專利名稱：液體檢測壓電裝置、液體容器及安裝模塊體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有壓電裝置的液體容器，壓電裝置通過檢測聲阻抗變化，其中特別是檢測共振頻率的變化，來檢測容納在液體容器內的液體的消耗狀態(tài)。更詳細地說，本發(fā)明涉及設置在噴墨打印機上適用的墨盒上的/用于檢測墨盒內墨的消耗狀態(tài)的壓電裝置及其安裝模塊體，該噴墨打印機是這樣進行印刷的，即由壓力發(fā)生裝置使壓力發(fā)生室內的墨與印刷數(shù)據(jù)相對應地加壓，從噴嘴口排出墨而實現(xiàn)印刷的。
下面，舉例說明作為適合于本發(fā)明的液體容器的安裝于噴墨打印機上的墨盒。通常，噴墨打印機包括裝載噴墨式打印頭的滑架和容納經流路向打印頭供給的墨的墨箱，并可作連續(xù)印刷作業(yè)；上述噴墨打印頭具有對壓力發(fā)生室加壓的壓力發(fā)生器和使增壓后的墨從噴嘴開口以墨滴狀流出的噴嘴開口。一般的墨盒構造是在墨被消耗掉時，為便于用戶簡單更換而呈可裝拆的盒狀結構。
目前，對墨盒內墨消耗的管理方法有以下兩種一是用軟件對打印頭上墨滴噴射次數(shù)和打印頭的維修而吸收的墨量累加計算，通過計算對墨消耗進行管理；其二是通過在墨盒上安裝直接檢測液面用的兩根電極，檢測墨實際消耗到規(guī)定量的時間的方法。
然而，利用軟件來累計墨滴流出次數(shù)和吸收墨量，以計算的方式管理墨消耗的方法存在的問題是由于使用環(huán)境的不同，如使用室內大氣的溫度和濕度的高低，墨盒開封后待用時間的長短，用戶方使用頻率的不同等，墨盒內壓力和墨粘度發(fā)生了變化，理論上計算出的墨消耗量和實際消耗量之間產生不可忽視的誤差。而且，另一個問題是同一個墨盒取下一次，再安裝時，累加的墨滴數(shù)一旦調零，就很難知道實際墨的殘量。
另一方面，用電極調節(jié)墨消耗時間的方法進行管理，因為能夠檢測出墨的實際消耗，所以控制墨殘量的可靠性很高。但是，由此而導致的問題是為了檢測出墨液面，墨必須是導電的，于是就限定了可用墨的種類，且電極和墨盒間的液體密封構造太復雜。此外，還存在的問題是導電材料通常使用導電性好，耐腐蝕性高的貴重金屬，因此，墨盒制造成本高。此外，因為必須把兩根電極分別安裝在墨盒的不同部位上，造成制造步驟繁多，結果也是導致制造成本的增加。
鑒于上述問題，本發(fā)明目的在于提供一種能夠正確檢測出液體的消耗狀態(tài)，而且不需要復雜的密封構造的液體檢測用壓電裝置。
本發(fā)明目的是提供一種利用液體檢測用壓電裝置，能夠正確檢測墨消耗狀態(tài)，而且不需要復雜密封構造的墨盒。
本發(fā)明目的是提供一種能夠正確檢測液體消耗狀態(tài)的檢測裝置。
本發(fā)明目的是提供一種能夠正確檢測墨消耗狀態(tài)，而且不需要復雜密封構造的液體檢測用安裝模塊體。
本發(fā)明目的是提供一種能夠正確檢測墨消耗狀態(tài)，而且不需要復雜密封構造的液體容器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一個壓電裝置，固定在液體容器上，用于檢測液體容器內所容納的液體的消耗狀態(tài)，包括一個通過使壓電元件變形而產生振動的振動部，其是以其自身中心對稱的振動部。
此外，該壓電裝置的振動部基本為圓形。且，壓電裝置包括一個壓電層；壓電層上表面設有上部電極；壓電層下表面設有下部電極；和一個振動板，振動板具有與下部電極接觸的第一表面和第二表面，第二表面的局部與液體容器內的液體接觸，其中，至少部分壓電層，下部電極和振動板構成振動部。此外，優(yōu)選該壓電層的每個主要部分都分別與振動部是一致的同心圓。
此外，優(yōu)選該壓電層有上表面和下表面的底板，其上表面接觸振動板的下表面，其下表面接觸容納在液體容器中的液體容納的液體。優(yōu)選該空腔是和振動部大體一致的同心圓。此外，振動板的變形是由于其殘余的振動大于底板的殘留振動所致的。振動部的振動邊緣位于空腔的外表面附近。優(yōu)選該壓電裝置還包括安裝部件，該安裝部件有一與振動板的下表面接觸的上表面和面對液體容器內部下表面的下表面，安裝部件具有與振動部的中心對應的開口。此外，優(yōu)選將液體容器安裝在壓電裝置之上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，模塊優(yōu)選包括壓電裝置；并且一個安裝結構與壓電裝置形成一體并用于將液體檢測裝置安裝到液體容器上。
該安裝結構包括一個向液體容器內部突出的凸部，并且振動部的中心可以被設計在凸部的中心線上。此外，該凸部可以是圓形的。它還可以包括一個為壓電裝置的上部電極和下部電極提供驅動信號的終端。此外，優(yōu)選液體容器安裝在模塊之上。此外，液體容器也可以是為噴墨打印機儲備墨的墨盒。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一個安裝在液體容器上的壓電裝置，用于檢測液體容器中所包含的液體的消耗狀態(tài)，包括一個產生振動的振動部，該振動部包括一個表面接觸液體容器中的液體的振動板；振動板的另一個表面裝置了下部電極；一個壓電層，該壓電層設置在下部電極上，通過壓電環(huán)境中產生的振蕩來使振動板振動；一個裝置在壓電層上的上部電極，其中，振動部得以形成，以至于壓電層覆蓋了下部電極，上部電極覆蓋了下部電極，并且壓電層要從上部電極中伸出。
此外，壓電裝置還包括有上表面和下表面的底板，其上表面接觸振動板的下表面，其下表面接觸容納在液體容器內的液體，且底板包括一個空腔，該空腔接觸振動板的振動部分內的液體，此外，優(yōu)選該空腔的面積大于下部電極的面積。由于殘留振動使得振動板的柔順性大于底板。產生壓電效應的壓電層的面積基本上與下部電極的面積相同。上部電極，壓電層和下部電極各自包含的主要部分是比較可取的長方形。上部電極，壓電層和下部電極各自包含的主要部分可以是圓形的?？涨换旧蠟閳A形，并且其半徑與其深度之比大于3π/8。壓電裝置根據(jù)在振動部附近的聲阻抗的變化檢測液體容器中的消耗狀態(tài)。在壓電裝置中，由于壓電層的振動引起的殘留振動產生了反向電動勢，而且，液體容器中的液體可以通過阻抗的變化來檢測。此外，將液體容器安裝在壓電裝置上是比較合理的。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，提供一個模塊，該模塊安裝在液體容器之上，是用來檢測液體容器中的液體的消耗狀態(tài)的，包括一個通過振動后的殘余的振動來產生反向電動勢來檢測液體消耗狀態(tài)的壓電裝置；與壓電裝置形成一體的安裝結構，其中壓電裝置包括一個振動板，其一個表面與液體容器中的液體接觸；而另一個表面上安裝著一個下部電極；下部電極上安裝著一個壓電層；壓電層上安裝著上部電極，其中優(yōu)選壓電層安裝的可以覆蓋下部電極，上部電極覆蓋著下部電極，并且壓電層要伸出上部電極。
此外，安裝結構使得上表面與振動的下表面?zhèn)认嘟佑|，而該振動與液體接觸，下表面有一個與液體容器中的液體接觸的安裝板，而該安裝板在位于振動板的振動的位置上有一個能接觸到液體的空腔。此外，優(yōu)選空腔的面積大于下部電極的面積是比較可行的。合理的是該空腔基本上是圓形的，而且其半徑與其自身的深度比要大于3π/8。模塊的安裝結構在其中心可以有一個開口，而壓電裝置可以安裝在該開口內。此外，開口的面積應大于壓電層的產生壓電效應的部分。此外，壓電裝置可以處于分離的狀態(tài)。此外，優(yōu)選在液體容器的內部可以安置上模塊。
在優(yōu)選的實施例中，提供了一個容納液體的液體容器，一個液體檢測裝置安裝在液體容器上，一個用于檢測液體容器中的液體的消耗狀態(tài)的安裝模塊。液體檢測裝置包括一個壓電元件，而且該壓電元件根據(jù)電能量與振動能量之間的轉化來輸出與液體消耗狀態(tài)一致的信號。壓電元件安裝在底板上。尤其是，底板上有一個開放的空腔。該開放的空腔處于壓電元件相對的位置，可以與液體容器的內部相通。優(yōu)選該開放的空腔處于與墨容器的內部直接相對的位置，可以與墨容器的內部相通。
當液體消耗狀態(tài)還沒有變化的時候，開口空腔的內部和外部都充滿了液體。另一方面，當液體消耗開始進行，液體液面低于暴露的開口空腔。然后，大約在開口空腔的內部保留固定量的液體。利用壓電元件對這兩種狀態(tài)輸出的不同的信號的，就可以適當?shù)臋z測液體消耗狀態(tài)了。
根據(jù)本發(fā)明，其實施例如此設計可以避免由于設置空腔產生的起伏的液體波動而導致的檢測錯誤。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以通過提供空腔來減少在壓電元件和液體當中設置的部件的數(shù)量，或者可將部件的厚度減少，這樣液體的消耗狀態(tài)可以被進一步可靠地檢測到。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于局部提供了開口空腔，可以利用其周圍底板來知道適當?shù)囊后w密封狀態(tài)。因此，就可以避免將壓電元件暴露在液體當中。這對于具有傳導性的液體例如墨將更為有效。
優(yōu)選利用壓電元件，根據(jù)與液體消耗狀態(tài)一致的聲阻抗的變化來檢測液體的消耗狀態(tài)。壓電元件輸出信號來顯示在所提供的振動之后殘余的振動。壓電元件的殘留振動是根據(jù)周圍液體環(huán)境而變化的。例如，殘留振動在大量液體的環(huán)境和少量液體的環(huán)境中是不同的。這是根據(jù)與液體消耗狀態(tài)一致的聲阻抗的變化情況。這樣，就可以通過利用與液體消耗狀態(tài)一致的殘留振動的變化的事實來檢測液體消耗狀態(tài)。
應注意，在壓電元件附近的一定量的液體影響殘留振動。根據(jù)本發(fā)明，通過開口空腔，可以減少設置于壓電元件和液體之間的相當數(shù)量的中間部件，或者可以減少所述中間部件的厚度。這樣，影響殘留振動的一定量的液體接近或與壓電元件相接觸。因此，與液體消耗狀態(tài)相關的殘留振動的變化會變得更清楚以使液體消耗狀態(tài)可以被進一步可靠地檢測到。
此外，壓電元件不但通過開口空腔產生彈性波，而且輸出一個與通過開口空腔反射回的反射波相一致的信號。同樣，在此情況下，由于振動在壓電元件和由開口空腔提供的液體之間成功地轉移，檢測能力將得到提高。壓電元件在檢測液體消耗狀態(tài)過程中起的作用可以由液體容器的規(guī)格和所要求的尺寸的精確度決定。
根據(jù)本發(fā)明，液體檢測裝置可以產生一個檢測信號，當液體被容納于處于預先確定了的作為檢測對象的液體消耗狀態(tài)的開口空腔內部時，該信號用來顯示與開口空腔內部液體相一致的殘留振動狀況。
開口空腔的形狀適用于容納預先確定了液體狀況的液體。開口空腔的形狀也適用于容納預先確定了液體消耗狀態(tài)的作為檢測對象的液體。
開口空腔可以穿過底板。在壓電元件與底板之間有一中間部件。該中間部件對開口空腔加以密封，并與壓電元件一起振動。
更優(yōu)選的，壓電元件包括一個置于底板上的下部電極，一個置于下部電極上的壓電層，以及一個置于壓電層上的上部電極。位于壓電元件一側的開口空腔的開口區(qū)域被設置為比壓電層和下部電極的交迭部分處的開口區(qū)域大得多。
更優(yōu)選的，空腔的深度被設置為小于空腔開口最狹處的寬度。空腔的深度小于空腔最狹處寬度的1/3是更可取的。如果空腔為圓形，開口最狹處寬度將是一個開口度(開口直徑)。
更優(yōu)選的，開口空腔的形狀關于壓電元件中心是基本對稱的。開口空腔基本上是一個圓形。
更優(yōu)選的，容器內部的開口空腔的開口區(qū)域被設置為比壓電元件面的開口區(qū)域大得多。壓電元件面的開口度比容器內部的開口度大得多。以此方式設定，開口空腔呈放射狀覆蓋著容器內部。開口空腔的外周表面可為錐形。開口空腔的外周表面可為臺階狀。
一個連通槽用于連通底板處的開口空腔。所述位于底板上的連通槽由面對容器內部的部分提供。該連通槽朝著供液孔的方向，通過所述供液孔，液體容器可向其自身外部供液。
液體檢測裝置可與為安裝液體容器的安裝結構一體地形成。通過液體檢測裝置和安裝結構的一體成形形成一個模塊。
同樣，本發(fā)明的另一個實施例是一個裝備了上述液體檢測裝置的液體容器。所述液體容器可作為一個噴墨打印機儲備墨的墨盒。
同樣，本發(fā)明的另一個實施例是一個用于檢測液體的模塊。所述模塊包括一個壓電裝置和一個安裝結構。所述壓電裝置用于檢測液體容器中容納的液體的消耗狀態(tài)。所述模塊與壓電裝置是一體的，所述壓電裝置被安裝于液體容器上。在安裝結構中特別提供了一個開口空腔。
同樣，本發(fā)明的另一個實施例是一個容納液體的液體容器。盡管典型的液體容器是墨盒，但本發(fā)明不限于此。裝有壓電裝置的液體容器用于檢測容納在液體容器中的液體的消耗狀態(tài)。
開口空腔可以穿過容器壁。壓電裝置和容器壁之間裝有一個中間部件。所述中間部件將開口空腔密封，并與壓電裝置一起振動。一個形成于容器壁內表面的凹部可以作為開口空腔。
一個與開口空腔相連接的連通槽可被提供以使其對著容器內部。該連通槽可以朝著供液孔的方向設置，通過所述供液孔，液體容器可向其自身外部供液。
所述壓電裝置可以緊密嵌合的方式插入一個由液體容器提供的開口中。所述開口可成為一個孔，通過該孔壓電裝置穿透容器壁設置的位置薄的部分形成。
開口空腔可由容器內部的一個液體吸收部件的附近提供。所述液體吸收部件可以由多孔材料部件組成。
另一方面，容納有液體的液體吸收部件可在開口空腔內部提供。所述液體吸收部件可以由多孔材料部件組成。
壓電裝置包括一個壓電元件和一個其上帶有壓電元件的底板，開口空腔形成于該底板上。
壓電裝置可以安裝模塊的形式與安裝結構一體地形成。所述安裝結構是一個將壓電裝置安裝到液體容器上的結構。開口空腔可被設置在液體容器內部的正面，該液體容器位于安裝模塊中。
一個安裝于噴墨打印機中的墨箱可作為適當?shù)囊后w容器。墨箱設置于安裝打印頭的滑架上。墨箱設置于噴墨打印機的固定部分。墨箱被設置于打印頭附近并與可更換的墨盒相連通。墨箱包括將盒子內部分為多個腔室的隔離部件，以及分別在這些腔室中設置的多個壓電裝置。
下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。


圖1示出單色，例如黑墨用的墨盒的一個實施例。
圖2示出容納多種墨的墨盒的一個實施例。
圖3示出適用圖1和圖2所示墨盒的噴墨打印機一個實施例。
圖4示出副墨盒單元33的詳細剖面圖。
圖5(A)～圖5(E)示出彈性波發(fā)生器3，15，16及17的制造方法。
圖6示出圖5所示的彈性波發(fā)生器3另一個實施例。
圖7示出本發(fā)明墨盒的另一個實施例。
圖8示出本發(fā)明墨盒的另一個實施例。
圖9示出本發(fā)明墨盒的另一個實施例。
圖10示出本發(fā)明墨盒的另一個實施例。
圖11示出本發(fā)明墨盒的另一個實施例。
圖12(A)和圖12(B)示出圖11所示的墨盒的另一個實施例。
圖13(A)和圖13(B)示出本發(fā)明墨盒的另一個實施例。
圖14(A)～圖14(C)示出開口1c的另一個實施例的平面圖。
圖15(A)和圖15(B)示出本發(fā)明噴墨打印機實施例的剖面圖。
圖16(A)和圖16(B)示出適合于圖15(A)和15(B)所示打印裝置的墨盒的實施例。
圖17示出本發(fā)明墨盒272的其它實施例。
圖18示出本發(fā)明墨盒272及噴墨打印機的又一實施例。
圖19示出圖16所示的墨盒272的又一實施例。
圖20(A)～圖20(C)示出驅動器106的詳細構造。
圖21(A)～圖21(F)示出驅動器106周邊及其等價電路。
圖22(A)和圖22(B)示出墨密度和由驅動器106檢測出的墨共振頻率的關系。
圖23(A)和圖23(B)示出驅動器106的反向電動勢波形。
圖24示出驅動器106另一實施例。
圖25示出圖24所示的驅動器106的局部剖面圖。
圖26示出圖24所示的驅動器106整體剖面圖。
圖27示出圖24所示的驅動器106的制造方法。
圖28(A)～圖28(C)示出本發(fā)明墨盒的又一實施例。
圖29(A)～圖29(C)示出通孔1c其它實施例。
圖30示出驅動器660另一個實施例。
圖31示出驅動器670另一個實施例。
圖32是表示模塊100的透視圖。
圖33是表示圖32所示的模塊100構成的分解圖。
圖34示出模塊100另一實施例。
圖35是示出圖34所示的模塊100構成的分解圖。
圖36示出模塊100另一個實施例。
圖37示出把圖32所示的模塊100安裝在墨容器上的剖面圖。
圖38(A)和圖38(B)示出模塊100又一個實施例。
圖39(A)～圖39(C)示出模塊100又一個實施例。
圖40示出使用圖20及圖21所示的驅動器106的墨盒及噴墨打印機實施例。
圖41示出噴墨打印機詳細構造。
圖42(A)和圖42(B)示出圖40所示的墨盒180的又一個實施例。
圖43(A)～圖43(C)示出墨盒180的又一個實施例。
圖44(A)～圖44(C)示出墨盒180的又一個實施例。
圖45(A)～圖45(D)示出墨盒180的又一個實施例。
圖46(A)～圖46(C)示出圖45(C)所示的墨盒180又一個實施例。
圖47(A)～圖47(D)示出使用模塊100的墨盒的又一個實施例。
圖48示出由基材凹部構成的開口空腔的一個實施例。
圖49示出由設置在墨盒壁部上的凹部構成的開口空腔的一個實施例。
圖50(A)和圖50(B)示出通過將開口空腔制成錐形及臺階形而得到的有益方面的示意圖。
圖51示出在空腔周圍開設合適連通槽的一個實施例。
圖52示出在空腔周圍開設合適連通槽的一個實施例。
圖53示出將模塊體嵌入墨盒上開口內結構的實施例。
圖54(A)和圖54(B)示出在吸收體附件設置空腔構成的實例。
圖55示出將吸收體放置在空腔內構成實例。
圖56示出突破容器壁的薄壁部分地安裝壓電裝置的構成圖。
圖57示出將液體吸收體放置在空腔內構成實例。
圖58示出在固定型墨盒上應用本發(fā)明時的實施例。
下面，通過實施例說明本發(fā)明，但下面的實施例并不限于本發(fā)明保護的范圍，另外，實施例中說明過的特征的全部組合對于本發(fā)明的解決手段是必須的，因此不作限定。
本發(fā)明的基本構思是利用振動現(xiàn)象，檢測液體容器內的液體狀況，包括液體容器內有無液體，液體量，液體的液位，液體種類，液體組份等。利用具體振動現(xiàn)象來檢測液體容器內的液體狀況現(xiàn)有多種方法。例如，彈性波發(fā)生器對液體容器內部發(fā)出彈性波，并接受由液面或相對的壁面反射的反射波，來檢測液體容器內的媒體及其狀況的變化的方法。與之不同的還有根據(jù)振動物體的振動特性檢測聲阻抗變化的方法。對于利用聲阻抗變化的方法，具有通過使帶壓電元件的壓電裝置或者驅動器的振動部振動，之后，測定由振動部上殘余的殘留振動所產生的反向電動勢，以檢測共振頻率或反向電動勢波形的振幅達到檢測聲阻抗變化之目的方法和利用測定機，例如傳送電路等的阻抗(impedence)測定器測定液體的阻抗特性或者導納特性，并測定電流值和電壓值變化，或者，使液體振動時的電流值或電壓值頻率發(fā)生的變化的方法。后面將對彈性波發(fā)生器及壓電裝置或者驅動器的動作原理作詳細描述。
在本實施例中，本發(fā)明適用于檢測墨容器內墨消耗狀態(tài)的技術。用壓電元件檢測墨消耗狀態(tài)。壓電元件利用電能和振動能之間的變換輸出與墨消耗狀態(tài)對應的信號。
檢測原理之一是利用聲阻抗。最好，根據(jù)壓電元件的輸出信號得出壓電元件發(fā)生振動后的殘留振動狀態(tài)。殘留振動隨著周圍墨量的變化而變化。這是以與墨消耗狀態(tài)對應的聲阻抗的變化為基礎的。殘留振動狀態(tài)隨墨消耗狀態(tài)而變化，利用該變化來檢測消耗狀態(tài)。
根據(jù)其它檢測原理，壓電元件通過開口空腔產生彈性波，同時又通過開口空腔接受反射波，并輸出與反射波對應的信號。這樣反射波隨墨消耗狀態(tài)的變化被檢測出。如何使壓電元件發(fā)揮功能來檢測墨消耗狀態(tài)，是根據(jù)墨盒的種類和要求的測量精度而確定的。
壓電元件設置在檢測目標規(guī)定的墨消耗狀態(tài)的液面位置上。因此，可檢測墨是否通過液面。
壓電元件形成在基材上。在本實施例中，特別是開口空腔設置在基材上。開口空腔是這樣設置的，即在與壓電元件相對的位置朝向墨盒的內部，并與墨盒內部連通。在另一個實施例中，壓電裝置和安裝結構體構成安裝模塊。特別是在安裝結構體上設置開口空腔。開口空腔按如下方式配置，即在裝著模塊體的狀態(tài)下，配置在從壓電裝置朝向墨容器內部的位置上，且與容器內部相通。開口空腔向著壓電裝置，特別向著壓電裝置的振動部分。此外，在其它的實施例中，開口空腔設在墨容器上。開口空腔與容器內部相通地形成在與壓電裝置相對的位置上。開口空腔設置在從壓電裝置朝向容器內部的位置上。開口空腔對著壓電裝置，特別是對著其振動部分。
通過設置這樣的開口空腔可得到以下的效果。在還未開始墨消耗的狀態(tài)下，墨液面較高，因而，開口空腔的里外充滿了墨。另一方面隨著墨的消耗，液面下降，開口空腔露出。此時，在開口空腔中基本上只殘存了少量墨。由于在這兩個狀態(tài)下，聲阻抗和壓電裝置的狀態(tài)不同，因此壓電元件的輸出信號不同，利用這種現(xiàn)象，就可準確地檢測墨消耗狀態(tài)。
最好，預先記錄空腔內保留了少量墨時的檢測特性。或者，也可以預先記錄墨位于空腔內外時的檢測特性。不言而喻，也可同時把握兩種狀態(tài)的檢測特性。
根據(jù)本實施例，如后所述，由于設置了空腔，可以避免出現(xiàn)因墨波浪引起的誤檢測。
根據(jù)本實施例，由于設置了開口空腔，減少了設置在壓電元件和墨之間的部件，或者使部件厚度變薄，從而，能更可靠地檢測墨消耗狀態(tài)。
例如，利用殘留振動的檢測原理，則對殘留振動造成實質性影響的是壓電元件附近的有限量的墨。這些限量墨因設置了開口空腔而靠近壓電元件或者與其接觸。因此，與墨消耗相對應的殘留振動的變化更加清晰，所以墨消耗狀態(tài)的檢測更為可靠。
利用彈性波和反射波時，也因設置了開口空腔，在壓電元件和墨之間的振動傳遞良好，可提高檢測能力。
根據(jù)本實施例，由于在局部設置了空腔的底板，因此，利用該底板的形狀就能夠對墨進行密封。因此，能使壓電元件免受墨影響，可有效防止導電墨對壓電元件的絕緣造成損害。
下面，參照附圖具體地說明本實施例。首先，說明利用壓電元件以振動為基礎，檢測墨消耗的基本技術。結合說明，闡述檢測技術的各種應用。在對這些進行說明時，說明本實施例的帶特征的空腔的檢測用裝置及其它變形。在展開這些說明中，說明本實施例的帶特征空腔的墨盒及其變形。圖28(A)～圖28(C)示出帶空腔墨盒的代表例。另外，作為液體檢測用裝置的一個實例，示出了驅動器(典型的是圖20(A)～圖20(C)，參照標號106)及彈性波發(fā)生器(典型的是圖1，參照標號3)。但是，這些不過是液體檢測裝置的一個實例。例如，液體檢測用裝置也可是在驅動器上增加其它的部件的構成，另外也可以是從驅動器上拆下一些部件的構成。
圖1是適用本發(fā)明的單色，例如黑墨用的墨盒的一個實施例的剖面圖。關于圖1的墨盒，在上述方法中、是以接受彈性波的反射波，檢測液體容器內的液面的位置和有無液體的方法為基礎的。用彈性波發(fā)生器3作為發(fā)生或接收彈性波的裝置。在盛墨的容器1上設置墨供給口2，該口2與打印裝置的供墨針以密封方式接合。彈性波發(fā)生器3這樣安裝在容器1的底面1a的外側的，即該彈性波發(fā)生器3可通過容器將彈性波傳遞給內部的墨。在墨K基本被消耗貽盡的階段，即在墨接近枯竭時，彈性波的傳遞應該是從液體變成氣體，因此，彈性波發(fā)生器3被設置在比供墨口2稍高的上方部位。另外，也可以分別地設置彈性波接收裝置，而將彈性波發(fā)生器3單獨作為彈性波發(fā)生裝置。
供墨口2上設置墊圈4和閥體6。如圖3所示，墊圈4與連通打印頭31的供墨針32以液密方式緊閉地嵌合。閥體6受彈簧5的長期作用與墊圈4保持接觸。當插入供墨針32時，閥體6受供墨針32的推壓，打開墨通道，容器1內的墨通過供墨口2及供墨針32流向打印頭31。在容器1的上壁上部安裝著半導體存儲機構7，該存儲機構7存儲有關墨盒內的墨的信息。
圖2示出容納多種墨的墨盒的一個實施例的從里側看的立體圖。容器8由隔板分成三個墨室9，10及11。在各墨室上分別形成供墨口12，13及14。在各墨室9，10，11的底面8a上分別安裝了彈性波發(fā)生器15，16及17，這些彈性波發(fā)生器能夠通過容器向容納在各墨室內的墨傳遞彈性波。
圖3是示出適用于圖1及圖2所示的墨盒上的噴墨打印機主要部分的實施例的剖面圖?？裳卮蛴∮眉垖挾确较蜃魍鶑瓦\動的滑架30具備副墨盒單元33，打印頭31被設置在副墨盒單元33的下面。另外，供墨針32設置在副墨盒單元33的墨盒裝載面?zhèn)壬稀?br> 圖4詳細示出副墨盒單元33的剖面圖。副墨盒單元33具有供墨針32，墨室34，膜閥36及過濾網(wǎng)37。從墨盒通過供墨針32供給的墨容納在墨室34內。膜閥36根據(jù)墨室34和墨供給路35之間的壓力差而開關。墨供給路35與打印頭31相連，墨被供給到打印頭31。
如圖3所示，當把副墨盒單元33的供墨針32插入容器1的供墨口2內時，閥體6抵抗彈簧5后退，形成墨通路，容器1內的墨流入墨室34內。在墨室34內充滿墨時，在打印頭31的噴嘴開口處產生負壓，墨就充填到打印頭31內，之后，執(zhí)行打印動作。
通過記錄動作而由打印頭31消耗墨時，由于膜閥36下流側的壓力下降，膜閥36脫離閥體38而打開閥。當膜閥36打開，墨室34內的墨通過墨通路35流向打印頭31。隨著墨流入打印頭31，容器1內的墨經供墨針32流入副墨盒單元33內。
在打印裝置的動作期間，以預先設定的檢測時間，例如以一定周期，向彈性波發(fā)生器3提供驅動信號。由該彈性波發(fā)生器3產生的彈性波在容器1的底面1a傳送給墨，并在墨內傳播。
通過將彈性波發(fā)生器3緊貼在容器1上，使該墨盒自身具備了殘墨量檢測功能。根據(jù)本發(fā)明，由于在容器1成形時不需要埋入檢測液面用的電極，因此，注塑成形過程較為簡單.且不存在從埋電極的區(qū)域出現(xiàn)漏液的現(xiàn)象，從而，提高了墨盒的可靠性。
圖5(A)～圖5(E)示出彈性波發(fā)生器3，15，16，17的制造方法。用可燒成的陶瓷材料形成固定底板20。首先，如圖5(A)所示，在固定底板20的表面上形成一個電極的導電材料層21。其次，如圖5(B)所示，在導電材料層21的表面上重疊壓電材料的新浮板料22。接著，如圖5(C)所示，通過沖壓將新浮板料22形成規(guī)定形狀的振動子，待自然干燥后，燒成溫度，例如1200℃進行燒成。然后，如圖5(D)所示，在新浮板料22的表面上形成另一個電極的導電材料層23，可將其作彈性振動。最后，如圖5(E)所示，按各單元切斷固定底板20，用粘接劑等將固定底板20固定到容器1的規(guī)定表面上，就可把彈性波發(fā)生器3固定在容器1的規(guī)定表面上，從而完成了帶殘量檢測功能的墨盒。
圖6示出了圖5所示的彈性波發(fā)生器3的其它實施例。在圖5的實施例中，將導電材料層21作為連接電極。另一方面，而在如圖6所示的實施例中，在由新浮板料22構成的壓電材料層的表面上方的位置處通過焊錫等手段形成連接端子21a和23a。利用連接端子21a及23a，就可將彈性波發(fā)生器3直接安裝到電路底板上，而不需要引導線。
然而，彈性波是一種能夠在氣體，液體及固體類的媒體中傳播的波。因此，隨著媒體的變化，彈性波的波長，振幅，相位，振動頻率，傳播方向及傳播速度等也發(fā)生變化。另一方面，彈性波的反射波也隨媒體的變化，其波的狀態(tài)和特性也不同。因此，通過利用隨著彈性波傳播的媒體的變化而變化的反射波，就能夠知道該媒體的狀態(tài)。利用該方法檢測液體容器內的液體狀態(tài)時，例如，使用彈性波接送機。下面，以圖1至圖3的形式為例進行說明。接送機先向媒體，例如液體或液體容器發(fā)送彈性波，該彈性波在媒體中傳播，到達液體的表面。因為在液體表面具有液體和氣體的邊界，所以反射波返回到接送機。接送機接受反射波，并根據(jù)該反射波的往來時間和送信機發(fā)出的彈性波和液體表面反射的反射波的振幅的衰減率等，能夠測定送信機或接收機和液體的表面之間的距離。利用該信號就可檢測出液體容器內的液體狀態(tài)。彈性波發(fā)生器3可在利用彈性波傳播的媒體變化而產生的反射波的方法中單獨作為接送機，也可分別安裝專用的接收機。
如上所述，由彈性波發(fā)生器3發(fā)出的在墨液中傳播的彈性波由于墨液的密度和液位高度，在墨液表面產生的反射波返回到彈性波發(fā)生器3的到達時間取決于發(fā)生變化。因此，在墨組份一定的情況下，在墨液表面產生的反射波的到達時間取決于墨量。因此，彈性波發(fā)生器3產生彈性波之后，通過檢測來自墨表面的反射波到達彈性波發(fā)生器3的時間，就可檢測出墨量。另外，由于使墨中所含的粒子振動，在使用顏料為著色劑的顏料系的墨情況下，彈性波能夠防止顏料等的沉淀。
由于把彈性波發(fā)生器3設置在容器1上，當墨盒中的墨減少到接近墨枯竭前，在彈性波發(fā)生器3不能接受到反射波時，可判斷出墨接近用盡，可提醒更換墨盒。
圖7示出本發(fā)明的墨盒的另外實施例。在容器1的側壁上沿垂直方向間隔設置多個彈性波發(fā)生器41-44。如圖7所示的墨盒，根據(jù)彈性波發(fā)生器41-44的各位置處是否存在墨，能夠檢測出各彈性波發(fā)生器41-44的安裝位置的高度處是否有墨。例如，假設墨的液位處于彈性波發(fā)生器44和43之間的位置時，彈性波發(fā)生器44檢測出無墨，而彈性波發(fā)生器41，42及43分別檢測出有墨，可清楚地知道墨的液位處于彈性波發(fā)生器44和43之間的位置上。因此，通過設置多個彈性波發(fā)生器41-44，就能分段檢測墨殘量。
圖8及圖9分別示出本發(fā)明的墨盒的又一個實施例。在圖8所示的實施例中，底面1a向垂直方向傾斜，在該傾斜的底面1a上沿其垂直方向裝著彈性波發(fā)生器65。另外，在圖9所示的實施例中，把彈性波發(fā)生器66垂直安裝在側壁1b的底面附近。
根據(jù)圖8及圖9的實施例，彈性波發(fā)生器65及66的一部分從液面露出時，彈性波發(fā)生器65產生的彈性波的反射波的到達時間及聲阻抗對應于液面變化(Δh1，Δh2)連續(xù)地變化。因此，通過檢測彈性波的反射波的到達時間或聲阻抗的變化的程度，就能夠準確地檢測從墨殘余量的墨接近枯竭到墨用盡的過程。
在上述實施例中，以實例說明了將墨直接容納在液體容器中的形式的墨盒。作為墨盒的其它實施形式，還可以在容器1內裝填多孔質彈性體，用多孔質彈性體含浸液體墨，構成多孔質彈性體墨盒，并可將上述彈性波發(fā)生器裝在這樣的墨盒上。另外，在上述實施例中，通過使用彈性振動型壓電振動子，就可使墨盒小型化，也可使用縱振動型的壓電振動子。此外，在上述實施例中，由同一彈性波發(fā)生器發(fā)送，接受彈性波。作為其它的實施例，使用發(fā)送用與接受用不同的彈性波發(fā)生器，也可檢測殘余墨量。
圖10示出本發(fā)明墨盒的一個實施例。在上傾的底面1a垂直方向間隔地將多個彈性波發(fā)生器65a，65b，65c設置在容器1上。根據(jù)本實施例，彈性波發(fā)生器65a，65b，65c各自的位置處是否存在墨，在各彈性波發(fā)生器65a，65b，65c的安裝位置處的、彈性波向各彈性波發(fā)生器65a，65b，65c反射的反射波的到達時間不同。因此，通過掃描各彈性波發(fā)生器65a，65b，65c，檢測彈性波發(fā)生器65a，65b，65c處的彈性波的反射波的到達時間，就能夠檢測出各彈性波發(fā)生器65a，65b，65c的安裝位置處是否有墨。因此，能夠分階段地檢測墨殘量。例如，墨液面處于彈性波發(fā)生器65b和彈性波發(fā)生器65c之間的位置時，彈性波發(fā)生器65c檢測出無墨，而彈性波發(fā)生器65b，65a檢測出有墨。通過綜合評價這些結果，就可清楚墨液面位于彈性波發(fā)生器65b和彈性波發(fā)生器65c之間。
圖11示出本發(fā)明的墨盒的其它實施例。為了提高來自液面的反射波的強度，圖11的墨盒把浮板67安裝在浮子68上來覆蓋液面。浮板67是用聲阻抗高，且具耐墨性材料，例如陶瓷板制成。
圖12(A)和圖12(B)示出圖11所示的墨盒的其它實施例。圖12(A)和圖12(B)的墨盒與圖11的墨盒一樣，為提高來自液面的反射波的強度，把浮板67安裝在浮子68上來覆蓋墨液面。圖12(A)是將彈性波發(fā)生器65沿垂直方向固定在上傾的底面1a上。墨殘量變少，彈性波發(fā)生器65從液面處露出時，由于彈性波發(fā)生器65發(fā)出的彈性波的反射波到達彈性波發(fā)生器65的時間發(fā)生變化，因此能夠檢測出彈性波發(fā)生器65沿垂直方向的安裝位置高度處有無墨。由于彈性波發(fā)生器65安裝在上傾的底面1a上，因此即使彈性波發(fā)生器65檢測出無墨之后，由于容器內多少還殘余少許墨，因此，能夠檢測出墨接近用盡時的墨殘余量。
圖12(B)是沿垂直方向按上下間隔把多個彈性波發(fā)生器65a，65b，65c設置在容器1的上傾的底面1a上。根據(jù)圖12(B)的實施例，根據(jù)彈性波發(fā)生器65a，65b，65c各自的位置處是否存在墨，在各彈性波發(fā)生器65a，65b，65c的安裝位置處的、彈性波向各彈性波發(fā)生器65a，65b，65c反射的反射波的到＝達時間不同。因此，通過掃描各彈性波發(fā)生器65a，65b，65c，檢測彈性波發(fā)生器65a，65b，65c處的彈性波的反射波的到達時間，就能夠檢測出各彈性波發(fā)生器65a，65b，65c的安裝位置處是否有墨。因此，能夠分階段地檢測墨殘量。例如，假設墨液面處于彈性波發(fā)生器65b和彈性波發(fā)生器65c之間某點時，彈性波發(fā)生器65c檢測出無墨，而彈性波發(fā)生器65b，65a檢測出有墨。通過綜合評價這些結果，就可清楚墨液面位于彈性波發(fā)生器65b和彈性波發(fā)生器65c之間。
圖13(A)和圖13(B)示出本發(fā)明的墨盒的又一個實施例。圖13(A)所示的墨盒在容器1的內部上設置的開口1c上配置吸墨體74，吸墨體74至少部分對著開口1c。彈性波發(fā)生器70對著地開口1c固定在容器1的底面1a上。圖13(B)所示的墨盒是把吸墨體75對著槽1h配置，該槽1h與開口1c連通。
根據(jù)圖13(A)和圖13(B)所示的實施例，當容器1內墨消耗掉后，吸墨體74及75從墨中露出，吸墨體74及75的墨靠自重流出，向打印頭31提供墨。當墨用盡時，吸墨體74及75由于吸收開口1c內殘存的墨，墨從開口1c的凹部被完全排出。因此，在墨用盡時，由于彈性波發(fā)生器70發(fā)生的彈性波的反射波的狀態(tài)發(fā)生變化，因此能夠更加可靠地檢測出墨用畢狀態(tài)。
圖14(A)～圖14(C)示出開口1c的又一實施例。如圖14(A)至圖14(C)所示，開口1c的形狀只要是彈性波發(fā)生器可安裝的形狀即可。
圖15(A)和圖15(B)示出本發(fā)明的噴墨打印機的其它實施例的剖視面。圖15(A)僅示出噴墨打印機的斷面。圖15(B)示出在噴墨打印機上安裝著墨盒272時的斷面。在噴墨記錄用紙的寬度方向作往復運動的滑架250的下面有打印頭252?；?50在打印頭252上面具備副墨盒256。副墨盒256具有與圖6所示的副墨盒33同樣的構成。副墨盒單元256在墨盒272的裝載面?zhèn)壬暇哂泄┠?54?；?50在裝載墨盒272的區(qū)域內具有一個凸部258，該凸部258對著墨盒272的底部。凸部258具有壓電振動子等的彈性波發(fā)生器260。
圖16(A)和圖16(B)示出圖15(A)和圖15(B)所示的打印裝置上適用的墨盒的實施例。圖16(A)示出單色，例如黑色用的墨盒的實施例。本實施例的墨盒272具有容納墨的容器和與打印裝置的供墨針254以密封形式接合的供墨口276。容器274在底面274a上有與凸部258嵌合的凹部278。凹部278容納超音波傳遞材料，例如凝膠材料。
供墨口276具有墊圈282，閥體286及彈簧284。墊圈282與供墨針254液密封接合。閥體286受彈簧284長期作用緊頂著墊圈282。當把供墨針254插入供墨口276內時，閥體286受供墨針254推壓，打開墨通路。在容器274的上部安裝著半導體存儲機構288，該存儲機構288存儲有關墨盒的墨等的信息。
圖16(B)示出容納多種墨的墨盒的實施例。容器290被隔板分隔成多個區(qū)域，即三個墨室292，294，296。各墨室292，294，296均有供墨口298，300及302。在容器290的底面290a上對著各墨室292，294，296的區(qū)域上設置筒狀凹部310，312，314，用于傳遞彈性波發(fā)生器260發(fā)生的彈性波的凝膠體304，306，308容納在上述的凹部內。
如圖15(B)所示，當把副墨盒單元256的供墨針254插入墨盒272的供墨口276內時，閥體286抵抗彈簧284后退，形成墨通路，墨盒272內的墨流入墨室262內。在墨充填到墨室262內時，在打印頭252的噴嘴開口處產生負壓，墨就充填到打印頭252內，之后，執(zhí)行記錄動作。當通過記錄動作而由打印頭252消耗墨時，由于膜閥266下流側的壓力下降，膜閥266脫離閥體270而打開閥。因膜閥266打開，墨室262內的墨通過通路35流向打印頭252。隨著墨流入打印頭252，墨盒272內的墨流入副墨盒單元256內。
在打印裝置的動作期間，以預先設定的檢測時間，例如以一定周期，向彈性波發(fā)生器260提供驅動信號。由該彈性波發(fā)生器260產生的彈性波從凸部258處射出，傳遞給墨盒272的底面274a的凝膠體280，并被傳遞到墨盒272內的墨。在圖15(A)和圖15(B)中，雖然將彈性波發(fā)生器260設置在滑架250上，不過也可把彈性波發(fā)生器260設置在副墨盒256內。
由于彈性波發(fā)生器260發(fā)出的彈性波在墨液中傳播，根據(jù)墨液的密度和液位高度，在墨液表面產生的反射波返回到彈性波發(fā)生器260的到達時間發(fā)生變化。因此，在墨組份一定的情況下，在墨液表面產生的反射波的到達時間只受墨量的影響。因此，通過檢測彈性波發(fā)生器260激勵后從墨液表面反射的反射波到達彈性波發(fā)生器260的時間，就可檢測出墨盒內的墨量。另外，由于彈性波發(fā)生器260所產生的彈性波使墨中所含的粒子振動，因此，能夠防止顏料等的沉淀。
因印刷操作或維護操作，在墨盒內的墨減少到接近墨枯竭前，彈性波發(fā)生器260發(fā)出彈性波后接受不到來自墨液面的反射波時，可判斷出墨已接近用盡，并提醒更換墨盒。而當墨盒272沒有按規(guī)定裝在滑架250上時，彈性波發(fā)生器260產生的彈性波的形狀發(fā)生極端變化。利用這種變化，在檢測出彈性波極端變化時，發(fā)出報警信號，還能提醒用戶檢查墨盒272。
彈性波發(fā)生器260發(fā)出的彈性波的反射波返回到彈性波發(fā)生器260的時間受容器274內的墨的密度影響。墨種類不同，其密度也不相同，因此將與墨盒容納的墨種類有關的數(shù)據(jù)存儲在半導體存儲機構288內，通過執(zhí)行與之對應的檢測程序，就能夠更正確地檢測墨殘余量。
圖17示出本發(fā)明的墨盒272的另外實施例。圖17示出的墨盒272的底面274a為沿垂直方向向上傾斜的斜面。
圖17的墨盒272內墨殘余量變少，彈性波發(fā)生器260的彈性波的發(fā)射區(qū)域的局部露出墨液面時，彈性波發(fā)生器260發(fā)出的彈性波的反射波返回到彈性波發(fā)生器260的時間對應于墨液面的變化Δh1連續(xù)地變化。Δh1示出凝膠體280的兩端處的底面274a的高度差。因此，通過檢測反射波到達彈性波發(fā)生器260的時間，就能夠準確地檢測出從墨接近用盡的狀態(tài)至墨用盡狀態(tài)的過程。
圖18示出本發(fā)明墨盒272及噴墨打印機的另一個實施例。圖18的噴墨打印機在墨盒272的供墨口276側的側面274b上具有凸部258’。凸部258’包含彈性波發(fā)生器260’。為了與凸部258結合，在墨盒272的側面274b上設置凝膠體280’。根據(jù)圖18的墨盒272，墨量變少，彈性波發(fā)生器260’的彈性波的發(fā)射區(qū)域的局部露出液面時，彈性波發(fā)生器260’發(fā)出的彈性波的反射波返回到彈性波發(fā)生器260’的時間及聲阻抗對應于液面的變化Δh2連續(xù)地變化。Δh2表示凝膠體280’的上端和下端的高度差。因此，通過檢測反射波返回到彈性波發(fā)生器260’的時間或聲阻抗的變化程度，就能夠更準確地檢測從墨接近用盡狀態(tài)到墨用盡的過程。
在上述實施例中，舉例說明了將墨直接容納在墨盒容器274內形式的墨盒。作為墨盒的其它實施例，還可以在容器274內裝填多孔質彈性體，用多孔質彈性體含浸液體墨，構成多孔質彈性體墨盒，也可在該墨盒上應用上述彈性波發(fā)生器260。另外，在上述實施例中，在以液面反射的反射波為基礎，檢測墨殘量時，利用相同彈性波發(fā)生器260及260’輸送及接受彈性波。本發(fā)明不限于這些實施，例如，作為其它的實施例，也可以使用不同的彈性波發(fā)生器260分別作為彈性波的發(fā)送和接受用以檢測墨殘量。
圖19示出圖16所示的墨盒272的其它實施例。墨盒272因將浮板316安裝在浮子318上，覆蓋了墨液面，從而提高了墨液面的反射波強度。浮板316最好用聲阻抗高，且具耐墨性材料，例如陶瓷板制成。
圖20(A)～圖20(C)及圖21(A)～圖21(F)示出本發(fā)明為壓電裝置一個實施例的驅動器106的詳細構造及等效電路。此處所稱的驅動器在至少檢測聲阻抗變化，來檢測液體容器內的液體的消耗狀態(tài)的方法中應用。特別是，用在這樣的方法中，該方法是利用殘留振動檢測共振頻率，至少檢測聲阻抗的變化來檢測液體容器內的液體的消耗狀態(tài)。圖20(A)是驅動器106的放大平面圖。圖20(B)示出驅動器106的B-B剖面圖。圖20(C)示出驅動器106的C-C剖面圖。此外，圖21(A)及圖21(B)示出驅動器106的等效電路，圖21(C)及圖21(D)示出在各墨盒內裝滿墨時的包含驅動器106的周圍情況及其等效電路，圖21(E)及圖21(F)示出各墨盒內無墨時的包含驅動器106的周圍情況及其等效電路。
驅動器106包括底板178，振動板176，壓電層160，上部電極164及下部電極166，上部電極端子168，下部電極端子170，輔助電極172；底板178在其大約中心位置具有圓形開口161；振動板176配備在底板178的一側面上(以下，稱作表面)，用于覆蓋開口161；壓電層160配置在振動板176的表面?zhèn)壬希粡膬蓚葕A住壓電層160的與上部電極電連接的與下部電極166電連接的被配置在上部電極164及上部電極端子168之間的，且將兩者電連接的。每個壓電層160，上部電極164及下部電極166主要部分為圓形。壓電層160，上部電極164及下部電極166的各圓形部分形成壓電元件。
振動板176形成在底板178的表面上，覆蓋了開口161。振動板176的面朝開口161的部分和底板178的表面的開口161形成空腔162。至于底板178的壓電元件這樣來構成，其相反側的面(以下稱為里面)朝對液體容器側，空腔162與液體相接觸。為了確保空腔內162即使流入液體，這些液體不會在底板178的表面?zhèn)刃孤駝影?76相對于底板178應密閉地安裝。
下部電極166位于振動板176的表面，即與液體容器相對側的表面上，下部電極166的主要部分即，圓形部分的中心與開口161的中心應基本安裝得一致。下部電極166的圓形部分的面積設定成比開口161的面積小。另一方面，在下部電極166的表面?zhèn)壬先缦碌匦纬蓧弘妼?60，即壓電層160的圓形部分的中心和開口161的中心基本一致。壓電層160的圓形部分的面積要比開口161的面積小，且要比下部電極166的圓形部分的面積大。
在壓電層160的表面?zhèn)壬先缦碌匦纬缮喜侩姌O164，即，該上部電極164的為主要部分的圓形部分的中心與開口161的中心基本一致。上部電極164的圓形部分的面積要比開口161及壓電層160的圓形部分的面積小，但要比下部電極166的圓形部分的面積大。
因此，壓電層160主要部分是由上部電極164的主要部分和下部電極的主要部分分別從表面?zhèn)群屠锩鎮(zhèn)葕A位，從而能夠有效地使壓電層160變形驅動。壓電層160，上部電極164及下部電極166各主要部分，即圓形部分形成驅動器106上的壓電元件。如上所述，壓電元件與振動板接觸。另外，在上部電極164的圓形部分，壓電層160的圓形部分，下部電極的圓形部分及開口161中，面積最大的是開口161，而且，根據(jù)該構造，振動板中實際發(fā)生振動的振動區(qū)域由開口161決定。由于上部電極164的圓形部分，壓電層160的圓形部分及下部電極的圓形部分的面積比開口小，因此，振動板176更容易振動。此外，在與壓電層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，下部電極166的圓形部分小。因此，下部電極166的圓形部分決定了壓電層160中產生壓電效果的部分。
壓電層160，上部電極164和下部電極166的圓形部分的中心形成壓電元件，基本與開口161的中心一致。且圓形開口161的中心，決定振動板176的振動部，在驅動器106的大約中心上。因此，驅動器106的振動部的中心與驅動器106的中心一致。由于壓電元件和振動板的振動部具有圓形形狀，驅動器106的振動部與驅動器106的中心是對稱的。
由于振動部與驅動器106的中心對稱，避免了不對稱結構，就會發(fā)生不必要的振動激勵。因此，檢測共振頻率的準確性就增加了。并且，由于振動部與驅動器106的中心對稱，驅動器106易于制造。每個壓電元件形狀的不勻性就會降低。因此，每個壓電元件174的共振頻率的不勻性降低。另外，由于振動部為相同形狀，振動部很難影響在彎曲程序中固定的不勻性，即振動部均勻地彎向液體容器。因此，驅動器106易于組裝到液體容器上。
另外，振動板176的振動部為圓形，下部共振模，例如初級共振?？刂茐弘妼?60的殘留振動的共振模，在共振模上就會出現(xiàn)單峰。因此，峰與噪音可清楚地進行區(qū)分，可清楚檢測共振頻率。并且，反向電動勢振幅的區(qū)別和共振頻率振幅的區(qū)別，檢測共振頻率的準確性通過增加圓形振動板176的振動部的區(qū)域而增強，取決于液體容器內存在的液體是否增加。
振動板176的振動產生的移位大于底板178振動產生的移位。驅動器106由具有很小柔順性的底板178，即其在振動時不會發(fā)生移位。和具有很大柔順性的振動板176，即其在振動時易于發(fā)生移位構成的。通過這種兩層結構，驅動器106可通過底板178與液體容器牢固連接，同時，通過振動的振動板176的移位增強。因此，反向電動勢振幅的區(qū)別和共振頻率振幅的區(qū)別取決于液體容器內存在的液體是否增加。因而檢測共振頻率的準確性增加。由于振動板176的柔順性大，對于振動的關注降低，檢測共振頻率的準確性增加。驅動器106的振動結位于腔162的周邊，即開口161的周邊。
上部電極端子168按照通過輔助電極172，與上部電極164電氣連通的方式，形成于振動板176的外面?zhèn)取Ｏ虏侩姌O端子170按照與下部電極166電氣連通的方式，形成于振動板176的外面?zhèn)?。由于上部電極164形成于壓電層160的外面?zhèn)?，這樣在與上部電極端子168連接的途中，必須要形成等于壓電層160的厚度和下部電極166的厚度的總和的臺階。僅僅通過上部電極164，難于形成該臺階，即使在可形成該臺階的情況下，上部電極164與上部電極端子168之間的連接仍是較弱的，具有切斷的危險。于是，將輔助電極172用作輔助部件，將上部電極164與上部電極端子168連接。通過采用上述方式，形成壓電層160以及上部電極164均支承于輔助電極172上的結構，從而可獲得所需的機械強度，另外可確實將上部電極164與上部電極端子168牢固連接。
此外，壓電元件與振動板176中的，與壓電元件面對的振動區(qū)域為在驅動器106中實際上產生振動的振動部。另外，包含于驅動器106中的部件最好通過相互燒制的方式，形成一體。通過整體形成驅動器106，便容易對驅動器106進行操作。還有，通過提高底板178的強度，振動特性增加。即，通過提高底板178的強度，僅僅驅動器106中的振動部產生振動，驅動器106中的振動部以外的部分不產生振動。此外，為了使驅動器106中的振動部以外的部分不產生振動，與提高底板178的強度的情況相對，可使形成的驅動器106厚度和尺寸盡可能小，減小振動板176的厚度。
作為壓電層160的材料，最好采用鋯酸鈦酸鉛(PZT)，鋯酸鈦酸鉛鑭(PLZT)，或使用不含鉛的無鉛壓電膜，作為底板178的材料，最好采用氧化鋯或氧化鋁。還有，最好振動板176采用與底板178相同的材料。上部電極164，下部電極166，上部電極端子168和下部電極端子170可采用具有導電性的金屬，比如，金，銀，銅，金鉑合金，鋁，鎳等金屬。
按照上述方式構成的驅動器106可用于接納液體的容器。比如，可安裝于噴墨打印機中所采用的墨盒，墨箱，或接納有用于清洗打印頭的清洗液的容器等中。
圖20(A)～圖20(C)和圖21(A)～圖21(F)所示的驅動器106按照下述方式安裝，該方式為在液體容器中的規(guī)定部位，使腔162與液體容器內的液體相接觸。在液體容器中盛有足夠的液體情況下，腔162內部和其外側充滿液體。另一方面，如果液體容器中的液體消耗，其液面降低到驅動器的安裝位置以下的標高，則處于下述狀態(tài)，即腔162內部沒有液體，或僅僅在腔162內部殘余有液體，在其外側存在有氣體。驅動器106檢測該狀態(tài)的變化造成的，至少聲阻抗的差值。由此，驅動器106可對液體容器中是否盛有足夠的液體，或是否消耗了一定量以上的液體的情況進行檢測。此外，驅動器106還可查明液體容器內的液體的種類。
下面對采用驅動器的液面檢測原理進行描述。
為了檢測媒體的聲阻抗的變化，測定媒體的阻抗特性或導納特性。在測定阻抗特性或導納特性情況下，可采用比如，傳送電路。該傳送電路通過對媒體施加一定電壓，改變頻率，測定流過媒體的電流?；?，傳送電路通過向媒體供給一定的電流，改變頻率，測定施加于媒體上的電壓。通過傳送電路測定的電流值或電壓值的變化表示聲阻抗的變化。此外，電流值或電壓值為最大或最小的頻率fm的變化也表示聲阻抗的變化。
與上述的方法不同，驅動器可僅僅通過共振頻率的變化，檢測液體的聲阻抗的變化。在作為利用液體的聲阻抗的變化的方法，采用在驅動器中的振動部振動后，通過測定振動部中殘存的殘留振動而造成的反向電動勢，檢測共振頻率的方法，可采用壓電元件。壓電元件為通過在驅動器中的振動部殘存的殘留振動，傳送反向電動勢的元件，該反向電動勢的值隨驅動器中的振動部的振幅而變化。于是，驅動器中的振動部的振幅越大，越容易檢測。此外，反向電動勢的值發(fā)生變化的周期隨驅動器中的振動部的殘留振動的頻率而變化。于是，驅動器中的振動部的頻率與反向電動勢的頻率相對應。在這里，共振頻率指驅動器中的振動部，與和該振動部相接觸的媒體之間處于共振狀態(tài)的頻率。
為了獲得共振頻率fs，對通過振動部和媒體處于共振狀態(tài)時的反向電動勢的測定而獲得的波形進行傅里葉變換。由于驅動器的振動不僅伴隨有單向的變形，而且伴隨有撓曲，伸長等各種變形，這樣其具有包含共振頻率fs的各種頻率。于是，通過對壓電元件與媒體處于共振狀態(tài)時的反向電動勢的波形進行傅立葉變換，指定最主要的頻率成分，判斷共振頻率fs。
頻率fm指媒體的導納值為最大或阻抗值為最小時的頻率。如果為共振頻率fs，則由于媒體的介電損耗或機械損失等，頻率fm相對共振頻率fs，產生微小的誤差。但是，由于從實測的頻率fm推導出共振頻率fs是較費時間的，一般以頻率fm代替共振頻率。這里，通過將驅動器106的輸出輸入到傳送電路中，該驅動器106便可至少檢測聲阻抗。
經實驗證明，通過下述方法指定的共振頻率之間基本上沒有差別，該方法指通過測定媒體的阻抗特性或導納特性，測定頻率fm的方法，以及通過測定驅動器中的振動部的殘留振動而造成的反向電動勢，測定共振頻率fs的方法。
驅動器106中的振動區(qū)域指構成振動板176中的，由開口161確定的腔162的部分。在液體容器的內部填充足夠量的液體時，液體充滿于腔162內部，振動區(qū)域與液體容器內的液體相接觸。在液體容器內部，沒有足夠量的液體時，振動區(qū)域與殘余于液體容器內部的腔中的液體相接觸，或不與液體相接觸，與氣體或真空相接觸。
在本發(fā)明的驅動器106中設置有腔162，由此，該腔可按照液體容器內的液體殘余于驅動器106中的振動區(qū)域中的方式設置。其理由如下。
由于驅動器106在液體容器中的安裝位置或安裝角度，會產生下述情況，即盡管液體容器內的液體的液面位于驅動器的安裝位置的下方，液體卻附著于驅動器中的振動區(qū)域。在驅動器僅僅通過振動區(qū)域的液體的有無情況，來檢測液體的有無時，附著于驅動器中的振動區(qū)域的液體妨礙正確地檢測液體的有無情況。例如，在液面位于驅動器的安裝位置的下方的狀態(tài)時，如果隨墨盒的往復移動等，液體容器產生晃動，液體產生波動，液滴附著于振動區(qū)域，則驅動器會誤判定為在液體容器內部，液體有足夠量。按照上述方式，通過采用具有腔的驅動器，便可防止誤動作。
另外，如圖21(E)所示，下述情況形成液體的有無的極限值，指液體容器內沒有液體，在驅動器106中的腔162中殘余有液體容器內的液體。即，在腔162的周邊沒有液體，腔內的液體少于該極限值，判定為沒有墨，如果在腔162的周邊具有液體，液體大于上述極限值情況下，判定為具有墨。比如，在將驅動器106安裝于液體容器的側壁上，判定液體容器內的液體位于驅動器的安裝位置下方是沒有墨的，另外判定液體容器內的液體位于驅動器的安裝位置上方情況下是有墨的。通過按照上述方式設定極限值，即使在腔內的墨干燥，沒有墨的情況下，仍判定為沒有墨，在腔內的墨沒有時，即使在因腔晃動等原因，墨再次附著于腔上的情況下，由于未超過極限值，從而仍可判定為沒有墨。
下面，參照圖20(A)～圖20(C)和圖21(A)～圖21(F)，對根據(jù)通過反向電動勢的測定得出的，媒體與驅動器106中的振動部的共振頻率，檢測液體容器內的液體狀態(tài)的動作和原理進行描述。通過上部電極端子168和下部電極端子170，分別對上部電極164和下部電極166施加電壓。在壓電層160中的，由上部電極164和下部電極166夾持的部分，產生電場。由于該電場的作用，壓電層160發(fā)生變形。由于壓電層160發(fā)生變形，振動板176中的振動區(qū)域以撓曲的方式振動。在壓電層160發(fā)生變形之后，不久以撓曲方式的振動便殘存于驅動器106中的振動部中。
殘留振動指驅動器106中的振動部與媒體的自由振動。于是，通過使施加于壓電層160上的電壓變?yōu)槊}沖波形或矩形波，這樣在施加電壓之后，可以很容易地使振動部與媒體處于共振狀態(tài)。由于殘留振動由驅動器106中的振動部產生，這樣還使壓電層160產生變形。因此，壓電層160產生反向電動勢。該反向電動勢通過上部電極164，下部電極166，上部電極端子168和下部電極端子170檢測。由于可通過所檢測出的反向電動勢，指定共振頻率，這樣可對液體容器內的液體消耗狀態(tài)進行檢測。
通常，共振頻率fs表示為fs＝1/(2×π×(M×C振動部)1/2(1)其中，M表示振動部的阻抗M振動部與附加阻抗M’的總和。C振動部表示振動部的順量。
圖20(C)為本實施例中的，腔中沒有殘余墨時的驅動器106的剖面圖。圖21(A)和圖21(B)表示腔中沒有殘余墨時的驅動器106中的振動部與腔162的等效電路。
M振動部表示將振動部的厚度與振動部的密度的乘積值除以振動部的面積得出的值，更具體地說，如圖21(A)所示，M振動部表示為M振動部＝M壓電層+M電極1+M電極2+M振動板(2)其中，M壓電層表示將振動部中的壓電層160的厚度與壓電層160的密度的乘積值除以壓電層160的面積得出的值。M電極1表示將振動部中的上部電極164的厚度與上部電極164的密度的乘積值除以上部電極164的面積得出的值。M電極2表示將振動部中的下部電極166的厚度與下部電極166的密度的乘積值除以下部電極166的面積得出的值。M振動板表示將振動部中的振動板176的厚度與振動板176的密度的乘積值除以振動板176的面積得出的值。但是，按照Mact可根據(jù)作為振動部的整體的厚度，密度和面積計算出的方式，在本實施例中，最好壓電層160，上部電極164，下部電極166和振動板176中的振動區(qū)域中的相應面積中的，具有上述的大小關系的值的相互面積差是極小的。此外，在本實施例中，最好在壓電層160，上部電極164和下部電極166中，作為它們的主要部分的圓形部分以外的部分相對上述主要部分來說，是很微小的而忽略不計。于是，在驅動器106中，M振動部為上部電極164，下部電極166，壓電層160和振動板176中的振動區(qū)域的相應聲質量的總和。另外，順量C振動部指由上部電極164，下部電極166，壓電層160和振動板176中的振動區(qū)域形成的部分的順量。
此外，圖21(A)，圖21(B)，圖21(D)，圖21(F)表示驅動器106中的振動部與腔162的等效電路，但是在這些等效電路中，C振動部表示驅動器106中的振動部的順量。C壓電層，C電極1，C電極2和C振動板分別表示振動部中的壓電層160，上部電極164，下部電極166和振動板176的順量。C振動部由下面的公式3表示。
1/C振動部＝(1/C壓電層)+(1/C電極1)+(1/C電極2)+(1/C振動板) (3)上述公式2和3還可按照圖21(A)，圖21(B)所示的方式表示。
順量C振動板表示通過對振動部的單位面積施加壓力時的變形，可接納媒體的體積。換言之，順量C振動板還表示變形的容易程度。
圖21(C)為下述驅動器106的剖面圖，該場合指液體容器中填充有足夠的液體，在驅動器106的振動區(qū)域的周邊處充滿液體。圖21(C)中的M’最大值表示下述場合的附加聲質量的最大值，指液體容器中填充有足夠的液體，在驅動器106的振動區(qū)域的周邊處充滿液體。該M’最大值表示為
M’最大值＝(π×ρ/(2×k3)×(2×(2×k×a)3/(3×π))/(π×a2)2(4)其中，a表示振動部的半徑，ρ表示媒體的密度，k表示波數(shù)。
此外，公式4在驅動器106中的振動區(qū)域為半徑a的圓形情況下成立。附加聲質量M’為表示通過位于振動部附近的媒體的作用，振動部的質量看上去增加的量。
根據(jù)公式4可知，M’最大值隨振動部的半徑a，媒體的密度ρ而增加。
波數(shù)k表示為k＝2×π×f振動部/c(5)其中，f振動部表示未接觸到液體時的振動部的共振頻率。c表示在媒體中傳播的聲音的速度。
圖21(D)表示圖21(C)的驅動器106中的振動部和腔162的等效電路，指液體容器中盛有足夠的液體，在驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處充滿有液體。
圖21(E)表示下述驅動器106的剖面圖，當液體容器中的液體消耗時，在驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處沒有液體，在驅動器106中的腔162內部殘余有液體。公式4表示，在液體容器中盛滿液體情況下，根據(jù)墨的密度ρ等而確定的最大的聲質量M’最大值。另一方面，在液體容器中的液體消耗，在腔162內部殘余有液體，同時位于驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處的液體處變?yōu)闅怏w或真空，上述M’表示為M’＝ρ×t/S(6)其中t表示振動的媒體的厚度。S表示驅動器106中的振動區(qū)域的面積。如果該振動區(qū)域為半徑a的圓形，S＝π×a2。于是，附加聲質量M’，按照公式4計算，指液體容器中盛有足夠的液體，在驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處充滿液體。附加聲質量M’按照公式6計算，當液體消耗，在驅動器106振動區(qū)域的周邊沒有液體存在，在腔162內部殘余有液體。
如圖21(E)所示，附加聲質量M’適合定為M’cav，當液體容器中的液體消耗時，在驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處沒有液體，在驅動器106中的腔162內部殘余有液體，其與驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處充滿液體時的附加聲質量M’最大值不同。
圖21(F)表示圖21(E)的驅動器106中的振動部和腔162的等效電路，當液體容器中的液體消耗時，在驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處沒有液體，在驅動器106中的腔162內部殘余有液體。
與媒體的狀態(tài)有關的參數(shù)在公式6中，指媒體的密度ρ和媒體的厚度t。在液體容器中盛有足夠的液體時，液體與驅動器106中的振動部相接觸，在液體容器中未盛有足夠的液體時，液體殘余于腔的內部，或氣體或真空與驅動器106中的振動部相接觸。如果驅動器106的周邊的液體消耗時，從圖21(C)的M’最大值變?yōu)閳D21(E)的M’cav的過程中的附加聲質量為M’var，則由于媒體的厚度t隨液體容器內部的液體的接納狀態(tài)而發(fā)生變化，這樣附加聲質量M’var變化，共振頻率也變化。于是，通過指定共振頻率fs，可液體容器內部的液體的有無情況進行檢測。因此，通過具體的共振頻率可檢測液體容器內液體的存在。按照圖21(E)所示的方式，t＝d，如果采用公式6表示M’cav，將腔的深度d代入公式6中的t，則M’cav表示為M’cav＝ρ×d/S (7)另外，即使在媒體為種類相互不同的液體的情況下，由于成分的不同，其相應的密度ρ不同，這樣附加聲質量M’發(fā)生變化，共振頻率也變化。于是，通過指定共振頻率fs，便可檢測液體的種類。此外，在僅僅墨或空氣中的任何一個與驅動器106中的振動部相接觸，而不混合的情況下，同樣可通過公式4進行計算，檢測M’的變化值。
圖22(A)為表示墨盒內的墨量，與墨和振動部的共振頻率fs之間的關系的曲線圖。對作為液體的一個實施例的墨進行描述?？v軸表示共振頻率fs，橫軸表示墨量。當墨的成分一定時，隨著墨殘余量的降低，共振頻率上升。
在墨容器中盛有足夠的墨，在驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處充滿墨時，其最大的附加聲質量M’最大值為由公式4表示的值。在墨消耗時，腔162內殘余有液體，同時在驅動器106中的振動區(qū)域的周邊沒有充滿墨時，附加聲質量M’var根據(jù)媒體的厚度t，通過公式6計算出。由于公式6中的t為與振動相關的媒體的厚度，這樣通過使驅動器106中的腔162的d(參照圖20(B))減小，即，使底板178的厚度減小到足夠小，這樣還可檢測到墨慢慢消耗的過程(參照圖21(C))。t墨為振動的墨的厚度，t墨-最大值為附加聲質量M’最大值中的t墨。例如，在墨盒的底面，驅動器106相對墨的液面基本上水平設置。如果墨消耗，墨的液面從驅動器106，到達t墨-最大值的高度以下，則根據(jù)公式6，M’最大值慢慢地變化，根據(jù)公式1，共振頻率fs慢慢地變化。于是，只要墨的液面在t的范圍內，驅動器106便可慢慢地檢測墨的消耗狀態(tài)。
此外，通過使驅動器106中的振動區(qū)域的尺寸或長度增加，并且將其沿縱向設置，則隨著墨的消耗造成的液面的位置，公式6中的S發(fā)生變化。于是，驅動器106還可檢測墨慢慢消耗的過程。例如，在墨盒的側壁上，驅動器106基本上與墨的液面相垂直地設置。如果墨消耗，墨的液面到達驅動器106中的振動區(qū)域，由于隨著液位的降低，附加聲質量M’減少，則根據(jù)公式(1)，共振頻率fs逐漸增加。于是，只要墨的液面在腔162的直徑2a(圖21(C))的范圍內，驅動器106便可慢慢地檢測墨的消耗狀態(tài)。
圖22(A)中的曲線X表示接納墨箱內的墨的量，與墨和振動部的共振頻率fs之間的關系，指驅動器106中的腔162足夠淺情況下，或驅動器106中的振動區(qū)域足夠大或長?？衫斫猓坏鋬鹊哪牧繙p少，而且墨和振動部的共振頻率fs慢慢地變化的狀態(tài)，更具體地說，指可檢測墨慢慢地消耗的過程，以及在驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處，其密度相互是不同的液體與氣體均存在，并且受到振動。隨著上述墨的逐漸消耗，在驅動器106中的振動區(qū)域的周邊處受到振動的媒體中，液體減少，而氣體增加。例如，在驅動器106相對墨的液面水平設置時，當t墨小于t墨-最大值時，受到驅動器106的振動的媒體同時包括墨和氣體。于是，如果驅動器106中的振動區(qū)域的面積為S，通過氣體附加聲質量表示小于公式4中的M’最大值的狀態(tài)，則下述公式成立，該公式為M’＝M’空氣+M’墨＝ρ空氣×t空氣/S+ρ墨×t墨/S (8)其中，M’空氣表示空氣的聲質量，M’墨表示墨的聲質量。ρ空氣表示空氣的密度，ρ墨表示墨的密度。t空氣表示受振動的空氣的厚度，t墨表示受振動的墨的厚度。隨著在受驅動器106中的振動區(qū)域周邊處的振動的媒體中的墨的減少，氣體的增加，在驅動器106相對墨的液面基本上水平設置，t空氣和t墨變化。由此，M’var慢慢地減少，共振頻率慢慢地增加。于是，可檢測殘余于墨箱內的墨的量或墨的消耗量。此外，在公式7中僅僅有液體的密度一項的原因在于假定相對液體的密度，空氣的密度小到可忽略不計的程度。
在驅動器106基本上沿與液體的液面相垂直的方向設置時，將其視為驅動器106中的振動區(qū)域中的，受驅動器106的振動的媒體僅僅為墨的區(qū)域，以及受驅動器106的振動的媒體僅僅為氣體的區(qū)域的并聯(lián)的等效電路(圖中未示出)。如果受驅動器106的振動的媒體僅僅為墨的區(qū)域的面積為S空氣，受驅動器106的振動的媒體僅僅為氣體的區(qū)域的面積為S墨，則下述公式成立，該公式為1/M’＝1/M’空氣+1/M’墨＝S空氣/(ρ空氣×t空氣)+S墨/(ρ墨×t墨) (9)還有，公式9適合用于在驅動器106的腔中沒有墨。對于在驅動器106中的腔中有墨時，可通過公式7，公式8和公式9計算。
在底板178的厚度較厚，即腔162的深度d較深，d比較接近媒體的厚度t墨-最大值情況下，或在采用與液體容器的高度相比較，振動區(qū)域很小的驅動器106情況下，實際上相對檢測墨慢慢地減少的過程的情況，可檢測墨的液面是位于驅動器的安裝位置的上方位置，還是下方位置。換言之，檢測驅動器的振動區(qū)域內墨的有無。例如，圖22(A)的曲線Y表示較小的圓形的振動區(qū)域情況下的墨箱內的墨的量，與墨和振動部的共振頻率fs之間的關系。墨箱內的墨的液面在通過驅動器的安裝位置的前后的墨量Q之間，墨和振動部的共振頻率fs呈現(xiàn)急劇變化的狀態(tài)。由此，可檢測在墨箱內部，是否殘余有超過規(guī)定量的墨。
利用驅動器106檢測液體是否存在的方法要比通過軟件計算墨消耗量的方法精確的多，因為驅動器106通過與液體直接接觸而檢測墨的存在。并且，通過導電性使用電極檢測墨的存在，受到液體容器安裝位置和墨的類型的影響，但是利用驅動器106檢測液體存在的方法不受液體容器安裝位置和墨的類型的影響。且由于液本的存在的振蕩和檢測可通過半日個驅動器106完成。相對而言于使用單個傳感器對液體存在進行檢測和振蕩，安裝在液體容器上的傳感器的數(shù)目減少。因此，液體容器可以低價制造。另外，通過將壓電層160的振動頻率設定為超出音頻，在驅動器106的運轉中其所產生的聲音減少。
圖22(B)表示圖22(A)中的曲線Y的墨的密度，與墨和振動部的共振頻率fs之間的關系。作為液體，以墨作為實例。如圖22(B)所示，如果墨的密度增加，由于附加聲質量增加，共振頻率fs減小。即，共振頻率fs隨墨的種類而不同。于是，通過測定共振頻率fs，在再次填充墨時，可確認是否沒有混入密度不同的墨。
因此，驅動器106可識別接納其種類相互是不同的墨的墨箱。
下面進行詳細描述，可正確地檢測液體狀態(tài)的條件，該場合指按照即使在液體容器內的液體用完的情況下，在腔162內部仍殘余有墨的方式，設定腔的尺寸與形狀。如果驅動器106可在液體充滿腔162內部情況下，檢測液體的狀態(tài)，則即使在液體未充滿腔162的內部的情況下，仍可檢測液體的狀態(tài)。
共振頻率fs為聲質量M的函數(shù)。聲質量M為振動部的聲質量M振動部與附加聲質量M’的總和。附加聲質量M’與液體的狀態(tài)有關。附加聲質量M’指表示由于振動部附近處的媒體的作用，振動部的質量看上去增加的量。即，指由于振動部的振動，看上去所吸收的媒體而造成的振動部的質量的增加的量。
于是，在M’cav大于公式4中的M’最大值情況下，看上去所吸收的媒體全部為殘余于腔162內部的液體。由此，與在液體容器內部盛滿液體的狀態(tài)相同。由于M’沒有發(fā)生變化，這樣共振頻率fs也不發(fā)生變化。因此，驅動器106不能夠檢測液體容器內的液體的狀態(tài)。
另一方面，在M’cav小于公式4中的M’最大值情況下，看上去所吸收的媒體為殘余于腔162內部的液體，以及液體容器內的氣體或真空。由于此時，與在液體容器內部盛滿液體的狀態(tài)不同，M’發(fā)生變化，這樣共振頻率fs發(fā)生改變。于是，驅動器106可檢測液體容器內的液體的狀態(tài)。
即，在液體容器內的液體用完的狀態(tài)，在驅動器106中的腔162的內部殘余有液體情況下，驅動器106可準確地檢測液體的狀態(tài)的條件指M’cav小于M’最大值。還有，驅動器106可準確地檢測液體的狀態(tài)的條件M’最大值＞M’cav與腔162的形狀無關。
M’cav指其容積基本上等于腔162的容積的液體的質量。因此，根據(jù)M’最大值＞M’cav這個不等式，驅動器106可準確地檢測液體的狀態(tài)的條件可表示為腔162的容積的條件。例如，如果圓形的腔162的開口161的半徑由a表示，另外腔162的深度由d表示，則下述公式成立，該公式為M’最大值＞ρ×d/πa2(10)如果展開公式10，則要求下述條件，該條件為a/d＞3×π/8 (11)此外，只要在腔162的形狀為圓形情況下，公式10，公式11便成立。如果采用非圓形情況下的M’最大值的公式，以公式10中的πa2代替其面積進行計算，則導出腔的寬度和長度等的值與深度之間的關系。
因此，如果采用下述驅動器106，該驅動器106具有作為滿足公式11的開口161的半徑a和腔的深度d的腔162，則即使在液體容器內的液體為用完的狀態(tài)，并且在腔162內部殘余有液體的情況下，仍可檢測液體的狀態(tài)，不會發(fā)生誤動作。
由于附加聲質量還影響聲阻抗特性，這樣測定因殘留振動而在驅動器106中產生的反向電動勢的方法也可至少檢測聲阻抗的變化。
此外，按照本實施例，測定在驅動器106產生振動，由于此后的殘留振動而在驅動器106中產生的反向電動勢。但是，下述情況不是必須的，該情況指由于驅動器106中的振動部因驅動電壓造成的自振，對液體進行振動。即，由于振動部即使在本身不振蕩的情況下，仍與和其相接觸的范圍內的液體一起振動，這樣壓電層160以撓曲方式發(fā)生變形。該殘留振動使壓電層160產生反向電動勢，將該反向電動勢傳遞給上部電極164和下部電極166。也可利用此現(xiàn)象，檢測液體的狀態(tài)。比如，在噴墨打印機中，也可利用下述驅動器中的振動部的周圍的振動，檢測墨箱或其內部的墨的狀態(tài)，該驅動器中的振動部周圍的振動是由于打印時的打印頭的滑移而在滑架上作往復移動造成的振動產生的。
圖23(A)和圖23(B)表示使驅動器106振動后的，驅動器106中的殘留振動的波形與殘留振動的測定方法?？赏ㄟ^驅動器106振蕩后的殘留振動的頻率變化，或振幅變化，檢測墨液位相對墨盒內的驅動器106的安裝位置標高的變化。在圖23(A)和圖23(B)中，縱軸表示驅動器106的殘留振動所產生的反向電動勢的電壓，橫軸表示時間。由于驅動器106的殘留振動，如圖23(A)和圖23(B)所示，產生電壓的模擬信號的波形。接著，將該模擬變換為與信號的頻率相對應的數(shù)字化的數(shù)值。
在圖23(A)和圖23(B)所示的實例中，通過測定模擬信號中的第4～8次脈沖之間的4個脈沖所發(fā)生的時間，對墨的有無情況進行檢測。
更具體地說，在驅動器106振蕩后，計算使預先設定的規(guī)定的基準電壓從低電壓一側橫向切換到高電壓一側的次數(shù)。數(shù)字信號在第4～8次期間較高，通過規(guī)定的時鐘脈沖，測定第4～8次之間的時間。
圖23(A)為墨的液面位于驅動器106的安裝位置標高上方時的波形。圖23(B)為在驅動器106的安裝位置標高下方時的波形。如果對圖23(A)和圖23(B)進行比較，便知道圖23(A)中的，第4～8次之間的時間比圖23(B)的長。換言之，隨墨的有無變化，第4～8次的時間是不同的。利用該時間的差別，可檢測墨的消耗狀態(tài)。從模擬波形中的第4次開始計算是因為在驅動器106的振動穩(wěn)定后，開始進行測定。從第4次進行計算的情況僅僅為一個實例，也可從任意的次數(shù)開始進行計算。
檢測第4～8次之間的信號，通過規(guī)定的時鐘脈沖，測定第4～8次之間的時間。由此，計算共振頻率。最好時鐘脈沖為下述時鐘脈沖，其等于用于控制安裝于墨盒上的半導體存儲機構等的時鐘。另外，測定至第8次的時間不是必須的，也可測定到任意的次數(shù)。在圖23中，雖然測定第4～8次之間的時間，但是也可按照檢測頻率的電路結構，檢測不同次數(shù)間隔內的時間。
比如，在墨的質量穩(wěn)定，波峰的振幅的變動較小情況下，為了提高檢測速度，也可通過檢測第4～6次之間的時間，計算共振頻率。此外，在墨的質量不穩(wěn)定，脈沖的振幅的變動較大情況下，為了準確地檢測殘留振動，也可檢測第4～12次之間的時間。
還有，作為另一個實施例，還可計算規(guī)定期限內的反向電動勢的電壓波形的波數(shù)(圖中未示出)。同樣通過該方法，可計算共振頻率。更具體地說，在驅動器106振蕩之后，在規(guī)定期間，數(shù)字信號較高，計算使規(guī)定的基準電壓從低電壓一側朝向高電壓一側橫向切換的次數(shù)。通過計算該次數(shù)，可對墨的有無情況進行檢測。
再有，對圖23(A)和圖23(B)進行比較可知道，反向電動勢的波形的振幅是不同的，該場合指墨盛滿于墨盒內部情況下，以及在墨盒內部沒有墨情況下。于是，即使在不計算共振頻率，而測定反向電動勢的波形的振幅的情況下，也可檢測墨盒內的墨的消耗狀態(tài)。更具體地說，比如，在圖23(A)中的反向電動勢的波形的頂點與圖23(B)中的反向電動勢的波形的頂點之間，設定基準電壓。在驅動器106振蕩后，在規(guī)定時間，數(shù)字信號較高，反向電動勢的波形橫切基準電壓情況下，判定沒有墨。在反向電動勢的波形未橫切基準電壓情況下，判定具有墨。
圖24表示驅動器106的制造方法。多個驅動器106(在圖24的實例中，具有4個)成整體形成。通過將圖24所示的多個驅動器的一體成形件，在相應的驅動器106處切斷，制造圖25所示的驅動器106。在圖24所示的成整體形成的多個驅動器106中的相應壓電元件為圓形情況下，通過將一體成形件在相應的驅動器106處切斷，便可制造圖20所示的驅動器106。通過整體形成多個驅動器106，可同時高效率地制造多個驅動器106，搬運時的操作容易進行。
驅動器106包括薄板或振動板176，底板178，彈性波發(fā)生機構或壓電元件174，端子形成部件或上部電極端子168，以及端子形成部件或下部電極端子170。壓電元件174包括壓電振動板或壓電層160，頂電極或上部電極164，以及底電極或下部電極166。在底板178的頂面上，形成振動板176，在振動板176的頂面，形成下部電極166。在下部電極166的頂面，形成壓電層160，在壓電層160的頂面，形成上部電極164。
在上部電極164和下部電極166的端部，形成上部電極端子168和下部電極端子170。4個驅動器106分別經過切斷，而單獨使用。
圖25表示壓電元件為矩形的驅動器106的一部分的剖面圖。
圖26表示圖25所示的驅動器106的整體的剖面圖。在底板178中的與壓電元件174相對的面上，開設有開口178a。該開口178a由振動板176蓋住。振動板176由氧化鋁或氧化鋯等的具有電絕緣性，并且可產生彈性變形的材料形成。壓電元件174按照與開口178a相對的方式，形成于振動板176上。下部電極166按照從開口178a的區(qū)域，沿一個方向，即圖26中的左方延伸的方式，形成于振動板176的外面上。上部電極164按照從開口178a的區(qū)域，沿與下部電極166相反的方向，即圖26中的右方延伸的方式，形成于壓電層160的外面上。上部電極端子168和下部電極端子170分別形成于輔助電極172和下部電極166的頂面上。下部電極端子170與下部電極166電氣連通，上部電極端子168通過輔助電極172，與上部電極164導通，從而信號在壓電元件與驅動器106的外部之間傳遞。上部電極端子168和下部電極端子170的高度大于對應于電極和壓電層的，壓電元件的高度。
圖27表示圖24所示的驅動器106的制造方法。首先，通過沖壓或激光加工等方式，在新的浮板940中開設開口940a。上述新的浮板940在燒制后，形成底板178。該新的浮板940由陶瓷等材料形成。之后，在新的浮板940的外面，疊置新的浮板941。該新的浮板941在燒制后，形成振動板176。該新的浮板941由氧化鋯等的材料形成。接著，在新的浮板941的外面，通過壓膜涂敷等的方式，依次形成導電層942，壓電層160，導電層944。該導電層942最終形成下部電極166，該導電層944最終形成上部電極164。接著，對所形成的新的浮板940，新的浮板941，導電層942，壓電層160和導電層944進行干燥，然后進行燒制。間隔部件947，948從底部提高上部電極端子168和下部電極端子170的高度，使其高于壓電元件。間隔部件947，948按照涂敷與新的浮板940，941相同的材料，或在新的板材941上疊置新的浮板的方式形成。由于從通過該間隔部件947，948，使作為貴金屬的上部電極端子168和下部電極端子170的材料減少的方面來說，可減小上部電極端子168和下部電極端子170的厚度，這樣可以精確地對上部電極端子168和下部電極端子170進行涂敷，另外可形成穩(wěn)定的高度。
如果在形成導電層942時，其與導電層944的連接部944’，與間隔部件947和948同時形成，則容易形成上部電極端子168和下部電極端子170，或可將它們牢固固定。最后，在導電層942和導電層944的端部區(qū)域，形成上部電極端子168和下部電極端子170。在形成上部電極端子168和下部電極端子170時，上部電極端子168和下部電極端子170按照與壓電層160電氣連接的方式形成。
圖28(A)～圖28(C)表示適合采用本發(fā)明的墨盒的又一個實施例。圖28(A)為本實施例的墨盒的底部的剖面圖。本實施例的墨盒在接納墨的容器1的底壁上開設有開口1c。該開口1c的底部通過驅動器650蓋住。形成墨存留部。
圖28(B)表示圖28(A)所示的驅動器650和開口1c的具體結構的剖面圖。圖28(C)表示圖28(B)所示的驅動器650，以及開口1c的平面圖。驅動器650包括振動板72，以及安裝于振動板72上的壓電元件73。驅動器650以如下方式固定在容器1的底面上，該方式是壓電元件73借助振動板72及底板71對著開口1c。該振動板72可發(fā)生彈性變形，具有耐墨性。
因壓電元件73及振動板72的殘留振動所產生的反向電動勢的振幅及頻率依照容器1的墨量而變化。在對著驅動器650的位置上形成開口1c，在開口1c內確保了最小量的墨。因而，預先測定由開口1c內確保的墨所決定的驅動器650的振動特性，就可確實地檢測容器1的墨用盡。
圖29(A)～圖29(C)表示開口1c的另一個實施例。在圖29(A)，圖29(B)和圖29(C)中，左側的圖分別表示在開口1c內部沒有墨K的狀態(tài)，右側的圖分別表示在開口1c中殘余有墨K的狀態(tài)。在圖28(A)～圖28(C)的實施例中，開口1c的側面作為垂直的壁形成。在圖29(A)中，開口1c中的側面1d沿垂直方向傾斜，從而該開口以朝向外側擴大的方式打開。在圖29(B)中，臺階部1e和1f形成于開口1c的側面。位于上方的臺階部1f大于位于下方的臺階部1e。在圖29(C)中，開口1c具有槽1g，該槽沿容易將墨K排出的方向，即供給口2的方向延伸。
如果采用圖29(A)至圖29(C)所示的開口1c的形狀，可減少墨存留部的墨K的量。因此，由于使通過圖20(A)～圖20(C)和圖21(A)～圖21(F)所描述的M’cav小于M’max，這樣可使墨用完時的驅動器650的振動特性與在容器1中殘余有可打印的量的墨情況下有很大區(qū)別，從而可更加確實地檢測到墨的用完。
圖30為表示驅動器的又一個實施例的透視圖。該驅動器660在構成驅動器660的底板或安裝板72中的開口1c的外側，具有襯墊76。在驅動器660的外周，形成有鉚接孔77。驅動器660通過鉚接孔77，以鉚接方式與容器1固定。
圖31(A)和圖31(B)表示驅動器的另一個實施例的透視圖。在本實施例中，驅動器670包括凹部形成底板80和壓電元件82。在凹部形成底板80的一個面上，通過刻蝕等的方式，形成有凹部81，在底板80的另一個面上安裝有壓電元件82。凹部形成底板80中的凹部81的底部用作振動區(qū)域。
于是，驅動器670中的振動區(qū)域由凹部81的外緣限定。另外，驅動器670與圖20的實施例的驅動器106中的，底板178和振動板176成整體形成的結構類似。因此，在制造墨盒時，可減少制造工序，降低成本。驅動器670采用可埋入開設于容器1中的開口1c中的尺寸。由此，凹部81還可用作腔。也可與圖31(A)的實施例的驅動器670相同，使圖20(A)～圖20(C)的實施例的驅動器106按照可埋入開口1c中的方式形成。
圖32為表示作為帶有驅動器106的組件100而成整體形成的結構的透視圖。該組件100安裝于墨盒的容器1的規(guī)定位置。該組件100按照下述方式構成，該方式為通過檢測墨液中的至少聲阻抗的變化，檢測容器1內的液體的消耗狀態(tài)。本實施例的組件100包括用于將驅動器106安裝于容器1上的液體容器安裝部101。液體容器安裝部101為下述結構，在該結構中，在平面基本呈矩形狀的底座102上設置有圓柱部116，該圓柱部116接納通過驅動信號而振蕩的驅動器106。由于該組件100按照下述方式構成，該方式為當安裝于墨盒上時，組件100中的驅動器106不能夠從外部接觸到，這樣可防止從外部接觸到驅動器106。此外，在圓柱部116的前端側邊緣頂部形成斜面，這樣在安裝到形成于墨盒中的凹部上時，容易實現(xiàn)嵌合。
圖33表示圖32所示的組件100的結構的分解圖。組件100包括由樹脂形成的液體容器安裝部101，具有板110和凹部113的壓電裝置安裝部105。此外，組件100具有導線104a和104b，驅動器106和膜108。最好，板110由不銹鋼或不銹鋼合金等的難于生銹的材料形成。包含于液體容器安裝部101中的圓柱部116和底座102的中心部按照可接納導線104a和104b的方式，形成有開口部114，按照可接納驅動器106，膜108和板110的方式，形成有凹部113。驅動器106通過膜108與板110接合，板110和驅動器106固定于液體容器安裝部101上。因此，導線104a和104b，驅動器106，膜108和板110作為整體安裝于液體容器安裝部101上。導線104a和104b分別與驅動器106中的上部電極和下部電極電氣連接，將驅動信號傳遞給壓電層，驅動器106所檢測到的共振頻率的信號傳遞給打印機等。驅動器106根據(jù)由導線104a和104b傳遞來的驅動信號，暫時進行振蕩。驅動器106在振蕩后，進行殘留振動，通過該振動，產生反向電動勢。此時，通過檢測反向電動勢的波形的振動周期，便可檢測與液體容器內的液體的消耗狀態(tài)相對應的共振頻率。膜108將驅動器106和板110粘接，使驅動器106處于液體密封狀態(tài)。最好膜108由聚烯烴等形成，通過熱熔方式粘接。通過將驅動器106和板110與膜108相對粘接，局部粘接不勻性就會降低，振動板以外的部分不會產生振動，因此，在將驅動器106粘接到板110的前后共振頻率的變化很小。
板110為圓形，底座102的開口部114呈圓筒狀。驅動器106和膜108呈矩形狀。導線104，驅動器106，膜108和板110也可相對底座102，是拆卸的。底座102，導線104，驅動器106，膜108和板110相對組件100的中心軸對稱設置。此外，底座102，驅動器106，膜108和板110的中心基本上設置于組件110的中心軸上。
底座102的開口部114的面積大于驅動器106的振動區(qū)域的面積。在板110的中心處，在與驅動器106的振動部面對的位置，形成有開口112。如圖20(A)～圖20(C)及21(A)～圖21(F)所示，在驅動器106中形成有腔162，該開口112和腔162共同形成墨存留部。最好板110的厚度小于開口112的直徑，以便減小殘余墨的影響。最好比如，開口112的深度為小于其直徑的1/3的值。開口112為相對組件100的中心軸，基本保持對稱的純圓形。另外，開口112的面積大于驅動器106中的腔162的開口面積。開口112的截面的外緣可為錐狀，也可為臺階狀。組件100按照開口112朝向容器1的內側的方式，安裝于容器1的側部，頂部或底部。如果墨消耗，驅動器106的周邊沒有墨，則由于驅動器106的共振頻率變化較大，從而可檢測墨液的位置變化。
圖34表示組件的又一個實施例的透視圖。本實施例的組件400在液體容器安裝部401上，形成壓電裝置安裝部405。該液體容器安裝部401在其平面基本呈方形體中的正方形的底座402上，形成圓柱狀的圓柱部403。此外，壓電裝置安裝部405包括立設于圓柱部403上的板狀部件406和凹部413。驅動器106設置于設在板狀部件406的側面的凹部413中。此外，板狀部件406的前端按照規(guī)定角度，形成倒角，這樣在安裝到開設于墨盒中的孔中時，容易實現(xiàn)嵌合。
圖35表示圖34所示的組件400的結構的分解透視圖。與圖32所示的組件100相同，組件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具有底座402和圓柱部403，壓電裝置安裝部405包括板狀部件406和凹部413。驅動器106與板410嵌合，從而固定于凹部413中。組件400還包括導線404a和404b，驅動器106，以及膜408。
按照本實施例，板410呈矩形狀，開設于板狀部件406中的開口部414呈矩形狀。導線404a和404b，驅動器106，膜408和板410也可按照相對底座以可拆卸的方式構成。驅動器106，膜408和板410按照相對通過開口部414的中心，沿與開口部414的平面相垂直的方向延伸的中心軸保持對稱的方式設置。此外，驅動器106，膜408和板410的中心基本上設置于開口部414中的中心軸上。
開設于板410的中心處的開口412的面積大于驅動器106中的腔162的開口面積。驅動器106中的腔162和開口412共同形成墨存留部。板410的厚度小于開口412的直徑，最好該厚度為小于比如，開口412的直徑的1/3的值。開口412呈相對組件400的中心軸基本保持對稱的純圓形。開口412的截面的外緣可為錐狀，也可為臺階狀。組件400可按照開口412設置于容器1的內部的方式，安裝于容器1的底部。由于驅動器106按照沿垂直的方向延伸的方式設置于容器1的內部，這樣通過改變底座402的高度，使驅動器106設置于容器1內部的高度發(fā)生改變，這樣很容易改變墨用完的時刻。
圖36表示組件的還一個實施例。與圖32所示的組件100相同，圖36中的組件500包括具有底座502和圓柱部503的液體容器安裝部501。另外，組件500還包括導線504a和504b，驅動器106，膜508和板510。包含于液體容器安裝部501中的底座502的中心部按照可接納導線504a和504b的方式，形成有開口部514，按照可接納驅動器106，膜508和板510的方式，形成有凹部513。驅動器106通過板510，固定于壓電裝置安裝部505上。于是，導線504a和504b，驅動器106，膜508和板510作為整體安裝于液體容器安裝部501上。本實施例的組件500在其平面基本呈方形的正方形的底座上，形成其頂部沿垂直方向傾斜的圓柱部503。驅動器106設置于沿垂直方向傾斜設置于該圓柱部503的頂面上的凹部513中。
組件500的前端傾斜，在該傾斜面上，安裝有驅動器106。于是，如果將組件500安裝于容器1的底部或側部，則驅動器106相對容器1的垂直方向傾斜。最好組件500的前端的傾斜角度針對檢測的性能，在30°至60°的范圍內。
組件500按照驅動器106設置于容器1的內部的方式，安裝于容器1的底部或側部。在組件500安裝于容器1的側部情況下，驅動器106按照傾斜，同時朝向容器1的頂側，底側或橫側的方式，安裝于容器1上。在組件500安裝于容器1的底部情況下，最好驅動器106按照傾斜，同時朝向容器1的墨供給口一側的方式，安裝于容器1中。
圖37為圖32所示的組件100安裝于容器1上時的墨容器的底部附近的剖面圖。組件100按照穿過容器1的側壁的方式安裝。在容器1的側壁與組件100之間的接合面上，設置有○形環(huán)365，從而確保組件100與容器1之間實現(xiàn)密封。最好，組件100按照通過○形環(huán)可實現(xiàn)密封的方式，包括在圖32中所描述的圓柱部。通過將組件100的前端插入容器1的內部，這樣借助板110中的開口112，容器1內部的墨與驅動器106相接觸。由于在驅動器106的振動部的周圍，因液體或氣體的作用，驅動器106中的殘留振動的共振頻率是不同的，這樣可采用組件100，檢測墨的消耗狀態(tài)。另外，不限于組件100，還可在容器1上安裝圖34所示的組件400，圖36所示的組件500，或圖38所示的組件700A和700B，以及成型結構件600，來檢測墨的有無情況。
圖38(A)示出模塊體100另一實施例。圖38(A)的模塊體750A具有驅動器106和液體容器基座360。模塊體750A以其前面與容器1側壁的內表面為同一面地安裝在容器1上。驅動器106包括壓電層160，上部電極164，下部電極166，及振動板176。下部電極166形成在振動176的上面。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。因而，壓電層160是被上部電極164及下部電極166從上下夾著。壓電層160，上部電極164和下部電極166形成壓電元件。壓電元件形成在振動板176上。壓電元件及振動板176的振動區(qū)是驅動器實際振動的振動部。在容器1的側壁上設開口385。因此，墨通過容器1上的開口385與振動板176接觸。
下面，說明圖38(A)所示的模塊體750A的動作。上部電極164及下部電極160將驅動信號傳遞給壓電層160，將壓電層160檢測到的共振頻率信號傳遞給打印裝置。壓電層160根據(jù)上部電極164及下部電極166傳遞的驅動信號而發(fā)振，產生殘留振動。因該殘留振動，壓電層160產生反向電動勢。計算反向電動勢波形的振動周期，通過檢測此時的共振周期就能檢測出有無墨。因模塊體750A是以如下方式安裝在容器1上，該方式是驅動器106以與驅動器106的振動部的壓電元件側相反的面，也就是說，在圖38(A)中，只是振動板176與墨容器1內的墨接觸，所以圖38(A)的模塊體750A是不需要圖32至圖36所示的導線104a，104b，404a，404b，504a，504b埋入電極模塊體100內。因此，成形過程較為簡單，而且，模塊體750A的更換，回收成為可能。由于驅動器106受到基座360的保護，避免了驅動器106與外部接觸。
圖38(B)示出模塊體100的另一個實施例。圖38(B)的模塊體750B具有驅動器106和基座360。模塊體750B以其前面與容器1側壁的內表面為同一面地安裝在容器1上。驅動器106包括壓電層160，上部電極164，下部電極166，及振動板176。下部電極166形成在振動176的上面。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。因而，壓電層160是被上部電極164及下部電極166從上下夾著。壓電層160，上部電極164和下部電極166形成壓電元件。壓電元件形成在振動板176上。壓電元件及振動板176的振動區(qū)是驅動器實際振動的振動部。在容器1的側壁上設薄壁部380。模塊體750B是以如下方式安裝在容器1上，該方式是驅動器106以與驅動器106的振動部的壓電元件側相反的面，也就是說，在圖38(B)中，只是振動板176與墨容器1的薄壁部380接觸。因此，驅動器106與薄壁部380一起進行殘留振動。
下面，說明圖38(B)所示的模塊體750B的動作。上部電極164及下部電極166將驅動信號傳遞給壓電層160，將壓電層160檢測到的共振頻率信號傳遞給打印裝置。壓電層160根據(jù)上部電極164及下部電極166傳遞的驅動信號而發(fā)振，在共振周期進行振動。因振動板176與容器1的薄壁部380接觸，所以驅動器106的振動部與薄壁部380一起進行殘留振動。由于薄壁部380的容器1的內表面?zhèn)扰c墨接觸，因此，驅動器106與薄壁部380一起進行殘振動時，該殘留振動的共振頻率及振幅隨墨殘余量變化。因該殘留振動，壓電層160產生反向電動勢。計算反向電動勢波形的振動周期，通過檢測此時的共振周期就能檢測出墨殘量。
圖38(B)的模塊體750B是不需要如圖32至圖36所示那樣將電極導線104a，104b，404a，404b，504a，504b埋入模塊體100內。因此，成形過程較為簡單，而且，模塊體750A的更換，回收成為可能。由于驅動器106受到基座360的保護，避免了驅動器106與外部接觸。
圖39為組件700B安裝于容器1上時的墨容器的剖面圖。在本實施例中，作為安裝結構件的一個實例，采用組件700B。該組件700B按照液體容器安裝部360朝向容器1的內部突出的方式，安裝于容器1上。在安裝板350中，開設有開口370，開口370與驅動器106中的振動部處于同一面上。另外，在組件700B的底壁中，開設有孔382，形成有壓電裝置安裝部363。驅動器106按照將其中的一個孔382蓋住的方式設置。因此，墨通過壓電裝置安裝部363中的孔382和安裝板350中的開口370，與振動板176相接觸。壓電裝置安裝部363中的孔382和安裝板350中的開口370共同形成墨存留部。壓電裝置安裝部363和驅動器106通過安裝板350和膜部件固定。在液體容器安裝部360和容器1之間的連接部上，設置有密封結構372。該密封結構372可由合成樹脂等的塑性材料形成，也可由○形環(huán)形成。圖39(A)中的組件700B與容器1是各自獨立的，但是如圖39(B)所示，也可通過容器1的局部，形成組件700B的壓電裝置安裝部。
圖39(A)的模塊體700B無需將圖32至圖36所示的導線埋入到組件中，于是，使成形步驟簡化，此外，要更換組件700B，從而，可進行再循環(huán)。
在墨盒晃動時，墨附著于容器1的頂面或側面上，由于懸掛于容器1的頂面或側面上的墨與驅動器106相接觸，從而驅動器106可能產生誤動作。但是，由于組件700B中的液體容器安裝部360在容器1的內部突出，這樣因懸掛于容器1的頂面或側面上的墨的作用，驅動器106不會產生誤動作。
此外，在圖39(A)的實施例中，僅僅振動板176和安裝板350的局部按照與容器1內部的墨相接觸的方式，安裝于容器1上。在圖39(A)的實施例中，無需將圖32至圖36所示的導線104a，104b，404a，404b，504a，504b埋入電極的組件中。于是，使成形步驟簡化。此外，可更換組件106，從而可進行再循環(huán)。
圖39(B)為將驅動器106安裝于容器1上時的墨容器的剖面圖。在圖39(B)的實施例的墨盒中，防護部件361按照獨立于驅動器106的方式，安裝于容器1上。于是，防護部件361和驅動器106作為組件而整體形成，但是防護部件361可按照使用者的手無法接觸到驅動器106的方式提供保護。設置于驅動器106的前面的孔380開設于容器1的側壁上。驅動器106包括壓電層106，上部電極164，下部電極166，振動板176和安裝板350。在安裝板350的上面，形成振動板176，在振動板176的上面，形成下部電極166。在下部電極166的頂面，形成壓電層160，在壓電層160的頂面，形成上部電極1 64。于是，壓電層160的主要部分按照下述方式形成，該方式為其由上部電極164的主要部分和下部電極166的主要部分，沿上下夾持住。壓電元件由作為壓電層160，上部電極164和下部電極166中的相應主要部分的圓形部分形成。壓電元件形成于振動板176上。壓電元件和振動板176的振動區(qū)域為驅動器實際上產生振動的振動部。在安裝板350上，開設有開口370。另外，在容器1的側壁中，開設有孔380。于是，墨通過容器1中的孔380和安裝板350中的開口370，與振動板176相接觸。容器1中的孔380和安裝板350中的開口370共同形成墨存留部。此外，由于驅動器106由防護部件361防護起來，這樣可避免從外部接觸到驅動器106。另外，也可采用圖20中的底板178，來代替圖39(A)和39(B)的實施例中的安裝板350。
圖39(C)表示包括具有驅動器106的成型結構件600的實施例。在本實施例中，作為安裝結構件的一個實例，采用成型結構件600。該成型結構件600包括驅動器106和成型部364。該驅動器106與成型部364成整體形成。成型部364由硅樹脂等的塑性材料形成。成型部364的內部具有導線362。成型部364按照具有從驅動器106延伸的兩根腳的方式形成。為了將成型部364與容器1以液體密封的方式固定，成型部364中的兩根腳的端部呈半球狀。該成型部364按照驅動器106在容器1的內部突出的方式，安裝于容器1上，驅動器106中的振動部與容器1內的墨相接觸。該成型部364避免驅動器106中的上部電極164，壓電層160和下部電極166受到墨的影響。
由于圖39中的成型結構件600在成型部364與容器1之間，不必形成密封結構372，這樣墨難于從容器1中泄漏。還有，由于采用成型結構件600不相對容器1的外部突出的形式，這樣可避免從外部接觸到驅動器106。在墨盒晃動時，墨附著于容器1的頂部或側面，懸掛于容器1的頂部或側面上的墨與驅動器106相接觸，這樣驅動器106可能會產生誤動作。由于成型結構件600中的成型部364在容器1的內部突出，這樣在懸掛于容器1的頂面或側面上的墨的作用下，驅動器106不會產生誤動作。
圖40表示采用圖20所示的驅動器106的墨盒和噴墨打印機的實施例。多個墨盒180安裝于噴墨打印機中，該噴墨打印機具有與相應的墨盒180相對應的多個墨導入部182和保持架184。多個墨盒180接納分別不同種類的，比如不同顏色的墨。在多個墨盒180的底面，安裝有至少作為聲阻抗檢測機構的驅動器106。通過將驅動器106安裝于墨盒180中，便可檢測墨盒180內部的墨的殘余量。
圖41表示噴墨打印機中的打印頭部周邊的具體結構。該噴墨打印機包括墨導入部182，保持架184，打印頭板186和噴嘴板188。在噴嘴板188中，形成有多個噴射墨的噴嘴190。墨導入部182包括空氣供給口181和墨導入口183?？諝夤┙o口181向墨盒180供給空氣。墨導入口183從墨盒180，送入墨。墨盒180包括空氣導入口185和墨供給口187?？諝鈱肟?85從墨導入部182中的空氣供給口181，送入空氣。墨供給口187向墨導入部182中的墨導入口183供給墨。由于墨盒180從墨導入部182送入空氣，這樣便促使墨從墨盒180，供給到墨導入部182。保持架184使從墨盒180經導入部182供給的墨連接打印頭板186。
圖42表示圖41所示的墨盒180的又一個實施例。在圖42(A)的墨盒180A中，驅動器106按照沿垂直方向傾斜的方式形成于底面194a上。在墨盒180中的容器194的內部，容器194中的距內部底面的規(guī)定高度的，與驅動器106面對的位置上，設置有防波壁192。由于驅動器106相對容器194的垂直方向傾斜地設置，使墨的清掃性良好。
在驅動器106與防波壁192之間，形成充滿墨的間隙。另外，防波壁192與驅動器106之間的間隙按照不會因毛細管力的作用而保持墨的方式間隔開。當墨容器194受到橫向晃動時，在墨容器194的內部，墨產生波動，由于該沖擊，氣體或氣泡為驅動器106檢測到，驅動器106可能會產生誤動作。通過設置防波壁192，便可防止驅動器106附近處的墨產生波動，可防止驅動器106的誤動作。
圖42中的墨盒180B中的驅動器106安裝在墨容器194的供給口的側壁上。如果驅動器可安裝在墨供給口187附近，則驅動器106也可安裝于墨容器194的側壁或底面上。另外，最好驅動器106安裝于墨容器194中的寬度方向的中心處。由于墨通過墨供給口187而供向外部，這樣通過將驅動器106設置于墨供給口187的附近，確實直到接近墨用完的時刻，使墨與驅動器106相接觸。于是，驅動器106可確實檢測接近墨用完的時刻。
此外，通過將驅動器106設置于墨供給口187的附近，在墨容器安裝于滑架上的墨盒保持架上時，確實使驅動器106定位于滑架上的接點處。其理由是，墨容器與滑架之間的連接中的最重要的是墨供給口與供給針之間的確實連接。這是因為如果稍有偏差，則會損傷供給針的前端，或破壞○形環(huán)等的密封結構，產生漏墨情況。為了防止這樣的問題，通常，噴墨打印機具有下述特殊的結構，該結構在將墨容器安裝于滑架上時，可使墨容器對應于正確的位置。由此，通過將驅動器設置于供給口附近，則可使驅動器106確實地實現(xiàn)對位。再有，通過將驅動器106安裝于墨容器194中的寬度方向的中心，可更加確實地使其實現(xiàn)對位。這是因為在安裝墨水容器到保持架上時，在該墨容器以寬度方向的中心線作為中心軸線而晃動情況下，該墨容器的晃動是極其微小的。
圖43表示墨盒180的再一個實施例。圖43(A)為墨盒180C的剖面圖，圖43(B)為將圖43(A)所示的墨盒180C的側壁194b放大的剖面圖，圖43(C)為從其正面看到的透視圖。墨盒180C在同一電路主板610上，形成有半導體存儲機構7和驅動器106。如圖43(A)所示，防波壁1192x按照與驅動器106相對的方式，設置于容器194的內部。如圖43(B)、(C)所示，半導體存儲機構7形成于電路主板610的上方，驅動器106形成于同一電路主板610中的，半導體存儲機構7的下方。異型的○形環(huán)614按照將驅動器106的周圍包圍的方式，裝設于側壁194b上。在側壁194b上形成有多個鉚接部616，該鉚接部616用于將電路主板610與墨的容器194連接。通過對鉚接部616進行鉚接，將電路主板610與墨的容器194連接，將異型的○形環(huán)614壓靠于電路主板610上，則可使驅動器106中的振動區(qū)域與墨相接觸，同時可使墨盒的外部和內部保持在密封狀態(tài)。
在半導體存儲機構7和半導體存儲機構7附近處，形成有端子612。該端子612使信號在半導體存儲機構7與噴墨打印機等的外部之間進行傳遞。半導體存儲機構7也可由比如，EEPROM等的可改寫的半導體存儲器構成。由于半導體存儲機構7與驅動器106形成于同一電路主板610上，這樣在將驅動器106和半導體存儲機構7安裝于墨盒180C上時，通過一個安裝步驟便完成。另外，使墨盒180C的制造時和再循環(huán)時的作業(yè)步驟簡化。還有，由于部件的數(shù)量減少，這樣可降低墨盒180C的制造成本。
驅動器106檢測容器194內的墨的消耗狀態(tài)。半導體存儲機構7存儲驅動器106所檢測到的墨殘余量等的墨的信息。即，半導體存儲機構7存儲下述信息，該信息與進行檢測時所采用的墨和墨盒的特性等的特性參數(shù)有關。半導體存儲機構7預先將容器194內的墨盛滿時的，即墨充滿于容器194時的，或墨用完時的，即容器194內的墨消耗完時的共振頻率作為特性參數(shù)的一個進行存儲。容器194內的墨處于盛滿或用完狀態(tài)的共振頻率也可在容器初次安裝于噴墨打印機上時進行存儲。此外，容器194內的墨處于盛滿或用完狀態(tài)的共振頻率還可在容器194的制造過程中進行存儲。由于通過預先將容器194內的墨處于盛滿或用完時的共振頻率存儲于半導體存儲機構7中，在噴墨打印機一側讀取共振頻率的數(shù)據(jù)，可對檢測墨殘余量進行檢測時的誤差進行修正，這樣可正確地檢測到墨殘余量減少到基準值的情況。
圖44示出墨盒180的另一實施例。圖44(A)所示的墨盒180D在墨容器194的側壁194b上安裝著多個驅動器106。最好如圖24所示的、一體成形的多個驅動器106作為這些驅動器106。多個驅動器106上下間隔在配置在側壁194b上。由于將多個驅動器106上下間隔地配置在側壁194b上，因此可階段性地檢測墨殘量。
圖44(B)所示的墨盒180E中，驅動器606安裝于墨容器194中的側壁194b上。通過沿垂直方向較長的驅動器606，可連續(xù)地檢測墨容器194內部的墨的殘余量變化。最好該驅動器606的長度大于側壁194b的高度的一半。在圖43(B)中，驅動器606具有基本上從側壁194b的頂端附近延伸至其底端附近的長度。
在圖44(C)所示的墨盒180F中，與圖44(A)所示的墨盒180D的一樣，多個驅動器106安裝于墨容器194中的側壁194b上，在多個驅動器106的相對面上按規(guī)定間隔設置有防波壁192。最好把如圖24所示的、一體成形的多個驅動器用作為這些驅動器106。在驅動器106與防波壁192之間，形成有墨充滿的間隙。此外，防波壁192與驅動器106之間的間隙，按照不會因毛細管力而保持墨的方式間隔開。當墨容器194橫向晃動時，由于該橫向晃動，在墨容器194的內部產生墨的波動，由于該沖擊，氣體或氣泡為驅動器106所檢測到，驅動器106可能會產生誤動作。如本發(fā)明所示，通過設置防波壁192，可防止驅動器106附近處的墨產生波動，可防止驅動器106產生誤動作。再有，防波壁192可阻止因晃動墨產生的氣泡侵入驅動器106的情況。
圖45表示墨盒180的又一個實施例。圖45(A)中的墨盒180G具有從墨容器194上面194C延伸到下面的多個隔壁212。由于相應的隔壁212的底端與墨容器194的底面之間按照規(guī)定的間距間隔開，這樣墨容器194的底部是連通的。墨盒180G包括由多個隔壁212分別分隔成的多個接納室213。該多個接納室213的底部相互是連通的。在多個接納室213中的每個中，驅動器106安裝于墨容器194的上面194C上。最好把如圖24所示的、一體成形的多個驅動器用作為這些驅動器106。驅動器106基本上設置于容器194中的接納室213的頂面194C的中間部。接納室213的容積在墨供給口187一側為最大，隨著從墨供給口187朝向墨盒180G的里側的不斷遠離，接納室213的容積逐漸減小。每個驅動器間的空間在供墨口187處是最寬的，由于從供墨口187至墨盒180G內部的距離增加，該空間變窄。由于墨從墨供給口187排出，空氣從空氣導入口185進入，這樣墨從墨供給口187一側的接納室213，朝向墨盒180G里側的接納室213，實現(xiàn)消耗。比如，在最靠近墨供給口187的接納室213中的墨消耗，最靠近接納室213中的墨的液位下降期間，在其它的接納室213中，墨是盛滿的。如果最靠近墨供給口187的接納室213中的墨消耗完，空氣侵入從墨供給口187開始計的第2個接納室213，該第2個接納室213內的墨開始消耗，該第2個接納室213中的墨的液位開始下降。此刻，在從墨供給口187開始計的第3個或以后的接納室213中，墨是盛滿的。按照上述方式，墨依次在從靠近墨供給口187的接納室213，到較遠的接納室213中進行消耗。
這樣，由于把驅動器106按間隔配置在各個容納室213上，在墨容器194的上面194C上，驅動器106能夠階段性檢測墨量的減少。此外，由于容納室213的容量從供墨口187向容納室深處慢慢地變小，因此，驅動器106檢測墨量減少的時間間隔也慢慢變短，在接近墨用盡程度檢測頻率增高。
圖45(B)的墨盒180H具有一個隔壁212，該隔壁212從墨容器194的上面194c延伸到下方。由于隔壁212的下端和墨容器194的底面相隔一預定空間，因此墨容器194的底部連通。墨盒180H具有由隔壁212分隔的2個容納室213a和213b。容納室213a和213b的底部彼此連通。供墨口187側的容納室213a的容量比從供墨口187看位于內側的容納室213b的容量大。最好，容納室213b的容量比容納室213a的容量的一半小。
容納室213b的上面194c裝著驅動器106。此外，在容納室213b內形成槽式緩沖區(qū)214，該緩沖區(qū)214收集墨盒180H制造時進入的氣泡。在圖45(B)中，緩沖區(qū)214是一條從墨容器194的側壁194b向上方延伸的槽。由于緩沖區(qū)214收集侵入墨容納室213b的氣泡，因此，能夠防止因氣泡造成的驅動器106檢測墨用盡的誤動作。由于把驅動器106設置在容納室213b的上面194c上，因此，相對于從檢測出墨接近用完之后，至墨完全用盡狀態(tài)的墨量，采用由計點器控制的與容納室213a內的墨消耗狀態(tài)對應的修正，就能將墨消耗至最后。而且，以改變隔壁212的長度或間隔等的方式調節(jié)容納室213b的容量，就能夠改變檢測出墨接近用完后的可繼續(xù)消耗的墨量。
圖45(C)示出在圖45(B)的墨盒180H的容納室213b內填充多孔質材料216的結構。多孔質材料216從容納室213內的上面至下面的整個空間內完全充滿。多孔質材料216與驅動器106接觸。當墨容器翻倒時，其在滑架上的往復運動中，空氣將進入墨容納室213b中，這有可能引起驅動器106的誤動作。但是，如果具備了多孔質材料216，由其吸納空氣，從而防止了空氣流入驅動器106中。因多孔質材料216保持墨，所以能夠防止因搖動墨容器，墨粘在了驅動器106上，造成驅動器106誤將無墨檢測為有墨。最好多孔質材料216設置在容量最小的容納室213內。另外，通過把驅動器216設置在容納室213b的上面194c，就可以對從檢測出墨接近用完至墨完全用盡狀態(tài)的墨量進行修正(補正)，將墨消耗至最后。此外，以改變隔壁212的長度或間隔等的方式調節(jié)容納室213b的容量，就能夠改變檢測出墨接近用完后的可繼續(xù)消耗的墨量。
圖45(D)示出墨盒180J，墨盒內的多孔質材料216是由孔徑不同的兩種多孔質材料216a及216b構成。多孔質材料216a配置在多孔質材料216b上方。上側多孔質材料216a的孔徑大于下側多孔質材料216b的孔徑?；蛘?，多孔質材料216a采用親液性比多孔質材料216b低的材料形成?？讖叫〉亩嗫踪|材料216a的毛細管力比孔徑大的多孔質材料216a的大，因此，容納室213b內的墨匯集在下側的多孔質材料216b內并由其保持。因而，不會出現(xiàn)空氣到達驅動器106初次檢測出無墨，而墨再次到達驅動器106又檢測出有墨的現(xiàn)象。因墨被吸收在遠離驅動器106側的多孔質材料216b，所以，驅動器106附近的墨的流動性較好，檢測有無墨的聲阻抗變化的變化量較大。因把驅動器106設在容納室213b的上面194c，就可以對從檢測出墨接近用完至墨完全用盡狀態(tài)的墨量進行修正(補正)，將墨消耗至最后。此外，以改變隔壁212的長度或間隔等的方式調節(jié)容納室213b的容量，就能夠改變檢測出墨接近用完后的可繼續(xù)消耗的墨量。
圖46示出墨盒180K的斷面圖，該墨盒是圖45(C)所示的墨盒180l的另一實施例。圖46所示的墨盒180K的多孔質材料216是按下述方式設計的，即多孔質材料216的下部水平方向的斷面積朝著墨容器194的底面方向被慢慢壓縮變小，孔徑也變小。圖46(A)的墨盒180K的側壁設置了肋條，以便于將多孔質材料216的孔徑壓縮變小。因多孔質材料216下部受壓，孔徑變小，所以墨匯集在多孔質材料216下部并保留著。由遠離驅動器106側的多孔質材料216下部吸收墨，驅動器106附近的墨流動性較好，檢測墨有無的聲阻抗的變化的變化量增大。因而，雖然墨波動，其會粘到裝于墨盒180K上面的驅動器106上，但能防止驅動器106誤將無墨檢測成有墨。
另一方面，圖46(B)及圖46(C)的墨盒180L，因為多孔質材料216下部被壓縮，其下部水平方向的斷面積在墨容器194的寬度方向上向著墨容器194的底面慢慢變小，容納室水平方向的斷面積慢慢地朝著墨容器194的底面方向慢慢變小。因多孔質材料216下部受壓，孔徑變小，所以墨匯集在多孔質材料216下部并保留著。由遠離驅動器106側的多孔質材料216下部吸收墨，驅動器106附近的墨流動性較好，檢測墨有無的聲阻抗的變化的變化量增大。因而，雖然墨波動，其會粘到裝于墨盒180K上面的驅動器106上，但能防止驅動器106誤將無墨檢測成有墨。
圖47示出使用驅動器106的墨盒的另一實施例。圖47(A)的墨盒220A具有第一隔壁222，該隔壁222從墨盒220A下面向下方延伸。在第一隔壁222的下端和墨盒220A的底面之間保留一個間隔空間，墨通過墨盒220A的底面流入供墨口230。在供墨口230側靠近第一隔壁222處，形成了第二隔壁224，該隔壁224從墨盒220A的底面向上方延伸。在第二隔壁224上端和墨盒220A之間分隔出一個空間，墨通過墨盒220A上面流向供墨口230。
從供墨口230處看，由第一隔壁222在第一隔壁222的里側形成第一容納室225a。仍從供墨口230處看，由第二隔壁224于第二隔壁224的外側形成第二容納室225b。第一容納室225a的容量比第二容納室225b的容量大。在第一隔壁222及第二隔壁224之間設置了只起毛細管作用的間隔，而形成了毛細管路227。因而，第一容納室225a的墨在毛細管路227的毛細管力作用下，匯集于毛細管路227內。因此，能夠防止氣體和氣泡混入第二容納室225b內。另外，第二容納室225b內的水位穩(wěn)定地慢慢下降。從供墨口230看，由于第一容納室225a位于第二容納室225b的里側，因此，在第一容納室225a的墨消耗掉后，消耗第二容納室225b內的墨。
驅動器106安裝在墨盒220A的供墨口230側的側壁上，即第二容納室225b的供墨口230側的側壁上。驅動器106檢測第二容納室225b內的墨消耗狀態(tài)。由于把驅動器106裝在第二容納室225b的側壁上，能夠穩(wěn)定地檢測墨接近用完時的墨殘量。此外，通過改變驅動器106在第二容納室225b上的安裝高度，就能夠自由地設定任意時間點上的墨殘量至墨用盡的過程。因由毛細管路227從第一容納室225a向第二容納室225b供給墨，驅動器106不受墨盒220A橫搖而造成墨橫搖的影響，驅動器106仍可正確地測定墨殘量。而且，由于毛細管路227保持墨，因此，防止了墨從第二容納室225b逆流到第一容納室225a內。
墨盒220A的上面設置逆止閥228。因該逆止閥228的作用，可防止墨盒220A橫搖時墨泄出到墨盒220A外部。因把逆止閥228設置在墨盒220A的上面，就能夠防止墨從墨盒220A中蒸發(fā)掉。隨著墨盒220A內的墨消耗，墨盒220A內的負壓超過逆止閥228的壓力時，逆止閥228打開，空氣被吸入墨盒220A，之后關閉，將墨盒220A內的壓力保持一定。
圖47(C)及圖47(D)示出逆止閥228的詳細斷面。圖47(C)的逆止閥228具有閥232，該閥232具有橡膠制的閥圈232a。在墨盒220上對著閥圈232a設置了與墨盒220外部相通的氣孔233。氣孔233由閥圈232a開關。逆止閥228當墨盒220內的墨減少，墨盒220內的負壓超過逆止閥228的壓力時，其閥圈232a向墨盒220內側張開，外部空氣流入墨盒220內。圖47(D)的逆止閥228具有橡膠制的閥圈232和彈簧235。當墨盒220內的負壓超過逆閥228的壓力時，逆止閥228的閥圈232受彈簧作用而打開，外部空氣被吸入墨盒220內，之后關閉，將墨盒220內壓力保持一定。
圖47(B)的墨盒220B是在第一容納室225a內配置多孔質材料242替代在圖47的墨盒220A上設置的逆止閥。多孔質材料242保持墨盒220B內的墨，同時，防止墨盒220B橫搖時墨流向墨盒220B外部。
以上，關于裝在滑架上的、與滑架分體的墨盒，在墨盒或滑架上安裝驅動器106上的情況進行了描述，但也可以把驅動器106安裝在與滑架一體的、并與滑架一起安裝在噴墨打印機上的墨箱上。此外，也可將驅動器106安裝在如下的墨箱上，該墨箱是與滑架分體，通過管子向滑架供墨的封密滑架式墨箱。更進一步地，可以將本發(fā)明的驅動器安裝在與打印頭和墨容器制成一體且可替換的墨盒上。
上面，說明了本實施例的帶墨消耗檢測功能的各種墨盒。在這些墨盒中，是利用壓電元件來檢測墨的消耗。這些構成中，揭示了帶空腔的液體檢測用裝置，即驅動器。典型構成如圖20所示。在其它實施例中，揭示了壓電裝置和安裝結構體為一體的安裝模塊。代表例如圖32所示。如前所述，因使用安裝模塊體，保護了壓電裝置。而因使用了安裝模塊體，使壓電裝置的安裝更為容易。在本實施例中，特別揭示了帶空腔的安裝模塊體。在這些墨盒中，利用壓電裝置檢測墨消耗。在這些構成中，揭示了帶空腔的墨盒。該實施例典型的構成如圖28所示。通過設置開口空腔可得以下的優(yōu)點。這些類型的液體檢測用裝置具有以下的優(yōu)點。
(1)再參照圖20，驅動器106具有作為基材的底板178。在底板178上形成壓電元件160，164，166。底板178的空腔162設置在與壓電元件相對的位置上。通過空腔162，在壓電元件和容器內部之間傳遞振動。關于其它實施例，圖32示出組裝好的安裝模塊體100。圖33示出分解狀態(tài)的安裝模塊體100。驅動器106(壓電裝置)和安裝結構體為一體構造。安裝模塊體100安裝在墨盒上。在為安裝結構體局部的板110上設置開口112。開口112相當于本發(fā)明的開口空腔(以下適當時開口將開口稱為開口空腔)。開口112與驅動器106相對，且配置在從驅動器106向著墨內部的位置上。通過空腔112在壓電裝置和容器內部間傳遞振動。墨消耗時，液面下降，露出開口112。此時，在開口112內殘余一定量的墨，并被保持住。此外，圖28所示的另外的實施例中，墨盒容器1具有底面1a。在底面1a下側上裝著作為壓電裝置的驅動器650。容器1在與驅動器650的壓電元件73相對的位置上具有開口1c(以下稱為空腔)。即，空腔1c形成在從壓電元件73向著容器內部的位置上，并與容器內部連通。通過空腔在壓電元件和容器內部間傳遞振動。當墨消耗時，液面下降，空腔162露出。此時，空腔162內殘余一定墨，并被保持住。墨保持量由空腔162的形狀和設置角度及墨的粘度決定。與該一定量墨相對應的聲阻抗可以通過測定預先求得。根據(jù)是否檢測到這樣的聲阻抗，就可確實地掌握墨消耗。
如前所述，在檢測墨消耗時，可利用壓電元件的殘留振動狀態(tài)。壓電元件在振動后進入殘留振動狀態(tài)。殘留振動狀態(tài)，特別是其共振頻率對應聲阻抗的變化及墨消耗狀態(tài)。根據(jù)是否檢測到空腔162保持少量墨時的殘留振動狀態(tài)，就可確實地檢測出墨消耗。另外，根據(jù)是否檢測到空腔112保持少量墨時的殘留振動狀態(tài)，就可確實地檢測出墨消耗。根據(jù)本實施例，如前所述，因設置了空腔，能夠避免出現(xiàn)因墨波浪引起的誤檢測。從開始就附著墨，不存在波浪造成墨附著，因此檢測結果不易受墨影響。
在本實施例中，因設置了空腔162，壓電元件和墨距離縮短。具體地，壓電元件174和墨水間的振動板176比底板178薄得多。主要對壓電元件的殘留振動造成影響的只是元件附近的少量墨。這些少量墨因設置了空腔162而存在于壓電元件附近，并與振動板接觸。這樣，隨墨消耗而引起的殘留振動的變化非常顯著，因此能可靠地檢測墨消耗。
因設置空腔，驅動器106和墨的距離變狹。不借助板110就可在驅動器106和墨間傳遞振動。在此，主要影響壓電裝置的殘留振動的因素，是存在于壓電元件附件的少量墨因設置了空腔162而存在于壓電元件附近，并與振動板接觸。這樣，隨墨消耗而引起的殘留振動的變化非常顯著，因此能可靠地檢測墨消耗。
空腔可以不穿通板110。此時，由板110的凹部構成空腔。
此外，在本實施例中，局部設置空腔，由周圍的部件來確保墨的密封性。因此能夠有效地保護驅動器106，特別是其壓電元件免受導電墨的影響。
因設置空腔1c，驅動器650(特別是壓電元件73)和墨的距離變近。在圖28的例子中，容器壁不是位于驅動器650和墨之間。振動板72比底板71及容器壁薄。
這里，說明了以聲阻抗為基礎的墨消耗檢測，特別是利用殘留振動的檢測。但是，使用驅動器，利用彈性波及其反射波也可檢測墨消耗?？梢郧蟪鲋钡椒瓷洳ǚ祷氐臅r間。也可適用其它的原理。以下的說明也是一樣。
(2)空腔的形狀是在規(guī)定的液體狀態(tài)下保持墨的形狀。在檢測目標的墨消耗狀態(tài)下，也能夠保持墨地設定空腔形狀。以與此時的墨量對應的殘留振動為基準，的確能夠檢測墨是否消耗掉。
空腔內無殘余墨本來應該容易檢測到墨消耗。但是，出現(xiàn)如前所述的墨附著問題。當在空腔內殘余或不殘余墨時，即墨殘余狀態(tài)有偏差時，該偏差完全可能導致檢測誤差。在此情況下，最好如上的空腔保持墨。為了達到該目的，例如，使空腔的深度為能夠防止墨全部流出的規(guī)定深度就行。在本實施例中，由于底板具有適當?shù)暮穸龋虼?，空腔也就確保了必要的深度。
(3)在本實施例中，空腔162貫穿作為基材的底板178。在圖28所示的實施例中，空腔1c貫穿底面1a的容器壁。由于空腔162的貫通，墨的狀態(tài)更可靠地傳遞給壓電元件。在壓電元件73和容器壁之間設置作為中間部件的振動板72。振動板72與壓電裝置一起振動，且密閉空腔1c。另一方面，在壓電元件和底板178之間設置作為中間部件的振動板176。振動板176與壓電裝置一起振動，且密閉空腔162。因而，根據(jù)本實施例，既確保了墨密封狀態(tài)，又能可靠檢測墨消耗狀態(tài)。
作為本實施例的變形例，空腔也可以不貫通底板。即，空腔由底板上的凹部構成。此時，可得到容易確保密封性的優(yōu)點。通過使底板上的凹部的厚度變薄，若形成振動區(qū)域，就可不用振動板，因此，構成更為簡單，且制造容易。圖48示出該構成的實例。
對于將本發(fā)明適用于模塊體上的實例，由于模塊體的板具有適當厚度，因此空腔具備了必要的深度。
如圖49所示，作為本實施例的變形例，空腔800也可以不貫通容器壁802。即，空腔800由容器壁的凹部構成。壓電裝置804相對于凹部配置。在此情況下，可得到容易確保密封性的優(yōu)點。若使底板上的凹部厚度變薄，形成振動區(qū)域，則可不用圖28的振動板或者底板，由此模塊體的構成更為簡單，制造更容易。
與圖49類似的構成也由圖31揭示。在驅動器670的底板80上形成作為空腔的凹部81。該底板80被置入容器1的底面1a上的貫開口內，結果可得到與圖49相類似的構成。制造具有該構成的驅動器也比較容易。
(4)再參照圖20，壓電元件由壓電層160，上部電極164和下部電極166構成。底板上形成下部電極166，在下部電極166的上方形成壓電層160，再在壓電層160的上方形成上部電極164。在另外實施例中，模塊體100的驅動器106或壓電裝置具有壓電元件。作為本實施例的一個特征，空腔的面積大于下部電極的面積。更詳細地，開口空腔的壓電元件側的面積大于壓電層和下電極重疊部分的面積。這樣可得到下面的優(yōu)點。
在圖20的構成中，下部電極166最接近空腔，而且最小。壓電元件在被下部電極166遮蓋的范圍內做振動。振動區(qū)域的大小實際等于下部電極166。因此，就利用下部電極166的變化調整壓電元件的振動特性。在本實施例中，與下部電極166相適應地設定空腔形狀。即，使空腔162的面積比下部電極166的面積大。由于此構成，壓電元件可在適當?shù)臓顟B(tài)下振動。
(5)其次，說明空腔深度和空腔開口尺寸之間的合適關系。在圖20及圖48中，空腔深度是底板厚度方向的尺寸?？涨回炌ǖ装鍟r，空腔深度與底板厚度相等?？涨婚_口尺寸是與空腔深度成垂直方向的尺寸為底板上開口的大小。另一方面，關于模塊體的實施例，進一步說明空腔深度和空腔開口尺寸之間的適當關系。在圖33中，空腔深度是模塊體100的中心軸方向的空腔尺寸。在圖33中，由于空腔112貫通板110，空腔深度等于板厚加底板厚度。空腔開口尺寸是與空腔深度垂直方向的尺寸，等于板上開口的大小。下面，說明液體容器實施例的空腔深度和空腔開口尺寸的適當關系。在圖28中，空腔深度是貫通容器壁方向空腔尺寸。在圖28中，由于空腔1c貫通容器壁，因此空腔深度等于壁厚加底板厚度?？涨婚_口尺寸是與空腔深度成直角方向上的尺寸，等于容器壁的孔的大小。
在本實施例中，設定空腔深度比開口尺寸的小。于是，空腔是淺而寬的形狀。由此，可得以下的優(yōu)點。
由于空腔淺而寬，因此，墨減少時，殘余在空腔內的墨量變少。因而，墨消耗造成殘留振動的變化加大，可提高檢測精度。
當空腔為深而狹的形狀時，從空腔向容器內合適地傳遞振動就不可能。相對地，根據(jù)本實施例，由于空腔為淺而寬，因此，在檢測殘留振動的變化方面可得到良好的振動傳遞。
根據(jù)本發(fā)明人的研究，空腔深度為開口尺寸的1/3或小于1/3為優(yōu)選。因此，顯著實現(xiàn)了殘留振動的變化。
在上述說明中，主要采用了圓形空腔。但是，在本發(fā)明的范圍內，可采用空腔的各種形狀。在考慮空腔形狀時，本發(fā)明將空腔深度設定為小于空腔開口的最小寬度。最好，空腔深度是空腔開口的最小寬度的1/3或小于1/3。例如，空腔為長方形時，短邊的尺寸比空腔深度大。
(6)作為本實施例的一個特征，開口空腔具有以壓電元件中心實際上對稱的形狀。最好，空腔是圓形。作為另一實施例的一個特征，開口空腔具有以液體檢測用裝置的振動中心或壓電元件中心實際對稱的形狀。最好，空腔為圓形。
根據(jù)該構成，依次地得到單峰出現(xiàn)的頻率特性。一次振動模式可由壓電膜支配，S/N比率增高。殘留振動的振幅也增大。因而，檢測性能良好。若采用正方形，則可降低感應器固定對振動特性的影響。例如，可以考慮用環(huán)氧類樹脂粘合劑固定感應器。該種粘合劑在硬化時發(fā)生收縮。因此，當空腔形狀不對稱時，因為收縮的影響會發(fā)生歪斜，所以振動特性在空腔周圍因場所不同而不同。
相對地，本實施例中，空腔形狀是對稱的。因為用粘合劑將板固定到感應器不容易受到歪斜影響，在空腔整個一周得到均等的振動特性。因為用普通的粘合劑固定感應器而不容易受歪斜影響，所以在空腔整個一周得到均等的振動特性。如該例所示，采用本實施例，因能減輕感應器固定的影響，感應器可被可靠地安裝在墨盒上。還可采用相對比較簡單的安裝方法。壓電元件以及墨盒的制造也容易。
特別地，根據(jù)本實施例，因空腔形狀為圓形，所以可得到很高的均等性。由于檢測性能良好，上述的本實施例的優(yōu)點將更加顯著。采用圓形，就可以沖孔方式形成空腔，制造極為容易，也有優(yōu)點。
(7)液體檢測用裝置或驅動器被設置在與檢測目標規(guī)定的液體消耗狀態(tài)所對應的液面位置上。在另外的實施例中，安裝模塊體100及壓電裝置或驅動器106被設置在與檢測目標規(guī)定的液體消耗狀態(tài)所對應的液面位置上。當液面通過檢測裝置時，空腔內處于保持了殘余墨的狀態(tài)。液體檢測裝置發(fā)出檢測信號，該信號表示當液面通過檢測裝置時的開口空腔內與墨對應的殘留振動狀態(tài)，構成了液體用裝置，特別是構成了空腔形狀。
如前所述，當空腔深度t和空腔開口半徑a滿足(a/t)＞(3×π/8)的條件時，空腔略呈圓形，在空腔內殘余墨的狀態(tài)下，能夠檢測墨消耗。
(8)作為本實施例的較好的應用例，空腔的容器內部側的開口面積或尺寸應比壓電元件側的開口面積或尺寸大。因此，使空腔變形為向容器內部變寬的形狀。根據(jù)該構成，由于能夠有效地防止不要的墨殘余在空腔部內，因此可提高檢測能力。
參照圖50(A)及圖50(B)，圖50(A)示出錐形空腔。圖50(B)示出階梯形空腔。這兩種空腔都向墨容器內部擴大。根據(jù)這些空腔的形狀，不要的墨就不易殘余在空腔周圍。即，空腔內只留一定量的墨。因此，可提高檢測的可靠性，實現(xiàn)檢測精度的提高。當空腔不是錐形或階梯形時，因表張力的影響，不要的墨有可能殘余在空腔周圍。此時，空腔內墨保持量有些偏差。保持量的偏差是檢測不可靠的一個原因。根據(jù)本實施例，能夠避免這樣的事情，可靠地檢測墨消耗。
(9)作為本實施例較好的應用例，從空腔處開設一條延伸槽，該槽與空腔相連通。圖51示出了該連通槽的實例。連通槽G被設置在底板178上面對墨盒內側的面上。連通槽G從空腔162起延伸至底板178的中途。因設置連通槽G，空腔內的墨不易外流，降低了空腔內殘余的墨量。因表面張力的影響，能夠有效地降低殘余在空腔周圍的不需要的墨量，可穩(wěn)定墨的保持量。由于液面是否通過空腔，即墨是否被消耗掉對殘留振動的變化所造成的影響更為顯著，因此，能更可靠地檢測墨消耗，可提高檢測精度。為了讓更多的墨從空腔流出，最好形成連通槽。更好地，連通槽通向墨盒供墨口。連能槽從空腔處朝供給口的方向延伸。這樣，可順利地將空腔內的墨導向供給口。
(10)更好地，液體檢測用裝置(驅動器)如圖32及其它多個附圖所示，以與安裝結構體成一體的模塊狀安裝在墨盒上。因此，能從外部保護液體檢測用裝置。
(11)作為本實施例的較好應用例，連通空腔的連通槽被設置在面對墨盒內部的部位上，并從空腔處延伸。連通槽如圖52所示。連通槽G從空腔112起，至板110的途中止。因設置連通槽G，空腔內的墨不易外流，降低了空腔內殘余的墨量。因表面張力的影響，能夠有效地降低殘余在空腔附近的不需要的墨量。因此，還可穩(wěn)定墨的保持量。由于液面是否通過空腔，即墨是否被消耗掉對殘留振動的變化所造成的影響更為顯著，因此，能更可靠地檢測墨消耗，提高檢測精度。為了讓更多的墨從空腔流出，希望形成連通槽。更好地，連通槽通向墨盒供墨口。連能槽從空腔處沿朝向供給口的方向延伸。這樣，可順利地將空腔內的墨導向供給口。
(12)作為本實施例特征之一，模塊體的安裝結構體嵌入墨盒上的貫通口112內。參照圖53，圖32的模塊體100安裝在盒壁的貫開口內。模塊體100的本體和墨盒壁部的孔的形狀相同，模塊體100無間隙地插入貫開口內。因模塊體100端部的凸緣，確保了密封。因采用這種構造，組裝模塊體極為容易，且可把帶空腔的感應器部配置在合適的位置上。
(13)在本實施例中，在壓電裝置或驅動器上形成與安裝結構體的開口空腔連通的凹部。該凹部是設在驅動器底板上的貫開口，起到開口空腔(部分)的作用。因這樣的構成，開口空腔靠近壓電裝置的振動部，參照圖38。
(14)對于較好的實施方式，開口空腔要靠近吸出空腔內墨的液體吸收體。液體吸收體由如多孔質材料，必要時為海棉類材料構成。
圖54(A)及圖54(B)示出空腔800和吸收體802靠近的構造實例。前者中，吸收體802直接接觸空腔800。后者中，吸收體802面對從空腔800處延伸的連通槽G。
因這樣構成，能夠從空腔內吸出不需要的墨。可消除表面張力等對墨殘余狀態(tài)造成不穩(wěn)定的影響。即，減少空腔內不必要的殘余墨保持量?？涨粌鹊臍堄嗄杀煌耆?。由于降低了墨保持量的偏差引起的檢測誤差，因此可提高檢測精度。
(15)對于另外較好的實施例方式，在開口空腔內設置保持液體的液體吸收體。即，吸收體不是配置在空腔外，而是配置在空腔內。此處，液體吸收體也可以由如多孔質材料，必要時如海棉狀材料構成。圖55顯示不在空腔800內設置吸收體804的構成例。
在該構成中，墨主要地保持在空腔內。墨的保持量由吸收體的構造和形狀決定。如圖所示，在吸收體充滿空腔內時，由空腔的形狀決定墨保持量。即使在該狀態(tài)下，空腔內墨保持量的偏差也較小。由于降低了墨保持量的偏差引起的檢測誤差，可提高檢測精度。
(16)更好地，因為安裝模塊體被裝在墨盒上，故相對墨盒可裝拆。以安裝模塊體的狀態(tài)把感應器安裝在墨盒上，因此，感應器的安裝容易。取下安裝模塊體，也就取下了感應器，因此，墨盒的再利用變得容易。
(17)可以把壓電裝置嵌入液體容器上的貫通口內。壓電裝置的安裝較為容易。在合適的應用例中，當安裝壓電裝置時形成貫通口。此時，在容器壁安裝位置上制出的薄壁部被壓電裝置突破。
圖56示出安裝帶有壓電裝置的模塊體810之前的狀態(tài)。容器壁812上設置薄壁部分814。薄壁部分814設置在安裝模塊體810的設置場所。為了組裝安裝模塊體810，即壓電裝置，把安裝模塊體810壓入容器壁812內時，安裝模塊體810突破薄壁部814。因此，形成貫開口。安裝模塊體810和貫開口密封接觸。這樣，根據(jù)本實施例，安裝模塊體的組裝容易，在安裝模塊體810和容器壁之間能得到良好的密封狀態(tài)。
(18)實施例中，開口空腔靠近吸出空腔內墨的液體吸收體設置。液體吸收體由如多孔質材料，心要時如海棉類材料構成。
圖13示出空腔和吸收體靠近的構造實例，前者中，吸收體74直接接觸空腔1c。后者中，吸收體75面對從空腔1c處延伸的連通槽1h。
因這樣構成，能夠從空腔內吸出不需要的墨?？上砻鎻埩Φ葘δ珰堄酄顟B(tài)造成不穩(wěn)定的影響。即，減少空腔內墨保持量的偏差?？涨粌纫部梢酝耆珶o殘余墨。由于降低了墨保持量的偏差引起的檢測誤差，因此可提高檢測精度。
(19)對于另外一較好的實施例方式，在開口空腔內設置保持液體的液體吸收體。即，吸收體不是配置在空腔外，而是配置在空腔內。此處，液體吸收體也可以由如多孔質材料，必要時如海棉狀材料構成。圖57示出在空腔1c內設置吸收體800的構成例。
在該構成中，空腔內確實保持有墨。墨的保持量由吸收體的構造和形狀決定。如圖所示，在吸收體充滿空腔內時，由空腔的形狀決定墨保持量。即使在該狀態(tài)下，空腔內墨保持量的偏差也較小。由于降低了墨保持量的偏差引起的檢測誤差，可提高檢測精度。
(20)對于較好方式，壓電裝置包括壓電元件和形成壓電元件的基材或底板，開口空腔形成在基材上。圖20示出了這樣的壓電裝置。由于空腔與振動子直接相鄰，因此本實施例的優(yōu)點非常顯著。如圖28所示，空腔也可設在基材和容器壁上。
(21)如圖32所示，壓電裝置可用安裝模塊體進行安裝。安裝模塊體包含與壓電裝置一體的安裝結構體。安裝結構體具有將壓電裝置安裝到墨容器上的構造。安裝模塊體以和壓電裝置一體的狀態(tài)安裝到墨容器上?？涨辉O置在安裝模塊體的前面，當安裝模塊體被安裝在墨水容器上時，空腔朝向容器的內側。利用安裝模塊體進行組裝，就能夠把空腔配置在容器內部。應該把壓電裝置及空腔配置在能夠進行檢測液體消耗的位置上，而且從容器外部能保護的位置上。
(22)本實施例中液體容器是墨盒。墨盒是墨容器和墨箱的一個實例。墨箱如下所說，不限于上述的盒。
噴墨打印機的墨箱有滑架式和固定式。在上述實施例中，主要說明了滑架式墨箱。即，墨盒安裝在滑架上。然而，本發(fā)明同樣也適合于固定式墨箱。此時，作為墨箱的墨盒設置噴墨打印機的固定部(殼體)上，用管子將墨盒與打印頭進行連接，在該固定的墨盒上設置壓電裝置。
圖58示出固定式墨盒的一例。打印頭832裝在滑架830上。打印頭832通過管子834與墨盒836連接。墨盒836固定在圖中未示出的噴墨打印機的相應設置部位，該部位不是在可移部位上。墨盒836具備壓電裝置838，此外還有與壓電裝置838相對的開口空腔。
在上述實施例中，副墨盒設置在打印頭附近，副墨盒與可更換的墨盒連通。副墨盒如圖3及圖4所示(參照標號33)。該副墨盒也起墨盒的作用。因此壓電裝置也可安裝在副墨盒上。相對壓電裝置設置開口空腔。該變形在滑架式墨盒和固定式墨盒上均適用。
(23)墨箱具有將其內部分隔成多個空間的隔板，多個壓電裝置可分別設置在這些空間上。該形式如圖2所示，適用于彩色打印機上。能夠分別檢測出容納于多個空間內的彩色墨的消耗狀態(tài)。相對各空間的壓電裝置，設置開口空腔。
上面，用具體實施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明的技術范圍不限于上述實施例所記載的范圍。在上述實施例中，可做出多種變化或改進。這樣的變化或改進同樣包含在本發(fā)明的技術范圍內。
例如，液體容器不限于墨盒。本發(fā)明也可適用于墨盒以外的打印機用墨箱。當然，本發(fā)明也適合于容納墨以外液體的容器。
液體檢測裝置也可以不發(fā)生自振。即，發(fā)振和殘留振動狀態(tài)的輸出不是自身完成的。例如，其它的驅動器發(fā)出振動后，再檢測液體檢測用裝置的振動狀態(tài)。在另一實施例中，隨著滑架的移動等，因墨盒振動，壓電元件也振動時，檢測出該振動。即，不是主動地發(fā)生振動，而是利用打印機動作自然地發(fā)生的振動，來檢測墨消耗。另一方面，與上述變形例相反，液體檢測用裝置只發(fā)生振動。此時，可獲得其它感應器的振動狀態(tài)。
上述變形相對于使用壓電元件的其它檢測功能，例如使用彈性波及反射波的檢測功能也同樣適用。即，使用壓電元件發(fā)生振動或檢測。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在液體檢測用裝置上設開口空腔，就可提高液體消耗狀態(tài)的檢測能力。根據(jù)本發(fā)明，在將壓電裝置安裝到液體容器上的安裝模塊體上設開口空腔，也可提高液體消耗狀態(tài)的檢測能力。根據(jù)本發(fā)明，在安裝壓電裝置的液體容器上設開口空腔，可提高液體消耗狀態(tài)的檢測能力。
權利要求
1.一種液體檢測裝置，該檢測裝置固定在液體容器上，用于檢測液體容器內所容納的液體的消耗狀態(tài)，該液體檢測裝置包括一個以其自身中心對稱的振動部；和至少一個電極，該電極與所述振動部通過電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的液體檢測裝置，其特征在于所述振動部基本上為圓形。
3.根據(jù)權利要求1所述的液體檢測裝置，其特征在于還包括壓電元件；設置在所述壓電元件上表面的上部電極；設置在所述壓電元件下表面上的下部電極；和振動板，該振動板具有與所述下部電極接觸的上表面和局部與液體容器內的液體接觸的下表面；其中，至少有部分壓電元件，所述上部電極，所述下部電極和所述振動板構成所述振動部。
4.根據(jù)權利要求3所述的液體檢測裝置，其特征在于所述壓電元件，所述上部電極，和所述下部電極各包含一主要部分，該主要部分是和所述振動部一致的同心圓。
5.根據(jù)權利要求1所述的液體檢測裝置，其特征在于還包括具有上表面和下表面的底板，其上表面接觸所述振動板的下表面，其下表面接觸液體容器內的液體，且所述底板包括一個空腔，該空腔接觸液體容器內所容納的液體。
6.根據(jù)權利要求5所述的液體檢測裝置，其特征在于所述空腔是和所述振動部一致的同心圓。
7.根據(jù)權利要求5所述的液體檢測裝置，其特征在于所述底板的柔順性極大于所述振動板的柔順性。
8.根據(jù)權利要求5所述的液體檢測裝置，其特征在于所述振動部的振動邊緣位于所述空腔的外表面附近。
9.根據(jù)權利要求3所述的液體檢測裝置，其特征在于還包括安裝部件，該安裝部件有一與所述振動板的下表面接觸的上表面和與液體容器內部下表面相對的下表面，所述安裝部件包括與所述振動部的中心對應的開口。
10.根據(jù)權利要求1所述的液體檢測裝置，其特征在于是根據(jù)所述振動部對所述振動部周圍的聲阻抗的變化來檢測液體消耗狀態(tài)。
11.根據(jù)權利要求1所述的液體檢測裝置，其特征在于根據(jù)振動部周圍的殘留振動的變化來檢測液體消耗狀態(tài)。
12.根據(jù)權利要求1所述的液體檢測裝置，其特征在于根據(jù)所述的振動部的共振頻率的變化來檢測液體的消耗狀態(tài)。
13.根據(jù)權利要求3所述的液體檢測裝置，其特征在于對于所述振動部，所述的壓電元件的面積大于所述下部電極的面積，所述上部電極的面積大于所述下部電極的面積，所述壓電元件的面積大于所述上部電極的面積。
14.根據(jù)權利要求12所述的液體檢測裝置，其特征在于還包括有上表面和下表面的底板，其上表面接觸所述振動板的下表面，其下表面接觸容納在液體容器內的液體，且所述底板包括一個空腔，該空腔接觸液體容器內所容納的液體，且所述空腔的面積大于所述下部電極。
15.根據(jù)權利要求3所述的液體檢測裝置，其特征在于產生壓電效應的所述壓電元件的部分面積基本上與所述下部電極的面積相同。
16.根據(jù)權利要求5所述的液體檢測裝置，其特征在于所述空腔的半徑與其深度之比大于3π/8。
17.一種液體容器，包括其內容納液體的外殼；所述外殼上形成的供液孔；固定在所述外殼上的液體檢測裝置，所述液體檢測裝置包括一個以其自身中心對稱的振動部；和至少一個電極，該電極與所述振動部通過電連接。
18.根據(jù)權利要求17所述的液體容器，其特征在于所述振動部基本上為圓形。
19.根據(jù)權利要求17所述的液體容器，其特征在于還包括壓電元件；設置在所述壓電元件上表面的上部電極；設置在所述壓電元件下表面上的下部電極；和振動板，該振動板具有與所述下部電極接觸的上表面和局部與液體容器內的液體接觸的下表面；其中，至少部分壓電元件，所述上部電極，所述下部電極和所述振動板構成所述振動部。
20.根據(jù)權利要求19所述的液體容器，其特征在于所述壓電元件，所述上部電極，和所述下部電極各包含一主要部分，該主要部分是和所述振動部一致的同心圓。
21.根據(jù)權利要求17所述的液體容器，其特征在于還包括一個具有上表面和下表面的底板，其上表面與所述的振動板的下表面相接觸，其下表面與液體容器內的液體相接觸，并且，所述底板有一個與液體容器內液體相接觸的空腔。
22.根據(jù)權利要求21所述的液體容器，其特征在于所述空腔是和所述振動部一致的同心圓。
23.根據(jù)權利要求19所述的液體容器，其特征在于對于所述振動部，所壓電元件的面積大于所述下部電極的面積，所述上部電極的面積大于所述下部電極的面積，所述壓電元件的面積大于所述上部電極的面積。
24.根據(jù)權利要求17所述的液體容器，其特征在于所述液體檢測裝置安置在所述供液孔附近。
25.根據(jù)權利要求17所述的液體容器，其特征在于所述液體檢測裝置基本上安置在所述外殼寬度方向的中央。
26.根據(jù)權利要求17所述的液體容器其特征在于至少所述液體檢測裝置的所述振動部安置在一個平面上，該平面相對于容納在所述外殼內的液體液面而言向上傾斜。
27.根據(jù)權利要求26所述的液體容器其特征在于上傾角度在30至60度范圍內。
28.根據(jù)權利要求17所述的液體容器其特征在于所述液體檢測裝置安置在所述外殼的角部上。
29.根據(jù)權利要求28所述的液體容器其特征在于所述外殼的所述角部相對于所述外殼內容納的液體液面而言向上傾斜。
30.一種檢測容納在液體容器內的液體消耗狀態(tài)的模塊，包括安裝在所述外殼上的液體檢測裝置，所述液體檢測裝置包括一個以其自身中心對稱的振動部；至少一個電極，該電極與所述振動部通過電連接；和安裝結構，該安裝結構與所述液體檢測裝置形成一體，將所述液體檢測裝置安裝到液體容器上。
31.根據(jù)權利要求30所述的模塊，其特征在于所述振動部基本上是圓形的。
32.根據(jù)權利要求30所述的模塊，其特征在于還包括壓電元件；設置在所述壓電元件上表面的上部電極；設置在所述壓電元件下表面上的下部電極；和振動板，該振動板具有與所述下部電極接觸的上表面和局部與液體容器內的液體接觸的下表面；其中，至少部分壓電元件，所述上部電極，所述下部電極和所述振動板構成所述振動部。
33.根據(jù)權利要求32所述的模塊，其特征在于所述壓電元件，所述上部電極，和所述下部電極各包含一主要部分，該主要部分是和所述振動部一致的同心圓。
34.根據(jù)權利要求30所述的模塊，其特征在于還包括一個具有一表面和下表面的底板，其上表面與所述振動板的下表面相接觸，而其下表面接觸至液體容器中的液體，且所述的底板包括一個與液體容器中的液體相接觸的空腔。
35.根據(jù)權利要求34所述的模塊，其特征在于所述空腔是和所述振動部一致的同心圓。
36.根據(jù)權利要求32所述的模塊，其特征在于對于所述振動部，所述壓電元件的面積大于所述下部電極的面積，所述上部電極的面積大于所述下部電極的面積，所述壓電元件的面積所述上部電極的面積。
37.一種液體檢測裝置，該檢測裝置固定在液體容器上，用于檢測液體容器內所容納的液體的消耗狀態(tài)，該液體器包括一個包括壓電元件的振動部；和至少一個電極，該電極與所述振動部通過電連接。一底板，所述振動部和所述電極設置在該底板上，所述底板包括一個空腔，該空腔設置在面對振動部的位置上，所述空腔與所述液體容器內容納的液體相接觸。
38.根據(jù)權利要求37所述的液體檢測裝置，其特征在于根據(jù)所述振動部周圍的聲阻抗變化來檢測液體的消耗狀態(tài)。
39.根據(jù)權利要求37所述的液體檢測裝置，其特征在于通過所述振動部周圍的殘留振動的變化來檢測液體的消耗狀態(tài)。
40.根據(jù)權利要求37所述的液體檢測裝置，其特征在于根據(jù)所述振動部周圍的共振頻率的變化來檢測液體的消耗狀態(tài)。
41.根據(jù)權利要求37所述的液體檢測裝置，其特征在于還包括一中間部件，該中間部件設置在所述底板和所述壓電元件之間，其中，所述空腔穿過所述底板，且所述中間部件密封所述空腔，與所述振動部一起振動。
42.根據(jù)權利要求37所述的液體檢測裝置，其特征在于所述空腔的深度小于所述空腔最狹處寬度。
43.根據(jù)權利要求42所述的液體檢測裝置，其特征在于所述空腔的深度小于所述空腔最狹處寬度的1/3。
44.根據(jù)權利要求37所述的液體檢測裝置，其特征在于所述空腔的外表面是錐形。
45.根據(jù)權利要求37所述的液體檢測裝置，其特征在于所述空腔的周圍表面是臺階狀。
46.根據(jù)權利要求37所述的液體檢測裝置，其特征在于還包括一條凹槽，該凹槽設置在所述底板上，所述凹槽連接所述空腔。
47.一種液體容器，包括其內容納液體的外殼；所述外殼上形成的供液孔；固定在所述外殼上的液體檢測裝置，所述液體檢測裝置包括一個包括壓電元件的振動部；和至少一個電極，該電極與所述振動部通過電連接；和一個空腔，該空腔形成在所述外殼上的面對所述振動部的位置上，所述空腔接觸容納在液體容器內的液體。
48.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于所述液體檢測裝置根據(jù)所述振動部周圍的聲阻抗的變化來檢測液體消耗狀態(tài)。
49.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于所述液體檢測裝置通過所述振動部周圍的殘留振動的變化來檢測液體消耗狀態(tài)。
50.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于所述液體檢測裝置根據(jù)所述振動部周圍的共振頻率的變化來檢測液體消耗狀態(tài)。
51.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于還包括一中間部件，該中間部件設置在所述外殼和所述壓電元件之間，其中，所述空腔穿過所述外殼的壁，且所述中間部件密封所述空腔，并與所述振動部一起振動。
52.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于所述空腔的深度小于所述空腔最狹處寬度。
53.根據(jù)權利要求52所述的液體容器，其特征在于所述空腔的深度小于所述空腔最狹處寬度的1/3。
54.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于所述空腔的外表面是錐形。
55.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于所述空腔的外表面是臺階狀。
56.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于還包括一條凹槽，該凹槽設置在所述外殼壁上，所述凹槽連通所述空腔。
57.根據(jù)權利要求56所述的液體容器，其特征在于所述凹槽從所述空腔通向所述供液孔。
58.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于所述液體檢測裝置安置在所述供液孔附近。
59.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于所述液體檢測裝置基本上安置在所述外殼寬度方向的中央。
60.根據(jù)權利要求47所述的液體容器其特征在于至少所述液體檢測裝置的所述振動部安置在一個平面上，該平面相對于容納在所述外殼內的液體液面而言向上傾斜。
61.根據(jù)權利要求60所述的液體容器，其特征在于上傾角度在30至60度范圍內。
62.根據(jù)權利要求47所述的液體容器，其特征在于所述液體檢測裝置設置在所述外殼的角部上。
63.根據(jù)權利要求62所述的液體容器，其特征在于所述外殼的所述角部相對于所述外殼內容納的液體液面而言向上傾斜。
64.一種檢測容納在液體容器內的液體消耗狀態(tài)的模塊，包括安裝在所述外殼上的液體檢測裝置，所述液體檢測裝置包括一個包括壓電元件的振動部；至少一個電極，該電極與所述振動部通過電連接；安裝結構，該安裝結構與所述液體檢測裝置形成一體，將所述液體檢測裝置安裝到液體容器上；和一個空腔，該空腔形成在所述安裝結構上的面對所述振動部的位置上，所述空腔接觸并保持容納在液體容器內的液體。
65.根據(jù)權利要求64所述的模塊，其特征在于所述液體檢測裝置通過周圍的聲阻抗的變化來檢測液體消耗狀態(tài)。
66.根據(jù)權利要求64所述的模塊，其特征在于所述液體檢測裝置通過所述振動部周圍的殘留振動的變化檢測液體消耗狀態(tài)。
67.根據(jù)權利要求64所述的模塊，其特征在于所述液體檢測裝置根據(jù)所述的振動部周圍的共振頻率檢測液體消耗狀態(tài)。
68.根據(jù)權利要求64所述的模塊，其特征在于還包括一中間部件，該中間部件設置在所述安裝結構和所述壓電元件之間，其中，所述中間部件密封所述空腔，與所述振動部一起振動。
69.根據(jù)權利要求64所述的模塊，其特征在于所述空腔的深度小于所述空腔最狹處寬度。
70.根據(jù)權利要求69所述的模塊，其特征在于所述空腔的深度小于所述空腔最狹處寬度的1/3。
全文摘要
一種液體檢測裝置,該檢測裝置固定在液體容器上,用于檢測液體容器內所容納的液體的消耗狀態(tài),該液體檢測裝置包括一個以其自身中心對稱的振動部;和至少一個電極,該電極與所述振動部通過電連接。
文檔編號B65D85/00GK1274645SQ0010626
公開日2000年11月29日 申請日期2000年5月19日 優(yōu)先權日1999年5月20日
發(fā)明者碓井稔, 塚田憲兒, 金谷宗秀 申請人:精工愛普生株式會社