(fā)生變化，共振頻率fs也發(fā)生變化。從而，通過特定共振頻率fs，可以檢測出液體容器內(nèi)的液體的有無。在這里，在圖2(E)所示的t＝d的情況下，用式6表示M′cav時(shí)，用空腔的深度d代換式6的t，有下式成立M′cav＝ρ*d/S(式7)即使媒體是種類彼此不同的液體，由于成分的不同，密度ρ不相同，因而，附加聲質(zhì)量M′發(fā)生變化，共振頻率fs也發(fā)生變化。結(jié)果，通過特定共振頻率fs可以檢測液體的種類。
圖3(A)是表示墨箱內(nèi)墨的量與墨及振動(dòng)部的共振頻率fs關(guān)系的曲線圖。在這里，說明作為液體的一個(gè)例子的墨的情況?？v軸表示共振頻率fs，橫軸表示墨量。墨成分一定時(shí)，隨著墨剩余量的降低，共振頻率fs上升。
墨容器充分容納有墨、激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍充滿墨時(shí)，其最好附加聲質(zhì)量M′max為式4所表示的值。另一方面，墨消耗后空腔162殘留有液體、激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍未充滿墨時(shí)，附加聲質(zhì)量M′var根據(jù)媒體的厚度t通過式6算出。式6中的t是與振動(dòng)有關(guān)的媒體的厚度，因而，激勵(lì)器106的空腔162的d(參照?qǐng)D1(B))變小，即基板178非常薄，因此，可以檢測出墨逐漸消耗的過程(參照?qǐng)D2(C))。在這里，tink為與振動(dòng)有關(guān)的墨厚度，tink-max為M′max的t ink。例如，在墨盒的底面相對(duì)于墨的液面基本水平地配置激勵(lì)器106。墨消耗后墨的液面從激勵(lì)器106達(dá)到t ink-max的高度以下時(shí)，M′var依據(jù)式6逐漸變化，共振頻率fs通過式1逐漸變化。因而，墨液面處在t的范圍內(nèi)，而激勵(lì)器106可以逐漸檢測出墨的消耗狀態(tài)。
通過使激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域變大或變長而且縱向配置，根據(jù)墨消耗的液面位置，式6中的S發(fā)生變化。由此，激勵(lì)器106可以檢測出墨逐漸消耗的過程。例如，在墨盒的側(cè)壁相對(duì)于墨液面基本垂直地配置激勵(lì)器106。當(dāng)使墨消耗墨液面到達(dá)激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域時(shí)，隨著液面的降低，附加聲質(zhì)量M′減少，因此，通過式1共振頻率fs逐漸增加。由此，墨的液面處在空腔162的直徑2a(參照?qǐng)D2(C))的范圍內(nèi)，激勵(lì)器106可以逐漸檢測出墨的消耗狀態(tài)。
圖3(A)的曲線X表示的是激勵(lì)器106的空腔162十分淺的情況下或激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域非常大或長的情況下，容納在墨箱內(nèi)的墨量與墨及振動(dòng)部的共振頻率fs的關(guān)系。墨箱內(nèi)的墨量減少的同時(shí)，墨及振動(dòng)部的共振頻率fs逐漸變化的形式是可以理解的。
更詳細(xì)地說，所謂可以檢測出墨逐漸消耗的過程的情況是指，在激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍有彼此密度不同的液體與氣體，并且與振動(dòng)有關(guān)的情況。根據(jù)墨的逐漸消耗，激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域周圍與振動(dòng)有關(guān)的媒體中的液體在減少，而且氣體在增加，例如，在激勵(lì)器106相對(duì)于墨液面水平配置的情況下，t ink小于t ink-max時(shí)，與激勵(lì)器106的振動(dòng)有關(guān)的媒體包含墨與氣體兩種。因此，如果激勵(lì)器106振動(dòng)區(qū)域的面積為S，變成式4的M′max以下的狀態(tài)可用墨與氣體的附加質(zhì)量表示M′＝M′air＋M′ink＝ρa(bǔ)ir*t air/S＋ρink*t ink/S(式8)其中，M′air是空氣的聲質(zhì)量，M′ink是墨的聲質(zhì)量。ρa(bǔ)ir是空氣的密度，ρink是墨的密度。t air是與振動(dòng)有關(guān)的空氣的厚度，t ink是與振動(dòng)有關(guān)的墨的厚度。根據(jù)激勵(lì)器106振動(dòng)區(qū)域周圍的與振動(dòng)有關(guān)的媒體中的液體減少且氣體增加的情況，在激勵(lì)器106相對(duì)于墨液面基本水平地配置的情況下，t air增加，t ink減少。由此，M′var逐漸減少，共振頻率逐漸增加。從而，可以檢測出殘存在墨箱內(nèi)的墨量或墨的消耗量。另外，式7是只有液體密度的式子，是假想相對(duì)液體密度來說，空氣的密度小到可以忽略不計(jì)的情況。
在激勵(lì)器106相對(duì)于墨液面基本垂直配置的情況下，要考慮激勵(lì)器106振動(dòng)區(qū)域中與激勵(lì)器106振動(dòng)有關(guān)媒體為墨本身的區(qū)域以及與激勵(lì)器106振動(dòng)有關(guān)媒體為氣體的區(qū)域兩者并列的等效電路(圖中未示)。如果與激勵(lì)器106振動(dòng)有關(guān)媒體是墨本身的區(qū)域面積為S ink，與激勵(lì)器106振動(dòng)有關(guān)媒體是氣體本身的區(qū)域面積為S air，則有下式成立。
1/M′＝1/M′air＋1/M′ink＝S air/(ρa(bǔ)ir*t air)＋S ink/(ρink*t ink)(式9)此外，式9適用于激勵(lì)器106的空腔不保持墨的情況。對(duì)于激勵(lì)器106的空腔保持墨的情況來說，可通過式7、式8及式9計(jì)算。
激勵(lì)器的振動(dòng)從t ink-max的深度變化到墨的剩余深度，因而，墨剩余的深度是稍小于t ink-max的程度，在激勵(lì)器配置于底面的情況下，不能檢測出墨逐漸減少的過程。由從t ink-max到剩余深度的微小墨量變化中的激勵(lì)器的振動(dòng)變化可以檢測出墨量的變化。此外，在激勵(lì)器配置于側(cè)面且開口部(空腔)的直徑小的情況下，由于通過開口部之間的激勵(lì)器的振動(dòng)變化是微量的，因而，很難檢測出通過過程的墨量。可以檢測出墨液面在開口部之上或之下。例如圖3(A)的曲線Y示出了小圓形振動(dòng)區(qū)域情況的墨箱內(nèi)的墨量與墨及振動(dòng)部的共振頻率fs的關(guān)系。也示出了墨箱內(nèi)的墨液面在通過激勵(lì)器安裝位置的前后的墨量Q之間，墨及振動(dòng)部的共振頻率fs急劇變化的樣子。由此，可以檢測出墨箱內(nèi)墨是否為剩余給定量。
圖3(B)示出了圖3(A)的曲線Y的墨密度與墨及振動(dòng)部的共振頻率fs的關(guān)系。列舉了以墨作為液體的例子。如圖3(B)所示，墨密度增高時(shí)，由于附加聲質(zhì)量變大，所以共振頻率fs降低。也就是說，共振頻率fs因墨的種類而不同。因此，通過測定共振頻率fs，在墨再次填充之時(shí)，可以確認(rèn)密度不同的墨沒有混入的情況。也就是說，可以識(shí)別容納有種類彼此不同的墨的墨箱。
接著，詳細(xì)敘述液體容器內(nèi)的液體處于空狀態(tài)而以激勵(lì)器106的空腔162內(nèi)殘存有液體的方式設(shè)定空腔的尺寸與形狀時(shí)能正確檢測出液體狀態(tài)的條件。激勵(lì)器106如果在空腔162內(nèi)裝滿液體時(shí)可以檢測出液體的狀態(tài)，則在空腔162內(nèi)未裝滿液體的情況下也能檢測出液體的狀態(tài)。
共振頻率fs是聲質(zhì)量M的函數(shù)。聲質(zhì)量M是振動(dòng)部的聲質(zhì)量Mact與附加聲質(zhì)量M′之和。在這里，附加聲質(zhì)量M′與液體的狀態(tài)有關(guān)。附加聲質(zhì)量M′是表示振動(dòng)部附近媒體的作用所引起的振動(dòng)部質(zhì)量表觀上的增加量。即所謂的振動(dòng)部的振動(dòng)表觀上吸收媒體所引起的振動(dòng)部質(zhì)量的增加部分。
因此，M′cav大于式4中的M′max時(shí)，表觀上吸收的媒體是全部殘留在空腔162內(nèi)的液體。因而，與液體容器內(nèi)充滿液體的狀態(tài)相同。在這種情況下，由于M′沒有變化，所以共振頻率fs也沒有變化。也就是說，由于與振動(dòng)有關(guān)的媒體不能小于M′max，因而，即使墨在消耗，也無法檢測出其變化。因此，激勵(lì)器106不能檢測出液體容器內(nèi)的液體狀態(tài)。
另一方面，在M′cav小于式4中的M′max時(shí)，表觀上吸收的媒體是殘留在空腔162內(nèi)的液體以及液體容器內(nèi)氣體或真空。這時(shí)，由于液體容器內(nèi)充滿液體的狀態(tài)不同M′在變化，所以共振頻率fs也在變化。從而，激勵(lì)器106可以檢測出液體容器內(nèi)的液體狀態(tài)。
也就是說，在液體容器內(nèi)的液體為空狀態(tài)、激勵(lì)器106的空腔162內(nèi)殘存有液體的情況下，激勵(lì)器106能正確檢測出液體狀態(tài)的條件是，M′cav小于M′max。此外，激勵(lì)器106能正確檢測出液體狀態(tài)的條件M′max＞M′cav，與空腔162的形狀無關(guān)。
在這里，M′cav是與空腔162的容量基本相等的容量的液體質(zhì)量的聲質(zhì)量。因此，激勵(lì)器106根據(jù)M′max＞M′cav不等式能正確檢測出液體狀態(tài)的條件可以用空腔162的容量條件來表示。例如，圓形狀的空腔162的開口161的半徑為a、空腔162的深度為d時(shí)，有下式成立M′max＞ρ*d/πa2(式10)將式10展開時(shí)，可以求出這樣的條件a/d＞3*π/8(式11)此外，式10、式11只在空腔162的形狀為圓形的情況下成立。如果利用不為圓形情況的M′max的式子、將式10中的πa2換算成其面積進(jìn)行計(jì)算的話，也可以導(dǎo)出來空腔的寬度與長度等的尺寸與深度的關(guān)系。
因此，如果是具有滿足式11的開口161的半徑a及空腔162的深度d的空腔162的激勵(lì)器106，則在液體容器內(nèi)的液體為空的狀態(tài)下，并且在空腔162內(nèi)殘存有液體的情況下，也能在無誤作動(dòng)的情況下檢測出液體的狀態(tài)。
附加聲質(zhì)量M′對(duì)聲阻抗特性也有影響，因而，利用剩余振動(dòng)測定在激勵(lì)器106中發(fā)生的逆向電功率的方法，至少可以檢測出聲阻抗的變化。
另外，根據(jù)本實(shí)施形式，利用激勵(lì)器106發(fā)生振動(dòng)后的剩余振動(dòng)，測定在激勵(lì)器106中產(chǎn)生的逆向電功率。不過，由激勵(lì)器106振動(dòng)部通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)所引起自身振動(dòng)未必把振動(dòng)施加給液體。也就是說，即使振動(dòng)部本身不產(chǎn)生振動(dòng)，因振動(dòng)部與其接觸范圍內(nèi)的液體共振，使壓電層160產(chǎn)生撓曲變形。該剩余振動(dòng)在壓電層160中產(chǎn)生逆向電功率電壓，并把該逆向電功率電壓傳遞給上部電極164及下部電極166。利用這種現(xiàn)象也可以檢測出媒體的狀態(tài)。例如，在噴墨記錄裝置中，利用打印時(shí)打印頭的掃描所引起的托架往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)所產(chǎn)生的激勵(lì)器振動(dòng)部周圍的振動(dòng)，可以檢測出墨箱或其內(nèi)部的墨狀態(tài)。
圖4(A)及圖4(B)示出了激勵(lì)器106振動(dòng)后的激勵(lì)器106的剩余振動(dòng)波形與剩余振動(dòng)的測定方法?？梢愿鶕?jù)激勵(lì)器106發(fā)振后剩余振動(dòng)的頻率變化以及振幅的變化等，檢測出墨盒內(nèi)的激勵(lì)器106的安裝位置處于水平的墨液位的上下。在圖4(A)及圖4(B)中，縱軸表示的是激勵(lì)器106的剩余振動(dòng)產(chǎn)生的逆向電功率的電壓，橫軸表示時(shí)間。根據(jù)激勵(lì)器106的剩余振動(dòng)，可以產(chǎn)生圖4(A)及圖4(B)所示的電壓模擬信號(hào)的波形。接著，用對(duì)應(yīng)于信號(hào)頻率的數(shù)字?jǐn)?shù)值變換模擬信號(hào)。
在圖4(A)及圖4(B)所示的例子中，通過計(jì)測產(chǎn)生模擬信號(hào)的第4脈沖到第8脈沖的4個(gè)脈沖的時(shí)間，可以檢測墨的有無。
更詳細(xì)地說，激勵(lì)器106發(fā)振之后，計(jì)算預(yù)先設(shè)定的給定基準(zhǔn)電壓從低電壓側(cè)向高電壓側(cè)橫穿的次數(shù)。將數(shù)字信號(hào)從讀數(shù)4到讀數(shù)8之間看作High，通過給定的時(shí)鐘脈沖，計(jì)測從讀數(shù)4到讀數(shù)8的時(shí)間。
圖4(A)是激勵(lì)器106的安裝位置較水平的上方位置有墨液面時(shí)的波形。另一方面，圖4(B)是激勵(lì)器106的安裝位置在水平位置而無墨時(shí)的波形。比較圖4(A)與圖4(B)，可以看出，圖4(A)的從讀數(shù)4到讀數(shù)8的時(shí)間比圖4(B)長一些。換言之，根據(jù)墨的有無，從讀數(shù)4到讀數(shù)8的時(shí)間是不同的。利用該時(shí)間的不同，可以檢測出墨的消耗狀態(tài)。從模擬波形的第4個(gè)讀數(shù)開始數(shù)數(shù)的意思是指，從激勵(lì)器106的振動(dòng)處于穩(wěn)定之后開始計(jì)測。從第4個(gè)讀數(shù)開始只是一個(gè)例子，可以從任意讀數(shù)開始。在這里，檢測從第4個(gè)讀數(shù)到第8個(gè)讀數(shù)的信號(hào)，通過給定的時(shí)間脈沖，可以測定第4個(gè)讀數(shù)到第8個(gè)讀數(shù)的時(shí)間。由此，可以求出共振頻率。時(shí)鐘脈沖最好是與用于控制安裝在墨盒上的半導(dǎo)體記憶裝置等的時(shí)鐘相等的時(shí)鐘的脈沖。再者，測定到第8個(gè)讀數(shù)的時(shí)間也不是必須的，可以數(shù)到任意讀數(shù)。在圖4中，從第4個(gè)讀數(shù)到第8個(gè)讀數(shù)的時(shí)間的測定，隨著檢測頻率的回路的構(gòu)成，可以檢測出不同讀數(shù)間隔內(nèi)的時(shí)間。
例如，在墨質(zhì)量穩(wěn)定、峰值振動(dòng)的變動(dòng)小的情況下，因檢測速度高，通過檢測第4個(gè)讀數(shù)到第6個(gè)讀數(shù)的時(shí)間可求出共振頻率。另外，在墨質(zhì)量不穩(wěn)定、脈沖振幅的變動(dòng)大的情況下，由于可正確地檢測出剩余振動(dòng)，所以可檢測從第4個(gè)讀數(shù)到第12個(gè)讀數(shù)的時(shí)間。
此外，作為其他實(shí)施形式，也可以數(shù)給定時(shí)間內(nèi)的逆向電功率的電壓波形的波數(shù)(圖中未示)。根據(jù)這種方法，也可求出共振頻率。更詳細(xì)地來說，在激勵(lì)器106發(fā)振之后，以給定時(shí)間的數(shù)字信號(hào)為High，計(jì)算給定基準(zhǔn)電壓從低電壓側(cè)向高電壓側(cè)橫穿的次數(shù)。計(jì)測該讀數(shù)的數(shù)，由此檢測墨的有無。
比較圖4(A)與圖4(B)還可以看出，在墨充滿墨盒內(nèi)的情況下與墨沒有充滿墨盒內(nèi)的情況下，逆向電功率波形的振幅是不同的。因此，即使不求出共振頻率，只測定逆向電功率波形的振幅，也可以檢測墨盒內(nèi)墨的消耗狀態(tài)。更詳細(xì)地來說，例如，在圖4(A)的逆向電功率波形的頂點(diǎn)與圖4(B)的逆向電功率波形的頂點(diǎn)之間設(shè)定基準(zhǔn)電壓。在激勵(lì)器106發(fā)振之后，以給定時(shí)間的數(shù)字信號(hào)為High，在逆向電功率波形橫穿基準(zhǔn)電壓的情況下，判斷為無墨。在逆向電功率波形沒有橫穿基準(zhǔn)電壓的情況下，判斷有無墨。
以上說明了壓電裝置一實(shí)施形式的“激勵(lì)器”和使用該激勵(lì)器進(jìn)行墨消耗狀態(tài)檢測的技術(shù)。接著，說明本發(fā)明安裝結(jié)構(gòu)體的實(shí)施形式。
圖5是表示以激勵(lì)器106作為安裝模塊體100的一體形成結(jié)構(gòu)的透視圖。圖10所示的模塊體100安裝在墨盒的容器(容器本體)1的給定位置上。模塊體100采用這樣的結(jié)構(gòu)，通過檢測墨液中的至少聲阻抗的變化，檢測容器1內(nèi)的液體消耗狀態(tài)。本實(shí)施形式的模塊體100具有用于把激勵(lì)器106安裝在容器1上的液體容器安裝部101。液體容器安裝部101作成在平面上基本為矩形的基座102上裝載圓柱部116的結(jié)構(gòu)，該圓柱部116用于容納通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)振的激勵(lì)器106。模塊體100作成安裝在墨盒上時(shí)，從外部不能接觸模塊體100的激勵(lì)器106的結(jié)構(gòu)，因此，可以保護(hù)激勵(lì)器106不與外部接觸。另外，圓柱部116的尖端緣作成圓形，以便向墨盒上形成的孔中安裝時(shí)容易嵌合。
如果在安裝結(jié)構(gòu)體的外周上設(shè)有彈性部件之類的密封結(jié)構(gòu)，則可以適當(dāng)?shù)乇３峙c容器的液密性。另外，在本圖中，安裝結(jié)構(gòu)體雖然設(shè)有基座102和圓柱部116，但是安裝結(jié)構(gòu)體的形狀并不限于這種結(jié)構(gòu)。例如，圓柱部116的側(cè)面也可以是延伸的圓柱狀結(jié)構(gòu)。
圖6是圖5所示模塊體100的構(gòu)成的分解圖。模塊體100包括由樹脂制成的液體容器安裝部101和具有板110及凹部113的壓電裝置安裝部105。模塊體100還具有導(dǎo)線104a及104b、激勵(lì)器106、薄膜108。最好板110由不銹鋼或不銹鋼合金等不易生銹的材料制成。包含在液體容器安裝部101中的圓柱部116及基座102，在中心部形成有用來容納導(dǎo)線104a及104b的開口部114和用來容納激勵(lì)器106、薄膜108及板110的凹部113。激勵(lì)器106通過薄膜108與板110接合，板110及激勵(lì)器106固定在液體容器安裝部101上。因此，導(dǎo)線104a及104b、激勵(lì)器106、薄膜108及板110一體安裝在液體容器安裝部101上。
導(dǎo)線104a及104b分別將激勵(lì)器106的上部電極及下部電極結(jié)合在一起，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞給壓電層，同時(shí)，將激勵(lì)器106檢測的共振頻率信號(hào)傳遞給記錄裝置等。激勵(lì)器106根據(jù)從導(dǎo)線104a及104b傳遞的驅(qū)動(dòng)信號(hào)暫時(shí)發(fā)振。激勵(lì)器106發(fā)振后，進(jìn)行剩余振動(dòng)，該振動(dòng)產(chǎn)生逆向電功率。這時(shí)，通過檢測逆向電功率波形的振動(dòng)周期，可以檢測與液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)對(duì)應(yīng)的共振頻率。薄膜108將激勵(lì)器106與板110粘接在一起，對(duì)激勵(lì)器形成液密。薄膜108由聚烯烴等形成，最好通過熱熔融粘接。
此外，作為導(dǎo)線104a、104b，使用具有某種程度的高剛性的導(dǎo)電部件，由此，可用導(dǎo)線104a、104b支持激勵(lì)器(壓電裝置)106。
板110是圓形，基座102的開口部114作成圓形。激勵(lì)器106及薄膜108作成矩形。導(dǎo)線104、激勵(lì)器106、薄膜108及板110作成可相對(duì)于基座102裝卸的結(jié)構(gòu)比較合適?；?02、導(dǎo)線104、激勵(lì)器106、薄膜108及板110相對(duì)于模塊體100的中心軸線對(duì)稱地配置著。而且，基座102、激勵(lì)器106、薄膜108及板110的中心配置在模塊體100的大致中心軸線上。
基座102的開口部114的面積大于激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域的面積。在板110的中心，在面對(duì)激勵(lì)器106的振動(dòng)部的位置形成貫通孔112。如圖1及圖2所示，在激勵(lì)器106上形成空腔162，貫通孔112與空腔162共同形成墨保留部。為了減少剩余墨的影響，板110的厚度最好小于貫通孔112的直徑。例如，貫通孔112的深度是其直徑的1/3以下比較好。貫通孔112是相對(duì)于模塊體100的中心軸線對(duì)稱的大致正圓形狀。另外，貫通孔112的面積大于激勵(lì)器106的空腔162的開口面積。貫通孔112的斷面周緣可以是錐形或是臺(tái)階狀。模塊體100安裝在容器1的側(cè)部、上部、或底部，使貫通孔112朝向容器1的內(nèi)側(cè)。墨消耗后、激勵(lì)器106周圍無墨時(shí)，激勵(lì)器106的共振頻率會(huì)發(fā)生大的變化，可以檢測出墨液位的變化。
圖7是模塊體另一實(shí)施形式的透視圖。本實(shí)施形式的模塊體400，在液體容器安裝部401上形成壓電裝置安裝部405。液體容器安裝部401在平面基本為圓角正方形的基座402上形成圓柱狀圓柱部403。此外，壓電裝置安裝部405包括在圓柱部403上立起的板狀元件406及凹部413。在設(shè)置于板狀元件406的側(cè)面的凹部413上配置激勵(lì)器106。板狀元件406的尖端以給定角度倒角，以便向墨盒上形成的孔安裝時(shí)容易嵌合。
圖8是圖7所示模塊體400構(gòu)成的分解透視圖。與圖5所示的模塊體100同樣，模塊體400包括液體容器安裝部401和壓電裝置安裝部405。液體容器安裝部401具有基座402及圓柱部403，壓電裝置安裝部405具有板狀元件406和凹部413。激勵(lì)器106接合上板410固定到凹部413中。模塊體400還包括導(dǎo)線404a及404b、激勵(lì)器106、薄膜408。
此外，作為導(dǎo)線404a、404b，使用具有某種程度的高剛性的導(dǎo)電部件，由此，可用導(dǎo)線404a、404b支持激勵(lì)器(壓電裝置)106。
根據(jù)本實(shí)施形式，板110是矩形，板狀元件406上設(shè)置的開口部414作成矩形形狀。導(dǎo)線404a及404b、激勵(lì)器106、薄膜408及板410作成可相對(duì)于基座402裝卸的結(jié)構(gòu)比較合適。激勵(lì)器106、薄膜408及板410，相對(duì)于通過開口部414的中心以垂直于開口部414的平面的方向延伸的中心軸線對(duì)稱地配置著。而且，激勵(lì)器106、薄膜408及板410中心配置在開口部414的大致中心軸線上。
設(shè)置在板410中心的貫通孔412作成使其面積大于激勵(lì)器106的空腔162開口的面積的結(jié)構(gòu)。激勵(lì)器106的空腔162與貫通孔412共同形成墨保留部。板410的厚度最好小于貫通孔412的直徑，例如，大小設(shè)定成貫通孔412直徑的1/3以下比較好。貫通孔412是相對(duì)于模塊體400的中心軸線對(duì)稱的大致正圓形狀。貫通孔412的斷面周緣可以是錐形或是臺(tái)階狀。模塊體400可安裝在容器1底部，使貫通孔412配置在容器1的內(nèi)部。由于激勵(lì)器106以沿垂直方向延伸的方式配置在容器1內(nèi)，所以，改變基座402的高度，可以改變激勵(lì)器106配置在容器1內(nèi)的高度，借此，很容易改變用完墨的時(shí)間設(shè)定。
圖9示出了模塊體的另一實(shí)施形式。與圖5的模塊體100同樣，圖9的模塊體500包括液體容器安裝部501，該液體容器安裝部501具有基座502及圓柱部503。模塊體500還具有導(dǎo)線504a及504b、激勵(lì)器106、薄膜508及板510。包含在液體容器安裝部501中的基座502在中心部形成有用來容納導(dǎo)線504a及504b的開口部514和用來容納激勵(lì)器106、薄膜508及板510的凹部513。激勵(lì)器106通過板510固定在壓電裝置安裝部505上。因此，導(dǎo)線504a及504b、激勵(lì)器106、薄膜508及板510一體安裝在液體容器安裝部501上。本實(shí)施形式的模塊體500在平面基本為圓角正方形的基座上形成圓柱部503，該圓柱部503的上面朝上下方向傾斜。在圓柱部503上面的上下方向傾斜設(shè)置的凹部513上配置激勵(lì)器106。
此外，作為導(dǎo)線504a、504b，使用具有某種程度的高剛性的導(dǎo)電部件，由此，可用導(dǎo)線504a、504b支持激勵(lì)器(壓電裝置)106。
模塊體500的尖端傾斜，激勵(lì)器106安裝在該傾斜面上。因此，模塊體500安裝在容器1的底部或側(cè)部時(shí)，激勵(lì)器106相對(duì)于容器1的上下方向傾斜。鑒于檢測性能，模塊體500尖端的傾斜角度希望大致為30°～60°之間。
模塊體500安裝在容器1的底部或側(cè)部，使激勵(lì)器106配置在容器1內(nèi)。在模塊體500安裝在容器1的側(cè)部的情況下，激勵(lì)器106傾斜，并且以朝向容器1的上側(cè)、下側(cè)、或橫側(cè)的方式安裝在容器1上。另一方面，在模塊體500安裝在容器1的底部的情況下，激勵(lì)器106傾斜，并且以朝向容器1的墨供給口的方式安裝在容器1上。
另外，由于在傾斜的圓柱狀尖端的傾斜面上備有激勵(lì)器106，所以，與圖5所示的模塊體100相比，可縮小圓柱的直徑。也就是說，由于可使模塊體變細(xì)，所以，模塊體的安裝位置也適于窄墨容器的安裝。此外，也可以縮小墨容器的模塊體安裝位置的孔部直徑。從而可減少墨的泄漏。
圖10是將圖5所示的模塊體100安裝到容器1的貫通孔1a上時(shí)墨容器的底部附近的斷面圖。模塊體100以貫通容器1的側(cè)壁的方式安裝著。在容器1的側(cè)壁與模塊體100接合面上設(shè)置有O型圈365，以保證模塊體100與容器1的液密封。用O型圈可以密封的模塊體100，最好設(shè)有圖5所說明的圓柱部。通過把模塊體100的尖端插入容器1的內(nèi)部，可通過板110的貫通孔112使容器1內(nèi)的墨與激勵(lì)器106接觸。激勵(lì)器106的振動(dòng)部周圍通過液體或氣體使激勵(lì)器106的剩余振動(dòng)的共振頻率有所不同，因此，用模塊體100，可檢測出墨的消耗狀態(tài)。另外，并不限于模塊體100，將圖7所示的模塊體400、圖9所示的模塊體500、或下面圖11所示的模塊體700A與700B以及模塊結(jié)構(gòu)體600安裝在容器1上，都可以檢測出墨的有無。
此外，如果用上述的模塊體100等，相對(duì)于容器1來說，是可以裝卸的。因此，可適當(dāng)?shù)匕鸭?lì)器106安裝在容器1上，而且也可以從容器1上拆卸。結(jié)果，易于激勵(lì)器106的再回收。
圖11(A)是將模塊體700B安裝在容器1上時(shí)墨容器的斷面圖。在本實(shí)施形式中，作為安裝結(jié)構(gòu)體的一種形式，使用了模塊體700B。模塊體700B安裝在容器1上，使液體容器安裝部360從容器1的內(nèi)部突出。在安裝板350上形成貫通孔370，貫通孔370與激勵(lì)器106的振動(dòng)部面對(duì)著。另外，在模塊體700B的底壁上形成孔382，并形成壓電裝置安裝部363。激勵(lì)器106以蓋住孔382一側(cè)的方式配置著。因此，墨通過壓電裝置安裝部363的孔382及安裝板350的貫通孔370與振動(dòng)板176接觸。壓電裝置安裝部363的孔382及安裝板350的貫通孔370共同形成墨保留部。壓電裝置安裝部363與激勵(lì)器106通過安裝板350及薄膜部件固定。液體容器安裝部360與容器1的連接部上設(shè)有密封結(jié)構(gòu)372。密封結(jié)構(gòu)372可以用合成樹脂等可塑性材料形成，也可以用O型圈形成。進(jìn)一步來說，壓電裝置安裝部363與激勵(lì)器106的連接部設(shè)有密封的模壓部比較合適。圖11(A)的模塊體700B與容器1是單獨(dú)體，而圖11(B)所示的模塊體700B的壓電裝置安裝部由容器1的一部分構(gòu)成。
圖11(A)的模塊體700B不用把圖5至圖9所示的導(dǎo)線埋入進(jìn)模塊體。因而簡化了其成形工序。另外，模塊體700B既可交換也可再回收。
墨盒搖動(dòng)時(shí)，墨附著在容器1的上面或側(cè)面，從容器1的上面或側(cè)面掉下來的墨與激勵(lì)器106接觸，這有可能使激勵(lì)器106誤作動(dòng)。但是，模塊體700B，由于液體容器安裝部360從容器1的內(nèi)部突出，因此，從容器1的上面或側(cè)面掉下來的墨不會(huì)使激勵(lì)器106誤作動(dòng)。
此外，在圖11(A)的實(shí)施形式中，只有振動(dòng)板176與安裝板350的一部分以與容器1內(nèi)的墨接觸的方式安裝在容器1上。于是，通過由振動(dòng)板176與安裝板350組成的絕緣部，將壓電元件與容器1內(nèi)的液體絕緣。再者，由于用安裝板350固定激勵(lì)器106，所以可只讓振動(dòng)板176的振動(dòng)部適當(dāng)?shù)卣駝?dòng)。
在圖11(A)的實(shí)施形式中，可省去圖5至圖9所示的導(dǎo)線104a、104b、404a、404b、504a及504b的電極向模塊體的埋入。因而簡化了成形工序。并使激勵(lì)器106的交換、回收都成為可能。
圖11(B)是作為將激勵(lì)器106安裝在容器1上時(shí)的實(shí)施形式的墨容器的斷面圖。在圖11(B)的實(shí)施形式的墨盒中，保護(hù)部件361作為激勵(lì)器106的單獨(dú)部件安裝在容器1上。因此，保護(hù)部件361與激勵(lì)器106作為模塊體不變成一體，另一方面，保護(hù)部件361以使用者不能接觸激勵(lì)器106的方式對(duì)其加以保護(hù)。置于激勵(lì)器106前面的孔380配設(shè)在容器1的側(cè)壁。激勵(lì)器106包括壓電層160、上部電極164、下部電極166、振動(dòng)板176及安裝板350。在安裝板350的上面形成振動(dòng)板176，在振動(dòng)板176的上面形成下部電極166。在下部電極166的上面形成壓電層160，在壓電層160的上面形成上部電極164。因此，壓電層160的主要部分是這樣形成的，由上部電極164的主要部分及下部電極166的主要部分從上下夾持住該壓電層160的主要部分。作為壓電層160、上部電極164及下部電極166各自的主要部分的圓形部分形成壓電元件。壓電元件在振動(dòng)板176上形成。壓電元件及振動(dòng)板176的振動(dòng)區(qū)域是激勵(lì)器實(shí)際振動(dòng)的振動(dòng)部。在安裝板350上設(shè)有貫通孔370。此外，在容器1的側(cè)壁上形成有孔380。因此，墨通過容器1的孔380和安裝板350的貫通孔370與振動(dòng)板176接觸。容器1的孔380和安裝板350的貫通孔370共同形成墨保留部。另外，在圖11(B)的實(shí)施形式中，激勵(lì)器106由保護(hù)部件361保護(hù)，由此，可保護(hù)激勵(lì)器106免于與外部的接觸。
圖11(A)及圖11(B)的例子中的激勵(lì)器106及安裝板350，可用圖1的具有基板178的激勵(lì)器106置換。
圖11(C)示出了具有包括激勵(lì)器106在內(nèi)的模塊結(jié)構(gòu)體600的實(shí)施形式。在該實(shí)施形式中，作為安裝結(jié)構(gòu)體的一種形式，使用了模塊結(jié)構(gòu)體600。模塊結(jié)構(gòu)體600具有激勵(lì)器106和模塊部364。激勵(lì)器106和模塊部364一體成形。模塊部364由硅樹脂等可塑性材料形成。模塊部364在內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)線362。模塊部364作成具有從激勵(lì)器106延伸的2個(gè)腳部364a、364b的結(jié)構(gòu)。為了把模塊部364與容器1液密地固定在一起，將模塊部364的兩個(gè)足端作成半球形狀。模塊部364安裝在容器1上，使激勵(lì)器106從容器1的內(nèi)部突出，激勵(lì)器106的振動(dòng)部與容器1的墨接觸。借助于模塊部364，保護(hù)激勵(lì)器106的上部電極164、壓電層160及下部電極166免受墨的影響。
圖11(C)的模塊結(jié)構(gòu)體600，在模塊部364與容器1之間不需要設(shè)置密封結(jié)構(gòu)372，因此，墨不會(huì)從容器1漏出。此外，由于模塊結(jié)構(gòu)體600不作成從容器1的外部突出的形式，因而，可以保護(hù)激勵(lì)器106免受與外部接觸的影響。墨盒搖動(dòng)時(shí)，墨附著在容器1的上面或側(cè)面，從容器1上面或側(cè)面掉下來的墨，通過與激勵(lì)器106的接觸，有可能使激勵(lì)器106誤作動(dòng)。而模塊結(jié)構(gòu)體600，由于模塊部364從容器1的內(nèi)部突出，因此，由容器1上面或側(cè)面掉下來的墨，不會(huì)引起激勵(lì)器106誤作動(dòng)。
圖12是本實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體開口部的放大圖。更具體地說，是圖11(A)、(B)所示安裝結(jié)構(gòu)體開口部的放大圖。壓電裝置363上形成有貫通孔2c。激勵(lì)器650具有振動(dòng)板72及固定在振動(dòng)板72上的壓電元件73。激勵(lì)器650固定在壓電裝置安裝部363上，使壓電元件73通過振動(dòng)板72及基板71與貫通孔2c對(duì)峙。振動(dòng)板72可以彈性變形，具有耐墨性。另外，板71的直徑并不限于本圖。安裝結(jié)構(gòu)體也可以由圖11(B)所示的容器1壁的一部分構(gòu)成，因而，貫通孔也可以在容器1的壁上形成。
根據(jù)容器1的墨量，壓電元件73及振動(dòng)板72剩余振動(dòng)所產(chǎn)生的逆向電功率的振幅及頻率發(fā)生變化。通過在與激勵(lì)器650對(duì)峙的位置形成貫通孔2c，該貫通孔2c能確保最小限度的一定量的墨。因此，可以預(yù)先測定出貫通孔2c保證的墨量所確定的激勵(lì)器650的振動(dòng)特性，由此，能可靠地檢測出容器1的墨用光的情況。
圖13示出了貫通孔2c的另一實(shí)施形式。在圖13(A)、(B)及(C)中，左側(cè)的圖示出了貫通孔2c中無墨K的狀態(tài)，右側(cè)的圖示出了貫通孔2c中殘留有墨K的狀態(tài)。在圖12的實(shí)施形式中，貫通孔2c的側(cè)面作為垂直壁形成。在圖13(A)中，貫通孔2c的側(cè)面2d沿上下方向傾斜，外側(cè)擴(kuò)大地敞開著。在圖13(B)中，在貫通孔2c的側(cè)面形成臺(tái)階部2e及2f。處于上方的階部2f大于處于下方的階部2e。在圖13(C)中，貫通孔2c設(shè)有朝墨K易于排出的方向即朝墨供給口2的方向延伸的槽2g。
根據(jù)圖13(A)～圖13(C)所示的貫通孔2c的形狀，可以減少墨保留部的墨K的量。因此，與M′max相比較，可以縮小圖1及圖2說明的M′cav，墨用光時(shí)激勵(lì)器650的振動(dòng)特性，與可以打印的量的墨K殘留在容器1中的情況大不相同，能更可靠地檢測出墨用光的情況。此外，安裝結(jié)構(gòu)體也可以由圖11(B)所示的容器1壁的一部分構(gòu)成，也可以在容器1的壁上形成貫通孔。
圖14是貫通孔2c的另一實(shí)施形式的平面圖。如圖14(A)至圖14(C)所示，貫通孔2c的平面形狀可以是不影響激勵(lì)器振動(dòng)特性的形狀?？梢允菆A形、矩形及三角形等任意形狀。另外，貫通孔2c可以在壓電裝置安裝部363上形成，但是，如果安裝結(jié)構(gòu)體由圖11(B)所示的容器1壁的一部分構(gòu)成，則貫通孔也可以在容器1的壁上形成。
圖15示出了裝有激勵(lì)器的安裝結(jié)構(gòu)體107被裝在墨盒上的墨盒及噴墨記錄裝置的實(shí)施形式。數(shù)個(gè)墨盒180安裝在噴墨記錄裝置上，該噴墨記錄裝置具有與各個(gè)墨盒180對(duì)應(yīng)的多個(gè)墨導(dǎo)入部182及墨頭板184。數(shù)個(gè)墨盒180容納有各種不同種類的例如各種顏色的墨。在數(shù)個(gè)墨盒180各自的底面設(shè)有安裝結(jié)構(gòu)體107，該安裝結(jié)構(gòu)體107上至少安裝著能夠作為檢測聲阻抗的手段的激勵(lì)器。把裝有激勵(lì)器的安裝結(jié)構(gòu)體107安裝在墨盒180上，可以檢測出墨盒180內(nèi)的墨剩余量。
圖16是從里側(cè)觀察的表示容納有多種墨的墨盒一實(shí)施形式的透視圖。容器8由隔壁分割成3個(gè)墨室9、10及11。在各墨室分別形成墨供給口12、13及14。在各墨室9、10及11的底面8a上安裝有裝載著激勵(lì)器的安裝結(jié)構(gòu)體15、16及17，以便檢測出容納在各墨室內(nèi)的墨的消耗狀態(tài)。此外，通過隔壁對(duì)墨室的分割并不限于3個(gè)。而且容納在各墨室中的墨的種類可以完全不同，也可以是包含同一種的墨。
圖17示出了墨盒180的另一實(shí)施形式。圖17(A)是墨盒180C的斷面圖，圖17(B)是圖17(A)所示墨盒180C的側(cè)壁194b的放大斷面圖，圖17(C)是其正面的透視圖。在墨盒180C上安裝有安裝結(jié)構(gòu)體700。安裝結(jié)構(gòu)體700具有電路基板610。半導(dǎo)體記憶裝置7與激勵(lì)器106在同一電路基板610上形成。如圖17(B)、(C)所示，半導(dǎo)體記憶裝置7在電路基板610的上方形成，激勵(lì)器106在同一電路基板610上、在半導(dǎo)體記憶裝置7的下方形成。圍繞激勵(lì)器106周圍的異形O形圈614安裝在側(cè)壁194b上。在側(cè)壁194b上形成多個(gè)用于把電路基板610與墨容器194接合的鉚接部616，通過鉚接部616把電路基板610與墨容器194接合，再通過把異形O形圈614壓到電路基板610上，可以使激勵(lì)器106的振動(dòng)區(qū)域與墨接觸，并且保持墨盒外部與內(nèi)部的液密狀態(tài)。
另外，通過在側(cè)壁194壁上設(shè)置給定的凹部、把鉚接部616嵌入該凹部，可以在給定位置安裝帶有電路基板610的安裝結(jié)構(gòu)體700，也可以在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行后述的端子612的連接或激勵(lì)器106的安裝等。
半導(dǎo)體記憶裝置7及半導(dǎo)體記憶裝置7附近形成有端子612。端子612在半導(dǎo)體記憶裝置7與噴墨記憶裝置等外部之間進(jìn)行信號(hào)的交換。半導(dǎo)體記憶裝置7由例如EEPROM等可寫的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成。半導(dǎo)體記憶裝置7與激勵(lì)器106在同一電路基板610上形成，因此，將激勵(lì)器106及半導(dǎo)體記憶裝置7安裝在墨盒180C上時(shí)，可用一次安裝工序完成。另外，可簡化墨盒180C制造時(shí)及在回收時(shí)的作業(yè)工序。而且，減少了部件的數(shù)目，從而，更降低了墨盒180C的制造費(fèi)用。
激勵(lì)器106檢測墨容器194內(nèi)的墨消耗狀態(tài)。半導(dǎo)體記憶裝置7儲(chǔ)存激勵(lì)器106檢測的墨剩余量等墨信息。也就是說，半導(dǎo)體記憶裝置7儲(chǔ)存檢測時(shí)所使用的墨及墨盒特性等特性參數(shù)有關(guān)的信息。半導(dǎo)體記憶裝置7，預(yù)先將墨容器194內(nèi)的墨裝滿時(shí)即墨充滿墨容器194內(nèi)時(shí)，或用光時(shí)即墨容器194內(nèi)的墨被消耗時(shí)的共振頻率作為特性參數(shù)的一種形式進(jìn)行存儲(chǔ)。墨容器194內(nèi)的墨裝滿或用光的狀態(tài)的共振頻率也可以在墨容器最初安裝在噴墨記錄裝置上時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)存。另外，墨容器194內(nèi)的墨裝滿或用光的狀態(tài)的共振頻率還可以在墨容器194的制造過程中進(jìn)行儲(chǔ)存。半導(dǎo)體記憶裝置7預(yù)先儲(chǔ)存墨容器194內(nèi)的墨裝滿或用光的狀態(tài)的共振頻率，通過在噴墨記錄裝置側(cè)讀出共振頻率的數(shù)據(jù)，可以補(bǔ)正檢測墨剩余量時(shí)的偏差，從而能正確檢測出墨剩余量減少到基準(zhǔn)值的情況。
圖18是表示裝有裝載著安裝結(jié)構(gòu)體的墨盒的噴墨記錄裝置的主要部分的斷面圖。在記錄用紙的寬度方向上可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的托架30具有液位計(jì)平衡裝置33，記錄頭31設(shè)置在液位計(jì)平衡裝置33的下面。另外，墨供給針32設(shè)置在液位計(jì)平衡裝置33的墨盒搭載面一側(cè)。
容納墨的容器1上設(shè)有與記錄裝置的墨供給針接合的墨供給口2。在容器1的底面安裝有安裝結(jié)構(gòu)體3。
在墨供給口2上設(shè)有襯墊4及閥體6，襯墊4和連通于上述記錄頭31的墨供給針32液密地配合。閥體6通過彈簧5始終與襯墊4彈性接觸。墨供給針32插入時(shí)，閥體6擠壓墨供給針32，打開墨流路，將容器1內(nèi)的墨通過墨供給口2及墨供給針32供給記錄頭31。
可在記錄用紙的寬度方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的托架30具有液位計(jì)平衡裝置33，記錄頭31設(shè)置在液位計(jì)平衡裝置33的下面。另外，墨供給針32設(shè)置在液位計(jì)平衡裝置33的墨盒搭載面一側(cè)。再者，裝有壓電裝置的安裝結(jié)構(gòu)體安裝在液位計(jì)平衡裝置33上，判斷墨的中斷。墨盒的墨用光后，在液位計(jì)平衡裝置側(cè)檢測墨的消耗狀態(tài)，在接近墨中斷的時(shí)候，可以進(jìn)行墨盒的交換。進(jìn)一步，由于能更可靠地進(jìn)行墨消耗狀態(tài)的檢測，因此，也可以在墨盒與液位計(jì)平衡裝置兩方上面安裝搭載有壓電裝置的安裝結(jié)構(gòu)體。
另外，不僅安裝結(jié)構(gòu)體可以安裝在設(shè)置于上述托架30上的墨盒上，而且，墨盒以外的墨容器也可以設(shè)置在托架30上之外的給定的打印機(jī)的固定部上。
圖19是墨盒180d的斷面圖，示出了墨盒180的另一實(shí)施形式。首先，在圖10中，將圖5所示的模塊體100安裝在容器1的側(cè)壁上。在圖19中，將圖9所示的模塊體500安裝在墨盒180d的墨容器194的側(cè)壁194b上。
模塊體500，其前端部是傾斜的，在傾斜的壓電裝置安裝部505上裝有激勵(lì)器106。因此，模塊體500安裝在側(cè)壁194上時(shí)，激勵(lì)器106相對(duì)于墨容器194的上下方向傾斜。此外，激勵(lì)器106也相對(duì)于墨容器194內(nèi)的墨液面傾斜。
因此，即使墨液面通過模塊體500，墨容器搖動(dòng)使墨附著在壓電裝置安裝部505附近，壓電裝置安裝部505附近的墨也會(huì)掉落下來。因而，通過采用這種傾斜的壓電裝置安裝部505，能良好地清除激勵(lì)器106附近的墨。從而，可防止激勵(lì)器106計(jì)測中不需要的墨滯留在壓電裝置安裝部505上的事情發(fā)生，降低了激勵(lì)器106計(jì)測的誤檢測。
另外，在圖19中，以模塊體500的壓電裝置安裝部505朝向墨容器194的底面的方式，將模塊體500安裝在墨容器194上。但是，模塊體500的安裝方向并不限于圖示的形式，也可以以壓電裝置安裝部505朝向墨容器194的上面的方式，將模塊體500安裝在墨容器194上。再者，模塊體500在側(cè)壁194b上的安裝位置或數(shù)目并不限于圖中的方式，模塊體500向墨容器194內(nèi)部突出的長度也不限于圖中形式。
圖20是墨盒180e的斷面圖，示出了與圖19不同的實(shí)施形式。在圖20中，與圖19不同的模塊體500安裝在墨容器194底面的墨供給口187附近。在該圖中，與圖19同樣，模塊體500的壓電裝置安裝部505是傾斜的，因此，也能很好地清除墨。結(jié)果，可以減少激勵(lì)器106將實(shí)際上無墨的情況誤檢測為有墨的情況的現(xiàn)象發(fā)生。
在這里，模塊體500最好安裝在墨供給口187的附近。即使墨盒180e傾斜地安裝在噴墨記錄裝置上，也能適當(dāng)?shù)貦z測出墨殘留在墨供給口187附近與否。再者，模塊體500向墨容器194的底面上安裝的位置或朝向或數(shù)目并不限于圖中形式，模塊體500向墨容器194內(nèi)部突出的長度也不限于圖中形式。
以上實(shí)施形式中，以裝有檢測墨消耗狀態(tài)的激勵(lì)器的安裝結(jié)構(gòu)體為中心進(jìn)行了說明，不過，安裝有發(fā)生彈性波的壓電裝置的安裝結(jié)構(gòu)體以及裝有接受反射波的壓電裝置的安裝結(jié)構(gòu)體，也可以安裝在液體容器上。因而，安裝在液體容器上的安裝結(jié)構(gòu)體的數(shù)目并不限于一個(gè)。而且，安裝結(jié)構(gòu)體向液體容器上的安裝位置也不限于液體容器的底部。
下面，參照?qǐng)D21至圖33，說明本發(fā)明另一實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體及具有該安裝結(jié)構(gòu)體與壓電裝置的模塊體。
圖21示出了用于制造本實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體的板狀部件，該板狀部件800通過將約0.1～0.2mm厚的金屬薄板以給定形狀沖壓形成。所使用的金屬薄板可以是電阻抗低、適于軟釬焊、沖壓成形的材料，也可以是通過進(jìn)行電鍍后降低電阻抗、能進(jìn)行軟釬焊的材料。圖21中的符號(hào)801表示的是用于形成構(gòu)成安裝結(jié)構(gòu)體的一部分的導(dǎo)電部件的細(xì)長部件，作為一個(gè)安裝結(jié)構(gòu)體，要形成一對(duì)細(xì)長部件801。細(xì)長部件801具有尖端部802、中間部803、基端部804及凸起部805，一對(duì)細(xì)長部件801的尖端部802彼此通過連桿(連接部件)806連接在一起。連桿806的中央部形成定位孔810。該定位孔810在對(duì)應(yīng)于壓電裝置振動(dòng)部分(傳感器部)的位置形成。細(xì)長部件801通過枝部807連接到支持部808上。在支持部808上形成通過制造機(jī)械搬運(yùn)板狀部件800時(shí)所使用的操縱孔809。
接著，如圖22所示，沿著圖21所示的彎曲部將細(xì)長部件801彎曲。由此，將一對(duì)細(xì)長部件801的一對(duì)尖端部802配置在同一平面內(nèi)。另一方面，一對(duì)基端部804配置在與配置一對(duì)尖端部802的平面不同的另一平面內(nèi)。凸起部805也通過彎曲而豎起來，豎起來的凸起部805起著嵌入樹脂中的作用。
圖23是表示彎曲加工后的一對(duì)細(xì)長部件801的放大圖，從圖23(c)可以看出，配置一對(duì)尖端部802的同一平面和配置一對(duì)基端部804的另一同一平面，彼此相互平行。此外，從圖23(b)可以看出，位于上述同一平面內(nèi)的部分(包含尖端部802)的細(xì)長部件801和位于上述另一同一平面內(nèi)的部分(包含基端部804)的細(xì)長部件801，在相對(duì)于上述同一平面及上述另一同一平面垂直的方向上不相互重合。因此，用彎曲模使圖21所示的細(xì)長部件801彎曲時(shí)，彎曲模彼此不會(huì)發(fā)生干涉，易于進(jìn)行彎曲加工。
下面參照?qǐng)D24至圖28，說明圖22所示的彎曲加工的細(xì)長部件801通過插入成形一體形成成形體的順序。如圖24所示，為了通過插入成形形成成形體811，使用凹側(cè)模812及以該凹側(cè)模812嵌合的凸側(cè)模813。圖27詳細(xì)示出了凹側(cè)模812，圖28詳細(xì)示出了凸側(cè)模813。用凸側(cè)模813形成定位圓筒部814，在一對(duì)細(xì)長部件801上，形成具有與定位圓筒部814的外形對(duì)應(yīng)的輪廓的定位R部815。定位R部815的輪廓與定位圓筒部814的外形構(gòu)成同心圓。進(jìn)一步，在凸側(cè)模813的尖端部形成定位凸部816，該定位凸部816插入連接部件806的地位孔810中。
接著，從圖25所示的狀態(tài)開始，將定位圓筒部814嵌合到定位R部815中，同時(shí)，把定位凸部816插入定位孔810中，由此，使一對(duì)細(xì)長部件801相對(duì)于凸側(cè)模813定位。進(jìn)一步，如圖28所示，通過把凸側(cè)模813的定位凸部816插入凹側(cè)模812的定位凹部817，使凸側(cè)模813相對(duì)于凹側(cè)模812定位。由此，能把一對(duì)細(xì)長部件801正確地在凹側(cè)模812及凸側(cè)模813內(nèi)部定位。
此外，在圖25所示的凹側(cè)模812的定位凹部817的周圍形成接觸面818，在凸側(cè)模813的定位凸部816的周圍也形成接觸面819。接著，如圖26所示，通過一個(gè)接觸面818與另一個(gè)接觸面819，至少將細(xì)長部件801的尖端部802的一部分從兩側(cè)夾持住。由于通過接觸面818、819夾持的部分的尖端部802沒有供給樹脂，所以該部分的尖端部802沒有埋沒在樹脂內(nèi)，而處于露出的狀態(tài)，確保了電接點(diǎn)。這樣，由于確保了尖端部802上的電接點(diǎn)，所以省去了除去樹脂的追加工序。簡化了制造工序。
在一對(duì)細(xì)長部件801上使成形體811一體成形后，在圖21所示的切斷枝部807，制造出圖29、圖30所示的一對(duì)細(xì)長部件801與成形體811的一體成形品820。
圖29、圖30所示的成形體811具有方形板狀基部821和從該基部821突出的圓柱部822。在圓柱部822的尖端面上，形成接受壓電裝置的凹部823，一對(duì)尖端部802及與之連接的連接部件806配置在該凹部823的底面。圖29所示的基部821的一側(cè)面上，在四角形成有與液體容器的側(cè)壁結(jié)合的座部824。圖30(b)所示的基部812的另一側(cè)面上形成使成形體811相對(duì)于電路基板定位的兩個(gè)凸起部825。
接著，在圖29、圖30所示的一體成形品820中，把用于連接一對(duì)細(xì)長部件801的尖端部802彼此的連接部件806切斷、彎曲或切除，由此，使尖端部802彼此電分離。通過這樣使尖端部802電分離，制造出圖31中用符號(hào)830示出的本實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體，該安裝結(jié)構(gòu)體830具有由彼此分離的一對(duì)細(xì)長部件801組成的一對(duì)導(dǎo)電部件831。一對(duì)導(dǎo)電部件831分別具有由細(xì)長部件801的尖端部802的露出部分組成的電接點(diǎn)832。通過構(gòu)成立體回路的一對(duì)導(dǎo)電部件831，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加在激勵(lì)器833上。
接著，將構(gòu)成壓電裝置的激勵(lì)器833嵌入安裝結(jié)構(gòu)體830的成形體811的凹部823中，把安裝結(jié)構(gòu)體830的一對(duì)電接點(diǎn)832與激勵(lì)器833的一對(duì)電極電連接。在這種電連接過程中，可以使用導(dǎo)電性粘接劑。激勵(lì)器833的電極與安裝結(jié)構(gòu)體830的電接點(diǎn)832連接之后，用樹脂834模制圖32所示的激勵(lì)器833的周圍，把激勵(lì)器833的里面一側(cè)密封住，使液體不能蔓延。由此，制造出具有安裝結(jié)構(gòu)體830和激勵(lì)器833的模塊體840。
此外，細(xì)長部件801具有一定程度高的剛性，借助于細(xì)長部件801的尖端部802可以支持激勵(lì)器(壓電裝置)833。
圖33所示的激勵(lì)器833具有構(gòu)成用于檢測液體的傳感器部(振動(dòng)部)的壓電元件845，該壓電元件845具有上部電極841、下部電極842及由該電極841、842夾持的壓電層843。壓電元件845配置在振動(dòng)板846的一個(gè)面上，振動(dòng)板846的另一個(gè)面上配置有空腔形成部件847。在空腔形成部件847的中央部形成圓形空腔(開口部)848，壓電元件845配置在空腔848對(duì)應(yīng)的位置。上部電極841與上部電極端子849連接，下部電極842與下部電極端子850連接。
圖32所示的模塊體840搭載在與存儲(chǔ)器模塊(圖中未示)相同的電路基板(圖中未示)上。這時(shí)，圖30所示的凸起部825插入電路基板上形成的孔中，由此，對(duì)模塊體840與電路基板定位，在這種狀態(tài)下，將模塊體840與電路基板的電連接部通過軟釬焊等連接。
搭載在電路基板上的模塊體840從液體容器壁面上形成的貫通孔插入，固定在液體容器上，使激勵(lì)器833的部分向液體容器內(nèi)突出。液體容器內(nèi)的液體通過空腔848與振動(dòng)板846接觸。
根據(jù)上述的實(shí)施形式，在構(gòu)成用于把驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給激勵(lì)器833的立體回路的一對(duì)導(dǎo)電部件831上，通過樹脂成形一體形成成形體811，因而，能以高尺寸精度制造出用于把激勵(lì)器833安裝在液體容器的給定位置上的安裝結(jié)構(gòu)體830，進(jìn)而，借助于備有激勵(lì)器833及安裝結(jié)構(gòu)體830的模塊體840，能高精度地檢測出液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)。
下面，參照?qǐng)D34說明本發(fā)明再一實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體。
圖34所示的本實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體860具有基部862和突設(shè)在該基部862上的用于安裝激勵(lì)器的突出部863，在基部862上安裝有用于控制構(gòu)成壓電裝置的激勵(lì)器(圖中未示)的控制元件、存儲(chǔ)器或使控制元件與存儲(chǔ)器成為一體的861(以下稱作“控制元件等861”)。控制元件等861是例如存儲(chǔ)器用的集成電路(IC)。
突出部863具有突設(shè)于基部862上的筒狀部867和封住該筒狀部867的尖端開口的圓形板狀密封部868。密封部868的表面上，形成有用于接受構(gòu)成壓電裝置的激勵(lì)器的凹部866。
接著，在安裝結(jié)構(gòu)體860上，通過雙色成形樹脂電鍍，形成三元狀的多根電線864、865，這些電線864、865與激勵(lì)器器及控制元件等861的至少一方電連接。更具體地說，在凹部866的底面形成貫通密封部868的一對(duì)貫通孔869，一對(duì)電線864連續(xù)地形成，從凹部866的底面通過該貫通孔869的里面到達(dá)密封部868的里面一側(cè)，進(jìn)一步到達(dá)基部862的里面一側(cè)。另外，電連接到控制元件等861上的多根電線865，通過基部862上形成的數(shù)個(gè)貫通孔870，從基部862的表面到里面連續(xù)地形成。
此外，圖34(b)所示的里面一側(cè)的電線864、865，具有作為與打印機(jī)托架上所設(shè)置的接觸式連接器接觸的接點(diǎn)的功能。也就是說，在把墨盒裝到打印機(jī)托架上時(shí)，圖34(b)所示的里面一側(cè)的電線864、865與接觸式連接器壓接在一起。
圖34所示的安裝結(jié)構(gòu)體860，其電線864與電線865彼此不連接，該例子是作為控制元件等861使用存儲(chǔ)器的情況。作為控制元件等861使用控制元件時(shí)，電線864與電線865也可以以連接在一起的方式配線。
另外，雙色成形樹脂電鍍法稱作二次注射(two shot)法或非觸媒法，通過二次注射模塑成形進(jìn)行圖案形成。下面說明以二次成形樹脂電鍍法的代表例子的簡要情況，首先，在最初用可以電鍍的樹脂進(jìn)行第一次成形(一次成形)，接著，整體進(jìn)行化學(xué)腐蝕蝕刻，施加成為電鍍核的觸媒。然后，在未析出電鍍的部分，用二次側(cè)樹脂被覆成形(二次成形)后進(jìn)行電鍍。也就是說，二次成形樹脂電鍍法是，只在一次成形處理面上露出的部分析出導(dǎo)電性的金屬材料、例如析出金的電鍍的方法。
根據(jù)上述實(shí)施形式的安裝結(jié)構(gòu)體，由于通過二次成形樹脂電鍍，以三元形狀形成電連接到激勵(lì)器及控制元件上的電線，因而，在形成安裝結(jié)構(gòu)體860的基部862及突出部863時(shí)的同時(shí)，可以形成電線864、865，因此大幅度地簡化了制造工序，很容易使多個(gè)安裝結(jié)構(gòu)體860同時(shí)成形。另外，由于安裝結(jié)構(gòu)體860內(nèi)的電線864、865的形成位置的精度高，因此，提高了激勵(lì)器相對(duì)于安裝結(jié)構(gòu)體860的安裝位置精度，也提高了液體檢測精度，進(jìn)一步提高了控制元件等861相對(duì)于安裝結(jié)構(gòu)體860的安裝位置精度，進(jìn)而也提高了安裝到安裝結(jié)構(gòu)體860上的控制元件等861與外部電接點(diǎn)的連接可靠性。
下面，參照?qǐng)D35至圖40說明本發(fā)明再一實(shí)施形式的模塊體。
圖35是本實(shí)施形式的模塊體的分解透視圖，該模塊體具有圖33所示的激勵(lì)器833，將該激勵(lì)器833用聚烯烴薄膜880，熱熔敷在不銹鋼組成的板881上。聚烯烴薄膜880作成不覆蓋激勵(lì)器833的傳感器部的形狀，另外，在板881的中央形成開口，由此，液體容器內(nèi)的液體通過板881中央的開口與激勵(lì)器833的傳感器部接觸。板881液密地粘接在圓筒狀樹脂制成的殼882上，由此，可把激勵(lì)器833容納在殼882內(nèi)。
接著，把用于控制激勵(lì)器833的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等控制元件(圖中未示)安裝在電路基板883上，為了使該電路基板883上形成的一對(duì)電極884與激勵(lì)器833的一對(duì)電極(圖中未示)電連接在一起，在電路基板883與激勵(lì)器833之間夾持住壓接夾持連接器885，由此，將壓接夾持連接器885容納在殼882內(nèi)，將殼822與電路基板883粘接固定。由此，通過壓接夾持連接器885，將激勵(lì)器833與電路基板883電連接在一起。
圖36示出了壓接夾持連接器885的一個(gè)例子，該壓接夾持連接器885將進(jìn)行了鍍金的多個(gè)黃銅線886用比較柔軟的硅海綿狀橡膠部件887夾持住，在壓接時(shí)，用不會(huì)發(fā)生縱彎曲的程度的強(qiáng)度的硅海綿狀橡膠部件888覆蓋周圍。在對(duì)應(yīng)于激勵(lì)器833的傳感器部(振動(dòng)部)的部分的硅海綿狀橡膠部件888上形成空洞889，以便不會(huì)阻礙激勵(lì)器833的振動(dòng)部的振動(dòng)?？斩?89可以通過沖壓開孔形成，也可以在硅海綿狀橡膠部件888成形時(shí)形成。在圖36所示的例子中，在壓縮方向延伸的多個(gè)黃銅線886，以把空洞889夾在中間的方式分別1列狀地配置在兩側(cè)，多個(gè)黃銅線886的各列的排列方向彼此平行。
圖37示出了壓接夾持連接器885的另一例子，與圖36所示結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)是，多個(gè)黃銅線886排列成橫向的1列。
接著，用圖36或圖37所示的壓接夾持連接器885，在組裝圖35所示的模塊體的時(shí)候，即使在激勵(lì)器833與壓接夾持連接器885的位置關(guān)系錯(cuò)開的情況下，相對(duì)于黃銅線886的排列方向，也能確保激勵(lì)器833的電極與黃銅線886的接觸。因此，通過在組裝時(shí)錯(cuò)位大的方向上排列黃銅線886，能確實(shí)進(jìn)行激勵(lì)器833的電極與電路基板883的電極884的電連接。
圖38示出了壓接夾持連接器885的另一例子，在該例中，代替黃銅線，使用含有碳的一對(duì)導(dǎo)電硅橡膠部件890，通過絕緣硅橡膠部件891使導(dǎo)電硅橡膠部件890彼此一體化。在導(dǎo)電硅橡膠部件890彼此之間形成與圖36或圖37所示的壓接夾持連接器885的同樣的空洞889。
圖39示出了壓接夾持連接器885的再一例子，在該例中，硅海綿狀橡膠部件888本身是連續(xù)形成的，而圖36(a)所示的壓接夾持連接器885左右半部彼此不連接在一起，用圖38(a)所示的絕緣硅橡膠部件891連接在一起。
圖40示出了壓接夾持連接器885的再一例子，在該例中，硅海綿狀橡膠部件888本身是連續(xù)形成的，而圖37(a)所示的壓接夾持連接器885左右半部彼此不連接在一起，用圖38(a)所示的絕緣硅橡膠部件891連接在一起。
根據(jù)圖38、圖39、圖40所示結(jié)構(gòu)的壓接夾持連接器885，可以省去用于形成空洞889的開孔加工。
根據(jù)上述的本實(shí)施形式的模塊體，激勵(lì)器833與電路基板883通過壓接夾持連接器885可以電連接在一起，在進(jìn)行連接時(shí)，可以省去軟釬焊作業(yè)，易于制造。
以上雖然說明了實(shí)施本發(fā)明的形式，但是，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于上述實(shí)施形式所記載的范圍。例如，本發(fā)明的液體容器不限于墨盒，也可以適用于其它種類的液體容器。上述實(shí)施形式可以加上各種各樣的變更或改進(jìn)。加上各種各樣的變更或改進(jìn)的形式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，這一點(diǎn)，從權(quán)利要求范圍的記載情況可以明確。
從上述說明可以理解，根據(jù)本發(fā)明，壓電裝置可以適當(dāng)?shù)匕惭b在液體容器上或從其上卸下來。
權(quán)利要求
1.一種安裝結(jié)構(gòu)體，用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到所述液體容器上，其特征是，包括裝有所述壓電裝置的壓電裝置安裝部和安裝到所述液體容器上的液體容器安裝部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述壓電裝置安裝部具有開口部，通過所述開口部，使所述壓電裝置的振動(dòng)部分與所述液體容器內(nèi)的液體接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，還包括具有開口部的安裝板，所述壓電裝置通過所述安裝板安裝在所述壓電裝置安裝部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，在所述液體容器安裝部的頂面形成所述壓電裝置安裝部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述液體容器安裝部具有嵌合在所述液體容器上形成的貫通孔中的圓柱部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述液體容器安裝部具有與所述圓柱部一體形成的基座。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，在所述液體容器安裝部與所述液體容器的嵌合部上設(shè)有密封結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述壓電裝置安裝部相對(duì)于所述液體容器內(nèi)的液面以傾斜方式形成。
9.一種安裝結(jié)構(gòu)體，用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置作為一體結(jié)構(gòu)安裝到所述液體容器上，其特征是，包括與所述壓電裝置的電極接觸的導(dǎo)線、將所述導(dǎo)線與液體容器的接合部模制的模部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述壓電裝置具有向所述液體容器內(nèi)部突出的腳部。
11.一種模塊體，是用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到所述液體容器上的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，包括具有安裝著所述壓電裝置的壓電裝置安裝部和安裝到所述液體容器上的液體容器安裝部的安裝結(jié)構(gòu)體；及安裝到所述安裝結(jié)構(gòu)體的所述壓電裝置安裝部上的所述壓電裝置；所述壓電裝置具有壓電元件，該壓電元件具有由一對(duì)電極夾持的壓電層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所記載的模塊體，其特征是，所述壓電裝置具有將所述壓電元件配置在一個(gè)面上的振動(dòng)板，該振動(dòng)板的另一面上配置有形成空腔的空腔形成部件，通過該空腔，所述振動(dòng)板與所述液體容器內(nèi)的液體接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所記載的模塊體，其特征是，所述空腔形成部件是與所述壓電元件及振動(dòng)板一體形成的基板。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所記載的模塊體，其特征是，所述空腔形成部件是安裝在所述壓電裝置上的安裝板。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所記載的模塊體，其特征是，還包括具有開口部的安裝板，所述基板的所述空腔與所述安裝板的開口部以連通方式配置著。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所記載的模塊體，其特征是，從所述液體容器安裝部突出地形成的壓電裝置安裝部的側(cè)面裝有所述壓電裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所記載的模塊體，其特征是，還包括將所述壓電元件與容器內(nèi)的液體絕緣的絕緣部。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所記載的模塊體，其特征是，還包括將所述壓電裝置安裝部與所述壓電裝置的安裝位置模制的模部。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所記載的模塊體，其特征是，通過殘留在所述壓電裝置的剩余振動(dòng)產(chǎn)生逆向電功率。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所記載的模塊體，其特征是，還包括電路基板。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所記載的模塊體，其特征是，所述安裝結(jié)構(gòu)體具有與所述壓電元件的所述一對(duì)電極連接的一對(duì)導(dǎo)電部件，通過該一對(duì)導(dǎo)電部件支持所述壓電裝置。
22.一種液體容器，包括容器本體；設(shè)置在所述容器本體上的模塊體，所述模塊體是用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到所述容器本體上的安裝結(jié)構(gòu)體，并包括具有安裝著所述壓電裝置的壓電裝置安裝部和安裝到所述容器本體上的液體容器安裝部的安裝結(jié)構(gòu)體；及安裝到所述安裝結(jié)構(gòu)體的所述壓電裝置安裝部上的所述壓電裝置；所述壓電裝置具有壓電元件，該壓電元件具有由一對(duì)電極夾持的壓電層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所記載的液體容器，其特征是，所述壓電裝置安裝部以向所述容器本體內(nèi)方突出的形式配置著。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所記載的液體容器，其特征是，所述壓電裝置安裝部相對(duì)于所述容器本體內(nèi)的液面傾斜地形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所記載的液體容器，其特征是，所述液體容器安裝部與所述容器本體的安裝部位通過模制形成。
26.一種液體容器，包括容器本體；可裝卸地設(shè)置在所述容器本體上的模塊體，所述模塊體是用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到所述容器本體上的安裝結(jié)構(gòu)體，并包括具有安裝著所述壓電裝置的壓電裝置安裝部和安裝到所述容器本體上的液體容器安裝部的安裝結(jié)構(gòu)體；及安裝到所述安裝結(jié)構(gòu)體的所述壓電裝置安裝部上的所述壓電裝置；所述壓電裝置具有壓電元件，該壓電元件具有由一對(duì)電極夾持的壓電層。
27.一種安裝結(jié)構(gòu)體，是用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到所述液體容器上的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，包括將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給所述壓電裝置的一對(duì)導(dǎo)電部件、與所述一對(duì)導(dǎo)電部件一體樹脂成形的成形體，所述一對(duì)導(dǎo)電部件的每一個(gè)包括與所述壓電裝置電連接的尖端部、與電路基板電連接的基端部及連接所述尖端部與所述基端部的中間部，所述中間部的至少一部分埋設(shè)在所述成形體的內(nèi)部。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，一對(duì)所述尖端部配置在同一平面內(nèi)，一對(duì)所述基端部配置在與用于配置所述一對(duì)尖端部的平面不同的另一同一平面內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述一對(duì)導(dǎo)電部件分別通過讓由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的細(xì)長部件彎曲而形成，配置所述一對(duì)尖端部的所述同一平面與配置所述一對(duì)基端部的所述另一同一平面彼此相互平行，位于所述同一平面內(nèi)的部分的所述細(xì)長部件與位于所述另一同一平面內(nèi)的部分的所述細(xì)長部件，在相對(duì)于該同一平面及另一同一平面垂直的方向上不相互重合。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述成形體樹脂成形時(shí)，所述一對(duì)尖端部彼此通過連接部件連接，樹脂成形后除去所述連接部件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，在所述連接部件上形成定位孔，用于相對(duì)于所述成形體的樹脂成形所使用的模對(duì)所述一對(duì)導(dǎo)電部件定位的所述模的一部分插入該定位孔。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述定位孔在對(duì)應(yīng)于壓電裝置振動(dòng)的部分的位置形成。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述成形體的樹脂成形使用凹側(cè)模及與之嵌合的凸側(cè)模，通過所述連接部件連接的所述一對(duì)導(dǎo)電部件的一部分，具有相對(duì)于所述凸側(cè)模對(duì)所述一對(duì)導(dǎo)電部件定位的與所述凸側(cè)模一部分外形對(duì)應(yīng)的輪廓。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述成形體進(jìn)行樹脂成形時(shí)，由一對(duì)模夾持住所述一對(duì)尖端部的至少一部分，由此，使所述一對(duì)尖端部的至少一部分沒有埋沒在樹脂內(nèi)，而處于露出的狀態(tài)，所述一對(duì)尖端部的露出部分形成電接點(diǎn)。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，在所述成形體形成用于接受所述壓電裝置的凹部，所述一對(duì)尖端部配置在所述凹部的底面。
36.一種模塊體，其特征是，包括安裝結(jié)構(gòu)體；以及裝在所述安裝結(jié)構(gòu)體上的壓電裝置，所述安裝結(jié)構(gòu)體是用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到所述液體容器上的安裝結(jié)構(gòu)體，包括將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給所述壓電裝置的一對(duì)導(dǎo)電部件、與所述一對(duì)導(dǎo)電部件一體樹脂成形的成形體，所述一對(duì)導(dǎo)電部件的每一個(gè)包括與所述壓電裝置電連接的尖端部、與電路基板電連接的基端部及連接所述尖端部與所述基端部的中間部，所述中間部的至少一部分埋設(shè)在所述成形體的內(nèi)部，所述壓電裝置具有壓電元件和一個(gè)面上配置所述壓電元件的振動(dòng)板，該壓電元件具有由一對(duì)電極夾持的壓電層，在所述振動(dòng)板的另一個(gè)面上配置有用于形成空腔的空腔形成部件，通過該空腔使所述液體容器內(nèi)的液體與所述振動(dòng)板接觸。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所記載的模塊體，其特征是，所述壓電裝置具有相對(duì)于所述安裝結(jié)構(gòu)體的所述一對(duì)尖端部通過導(dǎo)電性粘接劑電連接的一對(duì)電極，所述壓電裝置的周圍用樹脂密封，使液體不會(huì)蔓延到所述壓電裝置的里側(cè)。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所記載的模塊體，其特征是，所述壓電裝置由所述一對(duì)導(dǎo)電部件支持著。
39.一種安裝結(jié)構(gòu)體，是用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置安裝到所述液體容器上的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，包括配置有與所述壓電裝置電連接的電線的至少一部分的基部；突設(shè)在所述基部上并安裝有所述壓電裝置的突出部，與所述壓電裝置電連接的電線通過二次成形樹脂電鍍以三元形狀形成。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述突出部的端部上形成有用于接受所述壓電裝置的凹部，在所述凹部的底面，通過所述電線的至少一部分形成與所述壓電裝置的一對(duì)電極電連接的部分。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所記載的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征是，所述突出部具有突設(shè)在所述基部的筒狀部、用于密封所述筒狀部的尖端開口的密封部，在所述密封部的表面形成所述凹部，在所述凹部的底面形成貫通所述密封部的貫通孔，與所述壓電裝置的一對(duì)電極電連接的部分的所述電線，從所述凹部的底面通過所述貫通孔的里面到所述密封部的里面一側(cè)連續(xù)地形成。
42.一種模塊體，其特征是，包括用于將檢測液體容器內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置；與所述壓電裝置電連接的電路基板；及為了將所述電路基板上形成的一對(duì)電極與所述壓電裝置的一對(duì)電極電連接在一起，壓接并夾持在所述電路基板與所述壓電裝置之間的壓接夾持連接器。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所記載的模塊體，其特征是，所述壓接夾持連接器具有在所述電路基板與所述壓電裝置之間壓接的且彈性被壓縮的絕緣性彈性體和朝壓縮方向向該彈性體的內(nèi)部延伸的多根導(dǎo)線。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所記載的模塊體，其特征是，壓接夾持連接器具有在所述電路基板上形成的一對(duì)電極與所述壓電裝置的一對(duì)電極之間配置的一對(duì)導(dǎo)電橡膠部件和將所述一對(duì)導(dǎo)電橡膠部件彼此連接在一起的絕緣橡膠部件。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所記載的模塊體，其特征是，所述壓電裝置包括；具有由一對(duì)電極夾持的壓電層的壓電元件及將所述壓電元件配置在一個(gè)面上的振動(dòng)板，該振動(dòng)板的另一面上配置有形成空腔的空腔形成部件，通過該空腔，所述液體容器內(nèi)的液體與所述振動(dòng)板接觸。
全文摘要
一種安裝結(jié)構(gòu)體,是用于將檢測液體容器1內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置106安裝到該液體容器1上的安裝結(jié)構(gòu)體,具有:裝有壓電裝置106的壓電裝置安裝部363和安裝到液體容器1上的液體容器安裝部360。用于檢測液體容器1內(nèi)的液體消耗狀態(tài)的壓電裝置106適于安裝在液體容器1上。
文檔編號(hào)B41J2/175GK1327916SQ011248
公開日2001年12月26日 申請(qǐng)日期2001年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月18日
發(fā)明者金谷宗秀, 塚田憲児 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社