專利名稱：液體傳感器和包含該傳感器的液體容器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液體傳感器和包含該傳感器的液體容器，更具體地，本發(fā)明涉及適合于檢測在包含傳感器的液體噴射裝置和液體容器中的液體剩余量的液體傳感器。
背景技術：
作為傳統(tǒng)液體噴射裝置的典型示例，有一種包括用于圖像記錄的噴墨記錄頭的噴墨記錄裝置。作為其他的液體噴射裝置，例如可以列舉包括用于液晶顯示器等的色彩過濾器制造的顏料噴射頭的裝置，包括用于有機EL顯示器、表面發(fā)射顯示器(FED)等的電極形成的電極材料(導電糊)噴射頭的裝置，包括用于生物芯片制造的活性有機材料噴射頭的裝置，包括作為精確移液管的樣品噴射頭的裝置等。
在作為液體噴射裝置典型示例的噴墨記錄裝置中，噴墨記錄頭被安裝到托架上，所述噴墨記錄頭包括用于對壓力產(chǎn)生腔施壓的壓力產(chǎn)生單元和將受壓的墨水作為墨滴噴射的噴嘴口。
在噴墨記錄裝置中，墨水容器中的墨水通過流動通路被連續(xù)供應到記錄頭，因此可以連續(xù)進行打印。墨水容器被構造為例如可拆卸的盒，用戶在墨水被用盡時可以容易地更換該盒。
傳統(tǒng)上，作為墨盒的墨水消耗的管理方法，有這樣一種方法，其中在記錄頭中墨滴噴射的次數(shù)和在維護過程中所抽吸的墨水量由軟件累計，并且通過計算來管理墨水消耗，或者有這樣一種方法，其中用于檢測液體表面的電極被安裝到墨盒上，并且管理實際消耗了預定量墨水時的時間點。
但是，在其中由軟件累計墨滴的排出次數(shù)和墨水量并且通過計算來管理墨水消耗的方法中，存在如下所述的問題。在頭與頭之間存在排出墨滴的重量的不同。雖然墨滴重量的不同對于圖像質量沒有影響，但是考慮由于該不同造成的墨水消耗量的誤差被累積的情況，包括有余量的墨水被填充在墨盒中。因此，導致了根據(jù)個體而殘留有與余量相對應的墨水的問題。
另一方面，在由電極管理墨水被用盡的時間點的方法中，因為墨水的實際量可以被檢測，所以可以以高可靠性管理墨水的殘余量。但是，因為墨水的液體表面的檢測依賴于墨水的導電性，所以存在這樣的缺陷，即可檢測的墨水種類是有限的，并且電極的密封結構變得復雜。此外，因為具有優(yōu)異導電性和高耐腐蝕性的貴金屬常常被用作電極材料，所以墨盒的制造成本升高。此外，因為要求安裝兩個電極，所以增加了制造步驟，結果使得制造成本升高。
被開發(fā)來解決上述問題的設備在JP-A-2001-146024中作為壓電設備被公開。此壓電設備可以精確地檢測液體的殘余量，消除對于復雜密封結構的需要，并且可以在被安裝到液體容器時被使用。
就是說，根據(jù)在JP-A-2001-146024中公開的壓電設備，通過利用在與壓電設備的振動部分相對的空間中存在墨水的情形和沒有墨水的情形之間，由壓電設備的振動部分在其被驅動脈沖強迫振動之后的殘余振動(自由振動)所產(chǎn)生的殘余振動信號的共振頻率發(fā)生變化這一點，可以監(jiān)測墨盒中的墨水的殘余量。
圖9示出了構成前述傳統(tǒng)壓電設備的致動器。此致動器106包括襯底178，在大致中心處具有圓形開口161；振動板176，布置在襯底178的一個表面(此后稱為“前表面”)上，以覆蓋開口161；壓電層160，布置在振動板176的前表面一側；上部電極164和下部電極166，壓電層160從兩側被夾在上部電極164和下部電極166之間；上部電極端子168，電連接到上部電極164；下部電極端子170，電連接到下部電極166；以及輔助電極172，布置在上部電極164和上部電極端子168之間并且與這兩者電連接。
壓電層160、上部電極164和下部電極166中的每一個都具有一圓形部分作為主體部分。壓電層160、上部電極164和下部電極166的各圓形部分形成壓電元件。
振動板176被形成在襯底178的前表面上，以覆蓋開口161。振動板176中實際振動的振動區(qū)域由開口161確定。腔162由振動板176的面向開口161的一部分和襯底(腔形成構件)178的開口161形成。襯底178在與壓電元件相反側的表面(此后稱為“后表面”)面向墨水容器的內(nèi)部。這樣，腔162被構造成與液體(墨水)接觸。附帶地，振動板176被液密地安裝到襯底178，因此即使液體進入腔162，液體也不會泄漏到襯底178的前表面?zhèn)取?br> 在相關技術的前述致動器106中，在通過向壓電元件施加驅動脈沖而使振動部分強迫振動之后所產(chǎn)生的振動部分的殘余振動(自由振動)，被檢測為該同一壓電元件所施加的反電動勢。于是，通過利用振動部分的殘余振動狀態(tài)在墨水容器中的液體表面通過致動器106的設定位置(嚴格地說，腔162的位置)的時間點附近發(fā)生變化，可以檢測墨水容器中的墨水殘余量。
如圖10所示，前述的傳統(tǒng)致動器(壓電設備)106被安裝到墨盒180的容器主體181的容器壁上，并且接納墨水作為檢測目標的腔162被暴露在墨水容器180內(nèi)部的墨水儲存空間中。
但是，如上所述，因為前述的傳統(tǒng)致動器(壓電設備)106被構造成使得腔162被暴露在墨盒180內(nèi)部的墨水儲存空間中，所以當墨盒180內(nèi)部中的墨水由于振動等而起泡時，氣泡容易進入致動器106的腔162。當氣泡如上所述地進入腔162中并且停留于此時，由致動器106檢測到的殘余振動的共振頻率變高，盡管墨盒180中的墨水的殘余量是足夠的，并且存在這樣的問題，即作出液體表面通過了致動器106的位置并且墨水的殘余量已經(jīng)變小這樣的錯誤判斷。
此外，當致動器106的腔162的尺寸被制造得很小，以便以高精度檢測液體表面的通過時刻時，墨水的彎月面易于在腔162中形成。因此，即使液體表面由于墨水的消耗而通過腔162的位置，因為墨水殘留在腔162的內(nèi)部，所以也會存在這樣的問題，即作出液體表面沒有通過致動器106的位置并且墨水的殘余量是足夠的這樣的錯誤判斷。
如在JP-A-2001-146024中的圖6到8所示，該公布公開了腔在抽出上部電極和下部電極的電極抽出方向上的長度大于腔在與電極抽出方向垂直的方向上的長度。在其中腔的平面形狀在一個方向上較長的情況下，與將要被檢測的殘余振動不同的多余振動被包括在對壓電單元施加驅動脈沖后在振動部分中所產(chǎn)生的殘余振動(自由振動)中。結果，存在這樣的問題，即難以可靠地判斷墨水的存在。
可以認為這樣的不必要振動是因為這樣而產(chǎn)生的，即當對壓電單元施加驅動脈沖時而在振動部分中所產(chǎn)生的強迫振動和強迫振動之后在振動部分中所產(chǎn)生的殘余振動(自由振動)這兩者之間振動模式的差異很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種液體傳感器和包括該傳感器的液體容器，該液體傳感器可以可靠地判斷液體的存在。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種液體傳感器和包括該傳感器的液體容器，該液體傳感器防止氣泡停留在腔中，并且可以可靠地判斷液體的存在。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種液體傳感器和包括該傳感器的液體容器，該液體傳感器防止墨水殘留在腔中，并且可以可靠地判斷液體的存在。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種液體傳感器和包括該傳感器的液體容器，該液體傳感器采用合適的腔形狀，用于防止氣泡停留在腔中且防止墨水殘留在腔中，并且能夠防止振動部分的殘余振動中的多余振動的產(chǎn)生，以可靠地確定液體的存在。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種液體傳感器，該液體傳感器采用合適的腔形狀，能夠防止氣泡停留在腔中且防止墨水殘留在腔中，以通過在與腔的縱向上的兩端相應的位置中設置液體供應端口和液體排出端口，來可靠地確定液體的存在。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種液體傳感器，該液體傳感器可以被容易地制造和處置，并且可以防止裂紋的發(fā)生。
本發(fā)明的另一個目的是提供可以可靠地判斷液體的存在的方法和系統(tǒng)。
作為示例而非限制性實施例，本發(fā)明可以提供下面的布置(1)一種液體傳感器，包括振動腔形成基部，具有彼此相對的第一表面和第二表面，所述振動腔形成基部中用于接納作為檢測目標的液體的腔在所述第一表面一側開口，并且所述腔的底部能夠振動；和壓電元件，包括第一電極、壓電層和第二電極，所述第一電極形成在所述振動腔形成基部的所述第二表面一側，所述壓電層層疊在所述第一電極上，所述第二電極層疊在所述壓電層上，其中在平面視圖中所述腔的形狀具有縱向尺寸和小于所述縱向尺寸的橫向尺寸。
(2)根據(jù)(1)所述的液體傳感器，其中所述第一電極覆蓋與所述腔相應的基本整個區(qū)域；并且所述第二電極在與所述腔的四個角部相應的部分被切口，以呈現(xiàn)基本為十字形的形狀。
(3)根據(jù)(1)或者(2)所述的液體傳感器，其中所述腔具有彼此垂直相交的第一對稱軸和第二對稱軸，所述橫向尺寸為沿所述第一對稱軸的尺寸，并且所述縱向尺寸為沿所述第二對稱軸的尺寸。
(4)根據(jù)(3)所述的液體傳感器，其中在所述平面視圖中所述腔的所述形狀為橢圓形。
(5)根據(jù)(1)到(4)中任一項所述的液體傳感器，還包括層疊在所述振動腔形成基部的所述第一表面一側的出口/入口板，所述出口/入口板具有用于向所述腔供應作為檢測目標的所述液體的液體供應端口和用于從所述腔排出作為檢測目標的所述液體的液體排出端口。
(6)根據(jù)(5)所述的液體傳感器，其中所述液體供應端口和所述液體排出端口分別布置在所述腔的縱向端部。
(7)根據(jù)(5)或者(6)所述的液體傳感器，其中所述液體供應端口和所述液體排出端口位于與所述腔相應的區(qū)域的內(nèi)部。
(8)根據(jù)(5)到(7)中任一項所述的液體傳感器，其中所述振動腔形成基部和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一體地燒結。
(9)根據(jù)(8)所述的液體傳感器，其中所述振動腔形成基部和所述出口/入口板由氧化鋯或者氧化鋁形成。
(10)根據(jù)(1)到(9)中任一項所述的液體傳感器，其中所述振動腔形成基部包括腔板和層疊在所述腔板上的振動板，形成所述腔的通孔被形成在所述腔板中。
(11)根據(jù)(1)到(10)中任一項所述的液體傳感器，其中整個所述壓電層位于與所述腔相應的區(qū)域的內(nèi)部。
(12)根據(jù)(1)到(10)中任一項所述的液體傳感器，其中所述壓電層在所述腔的所述縱向上的尺寸大于所述腔的所述縱向尺寸，并且所述壓電層在所述腔的所述縱向的整個長度上覆蓋所述腔。
作為示例而非限制性實施例，本發(fā)明還可以提供下面的布置(13)一種液體傳感器，包括腔板，具有彼此相對的第一表面和第二表面，所述腔板具有穿過其的通孔；振動板，所述振動板層疊在所述腔板的所述第二表面上，以使所述腔板的所述通孔的一端被封閉，并且使得所述振動板的一部分和所述腔板的所述通孔限定出在所述腔板的所述第一表面一側開口的腔；壓電元件，包括第一電極、壓電層和第二電極，所述第一電極形成在所述振動板上并且其位置與所述腔板相反，所述壓電層層疊在所述第一電極上，所述第二電極層疊在所述壓電層上；和出口/入口板，所述出口/入口板層疊在所述腔板的所述第一表面上，并且具有穿過其的第一通孔和穿過其且與所述第一通孔隔開的第二通孔，其中在平面視圖中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔位于與所述振動板的所述部分相應的區(qū)域的內(nèi)部；以及所述腔板、所述振動板和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一體燒結。
(14)根據(jù)(13)所述的液體傳感器，其中所述腔板、所述振動板和所述出口/入口板由氧化鋯或者氧化鋁形成。
(15)根據(jù)(13)或者(14)所述的液體傳感器，其中在所述平面視圖中所述振動板的所述部分具有縱向尺寸和小于所述縱向尺寸的橫向尺寸。
(16)根據(jù)(15)所述的液體傳感器，其中所述振動板的所述部分具有彼此垂直相交的第一對稱軸和第二對稱軸，所述橫向尺寸為沿所述第一對稱軸的尺寸，并且所述縱向尺寸為沿所述第二對稱軸的尺寸。
(17)根據(jù)(16)所述的液體傳感器，其中在所述平面視圖中所述振動板的所述部分的形狀為橢圓形。
(18)根據(jù)(15)到(17)中任一項所述的液體傳感器，其中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔分別布置在所述腔的縱向端部。
(19)根據(jù)(15)到(18)中任一項所述的液體傳感器，其中所述第一電極覆蓋與所述腔相應的基本整個區(qū)域，以及所述第二電極具有基本為十字形的形狀。
(20)根據(jù)(15)到(19)中任一項所述的液體傳感器，其中整個所述壓電層位于與所述腔相應的區(qū)域的內(nèi)部。
(21)根據(jù)權利要求(15)到(19)中任一項所述的液體傳感器，其中所述壓電層在所述腔的所述縱向上的尺寸大于所述腔的所述縱向尺寸，并且所述壓電層在所述腔的所述縱向的整個長度上覆蓋所述腔。
作為示例而非限制性實施例，本發(fā)明可以提供下面的布置(22)一種液體容器，包括容器主體，包括用于將存儲在其內(nèi)部的液體輸送到外部的液體出口端口；和安裝到所述容器主體的液體傳感器，其中所述液體傳感器包括振動腔形成基部，具有彼此相對的第一表面和第二表面，所述振動腔形成基部中用于接納作為檢測目標的液體的腔在所述第一表面一側開口，并且所述腔的底部能夠振動；和壓電元件，包括第一電極、壓電層和第二電極，所述第一電極形成在所述振動腔形成基部的所述第二表面一側，所述壓電層層疊在所述第一電極上，所述第二電極層疊在所述壓電層上，其中在平面視圖中所述腔的形狀具有縱向尺寸和小于所述縱向尺寸的橫向尺寸。
(23)一種液體容器，包括容器主體，包括用于將存儲在其內(nèi)部的液體輸送到外部的液體出口端口；和安裝到所述容器主體的液體傳感器，其中所述液體傳感器包括腔板，具有彼此相對的第一表面和第二表面，所述腔板具有穿過其的通孔；振動板，所述振動板層疊在所述腔板的所述第二表面上，以使所述腔板的所述通孔的一端被封閉，并且使得所述振動板的一部分和所述腔板的所述通孔限定出在所述腔板的所述第一表面一側開口的腔；和壓電元件，包括第一電極、壓電層和第二電極，所述第一電極形成在所述振動板上并且其位置與所述腔板相反，所述壓電層層疊在所述第一電極上，所述第二電極層疊在所述壓電層上；和出口/入口板，所述出口/入口板層疊在所述腔板的所述第一表面上，并且具有穿過其的第一通孔和穿過其且與所述第一通孔隔開的第二通孔，其中在平面視圖中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔位于與所述振動板的所述部分相應的區(qū)域的內(nèi)部；以及所述腔板、所述振動板和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一體燒結。
本公開涉及日本專利申請No.2004-195557(2004年7月1日遞交)、2004-207449(2004年7月14日遞交)中所包含的主題，其中每個都通過整體引用而被明確包括。


圖1是示出噴墨記錄裝置的示例的立體圖，該裝置使用包括根據(jù)本發(fā)明的液體傳感器的墨盒。
圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的液體傳感器的平面圖，并且圖2B是其仰視圖。
圖3A和3B是圖2A和2B中所示液體傳感器的剖視圖，其中圖3A是沿圖2A的線A-A所取的剖視圖，圖3B是沿圖2A的線B-B所取的剖視圖。
圖4A是包括圖2A和2B所示液體傳感器的墨盒的側視圖，并且圖4B是其正視圖。
圖5A和5B是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的液體傳感器中的驅動脈沖波形和反電動勢波形的視圖，其中圖5A是腔中有墨水的情形下的波形圖，圖5B是腔中沒有墨水的情形下的波形圖。
圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器的平面圖，并且圖6B是其仰視圖。
圖7A和7B是圖6A和6B所示液體傳感器的剖視圖，其中圖7A是沿圖6A的線A-A所取的剖視圖，圖7B是沿圖6A的線B-B所取的剖視圖。
圖8A是包括圖6A和6B所示液體傳感器的墨盒的側視圖，并且圖8B是其正視圖。
圖9A、9B和9C是示出在JP-A-2001-146024中公開的液體傳感器的視圖，其中圖9A是平面圖，圖9B是沿圖9A的線B-B所取的剖視圖，圖9C是沿圖9A的線C-C所取的剖視圖。
圖10是包括JP-A-2001-146024中公開液體傳感器的墨盒的剖視圖。
圖11是示出包括根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器的墨盒的側視圖。
圖12是示出包括根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器的墨盒的側視圖。
圖13是示出包括根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器的墨盒的側視圖。
圖14A是示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器的平面圖，并且圖14B是示出其的仰視圖。
圖15A和15B是示出圖14A和14B所圖示的液體傳感器的剖視圖，圖15A是沿圖14A中的A-A線所取的剖視圖，圖15B是沿圖14A中的B-B線所取的剖視圖。
圖16A是示出包括圖14A和14B所圖示的液體傳感器的墨盒的側視圖，并且圖16B是示出了該墨盒的正視圖。
圖17是示出圖16A和16B所圖示的墨盒的放大主要部分的剖視圖。
圖18是示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器的平面圖。
圖19是示出圖18所圖示的液體傳感器的仰視圖。
圖20是沿圖18所圖示的液體傳感器的A-A線所取的剖視圖。
圖21是沿圖18所圖示的液體傳感器的B-B線所取的剖視圖。
圖22A到22D是示出了圖18所圖示的液體傳感器中的電極和壓電層部分的分解圖，圖22A示出了電極端子的圖案，圖22B示出了上部電極的圖案，圖22C示出了壓電層的圖案，圖22D示出了下部電極和輔助電極的圖案。
圖23A到23C是示出圖18所圖示的液體傳感器中的襯底部分的分解圖，圖23A示出了振動板，圖23B示出了腔板，圖23C示出了出口/入口形成板。
圖24是示出包括圖18所圖示的液體傳感器的墨盒的示例的側視圖。
圖25是示出包括圖18所圖示液體傳感器的墨盒的另一示例的側視圖。
圖26是示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器的平面圖。
圖27A到27D是示出圖26所圖示的液體傳感器中的電極和壓電層部分的分解圖，圖27A示出了電極端子的圖案，圖27B示出了上部電極的圖案，圖27C示出了壓電層的圖案，圖27D示出了下部電極和輔助電極的圖案。
圖28A和28B是示出包括圖18所圖示的液體傳感器的墨盒的視圖，圖28A是側視圖，圖28B是正視圖。
圖29是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的液體傳感器的沿圖30A中的A-A線所取的剖視圖。
圖30A是示出圖29所示的液體傳感器的傳感器部分的平面圖，而圖30B是示出了所述傳感器部分的底視圖。
圖31是示出圖29所示的液體傳感器的緩沖器部分的平面圖。
圖32A是示出包括圖29所示的液體傳感器的墨盒的側視圖，而圖32B是示出了所述墨盒的正視圖。
圖33是示出圖29所示液體傳感器到墨盒的安裝部分的放大橫截面圖。
圖34是示出用于近似地模擬振動部分的振動的等效電路的示例的視圖。
圖35A是示出包括圖29所示的液體傳感器的墨盒的另一實施例的側視圖，而圖35B是示出了所述墨盒的正視圖。
圖36是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液體傳感器沿圖37A的B-B線所取的橫截面圖。
圖37A是示出圖36所示的液體傳感器的傳感器部分的平面圖，而圖37B是示出了所述傳感器部分的仰視圖。
圖38是示出沿對應于圖18的B-B線的線所取的、包括根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液體傳感器的液體容器的剖視圖。
圖39是示出沿對應于圖30A的A-A線的線所取的、包括根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液體傳感器的液體容器的剖視圖。
圖40是示出沿對應于圖18的B-B線的線所取的、包括根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液體傳感器的液體容器的剖視圖。
圖41是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的在傳感器安裝到容器主體的壁上之前的液體容器的側視圖。
圖42是示出沿對應于圖30的A-A線的線所取的、包括根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液體傳感器的液體容器的剖視圖。
圖43是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液體檢測系統(tǒng)的框圖。
圖44是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液體檢測方法的曲線圖。
具體實施例方式
此后，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的液體傳感器和包括此液體傳感器的墨盒(液體容器)。
圖1所示的示意性結構示出了其中可以使用根據(jù)本發(fā)明的墨盒的噴墨記錄裝置(液體噴射裝置)的示例。在圖1中，標號1表示托架，并且托架1被構造成由引導構件4引導，并且通過由托架電機2驅動的同步帶3而在滾筒5的軸向上往返運動。
噴墨記錄頭12被安裝到托架1的與記錄紙張6相對的一側，并且用于向記錄頭12供應墨水的墨盒7被可拆卸地安裝在其上部。
蓋構件31被放置在作為記錄裝置的非打印區(qū)域的出發(fā)位置(圖中的右側)，并且蓋構件31被構造成當安裝在滑架1上的記錄頭被移動到出發(fā)位置時，該蓋構件被壓向記錄頭的噴嘴形成表面，以在蓋構件和噴嘴形成表面之間形成密封空間。向由蓋構件31形成的密封空間施加負壓并且進行清潔等的泵單元10被布置在蓋構件31的下方。
在蓋構件31的打印區(qū)域側附近，包括由橡膠等制成的彈性板的擦拭單元11被布置成能夠例如在水平方向上相對于記錄頭的運動軌跡前進/后退，并且當托架1往返運動到蓋構件31這一側時，如需要的話可以擦拭記錄頭的噴嘴形成表面。
圖2至4是示出根據(jù)此實施例的液體傳感器60的視圖，并且該液體傳感器60包括通過將振動板42層疊在腔板41上而構成的振動腔形成基部40。該振動腔形成基部40包括彼此相對的第一表面40a和第二表面40b。
用于接納介質(墨水)作為檢測目標的圓形腔43被形成為向著振動腔形成基部40中的第一表面40a側開口，并且腔43的底部43a被形成為能夠被振動板42振動。換句話說，整個振動板42中實際振動部分的外形由腔43限定。下部電極端子44和上部電極端子45被形成在振動腔形成基部40的第二表面40b側的兩端上。
下部電極(第一電極)46被形成在振動腔形成基部40的第二表面40b上，并且下部電極46包括基本圓形的主體部分46a和延伸部分46b，延伸部分46b從主體部分46a沿下部電極端子44的方向延伸并且連接到下部電極端子44。下部電極46的基本圓形的主體部分46a的中心與腔43的中心相一致。
下部電極46的基本圓形主體部分46a被形成為大于圓形腔43，并且基本覆蓋對應于腔43的整個區(qū)域。此外，下部電極46的基本圓形主體部分46a包括切口部分46c，該切口部分46c被形成為進入腔43的外周43a之內(nèi)。
壓電層47被層疊在下部電極46上，并且該壓電層47包括被形成得小于腔43的圓形主體部分47a和在與腔43對應的區(qū)域范圍內(nèi)從主體部分47a突出的突出部分47b。如從圖2所理解的，整個壓電層47都被容納在與腔43對應的區(qū)域的范圍中。換句話說，壓電層47不包括任何延伸穿過與腔43的外周43a相應位置的部分。
壓電層47的主體部分47a的中心與腔43的中心相一致，并且壓電層47的基本整個主體部分47a層疊在下部電極46上，除了與下部電極46的切口部分46c相對應的部分。
輔助電極48形成在振動腔形成基部40的第二表面40b側上。輔助電極48從與腔43相應區(qū)域的外部延伸穿過與腔43的外周43a相應的位置，而到達與腔43相應區(qū)域的內(nèi)部。輔助電極48的一部分位于第一電極46的切口部分46c的內(nèi)部，并且從襯底40的第二表面40b側支撐壓電層47的突出部分47b及其附近部分。輔助電極48優(yōu)選具有與下部電極46相同的材料和相同的厚度。如上所述，輔助電極48從襯底40的第二表面40b側支撐壓電層47的突出部分47b及其附近部分，因此在壓電層47中不形成臺階部分，并且可以防止機械強度的下降。
上部電極(第二電極)49的主體部分49a層疊在壓電層47上，并且上部電極49被形成得小于壓電層47的主體部分47a。此外，上部電極49包括延伸部分49b，該延伸部分49b從主體部分49a延伸并且連接到輔助電極48。如從圖3B所理解的，上部電極49的延伸部分49b和輔助電極48之間的連接開始處的位置P位于與腔43相應區(qū)域的范圍中。
壓電元件由下部電極46、壓電層47以及上部電極49的主體部分形成。
如從圖2所理解的，上部電極49通過輔助電極48電連接到上部電極端子45。如上所述，上部電極49通過輔助電極48連接到上部電極端子45，因此由壓電層47和下部電極46的總厚度形成的臺階部分可以被上部電極49和輔助電極48兩者吸收。因此，可以防止在上部電極49上形成大的臺階部分并且可以防止機械強度下降。
上部電極49的主體部分49a為圓形，并且其中心與腔43的中心相一致。上部電極49的主體部分49a被形成得小于壓電層47的主體部分47a和腔43兩者。
如上所述，壓電層47的主體部分47a被夾在上部電極49的主體部分49a和下部電極46的主體部分46a之間。這樣，壓電層47可以被有效地變形驅動。
附帶地，對于電連接到壓電層47的上部電極49的主體部分49a和下部電極46的主體部分46a，上部電極49的主體部分49a被形成得更小。因此，上部電極49的主體部分49a決定了在壓電層47中產(chǎn)生壓電效應的部分的范圍。
壓電層47的主體部分47a、上部電極49的主體部分49a和下部電極46的主體部分46a的中心與腔43的中心相一致。此外，用于確定振動板42可以振動的部分的圓形腔43的中心被定位在整個液體傳感器60的中心。
由腔43限定的振動板可振動部分、下部電極46主體部分46a的對應于腔43的部分、壓電層47的主體部分47a和突出部分47b、上部電極49的主體部分49a以及延伸部分49b的對應于腔43的部分構成了液體傳感器60的振動部分61。液體傳感器60的振動部分61的中心與液體傳感器60的中心相一致。
此外，壓電層47的主體部分47a、上部電極49的主體部分49a、下部電極46的主體部分46a以及振動板42的振動部分(即，與腔43的底部43a相對應的部分)具有圓形形狀，并且整個壓電層47，即壓電層47的主體部分47a和延伸部分47b被布置在與腔43相應區(qū)域的內(nèi)部。因此，液體傳感器60的振動部分61具有相對于液體傳感器60的中心基本對稱的形狀。
此外，根據(jù)此實施例的液體傳感器60包括流動通路形成基部50，該流動通路形成基部50層疊在振動腔形成基部40的第一表面40a上并且連接到其。流動通路形成基部50通過層疊并連接流動通路板51和出口/入口板52來形成。
用于向腔43供應作為檢測目標的墨水的墨水供應通路(液體供應通路)53，以及用于從腔43排出作為檢測目標的墨水的墨水排出通路(液體排出通路)54被形成在流動通路形成基部50中。
更具體地，墨水供應通路53的主要部分53a和墨水排出通路54的主要部分54a被形成在流動通路板51中，并且墨水供應通路53的入口53b和墨水排出通路54的出口54b被形成在出口/入口板52中。
此外，墨水供應通路53的入口53b被布置在與腔43相應區(qū)域的外部。另一方面，墨水排出通路54的出口54b被形成為同與腔43相應區(qū)域對齊并且與腔43的外周形狀匹配。
包括在液體傳感器60中的構件，特別是腔板41、振動板42、流動通路板51和出口/入口板52由相同的材料形成，并且被相互燒結，以使其一體形成。如上所述，多個襯底被燒結和整合，使得液體傳感器60的處置變得容易。此外，各構件由相同的材料形成，因此可以防止由于線膨脹系數(shù)的差異而導致裂紋出現(xiàn)。
作為壓電層47的材料，優(yōu)選使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)、或者不使用鉛的無鉛壓電膜。作為腔板41的材料，優(yōu)選使用氧化鋯或者氧化鋁。此外，作為振動板42，優(yōu)選使用與腔板41相同的材料。作為上部電極49、下部電極46、上部電極端子45和下部電極端子44，可以使用具有導電性的材料，例如諸如金、銀、銅、鉑、鋁或者鎳之類的金屬。
圖4示出了其上安裝液體傳感器60的墨盒(液體容器)70，并且墨盒70包括容器主體72，該容器主體72具有用于將存儲在內(nèi)部的墨水輸送到外部的墨水流出端口(液體流出端口)71。
整個液體傳感器60都被安裝到容器主體72的外部，并且與液體傳感器60的墨水供應通路53的入口53b連通的入口側開口73和與墨水排出通路54的出口54b連通的出口側開口74被形成為穿過容器主體72的容器壁。
容器主體72的內(nèi)部被分成主儲存室(第一室)75和副儲存室(第二室)，主儲存室75構成容器主體72的整個內(nèi)部空間的主要部分，副儲存室的體積小于主儲存室75，并且主儲存室75和副儲存室76被彼此分開。副儲存室76位于在消耗墨水時墨水的流動方向上比主儲存室75更靠近墨水流出端口71的一側，并且與墨水流出端口71連通。
形成在容器主體72的容器壁中的出口側開口74與副儲存室76的上端部分連通。如上所述，液體傳感器60的墨水排出通路54的出口54b被連接到出口側開口74。
密封輔助流動通路77形成在主儲存室75的內(nèi)部，并且輔助流動通路入口77a形成在輔助流動通路77的下端側。輔助流動通路入口77a位于主儲存室75內(nèi)部的下端。此外，形成在容器主體72的容器壁中的入口側開口73與輔助流動通路77的上端部分連通，并且入口側開口73構成輔助流動通路77的出口。
如上所述，液體傳感器60的墨水供應通路53的入口53b與入口側開口73連通，并且墨水排出通路54的出口54b與出口側開口74連通。這樣，液體傳感器60的墨水供應通路53和墨水排出通路54形成連接流通通路，以連接主儲存室75和副儲存室76。
當墨盒70中的墨水被消耗時，主儲存室75的墨水從輔助流動通路入口77a流入輔助流動通路77，并且通過輔助流動通路77流到入口側開口73。從入口側開口73流出的墨水從液體傳感器60的墨水供應通路53的入口53b流入墨水供應通路53，并且通過腔43和墨水排出通路54從墨水排出通路54的出口54b流出。從墨水排出通路54的出口54b流出的墨水通過出口側開口74流入副儲存室76。流入副儲存室76的墨水通過墨水流出端口71被供應到噴墨記錄裝置的記錄頭12。
如上所述，在此實施例中，通過副儲存室76輸送到墨水流出端口71的墨水的總量預先通過液體傳感器60的墨水供應通路53和墨水排出通路54。
在包括前述液體傳感器60的墨盒70中，在容器主體72中殘留足夠墨水并且副儲存室76的內(nèi)部充滿墨水的情況下，腔43的內(nèi)部充滿墨水。另一方面，當墨盒70的容器主體72中的液體被消耗，并且主儲存室75中的墨水消失時，副儲存室76中的液體表面下降，并且當液體表面變得低于液體傳感器60的腔43的位置時，出現(xiàn)腔43中沒有墨水的狀態(tài)。
于是，液體傳感器60檢測由于此狀態(tài)變化導致的聲阻差。這樣，液體傳感器60可以檢測在容器主體72中殘留足夠墨水的狀態(tài)，或者已經(jīng)消耗了一定量墨水或更多墨水的狀態(tài)。
更具體地，在液體傳感器60中，電壓通過上部電極端子45和下部電極端子44被施加在上部電極49和下部電極46之間。于是，在壓電層47夾在上部電極49和下部電極46之間的部分中產(chǎn)生電場。此電場使壓電層47變形。壓電層47被變形，使得在振動板42的振動區(qū)域(與腔43的底部43a相對應的區(qū)域)中發(fā)生撓性振動。在壓電層47被這樣強迫變形之后，當停止施加電壓時，撓性振動在液體傳感器60的振動部分61中持續(xù)一段時間。
殘余振動是液體傳感器60的振動部分61和腔43中的介質的自由振動。因此，當使施加到壓電層47上的電壓具有脈沖波形或者矩形波形時，可以容易地獲得施加電壓之后振動部分61和介質之間的共振狀態(tài)。此殘余振動是液體傳感器60的振動部分61的振動，并且伴隨著壓電層47的變形。因此，壓電層47通過殘余振動產(chǎn)生反電動勢。此反電動勢通過上部電極49、下部電極46、上部電極端子45和下部電極端子44被檢測。因為以這種方式檢測到的反電動勢指明了共振頻率，所以基于共振頻率可以檢測墨盒70的容器主體72中的墨水的存在。
圖5A和5B示出了在驅動信號被提供到液體傳感器60以強迫振動振動部分61的情況下液體傳感器60的振動部分61的殘余振動(自由振動)的波形，以及殘余振動的測量方法。圖5A示出了當液體傳感器60的腔43中有墨水時的波形，而圖5B示出了當液體傳感器60的腔43中沒有墨水時的波形。
在圖5A和5B中，豎軸表示施加到液體傳感器60上的驅動脈沖的電壓和由液體傳感器60的振動部分61的殘余振動產(chǎn)生的反電動勢，橫軸表示經(jīng)過的時間。液體傳感器60的振動部分61的殘余振動產(chǎn)生電壓的模擬信號的波形。接著，模擬信號被轉換(二值化)成與信號頻率相對應的數(shù)字數(shù)值。在圖5A和5B中所示出的示例中，測量了模擬信號中產(chǎn)生從第四脈沖到第八脈沖的四個脈沖時的時間。
更具體地，在驅動脈沖被施加到液體傳感器60以強迫振動振動部分61之后，對殘余振動的電壓波形從低電壓側越過預定的參考電壓而到達高電壓側的次數(shù)進行計數(shù)。然后，產(chǎn)生使其中第四次計數(shù)和第八次計數(shù)之間的部分為“高”的數(shù)字信號，并且利用預定的時鐘脈沖測量從第四次計數(shù)到第八次計數(shù)的時間。
當圖5A和圖5B被相互比較時，可以理解圖5A中從第四次計數(shù)到第八次計數(shù)的時間比圖5B中的長。換句話說，從第四次計數(shù)到第八次計數(shù)所需的時間根據(jù)液體傳感器60的腔43中墨水的存在而變化。通過利用所需時間的差異，可以檢測墨水的消耗狀態(tài)。
從模擬波形的第四次計數(shù)開始計數(shù)，以便在液體傳感器60的殘余振動(自由振動)變穩(wěn)定之后開始測量。第四次計數(shù)僅僅是一個示例，并且可以從任意計數(shù)開始進行計數(shù)。此處，檢測從第四次計數(shù)到第八次計數(shù)的信號，并且用預定的時鐘脈沖檢測從第四次計數(shù)到第八次計數(shù)的時間?？梢曰诖藭r間獲得共振頻率。對于時鐘脈沖，不一定要測量直到第八次計數(shù)的時間，而是計數(shù)可以進行到任意計數(shù)。
在圖5中，雖然測量了從第四次計數(shù)到第八次計數(shù)的時間，但是根據(jù)電路結構可以檢測不同計數(shù)間隔的時間，以檢測頻率。例如，在墨水質量穩(wěn)定并且峰值幅值變化小的情況下，為了提高檢測速度，可以通過檢測從第四次計數(shù)到第六次計數(shù)的時間來獲得共振頻率。此外，在墨水質量不穩(wěn)定并且脈沖幅值變化大的情況下，為了精確檢測殘余振動，可以檢測從第四次計數(shù)到第十二次計數(shù)的時間。
如上所述，在根據(jù)此實施例的液體傳感器60中，對于液體表面是否通過液體傳感器60的安裝位置水平(嚴格地，腔43的位置)，可以通過在液體傳感器60的振動部分61被強迫振動之后的殘余振動的振幅變化或頻率變化來測量。
如上所述，在根據(jù)此實施例的液體傳感器60中，對腔43供應墨水通過墨水供應通路53而進行，從腔43排出墨水通過墨水排出通路54而進行。于是，當液體傳感器60被安裝到墨盒70時，液體傳感器60的腔43沒有暴露在墨盒70的容器主體72中的墨水容納空間中，并且容器主體72中的墨水可以通過墨水供應通路53被供應到腔43。
這樣，在墨盒70中的墨水消耗時，使墨水流動通過液體傳感器60的墨水供應通路53和墨水排出通路54的內(nèi)部，因此即使氣泡進入腔43內(nèi)部，該氣泡也被墨水的流動從腔43的內(nèi)部排擠出。這樣，可以防止由于氣泡停留在腔43中而導致的液體傳感器60的錯誤檢測。
此外，在根據(jù)此實施例的液體傳感器60中，因為腔43不必被暴露在容器主體72的墨水容納空間中，所以可以防止通過液體表面時在腔43中形成彎月面。這樣，可以防止由于在腔43中的墨水殘余導致的液體傳感器60的錯誤檢測。
此外，在根據(jù)此實施例的液體傳感器60中，因為墨水供應通路53的入口53b被布置在與腔43相應區(qū)域的外部，所以當液體傳感器60被安裝到容器主體72的預定位置時的加工操作變得容易。
此外，在根據(jù)此實施例的液體傳感器60中，因為墨水排出通路54的出口54b被形成為同與腔43相應區(qū)域對齊，所以進入腔43的氣泡可以被可靠地排出。
此外，在根據(jù)此實施例的墨盒70中，容器主體72的內(nèi)部被分成彼此分開的主儲存室75和副儲存室76，主儲存室75和副儲存室76通過液體傳感器60的墨水供應通路53和墨水排出通路54彼此連接，并且液體傳感器60的腔43被布置在副儲存室76的上端部。
這樣，因為當主儲存室75中的墨水消失時的時間點可以由液體傳感器60可靠地檢測，所以可以通知用戶墨水快用完了。此外，基于預先已知的副儲存室76中的墨水量，可以通知用戶用剩余墨水可以打印的張數(shù)，并且可以防止墨水在一頁的中途沒有了而浪費打印紙張。
此外，在根據(jù)此實施例的墨盒70中，密封輔助流動通路77形成在主儲存室75內(nèi)部，輔助流動通路77的輔助流動通路入口77a被定位在主儲存室75的下端，并且使液體傳感器60的墨水供應通路53的入口53b與輔助流動通路77的上端部連通。這樣，在主儲存室75中產(chǎn)生的氣泡不容易進入輔助流動通路77內(nèi)部，并且可以防止氣泡進入液體傳感器60的腔43中。
此外，在根據(jù)此實施例的墨盒70中，因為副儲存室76內(nèi)部直到主儲存室75中的所有墨水被用完為止都處于充滿墨水的狀態(tài)中，所以即使在對墨盒70施加振動的情況下，只要在主儲存室75中殘留墨水，在副儲存室76中液體表面就不會搖擺。因此，可以防止液體傳感器60由于液體表面的搖擺而作出錯誤的檢測。
此外，在根據(jù)該實施例的液體傳感器60中，因為振動部分61接觸液體的范圍被限制到腔43所處的范圍，所以可以以精確的精度進行液體檢測，這樣，可以以高精度檢測墨水水平。
此外，因為與腔43相應的基本整個區(qū)域都用下部電極46的主體部分46a覆蓋，所以在強迫振動時的變形模式和自由振動時的變形模式之間的差異變小。此外，因為液體傳感器60的振動部分61具有相對于液體傳感器60的中心對稱的形狀，所以當從中心觀察時此振動部分61的剛度變?yōu)榛靖飨蛲缘摹?br> 這樣，抑制了可能由結構不對稱所產(chǎn)生的多余振動的發(fā)生，并且防止了由于強迫振動時和自由振動時之間的變形模式的差異造成的反電動勢的輸出減小。這樣，提高了液體傳感器60的振動部分61中殘余振動共振頻率的檢測精度，并且振動部分61的殘余振動的檢測變得容易。
此外，因為與腔43相應的基本整個區(qū)域都用下部電極46的大于腔43的主體部分46a覆蓋，所以防止了由于在制造時下部電極46位置偏移所造成的多余振動的發(fā)生，并且可以防止檢測精度的下降。
此外，整個硬而脆的壓電層47被布置在與腔43相應區(qū)域的內(nèi)部，并且壓電層47不存在于與腔43的外周43a相應的位置。因此，不會有壓電膜在與腔外周相應的位置處出現(xiàn)裂縫的問題。
接著，將參考圖6至8描述根據(jù)本發(fā)明另一實施例的液體傳感器和包括該傳感器的墨盒。
在根據(jù)此實施例的液體傳感器60A中，墨水排出通路54的出口54b被布置在與腔43相應區(qū)域的外側位置，并被布置在穿過腔43與墨水供應通路53的入口53b相對的位置上。
此外，如圖8A所示，在此實施例的墨盒70A中，向上突出的突出部分76a被形成在副儲存室76的上部，而副儲存室76被形成在容器主體72的內(nèi)部。形成在容器主體72的容器壁中的出口側開口74被形成在對應于突出部分76a的位置。就是說，液體傳感器60A的墨水排出通路54的出口54b通過出口側開口74與副儲存室76的突出部分76a連通。
根據(jù)具有上述結構的實施例，可以獲得與上面的實施例幾乎相同的效果，并且在液體傳感器60A中，因為墨水排出通路54的出口54b被布置在穿過腔43與墨水供應通路53的入口53b相對的位置上，所以可以使入口53b和出口54b之間的間隔變大。這樣，在液體傳感器60A被安裝在墨盒70A的容器主體72的預定位置上時的加工操作變得更加容易。
雖然在圖4和圖8所示的示例中彼此分開的第一室75和第二室76被構造成通過入口側開口73、液體傳感器60和出口側開口74連通，但是本發(fā)明不限于此結構。例如，根據(jù)本發(fā)明的液體傳感器可以被安裝到這樣的容器主體，該容器主體以第一室75和第二室76通過墨水流動通路彼此連通的方式來形成。例如，圖11示出了這樣的示例，其中參考圖6和7描述的液體傳感器60被這樣安裝到容器主體。
在圖11的示例中，容器主體72具有第一室75、第二室76和輔助流動通路77，該輔助流動通路77用于使得第一室75與第二室76連通。輔助流動通路77具有開口到第一室75的輔助流動通路入口77a和開口到第二室76的輔助流動通路出口77b。入口側開口73和出口側開口74中的每一個被設置成與輔助流動通路入口77a和輔助流動通路出口77b之間的位置上的輔助流動通路77連通。雖然在此實施例中入口側開口73和出口側開口74中的每一個被設置在輔助流動通路77的水平部分中，但是其可以被設置在輔助流動通路77的豎直部分中。
液體傳感器60A以液體傳感器60中的入口53b和出口54b分別被連接到入口側開口73和出口側開口74的方式而被安裝到容器主體72。
當墨盒70中的墨水被消耗時，第一室75中的墨水通過輔助流動通路77流到第二室76中。利用在輔助流動通路77中產(chǎn)生的墨水流動，在與輔助流動通路77平行設置的液體傳感器60中也產(chǎn)生墨水流動。更具體地，在輔助流動通路77中流動的部分墨水通過開口73和入口53b流到腔43中，而且，腔43中的墨水通過出口54b和開口74流到輔助流動通路77。當?shù)谝皇?5中的墨水用完時，使得第二室76中的液體水平下降，并且，輔助流動通路77中的墨水也用完了。因此同樣在此示例中，可以檢測墨水被消耗一定的量或更多量的狀態(tài)。
雖然在圖4和8所示的示例中跨越第一室75和第二室76來設置液體傳感器60，但是本發(fā)明不限于此。例如，根據(jù)本發(fā)明的液體傳感器可以被設置為僅僅面向第一室75，并且，可以被設置為僅僅面向第二室76。圖12示出了這樣的示例，其中參考圖6和7描述的液體傳感器60被安裝到液體容器，以面向第一室75。而且，圖13示出了這樣的示例，其中參考圖6和7描述的液體傳感器60被安裝到液體容器，以面向第二室76。在圖12和13的示例中，開口74(以及出口54b)被布置在開口73(以及入口53b)沿重力方向的下方。因此，這些示例還具有墨水從腔43的排出性能優(yōu)異的優(yōu)點。容器主體72的內(nèi)部空間不一定要被分成兩個室，即第一室75和第二室76，或者可以被分成三個室或者更多室，這沒有示出。
接著，將參考圖14至17描述根據(jù)本發(fā)明另一實施例的液體傳感器和包括該傳感器的墨盒。
雖然在如圖3和7中所典型示出的實施例中，流動通路形成基部50由流動通路板51和出口/入口板52構成，但是根據(jù)本實施例，沒有使用出口/入口板52，而將流動通路板51本身用作流動通路形成基部50。
更具體地，如圖14和15所示，層疊在振動腔形成基部40的第一表面40a上并被接合到其的流動通路形成基部50設置有用于向腔43供應將作為檢測目標的墨水的墨水供應槽(液體供應槽)53和用于從腔43排出作為檢測目標的墨水的墨水排出槽(液體排出槽)54。墨水供應槽53和墨水排出槽54被設置在排除了與腔43相應區(qū)域、兩個槽彼此相對而將腔43置于其間的位置上。
圖16示出了液體傳感器60所安裝到的墨盒(液體容器)70。
整個液體傳感器60被安裝到容器主體72的外部，并且用于與液體傳感器60中的墨水供應槽53、腔43和墨水排出槽54連通的墨水連通開口(液體連通開口)73A被形成為穿透容器主體72的容器壁。更具體地，雖然在一些實施例中入口側開口73和出口側開口74被形成在容器主體72的容器壁上，但是在本實施例中單個墨水連通開口73A被形成在容器主體72的容器壁上。
另一方面，在根據(jù)圖17所示的實施例的墨盒70中，液體流動限制部分72A被設置在容器主體72的內(nèi)壁表面上，以向著腔43突出。如圖15A中的虛線所示，液體流動限制部分72A在縱向上的長度大于腔43的直徑。
液體流動限制部分72A在消耗墨水時限制容器主體72中墨水的流動，并且產(chǎn)生轉向腔43的墨流F。更具體地，在此實施例中，液體流動限制部分72A被設置成可以使墨水連通開口73A充當用于向腔43供應作為檢測目標的墨水的入口側開口(墨水供應端口)73和用于從腔43排出作為檢測目標的墨水的出口側開口(墨水排出端口)74。
如從圖16所清楚看到的，墨水連通開口73A的一部分與輔助流動通路77的上端連通，以形成輔助流動通路77的輔助流動通路出口77b。液體流動限制部分72A被設置在輔助流動通路77的輔助流動通路出口77b的附近。而且，液體流動限制部分72A被設置在主儲存室75和副儲存室76之間位于副儲存室76上端側的邊界上。
如從圖17所清楚看到的，設置在容器主體72的容器壁上的墨水連通開口73A、墨水供應槽53、墨水排出槽54和腔43構成了連接流動通路，用于在形成主儲存室75一部分的輔助流動通路77和副儲存室76之間進行連接。
當根據(jù)此實施例的墨盒70中的墨水將被消耗時，主儲存室75中的墨水從輔助流動通路入口77a流到輔助流動通路77中，并且通過輔助流動通路77流向液體流動限制部分72A。墨水的流動被液體流動限制部分72A限制，因此產(chǎn)生朝向腔43方向的墨水流動。避開并越過朝向腔43側的液體流動限制部分72A而流入副儲存室76中的墨水通過墨水流出端口71被供應到噴墨型記錄裝置中的記錄頭12。
在根據(jù)此實施例的液體傳感器60中，當墨盒70中的墨水將被消耗時，由流動通路限制部分72A產(chǎn)生朝向腔43的墨水流動。因此，即使氣泡進入了腔43，其也被墨水的流動排擠出腔43。結果，可以防止由于氣泡停留在腔43中而導致液體傳感器60的錯誤檢測。
而且，產(chǎn)生朝向腔43的墨水流動可以防止通過液面的過程中在腔43中形成彎月面。因此，可以防止由于墨水殘留在腔43中而導致液體傳感器60的錯誤檢測。
而且，在根據(jù)本實施例的墨盒70中，容器主體72的內(nèi)部被分成彼此分開的主儲存室75和副儲存室76，此外，主儲存室75和副儲存室76通過設置在容器主體72的容器壁上的墨水連通開口73A、墨水供應槽53、墨水排出槽54和腔43而彼此連接。
因此，可以通過液體傳感器60來可靠地檢測主儲存室75中墨水用完的時間點，并且可以通知用戶墨水快用完了。此外，基于預先已知的副儲存室76中的墨水量，可以通知用戶用剩余墨水可以打印的張數(shù)。于是可以防止由于在一頁的中途墨水完全耗盡而造成打印紙浪費。
而且，在根據(jù)此實施例的墨盒70中，密封輔助流動通路77形成在主儲存室75中，并且輔助流動通路77的輔助流動通路入口77a被定位在主儲存室75的下端，此外使得液體傳感器60的腔43與輔助流動通路77的上端連通。因此，在主儲存室75中產(chǎn)生的氣泡難以進入輔助流動通路77，并且可以防止氣泡進入液體傳感器60的腔43中。
此外，在根據(jù)此實施例的墨盒70中，副儲存室76的內(nèi)部直到主儲存室75中的墨水被完全消耗為止都充滿墨水。因此，同樣對墨盒70施加振動的情況下，只要在主儲存室75中殘留墨水，液面就不會在副儲存室76中搖擺。因此，可以防止液體傳感器60由于液面的搖擺而導致錯誤檢測。
而且，在根據(jù)此實施例的墨盒70中，墨水供應槽53和墨水排出槽54被彼此相對地布置在與腔43相應區(qū)域的外側。因此，在將液體傳感器60安裝到容器主體72的過程中可以容易地進行包括對齊在內(nèi)的安裝工作。
而且，在根據(jù)該實施例的液體傳感器60中，振動部分61接觸液體的范圍被限制到腔43所處的范圍。因此，可以精確進行液體檢測。結果，可以以高精度檢測墨水水平。
而且，幾乎與腔43相應的整個區(qū)域都用下部電極46的主體部分46a覆蓋。因此，強迫振動中的變形模式和自由振動中的變形模式之間的差異變小。此外，液體傳感器60的振動部分61具有相對于液體傳感器60的中心對稱的形狀。因此，當從中心觀察時此振動部分61的剛度幾乎是各向同性的。
因此，可以抑制可能由結構不對稱產(chǎn)生的多余振動的發(fā)生，并且防止了由于強迫振動中和自由振動中的變形模式之間的差異造成的反電動勢輸出的減小。結果，可以提高液體傳感器60的振動部分61中殘余振動共振頻率的檢測精度，并且容易檢測振動部分61的殘余振動。
而且，與腔43相應的幾乎整個區(qū)域都用下部電極46的直徑大于腔43的主體部分46a覆蓋。因此，可以防止由于在制造時下部電極46的位置偏移導致的多余振動，由此抑制了檢測精度的下降。
此外，整個硬而脆的壓電層47被設置在與腔43相應區(qū)域中，并且壓電層47不出現(xiàn)在與腔43的周緣43a相應的位置。因此，可以防止在壓電膜上與腔周緣相應的位置產(chǎn)生裂紋。
雖然根據(jù)此實施例的液體傳感器60具有這樣的結構，即省略了圖6和7中所示的液體傳感器60中的出口/入口板52，但是可以對在例如在圖2和3中所示的以上及以下的實施例中的液體傳感器60進行類似修改。
接著，將參考圖18至24描述根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器和包括該傳感器的墨盒。
雖然在圖3和7中所典型示出的實施例中，流動通路形成基部50由流動通路板51和出口/入口板52構成，但是根據(jù)本實施例，沒有使用流動通路板51，而將出口/入口板52本身用作流動通路形成基部50。而且，腔43、下部電極46、壓電層47和上部電極49的形狀也被修改。此外，對于液體傳感器相對于容器主體72的布置也進行了修改。下面將詳細描述這些和其他的修改。
如圖18所示，腔43的平面形狀具有彼此正交的第一對稱軸O1和第二對稱軸O2，此外，沿第二對稱軸O2的縱向上的尺寸被設定為大于沿第一對稱軸O1的橫向上的尺寸。
雖然在該圖中所示的示例中，由兩個半圓部分和一個定位在兩個半圓部分之間的矩形部分所形成的橢圓形(例如，長橢圓形)被用作腔43的平面形狀，但是本發(fā)明不限于此。例如，腔43可以具有沒有直邊部分的橢圓(例如卵形)平面形狀。
此外，下部電極(第一電極)46被形成在振動腔形成基部40的第二表面40b上，并且下部電極46具有主體部分46a和延伸部分46b，主體部分46a被形成為與腔43幾乎相同的形狀并且具有比腔43大的尺寸，延伸部分46b從主體部分46a在下部電極端子44的方向上延伸并且連接到下部電極端子44。下部電極46的主體部分46a覆蓋幾乎整個與腔43相應的區(qū)域。
下部電極46的主體部分46a包括切口部分46c，該切口部分46c被形成為從與腔43的周緣43a相應的位置向內(nèi)部突入。
壓電層47被設置在下部電極46上。壓電層47被形成為與腔43幾乎相同的形狀并且具有比腔43小的尺寸。如從圖18清楚看到的，整個壓電層47被包括在與腔43相應區(qū)域的范圍中。換句話說，壓電層47沒有任何延伸穿過與腔43的周緣43a相應位置的部分。
壓電層47具有與腔43相同的第一對稱軸O1和第二對稱軸O2，并且?guī)缀跽麄€部分被設置在下部電極46上，但除了與下部電極46的切口部分46c相應的部分。
而且，輔助電極48被形成在振動腔形成基部40的第二表面40b側上。輔助電極48從與腔43相應區(qū)域的外部越過與腔43的周緣43a相應的位置而延伸到與腔43相應區(qū)域的內(nèi)部中。輔助電極48的一部分被定位在第一電極46的切口部分46c中，以從襯底40的第二表面40b側支撐壓電層47的一部分。輔助電極48優(yōu)選應該以與下部電極46相同的材料和相同的厚度來形成。通過由輔助電極48從襯底40的第二表面40b側支撐壓電層47的一部分，于是，可以在壓電層47中不產(chǎn)生臺階的情況下防止機械強度的下降。
上部電極(第二電極)49的主體部分49a被設置在壓電層47上，并且上部電極49作為整體以小于壓電層47的尺寸來形成。而且，上部電極49具有延伸部分49b，該延伸部分49b從主體部分49a延伸并且連接到輔助電極48。
在此實施例中，如圖18和22B所示，上部電極49被幾乎形成為十字形，以去掉對應于腔43的四個角部的部分，并且具有與腔43相同的第一對稱軸O1和第二對稱軸O2。
壓電單元由下部電極46、壓電層47以及上部電極49形成。如上所述，壓電層47具有被置于上部電極49和下部電極46之間的結構。結果，壓電層47被有效地變形和驅動。
參考被電連接到壓電層47的下部電極46主體部分46a和上部電極49主體部分49a，上部電極49的主體部分49a被形成為更小的尺寸。因此，上部電極49的主體部分49a確定了在壓電層47中產(chǎn)生壓電效應的部分的范圍。
壓電層47、上部電極49的主體部分49a和下部電極46的主體部分46a的中心與腔43的中心相一致。而且，用于確定振動板42中可以振動的部分的腔43的中心被定位在整個液體傳感器60的中心。
由腔43限定的振動板42的可振動部分、下部電極46主體部分46a中對應于腔43的部分、以及整個壓電層47和上部電極49中對應于腔43的部分構成了液體傳感器60的振動部分61。液體傳感器60的振動部分61的中心與液體傳感器60的中心相一致。
此外，如圖21和20所示，根據(jù)此實施例的液體傳感器60包括層疊在振動腔形成基部40第一表面40a并接合到其上的出口/入口形成板(流動通路形成基部)50。出口/入口形成板50設置有用于向腔43供應作為檢測目標的墨水的墨水供應端口(液體供應端口)50A，以及用于從腔43排出作為檢測目標的墨水的墨水排出端口(液體排出端口)50B。
墨水供應端口50A和墨水排出端口50B被布置在對應于腔43在與腔43相應區(qū)域內(nèi)側上的縱向上的兩端的位置上。而且，墨水供應端口50A和墨水排出端口50B的邊緣部分中的每一個都與腔43在縱向上的邊緣部分匹配。墨水供應端口50A和墨水排出端口50B兩者都被形成為相同的形狀和大小。
如上所述，墨水供應端口50A和墨水排出端口50B被設置在對應于腔43沿縱向的兩端的位置上，因此墨水供應端口50A和墨水排出端口50B之間的距離被增大，并且液體傳感器60可以被容易地安裝到容器主體。而且，通過在與腔43相應區(qū)域的內(nèi)側設置墨水供應端口50A和墨水排出端口50B，可以減小液體傳感器60的尺寸。
圖24示出了其上安裝液體傳感器60的墨盒(液體容器)70。墨盒70包括容器主體72，該容器主體72在前表面上具有用于將存儲在其中的墨水供應到外部的墨水流出端口(液體流出端口)71。
液體傳感器60整個都設置在容器主體72的外側，并且還被安裝到容器主體72的上表面上。液體傳感器60中與墨水供應端口50A連通的第一開口73和與墨水排出端口50B連通的第二開口74被形成為穿透構成容器主體72上表面的容器壁。
墨水儲存室75被形成在容器主體72中，并且墨水儲存室75和第一開口73通過第一連接流動通路77而彼此連接，并且第二開口74和墨水流出端口71通過第二連接流動通路76A而彼此連接。
在此實施例中，以腔43被定位在壓電單元的豎直方向上的下方的方式來將液體傳感器60安裝到容器主體72。從形成在容器主體72上的第一開口73流出的墨水通過液體傳感器60的墨水供應端口50A流到腔43中，并且墨水從腔43通過液體傳感器60的墨水排出端口50B和容器主體72的第二開口74流回到容器主體72中。
根據(jù)此實施例的墨盒70具有這樣的結構，使得供應到墨水流出端口71的墨水總量通過液體傳感器60的內(nèi)部。
在包括液體傳感器60的墨盒70中，在容器主體72中殘留墨水的情況下，腔43的內(nèi)部充滿墨水。另一方面，當墨盒70的容器主體72中的液體被消耗，并且墨水儲存室75和第一連接流動通路77中的墨水被完全消耗時，液體傳感器60的腔43中就沒有墨水了。
在此實施例中，如上所述，上部電極49幾乎形成為十字形，以去掉對應于腔43的四個角部的部分。因此，同樣在對壓電單元施加驅動脈沖以使其強迫變形的情況下，對應于腔43的四個角部的部分的變形量小。因此，強迫振動中的振動模式接近強迫振動之后的殘余振動(自由振動)中的振動模式。
如上所述，在此實施例中，液體傳感器60以腔43被定位在壓電單元的豎直方向的下方的方式被安裝到容器主體72。因此，在容器主體72中的墨水被消耗并且沒有被供應到腔43中的情況下，腔43中的墨水由于重力而向下流動。結果，可以防止墨水殘留在腔43中。因此，可以可靠地通過液體傳感器60確定墨水的存在。
而且，在根據(jù)此實施例的液體傳感器60中，上部電極49幾乎形成為十字形，由此使得強迫振動中的振動模式接近強迫振動之后的殘余振動中的振動模式。因此，檢測信號中的多余振動分量被減小，而與腔43的細長形狀無關。結果，可以可靠地確定墨水的存在。
而且，在此實施例中，墨水通過墨水供應端口(入口)50A被供應到腔43，并且通過墨水排出端口(出口)50B而從腔43排出。因此，當液體傳感器60被安裝到墨盒70時，可以通過墨水供應端口50A向腔43供應容器主體72中的墨水，而不用將液體傳感器60的腔43暴露于墨盒70的容器主體72中的墨水容納空間。
因此，利用這樣的結構，即其中在消耗墨盒70中的墨水的過程中通過液體傳感器60中的墨水供應端口50A和墨水排出端口50B在腔43中產(chǎn)生墨水流動，即使氣泡進入腔43的內(nèi)部，也通過墨水流動將其排擠出腔43的內(nèi)部。因此，可以防止由于氣泡停留在腔43中而導致液體傳感器60的錯誤檢測。
此外，根據(jù)此實施例，腔43不具有圓形或者方形的形狀，而具有細長的形狀。因此，通過在腔43沿縱向的兩端上設置墨水供應端口50A和墨水排出端口50B，墨水或者氣泡難以停留在腔43中。因此，可以充分地保持墨水或氣泡的排出性能，并且可以可靠地確定墨水的存在。
而且，在根據(jù)此實施例的液體傳感器60中，不必將腔43暴露于容器主體72中的墨水容納空間。因此，可以防止通過液面時在腔43中形成彎月面。結果，可以防止由于墨水殘留在腔43中而導致液體傳感器60的錯誤檢測。
圖25示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的墨盒70。在墨盒70中，容器主體72的內(nèi)部被分成第一儲存室75和第二儲存室76，并且第一儲存室75和第二儲存室76被彼此分開。在此實施例中，第一儲存室75和第二儲存室76具有幾乎彼此相等的體積。比起第一儲存部分75，第二儲存部分76定位在墨水消耗過程中墨水流動方向上更靠近墨水流出端口71一側，而且還與墨水流出端口71連通。
同樣在此實施例中，液體傳感器60被安裝到容器主體72的上表面上。用于與墨水供應端口50A連通的第一開口73和用于與液體傳感器60中的墨水排出端口50B連通的第二開口74被形成以穿透構成容器主體72上表面的容器壁。第一儲存室75和第一開口73通過連接流動通路77而彼此連接，并且第二開口74與第二儲存室76連通。墨水流出端口71被設置在容器主體72的底面上。
因此，在此實施例中，第一儲存室75通過液體傳感器60與第二儲存室76連通，并且從第一儲存室75供應到第二儲存室76的墨水總量通過液體傳感器60。
在根據(jù)此實施例的墨盒70中，可以可靠地通過液體傳感器60來檢測第一儲存室75中的墨水用完的時間點。因此，可以獲得關于墨水消耗狀態(tài)的準確信息?；谟梢后w傳感器60獲得的關于墨水消耗狀態(tài)的準確信息，可以校正由軟件計數(shù)獲得的關于墨水消耗狀態(tài)的信息。
而且，在此實施例中，第一儲存室75和第二儲存室76具有幾乎彼此相等的體積。例如，通過如圖4所示的示例將第二儲存室76的體積設置成小于第一儲存室75的體積，可以通過液體傳感器60獲得關于墨水快用完了的準確信息。因此，基于預先已知的第二儲存室76中的墨水量，可以通知用戶用剩余墨水可以打印的張數(shù)。這樣，可以防止由于在一頁的中途墨水完全耗盡而造成打印紙浪費。
而且，根據(jù)按照此實施例的液體傳感器60，振動部分61接觸液體的范圍被限制到腔43所處的范圍。因此，可以精確進行液體檢測。結果，可以以高精度檢測墨水水平。
而且，幾乎與腔43相應的整個區(qū)域都用下部電極46的主體部分46a覆蓋。因此，強迫振動中的變形模式和自由振動中的變形模式之間的差異變小。而且，因為液體傳感器60的振動部分61具有相對于液體傳感器60的中心對稱的形狀，因此當從中心觀察時此振動部分61的剛度幾乎是各向同性的。
因此，可以抑制由于結構不對稱而可能產(chǎn)生的多余振動的發(fā)生，并且防止了由于強迫振動中和自由振動中的變形模式之間的差異造成的反電動勢輸出的減小。結果，可以提高液體傳感器60的振動部分61中殘余振動共振頻率的檢測精度，并且容易檢測振動部分61的殘余振動。
而且，幾乎與腔43相應的整個區(qū)域都用下部電極46的尺寸大于腔43的主體部分46a覆蓋。因此，可以防止由于制造時下部電極46的位置偏移導致的多余振動，由此抑制了檢測精度的下降。
此外，整個硬而脆的壓電層47被設置在與腔43相應區(qū)域中，并且壓電層47不出現(xiàn)在對應于腔43的周緣43a的位置。因此，可以防止在壓電膜上與腔周緣相應的位置產(chǎn)生裂紋。
接著，將參考圖26和27描述液體傳感器的另一個示例。將省略對液體傳感器60的相同部分的描述。
在根據(jù)如圖26所示的示例的液體傳感器60中，壓電層47在腔43縱向(第二對稱軸O2的延伸方向)上的尺寸被設置成大于腔43在縱向上的長度。壓電層47被形成為在腔43沿縱向的整個長度上覆蓋腔43。在腔43的橫向(第一對稱軸O1的延伸方向)上，壓電層47以比腔43小的尺寸形成在腔43的內(nèi)側。
此外，在根據(jù)此示例的液體傳感器60中，下部電極46被形成為幾乎矩形，并且下部電極46在腔43的橫向(第一對稱軸O1的延伸方向)上具有比壓電層47更大的尺寸，并且下部電極46和壓電層47在腔43的縱向(第二對稱軸O2的延伸方向)上具有相同的尺寸。
同樣在根據(jù)此示例的液體傳感器60中，以與所述實施例中相同的方式，可以防止多余振動的產(chǎn)生，此外，可以防止氣泡或者墨水停留。
此外，根據(jù)按照此示例的液體傳感器60，壓電層47沿縱向的尺寸被設置為大于腔43沿縱向的尺寸。因此，同樣在形成壓電層47的位置沿腔43的縱向偏移的情況下，對于整個壓電層47中的振動作出貢獻的部分的尺寸沒有發(fā)生變化。因此，可以防止由形成壓電層47的位置的偏移而產(chǎn)生多余振動。
而且，作為所述實施例的變化，還可以使用這樣的結構，其中從液體傳感器60省略出口/入口形成板50，并且形成在墨盒70的容器主體72上的第一開口73和第二開口74被用作到/從液體傳感器60的腔43的墨水供應端口和墨水排出端口。
接著，將參考圖28(圖28A和28B)描述根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器和包括該傳感器的墨盒。
圖28所示的實施例為其中參考圖18至23所描述的液體傳感器被安裝到圖4所示的容器主體72上的示例。
如參考圖18到20所討論的，根據(jù)此圖28所示的實施例的液體傳感器60包括通過將振動板42層疊在腔板41上而構成的振動腔形成基部40。該振動腔形成基部40包括彼此相對的第一表面40a和第二表面40b。
用于接納介質(墨水)作為檢測目標的腔43被形成為向著振動腔形成基部40中的第一表面40a側開口，并且腔43的底部43a被形成為能夠被振動板42振動。換句話說，整個振動板42中實際振動的部分的外形由腔43限制。
如圖18所示，腔43的平面形狀具有彼此正交的第一對稱軸O1和第二對稱軸O2，此外，沿第二對稱軸O2的縱向上的尺寸被設定為大于沿第一對稱軸O1的橫向上的尺寸。
雖然在該圖中所示的示例中，由兩個半圓部分和一個定位在兩個半圓部分之間的矩形部分所形成的橢圓形(例如，長橢圓形)被用作腔43的平面形狀，但是本發(fā)明不限于此。例如，腔43可以具有沒有直邊部分的橢圓(例如卵形)平面形狀。
下部電極端子44和上部電極端子45被形成在振動腔形成基部40在第二表面40b一側的兩端上。
此外，下部電極(第一電極)46被形成在振動腔形成基部40的第二表面40b上，并且下部電極46具有主體部分46a和延伸部分46b，主體部分46a被形成為與腔43幾乎相同的形狀并且具有比腔43大的尺寸，延伸部分46b從主體部分46a在下部電極端子44的方向上延伸并且連接到下部電極端子44。下部電極46的主體部分46a覆蓋幾乎整個與腔43相應的區(qū)域。
下部電極46的主體部分46a包括切口部分46c，該切口部分46c被形成為從與腔43的周緣43a相應的位置向內(nèi)部突入。
壓電層47被設置在下部電極46上。壓電層47被形成為與腔43幾乎相同的形狀并且具有比腔43小的尺寸。如從圖18清楚看到的，整個壓電層47被包括在與腔43相應區(qū)域的范圍中。換句話說，壓電層47沒有任何延伸穿過與腔43的周緣43a相應位置的部分。
壓電層47具有與腔43相同的第一對稱軸O1和第二對稱軸O2，并且?guī)缀跽麄€部分被設置在下部電極46上，但除了與下部電極46的切口部分46c相應的部分。
而且，輔助電極48被形成在振動腔形成基部40的第二表面40b側上。輔助電極48從與腔43相應區(qū)域的外部越過與腔43的周緣43a相應的位置而延伸到與腔43相應區(qū)域的內(nèi)部中。輔助電極48的一部分被定位在第一電極46的切口部分46c中，以從襯底40的第二表面40b側支撐壓電層47的一部分。輔助電極48優(yōu)選應該以與下部電極46相同的材料和相同的厚度來形成。通過由輔助電極48從襯底40的第二表面40b側支撐壓電層47的一部分，于是，可以在壓電層47中不產(chǎn)生臺階的情況下防止機械強度的下降。
上部電極(第二電極)49的主體部分49a被設置在壓電層47上，并且上部電極49作為整體以小于壓電層47的尺寸來形成。而且，上部電極49具有延伸部分49b，該延伸部分49b從主體部分49a延伸并且連接到輔助電極48。
在圖28所示的實施例中，如參考圖18和22B所討論的，上部電極49幾乎為十字形，以去掉對應于腔43的四個角部的部分，并且具有與腔43相同的第一對稱軸O1和第二對稱軸O2。
壓電單元由下部電極46、壓電層47以及上部電極49形成。如上所述，壓電層47具有被置于上部電極49和下部電極46之間的結構。結果，壓電層47被有效地變形和驅動。
如參考圖18和21所討論的，上部電極49通過輔助電極48電連接到上部電極端子45。如上所述，上部電極49通過輔助電極48連接到上部電極端子45，因此由壓電層47和下部電極46的總厚度形成的臺階部分可以被上部電極49和輔助電極48兩者吸收。因此，可以防止在上部電極49上形成大的臺階部分并且可以防止機械強度下降。
參考被電連接到壓電層47的下部電極46主體部分46a和上部電極49主體部分49a，上部電極49的主體部分49a被形成為更小的尺寸。因此，上部電極49的主體部分49a確定了在壓電層47中產(chǎn)生壓電效應的部分的范圍。
壓電層47、上部電極49的主體部分49a和下部電極46的主體部分46a的中心與腔43的中心相一致。而且，用于確定振動板42中可以振動的部分的腔43的中心被定位在整個液體傳感器60的中心。
由腔43限定的振動板42的可振動部分、下部電極46主體部分46a中對應于腔43的部分、以及整個壓電層47和上部電極49中對應于腔43的部分構成了液體傳感器60的振動部分61。液體傳感器60的振動部分61的中心與液體傳感器60的中心相一致。
此外，如圖21和20所示，根據(jù)圖28所示實施例的液體傳感器60包括層疊在振動腔形成基部40第一表面40a上并接合到其的出口/入口形成板50。出口/入口形成板50設置有用于向腔43供應作為檢測目標的墨水的墨水供應端口(液體供應端口)50A，以及用于從腔43排出作為檢測目標的墨水的墨水排出端口(液體排出端口)50B。
墨水供應端口50A和墨水排出端口50B被布置在對應于腔43在與腔43相應區(qū)域內(nèi)側上的縱向上的兩端的位置上。而且，墨水供應端口50A和墨水排出端口50B的邊緣部分中的每一個都與腔43在縱向上的邊緣部分匹配。墨水供應端口50A和墨水排出端口50B兩者都被形成為相同的形狀和大小。
如上所述，墨水供應端口50A和墨水排出端口50B被設置在對應于腔43沿縱向的兩端的位置上，因此墨水供應端口50A和墨水排出端口50B之間的距離被增大，并且液體傳感器60可以被容易地安裝到容器主體。而且，通過在與腔43相應區(qū)域的內(nèi)側設置墨水供應端口50A和墨水排出端口50B，可以減小液體傳感器60的尺寸。
包括在液體傳感器60中的構件，特別是腔板41、振動板42和出口/入口板52由相同的材料形成，并且被相互燒結，以使其一體形成。如上所述，多個襯底被燒結和整合，使得液體傳感器60的處置變得容易。此外，各構件由相同的材料形成，因此可以防止由于線膨脹系數(shù)的差異而導致裂紋出現(xiàn)。
作為壓電層47的材料，優(yōu)選使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)、或者不使用鉛的無鉛壓電膜。作為腔板41的材料，優(yōu)選使用氧化鋯或者氧化鋁。此外，作為振動板42和出口/入口板52，優(yōu)選使用與腔板41相同的材料。作為上部電極49、下部電極46、上部電極端子45和下部電極端子44，可以使用具有導電性的材料，例如諸如金、銀、銅、鉑、鋁或者鎳之類的金屬。
圖28示出了其上安裝參考圖18至23所述的液體傳感器60的墨盒(液體容器)70。如參考圖4所討論的，圖28所示的墨盒70包括容器主體72，該容器主體72具有用于將存儲在內(nèi)部的墨水輸送到外部的墨水流出端口(液體流出端口)71。
液體傳感器60整個安裝到容器主體72的外側，并且用于與液體傳感器60的墨水供應端口50A連通的第一開口(入口側開口)73和用于與墨水排出端口50B連通的第二開口(出口側開口)74被形成為穿透容器主體72的容器壁。在圖28所示的實施例中，第一開口73和第二開口74兩者被形成成相同的形狀和尺寸。
容器主體72的內(nèi)部被分成主儲存室(第一室)75和副儲存室(第二室)，主儲存室75構成容器主體72的整個內(nèi)部空間的主要部分，副儲存室的體積小于主儲存室75，并且主儲存室75和副儲存室76被彼此分開。副儲存室76位于在消耗墨水時墨水的流動方向上比主儲存室75更靠近墨水流出端口71的一側，并且與墨水流出端口71連通。
形成在容器主體72的容器壁中的出口側開口74與副儲存室76的上端部分連通。如上所述，液體傳感器60的墨水排出通路54的出口被連接到出口側開口74。
密封輔助流動通路77形成在主儲存室75的內(nèi)部，并且輔助流動通路入口77a形成在輔助流動通路77的下端側。輔助流動通路入口77a位于主儲存室75內(nèi)部的下端。此外，形成在容器主體72的容器壁中的入口側開口73與輔助流動通路77的上端部分連通，并且入口側開口73構成輔助流動通路77的出口。
如上所述，液體傳感器60的墨水供應端口50A與第一開口(入口側開口)73連通，并且墨水排出端口50B與第二開口(出口側開口)74連通。結果，液體傳感器60的墨水供應端口50A和墨水排出端口50B形成連接流動通路，以連接主儲存室75和副儲存室76。
當墨盒70中的墨水被消耗時，主儲存室75的墨水從輔助流動通路入口77a流入輔助流動通路77，并且通過輔助流動通路77流到第一開口73。流出第一開口73的墨水從液體傳感器60的墨水供應端口50A流入腔43中，并且通過腔43從墨水排出端口50B流出。從墨水排出端口50B流出的墨水通過第二開口74流入副儲存室76。于是，流入副儲存室76的墨水通過墨水流出端口71被供應到噴墨記錄裝置的記錄頭12。
因此，圖28所示的實施例具有這樣的結構，使得通過副儲存室76被供應到墨水流出端口71的墨水的總量預先通過液體傳感器60中的墨水供應端口50A和墨水排出端口50B。
如參考圖5A和5B所解釋的，在根據(jù)圖28所示的實施例的液體傳感器60中，對于液體表面是否通過液體傳感器60的安裝位置水平(嚴格地，腔43的位置)，可以通過在液體傳感器60的振動部分61被強迫振動之后的殘余振動的振幅變化或頻率變化來測量。
如上所述，在圖28所示的實施例中，上部電極49幾乎為十字形，以去掉對應于腔43的四個角部的部分。因此，同樣在驅動脈沖被施加到壓電單元以使其強迫變形的情況下，對應于腔的四個角部的部分的變形量很小。因此，強迫振動中的振動模式和強迫振動之后的殘余振動(自由振動)中的振動模式接近。
在根據(jù)圖28所示實施例的液體傳感器60中，上部電極49幾乎是十字形，因此強迫振動中的振動模式和強迫振動之后的殘余振動(自由振動)中的振動模式被設置為彼此接近。因此，檢測信號中的多余振動分量被減小，而與上述腔43的細長形狀無關。結果，可以可靠地確定墨水的存在。
而且，在圖28所示的實施例中，墨水通過墨水供應端口50A被供應到腔43，并且通過墨水排出端口50B從腔43排出。因此，當液體傳感器60被安裝到墨盒70時，可以通過墨水供應端口50A向腔43供應容器主體72中的墨水，而不用將液體傳感器60的腔43暴露于墨盒70的容器主體72中的墨水容納空間。
因此，利用這樣的結構，即其中在消耗墨盒70中的墨水的過程中通過液體傳感器60中的墨水供應端口50A和墨水排出端口50B在腔43中產(chǎn)生墨水流動，即使氣泡進入腔43的內(nèi)部，也通過墨水的流動將其排擠出腔43的內(nèi)部。因此，可以防止由于氣泡停留在腔43中而導致液體傳感器60的錯誤檢測。
此外，根據(jù)圖28所示的實施例，腔43不具有圓形或者方形的形狀，而具有細長的形狀。因此，通過在腔43沿縱向的兩端上設置墨水供應端口50A和墨水排出端口50B，墨水或者氣泡難以停留在腔43中。因此，可以充分地保持墨水或者氣泡排出性能，并且可以可靠地確定墨水的存在。
而且，在根據(jù)圖28所示的實施例的液體傳感器60中，不必將腔43暴露于容器主體72中的墨水容納空間。因此，可以防止通過液面時在腔43中形成彎月面。結果，可以防止由于墨水殘留在腔43中而導致液體傳感器60的錯誤檢測。
而且，在根據(jù)圖28所示的實施例的墨盒70中，容器主體72的內(nèi)部被分成彼此分開的主儲存室75和副儲存室76，并且主儲存室75和副儲存室76通過液體傳感器60的墨水供應端口50A和墨水排出端口50B彼此連接，并且液體傳感器60的腔43被布置在副儲存室76的上端部。
因此，當可以通過液體傳感器60可靠地檢測主儲存室75中的墨水用完時的時間點。結果，可以通知用戶墨水快用完了。此外，基于預先已知的副儲存室76中的墨水量，可以通知用戶用剩余墨水可以打印的張數(shù)。于是可以防止墨水在一頁的中途完全耗光而浪費打印紙張。
而且，在根據(jù)圖28所示的實施例的墨盒70中，封閉輔助流動通路77被形成在主儲存室75中，輔助流動通路77的輔助流動通路入口77a被定位在主儲存室75的下端，并且使得液體傳感器60的墨水供應端口50A與輔助流動通路77的上端連通。因此，在主儲存室75中產(chǎn)生的氣泡難以進入輔助流動通路77，并且可以防止氣泡進入液體傳感器60的腔43中。
此外，在根據(jù)圖28所示的實施例的墨盒70中，副儲存室76的內(nèi)部直到主儲存室75中的墨水被完全消耗為止都充滿墨水。因此，同樣在對墨盒70施加振動的情況下，只要在主儲存室75中殘留墨水，液面就不會在副儲存室76中搖擺。因此，可以防止液體傳感器60由于液面的搖擺而作出錯誤的檢測。
而且，在根據(jù)圖28所示的實施例的液體傳感器60中，振動部分61接觸液體的范圍被限制到腔43所處的范圍。因此，可以以精確的精度進行液體檢測。結果，可以以高精度檢測墨水水平。
而且，幾乎與腔43相應的整個區(qū)域都用下部電極46的主體部分46a覆蓋。因此，在強迫振動中的變形模式和在自由振動中的變形模式之間的差異變小。此外，液體傳感器60的振動部分61具有相對于液體傳感器60的中心對稱的形狀。因此，當從中心觀察時此振動部分61的剛度為基本各向同性的。
因此，可以抑制由于結構不對稱而可能導致的多余振動的產(chǎn)生，并且防止了由于強迫振動中和自由振動中的變形模式之間的差異造成的反電動勢的輸出減小。因此，可以提高液體傳感器60的振動部分61中殘余振動共振頻率的檢測精度，并且還可以容易檢測振動部分61的殘余振動。
而且，幾乎與腔43相應的整個區(qū)域都用下部電極46的尺寸大于腔43的主體部分46a覆蓋。因此可以防止由于制造時下部電極46的位置偏移造成的多余振動的發(fā)生，由此可以抑制檢測精度的下降。
此外，整個硬而脆的壓電層47被設置在與腔43相應區(qū)域中，并且壓電層47不出現(xiàn)在與腔43的周緣43a相應的位置。因此，防止了壓電層在與腔周緣相應的位置上產(chǎn)生裂紋。
雖然圖28作為實施例示出了其中參考圖18至23所描述的液體傳感器60被安裝到圖4所示的容器主體72的示例，但是本發(fā)明不限于此。例如，參考圖26和27所述的液體傳感器60可以被安裝到圖4所示的容器主體72上。
其中參考圖26和27所描述的液體傳感器60被安裝到如圖4所示的容器主體72上的示例將被描述。對于與圖28所示的實施例相同的部分的描述將被省略。
如參考圖26和27所討論的，在根據(jù)此示例的液體傳感器60中，壓電層47在腔43縱向(第二對稱軸O2的延伸方向)上的尺寸被設置成大于腔43在縱向上的長度。壓電層47被形成為在腔43沿縱向的整個長度上覆蓋腔43。在腔43的橫向(第一對稱軸O1的延伸方向)上，壓電層47以比腔43小的尺寸形成在腔43的內(nèi)側。
此外，在根據(jù)此示例的液體傳感器60中，下部電極46被形成為幾乎矩形，并且下部電極46在腔43的橫向(第一對稱軸O1的延伸方向)上具有比壓電層47更大的尺寸，并且下部電極46和壓電層47在腔43的縱向(第二對稱軸O2的延伸方向)上具有相同的尺寸。
同樣在根據(jù)此示例的液體傳感器60中，以與在所述實施例中相同的方式，可以防止多余振動的產(chǎn)生，此外，可以防止氣泡或者墨水停留。
此外，根據(jù)按照此示例的液體傳感器60，壓電層47沿縱向的尺寸被設置為大于腔43沿縱向的尺寸。因此，同樣在形成壓電層47的位置沿腔43的縱向偏移的情況下，對于整個壓電層47中的振動作出貢獻的部分的尺寸沒有發(fā)生變化。因此，可以防止由形成壓電層47的位置的偏移而產(chǎn)生多余振動。
而且，在圖28所示的實施例和上述的實施例中，還可以使用這樣的結構，其中從液體傳感器60省略出口/入口形成板50，并且形成在墨盒70的容器主體72上的第一開口73和第二開口74被用作到/從液體傳感器60的腔43的墨水供應端口和墨水排出端口。
接著，將描述根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的液體傳感器和包括該傳感器的墨盒。
圖29是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的液體傳感器260的橫截面圖。此外，圖30是示出了構成液體傳感器260的傳感器部分213的視圖，而圖31是示出了構成液體傳感器260的緩沖器部分214的視圖。
根據(jù)此實施例的液體傳感器260被這樣構造，以包括具有腔243的傳感器部分213和緩沖器部分214，其中緩沖器部分214具有與腔243連通的供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216。
傳感器部分213被這樣構造，使得振動板242被層疊在腔板241上，傳感器部分213包括振動腔形成基部240、壓電元件217和流動通路形成板(流動通路形成基部)218，其中，振動腔形成基部240具有彼此面對的第一表面240a和第二表面240b，壓電元件217被層疊在振動腔形成基部240的第二表面240b一側，流動通路形成板218被層疊在振動腔形成基部240的第一表面240a一側。
在振動腔形成基部240中，用于接納待檢測的介質(墨水)的腔243被一圓柱形空間限定出，以在第一表面240a中開口，并且腔243的底部243a被形成為被振動板242振動。換句話說，整個振動板242中實際振動的部分的外形由腔243限定。下部電極端子244和上部電極端子245被形成在振動腔形成基部240的第二表面240b側的兩端上。
下部電極(第一電極)246被形成在振動腔形成基部240的第二表面240b上，并且下部電極246包括基本圓形的主體部分246a和延伸部分246b，延伸部分246b從主體部分246a朝向下部電極端子244延伸以連接到下部電極端子244。下部電極246的基本圓形的主體部分246a的中心與腔243的中心軸C排成一線。
下部電極246的基本圓形主體部分246a被形成為具有大于圓形腔243的直徑，覆蓋對應于腔243的區(qū)域的基本整個部分。此外，下部電極246的基本圓形主體部分246a包括切口部分246c，該切口部分246c被形成為比對應于腔243的外周緣243b的位置更靠里。
壓電層247被層疊在下部電極246上，并且該壓電層247具有被形成為具有小于腔243的直徑的圓形主體部分247a和在與腔243對應的區(qū)域范圍內(nèi)從主體部分247a突出的突出部分247b。如從圖29和30A可見的，壓電層247的整個部分落入與腔243對應的區(qū)域的范圍中。換句話說，壓電層247不包括任何延伸穿過與腔243的外周緣243b相應位置的部分。
壓電層247的主體部分247a的中心與腔243的中心軸C排成一線(即相一致)。壓電層247的主體部分247a的基本整個部分都層疊在下部電極246上，除了與下部電極246的切口部分246c相對應的部分。
輔助電極248形成在振動腔形成基部240的第二表面240b上，輔助電極248從與腔243的相應區(qū)域的外部越過與腔243的外周緣243b相應的位置延伸到與腔243相應區(qū)域的內(nèi)部。輔助電極248的一部分位于下部電極(第一電極)246的切口部分246c的內(nèi)部，以從振動腔形成基部240的第二表面240b支撐壓電層247的突出部分247b及其附近部分。輔助電極248優(yōu)選具有與下部電極246相同的材料和相同的厚度。這樣，輔助電極248從振動腔形成基部240的第二表面240b支撐壓電層247的突出部分247b及其附近部分，因此不會在壓電層247中導致水平面的差異，并且可以防止機械強度的下降。
上部電極(第二電極)249的圓形主體部分249a層疊在壓電層247上，并且上部電極249被形成為具有小于壓電層247的主體部分247a的直徑。此外，上部電極249具有延伸部分249b，該延伸部分249b從主體部分249a延伸以連接到輔助電極248。如從圖29可見的，上部電極249的延伸部分249b和輔助電極248之間的連接開始處的位置P位于與腔243相應區(qū)域的范圍中。
壓電元件217由下部電極246、壓電層247以及上部電極249的各主體部分形成。
如從圖30A和30B可見的，上部電極249通過輔助電極248電連接到上部電極端子245。這樣，當上部電極249通過輔助電極248連接到上部電極端子245時，由壓電層247和下部電極246的總厚度導致的水平面差可以被上部電極249和輔助電極248兩者吸收。因此，可以防止在上部電極249中產(chǎn)生大的水平面差，以防止機械強度下降。
上部電極249的主體部分249a被形成為圓形，并且其中心與腔243的中心軸C排成一線。上部電極249的主體部分249a被形成為具有小于壓電層247的主體部分247a和腔243中的任一一個的直徑。
這樣，壓電層247的主體部分247a被構造為插入上部電極249的主體部分249a和下部電極246的主體部分246a之間。因此，壓電層247可以被有效地變形驅動。
而且，在由壓電層247電連接的上部電極249的主體部分249a和下部電極246的主體部分246a之間，上部電極249的主體部分249a具有更小的直徑。因此，上部電極249的主體部分249a決定了在壓電層247中產(chǎn)生壓電效應的部分。
壓電層247的主體部分247a、上部電極249的主體部分249a和下部電極246的主體部分246a中每一個的中心與腔243的中心軸C排成一線。此外，用于確定振動板242中可以振動的部分的圓柱形腔243的中心軸C被定位在液體傳感器260的中心。
由腔243限定的振動板242中可振動的部分、下部電極246主體部分246a的對應于腔243的部分、以及上部電極249的主體部分249a和延伸部分249b中的對應于腔243的部分連同壓電層247的主體部分247a和突出部分247b一起構成了液體傳感器260的振動部分261。并且，液體傳感器260的振動部分261的中心與液體傳感器260的中心排成一線。
壓電層247的主體部分247a、上部電極249的主體部分249a、下部電極246的主體部分246a以及振動板242中可以振動的部分(即，與腔243的底部243a相對應的部分)具有圓形形狀，并且被布置在壓電層247的整個部分中，即壓電層247的主體部分247a和延伸部分247b與腔243相應區(qū)域的內(nèi)部。因此，液體傳感器260的振動部分261相對于液體傳感器260的中心基本對稱。
此外，根據(jù)此實施例的液體傳感器260包括流動通路形成板(流動通路形成基部)218，該流動通路形成板218層疊在振動腔形成基部240的第一表面240a上并且連接到其。
流動通路形成板218形成有用于向腔243供應將被檢測的墨水的墨水供應通路(液體供應通路)219，以及用于從腔243排出被檢測的墨水的墨水排出通路(液體排出通路)220。墨水供應通路219和墨水排出通路220具有相同的大小并由圓柱形空間所限定。
形成在上述流動通路形成板218中的墨水供應通路219和墨水排出通路220的任一一個被形成在與圓形腔243相應的區(qū)域內(nèi)部，并且墨水供應通路219和墨水排出通路220被相對于腔243的中心軸C對稱布置。因此，由腔243、墨水供應通路219和墨水排出通路220限定出的空間被相對于腔243的中心軸C對稱地形成，而所述中心軸C處在墨水供應通路219和墨水排出通路220之間的區(qū)域中。
此外，墨水供應通路219和墨水排出通路220相對于腔243而變窄。就是說，在此實施例中，對于單個腔243形成墨水供應通路219和墨水排出通路220中的每一個，但是流動通路(墨水供應通路219和墨水排出通路220)之一的流動通路面積被設為小于腔243面積的至少一半。此外，墨水供應通路219和墨水排出通路220中的每一個被設為某一長度，以使液體的射流量存在于內(nèi)部，并且墨水供應通路219和墨水排出通路220中的每一個的流動通路長度可以被設為比墨水供應通路和墨水排出通路中的每一個的流通通路直徑大2倍。
同時，液體傳感器260包括緩沖器部分214，該部分具有與墨水供應通路219連通的供應側緩沖器腔215和與墨水排出通路220連通的排出側緩沖器腔216。
從此實施例的平面圖來看，具有矩形形狀的緩沖器部分214稍大于液體傳感器260(傳感器部分213)，并且整體上被形成為立方體形。緩沖器部分214的內(nèi)部被布置在中央的分隔壁221分成具有相同體積的兩個空間。兩個空間中的一個為供應側緩沖器腔215，而另一個為排出側緩沖器腔216。
緩沖器部分214中與接合到傳感器部分213的表面相反的部分形成有流入開口222和排出開口223，其中，墨水通過所述流入開口222流入到供應側緩沖器腔215，并且排出開口223用于排出排出側緩沖器腔216的墨水。此外，傳感器部分213所接合到的緩沖器部分214表面形成有流入流動通路224和排出流動通路225，其中，所述流入流動通路224用于將流入到供應側緩沖器腔215的墨水通過墨水供應通路219供應到腔243，所述排出流動通路225用于通過墨水排出通路220將腔243的墨水排出到供應側緩沖器腔215。
流入流動通路224和排出流動通路225被限定為具有基本為圓柱體形狀的流動通路空間，其具有相同的尺寸。此外，流入流動通路224和排出流動通路225的開口分別與墨水供應通路219和墨水排出通路220的開口相匹配。在本實施例中，本發(fā)明的液體供應通路由墨水供應通路219和流入流動通路224形成，并且本發(fā)明的液體排出通路由墨水排出通路220和排出流動通路225形成。
液體傳感器260的供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216被相對于腔243的中心軸C對稱地形成。換句話說，由腔243、墨水供應通路219、墨水排出通路220、流入流動通路224、排出流動通路225、供應側緩沖器腔215以及排出側緩沖器腔216所限定的空間被相對于腔243的中心軸C對稱地形成。
此外，液體傳感器260的供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216中的每一個的體積被設為比腔243至少大10倍。
在這樣的構造下，盒內(nèi)的將被檢測的墨水從流入開口222流到供應側緩沖器腔215中，以通過流入流動通路224和墨水供應通路219被供應到腔243中。而且，供應到腔243中的墨水通過墨水排出通路220和排出流動通路225被排出到排出側緩沖器腔216中，并進一步通過排出開口223從排出側緩沖器腔216排出。
在液體傳感器260所包括的構件之中，腔板241、振動板242和流動通路形成板218由相同的材料形成，并且通過相互燒結一體地形成。這樣，因為多個襯底被燒結和整合，使得液體傳感器260的處置變得容易。此外，各構件由相同的材料形成，因此可以防止由于線膨脹系數(shù)的差異而導致裂紋出現(xiàn)。
作為壓電層247的材料，優(yōu)選使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)、或者無鉛壓電膜。作為腔板241的材料，優(yōu)選使用氧化鋯或者氧化鋁。此外，作為振動板242，優(yōu)選使用與腔板241相同的材料。上部電極249、下部電極246、上部電極端子245和下部電極端子244，可以由具有導電性的，諸如金、銀、銅、鉑、鋁或者鎳之類的金屬材料制成。
圖32是示出了包括圖29所示的液體傳感器的墨盒270的視圖，而圖33是示出了安裝在墨盒270上的液體傳感器260的示例的視圖。
如圖32所示，其上安裝有液體傳感器260的墨盒(液體容器)270包括容器主體272，該容器主體272具有用于將存儲在內(nèi)部的墨水輸送到外部的墨水流出端口(液體流出端口)271。
如圖33所示，液體傳感器260整體安裝到容器主體272上。緩沖器部分214通過膠粘劑228等以液密的方式被固定在形成于容器主體272的壁表面227上的矩形開口226上。在此情況下，液體傳感器260的傳感器部分213被布置在容器主體272的外部，以使緩沖器部分214的流入開口222和排出開口223開口在容器主體272的內(nèi)部。
容器主體272的內(nèi)部(回頭參考圖32)被分成主儲存室(液體儲存室)275和副儲存室(液體輸送室)276，主儲存室275構成容器主體272的整個內(nèi)部空間的主要部分以儲存墨水，副儲存室的體積小于主儲存室75。主儲存室75與副儲存室276是分開的。副儲存室276位于在消耗墨水時墨水的流動方向上比主儲存室275更靠近墨水流出端口(液體流出端口)271的一側。
液體傳感器260的流入開口222被這樣開口，以與主儲存室275連通，并且排出開口223被這樣布置，以開口在作為液體輸送空間的副儲存室276中。因此，供應側緩沖器腔215與構成容器主體272的內(nèi)部空間中的主要部分并且被設置用于儲存液體的主儲存室275連通。此外，排出側緩沖器腔216被這樣布置，以與容器主體272的內(nèi)部空間中的液體輸送空間連通。液體輸送空間與用于將儲存在內(nèi)部的液體輸送到外部的墨水輸送開口271連通。
密封輔助流動通路277形成在主儲存室275的內(nèi)部，并且輔助流動通路入口277a形成在輔助流動通路277的下端。輔助流動通路入口277a位于主儲存室275內(nèi)部的下端。此外，液體傳感器260的流入開口222與輔助流動通路277的上端連通，以構成輔助流動通路277的出口。
如上所述，液體傳感器260的流入開口222通過輔助流動通路277與主儲存室275連通，并且排出開口223通過副儲存室276與墨水輸送開口271連通。因此，儲存在主儲存室275中的墨水從流入開口222經(jīng)由輔助流動通路277流入供應側緩沖器腔215中，以通過流入流動通路224和墨水供應通路219被供應到腔243中。然后，被供應到腔243中的墨水通過墨水排出流動通路220和排出流動通路225被排出到排出側緩沖器腔216中，并且墨水被從墨水輸送開口271經(jīng)由排出開口223和副儲存室276從排出側緩沖器腔216排出，最終被供應到打印頭212。
在具有這樣的構造的本實施例中，通過副儲存室276輸送到墨水輸送開口271的所有墨水預先通過液體傳感器260的墨水供應通路219和墨水排出通路220。
接著，將描述檢測上述液體容器中的液體的操作。
在包括前述液體傳感器260的墨盒270中，在容器主體272中殘留足夠墨水使得副儲存室276的內(nèi)部充滿墨水時，腔243充滿墨水。另一方面，如果墨盒270的容器主體272內(nèi)的液體被消耗，使得主儲存室275中的墨水消失時，副儲存室276中的液體平面下降。此外，如果液體平面變得低于液體傳感器260的腔243的位置時，則腔243中不再有墨水。
然后，液體傳感器260檢測由于此狀態(tài)變化導致的聲阻差。這樣，液體傳感器260可以檢測是在容器主體272中殘留了足夠墨水，還是已經(jīng)消耗了一定量以上的墨水。
更具體地，在液體傳感器260中，電壓通過上部電極端子245和下部電極端子244被施加在上部電極249和下部電極246之間。在此情況下，在壓電層247中夾在上部電極249和下部電極246之間的部分中產(chǎn)生電場。此電場使壓電層247變形。如果壓電層247被變形，則在振動板242的振動區(qū)域(與腔243的底部243a相對應的區(qū)域)中發(fā)生撓性振動。如果在壓電層247被如上所述強迫變形之后停止施加電壓，撓性振動在液體傳感器260的振動部分261中持續(xù)一段時間。
殘余振動是液體傳感器260的振動部分261和腔243中的介質之間的自由振動。因此，當使具有脈沖波形或者矩形波形的電壓被施加到壓電層247上時，可以容易地獲得施加電壓之后振動部分261和介質之間的共振狀態(tài)。此殘余振動是液體傳感器260的振動部分261的振動，并且伴隨著壓電層247的變形。因此，壓電層247通過殘余振動產(chǎn)生反電動勢。此反電動勢通過上部電極249、下部電極246、上部電極端子245和下部電極端子244被檢測。因為所檢測到的反電動勢可以指明共振頻率，所以基于共振頻率可以檢測墨盒270的容器主體272中的墨水的存在。
在根據(jù)本實施例的液體傳感器260中，如參考圖5A和5B在上面所描述和討論的，通過在液體傳感器260的傳感器部分261被強迫振動后殘余振動的頻率或者振動幅值的變化，可以檢測出液體平面是否已經(jīng)通過了液體傳感器260的安裝位置平面(精確地說，腔243的位置)。
圖34是示出了用于近似地模擬上述液體傳感器260的振動部分261的振動的等效電路。
在圖34中，振動部分261(傳感器芯片)的慣量(inertance，Mc)以及墨水供應通路219和墨水排出通路220(孔)的慣量(Ms1和Ms2)分別由線圈表示。振動部分261(傳感器芯片)的柔量(Cc)和墨水的柔量(Ci)由電容器表示。墨水供應通路219和墨水排出通路220(孔)的阻力由電阻表示。此外，分別與墨水供應通路219和墨水排出通路220連通的供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216由地表示。
振動部分261的柔量(Cc)由結構有限元法計算。此外，振動部分261的慣量(Mc)由慣量和柔量的串聯(lián)體系近似，其近似值可以通過如下的近似表達式來計算Mc＝1/(4π2)×1/(f2)×1/Cc在此，f是振動部分261的自身固有周期，其可以通過結構有限元法或者實際測量計算出。
此外，墨水的柔量(Ci)可以通過下面的表達式計算出Ci＝C×Vi在此，C是墨水的壓縮系數(shù)而Vi是墨水的體積。水的壓縮系數(shù)為4.5e-10/Pa。
此外，墨水供應通路219和墨水排出通路220(孔)的慣量(Ms)由體積有限元法計算或者在流動通路(孔)為圓柱體形的情況下可以通過下面的簡單表達式來計算Ms＝ρ×L/πr2在此，ρ是墨水的粘度，L是流動通路(孔)的長度，并且r是流動通路(孔)的半徑。
使用如上計算出的值，于是振動部分261的振動可以由圖34的等效電路近似地模擬。
利用由該等效電路模擬振動部分261的振動得到的結果，可以理解下面的內(nèi)容。當Ms1和Rs1分別基本上等于Ms2和Rs2時，振動是簡單的，并且不會產(chǎn)生多余振動模式。因此，在本發(fā)明中，由腔243、墨水供應通路219和墨水排出通路220限定的空間被相對于腔243的中心軸C對稱地形成。
此外，對于供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216充當緩沖器的要求是緩沖器腔215和216各自的柔量優(yōu)選被設為大于振動部分261柔量(Cc)的10倍，于是各個緩沖器腔215和216中的壓力不會由于振動部分261的振動而變得很高。此外，為了不產(chǎn)生多余的振動，緩沖器腔215和216的慣量優(yōu)選比流動通路(孔)的慣量(Ms)小10倍。
如上所述，根據(jù)本實施例的液體傳感器260和墨盒270包括振動腔形成基部240，所述振動腔形成基部240形成有用于將墨水供應到腔243中的墨水供應通路219和用于將墨水從腔243排出的墨水排出通路220，因此，到腔243中的墨水供應通過墨水供應通路219來進行，并且從腔243的墨水排出通過墨水排出通路220來進行。因此，當液體傳感器260被安裝在墨盒270等上時，液體傳感器260的腔243不直接暴露于墨水存儲空間，并且墨水可以通過墨水供應通路219供應到腔243中。
這樣，構造成當墨水被消耗時墨水流入液體傳感器260的墨水供應通路219和墨水排出通路220內(nèi)。因此，即使氣泡進入腔243中，該氣泡也被墨水的流動從腔243的內(nèi)部排擠出。結果，可以防止由于在腔243內(nèi)氣泡聚集而導致的液體傳感器260的錯誤檢測。這樣，液體傳感器260的檢測精度可以被提高，并且殘余液體減少而減少工業(yè)上的浪費。
此外，因為腔243不必被暴露于墨水存儲空間，所以可以防止墨水通過液體平面時在腔243中形成彎月面。因此，可以防止由于在腔243中的墨水殘余導致的液體傳感器260的錯誤檢測。此外，腔243不被朝向墨水存儲空間暴露，而是由流動通路形成板218從墨水儲存空間封閉。因此，由于墨水平面的變化、墨水的存在等，當振動部分261被強迫振動時在振動部分261中殘留的殘余振動變大，于是檢測靈敏度變高，提高了檢測精度并且防止了錯誤檢測。
此外，因為由腔243、墨水供應通路219和墨水排出通路220限定的空間被相對于腔243的處于夾在墨水供應通路219和墨水排出通路220之間的區(qū)域中的中心軸C對稱地形成，所以由腔243、墨水供應通路219和墨水排出通路220限定的空間的形狀以及在腔243的底表面中殘留的殘余振動的模式變得簡單。腔243是傳播腔243的底表面的振動的空間。因此，當腔243底表面被強迫振動時的殘余振動的模擬變得容易進行，并且設計和實際之間的差異變小，因此調(diào)節(jié)操作可以很簡單或者檢測精度可以被提高。
此外，因為限定腔243的空間基本為圓形的，所以腔243底表面的振動在其中傳播的腔243的形狀以及在腔243的底表面上殘留的殘余振動的振動模式變得簡單。此外，當腔243底表面被強迫振動時的殘余振動的模擬變得極為容易進行，并且設計和實際之間的差異變小，因此調(diào)節(jié)操作可以很簡單并且檢測精度可以被提高。
此外，因為墨水供應通路219和墨水排出通路220分別相對于腔243變窄，并且其長度被設定成使得墨水的射流量存在于內(nèi)部，所以在墨水供應通路219和墨水排出通路220中產(chǎn)生合適的流動通路阻力。因此，防止了通過腔243的底表面上的振動產(chǎn)生的腔243中的壓力變化穿過兩個緩沖器腔215和216被散播，并且產(chǎn)生了適當?shù)臍堄嗾駝?，以提高和保證檢測精度。具體地，當墨水供應通路219和墨水排出通路220中的每一個的流動通路長度被設為大于流動通路直徑的2倍時，上述的效果變得明顯。
此外，在包括與墨水供應通路219連通的供應側緩沖器腔215和與墨水排出通路220連通的排出側緩沖器腔216的液體傳感器260中，墨水通過其流入和流出腔243的墨水供應通路219和墨水排出通路220被分別開口在供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216中，并且沒有被直接開口到容器主體272的墨水儲存空間。因此，即使由于墨水的振動在墨水儲存空間中產(chǎn)生氣泡，這些氣泡也被預先地捕集在供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216中，所以其難以進入腔243中。因此，可以防止由氣泡在腔243的內(nèi)部聚集導致的液體傳感器260的錯誤檢測。此外，因為液體傳感器260被布置在墨盒270的底部附近，所以防止氣泡進入的效果被進一步提高。
此外，因為墨水通過其流入和流出腔243的墨水供應通路219和墨水排出通路220沒有直接開口到容器主體272的墨水儲存空間，而是被分別開口到供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216中，所以在墨盒270內(nèi)的墨水儲存空間中產(chǎn)生的墨水壓力不會直接作用在腔243上。因此，可以防止由墨水的振動導致的壓力的影響所產(chǎn)生的液體傳感器260的錯誤檢測。
因為液體傳感器260的供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216被相對于腔243的中心軸C對稱地形成，所以構成緩沖器腔215和216的構件的形狀可以變簡單，制造變得容易，并且該構件可以被小型化。
當液體傳感器260的供應側緩沖器腔215和排出側緩沖器腔216具有比腔243至少大10倍的體積時，在墨盒270內(nèi)的墨水儲存空間中產(chǎn)生的墨水的壓力變化不會對液體傳感器260的傳感器特性產(chǎn)生影響，因此可以防止由于墨水的振動導致的壓力的影響所產(chǎn)生的液體傳感器260的錯誤檢測。此外，因為兩個緩沖器腔215和216內(nèi)的壓力不會由于腔243的底表面的振動而增大，所以不會產(chǎn)生多余的振動，并且在腔243的底表面上殘留的殘余振動的振動模式變簡單，這可以提高檢測精度。
供應側緩沖器腔215與構成容器主體272的內(nèi)部空間的主要部分以儲存墨水的主儲存室275連通，排出側緩沖器腔216與副儲存室276連通，該副儲存室276是與用于將儲存在容器主體272內(nèi)部的墨水輸送到外部的墨水輸送開口271連通的液體輸送空間。因此，儲存在容器主體272的主儲存室275中的墨水從液體傳感器260的供應側緩沖器腔215的入口流入，而從排出側緩沖器腔216的出口排出，以最終輸送到容器主體272的墨水輸送開口271。此外，將被輸送到容器主體272的墨水輸送開口271的所有墨水都預先通過液體傳感器260的供應側緩沖器腔215、腔243、以及排出側緩沖器腔216，因此墨水的消耗可以被可靠地檢測。
此外，根據(jù)上述的液體傳感器260，按照與腔243相應的區(qū)域來形成墨水排出通路220，于是進入腔243的氣泡可以被可靠地排出。
此外，在墨盒270中，容器主體272的內(nèi)部被分成彼此分開的主儲存室275和副儲存室276，并且通過液體傳感器260的流入開口222和排出開口223連通主儲存室275和副儲存室276，因此液體傳感器260的腔243被布置在副儲存室276的上端部。
結果，因為當主儲存室275內(nèi)的墨水用完的時間可以由液體傳感器260檢測，所以可以通知用戶墨水快用完了。此外，基于預先檢測的副儲存室276中的墨水量，可以通知用戶用剩余墨水可以打印的張數(shù)。因此，可以防止在墨水在打印紙張的打印中途用完了時而浪費打印紙張。
此外，在根據(jù)上述的墨盒270中，密封輔助流動通路277形成在主儲存室275內(nèi)部，輔助流動通路277的輔助流動通路入口277a被布置在主儲存室275的下端，并且液體傳感器260的流入開口222與輔助流動通路277的上端部連通。因此，在主儲存室275中產(chǎn)生的氣泡難以進入輔助流動通路277，并且可以防止氣泡進入液體傳感器260的腔243中。
根據(jù)上述的墨盒270，副儲存室276內(nèi)部直到主儲存室275中的所有墨水被用完為止都充滿墨水。因此，即使在對墨盒270施加振動時，只要在主儲存室275中殘留墨水，副儲存室276中的液體平面就不會搖擺。因此，可以防止發(fā)生由于液體平面的搖擺而導致的液體傳感器260的錯誤檢測。
此外，根據(jù)上述的液體傳感器260，振動部分261接觸液體的范圍被限制到與腔243相應的范圍。因此，可以進行墨水的精確檢測，于是可以以高精度檢測墨水水平。
因為與腔243相應的基本整個區(qū)域都用下部電極246的主體部分246a覆蓋，所以在強迫振動時的變形模式和自由振動時的變形模式之間的差異變小。此外，因為液體傳感器260的振動部分261被相對于液體傳感器260的中心對稱地形成，所以當從中心觀察時此振動部分261的剛度為基本各向同性的。
因此，抑制了由結構不對稱所產(chǎn)生的多余振動的發(fā)生，并且防止了由于強迫振動時和自由振動時之間的變形模式的差異造成的反電動勢的輸出減小。因此，提高了對于液體傳感器260的振動部分261中殘余振動共振頻率的檢測精度，并且振動部分261的殘余振動的檢測變得容易。
此外，因為與腔243相應的基本整個區(qū)域都用下部電極246的具有大于腔243的直徑的主體部分246a覆蓋，所以防止了由于在制造時下部電極246位置偏移所造成的多余振動的發(fā)生。結果，可以防止檢測精度的下降。
此外，整個本身很脆的壓電層247被布置在與腔243相應區(qū)域的內(nèi)部，并且壓電層247不出現(xiàn)在與腔243的外周緣243b相應的區(qū)域。因此，防止了在壓電膜在與腔外周緣相應的位置處出現(xiàn)裂縫。
圖35示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的墨盒。
與圖8所示的實施例相似，在圖35所示的墨盒270A中，向上突出的突出部分276a被形成在副儲存室276的上部，而副儲存室276被形成在容器主體272的內(nèi)部。同樣，液體傳感器260的排出開口223被布置在與突出部分276a相應的位置上，以與副儲存室276的突出部分276a連通。本實施例的剩余部分與圖32中所示的相同，因此相似的標號被附加到相同的部分。此外，本實施例還起到與圖32中所示的實施例相同的效果。
圖37和38示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液體傳感器260A。
在液體傳感器260A中，層疊在振動腔形成基部240的第一表面240a上并被接合到其的流動通路形成基部250形成有彼此層疊和接合的流動通路板251和出口/入口板252。
與圖6和7所示的實施例相似，根據(jù)此實施例的流動通路形成基部250的流動通路板251形成有用于將待檢測的墨水供應到腔243中的墨水供應通路(液體供應通路)219A和用于將被檢測的墨水從腔243中排出的墨水排出通路(液體排出通路)220A。同樣，出口/入口板252形成有墨水供應通路219A的入口253b和墨水排出通路220A的出口254b。此外，墨水供應通路219A的入口253b和墨水排出通路220A的出口254b被布置在與腔243相應的區(qū)域以外。
根據(jù)本實施例，墨水排出流動通路220A的出口254b被與墨水供應通路219A的入口253b相反地布置，于是入口253b和出口254b之間的間距可以被增大。腔243被夾在入口253b和出口254b之間。因此，當將液體傳感器260A安裝在墨盒270的預定位置上時的操作變?nèi)菀?，并且設計墨盒270的自由度也被提高。本實施例的其余方面與圖29中所示的相同，因此相似的標號被附加到相同的部分。此外，本實施例還具有與第一實施例相同的效果。
在例如如圖29和36所示的解釋性非限制實施例中，液體傳感器具有如下構造。液體傳感器包括具有彼此面對的第一表面和第二表面的振動腔形成基部。用于接納將被檢測的介質的腔被形成，以朝向第一表面開口，使得腔的底表面可以被振動。此外，液體傳感器包括壓電元件，該壓電元件具有第一電極，其被形成在振動腔形成基部的第二表面一側；壓電層，其被層疊在第一電極上；以及第二電極，其被層疊在壓電層上。此外，液體傳感器包括流動通路形成基部，其層疊在振動腔形成基部的第一表面一側。流動通路形成基部形成有用于將待檢測的液體供應到腔中的液體供應通路和用于將被檢測的液體從腔排出的液體排出通路。由腔、液體供應通路以及液體排出通路所限定的空間被相對于處于夾在液體供應通路和液體排出通路之間的區(qū)域中的腔中心對稱地形成。
換句話說，液體傳感器被層疊在振動腔形成基部的第一表面一側，該液體傳感器包括流動通路形成基部，該流動通路形成基部形成有用于將待檢測的液體供應到腔中的液體供應通路和用于將被檢測的液體從腔排出的液體排出通路。因此，墨水到腔中的供應通過液體供應通路進行，并且液體從腔的排出通過液體排出通路進行。因此，當液體傳感器被安裝在用于待檢測液體的容器等上時，液體傳感器的腔不被暴露于待檢測液體的液體存儲空間，因此液體可以通過液體供應通路被供應到腔。
這樣，構造成在液體被消耗時，液體流入液體傳感器的液體供應通路和液體排出通路內(nèi)。因此，即使氣泡進入腔，也通過液體流動將其排擠出腔的內(nèi)部。因此，可以防止由于在腔內(nèi)部氣泡聚集而導致的液體傳感器的錯誤檢測。此外，液體傳感器的檢測精度被提高，并且減少殘余液體而減少了工業(yè)上的浪費。
此外，因為腔不必被暴露于液體存儲空間，所以可以防止液體通過液體平面時在腔內(nèi)形成彎月面。因此，可以防止由于在腔中的液體殘余導致的液體傳感器的錯誤檢測。此外，腔不朝向液體存儲空間暴露，而是由流動通路形成板從墨水儲存空間封閉。因此，根據(jù)墨水平面的變化、墨水的存在等，當腔的底表面被強迫振動時在腔的底表面上殘留的殘余振動中的差異變大，于是檢測靈敏度變高，提高了檢測精度并且防止了錯誤檢測。
此外，因為由腔、液體供應通路和液體排出通路限定的空間被相對于腔的處于夾在液體供應通路和液體排出通路之間的區(qū)域中的中心對稱地形成，所以由腔、液體供應通路和液體排出通路限定的空間的空間形狀以及在腔的底表面上殘留的殘余振動的模式變得簡單。腔是傳播腔的底表面上的振動的空間。因此，當腔的底表面被強迫振動時的殘余振動的模擬變得容易進行，并且設計和實際之間的差異變小，因此調(diào)節(jié)操作可以很簡單或者檢測精度可以被提高。
當限定腔的空間基本為圓柱形時，腔底表面上的振動在其中傳播的腔的空間形狀以及在腔的底表面上殘留的殘余振動的振動模式變得更簡單。此外，當腔的底表面被強迫振動時的殘余振動的模擬變得極為容易進行，并且設計和實際之間的差異變小，因此調(diào)節(jié)操作可以很簡單或者檢測精度可以被提高。
當液體供應通路和液體排出通路中的每一個相對于腔變窄，并且其長度被設定成使得液體的射流量存在于內(nèi)部時，在液體供應通路和液體排出通路中產(chǎn)生合適的流動通路阻力。因此，防止了由腔底表面上的振動所產(chǎn)生的腔中的壓力變化穿過兩個緩沖器腔被散播，并且產(chǎn)生了適當?shù)臍堄嗾駝?，以提高和保證檢測精度。
在還包括與液體供應通路連通的供應側緩沖器腔和與液體排出通路連通的排出側緩沖器腔的情況下，液體供應通路和液體排出通路被分別開口在供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔中，并且沒有被直接開口到儲存待檢測的液體的空間。通過液體供應通路和液體排出通路，液體流入腔中和從腔中流出。因此，即使由于液體振動等而在液體儲存空間中產(chǎn)生氣泡，這些氣泡也被預先地捕集在供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔中，所以其難以進入腔中。因此，可以防止由氣泡在腔內(nèi)部聚集導致的液體傳感器的錯誤檢測。
此外，因為液體通過其流入和流出腔的液體供應通路和液體排出通路沒有直接開口到液體儲存空間，而是被分別開口到供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔中，所以在液體儲存空間中產(chǎn)生的液體壓力不會直接作用在腔上。因此，可以防止由液體的振動導致的壓力的影響所產(chǎn)生的液體傳感器的錯誤檢測。
因為供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔被相對于腔的中心對稱地形成，所以構成兩個緩沖器腔的構件的形狀可以變簡單，構件制造變?nèi)菀?，并且這些構件可以被小型化。
當供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔中的每一個具有比腔至少大10倍的體積時，在液體儲存空間中產(chǎn)生的液體的壓力變化不會對液體傳感器的傳感器特性產(chǎn)生任何影響，因此可以防止由于液體的振動等導致的壓力的影響所產(chǎn)生的液體傳感器的錯誤檢測。此外，因為兩個緩沖器腔內(nèi)的壓力不會由于腔的底表面的振動而增大，所以不會產(chǎn)生多余的振動，并且在腔的底表面上殘留的殘余振動的振動模式變簡單，這可以提高檢測精度。
在例如如圖32和35所示的解釋性非限制實施例中，液體容器具有如下構造。液體容器包括容器主體和安裝在容器主體上的液體傳感器，該容器主體具有用于將儲存在內(nèi)部的液體輸送到外部的液體輸送開口。液體傳感器包括具有彼此面對的第一表面和第二表面的振動腔形成基部。用于接納將被檢測的介質的腔被形成，以朝向第一表面開口，使得腔的底表面可以被振動。此外，液體傳感器包括壓電元件，該壓電元件具有第一電極，其被形成在振動腔形成基部的第二表面一側；壓電層，其被層疊在第一電極上；以及第二電極，其被層疊在壓電層上。此外，液體傳感器包括流動通路形成基部，其層疊在振動腔形成基部的第一表面一側。流動通路形成基部形成有用于將待檢測的液體供應到腔中的液體供應通路和用于將被檢測的液體從腔排出的液體排出通路。由腔、液體供應通路以及液體排出通路所限定的空間被相對于處于夾在液體供應通路和液體排出通路之間的區(qū)域中的腔中心對稱地形成，并且容器主體內(nèi)部的液體通過液體傳感器的液體供應通路供應到腔并通過液體排出通路從腔排出。
換句話說，液體傳感器被層疊在振動腔形成基部的第一表面一側，該液體傳感器包括流動通路形成基部，該流動通路形成基部形成有用于將待檢測的液體供應到腔中的液體供應通路和用于將被檢測的液體從腔排出的液體排出通路。因此，墨水到腔中的供應通過液體供應通路進行，并且液體從腔的排出通過液體排出通路進行。因此，當液體傳感器被安裝在液體容器上時，液體傳感器的腔不被暴露于液體容器的容器主體內(nèi)的液體存儲空間，因此容器主體內(nèi)的液體可以通過液體供應通路被供應到腔。
這樣，構造成在液體容器內(nèi)的液體被消耗時，液體流入液體傳感器的液體供應通路和液體排出通路內(nèi)。因此，即使氣泡進入腔，也通過液體流動將其排擠出腔的內(nèi)部。因此，可以防止由于在腔內(nèi)部氣泡聚集而導致的液體傳感器的錯誤檢測。
此外，因為腔不必被暴露于液體存儲空間，所以可以防止液體通過液體平面時在腔內(nèi)形成彎月面。因此，可以防止由于在腔中的液體殘余導致的液體傳感器的錯誤檢測。此外，腔不朝向液體存儲空間暴露，而是由流動通路形成板從墨水儲存空間封閉。因此，根據(jù)墨水平面的變化、墨水的存在等，當腔的底表面被強迫振動時在腔的底表面上殘留的殘余振動中的差異變大，于是檢測靈敏度變高，提高了檢測精度并且防止了錯誤檢測。
此外，因為由腔、液體供應通路和液體排出通路限定的空間被相對于腔的處于夾在液體供應通路和液體排出通路之間的區(qū)域中的中心對稱地形成，所以由腔、液體供應通路和液體排出通路限定的空間的空間形狀以及在腔的底表面中殘留的殘余振動的模式變得簡單。腔是傳播腔底表面上的振動的空間。因此，當腔的底表面被強迫振動時的殘余振動的模擬變得容易進行，并且設計和實際之間的差異變小，因此調(diào)節(jié)操作可以很簡單并且檢測精度可以被提高。
當限定液體傳感器的腔的空間基本為圓柱形時，腔底表面上的振動在其中傳播的腔的空間形狀以及在腔的底表面上殘留的殘余振動的振動模式變得更簡單。此外，當腔的底表面被強迫振動時的殘余振動的模擬變得極為容易進行，并且設計和實際之間的差異變小，因此調(diào)節(jié)操作可以很簡單并且檢測精度可以被提高。
當液體供應通路和液體排出通路分別相對于腔變窄，并且其長度被設定成使得液體的射流量存在于內(nèi)部時，在液體供應通路和液體排出通路中產(chǎn)生合適的流動通路阻力。因此，防止了由腔底表面上的振動所產(chǎn)生的腔中的壓力變化穿過兩個緩沖器腔被散播，并且產(chǎn)生了適當?shù)臍堄嗾駝樱蕴岣吆捅ＷC檢測精度。
當液體傳感器包括與液體供應通路連通的供應側緩沖器腔和與液體排出通路連通的排出側緩沖器腔時，液體供應通路和液體排出通路被分別開口在供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔中，并且沒有被直接開口到容器主體的液體儲存空間，其中通過液體供應通路和液體排出通路，液體流入腔中并從腔中流出。因此，即使由于液體振動等而在液體儲存空間中產(chǎn)生氣泡，這些氣泡也被預先地捕集在供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔中，所以其難以進入腔中。因此，可以防止由氣泡在腔內(nèi)部聚集導致的液體傳感器的錯誤檢測。在此情況下，當液體傳感器布置在液體容器底部附近時，防止氣泡進入的效果被進一步提高。
此外，因為液體通過其流入和流出腔的液體供應通路和液體排出通路沒有直接開口到容器主體的液體儲存空間，而是被分別開口到供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔中，所以在液體容器內(nèi)的液體儲存空間中產(chǎn)生的液體壓力不會直接作用在腔上。因此，可以防止由液體的振動等導致的壓力的影響所產(chǎn)生的液體傳感器的錯誤檢測。
因為供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔被相對于腔的中心對稱地形成，所以構成兩個緩沖器腔的構件的形狀可以變簡單，構件制造變?nèi)菀祝⑶疫@些構件可以被小型化。
當液體傳感器的供應側緩沖器腔和排出側緩沖器腔具有比腔至少大10倍的體積時，在液體容器內(nèi)的液體儲存空間中產(chǎn)生的液體的壓力變化不會對液體傳感器的傳感器特性產(chǎn)生任何影響，因此可以防止由于液體振動等導致的壓力的影響所產(chǎn)生的液體傳感器的錯誤檢測。此外，因為兩個緩沖器腔內(nèi)的壓力不會由于腔的底表面上的振動而增大，所以不會產(chǎn)生多余的振動，并且在腔的底表面上殘留的殘余振動的振動模式變簡單，這可以提高檢測精度。
供應側緩沖器腔與構成用于儲存液體的容器主體內(nèi)部空間的主要部分的液體儲存室連通，而排出側緩沖器腔與容器主體內(nèi)部空間中的液體輸送開口連通，該液體輸送開口用于將儲存在內(nèi)部的液體輸送到外部。在此情況下，儲存在容器主體的液體儲存室中的液體從液體傳感器的供應側緩沖器腔的入口流入，從排出側緩沖器腔的出口排出，最終輸送到容器主體的液體輸送開口。此外，將被輸送到容器主體的液體輸送開口的所有液體預先通過液體傳感器的供應側緩沖器腔、腔和排出側緩沖器腔，因此液體的消耗可以被可靠地檢測。
雖然已經(jīng)參考附圖詳細討論了本發(fā)明的各種實施例，但是對這些實施例的討論意在方便對本發(fā)明的各個方面的理解，并且本發(fā)明不應由此被限制于此。就是說，這些實施例的各種修改是可想到的，這些修改落入本發(fā)明的范圍中。
作為修改的一個示例，圖38示出了其中在圖21所示的實施例中省略流動通路形成基部50的情形。就是說，在此修改中，振動腔形成基部40被安裝到容器主體72的壁上，而不使用流動通路形成基部50。腔43經(jīng)由穿過容器主體72的壁形成的第一開口73與第一墨水儲存室75(或者流動通路77)連通，并且還經(jīng)由穿過容器主體72的壁形成的第二開口74與第二墨水儲存室76(或者流動通路76A)連通。從此修改將理解，第一墨水儲存室75(275)通過其與腔43(243)流體連通的流動通路可以由容器主體72(272)側整體形成。類似地，從此修改將理解，墨水出口端口71(271)通過其與腔43(243)流體連通的流動通路可以由容器主體72(272)側整體形成。
作為修改的另一示例，圖39示出了其中在圖29所示的實施例中省略流動通路形成板(流動通路形成基部)218的情形。就是說，在此修改中，振動腔形成基部240被安裝到緩沖器部分214的壁上，而不使用流動通路形成基部218。腔243經(jīng)由緩沖器部分214的流動通路224與緩沖器部分214的緩沖器腔215連通，并且還經(jīng)由緩沖器部分214的流動通路225與緩沖器部分214的緩沖器腔216連通。從此修改將理解，用于在腔243和緩沖器腔216之間連通的流動通路可以由緩沖器部分214整體形成。類似地，從此修改將理解，用于在腔243和緩沖器腔216之間連通的流動通路可以由緩沖器部分214整體形成。。
作為修改的另一示例，圖40和41示出了其中在圖29所示的實施例中省略振動腔形成基部40的腔板41和流動通路形成基部50的情形。就是說，振動板42被安裝到容器主體72的壁上，而不使用腔板41和流動通路形成基部50。為了在振動板42被安裝到容器主體72的壁上時限定腔43，容器主體72的壁形成有凹入343，如圖41所示。凹入343的深度小于容器主體72的壁的壁厚，如圖40所示。凹入343的底部具有兩個穿過凹入343的底部形成的通孔，即第一開口73和第二開口74。當振動板42被安裝到容器主體72的壁上時，腔43被限定在平面的振動板42和凹入343的底部之間，并且這樣限定的腔43經(jīng)由第一開口73與墨水儲存室連通，并且還經(jīng)由第二開口74與墨水出口端口連通。從此修改將理解，腔43(243)可以被部分地由容器主體72(272)形成。此外，圖41是在傳感器60被安裝到容器主體72的壁上之前的墨盒70的側視圖。
作為修改的另一示例，圖42示出了其中在圖29所示的實施例中緩沖器部分214被整體地形成在容器主體272的壁中的情形。就是說，在此修改中，容器主體272限定緩沖器腔215和緩沖器腔216。此外，容器主體272限定橫截面積小于緩沖器腔215和216的流動通道，諸如通孔222、223、224、225。從此修改將理解，緩沖器腔215和216可以被形成在容器主體272側，而不是在傳感器260側。此外，從此修改將理解，諸如通孔224和225的墨水流動通道可以被形成在容器主體272側，而不是在傳感器260側，用于腔243以及緩沖器腔215和216之間的連通。而且，從此修改將理解，諸如通孔222和223的墨水流動通道可以被形成在容器主體272側，而不是在傳感器260側，用于緩沖器腔215和216以及墨水儲存室和墨水出口端口之間的連通。
當使用上面討論的液體傳感器60、260檢測液體的存在時，存在這樣的可能性，即噪音可能被疊加在從液體傳感器60、260輸出的反電動勢信號上。因此，例如在僅僅基于反電動勢信號的頻率變化而檢測墨水的存在的情況下，存在這樣的可能性，即沒有墨水可能被錯誤地判斷為存在墨水的相反事實，或者存在墨水可能被錯誤地判斷為沒有墨水的相反事實。因此，優(yōu)選的是，基于由從液體傳感器60、260輸出的反電動勢信號得到的至少兩種特性值，判斷墨水的存在。
圖43是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的液體檢測系統(tǒng)(液體探測系統(tǒng))的框圖。如圖43所示，噴墨記錄裝置的控制器90包括具有存儲器元件的存儲器裝置80；空氣/液體判斷裝置81，用于判斷腔43、243的內(nèi)部是處在液體空間或者空氣空間的狀態(tài)；液體傳感器控制裝置82，用于控制液體傳感器60、260的液體檢測操作；托架電機控制裝置83，用于控制托架電機(CR電機)2的操作；頭控制裝置84，用于控制頭驅動裝置13，以由此控制記錄頭12的操作；以及泵控制裝置85，用于控制泵驅動裝置14，以由此控制泵單元10的操作。
在此實施例中，墨盒7內(nèi)部中剩余墨水的量使用液體傳感器60、260、存儲器裝置80、空氣/液體判斷裝置81以及液體傳感器控制裝置82來以下面的方式檢測。
就是說，當墨盒7被安裝到噴墨記錄裝置的托架1上時，液體傳感器控制裝置82將驅動電壓施加到液體傳感器60、260的壓電元件上，然后檢測由通過殘余振動產(chǎn)生的反電動勢的輸出信號所得到的至少兩種特性值(第一檢測步驟)。這樣被檢測的至少兩種特性值被存儲在位于噴墨記錄裝置中的存儲器裝置80中。
這里，反電動勢的輸出信號的頻率和幅值可以被用作所述至少兩種特性值。也可以使用關于反電動勢的輸出信號超出預定電壓閾值的時間點的信息。在墨盒7被安裝到托架1上之后的合適的時間點，液體傳感器控制裝置82再次將驅動電壓施加到液體傳感器60、260的壓電元件上，然后再次檢測由通過殘余振動產(chǎn)生的反電動勢的輸出信號所得到的至少兩種特性值(第二檢測步驟)。
然后，空氣/液體判斷裝置81相互比較在第一檢測步驟中檢測到并存儲在存儲器裝置80中的至少兩種特性值和在第二檢測步驟中檢測到的至少兩種特性值，并且基于這些值的變化來判斷腔43、243的內(nèi)部是處在液體空間狀態(tài)還是空氣空間狀態(tài)。就是說，在其中空氣/液體判斷裝置81檢測到被監(jiān)控的所有多種特性值中有意義的變化的情況下，空氣/液體判斷裝置81判斷腔43、243的內(nèi)部已經(jīng)從液體空間變化到空氣空間。
參考圖44，將更詳細地討論利用如上所監(jiān)控的至少兩種特性值的液體檢測方法(液體探測方法)。在圖44中，字符A表示在腔43、243的內(nèi)部為液體空間的情況下的反電動勢的輸出信號，而字符B表示在腔43的內(nèi)部為空氣空間的情況下的反電動勢的輸出信號。
如圖44所示，通過將腔43、243的內(nèi)部從液體空間變化到空氣空間，反電動勢的輸出信號的頻率和幅值都增大了。利用此現(xiàn)象，此實施例通過監(jiān)控反電動勢的輸出信號的頻率和幅值兩者的變化，判斷腔43、243的內(nèi)部是否已經(jīng)從液體空間變化到空氣空間。
在圖44中，標號t11、t22中的每一個表示在腔43、243的內(nèi)部為液體空間的情況下反電動勢的輸出信號通過預定電壓閾值Vs的時間點。類似地，標號t21-t26中的每一個表示在腔43、243的內(nèi)部為空氣空間的情況下反電動勢的輸出信號通過預定電壓閾值Vs的時間點。
如從圖44可見的，通過將腔43、243的內(nèi)部從液體空間變化到空氣空間，上述的時間點發(fā)生變化，因此關于這些時間點的信息也可以被用作被監(jiān)控的特性值。
如上所述，在此實施例中，驅動電壓被施加到液體傳感器60、260的壓電元件上，并且從由隨后發(fā)生的殘余振動產(chǎn)生的反電動勢的輸出信號檢測至少兩種特性值，然后，基于所述至少兩種特性值的變化判斷腔43、243的內(nèi)部是否已經(jīng)從液體空間變化到空氣空間。因此，可以可靠地檢測腔43、243內(nèi)部從液體空間變化到空氣空間的時間點。
例如，存在這樣的情況，即，由于疊加在來自壓電元件的輸出信號的噪音，液體傳感器60、260的輸出信號的頻率被檢測為似乎增大了，而與腔43、243中實際上存在墨水并且反電動勢信號的頻率沒有變化的事實相反。即使在此情況下，本實施例不僅監(jiān)控頻率的變化，而且監(jiān)控幅值的變化，并且僅僅在從頻率和幅值兩者都得到有意義的變化時才判斷腔43、243的內(nèi)部已經(jīng)從液體空間變化到空氣空間。因此，可以防止由于噪音造成的錯誤判斷。
此外，在本實施例中，第一檢測步驟在墨盒7被安裝到托架1上時被執(zhí)行來檢測至少兩種特性值，并且檢測到的特性值被存儲在存儲器裝置80中。因此，即使該特性值取決于各個墨盒7而不同，也可以可靠地檢測與各個墨盒7的腔43、243內(nèi)部的狀態(tài)變化相關的特性值的變化。
而且，因為該特性值被存儲在位于噴墨記錄裝置側上的存儲器裝置80中，所以不必在墨盒7側設置存儲器裝置，因此可以獲得簡化的結構并降低墨盒7的制造成本。
工業(yè)應用性本發(fā)明可應用于要求精確檢測液體噴射裝置中液體殘余量的液體傳感器。本發(fā)明還可應用于包括這樣的液體傳感器的液體容器。
權利要求
1.一種液體傳感器，包括振動腔形成基部，所述振動腔形成基部具有彼此相對的第一表面和第二表面，所述振動腔形成基部中用于接納作為檢測目標的液體的腔在所述第一表面一側開口，并且所述腔的底部能夠振動；和壓電元件，所述壓電元件包括第一電極、壓電層和第二電極，所述第一電極形成在所述振動腔形成基部的所述第二表面一側，所述壓電層層疊在所述第一電極上，所述第二電極層疊在所述壓電層上，其中在平面視圖中所述腔的形狀具有縱向尺寸和小于所述縱向尺寸的橫向尺寸。
2.根據(jù)權利要求1所述的液體傳感器，其中所述第一電極覆蓋與所述腔相應的基本整個區(qū)域；并且所述第二電極在與所述腔的四個角部相應的部分被切口，以呈現(xiàn)基本為十字形的形狀。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的液體傳感器，其中所述腔具有彼此垂直相交的第一對稱軸和第二對稱軸，所述橫向尺寸為沿所述第一對稱軸的尺寸，并且所述縱向尺寸為沿所述第二對稱軸的尺寸。
4.根據(jù)權利要求3所述的液體傳感器，其中在所述平面視圖中所述腔的所述形狀為橢圓形。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的液體傳感器，還包括層疊在所述振動腔形成基部的所述第一表面一側的出口/入口板，所述出口/入口板具有用于向所述腔供應作為檢測目標的所述液體的液體供應端口和用于從所述腔排出作為檢測目標的所述液體的液體排出端口。
6.根據(jù)權利要求5所述的液體傳感器，其中所述液體供應端口和所述液體排出端口分別布置在所述腔的縱向端部。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的液體傳感器，其中所述液體供應端口和所述液體排出端口位于與所述腔相應的區(qū)域的內(nèi)部。
8.根據(jù)權利要求5至7中任一項所述的液體傳感器，其中所述振動腔形成基部和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一體地燒結。
9.根據(jù)權利要求8所述的液體傳感器，其中所述振動腔形成基部和所述出口/入口板由氧化鋯或者氧化鋁形成。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的液體傳感器，其中所述振動腔形成基部包括腔板和層疊在所述腔板上的振動板，形成所述腔的通孔被形成在所述腔板中。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的液體傳感器，其中整個所述壓電層位于與所述腔相應的區(qū)域的內(nèi)部。
12.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的液體傳感器，其中所述壓電層在所述腔的所述縱向上的尺寸大于所述腔的所述縱向尺寸，并且所述壓電層在所述腔的所述縱向的整個長度上覆蓋所述腔。
13.一種液體傳感器，包括腔板，所述腔板具有彼此相對的第一表面和第二表面，所述腔板具有穿過其的通孔；振動板，所述振動板層疊在所述腔板的所述第二表面上，以使所述腔板的所述通孔的一端被封閉，并且使得所述振動板的一部分和所述腔板的所述通孔限定出在所述腔板的所述第一表面一側開口的腔；壓電元件，所述壓電元件包括第一電極、壓電層和第二電極，所述第一電極形成在所述振動板上并且其位置與所述腔板相反，所述壓電層層疊在所述第一電極上，所述第二電極層疊在所述壓電層上；和出口/入口板，所述出口/入口板層疊在所述腔板的所述第一表面上，所述出口/入口板具有穿過其的第一通孔和穿過其且與所述第一通孔隔開的第二通孔，其中在平面視圖中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔位于與所述振動板的所述部分相應的區(qū)域的內(nèi)部；以及所述腔板、所述振動板和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一體燒結。
14.根據(jù)權利要求13所述的液體傳感器，其中所述腔板、所述振動板和所述出口/入口板由氧化鋯或者氧化鋁形成。
15.根據(jù)權利要求13或14所述的液體傳感器，其中在所述平面視圖中所述振動板的所述部分具有縱向尺寸和小于所述縱向尺寸的橫向尺寸。
16.根據(jù)權利要求15所述的液體傳感器，其中所述振動板的所述部分具有彼此垂直相交的第一對稱軸和第二對稱軸，所述橫向尺寸為沿所述第一對稱軸的尺寸，并且所述縱向尺寸為沿所述第二對稱軸的尺寸。
17.根據(jù)權利要求16所述的液體傳感器，其中在所述平面視圖中所述振動板的所述部分的形狀為橢圓形。
18.根據(jù)權利要求15至17中任一項所述的液體傳感器，其中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔分別布置在所述腔的縱向端部。
19.根據(jù)權利要求15至18中任一項所述的液體傳感器，其中所述第一電極覆蓋與所述腔相應的基本整個區(qū)域，以及所述第二電極具有基本為十字形的形狀。
20.根據(jù)權利要求15至19中任一項所述的液體傳感器，其中整個所述壓電層位于與所述腔相應的區(qū)域的內(nèi)部。
21.根據(jù)權利要求15至19中任一項所述的液體傳感器，其中所述壓電層在所述腔的所述縱向上的尺寸大于所述腔的所述縱向尺寸，并且所述壓電層在所述腔的所述縱向的整個長度上覆蓋所述腔。
22.一種液體容器，包括容器主體，所述容器主體包括用于將存儲在其內(nèi)部的液體輸送到外部的液體出口端口；和安裝到所述容器主體的液體傳感器，其中所述液體傳感器包括振動腔形成基部，所述振動腔形成基部具有彼此相對的第一表面和第二表面，所述振動腔形成基部中用于接納作為檢測目標的液體的腔在所述第一表面一側開口，并且所述腔的底部能夠振動；和壓電元件，所述壓電元件包括第一電極、壓電層和第二電極，所述第一電極形成在所述振動腔形成基部的所述第二表面一側，所述壓電層層疊在所述第一電極上，所述第二電極層疊在所述壓電層上，其中在平面視圖中所述腔的形狀具有縱向尺寸和小于所述縱向尺寸的橫向尺寸。
23.一種液體容器，包括容器主體，所述容器主體包括用于將存儲在其內(nèi)部的液體輸送到外部的液體出口端口；和安裝到所述容器主體的液體傳感器，其中所述液體傳感器包括腔板，所述腔板具有彼此相對的第一表面和第二表面，所述腔板具有穿過其的通孔；振動板，所述振動板層疊在所述腔板的所述第二表面上，以使所述腔板的所述通孔的一端被封閉，并且使得所述振動板的一部分和所述腔板的所述通孔限定出在所述腔板的所述第一表面一側開口的腔；壓電元件，所述壓電元件包括第一電極、壓電層和第二電極，所述第一電極形成在所述振動板上并且其位置與所述腔板相反，所述壓電層層疊在所述第一電極上，所述第二電極層疊在所述壓電層上；和出口/入口板，所述出口/入口板層疊在所述腔板的所述第一表面上，所述出口/入口板具有穿過其的第一通孔和穿過其且與所述第一通孔隔開的第二通孔，其中在平面視圖中所述出口/入口板的所述第一通孔和第二通孔位于與所述振動板的所述部分相應的區(qū)域的內(nèi)部；以及所述腔板、所述振動板和所述出口/入口板由相同的材料形成并且被一體燒結。
24.根據(jù)權利要求1所述的液體傳感器，其中所述第一電極覆蓋與所述腔相應的基本整個區(qū)域。
25.根據(jù)權利要求1所述的液體傳感器，其中所述第二電極在與所述腔的四個角部相應的部分被切口，以呈現(xiàn)基本為十字形的形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及可以可靠判斷液體存在的液體傳感器和包括該傳感器的液體容器。該液體傳感器具有振動腔形成基部(40)，具有彼此相對的第一表面和第二表面，所述振動腔形成基部中用于接納作為檢測目標的液體的腔(43)在所述第一表面一側開口，并且所述腔(43)的底部能夠振動；以及壓電元件，包括第一電極(46)、壓電層(47)和第二電極(49)，所述第一電極形成在所述振動腔形成基部的所述第二表面一側，所述壓電層層疊在所述第一電極上，所述第二電極層疊在所述壓電層上。在平面視圖中所述腔(43)的形狀具有縱向尺寸和小于所述縱向尺寸的橫向尺寸。
文檔編號G01F23/296GK1976812SQ20058002143
公開日2007年6月6日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權日2004年7月1日
發(fā)明者張俊華 申請人:精工愛普生株式會社