液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置
【課題】液体の残量がほぼゼロとなったことと、液体の粘度または濃度とを正確に検出することができる液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置を提供すること。
【解決手段】液体が貯留される貯留部７１と、排出口と、貯留部７１から排出口へ液体を導く流路７３とを備えた液体容器に用いられ、貯留部７１内の液体の有無を検出する液体検出装置であって、中央部に凹部８１１が形成され、中央部が厚みすべりモードまたは厚みモードで振動する振動子として機能する薄肉部８１２となっており、薄肉部８１２の凹部８１１側が流路７３に露出するように設けられた圧電体８１と、薄肉部８１２を共振させる共振手段と、薄肉部８１２の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出する検出手段と、その検出結果に基づいて、液体残量がほぼゼロか否かを判別する判別手段および液体の粘度または濃度を求める液体条件取得手段とを有する。
【解決手段】液体が貯留される貯留部７１と、排出口と、貯留部７１から排出口へ液体を導く流路７３とを備えた液体容器に用いられ、貯留部７１内の液体の有無を検出する液体検出装置であって、中央部に凹部８１１が形成され、中央部が厚みすべりモードまたは厚みモードで振動する振動子として機能する薄肉部８１２となっており、薄肉部８１２の凹部８１１側が流路７３に露出するように設けられた圧電体８１と、薄肉部８１２を共振させる共振手段と、薄肉部８１２の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出する検出手段と、その検出結果に基づいて、液体残量がほぼゼロか否かを判別する判別手段および液体の粘度または濃度を求める液体条件取得手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙などの記録媒体に印刷を行う印刷装置として、インクジェット方式を採用するプリンタが知られている。かかる方式のプリンタは、一般に、キャリッジに装填されたインクカートリッジからインクジェットヘッドにインクを供給し、インクジェットヘッドから記録媒体にインクを液滴として吐出することにより、印刷を行う。
このような印刷装置にあっては、インクカートリッジがキャリッジに対し着脱可能となっており、インクカートリッジ内のインクの残量がほぼゼロまたは所定量以下となったときに、そのインクカートリッジを新たなインクカートリッジと交換することができる。
【０００３】
かかるインクカートリッジは、インクが貯留された貯留部と、この貯留部内のインクを液滴吐出ヘッドへ供給するための排出口と、貯留部と排出口とを連通させる流路とを有しており、その貯留部内のインクの残量を液体検出装置により検出するようになっている。
液体検出装置としては、例えば、特許文献１に開示されているように、貯留部の内壁面の一部を構成する振動板と、この振動板上に設けられた圧電体とを有するものが知られている。かかる液体検出装置にあっては、圧電体により振動板を振動させ、その共振周波数の変化に基づいて貯留部内のインク残量を検出することができる。そして、このようなインク残量の検出結果をディスプレイなどに表示することにより、インクカートリッジの交換時期等をユーザーに知らせることができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかる液体検出装置では、圧電体により振動板を振動させた際、その振動の漏れが生じる。このため、貯留部のインクの残量がゼロか否かを正確に検出することはできない。
また、その液体検出装置は、インクの残量を検出するものであり、インクの粘度や濃度を検出することはできない。このため、インクの粘度や濃度を検出するためには、別途、その検出装置を設置しなければならず、構造が複雑化するとともに、広い設置スペースを必要とし、装置全体が大型化してしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４６０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、液体の残量がほぼゼロとなったことと、液体の粘度または濃度とを正確に検出することができる液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液体検出装置は、液体が貯留される貯留部と、前記貯留部から液体を排出するための排出口と、前記貯留部から前記排出口へ前記液体を導く流路とを備えた液体容器に用いられ、前記貯留部内の液体の有無を検出する液体検出装置であって、
中央部に凹部が形成され、該中央部が振動子として機能する薄肉部となっており、該薄肉部の前記凹部側が前記流路に露出するように設けられた圧電体と、
前記圧電体の薄肉部を共振させる共振手段と、
前記圧電体の薄肉部の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別する判別手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求める液体条件取得手段とを有し、
前記圧電体の薄肉部の振動モードは、厚みすべりモードまたは厚みモードであることを特徴とする。
【０００８】
これにより、液体の残量がほぼゼロとなったことと、液体の粘度または濃度とを正確に検出することができる。
すなわち、圧電体の中央部に凹部が形成され、その中央部の薄肉部が振動子として機能するようになっているので、薄肉部からの振動の漏れは、その周囲（周辺部）の厚肉部により抑制（または防止）されるとともに、振動モードを厚みすべりモードまたは厚みモードとすることで、これらの相乗効果により、薄肉部の振動を、確実にその凹部内に閉じ込めることができ（ほぼ薄肉部のみを振動させることができ）、振動の漏れを防止することができる。これにより、圧電体の薄肉部の共振周波数や共振時の挿入損失を精度良く検出することができ、これによって、液体の残量がほぼゼロとなったことと、液体の粘度または濃度とを正確に検出することができる。
【０００９】
また、液体の残量がほぼゼロになるまでは、圧電体の薄肉部には液体が接触しており、液体の残量がほぼゼロになると、薄肉部に接触している液体がその薄肉部から離間するが、圧電体は、その薄肉部の凹部側が流路に露出するように設けられているので、液体の残量がほぼゼロになると、まず、凹部内の液体の液面が下がり、薄肉部に接触している液体が、その薄肉部から確実に離間する。そして、薄肉部から液体が離間すると、圧電体の薄肉部の共振周波数や共振時の挿入損失が大幅に変化し、これにより、液体の残量がほぼゼロとなったことを、正確かつ確実に検出することができる。
【００１０】
本発明の液体検出装置では、前記圧電体の薄肉部の前記凹部側が鉛直方向下側を向き、前記凹部により前記流路の一部が構成されていることが好ましい。
これにより、液体の残量がほぼゼロとなったことを、より正確かつ確実に検出することができる。
本発明の液体検出装置では、前記圧電体の薄肉部の前記凹部側が略水平方向を向き、前記凹部により前記流路の一部が構成されていることが好ましい。
これにより、流路（凹部）からの気泡の排出性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の液体検出装置では、前記流路がほぼコの字状に形成されており、その折り返し部に、前記凹部が位置していることが好ましい。
これにより、液体の残量がほぼゼロになったときに、圧電体の薄肉部の下方に液体が溜まっていて、その液体が薄肉部に接触するのを防止することができ、これによって、液体の残量がほぼゼロとなったことを、より正確かつ確実に検出することができる。また、液体が流路を円滑に流れる。
【００１２】
本発明の液体検出装置では、前記共振手段は、前記圧電体の薄肉部を一部に含む発振回路を有し、該発振回路を作動させて、前記圧電体の薄肉部を共振させるよう構成されていることが好ましい。
これにより、圧電体の薄肉部を容易かつ確実に共振させることができる。
本発明の液体検出装置では、前記圧電体は、水晶で構成されていることが好ましい。
水晶は、温度依存性が小さいので、温度補正膜等を設ける必要がなく、圧電体の薄肉部の共振周波数や共振時の挿入損失を精度良く検出することができる。
また、例えば、既製品のＡＴカット水晶振動子は、既に凹部を有しているため、これを利用することで、液体検出装置の製造を簡単化することができる。
【００１３】
本発明の液体検出装置では、前記圧電体の薄肉部の前記凹部と反対側の面上に設けられ、互いに離間した入力電極および出力電極と、前記圧電体の薄肉部の前記凹部側の面上に設けられた共通電極とを有し、
前記共振手段および前記検出手段の作動により、前記入力電圧と前記共通電極との間に電圧を印加しつつ、前記出力電極と前記共通電極との間の電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記圧電体の薄肉部の共振周波数を検出することが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成でかつより正確に、圧電体の薄肉部の共振周波数や共振時の挿入損失を検出することができる。
【００１４】
本発明の液体検出装置では、前記液体は、導電性を有していて、前記共通電極を兼ねることが好ましい。
これにより、構成をより簡単化することができる。
本発明の液体検出装置では、前記判別手段により、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別し、その結果、前記貯留部内の液体残量がゼロではないと判別された場合に、前記液体条件取得手段により、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めるよう構成されていることが好ましい。
これにより、液体の残量がほぼゼロであるにもかかわらず、液体の粘度または濃度を求める、無駄な処理を防止することができる。
【００１５】
本発明の液体検出装置では、前記判別手段は、前記検出手段による前記挿入損失の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別するよう構成されていることが好ましい。
これにより、液体の残量がほぼゼロとなったことを、より正確かつ確実に検出することができる。
【００１６】
本発明の液体検出装置では、前記液体条件取得手段は、前記検出手段による前記共振周波数の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めるよう構成されていることが好ましい。
これにより、液体の粘度または濃度を、より正確に検出することができる。
本発明の液体検出装置では、前記液体容器は、前記貯留部にインクが貯留されたインクカートリッジであることが好ましい。
これにより、インクカートリッジのインクの残量がほぼゼロとなったことと、インクの粘度または濃度とを正確に検出することができる。
【００１７】
本発明のインクカートリッジは、記録媒体に印刷を行う印刷装置に装填された状態で用いられ、インクが充填されたインクカートリッジであって、
液体としてインクが貯留される貯留部と、
前記貯留部からインクを排出するための排出口と、
前記貯留部から前記排出口へ前記インクを導く流路と、
中央部に凹部が形成され、該中央部が振動子として機能する薄肉部となっており、該薄肉部の前記凹部側が前記流路に露出するように設けられた圧電体とを有し、
前記圧電体の薄肉部の振動モードは、厚みすべりモードまたは厚みモードであり、
前記印刷装置に装填された状態で、前記圧電体の薄肉部を共振させ、前記圧電体の薄肉部の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出し、その検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別し、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めることが可能なように構成されていることを特徴とする。
これにより、インクカートリッジのインクの残量がほぼゼロとなったことと、インクの粘度または濃度とを正確に検出することができる。
【００１８】
本発明の印刷装置では、インクが充填されたインクカートリッジが装填された状態でそのインクを用いて記録媒体に印刷を行う印刷装置であって、
本発明の液体検出装置を備え、前記液体容器は、前記貯留部にインクが貯留されたインクカートリッジであることを特徴とする。
これにより、インクカートリッジのインクの残量がほぼゼロとなったことと、インクの粘度または濃度とを正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の液体検出装置を備える印刷装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す印刷装置に備えられたキャリッジの斜視図、図３は、図２に示すキャリッジの側面図、図４は、図２に示すキャリッジの平面図、図５は、図１に示す印刷装置（キャリッジ）に装填されるインクカートリッジを示す斜視図、図６は、図５中のＡ−Ａ線断面図、図７は、図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置のセンサおよびその周辺部を示す断面図（図６の部分拡大図）、図８は、図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置のセンサを示す平面図、図９は、図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置の主要回路部を示すブロック図である。
なお、以下の説明では、図６および図７において、上下方向を鉛直方向とする。その対応する方向は、他の図においても同様である。
【００２０】
まず、印刷装置１００の全体構成を簡単に説明する。
図１に示す印刷装置１００は、インクジェット方式を採用するプリンタであって、インクカートリッジ（液体容器）１が装填されており、そのインクカートリッジ１からのインク（液体）を用いて、紙などの記録媒体Ｐに印刷を行うものである。
図１に示すように、印刷装置１００は、インクカートリッジ１が着脱自在に装填されるキャリッジ（装填部）１０１を備え、このキャリッジ１０１は、ガイド軸１０２にその長手方向に移動自在に支持されているとともに、ベルト１０３を介してキャリッジモータ１０４から駆動力を受けるようになっている。これにより、キャリッジ１０１は、キャリッジモータ１０４の作動によりガイド軸１０２に沿って移動する。
【００２１】
このようなキャリッジ１０１の下部には、インクカートリッジ１からインクの供給を受け、記録媒体Ｐに向けインクを液滴として吐出するインクジェットヘッド１０６が設けられている。
このような印刷装置１００では、図示しない紙送りローラ対が記録媒体Ｐを搬送しながら、ガイド軸１０２に沿って記録媒体Ｐの移動方向に対し直角な方向にキャリッジ１０１が往復移動する。その際、図示しないホストコンピュータからの画像情報に応じて、インクジェットヘッド１０６から記録媒体Ｐにインクが液滴として吐出され、記録媒体Ｐ上に印刷が行われる。
【００２２】
このような印刷装置１００に備えられたキャリッジ１０１は、図２に示すように、上方に開口する略箱状をなし、扁平状をなす４つのインクカートリッジ１がその厚さ方向に配列された状態で装填されるようになっている。本実施形態では、４つのインクカートリッジ１は、図４にて右側から左側へ順に、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクが充填されている。
【００２３】
キャリッジ１０１の外側（図３中右側）には、溝３１および３２が形成されている。溝３１および３２は、それぞれ、４つのインクカートリッジ１の配列方向に沿って形成されている。
溝３１には、前述したガイド軸１０２が挿通される。また、溝３２には、ガイド軸１０２の近傍に当該ガイド軸１０２と平行に突出形成されたガイド部（図示せず）が挿通される。これにより、キャリッジ１０１をその姿勢を一定に保ったままガイド軸１０２に沿って移動させることができる。
【００２４】
また、略箱状をなすキャリッジ１０１の内側には、複数のリブ３３、３４が突出形成されている。複数のリブ３３は、扁平状をなす各インクカートリッジ１の厚さと同程度の離間距離で互いに離間している。そして、このような複数のリブ３３と対をなすようにして、複数のリブ３３と同様に、複数のリブ３４が各インクカートリッジ１の厚さと同程度の間隔で互いに離間している。このような複数のリブ３３、３４同士の間に、対応するインクカートリッジ１が装填される。これにより、インクカートリッジ１の厚さ方向での移動をリブ３３、３４により規制し各インクカートリッジ１を位置決めすることができる。また、インクカートリッジ１をリブ３３、３４に沿って容易に着脱することができる。
【００２５】
また、キャリッジ１０１の内側には、その底面から上方に向け、インクジェットヘッド１０６にインクを供給するための中空針３６が突出している。キャリッジ１０１にインクカートリッジ１が装填されると、中空針３６がインクカートリッジ１の排出口７２と係合し、インクカートリッジ１から、中空針３６、図示しない流路を介してインクジェットヘッド１０６にインクが供給される。
【００２６】
また、キャリッジ１０１の内側には、インクカートリッジ１が装填されたときに、後述するインクカートリッジ１の係合片２４と係合する凹部３７、３８が形成されている。これにより、前述したリブ３３、３４とともに、インクカートリッジ１をキャリッジ１０１に対し正規の位置に固定することができる。
さらに、キャリッジ１０１の内側には、下部（底部）に、後述するインクカートリッジ１のガイド部２７に係合する凹部３９が形成されているとともに、弾性材料で構成された係合ピン４０が突出するように設けられている。これにより、インクカートリッジ１の下部をキャリッジ１０１に対し正規の位置により確実に位置決めすることができる。
このようなキャリッジ１０１の内側の下部には、後述するインクカートリッジ１の端子６２と接触する端子４１が設けられている。この端子４１は、印刷装置１００の本体に設けられている後述する主回路１１２や制御部１０５（図９参照）に電気的に接続されている。
【００２７】
次に、このようなキャリッジ１０１に装填されるインクカートリッジ１について説明する。
図５に示すインクカートリッジ１は、カートリッジ本体２と、カートリッジ本体２に設置されたセンサ（液体検出素子）８と、センサ８に電気的に接続された回路基板（電極部）６とを有している。
【００２８】
カートリッジ本体２は、その外形形状が扁平状をなし、例えば樹脂材料で構成されている。
カートリッジ本体２の外壁面（縁部２５の上部）には、弾性変形可能な板状の係合片２４が片持ち支持されている（図５（ｂ）参照）。この係合片２４は、その表面に第１の凸部２４１および２つの第２の凸部２４２が形成されている。
【００２９】
第１の凸部２４１は、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１（印刷装置１００）に装填された状態（以下、単に「装填状態」と言う）で、前述したキャリッジ１０１の凹部３８に係合する（図３参照）。また、各第２の凸部２４２は、それぞれ、装填状態で、前述したキャリッジ１０１の凹部３７に係合する（図３参照）。このような係合により、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１から不本意に離脱するのを防止することができる。
【００３０】
また、カートリッジ本体２の外壁面（縁部２５の下部）には、突出したガイド部２７が形成されている。ガイド部２７は、装填状態で、前述したキャリッジ１０１の凹部（ガイド溝）３９に係合する（図３参照）。これにより、インクカートリッジ１の位置決めがなされる。
カートリッジ本体２の縁部２５と反対側の縁部２６の上部には、凹没形成された凹部２８が形成されている。凹部２８は、親指の平が入る程度の大きさに形成されている。
【００３１】
また、カートリッジ本体２の縁部２６の下部には、回路基板６が設置される基板設置部２９が突出形成されている。基板設置部２９は、装填状態で、その上面２９１が、キャリッジ１０１に設けられ弾性材料で構成された係合ピン４０に係合する（図３参照）。このような装填状態となることにより、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１から不本意に離脱するのを防止することができる。また、インクカートリッジ１のキャリッジ１０１に対する位置決めが確実に行われる。
【００３２】
また、このカートリッジ本体２には、中空部（内腔部）が形成されており、図６に示すように、インクが貯留される貯留部７１と、貯留部７１からインクを排出するための排出口７２と、貯留部７１から排出口７２へインクを導く流路７３とを有している。
図６に示すように、流路７３は、カートリッジ本体２の底部２０の貯留部７１の底面７１１付近に形成されている。流路７３の一端側（図６中左側）は、貯留部７１に連通し、他端側（図６中右側）は、後述する弁機構２３を介して排出口７２に連通し得るようになっている。この流路７３は、底面７１１に沿って図６中左右方向に延在する部分を有し、その部分と貯留部７１との間の部分が、底壁７１２を構成している。この底壁７１２には、流路７３に露出するように、センサ８が設けられている。すなわち、センサ８は、底壁７１２の一部を構成している。なお、センサ８については、後に詳述する。
【００３３】
カートリッジ本体２の下面２１の右側には、下方に突出した凸部２２が形成されている（図６参照）。この凸部２２には、凹部２２１が形成されており、当該凹部２２１に（下方に向かって）排出口７２が開口している。
また、インクカートリッジ１には、排出口７２を開閉する弁機構２３が設置されている。弁機構２３は、弁体２３１と、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１に装填されていないときに弁体２３１と係合してシールするシール部材２３３と、弁体２３１をシール部材２３３に向けて付勢するコイルバネ２３２とで構成されている。
【００３４】
シール部材２３３は、リング状をなし、その内側の空間が前述した凹部２２１を形成している。このシール部材２３３は、弾性材料で構成されている。この弾性材料としては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料を用いることができる。
【００３５】
弁体２３１は、排出口７２に接近または離間するように移動可能に設置されている。弁体２３１は、インクカートリッジ１が印刷装置１００の本体（キャリッジ１０１）に装填されていない状態（非装填状態）で、コイルバネ２３２の付勢力により、シール部材２３３に密着する。これにより、排出口７２からインクが不本意な部位へ流出するのを防止することができる。また、弁体２３１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、各種金属材料や各種プラスチック等を単独または組み合わせて用いることができる。
装填状態では、印刷装置１００のキャリッジ１０１から突出した中空針３６がコイルバネ２３２の付勢力に抗して弁体２３１を押圧して、排出口７２を開く。これにより、インクが中空針３６に形成された孔３６１を介してインクジェットヘッド１０６に供給される。
【００３６】
回路基板６は、前述したセンサ８に電気的に接続された複数の端子６２を有している。この複数の端子６２は、図５（ａ）に示すように、千鳥格子状に配置されている。また、各端子６２は、装填状態で、前述したキャリッジ１０１の端子４１と接触する（図３参照）。これにより、装填状態で、センサ８と主回路１１２とが電気的に接続され、センサ８からの信号を主回路１１２へ伝送したり、主回路１１２からの信号をセンサ８へ伝送したりすることができる。ここで、各端子６２は、回路基板６の端子６２とは反対側に設けられた端子集積部（図示せず）で集積され、図示しないケーブル（樹脂膜等の絶縁膜により導体を覆って絶縁したもの）等による配線を介してセンサ８に電気的に接続されている。
【００３７】
次に、センサ（液体検出素子）８およびこのセンサ８を備える液体検出装置について説明する。
図７および図８に示すように、センサ８は、圧電体８１を有している。圧電体８１は、板状をなし、その中央部には、凹部８１１が形成され、その中央部が振動子として機能する薄肉部８１２となっている。この圧電体８１は、底壁７１２に設けられた凹部内に設置（固定）されている。そして、圧電体８１は、流路７３の上側（鉛直方向上側）に位置し、その薄肉部８１２の凹部８１１側が流路７３に露出している。すなわち、圧電体８１の薄肉部８１２の凹部８１１側が下側（鉛直方向下側）を向き、凹部８１１により流路７３の一部が構成されている。
【００３８】
圧電体８１の寸法は、特に限定されないが、例えば、図示例のように圧電体８１の平面視での形状がほぼ四角形の場合、その一辺の長さは、それぞれ、例えば、１〜５ｍｍ程度、厚肉部８１３の厚さは、例えば、５０〜１５０μｍ程度、薄肉部８１２の厚さは、例えば、５〜５０μｍ程度とすることができる。また、例えば、薄肉部８１２の平面視での形状がほぼ円形の場合、その直径は、例えば、０．５〜２ｍｍ程度とすることができる。
【００３９】
なお、凹部８１１は、圧電体８１の完全な中央位置に位置している必要はなく、少しずれていてもよいことは、言うまでもない。また、薄肉部８１２の形状は、円に限定されるものではなく、例えば、楕円、四角形等の多角形等でも問題はない。
また、カートリッジ本体２の底部２０における流路７３を画成する内壁面の、圧電体８１の凹部８１１の下方（鉛直方向下方）には、凸部２０１が形成されている（設けられている）。すなわち、流路７３のうち、圧電体８１の凹部８１１の下方に配置されている流路７３は、ほぼコの字状に形成されており、その折り返し部７３１に、圧電体８１の凹部８１１が位置している。
【００４０】
また、圧電体８１の厚肉部８１３と底壁７１２との間には、環状の封止部材５１が設けられており、この封止部材５１により、厚肉部８１３と底壁７１２との間が液密に封止（シール）されている。
貯留部７１に貯留されているインクは、流路７３内を、図７中左側から圧電体８１の凹部８１１を経て右側に流れる。
【００４１】
また、圧電体８１の薄肉部８１２の上側（凹部８１１と反対側）の面上には、互いに離間した電極（第１の電極）８２および電極（第２の電極）８３が設けられている。本実施形態では、電極８２は、入力電極（駆動用の電極）、電極８３は、出力電極（検出用の電極）として、それぞれ用いられる（機能する）。
電極８２には、圧電体８１の図７中左側の端部まで延在する端子８２１が接続されている。また、電極８３には、圧電体８１の図７中右側の端部まで延在する端子８３１が接続されている。なお、本実施形態では、電極８２と端子８２１、電極８３と端子８３１は、それぞれ、一体的に形成されている。
【００４２】
これら端子８２１および８３１は、それぞれ、図示しない配線を介して、前述した回路基板６の所定の端子６２に接続されている。これにより、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１に装填された状態（装填状態）で、電極８２および８３は、それぞれ、主回路１１２に電気的に接続される。
電極８２および８３の構成材料としては、それぞれ、電極材料であれば、種類は特に限定されるものではなく、公知の各種電極材料を用いることができる。例えば、電極８２および８３の構成材料としては、それぞれ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等の金属材料、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２等の導電性酸化物、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられ、通常塩化鉄、ヨウ素、強酸、有機酸、ポリスチレンサルフォニック酸などの高分子でドープされ導電性を付与された状態で用いられる。さらに、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
また、圧電体８１の薄肉部８１２の下側（凹部８１１側）の面上には、電極（第３の電極）８４が設けられている。本実施形態では、電極８４は、電極８２および８３の共通電極、すなわち、電極８２および８３の共通の対向電極として用いられる（機能する）。
この電極８４の構成材料としては、例えば、前記電極８２、８３と同様のものを用いることができるが、用いるインク（液体）に対して耐食性等が低い場合等、必要に応じて、電極８４の表面に、所定の保護膜を設け、その表面を保護膜で被覆するのが好ましい。例えば、電極８４の構成材料として、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ等を用いる場合は、保護膜を設ける必要がなく、また、Ａｌ、Ｔａ等を用いる場合は、保護膜を設けるのが好ましい。なお、Ａｌの場合は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の保護膜を設け、また、Ｔａの場合は、例えば、Ｔａ２Ｏ５等の保護膜を設ける。
【００４４】
また、本実施形態では、圧電体８１の薄肉部８１２は、厚みすべりモードで振動するように構成されている（圧電体８１の薄肉部８１２の振動モードは、厚みすべりモードである）。すなわち、圧電体８１は、その板面に平行な方向に分極している。このような圧電体８１では、電極８２と電極８４との間に電圧を印加することにより、薄肉部８１２の両面が互いに反対方向にずれるように変形する。すなわち、電極８２と電極８４との間に交流電圧やパルス電圧を印加すると、薄肉部８１２が厚みすべりモードで振動する。
【００４５】
そして、圧電体８１の薄肉部８１２が共振している（共振周波数で振動している）ときの電極８３と電極８４との間の電圧を検出し、この検出結果に基づいて、薄肉部８１２の共振周波数を求める（検出する）ことができる。また、前記薄肉部８１２が共振しているときの電極８２と電極８４との間に印加する電圧の値（大きさ）と、電極８３と電極８４との間に生じる電圧の値とに基づいて、挿入損失（共振時の挿入損失）を求める（検出する）ことができる。
【００４６】
なお、圧電体８１の薄肉部８１２の振動モードは、厚みモードでもよい。この場合、圧電体８１は、その厚さ方向に分極している。
また、本実施形態では、圧電体８１は、水晶で構成されている。既製品のＡＴカット水晶振動子は既に凹部を有しているため、これを凹部８１１として利用することで、インクカートリッジ１（インク検出機構）の製造を簡単化することができる。また、水晶は、温度依存性が小さいので、温度補正膜等を設ける必要がなく、圧電体８１の薄肉部８１２の共振周波数や共振時の挿入損失を精度良く検出することができる。
【００４７】
なお、圧電体８１は、水晶（ＡＴカット水晶振動子）に限らず、例えば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒyＴｉ1-yＯ3）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）、さらに、これらのものに、ニオブ、ニッケル、マグネシウム等の金属を添加したもの等の強誘電体を用いることができる。より具体的には、圧電体８１の構成材料としては、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコン酸（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）、亜鉛ニオブ酸鉛チタン酸鉛（ＰＺＮＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）（ＢＴＯ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）（ＬＮ）、ＺｎＯ、ＡｌＮ等を用いることができる。
【００４８】
圧電体８１として水晶以外のものを用いる場合は、例えば、温度補正膜を設けたり、また、共振周波数や共振時の挿入損失を求める際、温度補正を行うことで、精度を向上させることができる。
液体検出装置は、貯留部７１内のインク（液体）の有無（残量がほぼゼロか否か）、すなわち、貯留部７１内のインク終了（貯留部７１内のインクが使い尽くされたこと）と、貯留部７１内の粘度および濃度のうちの少なくとも一方とを検出する（求める）装置であり、前述したセンサ８を備えている。そして、液体検出装置は、そのセンサ８の薄肉部８１２と主回路１１２とで構成され、薄肉部８１２を共振（発振）させる共振手段である発振回路（発振器）１１１と、第１の計測回路（検出手段）１１３と、第２の計測回路（検出手段）１１４と、制御部（制御手段）１０５と、各種の情報を表示（報知）する表示手段（報知手段）である表示部１０７と、記憶部（記憶手段）１０８とを有している。前記主回路１１２、第１の計測回路１１３、第２の計測回路１１４、制御部１０５、表示部１０７および記憶部１０８は、それぞれ、印刷装置１００の本体に設けられている。なお、前記制御部１０５、表示部１０７および記憶部１０８は、それぞれ、液体検出装置専用の手段ではなく、印刷装置１００全体の手段である。
【００４９】
まず、貯留部７１内のインクの有無と、粘度または濃度とを検出するための原理について説明する。
センサ８の薄肉部８１２の共振周波数は、センサ８の薄肉部８１２にインク（液体）が接触しているか否かにより変化し、また、インクの粘度および濃度に応じて変化する。
また、センサ８の薄肉部８１２の共振時の挿入損失（損失）は、センサ８の薄肉部８１２にインクが接触しているか否かにより変化し、また、インクの粘度および濃度に応じてそれぞれ変化する。
【００５０】
すなわち、センサ８の薄肉部８１２にインクが接触していない場合は、接触している場合に比べて、共振周波数は、高く、共振時の挿入損失は、小さい。
一方、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロの場合は、センサ８の薄肉部８１２にインクが接触しておらず、また、貯留部７１内のインクの残量がゼロではない場合は、センサ８の薄肉部８１２にインクが接触している。
【００５１】
したがって、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロの場合は、ゼロではない場合に比べて、共振周波数は、高く、共振時の挿入損失は、小さい。
また、インクの粘度が低いほど、共振周波数は、高く、共振時の挿入損失は、小さい。
また、同様に、インクの濃度が低いほど、共振周波数は、高く、共振時の挿入損失は、小さい。
【００５２】
液体検出装置は、制御部１０５の制御により、前記の関係を利用して、貯留部７１内のインクの有無と、貯留部７１内のインクの粘度および濃度のうちの少なくとも一方とを検出する。
ここで、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロか否かの検出は、センサ８の薄肉部８１２の共振周波数に基づいて行ってもよく、また、センサ８の薄肉部８１２の共振時の挿入損失に基づいて行ってもよい。また、貯留部７１内のインクの粘度や濃度の検出は、センサ８の薄肉部８１２の共振周波数に基づいて行ってもよく、また、センサ８の薄肉部８１２の共振時の挿入損失に基づいて行ってもよい。
【００５３】
但し、センサ８の薄肉部８１２の共振時の挿入損失は、共振周波数に比べて、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロか否かにより大きく変化するので、共振時の挿入損失に基づいて、インクの残量がほぼゼロか否かを判別するのが好ましい。
また、センサ８の薄肉部８１２の共振周波数は、共振時の挿入損失に比べて、インクの粘度および濃度に応じてそれぞれ大きく変化するので、共振周波数に基づいて、インクの粘度や濃度を求めるのが好ましい。
【００５４】
また、インク検出（液体検出）の際は、まず、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロか否かを判別し、その結果、インクの残量がゼロであると判別された場合は、インクの粘度や濃度を求める処理は実行せず、インクの残量がゼロではないと判別された場合にのみ、インクの粘度や濃度を求める処理を実行するように構成されているのが好ましい。これにより、無駄な処理を省略することができる。
【００５５】
前記共振周波数に基づいてインクの残量がほぼゼロか否かを判別する際に用いるしきい値、共振時の挿入損失に基づいてインクの残量がほぼゼロか否かを判別する際に用いるしきい値、共振周波数からインクの粘度や濃度を求めるための演算式やテーブル等の検量線、共振時の挿入損失からインクの粘度や濃度を求めるための演算式やテーブル等の検量線等、必要な情報は、予め、実験的に求め、記憶部１０８に記憶しておき、制御部１０５が必要時に読み出して使用するようになっている。
【００５６】
なお、インクの粘度の検出方法とインクの濃度の検出方法は、ほぼ同じであるので、以下の説明では、代表的に、インクの濃度を検出する場合について説明するが、本発明では、インクの粘度および濃度のうち、インクの粘度のみを検出するようになっていてもよく、また、インクの濃度のみを検出するようになっていてもよく、また、インクの粘度および濃度の双方を検出するようになっていてもよい。
【００５７】
次に、貯留部７１内のインクの残量がゼロの場合と、インクの濃度が低濃度の場合と、インクの濃度が高濃度の場合とのセンサ８の薄肉部８１２の共振周波数および共振時の挿入損失について、具体例を説明する。
図１０は、図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置におけるインクの残量がゼロの場合と、インクの濃度が低濃度の場合と、インクの濃度が高濃度の場合とのセンサの薄肉部の振動の周波数と、挿入損失との関係を示すグラフである。なお、振動モードは、厚みすべりモードである。
【００５８】
図１０に示す具体例では、インクの残量がゼロの場合の共振周波数ｆ１は、７０ＭＨｚであり、インクの濃度が低濃度の場合の共振周波数ｆ２は、ｆ１に対して−４００ｐｐｍ、インクの濃度が高濃度の場合の共振周波数ｆ３は、ｆ１に対して−６００ｐｐｍである。このように、インクの残量がゼロの場合は、ゼロではない場合に比べて、共振周波数は、高い。また、インクの濃度が低濃度の場合の共振周波数は、インクの濃度が高濃度の場合の共振周波数よりも高い。
【００５９】
また、インクの残量がゼロの場合の共振時の挿入損失は、２ｄＢであり、インクの濃度が低濃度の場合の共振時の挿入損失は、１０ｄＢ、インクの濃度が高濃度の場合の共振時の挿入損失は、１０．５ｄＢである。このように、インクの残量がゼロの場合は、ゼロではない場合に比べて、共振時の挿入損失は、小さい。また、インクの濃度が低濃度の場合の共振時の挿入損失は、インクの濃度が高濃度の場合の共振時の挿入損失よりも小さい。
【００６０】
液体検出装置の発振回路１１１は、装填状態において、センサ８の電極８２および８３が、それぞれ、主回路１１２に電気的に接続されることで形成される。この発振回路１１１としては、センサ８の薄肉部８１２を共振させることが可能なものであれば、特に限定されず、例えば、コルピッツ型発振回路、ハートレー型発振回路、帰還発振回路等、各種のものを用いることができる。
【００６１】
記憶部１０８は、演算式やテーブル等の検量線、各種の情報、データ、プログラム等が記憶（記録）される記憶媒体（記録媒体）を有している。この記憶媒体は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory：揮発性、不揮発性のいずれをも含む）、ＦＤ（Floppy Disk（「Floppy」は登録商標））、ＨＤ（Hard Disk）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）等のような、磁気的、光学的記録媒体、もしくは半導体メモリーで構成されている。この記憶部１０８における書き込み（記憶）、書き換え、消去、読み出し等の制御は、制御部１０５によりなされる。
【００６２】
制御部１０５は、印刷動作、例えば、インクジェットヘッド１０６の液滴吐出動作等を制御する機能を有している。すなわち、制御部１０５は、印刷装置１００の各部の作動（駆動）、例えば、インクジェットヘッド１０６、表示部１０７、発振回路１１１（主回路１１２）、第１の計測回路１１３、第２の計測回路１１４等の作動をそれぞれ制御する。
また、制御部１０５には、前記第１の計測回路１１３および第２の計測回路１１４からの計測値、図示しない操作部（操作手段）からの信号が、それぞれ、随時入力される。
【００６３】
この制御部１０５は、例えば、演算部やメモリー等を内蔵するマイクロコンピュータやＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成されている。
なお、制御部１０５により、貯留部７１内のインクの残量（液体残量）がほぼゼロか否かを判別する判別手段と、貯留部７１内のインク（液体）の粘度や濃度を求める液体条件取得手段との主機能が達成（構成）される。
【００６４】
表示部１０７としては、例えば、液晶パネルを備えた液晶表示装置、ＥＬパネルを備えたＥＬ表示装置、ＣＲＴ等、電子画像を表示する各種ディスプレイ等を用いることができる。
この表示部１０７には、インクカートリッジ１の貯留部７１内のインクの有無、インクの粘度や濃度、これらに関連した情報（例えば、インクカートリッジ１の交換を要する旨）等が表示される。
なお、報知手段としては、前記表示部１０７に限らず、例えば、スピーカを用いて音声で報知する手段等を用いてもよい。
【００６５】
次に、液体検出装置の作用（動作）について説明する。
制御部１０５の制御により、まず、発振回路１１１を作動させる。これにより、センサ８の薄肉部８１２が、厚みすべりモードで共振（共振周波数で振動）する。
この場合、薄肉部８１２からの振動の漏れは、その周囲（周辺部）の厚肉部８１３により抑制（または防止）されるとともに、振動モードとして厚みすべりモードを用いているので、これらの相乗効果により、薄肉部８１２の振動を、確実に凹部８１１内に閉じ込めることができ（ほぼ薄肉部８１２のみを振動させることができ）、振動の漏れを防止することができる。
【００６６】
次いで、第２の計測回路１１４を作動させ、薄肉部８１２の共振時の挿入損失を求める処理を実行する。すなわち、センサ８の電極８２と電極８４との間の電圧に対応する信号（電圧）と、電極８３と電極８４との間の電圧に対応する信号（電圧）とは、それぞれ、第２の計測回路１１４に入力され、第２の計測回路１１４は、例えば、アンプのゲインを可変することや、Ａ／Ｄ変換等を行って、これらの信号の電圧レベルを求め、薄肉部８１２の共振時の挿入損失を求め、制御部１０５に送出する。
【００６７】
制御部１０５は、検出された薄肉部８１２の共振時の挿入損失を、しきい値と比較して、貯留部７１内のインクの残量がゼロか否かを判別する。
この結果、インクの残量がゼロではない場合は、第１の計測回路１１３を作動させ、薄肉部８１２の共周波数を求める処理を実行する。すなわち、センサ８の電極８３と電極８４との間の電圧に対応する信号（電圧）は、第１の計測回路１１３に入力され、第１の計測回路１１３は、その信号の所定時間内の波数（パルス数）を計数し、薄肉部８１２の共振周波数を求め、制御部１０５に送出する。
制御部１０５は、演算式やテーブル等の検量線を用い、検出された薄肉部８１２の共振周波数に基づいて、貯留部７１内のインクの濃度を求める。
【００６８】
一方、インクの残量がゼロである場合は、前記インクの濃度を求める処理は実行しない。
そして、表示部１０７に、貯留部７１内のインクの有無、インクの濃度等を表示する。この場合、インクの濃度を、例えば、高濃度、正常濃度（標準濃度）、低濃度等のように、段階的に表示してもよく、また、連続的に表示してもよい。
【００６９】
これにより、ユーザーは、インクカートリッジ１内にインクがまだ有ること、そのインクの濃度、インクカートリッジ１内のインクがほぼ完全に無くなった（使い尽くされた）こと等を正確に知ることができる。
以上説明したように、本実施形態の液体検出装置によれば、センサ８の薄肉部８１２の振動を、確実に凹部８１１内に閉じ込めることができ（ほぼ薄肉部８１２のみを振動させることができ）、振動の漏れを防止することができるので、薄肉部８１２の共振周波数や共振時の挿入損失を精度良く検出することができ、これによって、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロとなったことと、インクの粘度や濃度とを正確に検出することができる。
【００７０】
また、インクの残量がほぼゼロになるまでは、センサ８の薄肉部８１２にはインクが接触しており、インクの残量がほぼゼロになると、薄肉部８１２に接触しているインクがその薄肉部８１２から離間するが、センサ８（圧電体８１）は、その薄肉部８１２の凹部８１１側が、下方を向き、流路７３に露出するように設けられているので、インクの残量がほぼゼロになると、まず、凹部８１１内のインクの液面が下がり、薄肉部８１２に接触しているインクが、その薄肉部８１２から確実に離間する。そして、薄肉部８１２からインクが離間すると、薄肉部８１２の共振周波数や共振時の挿入損失が大幅に変化し、これにより、インクの残量がほぼゼロとなったことを、正確かつ確実に検出することができる。
【００７１】
さらに、センサ８の凹部８１１の下方に配置されている流路７３は、ほぼコの字状に形成されており、その折り返し部７３１に、圧電体８１の凹部８１１が位置しているので、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロになったときに、薄肉部８１２の下方にインクが溜まっていて、そのインクが薄肉部８１２に接触するのを防止することができる。これによって、インクの残量がほぼゼロとなったことを、より正確かつ確実に検出することができる。また、流路７３がほぼコの字状に形成されているので、インクが円滑に流れる。
【００７２】
また、圧電体８１には凹部８１１が形成されており、薄肉部８１２を所定の厚さにしつつ、厚肉部８１３により、全体の強度（剛性）を高くすることができる。
また、センサ８への配線は、圧電体８１の上側の電極８２および８３のみになされ、下側の電極８４へはなされないので、流路７３内に配線を引き回す必要がなく、実装を容易に行うことができる。
【００７３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態の液体検出装置は、電極（共通電極）８４が省略されており、インク（液体）が、導電性を有していて、その共通電極を兼ねることが異なっていること以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７４】
本実施形態では、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロの場合は、共通電極がない場合と等価になり、発振回路１１１を作動させても、センサ８の薄肉部８１２は、振動（共振）しない。したがって、制御部１０５は、発振回路１１１を作動させた際に、センサ８の薄肉部８１２が振動（共振）しないこと（振動が停止したこと）を検出（検知）することで、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロであると判別する。
この第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、第２実施形態は、後述する第３実施形態にも適用することができる。
【００７５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１１は、第３実施形態における液体検出装置およびインクカートリッジの主要部を示す断面図（図６に相当する図）である。なお、以下の説明では、図１１において、上下方向を鉛直方向、左右方向を水平方向とする。
【００７６】
図１１に示すように、第３実施形態では、流路７３は、カートリッジ本体２の底部２０に、そのコの字状の部分の一部を除き、略鉛直方向に沿って形成されている。
また、センサ８の圧電体８１は、流路７３の側方（図１１中右側）に位置し、その薄肉部８１２の凹部８１１側が流路７３に露出している。すなわち、圧電体８１の薄肉部８１２の凹部８１１側が略水平方向（図１１中左側）を向き、凹部８１１により流路７３の一部が構成されている。なお、流路７３のコの字状の部分は、圧電体８１の図１１中左側に位置している。
【００７７】
この第３実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、第３実施形態では、流路７３、特に、凹部８１１からの気泡の排出性を向上させることができる。
以上、本発明の液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７８】
また、前述した実施形態では、貯留部と排出口と流路とで構成されたインク供給系がインクカートリッジに１つ設けられているものについて説明したが、インク供給系がインクカートリッジに複数設けられていてもよい。例えば、インクカートリッジにマゼンタ用とシアン用とイエロー用の３つのインク供給系を設けたもの、また、インクカートリッジにマゼンタ用とシアン用とイエロー用とブラック用の４つのインク供給系を設けたものであっても本発明を適用することができるのは言うまでもない。
また、前述した実施形態では、液体として、インクを例に説明したが、本発明では、液体は、インクには限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の液体検出装置を備える印刷装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す印刷装置に備えられたキャリッジの斜視図である。
【図３】図２に示すキャリッジの側面図である。
【図４】図２に示すキャリッジの平面図である。
【図５】図１に示す印刷装置（キャリッジ）に装填されるインクカートリッジを示す斜視図である。
【図６】図５中のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置のセンサおよびその周辺部を示す断面図（図６の部分拡大図）である。
【図８】図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置のセンサを示す平面図である。
【図９】図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置の主要回路部を示すブロック図である。
【図１０】図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置におけるセンサの薄肉部の振動の周波数と、挿入損失との関係を示すグラフである。
【図１１】第３実施形態における液体検出装置およびインクカートリッジの主要部を示す断面図（図６に相当する図）である。
【符号の説明】
【００８０】
１……インクカートリッジ ２……カートリッジ本体 ２０……底部 ２０１……凸部 ２１……下面 ２２……凸部 ２２１……凹部 ２３……弁機構 ２３１……弁体 ２３２……コイルバネ ２３３……シール部材 ２４……係合片 ２４１……第１の凸部 ２４２……第２の凸部 ２５、２６……縁部 ２７……ガイド部 ２８……凹部 ２９……基板設置部 ２９１……上面 ３１、３２……溝 ３３、３４……リブ ３６……中空針 ３６１……孔 ３７……第２の凹部 ３８……第１の凹部 ３９……第３の凹部（ガイド溝） ４０……係合ピン ４１……端子 ５１……封止部材 ６……回路基板 ６２……端子 ７１……貯留部 ７１１……底面 ７１２……底壁 ７２……排出口 ７３……流路 ７３１……折り返し部 ８……センサ ８１……圧電体 ８１１……凹部 ８１２……薄肉部 ８１３……厚肉部 ８２〜８４……電極 ８２１、８３１……端子 １００……印刷装置 １０１……キャリッジ １０２……ガイド軸 １０３……ベルト １０４……キャリッジモータ １０５……制御部 １０６……インクジェットヘッド １０７……表示部 １０８……記憶部 １１１……発振回路 １１２……主回路 １１３……第１の計測回路 １１４……第２の計測回路 Ｐ……記録媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙などの記録媒体に印刷を行う印刷装置として、インクジェット方式を採用するプリンタが知られている。かかる方式のプリンタは、一般に、キャリッジに装填されたインクカートリッジからインクジェットヘッドにインクを供給し、インクジェットヘッドから記録媒体にインクを液滴として吐出することにより、印刷を行う。
このような印刷装置にあっては、インクカートリッジがキャリッジに対し着脱可能となっており、インクカートリッジ内のインクの残量がほぼゼロまたは所定量以下となったときに、そのインクカートリッジを新たなインクカートリッジと交換することができる。
【０００３】
かかるインクカートリッジは、インクが貯留された貯留部と、この貯留部内のインクを液滴吐出ヘッドへ供給するための排出口と、貯留部と排出口とを連通させる流路とを有しており、その貯留部内のインクの残量を液体検出装置により検出するようになっている。
液体検出装置としては、例えば、特許文献１に開示されているように、貯留部の内壁面の一部を構成する振動板と、この振動板上に設けられた圧電体とを有するものが知られている。かかる液体検出装置にあっては、圧電体により振動板を振動させ、その共振周波数の変化に基づいて貯留部内のインク残量を検出することができる。そして、このようなインク残量の検出結果をディスプレイなどに表示することにより、インクカートリッジの交換時期等をユーザーに知らせることができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかる液体検出装置では、圧電体により振動板を振動させた際、その振動の漏れが生じる。このため、貯留部のインクの残量がゼロか否かを正確に検出することはできない。
また、その液体検出装置は、インクの残量を検出するものであり、インクの粘度や濃度を検出することはできない。このため、インクの粘度や濃度を検出するためには、別途、その検出装置を設置しなければならず、構造が複雑化するとともに、広い設置スペースを必要とし、装置全体が大型化してしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４６０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、液体の残量がほぼゼロとなったことと、液体の粘度または濃度とを正確に検出することができる液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液体検出装置は、液体が貯留される貯留部と、前記貯留部から液体を排出するための排出口と、前記貯留部から前記排出口へ前記液体を導く流路とを備えた液体容器に用いられ、前記貯留部内の液体の有無を検出する液体検出装置であって、
中央部に凹部が形成され、該中央部が振動子として機能する薄肉部となっており、該薄肉部の前記凹部側が前記流路に露出するように設けられた圧電体と、
前記圧電体の薄肉部を共振させる共振手段と、
前記圧電体の薄肉部の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別する判別手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求める液体条件取得手段とを有し、
前記圧電体の薄肉部の振動モードは、厚みすべりモードまたは厚みモードであることを特徴とする。
【０００８】
これにより、液体の残量がほぼゼロとなったことと、液体の粘度または濃度とを正確に検出することができる。
すなわち、圧電体の中央部に凹部が形成され、その中央部の薄肉部が振動子として機能するようになっているので、薄肉部からの振動の漏れは、その周囲（周辺部）の厚肉部により抑制（または防止）されるとともに、振動モードを厚みすべりモードまたは厚みモードとすることで、これらの相乗効果により、薄肉部の振動を、確実にその凹部内に閉じ込めることができ（ほぼ薄肉部のみを振動させることができ）、振動の漏れを防止することができる。これにより、圧電体の薄肉部の共振周波数や共振時の挿入損失を精度良く検出することができ、これによって、液体の残量がほぼゼロとなったことと、液体の粘度または濃度とを正確に検出することができる。
【０００９】
また、液体の残量がほぼゼロになるまでは、圧電体の薄肉部には液体が接触しており、液体の残量がほぼゼロになると、薄肉部に接触している液体がその薄肉部から離間するが、圧電体は、その薄肉部の凹部側が流路に露出するように設けられているので、液体の残量がほぼゼロになると、まず、凹部内の液体の液面が下がり、薄肉部に接触している液体が、その薄肉部から確実に離間する。そして、薄肉部から液体が離間すると、圧電体の薄肉部の共振周波数や共振時の挿入損失が大幅に変化し、これにより、液体の残量がほぼゼロとなったことを、正確かつ確実に検出することができる。
【００１０】
本発明の液体検出装置では、前記圧電体の薄肉部の前記凹部側が鉛直方向下側を向き、前記凹部により前記流路の一部が構成されていることが好ましい。
これにより、液体の残量がほぼゼロとなったことを、より正確かつ確実に検出することができる。
本発明の液体検出装置では、前記圧電体の薄肉部の前記凹部側が略水平方向を向き、前記凹部により前記流路の一部が構成されていることが好ましい。
これにより、流路（凹部）からの気泡の排出性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の液体検出装置では、前記流路がほぼコの字状に形成されており、その折り返し部に、前記凹部が位置していることが好ましい。
これにより、液体の残量がほぼゼロになったときに、圧電体の薄肉部の下方に液体が溜まっていて、その液体が薄肉部に接触するのを防止することができ、これによって、液体の残量がほぼゼロとなったことを、より正確かつ確実に検出することができる。また、液体が流路を円滑に流れる。
【００１２】
本発明の液体検出装置では、前記共振手段は、前記圧電体の薄肉部を一部に含む発振回路を有し、該発振回路を作動させて、前記圧電体の薄肉部を共振させるよう構成されていることが好ましい。
これにより、圧電体の薄肉部を容易かつ確実に共振させることができる。
本発明の液体検出装置では、前記圧電体は、水晶で構成されていることが好ましい。
水晶は、温度依存性が小さいので、温度補正膜等を設ける必要がなく、圧電体の薄肉部の共振周波数や共振時の挿入損失を精度良く検出することができる。
また、例えば、既製品のＡＴカット水晶振動子は、既に凹部を有しているため、これを利用することで、液体検出装置の製造を簡単化することができる。
【００１３】
本発明の液体検出装置では、前記圧電体の薄肉部の前記凹部と反対側の面上に設けられ、互いに離間した入力電極および出力電極と、前記圧電体の薄肉部の前記凹部側の面上に設けられた共通電極とを有し、
前記共振手段および前記検出手段の作動により、前記入力電圧と前記共通電極との間に電圧を印加しつつ、前記出力電極と前記共通電極との間の電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記圧電体の薄肉部の共振周波数を検出することが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成でかつより正確に、圧電体の薄肉部の共振周波数や共振時の挿入損失を検出することができる。
【００１４】
本発明の液体検出装置では、前記液体は、導電性を有していて、前記共通電極を兼ねることが好ましい。
これにより、構成をより簡単化することができる。
本発明の液体検出装置では、前記判別手段により、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別し、その結果、前記貯留部内の液体残量がゼロではないと判別された場合に、前記液体条件取得手段により、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めるよう構成されていることが好ましい。
これにより、液体の残量がほぼゼロであるにもかかわらず、液体の粘度または濃度を求める、無駄な処理を防止することができる。
【００１５】
本発明の液体検出装置では、前記判別手段は、前記検出手段による前記挿入損失の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別するよう構成されていることが好ましい。
これにより、液体の残量がほぼゼロとなったことを、より正確かつ確実に検出することができる。
【００１６】
本発明の液体検出装置では、前記液体条件取得手段は、前記検出手段による前記共振周波数の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めるよう構成されていることが好ましい。
これにより、液体の粘度または濃度を、より正確に検出することができる。
本発明の液体検出装置では、前記液体容器は、前記貯留部にインクが貯留されたインクカートリッジであることが好ましい。
これにより、インクカートリッジのインクの残量がほぼゼロとなったことと、インクの粘度または濃度とを正確に検出することができる。
【００１７】
本発明のインクカートリッジは、記録媒体に印刷を行う印刷装置に装填された状態で用いられ、インクが充填されたインクカートリッジであって、
液体としてインクが貯留される貯留部と、
前記貯留部からインクを排出するための排出口と、
前記貯留部から前記排出口へ前記インクを導く流路と、
中央部に凹部が形成され、該中央部が振動子として機能する薄肉部となっており、該薄肉部の前記凹部側が前記流路に露出するように設けられた圧電体とを有し、
前記圧電体の薄肉部の振動モードは、厚みすべりモードまたは厚みモードであり、
前記印刷装置に装填された状態で、前記圧電体の薄肉部を共振させ、前記圧電体の薄肉部の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出し、その検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別し、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めることが可能なように構成されていることを特徴とする。
これにより、インクカートリッジのインクの残量がほぼゼロとなったことと、インクの粘度または濃度とを正確に検出することができる。
【００１８】
本発明の印刷装置では、インクが充填されたインクカートリッジが装填された状態でそのインクを用いて記録媒体に印刷を行う印刷装置であって、
本発明の液体検出装置を備え、前記液体容器は、前記貯留部にインクが貯留されたインクカートリッジであることを特徴とする。
これにより、インクカートリッジのインクの残量がほぼゼロとなったことと、インクの粘度または濃度とを正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の液体検出装置を備える印刷装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す印刷装置に備えられたキャリッジの斜視図、図３は、図２に示すキャリッジの側面図、図４は、図２に示すキャリッジの平面図、図５は、図１に示す印刷装置（キャリッジ）に装填されるインクカートリッジを示す斜視図、図６は、図５中のＡ−Ａ線断面図、図７は、図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置のセンサおよびその周辺部を示す断面図（図６の部分拡大図）、図８は、図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置のセンサを示す平面図、図９は、図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置の主要回路部を示すブロック図である。
なお、以下の説明では、図６および図７において、上下方向を鉛直方向とする。その対応する方向は、他の図においても同様である。
【００２０】
まず、印刷装置１００の全体構成を簡単に説明する。
図１に示す印刷装置１００は、インクジェット方式を採用するプリンタであって、インクカートリッジ（液体容器）１が装填されており、そのインクカートリッジ１からのインク（液体）を用いて、紙などの記録媒体Ｐに印刷を行うものである。
図１に示すように、印刷装置１００は、インクカートリッジ１が着脱自在に装填されるキャリッジ（装填部）１０１を備え、このキャリッジ１０１は、ガイド軸１０２にその長手方向に移動自在に支持されているとともに、ベルト１０３を介してキャリッジモータ１０４から駆動力を受けるようになっている。これにより、キャリッジ１０１は、キャリッジモータ１０４の作動によりガイド軸１０２に沿って移動する。
【００２１】
このようなキャリッジ１０１の下部には、インクカートリッジ１からインクの供給を受け、記録媒体Ｐに向けインクを液滴として吐出するインクジェットヘッド１０６が設けられている。
このような印刷装置１００では、図示しない紙送りローラ対が記録媒体Ｐを搬送しながら、ガイド軸１０２に沿って記録媒体Ｐの移動方向に対し直角な方向にキャリッジ１０１が往復移動する。その際、図示しないホストコンピュータからの画像情報に応じて、インクジェットヘッド１０６から記録媒体Ｐにインクが液滴として吐出され、記録媒体Ｐ上に印刷が行われる。
【００２２】
このような印刷装置１００に備えられたキャリッジ１０１は、図２に示すように、上方に開口する略箱状をなし、扁平状をなす４つのインクカートリッジ１がその厚さ方向に配列された状態で装填されるようになっている。本実施形態では、４つのインクカートリッジ１は、図４にて右側から左側へ順に、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクが充填されている。
【００２３】
キャリッジ１０１の外側（図３中右側）には、溝３１および３２が形成されている。溝３１および３２は、それぞれ、４つのインクカートリッジ１の配列方向に沿って形成されている。
溝３１には、前述したガイド軸１０２が挿通される。また、溝３２には、ガイド軸１０２の近傍に当該ガイド軸１０２と平行に突出形成されたガイド部（図示せず）が挿通される。これにより、キャリッジ１０１をその姿勢を一定に保ったままガイド軸１０２に沿って移動させることができる。
【００２４】
また、略箱状をなすキャリッジ１０１の内側には、複数のリブ３３、３４が突出形成されている。複数のリブ３３は、扁平状をなす各インクカートリッジ１の厚さと同程度の離間距離で互いに離間している。そして、このような複数のリブ３３と対をなすようにして、複数のリブ３３と同様に、複数のリブ３４が各インクカートリッジ１の厚さと同程度の間隔で互いに離間している。このような複数のリブ３３、３４同士の間に、対応するインクカートリッジ１が装填される。これにより、インクカートリッジ１の厚さ方向での移動をリブ３３、３４により規制し各インクカートリッジ１を位置決めすることができる。また、インクカートリッジ１をリブ３３、３４に沿って容易に着脱することができる。
【００２５】
また、キャリッジ１０１の内側には、その底面から上方に向け、インクジェットヘッド１０６にインクを供給するための中空針３６が突出している。キャリッジ１０１にインクカートリッジ１が装填されると、中空針３６がインクカートリッジ１の排出口７２と係合し、インクカートリッジ１から、中空針３６、図示しない流路を介してインクジェットヘッド１０６にインクが供給される。
【００２６】
また、キャリッジ１０１の内側には、インクカートリッジ１が装填されたときに、後述するインクカートリッジ１の係合片２４と係合する凹部３７、３８が形成されている。これにより、前述したリブ３３、３４とともに、インクカートリッジ１をキャリッジ１０１に対し正規の位置に固定することができる。
さらに、キャリッジ１０１の内側には、下部（底部）に、後述するインクカートリッジ１のガイド部２７に係合する凹部３９が形成されているとともに、弾性材料で構成された係合ピン４０が突出するように設けられている。これにより、インクカートリッジ１の下部をキャリッジ１０１に対し正規の位置により確実に位置決めすることができる。
このようなキャリッジ１０１の内側の下部には、後述するインクカートリッジ１の端子６２と接触する端子４１が設けられている。この端子４１は、印刷装置１００の本体に設けられている後述する主回路１１２や制御部１０５（図９参照）に電気的に接続されている。
【００２７】
次に、このようなキャリッジ１０１に装填されるインクカートリッジ１について説明する。
図５に示すインクカートリッジ１は、カートリッジ本体２と、カートリッジ本体２に設置されたセンサ（液体検出素子）８と、センサ８に電気的に接続された回路基板（電極部）６とを有している。
【００２８】
カートリッジ本体２は、その外形形状が扁平状をなし、例えば樹脂材料で構成されている。
カートリッジ本体２の外壁面（縁部２５の上部）には、弾性変形可能な板状の係合片２４が片持ち支持されている（図５（ｂ）参照）。この係合片２４は、その表面に第１の凸部２４１および２つの第２の凸部２４２が形成されている。
【００２９】
第１の凸部２４１は、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１（印刷装置１００）に装填された状態（以下、単に「装填状態」と言う）で、前述したキャリッジ１０１の凹部３８に係合する（図３参照）。また、各第２の凸部２４２は、それぞれ、装填状態で、前述したキャリッジ１０１の凹部３７に係合する（図３参照）。このような係合により、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１から不本意に離脱するのを防止することができる。
【００３０】
また、カートリッジ本体２の外壁面（縁部２５の下部）には、突出したガイド部２７が形成されている。ガイド部２７は、装填状態で、前述したキャリッジ１０１の凹部（ガイド溝）３９に係合する（図３参照）。これにより、インクカートリッジ１の位置決めがなされる。
カートリッジ本体２の縁部２５と反対側の縁部２６の上部には、凹没形成された凹部２８が形成されている。凹部２８は、親指の平が入る程度の大きさに形成されている。
【００３１】
また、カートリッジ本体２の縁部２６の下部には、回路基板６が設置される基板設置部２９が突出形成されている。基板設置部２９は、装填状態で、その上面２９１が、キャリッジ１０１に設けられ弾性材料で構成された係合ピン４０に係合する（図３参照）。このような装填状態となることにより、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１から不本意に離脱するのを防止することができる。また、インクカートリッジ１のキャリッジ１０１に対する位置決めが確実に行われる。
【００３２】
また、このカートリッジ本体２には、中空部（内腔部）が形成されており、図６に示すように、インクが貯留される貯留部７１と、貯留部７１からインクを排出するための排出口７２と、貯留部７１から排出口７２へインクを導く流路７３とを有している。
図６に示すように、流路７３は、カートリッジ本体２の底部２０の貯留部７１の底面７１１付近に形成されている。流路７３の一端側（図６中左側）は、貯留部７１に連通し、他端側（図６中右側）は、後述する弁機構２３を介して排出口７２に連通し得るようになっている。この流路７３は、底面７１１に沿って図６中左右方向に延在する部分を有し、その部分と貯留部７１との間の部分が、底壁７１２を構成している。この底壁７１２には、流路７３に露出するように、センサ８が設けられている。すなわち、センサ８は、底壁７１２の一部を構成している。なお、センサ８については、後に詳述する。
【００３３】
カートリッジ本体２の下面２１の右側には、下方に突出した凸部２２が形成されている（図６参照）。この凸部２２には、凹部２２１が形成されており、当該凹部２２１に（下方に向かって）排出口７２が開口している。
また、インクカートリッジ１には、排出口７２を開閉する弁機構２３が設置されている。弁機構２３は、弁体２３１と、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１に装填されていないときに弁体２３１と係合してシールするシール部材２３３と、弁体２３１をシール部材２３３に向けて付勢するコイルバネ２３２とで構成されている。
【００３４】
シール部材２３３は、リング状をなし、その内側の空間が前述した凹部２２１を形成している。このシール部材２３３は、弾性材料で構成されている。この弾性材料としては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料を用いることができる。
【００３５】
弁体２３１は、排出口７２に接近または離間するように移動可能に設置されている。弁体２３１は、インクカートリッジ１が印刷装置１００の本体（キャリッジ１０１）に装填されていない状態（非装填状態）で、コイルバネ２３２の付勢力により、シール部材２３３に密着する。これにより、排出口７２からインクが不本意な部位へ流出するのを防止することができる。また、弁体２３１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、各種金属材料や各種プラスチック等を単独または組み合わせて用いることができる。
装填状態では、印刷装置１００のキャリッジ１０１から突出した中空針３６がコイルバネ２３２の付勢力に抗して弁体２３１を押圧して、排出口７２を開く。これにより、インクが中空針３６に形成された孔３６１を介してインクジェットヘッド１０６に供給される。
【００３６】
回路基板６は、前述したセンサ８に電気的に接続された複数の端子６２を有している。この複数の端子６２は、図５（ａ）に示すように、千鳥格子状に配置されている。また、各端子６２は、装填状態で、前述したキャリッジ１０１の端子４１と接触する（図３参照）。これにより、装填状態で、センサ８と主回路１１２とが電気的に接続され、センサ８からの信号を主回路１１２へ伝送したり、主回路１１２からの信号をセンサ８へ伝送したりすることができる。ここで、各端子６２は、回路基板６の端子６２とは反対側に設けられた端子集積部（図示せず）で集積され、図示しないケーブル（樹脂膜等の絶縁膜により導体を覆って絶縁したもの）等による配線を介してセンサ８に電気的に接続されている。
【００３７】
次に、センサ（液体検出素子）８およびこのセンサ８を備える液体検出装置について説明する。
図７および図８に示すように、センサ８は、圧電体８１を有している。圧電体８１は、板状をなし、その中央部には、凹部８１１が形成され、その中央部が振動子として機能する薄肉部８１２となっている。この圧電体８１は、底壁７１２に設けられた凹部内に設置（固定）されている。そして、圧電体８１は、流路７３の上側（鉛直方向上側）に位置し、その薄肉部８１２の凹部８１１側が流路７３に露出している。すなわち、圧電体８１の薄肉部８１２の凹部８１１側が下側（鉛直方向下側）を向き、凹部８１１により流路７３の一部が構成されている。
【００３８】
圧電体８１の寸法は、特に限定されないが、例えば、図示例のように圧電体８１の平面視での形状がほぼ四角形の場合、その一辺の長さは、それぞれ、例えば、１〜５ｍｍ程度、厚肉部８１３の厚さは、例えば、５０〜１５０μｍ程度、薄肉部８１２の厚さは、例えば、５〜５０μｍ程度とすることができる。また、例えば、薄肉部８１２の平面視での形状がほぼ円形の場合、その直径は、例えば、０．５〜２ｍｍ程度とすることができる。
【００３９】
なお、凹部８１１は、圧電体８１の完全な中央位置に位置している必要はなく、少しずれていてもよいことは、言うまでもない。また、薄肉部８１２の形状は、円に限定されるものではなく、例えば、楕円、四角形等の多角形等でも問題はない。
また、カートリッジ本体２の底部２０における流路７３を画成する内壁面の、圧電体８１の凹部８１１の下方（鉛直方向下方）には、凸部２０１が形成されている（設けられている）。すなわち、流路７３のうち、圧電体８１の凹部８１１の下方に配置されている流路７３は、ほぼコの字状に形成されており、その折り返し部７３１に、圧電体８１の凹部８１１が位置している。
【００４０】
また、圧電体８１の厚肉部８１３と底壁７１２との間には、環状の封止部材５１が設けられており、この封止部材５１により、厚肉部８１３と底壁７１２との間が液密に封止（シール）されている。
貯留部７１に貯留されているインクは、流路７３内を、図７中左側から圧電体８１の凹部８１１を経て右側に流れる。
【００４１】
また、圧電体８１の薄肉部８１２の上側（凹部８１１と反対側）の面上には、互いに離間した電極（第１の電極）８２および電極（第２の電極）８３が設けられている。本実施形態では、電極８２は、入力電極（駆動用の電極）、電極８３は、出力電極（検出用の電極）として、それぞれ用いられる（機能する）。
電極８２には、圧電体８１の図７中左側の端部まで延在する端子８２１が接続されている。また、電極８３には、圧電体８１の図７中右側の端部まで延在する端子８３１が接続されている。なお、本実施形態では、電極８２と端子８２１、電極８３と端子８３１は、それぞれ、一体的に形成されている。
【００４２】
これら端子８２１および８３１は、それぞれ、図示しない配線を介して、前述した回路基板６の所定の端子６２に接続されている。これにより、インクカートリッジ１がキャリッジ１０１に装填された状態（装填状態）で、電極８２および８３は、それぞれ、主回路１１２に電気的に接続される。
電極８２および８３の構成材料としては、それぞれ、電極材料であれば、種類は特に限定されるものではなく、公知の各種電極材料を用いることができる。例えば、電極８２および８３の構成材料としては、それぞれ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等の金属材料、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２等の導電性酸化物、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられ、通常塩化鉄、ヨウ素、強酸、有機酸、ポリスチレンサルフォニック酸などの高分子でドープされ導電性を付与された状態で用いられる。さらに、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
また、圧電体８１の薄肉部８１２の下側（凹部８１１側）の面上には、電極（第３の電極）８４が設けられている。本実施形態では、電極８４は、電極８２および８３の共通電極、すなわち、電極８２および８３の共通の対向電極として用いられる（機能する）。
この電極８４の構成材料としては、例えば、前記電極８２、８３と同様のものを用いることができるが、用いるインク（液体）に対して耐食性等が低い場合等、必要に応じて、電極８４の表面に、所定の保護膜を設け、その表面を保護膜で被覆するのが好ましい。例えば、電極８４の構成材料として、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ等を用いる場合は、保護膜を設ける必要がなく、また、Ａｌ、Ｔａ等を用いる場合は、保護膜を設けるのが好ましい。なお、Ａｌの場合は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の保護膜を設け、また、Ｔａの場合は、例えば、Ｔａ２Ｏ５等の保護膜を設ける。
【００４４】
また、本実施形態では、圧電体８１の薄肉部８１２は、厚みすべりモードで振動するように構成されている（圧電体８１の薄肉部８１２の振動モードは、厚みすべりモードである）。すなわち、圧電体８１は、その板面に平行な方向に分極している。このような圧電体８１では、電極８２と電極８４との間に電圧を印加することにより、薄肉部８１２の両面が互いに反対方向にずれるように変形する。すなわち、電極８２と電極８４との間に交流電圧やパルス電圧を印加すると、薄肉部８１２が厚みすべりモードで振動する。
【００４５】
そして、圧電体８１の薄肉部８１２が共振している（共振周波数で振動している）ときの電極８３と電極８４との間の電圧を検出し、この検出結果に基づいて、薄肉部８１２の共振周波数を求める（検出する）ことができる。また、前記薄肉部８１２が共振しているときの電極８２と電極８４との間に印加する電圧の値（大きさ）と、電極８３と電極８４との間に生じる電圧の値とに基づいて、挿入損失（共振時の挿入損失）を求める（検出する）ことができる。
【００４６】
なお、圧電体８１の薄肉部８１２の振動モードは、厚みモードでもよい。この場合、圧電体８１は、その厚さ方向に分極している。
また、本実施形態では、圧電体８１は、水晶で構成されている。既製品のＡＴカット水晶振動子は既に凹部を有しているため、これを凹部８１１として利用することで、インクカートリッジ１（インク検出機構）の製造を簡単化することができる。また、水晶は、温度依存性が小さいので、温度補正膜等を設ける必要がなく、圧電体８１の薄肉部８１２の共振周波数や共振時の挿入損失を精度良く検出することができる。
【００４７】
なお、圧電体８１は、水晶（ＡＴカット水晶振動子）に限らず、例えば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒyＴｉ1-yＯ3）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）、さらに、これらのものに、ニオブ、ニッケル、マグネシウム等の金属を添加したもの等の強誘電体を用いることができる。より具体的には、圧電体８１の構成材料としては、例えば、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコン酸（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）、亜鉛ニオブ酸鉛チタン酸鉛（ＰＺＮＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）（ＢＴＯ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）（ＬＮ）、ＺｎＯ、ＡｌＮ等を用いることができる。
【００４８】
圧電体８１として水晶以外のものを用いる場合は、例えば、温度補正膜を設けたり、また、共振周波数や共振時の挿入損失を求める際、温度補正を行うことで、精度を向上させることができる。
液体検出装置は、貯留部７１内のインク（液体）の有無（残量がほぼゼロか否か）、すなわち、貯留部７１内のインク終了（貯留部７１内のインクが使い尽くされたこと）と、貯留部７１内の粘度および濃度のうちの少なくとも一方とを検出する（求める）装置であり、前述したセンサ８を備えている。そして、液体検出装置は、そのセンサ８の薄肉部８１２と主回路１１２とで構成され、薄肉部８１２を共振（発振）させる共振手段である発振回路（発振器）１１１と、第１の計測回路（検出手段）１１３と、第２の計測回路（検出手段）１１４と、制御部（制御手段）１０５と、各種の情報を表示（報知）する表示手段（報知手段）である表示部１０７と、記憶部（記憶手段）１０８とを有している。前記主回路１１２、第１の計測回路１１３、第２の計測回路１１４、制御部１０５、表示部１０７および記憶部１０８は、それぞれ、印刷装置１００の本体に設けられている。なお、前記制御部１０５、表示部１０７および記憶部１０８は、それぞれ、液体検出装置専用の手段ではなく、印刷装置１００全体の手段である。
【００４９】
まず、貯留部７１内のインクの有無と、粘度または濃度とを検出するための原理について説明する。
センサ８の薄肉部８１２の共振周波数は、センサ８の薄肉部８１２にインク（液体）が接触しているか否かにより変化し、また、インクの粘度および濃度に応じて変化する。
また、センサ８の薄肉部８１２の共振時の挿入損失（損失）は、センサ８の薄肉部８１２にインクが接触しているか否かにより変化し、また、インクの粘度および濃度に応じてそれぞれ変化する。
【００５０】
すなわち、センサ８の薄肉部８１２にインクが接触していない場合は、接触している場合に比べて、共振周波数は、高く、共振時の挿入損失は、小さい。
一方、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロの場合は、センサ８の薄肉部８１２にインクが接触しておらず、また、貯留部７１内のインクの残量がゼロではない場合は、センサ８の薄肉部８１２にインクが接触している。
【００５１】
したがって、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロの場合は、ゼロではない場合に比べて、共振周波数は、高く、共振時の挿入損失は、小さい。
また、インクの粘度が低いほど、共振周波数は、高く、共振時の挿入損失は、小さい。
また、同様に、インクの濃度が低いほど、共振周波数は、高く、共振時の挿入損失は、小さい。
【００５２】
液体検出装置は、制御部１０５の制御により、前記の関係を利用して、貯留部７１内のインクの有無と、貯留部７１内のインクの粘度および濃度のうちの少なくとも一方とを検出する。
ここで、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロか否かの検出は、センサ８の薄肉部８１２の共振周波数に基づいて行ってもよく、また、センサ８の薄肉部８１２の共振時の挿入損失に基づいて行ってもよい。また、貯留部７１内のインクの粘度や濃度の検出は、センサ８の薄肉部８１２の共振周波数に基づいて行ってもよく、また、センサ８の薄肉部８１２の共振時の挿入損失に基づいて行ってもよい。
【００５３】
但し、センサ８の薄肉部８１２の共振時の挿入損失は、共振周波数に比べて、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロか否かにより大きく変化するので、共振時の挿入損失に基づいて、インクの残量がほぼゼロか否かを判別するのが好ましい。
また、センサ８の薄肉部８１２の共振周波数は、共振時の挿入損失に比べて、インクの粘度および濃度に応じてそれぞれ大きく変化するので、共振周波数に基づいて、インクの粘度や濃度を求めるのが好ましい。
【００５４】
また、インク検出（液体検出）の際は、まず、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロか否かを判別し、その結果、インクの残量がゼロであると判別された場合は、インクの粘度や濃度を求める処理は実行せず、インクの残量がゼロではないと判別された場合にのみ、インクの粘度や濃度を求める処理を実行するように構成されているのが好ましい。これにより、無駄な処理を省略することができる。
【００５５】
前記共振周波数に基づいてインクの残量がほぼゼロか否かを判別する際に用いるしきい値、共振時の挿入損失に基づいてインクの残量がほぼゼロか否かを判別する際に用いるしきい値、共振周波数からインクの粘度や濃度を求めるための演算式やテーブル等の検量線、共振時の挿入損失からインクの粘度や濃度を求めるための演算式やテーブル等の検量線等、必要な情報は、予め、実験的に求め、記憶部１０８に記憶しておき、制御部１０５が必要時に読み出して使用するようになっている。
【００５６】
なお、インクの粘度の検出方法とインクの濃度の検出方法は、ほぼ同じであるので、以下の説明では、代表的に、インクの濃度を検出する場合について説明するが、本発明では、インクの粘度および濃度のうち、インクの粘度のみを検出するようになっていてもよく、また、インクの濃度のみを検出するようになっていてもよく、また、インクの粘度および濃度の双方を検出するようになっていてもよい。
【００５７】
次に、貯留部７１内のインクの残量がゼロの場合と、インクの濃度が低濃度の場合と、インクの濃度が高濃度の場合とのセンサ８の薄肉部８１２の共振周波数および共振時の挿入損失について、具体例を説明する。
図１０は、図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置におけるインクの残量がゼロの場合と、インクの濃度が低濃度の場合と、インクの濃度が高濃度の場合とのセンサの薄肉部の振動の周波数と、挿入損失との関係を示すグラフである。なお、振動モードは、厚みすべりモードである。
【００５８】
図１０に示す具体例では、インクの残量がゼロの場合の共振周波数ｆ１は、７０ＭＨｚであり、インクの濃度が低濃度の場合の共振周波数ｆ２は、ｆ１に対して−４００ｐｐｍ、インクの濃度が高濃度の場合の共振周波数ｆ３は、ｆ１に対して−６００ｐｐｍである。このように、インクの残量がゼロの場合は、ゼロではない場合に比べて、共振周波数は、高い。また、インクの濃度が低濃度の場合の共振周波数は、インクの濃度が高濃度の場合の共振周波数よりも高い。
【００５９】
また、インクの残量がゼロの場合の共振時の挿入損失は、２ｄＢであり、インクの濃度が低濃度の場合の共振時の挿入損失は、１０ｄＢ、インクの濃度が高濃度の場合の共振時の挿入損失は、１０．５ｄＢである。このように、インクの残量がゼロの場合は、ゼロではない場合に比べて、共振時の挿入損失は、小さい。また、インクの濃度が低濃度の場合の共振時の挿入損失は、インクの濃度が高濃度の場合の共振時の挿入損失よりも小さい。
【００６０】
液体検出装置の発振回路１１１は、装填状態において、センサ８の電極８２および８３が、それぞれ、主回路１１２に電気的に接続されることで形成される。この発振回路１１１としては、センサ８の薄肉部８１２を共振させることが可能なものであれば、特に限定されず、例えば、コルピッツ型発振回路、ハートレー型発振回路、帰還発振回路等、各種のものを用いることができる。
【００６１】
記憶部１０８は、演算式やテーブル等の検量線、各種の情報、データ、プログラム等が記憶（記録）される記憶媒体（記録媒体）を有している。この記憶媒体は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory：揮発性、不揮発性のいずれをも含む）、ＦＤ（Floppy Disk（「Floppy」は登録商標））、ＨＤ（Hard Disk）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）等のような、磁気的、光学的記録媒体、もしくは半導体メモリーで構成されている。この記憶部１０８における書き込み（記憶）、書き換え、消去、読み出し等の制御は、制御部１０５によりなされる。
【００６２】
制御部１０５は、印刷動作、例えば、インクジェットヘッド１０６の液滴吐出動作等を制御する機能を有している。すなわち、制御部１０５は、印刷装置１００の各部の作動（駆動）、例えば、インクジェットヘッド１０６、表示部１０７、発振回路１１１（主回路１１２）、第１の計測回路１１３、第２の計測回路１１４等の作動をそれぞれ制御する。
また、制御部１０５には、前記第１の計測回路１１３および第２の計測回路１１４からの計測値、図示しない操作部（操作手段）からの信号が、それぞれ、随時入力される。
【００６３】
この制御部１０５は、例えば、演算部やメモリー等を内蔵するマイクロコンピュータやＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成されている。
なお、制御部１０５により、貯留部７１内のインクの残量（液体残量）がほぼゼロか否かを判別する判別手段と、貯留部７１内のインク（液体）の粘度や濃度を求める液体条件取得手段との主機能が達成（構成）される。
【００６４】
表示部１０７としては、例えば、液晶パネルを備えた液晶表示装置、ＥＬパネルを備えたＥＬ表示装置、ＣＲＴ等、電子画像を表示する各種ディスプレイ等を用いることができる。
この表示部１０７には、インクカートリッジ１の貯留部７１内のインクの有無、インクの粘度や濃度、これらに関連した情報（例えば、インクカートリッジ１の交換を要する旨）等が表示される。
なお、報知手段としては、前記表示部１０７に限らず、例えば、スピーカを用いて音声で報知する手段等を用いてもよい。
【００６５】
次に、液体検出装置の作用（動作）について説明する。
制御部１０５の制御により、まず、発振回路１１１を作動させる。これにより、センサ８の薄肉部８１２が、厚みすべりモードで共振（共振周波数で振動）する。
この場合、薄肉部８１２からの振動の漏れは、その周囲（周辺部）の厚肉部８１３により抑制（または防止）されるとともに、振動モードとして厚みすべりモードを用いているので、これらの相乗効果により、薄肉部８１２の振動を、確実に凹部８１１内に閉じ込めることができ（ほぼ薄肉部８１２のみを振動させることができ）、振動の漏れを防止することができる。
【００６６】
次いで、第２の計測回路１１４を作動させ、薄肉部８１２の共振時の挿入損失を求める処理を実行する。すなわち、センサ８の電極８２と電極８４との間の電圧に対応する信号（電圧）と、電極８３と電極８４との間の電圧に対応する信号（電圧）とは、それぞれ、第２の計測回路１１４に入力され、第２の計測回路１１４は、例えば、アンプのゲインを可変することや、Ａ／Ｄ変換等を行って、これらの信号の電圧レベルを求め、薄肉部８１２の共振時の挿入損失を求め、制御部１０５に送出する。
【００６７】
制御部１０５は、検出された薄肉部８１２の共振時の挿入損失を、しきい値と比較して、貯留部７１内のインクの残量がゼロか否かを判別する。
この結果、インクの残量がゼロではない場合は、第１の計測回路１１３を作動させ、薄肉部８１２の共周波数を求める処理を実行する。すなわち、センサ８の電極８３と電極８４との間の電圧に対応する信号（電圧）は、第１の計測回路１１３に入力され、第１の計測回路１１３は、その信号の所定時間内の波数（パルス数）を計数し、薄肉部８１２の共振周波数を求め、制御部１０５に送出する。
制御部１０５は、演算式やテーブル等の検量線を用い、検出された薄肉部８１２の共振周波数に基づいて、貯留部７１内のインクの濃度を求める。
【００６８】
一方、インクの残量がゼロである場合は、前記インクの濃度を求める処理は実行しない。
そして、表示部１０７に、貯留部７１内のインクの有無、インクの濃度等を表示する。この場合、インクの濃度を、例えば、高濃度、正常濃度（標準濃度）、低濃度等のように、段階的に表示してもよく、また、連続的に表示してもよい。
【００６９】
これにより、ユーザーは、インクカートリッジ１内にインクがまだ有ること、そのインクの濃度、インクカートリッジ１内のインクがほぼ完全に無くなった（使い尽くされた）こと等を正確に知ることができる。
以上説明したように、本実施形態の液体検出装置によれば、センサ８の薄肉部８１２の振動を、確実に凹部８１１内に閉じ込めることができ（ほぼ薄肉部８１２のみを振動させることができ）、振動の漏れを防止することができるので、薄肉部８１２の共振周波数や共振時の挿入損失を精度良く検出することができ、これによって、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロとなったことと、インクの粘度や濃度とを正確に検出することができる。
【００７０】
また、インクの残量がほぼゼロになるまでは、センサ８の薄肉部８１２にはインクが接触しており、インクの残量がほぼゼロになると、薄肉部８１２に接触しているインクがその薄肉部８１２から離間するが、センサ８（圧電体８１）は、その薄肉部８１２の凹部８１１側が、下方を向き、流路７３に露出するように設けられているので、インクの残量がほぼゼロになると、まず、凹部８１１内のインクの液面が下がり、薄肉部８１２に接触しているインクが、その薄肉部８１２から確実に離間する。そして、薄肉部８１２からインクが離間すると、薄肉部８１２の共振周波数や共振時の挿入損失が大幅に変化し、これにより、インクの残量がほぼゼロとなったことを、正確かつ確実に検出することができる。
【００７１】
さらに、センサ８の凹部８１１の下方に配置されている流路７３は、ほぼコの字状に形成されており、その折り返し部７３１に、圧電体８１の凹部８１１が位置しているので、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロになったときに、薄肉部８１２の下方にインクが溜まっていて、そのインクが薄肉部８１２に接触するのを防止することができる。これによって、インクの残量がほぼゼロとなったことを、より正確かつ確実に検出することができる。また、流路７３がほぼコの字状に形成されているので、インクが円滑に流れる。
【００７２】
また、圧電体８１には凹部８１１が形成されており、薄肉部８１２を所定の厚さにしつつ、厚肉部８１３により、全体の強度（剛性）を高くすることができる。
また、センサ８への配線は、圧電体８１の上側の電極８２および８３のみになされ、下側の電極８４へはなされないので、流路７３内に配線を引き回す必要がなく、実装を容易に行うことができる。
【００７３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態の液体検出装置は、電極（共通電極）８４が省略されており、インク（液体）が、導電性を有していて、その共通電極を兼ねることが異なっていること以外は、前述した第１実施形態と同様である。
【００７４】
本実施形態では、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロの場合は、共通電極がない場合と等価になり、発振回路１１１を作動させても、センサ８の薄肉部８１２は、振動（共振）しない。したがって、制御部１０５は、発振回路１１１を作動させた際に、センサ８の薄肉部８１２が振動（共振）しないこと（振動が停止したこと）を検出（検知）することで、貯留部７１内のインクの残量がほぼゼロであると判別する。
この第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、第２実施形態は、後述する第３実施形態にも適用することができる。
【００７５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１１は、第３実施形態における液体検出装置およびインクカートリッジの主要部を示す断面図（図６に相当する図）である。なお、以下の説明では、図１１において、上下方向を鉛直方向、左右方向を水平方向とする。
【００７６】
図１１に示すように、第３実施形態では、流路７３は、カートリッジ本体２の底部２０に、そのコの字状の部分の一部を除き、略鉛直方向に沿って形成されている。
また、センサ８の圧電体８１は、流路７３の側方（図１１中右側）に位置し、その薄肉部８１２の凹部８１１側が流路７３に露出している。すなわち、圧電体８１の薄肉部８１２の凹部８１１側が略水平方向（図１１中左側）を向き、凹部８１１により流路７３の一部が構成されている。なお、流路７３のコの字状の部分は、圧電体８１の図１１中左側に位置している。
【００７７】
この第３実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
そして、第３実施形態では、流路７３、特に、凹部８１１からの気泡の排出性を向上させることができる。
以上、本発明の液体検出装置、インクカートリッジおよび印刷装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【００７８】
また、前述した実施形態では、貯留部と排出口と流路とで構成されたインク供給系がインクカートリッジに１つ設けられているものについて説明したが、インク供給系がインクカートリッジに複数設けられていてもよい。例えば、インクカートリッジにマゼンタ用とシアン用とイエロー用の３つのインク供給系を設けたもの、また、インクカートリッジにマゼンタ用とシアン用とイエロー用とブラック用の４つのインク供給系を設けたものであっても本発明を適用することができるのは言うまでもない。
また、前述した実施形態では、液体として、インクを例に説明したが、本発明では、液体は、インクには限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の液体検出装置を備える印刷装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す印刷装置に備えられたキャリッジの斜視図である。
【図３】図２に示すキャリッジの側面図である。
【図４】図２に示すキャリッジの平面図である。
【図５】図１に示す印刷装置（キャリッジ）に装填されるインクカートリッジを示す斜視図である。
【図６】図５中のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置のセンサおよびその周辺部を示す断面図（図６の部分拡大図）である。
【図８】図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置のセンサを示す平面図である。
【図９】図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置の主要回路部を示すブロック図である。
【図１０】図１に示す印刷装置に備えられた液体検出装置におけるセンサの薄肉部の振動の周波数と、挿入損失との関係を示すグラフである。
【図１１】第３実施形態における液体検出装置およびインクカートリッジの主要部を示す断面図（図６に相当する図）である。
【符号の説明】
【００８０】
１……インクカートリッジ ２……カートリッジ本体 ２０……底部 ２０１……凸部 ２１……下面 ２２……凸部 ２２１……凹部 ２３……弁機構 ２３１……弁体 ２３２……コイルバネ ２３３……シール部材 ２４……係合片 ２４１……第１の凸部 ２４２……第２の凸部 ２５、２６……縁部 ２７……ガイド部 ２８……凹部 ２９……基板設置部 ２９１……上面 ３１、３２……溝 ３３、３４……リブ ３６……中空針 ３６１……孔 ３７……第２の凹部 ３８……第１の凹部 ３９……第３の凹部（ガイド溝） ４０……係合ピン ４１……端子 ５１……封止部材 ６……回路基板 ６２……端子 ７１……貯留部 ７１１……底面 ７１２……底壁 ７２……排出口 ７３……流路 ７３１……折り返し部 ８……センサ ８１……圧電体 ８１１……凹部 ８１２……薄肉部 ８１３……厚肉部 ８２〜８４……電極 ８２１、８３１……端子 １００……印刷装置 １０１……キャリッジ １０２……ガイド軸 １０３……ベルト １０４……キャリッジモータ １０５……制御部 １０６……インクジェットヘッド １０７……表示部 １０８……記憶部 １１１……発振回路 １１２……主回路 １１３……第１の計測回路 １１４……第２の計測回路 Ｐ……記録媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が貯留される貯留部と、前記貯留部から液体を排出するための排出口と、前記貯留部から前記排出口へ前記液体を導く流路とを備えた液体容器に用いられ、前記貯留部内の液体の有無を検出する液体検出装置であって、
中央部に凹部が形成され、該中央部が振動子として機能する薄肉部となっており、該薄肉部の前記凹部側が前記流路に露出するように設けられた圧電体と、
前記圧電体の薄肉部を共振させる共振手段と、
前記圧電体の薄肉部の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別する判別手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求める液体条件取得手段とを有し、
前記圧電体の薄肉部の振動モードは、厚みすべりモードまたは厚みモードであることを特徴とする液体検出装置。
【請求項２】
前記圧電体の薄肉部の前記凹部側が鉛直方向下側を向き、前記凹部により前記流路の一部が構成されている請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項３】
前記圧電体の薄肉部の前記凹部側が略水平方向を向き、前記凹部により前記流路の一部が構成されている請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項４】
前記流路がほぼコの字状に形成されており、その折り返し部に、前記凹部が位置している請求項１ないし３のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項５】
前記共振手段は、前記圧電体の薄肉部を一部に含む発振回路を有し、該発振回路を作動させて、前記圧電体の薄肉部を共振させるよう構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項６】
前記圧電体は、水晶で構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項７】
前記圧電体の薄肉部の前記凹部と反対側の面上に設けられ、互いに離間した入力電極および出力電極と、前記圧電体の薄肉部の前記凹部側の面上に設けられた共通電極とを有し、
前記共振手段および前記検出手段の作動により、前記入力電圧と前記共通電極との間に電圧を印加しつつ、前記出力電極と前記共通電極との間の電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記圧電体の薄肉部の共振周波数を検出する請求項１ないし６のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項８】
前記液体は、導電性を有していて、前記共通電極を兼ねる請求項７に記載の液体検出装置。
【請求項９】
前記判別手段により、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別し、その結果、前記貯留部内の液体残量がゼロではないと判別された場合に、前記液体条件取得手段により、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めるよう構成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項１０】
前記判別手段は、前記検出手段による前記挿入損失の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別するよう構成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項１１】
前記液体条件取得手段は、前記検出手段による前記共振周波数の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めるよう構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項１２】
前記液体容器は、前記貯留部にインクが貯留されたインクカートリッジである請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項１３】
記録媒体に印刷を行う印刷装置に装填された状態で用いられ、インクが充填されたインクカートリッジであって、
液体としてインクが貯留される貯留部と、
前記貯留部からインクを排出するための排出口と、
前記貯留部から前記排出口へ前記インクを導く流路と、
中央部に凹部が形成され、該中央部が振動子として機能する薄肉部となっており、該薄肉部の前記凹部側が前記流路に露出するように設けられた圧電体とを有し、
前記圧電体の薄肉部の振動モードは、厚みすべりモードまたは厚みモードであり、
前記印刷装置に装填された状態で、前記圧電体の薄肉部を共振させ、前記圧電体の薄肉部の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出し、その検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別し、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めることが可能なように構成されていることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１４】
インクが充填されたインクカートリッジが装填された状態でそのインクを用いて記録媒体に印刷を行う印刷装置であって、
請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体検出装置を備え、前記液体容器は、前記貯留部にインクが貯留されたインクカートリッジであることを特徴とする印刷装置。
【請求項１】
液体が貯留される貯留部と、前記貯留部から液体を排出するための排出口と、前記貯留部から前記排出口へ前記液体を導く流路とを備えた液体容器に用いられ、前記貯留部内の液体の有無を検出する液体検出装置であって、
中央部に凹部が形成され、該中央部が振動子として機能する薄肉部となっており、該薄肉部の前記凹部側が前記流路に露出するように設けられた圧電体と、
前記圧電体の薄肉部を共振させる共振手段と、
前記圧電体の薄肉部の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別する判別手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求める液体条件取得手段とを有し、
前記圧電体の薄肉部の振動モードは、厚みすべりモードまたは厚みモードであることを特徴とする液体検出装置。
【請求項２】
前記圧電体の薄肉部の前記凹部側が鉛直方向下側を向き、前記凹部により前記流路の一部が構成されている請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項３】
前記圧電体の薄肉部の前記凹部側が略水平方向を向き、前記凹部により前記流路の一部が構成されている請求項１に記載の液体検出装置。
【請求項４】
前記流路がほぼコの字状に形成されており、その折り返し部に、前記凹部が位置している請求項１ないし３のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項５】
前記共振手段は、前記圧電体の薄肉部を一部に含む発振回路を有し、該発振回路を作動させて、前記圧電体の薄肉部を共振させるよう構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項６】
前記圧電体は、水晶で構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項７】
前記圧電体の薄肉部の前記凹部と反対側の面上に設けられ、互いに離間した入力電極および出力電極と、前記圧電体の薄肉部の前記凹部側の面上に設けられた共通電極とを有し、
前記共振手段および前記検出手段の作動により、前記入力電圧と前記共通電極との間に電圧を印加しつつ、前記出力電極と前記共通電極との間の電圧を検出し、その検出結果に基づいて前記圧電体の薄肉部の共振周波数を検出する請求項１ないし６のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項８】
前記液体は、導電性を有していて、前記共通電極を兼ねる請求項７に記載の液体検出装置。
【請求項９】
前記判別手段により、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別し、その結果、前記貯留部内の液体残量がゼロではないと判別された場合に、前記液体条件取得手段により、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めるよう構成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項１０】
前記判別手段は、前記検出手段による前記挿入損失の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別するよう構成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項１１】
前記液体条件取得手段は、前記検出手段による前記共振周波数の検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めるよう構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項１２】
前記液体容器は、前記貯留部にインクが貯留されたインクカートリッジである請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体検出装置。
【請求項１３】
記録媒体に印刷を行う印刷装置に装填された状態で用いられ、インクが充填されたインクカートリッジであって、
液体としてインクが貯留される貯留部と、
前記貯留部からインクを排出するための排出口と、
前記貯留部から前記排出口へ前記インクを導く流路と、
中央部に凹部が形成され、該中央部が振動子として機能する薄肉部となっており、該薄肉部の前記凹部側が前記流路に露出するように設けられた圧電体とを有し、
前記圧電体の薄肉部の振動モードは、厚みすべりモードまたは厚みモードであり、
前記印刷装置に装填された状態で、前記圧電体の薄肉部を共振させ、前記圧電体の薄肉部の共振周波数および／または共振時の挿入損失を検出し、その検出結果に基づいて、前記貯留部内の液体残量がほぼゼロか否かを判別し、前記貯留部内の液体の粘度または濃度を求めることが可能なように構成されていることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１４】
インクが充填されたインクカートリッジが装填された状態でそのインクを用いて記録媒体に印刷を行う印刷装置であって、
請求項１ないし１１のいずれかに記載の液体検出装置を備え、前記液体容器は、前記貯留部にインクが貯留されたインクカートリッジであることを特徴とする印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１３７１５９（Ｐ２００８−１３７１５９Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２２６０２（Ｐ２００６−３２２６０２）
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２９日（２００６．１１．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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