專利名稱：液體檢測(cè)裝置及配有該裝置的液體容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體檢測(cè)裝置及配有該裝置的液體容器，特別涉及適于對(duì)液體噴射裝置中的液體余量進(jìn)行檢測(cè)的液體檢測(cè)裝置及配有該裝置的液體容器。
背景技術(shù)：
以往的液體噴射裝置的代表例有配備了圖像記錄用的噴墨式記錄頭的噴墨式記錄裝置。其他的液體噴射裝置例如可以例舉出配有在液晶顯示器等的濾色器制造中所使用的有色材料噴頭的裝置；配有在有機(jī)EL顯示器、面發(fā)光顯示器(FED)等的電極形成中所使用的電極材料(導(dǎo)電糊)噴頭的裝置；配有在生物芯片制造中所使用的活體有機(jī)物噴頭的裝置；配有作為精密球管的試樣噴頭的裝置等。
在作為液體噴射裝置的代表例的噴墨式記錄裝置中，將噴墨式記錄頭裝載到托架上，其中所述噴墨式記錄頭具有對(duì)壓力產(chǎn)生室進(jìn)行加壓的壓力產(chǎn)生單元和將被加壓的墨水作為墨滴噴出的噴嘴開(kāi)口。
在噴墨式記錄裝置中，將墨水容器內(nèi)的墨水經(jīng)由流路持續(xù)供應(yīng)到記錄頭，從而使得印刷能夠得以繼續(xù)。墨水容器例如被構(gòu)成為可裝卸的盒體，在墨水被消耗的時(shí)刻可以由用戶簡(jiǎn)單地進(jìn)行更換。
以往，墨盒的墨水消耗的管理方法有通過(guò)軟件對(duì)記錄頭上的墨滴的噴出數(shù)和由于維護(hù)而被吸出的墨水量進(jìn)行累計(jì)，從而通過(guò)計(jì)算來(lái)管理墨水消耗的方法；以及通過(guò)在墨盒上安裝用于檢測(cè)液面的電極，從而對(duì)墨水實(shí)際消耗了預(yù)定量的時(shí)刻進(jìn)行管理的方法等。
但是，在通過(guò)軟件對(duì)墨滴的噴出數(shù)或墨水量進(jìn)行累計(jì)從而通過(guò)計(jì)算來(lái)管理墨水消耗的方法中，存在如下問(wèn)題。在噴頭當(dāng)中，噴出墨滴上具有重量偏差。雖然該墨滴的重量偏差不會(huì)給圖像質(zhì)量帶來(lái)影響，但是，考慮到該偏差所引起的墨水消耗量的誤差被累計(jì)的情況，在墨盒中填充了具有盈余的量的墨水。因此，會(huì)產(chǎn)生根據(jù)個(gè)體的不同而剩下盈余的量的墨水的問(wèn)題。
另一方面，通過(guò)電極對(duì)墨水被消耗的時(shí)刻進(jìn)行管理的方法由于可以檢測(cè)出墨水的實(shí)際量，所以能夠以高可靠性來(lái)管理墨水余量。但是，由于墨水液面的檢測(cè)有賴于墨水的導(dǎo)電性，所以存在限制了可檢測(cè)的墨水的種類、電極的密封構(gòu)造復(fù)雜化的缺點(diǎn)。此外，由于電極的材料通常使用的是導(dǎo)電性良好且耐腐蝕性高的貴金屬，因而提高了墨盒的制造成本。另外，由于需要安裝兩個(gè)電極，所以制造工序增多，其結(jié)果是增加了制造成本。
為解決上述問(wèn)題而開(kāi)發(fā)出來(lái)的裝置在日本專利文獻(xiàn)特開(kāi)2001-146024號(hào)公報(bào)中作為壓電裝置而被公開(kāi)。該壓電裝置可以正確地檢測(cè)出液體余量，且不需要復(fù)雜的密封構(gòu)造，并且可以安裝到液體容器上使用。
即，根據(jù)日本專利文獻(xiàn)特開(kāi)2001-146024號(hào)公報(bào)所述的壓電裝置，當(dāng)與壓電裝置的振動(dòng)部相對(duì)的空間內(nèi)有墨水時(shí)和沒(méi)有墨水(或者很少)時(shí)，由于通過(guò)驅(qū)動(dòng)脈沖強(qiáng)制振動(dòng)后的壓電裝置的振動(dòng)部的殘留振動(dòng)(自由振動(dòng))而產(chǎn)生的殘留振動(dòng)信號(hào)的共振頻率發(fā)生變化，利用該狀況可以監(jiān)視墨盒內(nèi)的墨水余量。
圖24A、圖24B及圖24C示出了構(gòu)成上述以往的壓電裝置的致動(dòng)器。該致動(dòng)器106具有基板178，在大致中央具有圓形開(kāi)161；振動(dòng)板176，被配置在基板178的一個(gè)面(以下稱為“表面”)上，以便覆蓋開(kāi)口161；壓電層160，被配置在振動(dòng)板176的表面一側(cè)；上部電極164及下部電極166，從兩個(gè)方向夾著壓電層160；上部電極端子168，與上部電極164電氣結(jié)合；下部電極端子170，與下部電極166電氣結(jié)合；以及輔助電極172，被配置于上部電極164及上部電極端子168之間并與二者電氣結(jié)合。
壓電層160、上部電極164及下部電極166具有作為各自主體部分的圓形部分。并且，壓電層160、上部電極164及下部電極166各自的圓形部分形成壓電元件。
振動(dòng)板176形成在基板178的表面上，并覆蓋開(kāi)口161。腔162由振動(dòng)板176中面向開(kāi)口161的部分和基板(腔形成部件)178的開(kāi)口161形成?；?78中與壓電元件相反一側(cè)的面(以下稱為“背面”)面向墨水容器內(nèi)側(cè)。由此，腔162被構(gòu)成為與液體(墨水)相接觸。另外，將振動(dòng)板176液封式地安裝到基板178上，使得即使液體進(jìn)入到腔162內(nèi)也不會(huì)有液體漏到基板178的表面一側(cè)。
下部電極166位于振動(dòng)板176的表面上。作為下部電極166主體部分的圓形部分的中心與開(kāi)口161的中心被安裝成一致。此外，在下部電極166的表面一側(cè)配置并形成壓電層160，并使其圓形部分的中心與開(kāi)口161的中心一致。
然后，在所述以往技術(shù)中的致動(dòng)器(壓電裝置)106中，下部電極166的圓形部分的尺寸(面積)被設(shè)定為比開(kāi)口161的尺寸(面積)小，從而下部電極166的圓形部分被配置在其整體與開(kāi)口161相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的范圍內(nèi)。此外，壓電層160的圓形部分的面積被設(shè)定為比開(kāi)口161的面積小，且比下部電極166的圓形部分的面積大。
在壓電層160的表面一側(cè)配置并形成上部電極164，并使作為其主體部分的圓形部分的中心與開(kāi)口161的中心一致。上部電極164的圓形部分的面積被設(shè)定為比開(kāi)口161及壓電層160的圓形部分的面積小，且比下部電極166的圓形部分的面積大。
因此，壓電層160的主體部分是被上部電極164的主體部分和下部電極166的主體部分分別從表面一側(cè)和背面一側(cè)夾在中間的構(gòu)造。壓電層160、上部電極164及下部電極166各自的主體部分、即圓形部分形成了致動(dòng)器106中的壓電元件。該壓電元件與振動(dòng)板176相連。
由于是這種構(gòu)造，所以振動(dòng)板176中實(shí)際振動(dòng)的振動(dòng)區(qū)域由開(kāi)口161來(lái)確定。此外，在與壓電層160電連接的下部電極166的圓形部分及上部電極164的圓形部分中，由于下部電極166的圓形部分較小，所以下部電極166的圓形部分確定了壓電層160中產(chǎn)生壓電效應(yīng)的部分。
如上所述，在以往技術(shù)中的致動(dòng)器106(壓電裝置)中，在上部電極164的圓形主體部分、壓電層160的圓形主體部分、下部電極166的圓形主體部分以及圓形開(kāi)口161中，面積最大的是開(kāi)口161，其次大的是壓電層160的主體部分，再其次是上部電極164的主體部分，最小的是下部電極166的主體部分。
另外，在上述以往技術(shù)中的致動(dòng)器106中，向壓電元件施加驅(qū)動(dòng)脈沖而使振動(dòng)部分強(qiáng)制振動(dòng)后所產(chǎn)生的振動(dòng)部分的殘留振動(dòng)(自由振動(dòng))是由相同壓電元件作為反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)出來(lái)的。然后，在墨水容器內(nèi)的液面通過(guò)致動(dòng)器106的設(shè)置位置(嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是腔162的位置)前后，振動(dòng)部分的殘留振動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，利用該現(xiàn)象可以檢測(cè)出墨水容器內(nèi)的墨水余量。
然而，在上述以往的液體檢測(cè)裝置(壓電裝置)中，存在下述問(wèn)題。
第一，通過(guò)液體檢測(cè)裝置的振動(dòng)部分的殘留振動(dòng)而在壓電元件中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)的輸出很小，因而使得反電動(dòng)勢(shì)的檢測(cè)很困難。這被認(rèn)為是，由于向壓電元件施加驅(qū)動(dòng)脈沖以使其強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)部分的變形形狀(變形模式)與強(qiáng)制變形后的自動(dòng)振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)部分的變形形狀(變形模式)差別很大而引起的。
第二，在強(qiáng)制變形后的振動(dòng)部分的自由振動(dòng)當(dāng)中，除了作為檢測(cè)對(duì)象的必要的振動(dòng)頻率以外，還激發(fā)了不必要的高次的振動(dòng)模式。特別是，如果由于制造偏差而使振動(dòng)部分內(nèi)的下部電極的位置產(chǎn)生了偏差，則不必要的振動(dòng)增大，根據(jù)情況的不同會(huì)有無(wú)法檢測(cè)、或者無(wú)法進(jìn)行正確檢測(cè)的情況。
此外，由圖24A、圖24B及圖24C可知，在以往的液體檢測(cè)裝置(壓電裝置)中，硬而脆弱的壓電膜160的一部分向上部電極端子168一側(cè)延伸，并橫切腔162的邊緣。因此，在與腔162的邊緣相對(duì)應(yīng)的位置上，在壓電膜160上會(huì)產(chǎn)生裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是考慮到上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠容易且可靠地檢測(cè)振動(dòng)部分的殘留振動(dòng)狀態(tài)的液體檢測(cè)裝置以及配有該裝置的液體容器。
此外，本發(fā)明的目的還在于提供一種能夠防止壓電層中產(chǎn)生裂紋的液體檢測(cè)裝置以及配有該裝置的液體容器。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的液體檢測(cè)裝置包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其形成于所述基部的所述第二面一側(cè)，并具有主體部分，其中所述主體部分是以比所述凹部的底面大的尺寸而形成的，從而覆蓋幾乎整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域，并且，所述主體部分包括從與所述凹部的底面的邊緣對(duì)應(yīng)的位置向內(nèi)側(cè)凹入而形成的切口部；壓電層，其具有以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的主體部分，并且全體都被收在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的范圍內(nèi)，其中，所述壓電層的所述主體部分除了與所述第一電極的所述切口部對(duì)應(yīng)的部分之外，其大致全體都層疊在所述第一電極上；輔助電極，其形成于所述基部的所述第二面一側(cè)，并從與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，并且其一部分位于所述第一電極的所述切口部的內(nèi)部，并從所述第二面一側(cè)支撐一部分所述壓電層；和第二電極，其具有主體部分和延伸部分，其中所述主體部分層疊在所述壓電層上，所述延伸部分從所述主體部分延伸出來(lái)，并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部與所述輔助電極連接。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層具有突出部分，所述突出部分在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的范圍內(nèi)從所述壓電層的所述主體部分突出，并且所述突出部分由所述輔助電極支撐。
此外，優(yōu)選的是，所述第二電極的所述主體部分是以比所述壓電層的所述主體部分小的尺寸而形成的。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分呈具有至少一個(gè)共用的對(duì)稱軸的大致對(duì)稱的形狀。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的液體檢測(cè)裝置包括包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其以比所述凹部的底面大的尺寸形成在所述基部的所述第二面一側(cè)，從而覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域；壓電層，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部層疊在所述第一電極上；和第二電極，其具有層疊在所述壓電層的所述主體部分上的主體部分。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層還具有延伸部分，所述延伸部分從所述壓電層的所述主體部分延伸出來(lái)，并越過(guò)與所述凹部的邊緣對(duì)應(yīng)的位置而延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部。
此外，優(yōu)選的是，所述第二電極的所述主體部分是以比所述壓電層的所述主體部分小的尺寸而形成的。
此外，優(yōu)選的是，所述第二電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第二電極的所述主體部分延伸出來(lái)，延伸經(jīng)過(guò)所述壓電層的所述延伸部分上部，并延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分呈具有至少一個(gè)共用的對(duì)稱軸的大致對(duì)稱的形狀。
此外，優(yōu)選的是，所述凹部、所述壓電層的所述主體部分以及所述第二電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置。
此外，優(yōu)選的是，還具有介于所述第二電極的所述延伸部分與所述壓電層之間的絕緣層。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的液體檢測(cè)裝置包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其以比所述凹部的底面大的尺寸形成在所述基部的所述第二面一側(cè)，從而覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域；壓電層，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述凹部的底面大的尺寸而形成的，并覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域而層疊在所述第一電極上；和第二電極，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部層疊在所述壓電層的所述主體部分上。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層的所述主體部分是以比所述第一電極的所述主體部分小的尺寸而形成的。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層還具有從所述壓電層的所述主體部分延伸出來(lái)的延伸部分；所述第二電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第二電極的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸經(jīng)過(guò)所述壓電層的所述主體部分及所述延伸部分上部。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分呈具有至少一個(gè)共用的對(duì)稱軸的大致對(duì)稱的形狀。
此外，優(yōu)選的是，所述凹部及所述第二電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置。
此外，優(yōu)選的是，還具有介于所述第二電極的所述延伸部分與所述壓電層之間的絕緣層。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的液體檢測(cè)裝置包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其具有主體部分，所述主體部分以比所述凹部的底面小的尺寸形成在所述基部的所述第二面一側(cè)，并被配置在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部；壓電層，其具有主體部分，該主體部分是以比所述第一電極的所述主體部分小的尺寸而形成的，并層疊在所述第一電極的所述主體部分上；和第二電極，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述壓電層的所述主體部分小的尺寸而形成的，并層疊在所述壓電層的所述主體部分上。
此外，優(yōu)選的是，所述第一電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第一電極的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部；所述壓電層還具有延伸部分，所述延伸部分從所述壓電層的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部；所述第二電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第二電極的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸經(jīng)過(guò)所述壓電層的所述主體部分及所述延伸部分上部。
此外，優(yōu)選的是，所述凹部及所述第一電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置；所述第一電極的所述主體部分的直徑的大小為所述凹部的直徑的75％以上。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的液體檢測(cè)裝置包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其以比所述凹部的底面大的尺寸形成在所述基部的所述第二面一側(cè)，從而覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域；壓電層，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述凹部的底面大的尺寸而形成的，并覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域而層疊在所述第一電極上；和第二電極，其具有環(huán)形的主體部分，所述主體部分是以外圈直徑比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部層疊在所述壓電層的所述主體部分上。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層的所述主體部分是以比所述第一電極的所述主體部分小的尺寸而形成的。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層還具有從所述壓電層的所述主體部分延伸出來(lái)的延伸部分；所述第二電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第二電極的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸經(jīng)過(guò)所述壓電層的所述主體部分及所述延伸部分上部。
此外，優(yōu)選的是，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分呈具有至少一個(gè)共用的對(duì)稱軸的大致對(duì)稱的形狀。
此外，優(yōu)選的是，所述凹部為圓形；所述第二電極的所述主體部分為圓環(huán)形；所述凹部與所述第二電極的所述主體部分被相互同心地配置。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的液體檢測(cè)裝置包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其形成于所述基部的所述第二面一側(cè)，并具有主體部分與延伸部分，其中所述主體部分是以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并被配置于與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，所述延伸部分從所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部；壓電層，其是以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并層疊在所述第一電極上，其全體都被配置在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部；輔助電極，其形成于所述基部的所述第二面一側(cè)，并從與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，并且其一部分從所述第二面一側(cè)支撐一部分所述壓電層；和第二電極，其具有主體部分和延伸部分，其中所述主體部分層疊在所述壓電層上，所述延伸部分從所述主體部分延伸出來(lái)并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部與所述輔助電極連接。
此外，優(yōu)選的是，所述第一電極的所述主體部分的尺寸比所述壓電層的尺寸??；所述第二電極的所述主體部分的尺寸比所述第一電極的所述主體部分的尺寸大。
此外，優(yōu)選的是，所述第二電極的所述主體部分的尺寸比所述壓電層的尺寸小。
此外，優(yōu)選的是，所述第一電極的所述延伸部分及所述第二電極的所述延伸部分在通過(guò)所述凹部的中心的第一直線上向彼此相反的方向延伸；所述第一電極還具有一對(duì)延伸部分，所述一對(duì)延伸部分在通過(guò)所述凹部的中心并與所述第一直線垂直的第二直線上從所述第一電極的所述主體部分向彼此相反的方向延伸。
此外，優(yōu)選的是，所述一對(duì)延伸部分與所述第一電極的所述主體部分分離。
此外，優(yōu)選的是，所述第一電極的所述主體部分、所述壓電層的所述主體部分以及所述第二電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的液體容器的特征在于，包括用于儲(chǔ)存液體的容器主體和所述任一液體檢測(cè)裝置，其中，所述液體檢測(cè)裝置的所述凹部露出到所述容器主體的液體儲(chǔ)存空間內(nèi)。
此外，優(yōu)選的是，所述容器主體中儲(chǔ)存有液體噴射裝置用的液體。
此外，優(yōu)選的是，所述液體噴射裝置為噴墨式記錄裝置；所述容器主體中儲(chǔ)存有墨水。
根據(jù)由上述結(jié)構(gòu)形成的本發(fā)明中的液體檢測(cè)裝置以及配有該裝置的液體容器，可以容易且可靠地檢測(cè)出液體檢測(cè)裝置的振動(dòng)部分的殘留振動(dòng)狀態(tài)的變化。
此外，根據(jù)本發(fā)明中的液體檢測(cè)裝置及配有該裝置的液體容器，能夠可靠地防止壓電層中的裂紋的產(chǎn)生。


圖1是表示噴墨式記錄裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的立體圖，該噴墨式記錄裝置使用了具有本發(fā)明一實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置的墨盒；圖2是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置的平面圖；圖3A及圖3B是放大示出了圖2所示液體檢測(cè)裝置的一部分的縱截面圖，圖3A示出了沿圖2的A-A線的截面，圖3B示出了沿圖2的B-B線的截面；圖4是圖2、圖3A及圖3B所示的液體檢測(cè)裝置的周邊及其等價(jià)電路的示意圖；圖5A示出了由圖2、圖3A及圖3B所示的液體檢測(cè)裝置檢測(cè)出的振動(dòng)部分的共振頻率與墨盒內(nèi)的墨水余量之間的關(guān)系；圖5B示出了圖2、圖3A及圖3B所示的液體檢測(cè)裝置檢測(cè)出的墨水的共振頻率與墨水密度之間的關(guān)系；圖6A及圖6B是圖2、圖3A及圖3B所示的液體檢測(cè)裝置中的反電動(dòng)勢(shì)波形的示意圖；圖7是表示裝入了圖2、圖3A及圖3B所示的液體檢測(cè)裝置的模塊體的透視圖；圖8是表示圖7所示的模塊體的結(jié)構(gòu)的分解圖；圖9是將圖7所示的模塊體安裝到墨盒的容器主體上的截面的例子的示意圖；圖10是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置的平面圖；圖11A及圖11B是放大示出圖10所示的液體檢測(cè)裝置的一部分的縱截面圖，圖11A示出了沿圖10的A-A線的截面，圖11B示出了沿圖10的B-B線的截面；圖12是圖10、圖11A及圖11B所示的液體檢測(cè)裝置的一個(gè)變形例的截面圖；
圖13是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置的平面圖；圖14A及圖14B是放大示出圖13所示的液體檢測(cè)裝置的一部分的縱截面圖，圖14A示出了沿圖13的A-A線的截面，圖14B示出了沿圖13的B-B線的截面；圖15是圖13、圖14A及圖14B所示的液體檢測(cè)裝置的一個(gè)變形例的截面圖；圖16是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置的平面圖；圖17A及圖17B是放大示出圖16所示的液體檢測(cè)裝置的一部分的縱截面圖，圖17A示出了沿圖16的A-A線的截面，圖17B示出了沿圖16的B-B線的截面；圖18是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置的平面圖；圖19A及圖19B是放大示出圖18所示的液體檢測(cè)裝置的一部分的縱截面圖，圖19A示出了沿圖18的A-A線的截面，圖19B示出了沿圖18的B-B線的截面；圖20是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置的平面圖；圖21A及圖21B是放大示出圖20所示的液體檢測(cè)裝置的一部分的縱截面圖，圖21A示出了沿圖20的A-A線的截面，圖21B示出了圖20的B-B線的截面；圖22是表示作為圖20、圖21A及圖21B所示的實(shí)施方式的一個(gè)變形例的液體檢測(cè)裝置的平面圖；圖23A及圖23B是放大示出圖22所示的液體檢測(cè)裝置的一部分的縱截面圖，圖23A示出了沿圖22的A-A線的截面，圖23B示出了沿圖22中的B-B線的截面；圖24A、圖24B及圖24C是以往的液體檢測(cè)裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明一實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置及配有該液體檢測(cè)裝置的墨盒(液體容器)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1示出了使用本實(shí)施方式的墨盒的噴墨式記錄裝置(液體噴射裝置)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)，圖1中標(biāo)號(hào)1為托架，該托架1通過(guò)由托架馬達(dá)2驅(qū)動(dòng)的同步帶3而被導(dǎo)向部件4所導(dǎo)向，從而在滾筒5的軸向上往復(fù)移動(dòng)。
在托架1的與記錄用紙6相對(duì)的一側(cè)裝載有噴墨式記錄頭12，并且在其上部可裝卸地安裝有墨盒7，該墨盒7用于向記錄頭12供應(yīng)墨水。
在該記錄裝置的非印刷區(qū)域、即起始位置(圖中的右側(cè))配置有罩部件31，當(dāng)裝載于托架1上的記錄頭移動(dòng)到起始位置時(shí)，該罩部件31遮蓋在記錄頭的噴嘴形成面上，從而在其與噴嘴形成面之間形成密封空間。另外，在罩部件31的下方配置有泵單元10，用于向通過(guò)罩部件31而形成的密封空間施加負(fù)壓以實(shí)施清潔等。
另外，在罩部件31中印刷區(qū)域一側(cè)的附近，配置了帶有橡膠等彈性板的擦拭裝置11，并且該擦拭裝置11可以相對(duì)于記錄頭的移動(dòng)軌跡例如在水平方向上進(jìn)退，從而當(dāng)托架1在罩部件31一側(cè)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)需要擦拭記錄頭的噴嘴形成面。
圖2、圖3A及圖3B是本實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置60的示意圖，該液體檢測(cè)裝置60具有在基板41上層疊振動(dòng)板42而構(gòu)成的基部40，該基部40具有彼此相對(duì)的第一面40a及第二面40b。在基部40中形成有圓形的腔(凹部)43，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)，并且該腔43在第一面40a一側(cè)開(kāi)口，腔43的底面部43a被形成為可通過(guò)振動(dòng)板42振動(dòng)。換言之，整個(gè)振動(dòng)板42中實(shí)際振動(dòng)的部分通過(guò)腔43而規(guī)定了其輪廓。在基部40的第二面40b一側(cè)的兩端形成有下部電極端子44及上部電極端子45。
在基部40的第二面40b上形成有下部電極(第一電極)46，該下部電極46具有近似圓形的主體部分46a和延伸部分46b，其中所述延伸部分46b從所述主體部分46a向下部電極端子44的方向延伸并與下部電極端子44連接。下部電極46的近似圓形的主體部分46a的中心與腔43的中心一致。
下部電極46的近似圓形的主體部分46a的直徑被形成得比圓形的腔43大，并覆蓋幾乎所有與腔43對(duì)應(yīng)的區(qū)域。此外，該下部電極46的近似圓形的主體部分46a包括從腔43的邊緣43a所對(duì)應(yīng)的位置向內(nèi)側(cè)凹入而形成的切口部46c。
在下部電極46之上層疊壓電層47，該壓電層47具有直徑比腔43小的圓形的主體部分47a，和在與腔43相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的范圍內(nèi)從主體部分47a突出的突出部分47b。從圖2可知，整個(gè)壓電層47都被收納在與腔43相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的范圍內(nèi)。換言之，壓電層47完全沒(méi)有橫切并延伸經(jīng)過(guò)與腔43的邊緣43a相對(duì)應(yīng)的位置的部分。
壓電層47的主體部分47a的中心與腔43的中心一致，并且壓電層47的主體部分47a除了與下部電極46的切口部46c相對(duì)應(yīng)的部分之外，其大致全體都被層疊在下部電極46上。
在基部40的第二面40b一側(cè)形成有輔助電極48。該輔助電極48從腔43所對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外側(cè)越過(guò)腔43的邊緣43a所對(duì)應(yīng)的位置而延伸至腔43所對(duì)應(yīng)的區(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46c的內(nèi)部，并從基板40的第二面40b一側(cè)對(duì)壓電層47的延伸部分47b及其附近進(jìn)行支撐。該輔助電極48最好具有與下部電極46相同的材質(zhì)和相同的厚度。這樣，通過(guò)輔助電極48從基板40的第二面40b一側(cè)對(duì)壓電層47的延伸部分47b及其附近進(jìn)行支撐，在壓電層47上不會(huì)產(chǎn)生階梯差，從而可以防止機(jī)械強(qiáng)度的降低。
在壓電層47上層疊了上部電極(第二電極)49的圓形的主體部分49a，該上部電極49被形成為直徑小于壓電層47的主體部分47a。此外，上部電極49具有從主體部分49a延伸出來(lái)并與輔助電極48連接的延伸部分49b。由圖3B可知，上部電極49的延伸部分49b與輔助電極48的連接開(kāi)始的位置P位于腔43所對(duì)應(yīng)的區(qū)域的范圍內(nèi)。
由圖2可知，上部電極49通過(guò)輔助電極48而與上部電極端子45電連接。這樣經(jīng)由輔助電極48將上部電極49連接到上部電極端子45上，可以通過(guò)上部電極49與輔助電極48雙方來(lái)吸收從壓電層47及下部電極46的總厚度而產(chǎn)生的階梯差。因此，可以防止在上部電極49上產(chǎn)生大的階梯差從而導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度降低的情況。
上部電極49的主體部分49a形成為圓形，并且其中心與腔43的中心一致。上部電極49的主體部分49a被形成為直徑比壓電層47的主體部分47a和腔43的直徑都小。
如此，壓電層47的主體部分47a成為被上部電極49的主體部分49a和下部電極46的主體部分46a夾在中間的結(jié)構(gòu)。由此，可以有效地變形驅(qū)動(dòng)壓電層47。
另外，在與壓電層47電連接的下部電極46的主體部分46a以及上部電極49的主體部分49a中，上部電極49的主體部分49a的直徑較小。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(yīng)的部分的范圍。
另外，包含于液體檢測(cè)裝置60中的部件最好通過(guò)燒結(jié)而互相形成為一體。通過(guò)這樣一體地形成液體檢測(cè)裝置60，能夠使液體檢測(cè)裝置60的運(yùn)用變得容易。
壓電層47的材料最好使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)或是不使用鉛的無(wú)鉛壓電膜。基板41的材料最好使用氧化鋯或者氧化鋁。此外，振動(dòng)板42最好使用與基板41相同的材料。上部電極49、下部電極46、上部電極端子45以及下部電極端子44可以使用具有導(dǎo)電性的材料，例如使用金、銀、銅、鉑、鋁、鎳等金屬。
關(guān)于壓電層47的主體部分47a、上部電極49的主體部分49a以及下部電極46的主體部分46a，它們的中心與腔43的中心一致。此外，確定振動(dòng)板42的可振動(dòng)部分的圓形的腔43的中心位于整個(gè)液體檢測(cè)裝置60的中心上。
由腔43規(guī)定的振動(dòng)板42的可振動(dòng)部分、下部電極46的主體部分46a中與腔43對(duì)應(yīng)的部分、壓電層47的主體部分47a及突出部分47b、以及上部電極49的主體部分49a及延伸部分49b的與腔43對(duì)應(yīng)的部分構(gòu)成了液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61。另外，該液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的中心與液體檢測(cè)裝置60的中心一致。
另外，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(dòng)板42的可振動(dòng)部分(即與腔43的底面部分43a對(duì)應(yīng)的部分)具有圓形的形狀，并且，整個(gè)壓電層47、即壓電層47的主體部分47a及延伸部分47b被配置在與腔43對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，因而液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置60的中心大體對(duì)稱的形狀。
如此，在本實(shí)施方式中，由于用下部電極46的主體部分46a來(lái)覆蓋幾乎整個(gè)與腔43對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所以與以往相比，減小了強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)的變形模式與自由振動(dòng)時(shí)的變形模式之間的差別。此外，由于液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置60的中心對(duì)稱的形狀，所以從該中心來(lái)看，所述振動(dòng)部分61的剛性大體上呈各向同性。
因此，抑制了由于構(gòu)造的不對(duì)稱性而產(chǎn)生的不必要的振動(dòng)的發(fā)生，并防止了由于強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)與自由振動(dòng)時(shí)之間的變形模式的差異而導(dǎo)致的反電動(dòng)勢(shì)的輸出降低。由此，液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61中的殘留振動(dòng)的共振頻率的檢測(cè)精度得以提高，并且振動(dòng)部分61的殘留振動(dòng)的檢測(cè)也變得容易。
此外，由于用直徑比腔43大的下部電極46的主體部分46a來(lái)覆蓋幾乎整個(gè)空腔43對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所以可以防止由于制造時(shí)下部電極46的位置偏差而導(dǎo)致的不必要的振動(dòng)的產(chǎn)生，可以防止檢測(cè)精度的降低。
此外，將硬而脆弱的整個(gè)壓電層47配置在與腔43對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，從而在與腔43的邊緣43a對(duì)應(yīng)的位置上不存在壓電層47。因此，沒(méi)有在以往的液體檢測(cè)裝置中在與腔的邊緣對(duì)應(yīng)的位置上產(chǎn)生的壓電膜的裂紋的問(wèn)題。
此外，由于振動(dòng)部分61與液體接觸的范圍只限于腔43所存在的范圍，所以可以精確地進(jìn)行液體的檢測(cè)，由此，可以高精度地檢測(cè)出墨盒7內(nèi)的墨水水平。
圖4示出了在本實(shí)施方式中所使用的液體檢測(cè)裝置60及其等價(jià)電路。該液體檢測(cè)裝置60通過(guò)檢測(cè)殘留振動(dòng)的共振頻率來(lái)檢測(cè)聲阻抗的變化，從而檢測(cè)出墨盒內(nèi)的液體的消耗狀態(tài)。
圖4的(A)及圖4的(B)示出了液體檢測(cè)裝置60的等價(jià)電路。此外，圖4的(C)及圖4的(D)分別示出了當(dāng)在墨盒7內(nèi)充滿墨水時(shí)包含液體檢測(cè)裝置60的周邊及其等價(jià)電路，圖4的(E)及圖4的(F)分別示出了當(dāng)墨盒7內(nèi)無(wú)墨水時(shí)包含液體檢測(cè)裝置60的周邊及其等價(jià)電路。
圖2至圖4所示的液體檢測(cè)裝置60被安裝在墨盒7的容器主體的預(yù)定的地方，并使得腔43與容器主體內(nèi)所儲(chǔ)存的液體(墨水)接觸。即，液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的至少一部分露出到容器主體的儲(chǔ)存空間內(nèi)。當(dāng)在容器主體中充分儲(chǔ)存了液體時(shí)，腔43內(nèi)及其外側(cè)被液體填滿。
另一方面，當(dāng)墨盒7的容器主體內(nèi)部的液體(墨水)被消耗，并且液面下降到液體檢測(cè)裝置60的安裝位置(嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是腔43的位置)的下方時(shí)，就成了腔43內(nèi)不存在液體的狀態(tài)，或是僅在腔43內(nèi)殘留液體而在其外側(cè)存在氣體的狀態(tài)。
液體檢測(cè)裝置60對(duì)該狀態(tài)的變化所引起的聲阻抗的差異進(jìn)行檢測(cè)。由此，液體檢測(cè)裝置60可以檢測(cè)出是容器主體內(nèi)充分儲(chǔ)存著液體的狀態(tài)，還是消耗了某一定量以上的液體的狀態(tài)。
接著，對(duì)本實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置60中的液面檢測(cè)的原理進(jìn)行說(shuō)明。
液體檢測(cè)裝置60可以利用共振頻率的變化來(lái)檢測(cè)液體的聲阻抗的變化。共振頻率可以通過(guò)測(cè)量反電動(dòng)勢(shì)來(lái)檢測(cè)，其中所述反電動(dòng)勢(shì)是由液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61振動(dòng)過(guò)后殘留在振動(dòng)部分61上的殘留振動(dòng)所產(chǎn)生的。即，若在向液體檢測(cè)裝置60的壓電層47施加驅(qū)動(dòng)脈沖從而使振動(dòng)部分61強(qiáng)制振動(dòng)之后，使振動(dòng)部分61自由振動(dòng)，則由于液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61中的殘留振動(dòng)(自由振動(dòng))，壓電層47產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。該反電動(dòng)勢(shì)的大小根據(jù)液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的振幅而變化。因此，液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的殘留振動(dòng)(自由振動(dòng))的振幅越大，反電動(dòng)勢(shì)的輸出的檢測(cè)就越容易。
此外，反電動(dòng)勢(shì)的大小發(fā)生變化的周期根據(jù)液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61中的殘留振動(dòng)的頻率而改變。即，液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的頻率與反電動(dòng)勢(shì)的頻率相對(duì)應(yīng)。這里，共振頻率是指液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61和與該振動(dòng)部分61相連接的介質(zhì)在共振狀態(tài)下的頻率。
當(dāng)在墨盒7的容器主體內(nèi)充分儲(chǔ)存了液體(墨水)時(shí)，在液體檢測(cè)裝置60的腔43內(nèi)充滿了液體，振動(dòng)部分61通過(guò)腔43的底面部分43a與容器主體內(nèi)的液體相接觸。另一方面，當(dāng)容器主體內(nèi)液體不充分時(shí)，液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61與腔43內(nèi)殘留的液體相接觸，或者不與液體接觸而與氣體或者真空相接觸。
這里，參照?qǐng)D2至圖4，從由反電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量而得到的介質(zhì)與液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的共振頻率來(lái)說(shuō)明檢測(cè)墨盒7的容器主體內(nèi)的液體狀態(tài)的動(dòng)作及原理。
在液體檢測(cè)裝置60中，通過(guò)上部電極端子45及下部電極端子44，分別向上部電極49及下部電極46施加電壓。于是，在壓電層47中被上部電極49及下部電極46夾在中間的部分上產(chǎn)生電場(chǎng)。通過(guò)該電場(chǎng)，壓電層47發(fā)生變形。由于壓電層47發(fā)生變形，使得振動(dòng)板42中的振動(dòng)區(qū)域(與腔43的底面部分43a對(duì)應(yīng)的區(qū)域)發(fā)生撓曲振動(dòng)。在強(qiáng)制使壓電層47變形后，一段時(shí)間內(nèi)，撓曲振動(dòng)會(huì)殘留在液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61中。
該殘留振動(dòng)是液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61與介質(zhì)的自由振動(dòng)。因此，通過(guò)使施加在壓電層47上的電壓為脈沖波形或者矩形波，可以容易地獲得施加電壓后的振動(dòng)部分61與介質(zhì)的共振狀態(tài)。殘留振動(dòng)是液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的振動(dòng)，并伴有壓電層47的變形。因此，壓電層47隨著殘留振動(dòng)而產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。該反電動(dòng)勢(shì)可經(jīng)由上部電極49、下部電極46、上部電極端子45及下部電極端子44而檢測(cè)出。由于可以通過(guò)該檢測(cè)出的反電動(dòng)勢(shì)來(lái)確定共振頻率，所以可以基于該共振頻率來(lái)檢測(cè)墨盒7的容器主體內(nèi)有無(wú)液體(墨水)。
一般地，共振頻率fs可用下式來(lái)表示fs＝1/(2*π*(M*Cact)1/2) (公式1)。
這里，M是振動(dòng)部分61的慣量(inertance)Mact與附加慣量M’之和。Cact是振動(dòng)部分61的柔度。
圖4的(A)及圖4的(B)是腔43中不殘留墨水時(shí)的液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61及腔43的等價(jià)電路。
Mact是振動(dòng)部分61的厚度與振動(dòng)部分61的密度之積除以振動(dòng)部分61的面積而得到的，詳細(xì)地說(shuō)，其如圖4的(A)所示，可用下式表示Mact＝Mpzt+Melectrode1+Melectrode2+Mvib (公式2)。
這里，Mpzt是振動(dòng)部分61中的壓電層47的厚度與壓電層47的密度之積除以壓電層47的面積而得到的。Melectrode1是振動(dòng)部分61中的上部電極49的厚度與上部電極49的密度之積除以上部電極49的面積而得到的。Melectrode2是振動(dòng)部分61中的下部電極46的厚度與下部電極46的密度之積除以下部電極46的面積而得到的。Mvib是振動(dòng)部分61中的振動(dòng)板42的厚度與振動(dòng)板42的密度之積除以振動(dòng)板42的振動(dòng)區(qū)域的面積而得到的。
其中，為了能夠從振動(dòng)部分61的整體的厚度、密度及面積算出Mact，最好是，壓電層47、上部電極49、下部電極46以及振動(dòng)板42的振動(dòng)區(qū)域各自的面積具有上述那樣的大小關(guān)系，但彼此的面積之差很微小。
此外，在本實(shí)施方式中，關(guān)于壓電層47、上部電極49及下部電極46，作為它們主要部分的圓形的主體部分47a、49a、46a以外的部分最好小到相對(duì)于主體部分來(lái)說(shuō)可以忽視的程度。因此，在液體檢測(cè)裝置60中，Mact是上部電極49、下部電極46、壓電層47及振動(dòng)板42中的振動(dòng)區(qū)域各自的慣量之和。此外，柔度Cact是由上部電極49、下部電極46、壓電層47及振動(dòng)板42中的振動(dòng)區(qū)域而形成的部分的柔度。
此外，圖4的(A)、(B)、(D)、(F)示出了液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61及腔43的等價(jià)電路，在這些等價(jià)電路中，Cact表示液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的柔度。Cpzt、Celectrode1、Celectrode2及Cvib分別表示振動(dòng)部分61中的壓電層47、上部電極49、下部電極46及振動(dòng)板42的柔度。Cact可用以下的公式3表示1/Cact＝(1/Cpzt)+(1/Celectrode1)+(1/Celectrode2)+(1/Cvib) (公式3)。
通過(guò)公式(2)及公式(3)，圖4的(A)也可以如圖4的(B)那樣表示。
柔度Cact表示在單位面積上施加壓力時(shí)可以承受的介質(zhì)的體積。即，柔度Cact表示變形的容易程度。
圖4的(C)示出了在墨盒7的容器主體中充分儲(chǔ)存了液體，且液體注滿至液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊時(shí)的液體檢測(cè)裝置60的截面圖。圖4的(C)的M’max表示在墨盒7的容器主體中充分儲(chǔ)存了液體，且液體注滿至液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊時(shí)的附加慣量(附加質(zhì)量(對(duì)振動(dòng)區(qū)域的振動(dòng)產(chǎn)生影響的質(zhì)量)除以面積的平方而得到)的最大值。M’max可用下式來(lái)表示M’max＝(π*ρ/(2*k3))*(2*(2*k*a)3/(3*π))/(π*a2)2(公式4)，(a為振動(dòng)部分的半徑、ρ為介質(zhì)的密度、k為波數(shù))。
此外，公式4在液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61是半徑為a的圓形時(shí)成立。附加慣量M’是表示通過(guò)位于振動(dòng)部分61附近的介質(zhì)來(lái)使振動(dòng)部分61的質(zhì)量在表觀上增加的量。由公式4可知，M’max根據(jù)振動(dòng)部分61的半徑a和介質(zhì)的密度ρ而大幅變化。
波數(shù)k可用下式表示k＝2*π*fact/c(公式5)，(fact為振動(dòng)部分61的共振頻率。C為在介質(zhì)中傳播的聲音的速度)。
圖4的(D)示出了在圖4的(C)的情況下的液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61及腔43的等價(jià)電路，其中所述圖4的(C)的情況是指在墨盒7的容器主體中充分儲(chǔ)存了液體，且液體注滿至液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊。
圖4的(E)示出了下述情況下液體檢測(cè)裝置60的截面圖，所述情況是指，雖然墨盒7的容器主體的液體被消耗，液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊沒(méi)有液體，但液體檢測(cè)裝置60的腔43內(nèi)殘留有液體。
公式4是表示在墨盒7的容器主體中注滿了液體時(shí)，由墨水的密度ρ等確定的最大慣量M’max的公式。另一方面，當(dāng)容器主體內(nèi)的液體被消耗，并且在腔43內(nèi)殘留有液體的同時(shí)處于液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61周邊的液體被替換成了氣體或者真空時(shí)，附加慣量M’一般被表示為(更具體地請(qǐng)參照后述公式8)M’＝ρ*t/S(公式6)。
這里，t為參與振動(dòng)的介質(zhì)的厚度。S為液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的面積。當(dāng)振動(dòng)部分61是半徑為a的圓形時(shí)，S＝π*a2。
因此，當(dāng)容器主體中充分儲(chǔ)存了液體，且液體注滿至液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊時(shí)，附加慣量M’按照公式4計(jì)算。而當(dāng)液體被消耗，并且在腔43內(nèi)殘留液體的同時(shí)處于液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊的液體被替換成了氣體或者真空時(shí)，其按照公式6計(jì)算。
這里，如圖4的(E)那樣，當(dāng)雖然墨盒7的容器主體的液體被消耗，從而液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊沒(méi)有液體，但在液體檢測(cè)裝置60的腔43內(nèi)還殘留有液體時(shí)，為了方便，將此情況下的附加慣量M’取為M’cav，從而與液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周圍注滿了液體時(shí)的附加慣量M’max進(jìn)行區(qū)別。
圖4的(F)表示在圖4的(E)的情況下的液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61及腔43的等價(jià)電路，其中所述圖4的(E)的情況是指雖然墨盒7的容器主體的液體被消耗，從而液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊沒(méi)有液體，但在液體檢測(cè)裝置60的腔43內(nèi)還殘留有液體。
這里，與介質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)系的參數(shù)在公式6中為介質(zhì)的密度ρ及介質(zhì)的厚度t。當(dāng)在容器主體內(nèi)充分儲(chǔ)存了液體時(shí)，液體與液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61接觸。另一方面，當(dāng)在容器主體內(nèi)沒(méi)有充分儲(chǔ)存液體時(shí)，在腔43內(nèi)部殘留有液體，或者液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61與氣體或者真空接觸。在液體檢測(cè)裝置60的周邊的液體被消耗，從而從圖4的(C)的M’max轉(zhuǎn)向圖4的(E)的M’cav的過(guò)程中的附加慣量M’var隨著介質(zhì)的密度ρ及介質(zhì)的厚度t的變化而變化，其中所述介質(zhì)的密度ρ及介質(zhì)的厚度t根據(jù)容器主體內(nèi)的液體的儲(chǔ)存狀態(tài)而變化。由此，共振頻率fs也變化。因此，通過(guò)確定共振頻率fs可以檢測(cè)出容器主體內(nèi)的液體的量。
這里，如圖4的(E)所示，當(dāng)t＝d時(shí)，若利用公式6來(lái)表示M’cav，則將腔的深度d代入公式6的t中，于是有M’cav＝ρ*d/S (公式7)。
此外，如果介質(zhì)是種類互不相同的液體，則根據(jù)組成的不同密度ρ也不同，因而附加慣量M’及共振頻率fs也不同。因此，通過(guò)確定共振頻率fs可以檢測(cè)出液體的種類。
圖5A是表示墨盒7的容器主體內(nèi)的墨水的量與墨水及振動(dòng)部分的共振頻率fs之間關(guān)系的曲線?？v軸表示共振頻率fs，橫軸表示墨水量。
當(dāng)墨盒7的容器主體內(nèi)充分儲(chǔ)存了墨水，且液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊注滿了墨水時(shí)，該最大附加慣量M’max為公式4所表示的值。另一方面，當(dāng)墨水被消耗，并且在腔43內(nèi)有墨水殘留的同時(shí)墨水沒(méi)有注滿至液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊時(shí)，附加慣量M’var可以基于介質(zhì)的厚度t由公式6計(jì)算出來(lái)。由于公式6中的t是參與振動(dòng)的介質(zhì)的厚度，所以通過(guò)減小殘留墨水的液體檢測(cè)裝置60的腔43的深度d，也就是使基板41的厚度足夠薄，也可以對(duì)墨水逐漸消耗的過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)(參照?qǐng)D4的(C))。這里設(shè)t ink為參與振動(dòng)的墨水的厚度，設(shè)t ink-max為M’max中的t ink。
例如，液體檢測(cè)裝置60相對(duì)于墨水的液面大致水平地配置在墨盒的底面上。此時(shí)，若墨水被消耗，墨水的液面從液體檢測(cè)裝置60變?yōu)閠 ink-max的高度以下時(shí)，M’var根據(jù)公式6而逐漸變化，并且共振頻率fs根據(jù)公式1而逐漸變化。因此，墨水的液面t只要處于t的范圍內(nèi)，液面檢測(cè)裝置60就能夠逐漸檢測(cè)出墨水的消耗狀態(tài)。
或者，液體檢測(cè)裝置60與墨水的液面大體垂直地配置在墨盒的側(cè)壁上。此時(shí)，當(dāng)墨水被消耗，墨水的液面到達(dá)液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61時(shí)，附加慣量M’隨著液位的降低而減少。由此，共振頻率fs根據(jù)公式1而逐漸增加。因此，只要墨水的液面處于腔43的直徑2a(參照?qǐng)D4的(C))的范圍內(nèi)，液體檢測(cè)裝置60就能逐漸檢測(cè)出墨水的消耗狀態(tài)。
圖5A的曲線X表示的是，當(dāng)配置于底面上的液體檢測(cè)裝置60的腔43足夠淺時(shí)，或者配置于側(cè)壁上的液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61足夠大或長(zhǎng)時(shí)，容器主體內(nèi)所儲(chǔ)存的墨水的量與墨水及振動(dòng)部分61的共振頻率fs之間的關(guān)系。從而可以理解在容器主體內(nèi)的墨水量減少的同時(shí)，墨水及振動(dòng)部分61的共振頻率fs慢慢變化的狀態(tài)。
更詳細(xì)地說(shuō)，所謂可以對(duì)墨水逐漸被消耗的過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，是指在液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊，密度互不相同的液體與氣體同時(shí)存在且參與振動(dòng)的時(shí)候。隨著墨水逐漸被消耗，對(duì)于在液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊參與振動(dòng)的介質(zhì)，液體減少而氣體增加。
例如，在將液體檢測(cè)裝置60相對(duì)于液面水平配置時(shí)，在t ink小于tink-max時(shí)，液體檢測(cè)裝置60的參與振動(dòng)的介質(zhì)包括墨水與氣體二者。因此，若利用液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的面積S，以墨水與氣體的附加質(zhì)量來(lái)表示公式4的M’max以下的狀態(tài)，則M’＝M’air+M’ink＝ρa(bǔ)ir*t air/S+ρink*t ink/S(公式8)。這里，M’air為空氣的慣量，M’ink為墨水的慣量。ρa(bǔ)ir為空氣的密度，ρink為墨水的密度。t air為參與振動(dòng)的空氣的厚度，t ink為參與振動(dòng)的墨水的厚度。
在液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的周邊上的參與振動(dòng)的介質(zhì)中，隨著液體減少而氣體增加，當(dāng)液體檢測(cè)裝置60相對(duì)于墨水的液面被大致水平地配置時(shí)，t air增加，并且t ink減少。由此，M’var逐漸減少，而共振頻率逐漸增加。從而，可以檢測(cè)出殘留于容器主體內(nèi)的墨水的量或者墨水的消耗量。此外，在公式7中之所以只有液體的密度，是由于假設(shè)與液體的密度相比，空氣的密度小到了可以忽視的程度。
當(dāng)液體檢測(cè)裝置60相對(duì)于墨水的液面被垂直配置時(shí)，可以認(rèn)為是液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61中，液體檢測(cè)裝置60的參與振動(dòng)的介質(zhì)是僅有墨水的區(qū)域、和液體檢測(cè)裝置60的參與振動(dòng)的介質(zhì)是僅有氣體的區(qū)域并列的等價(jià)電路(圖中未示出)。若設(shè)液體檢測(cè)裝置60的參與振動(dòng)的介質(zhì)是僅有墨水的區(qū)域的面積為S ink，設(shè)液體檢測(cè)裝置60的參與振動(dòng)的介質(zhì)是僅有氣體的區(qū)域的面積為S air，則1/M’＝1/M’air+1/M’ink＝S air/(ρa(bǔ)ir*t air)+S ink/(ρink*t ink)(公式9)。
此外，公式9適用于在液體檢測(cè)裝置60的腔43中不保存墨水的情況。關(guān)于在液體檢測(cè)裝置60的腔43中保存墨水的情況下的附加慣量，可以通過(guò)公式9的M’和公式7的M’cav之和來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
由于液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分61的振動(dòng)從t ink-max的深度變化到墨水殘留的深度d，所以當(dāng)以墨水殘留的深度比t ink-max稍小的程度來(lái)將液體檢測(cè)裝置60配置于底面時(shí)，則無(wú)法檢測(cè)墨水逐漸減少的過(guò)程。此時(shí)，根據(jù)從t ink-max到殘留的深度d為止的輕微的墨水量變化中的液體檢測(cè)裝置的振動(dòng)變化，檢測(cè)到墨水量發(fā)生變化。此外，在被配置于側(cè)面，并且腔43的直徑很小的情況下，由于通過(guò)腔43之間的液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)變化很輕微，所以難以檢測(cè)出通過(guò)過(guò)程的墨水量，檢測(cè)的是墨水液面比腔43高還是低。
例如，圖5A的曲線Y示出了振動(dòng)部分61形成小圓形的振動(dòng)區(qū)域時(shí)的容器主體內(nèi)的墨水量與墨水及振動(dòng)部分61的共振頻率fs之間的關(guān)系。示出了在容器主體內(nèi)的墨水的液面通過(guò)液體檢測(cè)裝置60的安裝位置的前后時(shí)的墨水量之差Q之間，墨水及振動(dòng)部分61的共振頻率fs急劇變化的狀態(tài)。由此，由于能夠二值化地檢測(cè)出在容器主體內(nèi)是否殘余了預(yù)定量的墨水，所以能夠進(jìn)行高精度的檢測(cè)。
這樣利用液體檢測(cè)裝置60來(lái)檢測(cè)有無(wú)液體的方法由于可以通過(guò)振動(dòng)部分61與墨水直接接觸來(lái)檢測(cè)有無(wú)墨水，所以與通過(guò)軟件來(lái)計(jì)算墨水的消耗量的方法相比，檢測(cè)精度高。另外，利用電極通過(guò)導(dǎo)電性來(lái)檢測(cè)有無(wú)墨水的方法可能受到容器主體上電極的安裝位置以及墨水種類的影響，但利用液體檢測(cè)裝置60來(lái)檢測(cè)有無(wú)液體的方法則很難受到容器主體上液體檢測(cè)裝置60的安裝位置以及墨水種類的影響。
另外，由于可以利用單一的液體檢測(cè)裝置60來(lái)實(shí)施振動(dòng)與液體檢測(cè)二者，所以與利用不同的傳感器來(lái)實(shí)施振動(dòng)與液體檢測(cè)的方法相比，可以減少安裝在容器主體上的傳感器的數(shù)目。因此，可以廉價(jià)地制造具有液量檢測(cè)功能的墨盒7。另外，最好將壓電層47的振動(dòng)頻率設(shè)為非可聽(tīng)區(qū)域，從而使液體檢測(cè)裝置60工作當(dāng)中所產(chǎn)生的聲音安靜。
圖5B示出了墨水的密度與墨水以及振動(dòng)部分61的共振頻率fs之間關(guān)系的一個(gè)例子。這里，“墨水滿”與“墨水空”(或者“墨水無(wú)”)意味著相對(duì)的兩個(gè)狀態(tài)，而并不意味所謂的墨水充滿狀態(tài)與墨水耗盡狀態(tài)。如圖5B所示，當(dāng)墨水密度很高時(shí)，由于附加慣量很大，所以共振頻率fs降低。即，共振頻率根據(jù)墨水種類的不同而不同。因此，通過(guò)測(cè)量共振頻率fs，在再次填充墨水時(shí)，可以確認(rèn)是否混入了密度不同的墨水。即，可以識(shí)別儲(chǔ)存了種類互不相同的墨水的墨盒7。
接著，設(shè)定腔43的尺寸及形狀，使得即使墨盒7的容器主體內(nèi)的液體為空的狀態(tài)時(shí)液體檢測(cè)裝置60的腔43內(nèi)也殘留液體，對(duì)此時(shí)可以正確地檢測(cè)出液體狀態(tài)的條件進(jìn)行詳細(xì)敘述。液體檢測(cè)裝置60如果在腔43內(nèi)充滿了液體時(shí)可以檢測(cè)出液體的狀態(tài)，則在腔43內(nèi)沒(méi)有充滿液體時(shí)也可以檢測(cè)出液體的狀態(tài)。
共振頻率fs是慣量M的函數(shù)。慣量M為振動(dòng)部分61的慣量Mact與附加慣量M’之和。這里，附加慣量M’與液體的狀態(tài)有關(guān)系。附加慣量M’是表示通過(guò)處于振動(dòng)部分61附近的介質(zhì)來(lái)使振動(dòng)部分61的質(zhì)量表觀上增加的量。也就是，通過(guò)振動(dòng)部分61的振動(dòng)而在表觀上吸收介質(zhì)(與振動(dòng)相關(guān)的慣量增加)所引起的振動(dòng)部分61的質(zhì)量的增加量。
因此，當(dāng)M’cav比公式4中的M’max大時(shí)，表觀上吸收的介質(zhì)全都是殘留于腔43內(nèi)的液體。從而，與容器主體內(nèi)充滿介質(zhì)的狀態(tài)相同。此時(shí)，由于參與振動(dòng)的介質(zhì)小于M’max，所以即使墨水被消耗了也無(wú)法檢測(cè)出其變化。
另一方面，當(dāng)M’cav小于公式4中的M’max時(shí)，表觀上吸收的介質(zhì)是腔43內(nèi)殘留的液體以及容器主體內(nèi)的氣體或真空。由于此時(shí)與在容器主體內(nèi)充滿了液體的狀態(tài)不同，M’是變化的，所以共振頻率fs也變化。因此，液體檢測(cè)裝置60可以檢測(cè)出容器主體內(nèi)的液體的狀態(tài)。
即，在墨盒7的容器主體內(nèi)的液體為空的狀態(tài)下，當(dāng)液體檢測(cè)裝置60的腔43內(nèi)殘留有液體時(shí)，液體檢測(cè)裝置60可正確地檢測(cè)出液體狀態(tài)的條件是M’cav比M’max小。此外，液體檢測(cè)裝置60可正確地檢測(cè)出液體狀態(tài)的條件是M’max＞M’cav，與腔43的形狀無(wú)關(guān)。
這里，M’cav是與腔43的容量大致相等的容量的液體的質(zhì)量慣量。因此，根據(jù)M’max＞M’cav的不等式，液體檢測(cè)裝置60可正確地檢測(cè)出液體狀態(tài)的條件可以表示為腔43的容量的條件。例如，若設(shè)圓形的腔43的半徑為a，設(shè)腔43的深度為d，則有M’max＞ρ*d/πa2(公式10)。
展開(kāi)公式10后，可求出如下條件a/d＞3*π/8 (公式11)。
因此，如果是具有開(kāi)口161的半徑a及腔43的深度d滿足公式11的腔43的液體檢測(cè)裝置60，則容器主體內(nèi)的液體為空的狀態(tài)，并且即使當(dāng)腔43內(nèi)殘留有液體時(shí)，也可以毫無(wú)誤動(dòng)作地檢測(cè)出液體的狀態(tài)。
此外，公式10、公式11僅在腔43的形狀為圓形時(shí)成立。當(dāng)腔43的形狀不是圓形時(shí)，如果利用對(duì)應(yīng)的M’max的公式，將公式10中的πa2替換成其面積來(lái)計(jì)算，則可導(dǎo)出腔43的寬度及長(zhǎng)度等尺寸與深度的關(guān)系。
另外，由于附加慣量M’也對(duì)聲阻抗特性產(chǎn)生影響，所以也可以說(shuō)，檢測(cè)由于殘留振動(dòng)而在液體檢測(cè)裝置60中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)的方法至少可檢測(cè)出聲阻抗的變化。
圖6A及圖6B示出了向液體檢測(cè)裝置60提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)從而使振動(dòng)部分61強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)之后的、液體檢測(cè)裝置60的殘留振動(dòng)(自由振動(dòng))的波形與殘留振動(dòng)的測(cè)量方法。液面在墨盒7內(nèi)的液體檢測(cè)裝置60的安裝位置水平中是上還是下，可以通過(guò)液體檢測(cè)裝置60的壓電元件振動(dòng)后的殘留振動(dòng)的頻率變化、或振幅的變化而檢測(cè)出來(lái)。圖6A及圖6B中，縱軸表示由于液體檢測(cè)裝置60的殘留振動(dòng)而產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)的電壓，橫軸表示時(shí)間。通過(guò)液體檢測(cè)裝置60的殘留振動(dòng)，會(huì)如圖6A及圖6B所示那樣產(chǎn)生電壓的模擬信號(hào)的波形。接著，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成與信號(hào)的頻率相對(duì)應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)值(二值化)。在圖6A及圖6B所示的例子中，測(cè)量產(chǎn)生從模擬信號(hào)的第四個(gè)脈沖到第八個(gè)脈沖之間的四個(gè)脈沖的時(shí)間。
更具體地說(shuō)，在液體檢測(cè)裝置60振動(dòng)之后，對(duì)預(yù)先設(shè)定的預(yù)定的基準(zhǔn)電壓從低電壓側(cè)向高電壓側(cè)橫穿的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。然后，生成使計(jì)數(shù)值4至計(jì)數(shù)值8之間為高電平的數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)預(yù)定的時(shí)鐘脈沖測(cè)量從計(jì)數(shù)值4至計(jì)數(shù)值8的時(shí)間。
圖6A是液面處于液體檢測(cè)裝置60的安裝位置水平的上位時(shí)的波形。相反，圖6B是液面處于液體檢測(cè)裝置60的安裝位置水平的下位時(shí)的波形。對(duì)圖6A與圖6B進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)對(duì)于從計(jì)數(shù)值4至計(jì)數(shù)值8為止的時(shí)間，圖6A比圖6B要長(zhǎng)。換言之，根據(jù)液體檢測(cè)裝置60的安裝位置水平上有無(wú)墨水，從計(jì)數(shù)值4到計(jì)數(shù)值8所需要的時(shí)間也不同。利用該所需時(shí)間的差異，可以檢測(cè)出墨水的消耗狀態(tài)。
之所以從模擬波形的第四個(gè)計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)，是為了在液體檢測(cè)裝置60的殘留振動(dòng)(自由振動(dòng))穩(wěn)定之后再開(kāi)始測(cè)量。從第四個(gè)計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)僅僅是一個(gè)例子，也可以從任意計(jì)數(shù)值開(kāi)始計(jì)數(shù)。這里，檢測(cè)從第四個(gè)計(jì)數(shù)值到第八個(gè)計(jì)數(shù)值的信號(hào)，并通過(guò)預(yù)定的時(shí)鐘脈沖來(lái)測(cè)量從第四個(gè)計(jì)數(shù)值到第八個(gè)計(jì)數(shù)值的時(shí)間。基于該時(shí)間可以求出共振頻率。時(shí)鐘脈沖不必一定要測(cè)量到第八個(gè)脈沖的時(shí)間，也可以是計(jì)數(shù)到任意的計(jì)數(shù)值。在圖6A及圖6B中，雖然是測(cè)量第四個(gè)計(jì)數(shù)值到第八個(gè)計(jì)數(shù)值的時(shí)間，但根據(jù)檢測(cè)頻率的電路結(jié)構(gòu)，也可以對(duì)不同計(jì)數(shù)值間隔內(nèi)的時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)。
例如，當(dāng)墨水的品質(zhì)穩(wěn)定從而峰值的振幅的變動(dòng)很小時(shí)，為了提高檢測(cè)的速度，也可以通過(guò)檢測(cè)第四個(gè)計(jì)數(shù)值至第六個(gè)計(jì)數(shù)值的時(shí)間來(lái)求出共振頻率。此外，當(dāng)墨水的品質(zhì)不穩(wěn)定從而脈沖的振幅的變動(dòng)很大時(shí)，為了正確檢測(cè)殘留振動(dòng)，也可以檢測(cè)第四個(gè)計(jì)數(shù)值至第十二個(gè)計(jì)數(shù)值的時(shí)間。
圖7是表示將液體檢測(cè)裝置60作為安裝模塊體100而一體地形成的結(jié)構(gòu)的透視圖。模塊體100被安裝在墨盒7的容器主體的預(yù)定之處。模塊體100被構(gòu)成為通過(guò)對(duì)容器主體內(nèi)的介質(zhì)的至少聲阻抗的變化進(jìn)行檢測(cè)，可以檢測(cè)出容器主體內(nèi)的液體的消耗狀態(tài)。
本實(shí)施方式的模塊體100具有用于將液體檢測(cè)裝置60安裝在容器主體上的容器安裝部101。容器安裝部101具有平面大致為矩形的基臺(tái)102、和基臺(tái)102上的圓柱部116，所述圓柱部116用于容納通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而振動(dòng)的液體檢測(cè)裝置60。此外，模塊體100被構(gòu)成為當(dāng)其被安裝到墨盒7上時(shí)，無(wú)法從外部接觸模塊體100的液體檢測(cè)裝置60。由此，可以保護(hù)液體檢測(cè)裝置60免于外部的接觸。另外，圓柱部116的頂端側(cè)邊沿帶有圓弧，從而在將其向形成于墨盒7上的孔安裝時(shí)容易嵌入。
圖8是圖7所示的模塊體100的分解圖。模塊體100包括由樹(shù)脂形成的容器安裝部101、和具有盤片110及凹部113的裝置安裝部105(參照?qǐng)D7)。另外，模塊體100具有引線104a及104b、液體檢測(cè)裝置60以及膜108。盤片110最好由不銹鋼或者不銹鋼合金等難以生銹的材料形成。
容器安裝部101中所包括的圓柱部116及基臺(tái)102在中心部分形成開(kāi)口部114，以便能夠容納引線104a及104b，并且在開(kāi)口部114的周圍形成凹部113，以便能夠容納液體檢測(cè)裝置60、膜108以及盤片110。
液體檢測(cè)裝置60通過(guò)膜108而與盤片110接合，盤片110及液體檢測(cè)裝置60被固定于凹部113(容器安裝部101)中。因此，引線104a及104b、液體檢測(cè)裝置60、膜108及盤片110作為一體安裝在容器安裝部101中。
引線104a及104b分別與液體檢測(cè)裝置60的上部電極端子45及下部電極端子44結(jié)合，從而向壓電層47傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)(驅(qū)動(dòng)脈沖)，并將液體檢測(cè)裝置60所檢測(cè)出的共振頻率的信號(hào)傳遞給記錄裝置等。
液體檢測(cè)裝置60根據(jù)從引線104a及104b傳遞來(lái)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，臨時(shí)地進(jìn)行振動(dòng)。此外，液體檢測(cè)裝置60在振動(dòng)后進(jìn)行殘留振動(dòng)，并通過(guò)該振動(dòng)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)，通過(guò)檢測(cè)反電動(dòng)勢(shì)波形的振動(dòng)周期，可以檢測(cè)出與容器主體內(nèi)的液體消耗狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的共振頻率。
膜108將液體檢測(cè)裝置60與盤片110粘合，從而使液體檢測(cè)裝置60液體密封起來(lái)。膜108最好由聚烯烴等形成，并以熱焊接進(jìn)行粘合。通過(guò)膜108將液體檢測(cè)裝置60與盤片110面狀粘合并固定，從而消除了粘合位置的偏差，使得振動(dòng)部分之外的部分不振動(dòng)。因此，即使將液體檢測(cè)裝置60與盤片110粘合，液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)特性也不會(huì)變化。
另外，盤片110為圓形，基臺(tái)102的開(kāi)口部114形成為圓筒形。液體檢測(cè)裝置60及膜108被形成為矩形。也可以使引線104a及104b、液體檢測(cè)裝置60、膜108及盤片110相對(duì)于基臺(tái)102可裝卸?；_(tái)102、引線104a及104b、液體檢測(cè)裝置60、膜108及盤片110相對(duì)于模塊體100的中心軸對(duì)稱配置。此外，基臺(tái)102、液體檢測(cè)裝置60、膜108及盤片110的中心被配置在模塊體100的大致中心軸上。
此外，基臺(tái)102的開(kāi)口部114的面積被形成為比液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)區(qū)域的面積大。在盤片110的中心與液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分正對(duì)的位置上形成有貫通孔112。如圖2至圖4所示，在液體檢測(cè)裝置60中形成有腔43，并且貫通孔112與腔43共同形成貯墨部。為了減小殘留墨水的影響，盤片110的厚度最好比貫通孔112的直徑小。例如，貫通孔112的深度最好是其直徑的三分之一以下的大小。貫通孔112是相對(duì)于模塊體100的中心軸對(duì)稱的近似圓形。此外，貫通孔112的面積比液體檢測(cè)裝置60的腔43的開(kāi)口面積大。貫通孔112的截面的邊緣可以是錐形，也可以是階梯形。
模塊體100被安裝在容器主體的側(cè)部、上部或底部，并使貫通孔112朝向容器主體的內(nèi)側(cè)。當(dāng)墨水被消耗，液體檢測(cè)裝置60周邊沒(méi)有墨水時(shí)，液體檢測(cè)裝置60的共振頻率變化很大，據(jù)此可以檢測(cè)出墨水的液位變化。
圖9是將圖7所示的模塊體100安裝到墨盒7的容器主體7a上時(shí)的、容器主體7a的底部附近的截面圖。模塊體100被安裝在形成于容器主體7a的側(cè)壁上的貫通孔中。在容器主體7a的側(cè)壁與模塊體100的接合面上設(shè)有O形環(huán)90，保持模塊體100與容器主體7a之間的液密性。為了如此用O形環(huán)90來(lái)進(jìn)行密封，模塊體100最好配有圖7所述的圓柱部。
模塊體100的頂端露出到容器主體7a的墨水儲(chǔ)存空間7b中，從而通過(guò)盤片110的貫通孔112，容器主體7a內(nèi)的墨水與液體檢測(cè)裝置60接觸。根據(jù)液體檢測(cè)裝置60的振動(dòng)部分的周圍是液體還是氣體，液體檢測(cè)裝置60的殘留振動(dòng)的共振頻率不同，因而可以利用模塊體100來(lái)檢測(cè)墨水的消耗狀態(tài)。
接著，參照附圖對(duì)本發(fā)明其他實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置及配有該液體檢測(cè)裝置的墨盒(液體容器)進(jìn)行說(shuō)明。
圖10、圖11A及圖11B是本實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置260的示意圖，該液體檢測(cè)裝置260具有在基板241上層疊振動(dòng)板242而構(gòu)成的基部240，該基部240具有彼此相對(duì)的第一面240a及第二面240b。在基部240中形成有圓形的腔(凹部)243，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)，并且該腔243在第一面240a一側(cè)開(kāi)口，腔243的底面部243a被形成為可通過(guò)振動(dòng)板242振動(dòng)。換言之，整個(gè)振動(dòng)板242中實(shí)際振動(dòng)的部分通過(guò)腔243而規(guī)定了其輪廓。在基部240的第二面240b一側(cè)的兩端形成有下部電極端子244及上部電極端子245。
在基部240的第二面240b上形成有下部電極(第一電極)246，該下部電極246具有圓形的主體部分246a和延伸部分246b，該延伸部分246b從主體部分246a向下部電極端子244的方向延伸并與下部電極端子244連接。下部電極246的圓形主體部分246a的中心與腔243的中心一致。
下部電極246的圓形主體部分246a被形成為直徑比圓形腔243大，并覆蓋所有與腔243對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
在下部電極246之上層疊壓電層247，該壓電層247具有直徑比腔243小的圓形主體部分247a，以及延伸部分247b，所述延伸部分247b從該主體部分247a延伸出來(lái)并越過(guò)與腔243的邊緣相對(duì)應(yīng)的位置，一直延伸到與腔243的底面相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部。
在壓電層247上層疊有上部電極(第二電極)249的圓形的主體部分249a，該上部電極249的主體部分249a被形成為直徑比壓電層247的主體部分247a小。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延伸出來(lái)，延伸經(jīng)過(guò)壓電層247的延伸部分247b上方，一直延伸到與腔243的底面相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部。該延伸部分249b延伸越過(guò)壓電層247的延伸部分247b，并與上部電極端子245連接。
如此，壓電層247的主體部分247a成為被上部電極249的主體部分249a和下部電極246的主體部分246a夾在中間的結(jié)構(gòu)。由此，可以有效地變形驅(qū)動(dòng)壓電層247。
如上所述，上部電極249的主體部分249a被形成為直徑比壓電層247的主體部分247a小。另一方面，下部電極246的主體部分246a蓋著壓電層247的主體部分247a的整個(gè)面。因此，上部電極249的主體部分249a確定了整個(gè)壓電層247中產(chǎn)生壓電效應(yīng)的部分的范圍。
另外，包含于液體檢測(cè)裝置260中的部件最好通過(guò)燒結(jié)而互相形成為一體。通過(guò)這樣一體地形成液體檢測(cè)裝置260，能夠使液體檢測(cè)裝置260的運(yùn)用變得容易。
壓電層247的材料最好使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)或是不使用鉛的無(wú)鉛壓電膜?；?41的材料最好使用氧化鋯或者氧化鋁。此外，振動(dòng)板242最好使用與基板241相同的材料。上部電極249、下部電極246、上部電極端子245以及下部電極端子244可以使用具有導(dǎo)電性的材料，例如使用金、銀、銅、鉑、鋁、鎳等金屬。
關(guān)于壓電層247的主體部分247a、上部電極249的主體部分249a以及下部電極246的主體部分246a，它們的中心與腔243的中心一致。此外，確定振動(dòng)板242的可振動(dòng)部分的圓形的腔243的中心位于整個(gè)液體檢測(cè)裝置260的中心上。
由腔243規(guī)定的振動(dòng)板242的可振動(dòng)部分、下部電極246的主體部分246a中與腔243對(duì)應(yīng)的部分、壓電層247的主體部分247a及延伸部分247b的與腔243對(duì)應(yīng)的部分、以及上部電極249的主體部分249a及延伸部分249b的與腔243對(duì)應(yīng)的部分構(gòu)成了液體檢測(cè)裝置260的振動(dòng)部分261。另外，該液體檢測(cè)裝置260的振動(dòng)部分261的中心與液體檢測(cè)裝置260的中心一致。
另外，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(dòng)板242的可振動(dòng)部分(即與腔243的底面部分243a對(duì)應(yīng)的部分)具有圓形的形狀，因而液體檢測(cè)裝置260的振動(dòng)部分261是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置260的中心大體對(duì)稱的形狀。
如此，在本實(shí)施方式中，由于用下部電極246的主體部分246a來(lái)覆蓋整個(gè)與腔243對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所以與以往相比，減小了強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)的變形模式與自由振動(dòng)時(shí)的變形模式之間的差別。此外，由于液體檢測(cè)裝置260的振動(dòng)部分261是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置260的中心大體對(duì)稱的形狀，所以從該中心來(lái)看，所述振動(dòng)部分261的剛性大體上呈各向同性。
因此，抑制了由于構(gòu)造的不對(duì)稱性而產(chǎn)生的不必要的振動(dòng)的發(fā)生，并防止了由于強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)與自由振動(dòng)時(shí)二者之間的變形模式的差異而導(dǎo)致的反電動(dòng)勢(shì)的輸出降低。由此，液體檢測(cè)裝置260的振動(dòng)部分261中的殘留振動(dòng)的共振頻率的檢測(cè)精度得以提高，并且振動(dòng)部分261的殘留振動(dòng)的檢測(cè)也變得容易。
此外，由于用直徑比腔243大的下部電極246的主體部分246a來(lái)覆蓋整個(gè)與腔243對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所以可以防止由于制造時(shí)下部電極246的位置偏差而導(dǎo)致的不必要的振動(dòng)的產(chǎn)生，從而可以防止檢測(cè)精度的降低。
此外，由于液體檢測(cè)裝置260的振動(dòng)部分261與液體接觸的范圍只限于腔243所存在的范圍，所以可以精確地進(jìn)行液體的檢測(cè)，由此，可以高精度地檢測(cè)出墨盒7內(nèi)的墨水水平。
作為本實(shí)施方式的一個(gè)變形例，也可以如圖12所示那樣，將絕緣層250夾在上部電極249的延伸部分249b與壓電層247之間。由于該絕緣層250的存在，使得整個(gè)壓電層247中產(chǎn)生壓電效應(yīng)的部分的范圍為圓形，從而其對(duì)稱性提高，由此可以進(jìn)一步抑制不必要的振動(dòng)的產(chǎn)生。
接著，參照附圖對(duì)本發(fā)明其他實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置及配有該液體檢測(cè)裝置的墨盒(液體容器)進(jìn)行說(shuō)明。
圖13、圖14A及圖14B是本實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置360的示意圖，該液體檢測(cè)裝置360具有在基板341上層疊振動(dòng)板342而構(gòu)成的基部340，該基部340具有彼此相對(duì)的第一面340a及第二面340b。在基部340中形成有圓形的腔(凹部)343，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)，并且該腔343在第一面340a一側(cè)開(kāi)口，腔343的底面部343a被形成為可通過(guò)振動(dòng)板342振動(dòng)。換言之，整個(gè)振動(dòng)板342中實(shí)際振動(dòng)的部分通過(guò)腔343而規(guī)定了其輪廓。在基部340的第二面340b一側(cè)的兩端形成有下部電極端子344及上部電極端子345。
在基部340的第二面340b上形成有下部電極(第一電極)346，該下部電極346具有圓形的主體部分346a和延伸部分346b，該延伸部分346b從該主體部分346a向下部電極端子344的方向延伸并與下部電極端子344連接。下部電極346的圓形主體部分346a的中心與腔343的中心一致。
下部電極346的圓形主體部分346a被形成為直徑比圓形腔343大，并覆蓋所有與腔343對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
在下部電極346之上層疊壓電層347，該壓電層347具有圓形的主體部分347a以及延伸部分347b，其中所述主體部分347a被形成為直徑比腔343大，從而覆蓋整個(gè)與腔343對(duì)應(yīng)的區(qū)域；所述延伸部分347b從所述主體部分347a延伸出來(lái)。
在壓電層347上層疊有上部電極(第二電極)349的圓形的主體部分349a，該上部電極349的主體部分349a被形成為直徑比腔343小，從而被配置在與腔343對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部。此外，上部電極349具有延伸部分349b，該延伸部分349b從主體部分349a延伸出來(lái)，延伸經(jīng)過(guò)壓電層347的主體部分347a及延伸部分347b上方。該延伸部分349b延伸越過(guò)壓電層347的延伸部分347b，并與上部電極端子345連接。
如此，壓電層347的主體部分347a成為被上部電極349的主體部分349a和下部電極346的主體部分346a夾在中間的結(jié)構(gòu)。由此，可以有效地變形驅(qū)動(dòng)壓電層347。
如上所述，上部電極349的主體部分349a被形成為直徑比壓電層347的主體部分347a小。另一方面，下部電極346的主體部分346a蓋著壓電層347的主體部分347a的整個(gè)面。因此，上部電極349的主體部分349a確定了整個(gè)壓電層347中產(chǎn)生壓電效應(yīng)的部分的范圍。
另外，包含于液體檢測(cè)裝置360中的部件最好通過(guò)燒結(jié)而互相形成為一體。通過(guò)這樣一體地形成液體檢測(cè)裝置360，能夠使液體檢測(cè)裝置360的運(yùn)用變得容易。
壓電層347的材料最好使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)或是不使用鉛的無(wú)鉛壓電膜?；?41的材料最好使用氧化鋯或者氧化鋁。此外，振動(dòng)板342最好使用與基板341相同的材料。上部電極349、下部電極346、上部電極端子345及下部電極端子344可以使用具有導(dǎo)電性的材料，例如使用金、銀、銅、鉑、鋁、鎳等金屬。
關(guān)于壓電層347的主體部分347a、上部電極349的主體部分349a以及下部電極346的主體部分346a，它們的中心與腔343的中心一致。此外，確定振動(dòng)板342的可振動(dòng)部分的圓形的腔343的中心位于整個(gè)液體檢測(cè)裝置360的中心上。
由腔343規(guī)定的振動(dòng)板342的可振動(dòng)部分、下部電極346的主體部分346a中與腔343對(duì)應(yīng)的部分、壓電層347的主體部分347a與腔343對(duì)應(yīng)的部分、以及上部電極349的主體部分349a及延伸部分349b的與腔343對(duì)應(yīng)的部分構(gòu)成了液體檢測(cè)裝置360的振動(dòng)部分361。另外，該液體檢測(cè)裝置360的振動(dòng)部分361的中心與液體檢測(cè)裝置360的中心一致。
另外，壓電層347的主體部分347a、上部電極349的主體部分349a、下部電極346的主體部分346a以及振動(dòng)板342的可振動(dòng)部分(即與腔343的底面部分343a對(duì)應(yīng)的部分)具有圓形的形狀，因而液體檢測(cè)裝置360的振動(dòng)部分361是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置360的中心大體對(duì)稱的形狀。
如此，在本實(shí)施方式中，由于用下部電極346的主體部分346a及壓電層347的主體部分347a來(lái)覆蓋整個(gè)與腔343對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所以與以往相比，減小了強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)的變形模式與自由振動(dòng)時(shí)的變形模式之間的差別。此外，由于液體檢測(cè)裝置360的振動(dòng)部分361是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置360的中心大體對(duì)稱的形狀，所以從該中心來(lái)看，所述振動(dòng)部分361的剛性大體上呈各向同性。
因此，抑制了由于構(gòu)造的不對(duì)稱性而產(chǎn)生的不必要的振動(dòng)的發(fā)生，并防止了由于強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)與自由振動(dòng)時(shí)二者之間的變形模式的差異而導(dǎo)致的反電動(dòng)勢(shì)的輸出降低。由此，液體檢測(cè)裝置360的振動(dòng)部分361中的殘留振動(dòng)的共振頻率的檢測(cè)精度得以提高，并且振動(dòng)部分361的殘留振動(dòng)的檢測(cè)也變得容易。
此外，由于用直徑比腔343大的下部電極346的主體部分346a來(lái)覆蓋整個(gè)與腔343對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所以可以防止由于制造時(shí)下部電極346的位置偏差而導(dǎo)致的不必要的振動(dòng)的產(chǎn)生，從而可以防止檢測(cè)精度的降低。
此外，由于液體檢測(cè)裝置360的振動(dòng)部分361與液體接觸的范圍只限于腔343所存在的范圍，所以可以精確地進(jìn)行液體的檢測(cè)，由此，可以高精度地檢測(cè)出墨盒7內(nèi)的墨水水平。
作為本實(shí)施方式的一個(gè)變形例，也可以如圖15所示那樣，將絕緣層350夾在上部電極349的延伸部分349b與壓電層347之間。由于該絕緣層350的存在，使得整個(gè)壓電層347中產(chǎn)生壓電效應(yīng)的部分的范圍為圓形，從而其對(duì)稱性提高，由此可以進(jìn)一步抑制不必要的振動(dòng)的產(chǎn)生。
接著，參照附圖對(duì)本發(fā)明其他實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置及配有該液體檢測(cè)裝置的墨盒(液體容器)進(jìn)行說(shuō)明。
圖16、圖17A及圖17B是本實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置460的示意圖，該液體檢測(cè)裝置460具有在基板441上層疊振動(dòng)板442而構(gòu)成的基部440，該基部440具有彼此相對(duì)的第一面440a及第二面440b。在基部440中形成有圓形的腔(凹部)443，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)，并且該腔443在第一面440a一側(cè)開(kāi)口，腔443的底面部443a被形成為可通過(guò)振動(dòng)板442振動(dòng)。換言之，整個(gè)振動(dòng)板442中實(shí)際振動(dòng)的部分通過(guò)腔443規(guī)定了其輪廓。在基部440的第二面440b一側(cè)的兩端形成有下部電極端子444及上部電極端子445。
在基部440的第二面440b上形成有下部電極(第一電極)446，該下部電極446具有圓形的主體部分446a和延伸部分446b，該延伸部分446b從該主體部分446a向下部電極端子444的方向延伸并與下部電極端子444連接。下部電極446的圓形主體部分446a的中心與腔443的中心一致。
下部電極446的圓形主體部分446a被形成為直徑比圓形腔443小，從而被配置在與腔443對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部。下部電極446的主體部分446a的直徑最好為腔443的直徑的75％以上的大小。
在下部電極446的主體部分446a之上層疊壓電層447的圓形的主體部分447a，并且該壓電層447的主體部分447a被形成為直徑比下部電極446的主體部分446a小。從壓電層447的主體部分447a延伸出延伸部分447b，該壓電層447的延伸部分447b一直延伸到與腔443對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部。
在壓電層447的主體部分447a上層疊有上部電極(第二電極)449的圓形的主體部分449a，該上部電極449的主體部分449a被形成為直徑比壓電層447的主體部分447a小。此外，上部電極449具有延伸部分449b，該延伸部分449b從主體部分449a延伸出來(lái)，并延伸經(jīng)過(guò)壓電層447的主體部分447a及延伸部分447b上方。該延伸部分449b延伸越過(guò)壓電層447的延伸部分447b，并與上部電極端子445連接。
如此，壓電層447的主體部分447a成為被上部電極449的主體部分449a和下部電極446的主體部分446a夾在中間的結(jié)構(gòu)。由此，可以有效地變形驅(qū)動(dòng)壓電層447。
如上所述，上部電極449的主體部分449a被形成為直徑比壓電層447的主體部分447a小。另一方面，下部電極446的主體部分446a蓋著壓電層447的主體部分447a的整個(gè)面。因此，上部電極449的主體部分449a確定了整個(gè)壓電層447中產(chǎn)生壓電效應(yīng)的部分的范圍。
另外，包含于液體檢測(cè)裝置460中的部件最好通過(guò)燒結(jié)而互相形成為一體。通過(guò)這樣一體地形成液體檢測(cè)裝置460，能夠使液體檢測(cè)裝置460的運(yùn)用變得容易。
壓電層447的材料最好使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)或是不使用鉛的無(wú)鉛壓電膜?；?41的材料最好使用氧化鋯或者氧化鋁。此外，振動(dòng)板442最好使用與基板441相同的材料。上部電極449、下部電極446、上部電極端子445及下部電極端子444可以使用具有導(dǎo)電性的材料，例如使用金、銀、銅、鉑、鋁、鎳等金屬。
關(guān)于壓電層447的主體部分447a、上部電極449的主體部分449a以及下部電極446的主體部分446a，它們的中心與腔443的中心一致。此外，確定振動(dòng)板442的可振動(dòng)部分的圓形的腔443的中心位于整個(gè)液體檢測(cè)裝置460的中心上。
由腔443規(guī)定的振動(dòng)板442的可振動(dòng)部分、下部電極446的主體部分446a及延伸部分446b中與腔443對(duì)應(yīng)的部分、壓電層447的主體部分447a及延伸部分447b的與腔443對(duì)應(yīng)的部分、以及上部電極449的主體部分449a及延伸部分449b的與腔443對(duì)應(yīng)的部分構(gòu)成了液體檢測(cè)裝置460的振動(dòng)部分461。另外，該液體檢測(cè)裝置460的振動(dòng)部分461的中心與液體檢測(cè)裝置460的中心一致。
另外，壓電層447的主體部分447a、上部電極449的主體部分449a、下部電極446的主體部分446a以及振動(dòng)板442的可振動(dòng)部分(即與腔443的底面部分443a對(duì)應(yīng)的部分)具有圓形的形狀，因而液體檢測(cè)裝置460的振動(dòng)部分461是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置460的中心大體對(duì)稱的形狀。
如此，在本實(shí)施方式中，由于將下部電極446的主體部分446a的直徑形成得比壓電層447的主體部分447a的大，并用下部電極446的主體部分446a在一個(gè)很大的范圍上覆蓋與腔443對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所以減小了沒(méi)有被下部電極446的主體部分446a所覆蓋的厚度薄的部分的面積。因此，可以抑制在強(qiáng)制變形后的振動(dòng)部分的自由振動(dòng)當(dāng)中，激發(fā)除作為檢測(cè)對(duì)象的必要振動(dòng)頻率以外的不必要的高次振動(dòng)模式。此外，在自由振動(dòng)時(shí)只有厚度薄的部分變形很大而壓電層447的變形量很小，從而防止了反電動(dòng)勢(shì)的輸出變小的現(xiàn)象，從而與以往相比，減小了強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)的變形模式與自由振動(dòng)時(shí)的變形模式之間的差別。
如此，根據(jù)本實(shí)施方式，抑制了由于構(gòu)造的不對(duì)稱性而產(chǎn)生的不必要振動(dòng)的發(fā)生，并防止了由于強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)與自由振動(dòng)時(shí)二者之間的變形模式的差異而導(dǎo)致的反電動(dòng)勢(shì)的輸出降低。由此，液體檢測(cè)裝置460的振動(dòng)部分461中的殘留振動(dòng)的共振頻率的檢測(cè)精度得以提高，并且振動(dòng)部分461的殘留振動(dòng)的檢測(cè)也變得容易。
此外，由于將下部電極446的主體部分446a上所層疊的壓電層447的主體部分447a的直徑形成得比下部電極446的主體部分446a小，并將壓電層447的主體部分447a上所層疊的上部電極449的主體部分449a的直徑形成得比壓電層447的主體部分447a小，所以在制造過(guò)程中后形成的部分(例如下部電極447的主體部分447a)的直徑要比先形成的部分(例如下部電極446的主體部分446a)的直徑小。因此，由于直到最后都可以一邊確認(rèn)先形成的部分的位置一邊形成下一部分，所以可以高精度地進(jìn)行層疊時(shí)的定位。
此外，由于將下部電極446的主體部分446a的直徑形成得比壓電層447的主體部分447a的小，所以可以使下部電極446的主體部分446a的邊緣與腔443的底面部分443a的邊緣相鄰接，由此，可以減小沒(méi)有被下部電極446的主體部分446a所覆蓋的厚度薄的部分的面積。
此外，由于液體檢測(cè)裝置460的振動(dòng)部分461與液體接觸的范圍只限于腔443所存在的范圍，所以可以精確地進(jìn)行液體的檢測(cè)，由此，可以高精度地檢測(cè)出墨盒7內(nèi)的墨水水平。
接著，參照附圖對(duì)本發(fā)明其他實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置及配有該液體檢測(cè)裝置的墨盒(液體容器)進(jìn)行說(shuō)明。
圖18、圖19A及圖19B是本實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置560的示意圖，該液體檢測(cè)裝置560具有在基板541上層疊振動(dòng)板542而構(gòu)成的基部540，該基部540具有彼此相對(duì)的第一面540a及第二面540b。在基部540中形成有圓形的腔(凹部)543，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)，該腔543在第一面540a一側(cè)開(kāi)口，腔543的底面部543a被形成為可通過(guò)振動(dòng)板542振動(dòng)。換言之，整個(gè)振動(dòng)板542中實(shí)際振動(dòng)的部分通過(guò)腔543規(guī)定了其輪廓。在基部540的第二面540b一側(cè)的兩端形成有下部電極端子544及上部電極端子545。
在基部540的第二面540b上形成有下部電極(第一電極)546，該下部電極546具有圓形的主體部分546a和延伸部分546b，該延伸部分546b從該主體部分546a向下部電極端子544的方向延伸并與下部電極端子544連接。下部電極546的圓形主體部分546a的中心與腔543的中心一致。
下部電極546的圓形主體部分546a的直徑被形成得比圓形腔543的大，從而覆蓋著整個(gè)與腔543對(duì)應(yīng)區(qū)域。
下部電極546之上層疊著壓電層547，該壓電層547具有圓形的主體部分547a以及延伸部分547b，其中所述主體部分547a的直徑形成得比腔543的直徑大，從而覆蓋整個(gè)與腔543對(duì)應(yīng)區(qū)域，所述延伸部分547b從所述主體部分547a延伸出來(lái)。
在壓電層547上層疊有上部電極(第二電極)549的圓環(huán)形的主體部分549a，該上部電極549的主體部分549a被形成為外圈直徑比腔543的直徑小，從而被配置于與腔543對(duì)應(yīng)區(qū)域的內(nèi)部。此外，上部電極549具有延伸部分549b，該延伸部分549b從主體部分549a延伸出來(lái)，并延伸經(jīng)過(guò)壓電層547的主體部分547a和延伸部分547b上方。該延伸部分549b延伸越過(guò)壓電層547的延伸部分547b，并與上部電極端子545連接。
如此，壓電層547的主體部分547a成為被上部電極549的主體部分549a和下部電極546的主體部分546a夾在中間的結(jié)構(gòu)。由此，可以有效地變形驅(qū)動(dòng)壓電層547。
如上所述，上部電極549的主體部分549a的直徑被形成得比壓電層547的主體部分547a的小。另一方面，下部電極546的主體部分546a蓋著壓電層547的主體部分547a的整個(gè)面。因此，上部電極549的主體部分549a確定了整個(gè)壓電層547中產(chǎn)生壓電效應(yīng)的部分的范圍。
另外，包含于液體檢測(cè)裝置560中的部件最好通過(guò)燒結(jié)而互相形成為一體。通過(guò)這樣一體地形成液體檢測(cè)裝置560，能夠使液體檢測(cè)裝置560的運(yùn)用變得容易。
壓電層547的材料最好使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)或是不使用鉛的無(wú)鉛壓電膜?；?41的材料最好使用氧化鋯或者氧化鋁。此外，振動(dòng)板542最好使用與基板541相同的材料。上部電極549、下部電極546、上部電極端子545及下部電極端子544可以使用具有導(dǎo)電性的材料，例如使用金、銀、銅、鉑、鋁、鎳等金屬。
關(guān)于壓電層547的主體部分547a、上部電極549的主體部分549a以及下部電極546的主體部分546a，它們的中心與腔543的中心一致。此外，確定振動(dòng)板542的可振動(dòng)部分的圓形的腔543的中心位于整個(gè)液體檢測(cè)裝置560的中心上。
由腔543規(guī)定的振動(dòng)板542的可振動(dòng)部分、下部電極546的主體部分546a中與腔543對(duì)應(yīng)的部分、壓電層547的主體部分547a的與腔543對(duì)應(yīng)的部分、以及上部電極549的主體部分549a及延伸部分549b的與腔543對(duì)應(yīng)的部分構(gòu)成了液體檢測(cè)裝置560的振動(dòng)部分561。另外，該液體檢測(cè)裝置560的振動(dòng)部分561的中心與液體檢測(cè)裝置560的中心一致。
另外，壓電層547的主體部分547a、上部電極549的主體部分549a、下部電極546的主體部分546a以及振動(dòng)板542的可振動(dòng)部分(即與腔543的底面部分543a對(duì)應(yīng)的部分)具有圓形的形狀，因而液體檢測(cè)裝置560的振動(dòng)部分561是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置560的中心大體對(duì)稱的形狀。
另外，液體檢測(cè)裝置560的振動(dòng)部561由于是通過(guò)上部電極549及下部電極546給壓電層547施加電壓，所以向與腔543相反的方向突出變形。
如此，在本實(shí)施方式中，由于用下部電極546的主體部分546a以及壓電層547的主體部分547a來(lái)覆蓋整個(gè)與腔543對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所以與以往相比，減小了強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)的變形模式與自由振動(dòng)時(shí)的變形模式之間的差別。此外，由于液體檢測(cè)裝置560的振動(dòng)部分561是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置560的中心大體對(duì)稱的形狀，所以從該中心來(lái)看，所述振動(dòng)部分561的剛性大體上呈各向同性。
此外，由于用直徑比腔543大的下部電極546的主體部分546a來(lái)覆蓋整個(gè)與腔543對(duì)應(yīng)的區(qū)域，所以可以防止由于制造時(shí)下部電極546的位置偏差而導(dǎo)致的不必要振動(dòng)的產(chǎn)生，從而可以防止檢測(cè)精度的降低。
另外，由于將上部電極549的主體部分549a形成為圓環(huán)形，所以如圖18所示，可以將上部電極549的主體部分549a的外邊緣配置在靠近腔543的邊緣的位置上，由此，上部電極549的延伸部分549b中的、位于腔543所對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)部的部分變小了，從而提高了構(gòu)成振動(dòng)部分561的部分的上部電極549的對(duì)稱性。
因此，抑制了由于構(gòu)造的不對(duì)稱性而產(chǎn)生的不必要的振動(dòng)的發(fā)生，并防止了由于強(qiáng)制振動(dòng)時(shí)與自由振動(dòng)時(shí)二者之間的變形模式的差異而導(dǎo)致的反電動(dòng)勢(shì)的輸出降低。由此，液體檢測(cè)裝置560的振動(dòng)部分561中的殘留振動(dòng)的共振頻率的檢測(cè)精度得以提高，并且振動(dòng)部分561的殘留振動(dòng)的檢測(cè)也變得容易。
此外，由于液體檢測(cè)裝置560的振動(dòng)部分561與液體接觸的范圍只限于腔543所存在的范圍，所以可以精確地進(jìn)行液體的檢測(cè)，由此，可以高精度地檢測(cè)出墨盒7內(nèi)的墨水水平。
接著，參照附圖對(duì)本發(fā)明其他實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置及配有該液體檢測(cè)裝置的墨盒(液體容器)進(jìn)行說(shuō)明。
圖20、圖21A及圖21B是本實(shí)施方式的液體檢測(cè)裝置660的示意圖，該液體檢測(cè)裝置660具有在基板641上層疊振動(dòng)板642而構(gòu)成的基部640，該基部640具有彼此相對(duì)的第一面640a及第二面640b。在基部640中形成有圓形的腔(凹部)643，用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)，該腔643在第一面640a一側(cè)開(kāi)口，腔643的底面部643a被形成為可通過(guò)振動(dòng)板642振動(dòng)。換言之，整個(gè)振動(dòng)板642中實(shí)際振動(dòng)的部分通過(guò)腔643規(guī)定了其輪廓。在基部640的第二面640b一側(cè)的兩端形成有下部電極端子644及上部電極端子645。
在基部640的第二面640b上形成有下部電極(第一電極)646，該下部電極646具有圓形的主體部分646a和延伸部分646b，該延伸部分646b從該主體部分646a向下部電極端子644的方向延伸并與下部電極端子644連接。下部電極646的圓形主體部分646a的中心與腔643的中心一致。
下部電極646的圓形主體部分646a的直徑被形成得比圓形腔643的直徑小，并被配置在與腔643對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部。
下部電極646之上層疊有直徑比下部電極646的主體部分646a的直徑大的、圓形的壓電層647，從圖20可知，整個(gè)壓電層647被配置在與腔643對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部。換言之，壓電層647根本不存在橫切與腔643的邊緣643a對(duì)應(yīng)的位置并延伸的部分。
在基部640的第二面640b一側(cè)形成有一端與上部電極端子645相連的輔助電極648。該輔助電極648從腔643所對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外側(cè)越過(guò)與腔643的邊緣643a對(duì)應(yīng)的位置，并延伸至與腔643對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部。在與腔643對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，輔助電極648的一部分從基板640的第二面640b一側(cè)對(duì)壓電層647的一部分進(jìn)行支撐。該輔助電極648最好具有與下部電極646相同的材質(zhì)和相同的厚度。如此，通過(guò)輔助電極648從基板640的第二面640b一側(cè)對(duì)壓電層647的一部分進(jìn)行支撐，在壓電層647上不會(huì)產(chǎn)生階梯差，從而可以防止機(jī)械強(qiáng)度的降低。
在壓電層647上層疊了上部電極(第二電極)649的圓形的主體部分649a，該上部電極649被形成為直徑比壓電層647的直徑小而比下部電極646的主體部分646a的直徑大。此外，上部電極649具有從主體部分649a延伸出來(lái)并與輔助電極648連接的延伸部分649b。由圖21B可知，上部電極649的延伸部分649b與輔助電極648的連接開(kāi)始的位置P位于與腔643對(duì)應(yīng)的區(qū)域的范圍內(nèi)。
由圖20可知，上部電極649通過(guò)輔助電極648而與上部電極端子645電連接。這樣經(jīng)由輔助電極648將上部電極649連接到上部電極端子645上，可以通過(guò)上部電極649與輔助電極648雙方來(lái)吸收從壓電層647及下部電極646的總厚度而產(chǎn)生的階梯差。因此，可以防止在上部電極649上產(chǎn)生大的階梯差從而導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度降低。
由圖20可知，上部電極649的主體部分649a形成為圓形，并且其中心與腔643的中心一致。上部電極649的主體部分649a被形成為直徑比壓電層647和腔643的直徑都小。
如此，壓電層647成為被上部電極649的主體部分649a和下部電極646的主體部分646a夾在中間的結(jié)構(gòu)。由此，可以有效地變形驅(qū)動(dòng)壓電層647。
另外，在與壓電層647電連接的下部電極646的主體部分646a及上部電極649的主體部分649a中，下部電極646的主體部分646a的直徑被形成得較小。因此，下部電極646的主體部分646a確定了壓電層647中產(chǎn)生壓電效應(yīng)的部分的范圍。
另外，包含于液體檢測(cè)裝置660中的部件最好通過(guò)燒結(jié)而互相形成為一體。通過(guò)這樣一體地形成液體檢測(cè)裝置660，能夠使液體檢測(cè)裝置660的運(yùn)用變得容易。
壓電層647的材料最好使用鋯鈦酸鉛(PZT)、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)或是不使用鉛的無(wú)鉛壓電膜?；?41的材料最好使用氧化鋯或者氧化鋁。此外，振動(dòng)板642最好使用與基板641相同的材料。上部電極649、下部電極646、上部電極端子645及下部電極端子644可以使用具有導(dǎo)電性的材料，例如使用金、銀、銅、鉑、鋁、鎳等金屬。
由腔643規(guī)定的振動(dòng)板642的可振動(dòng)部分、下部電極646的主體部分646a及延伸部分646b中與腔643對(duì)應(yīng)的部分、壓電層647、以及上部電極649的主體部分649a及延伸部分649b的與腔643對(duì)應(yīng)的部分構(gòu)成了液體檢測(cè)裝置660的振動(dòng)部分661。另外，該液體檢測(cè)裝置660的振動(dòng)部分661的中心與液體檢測(cè)裝置660的中心一致。
另外，壓電層647、上部電極649的主體部分649a、下部電極646的主體部分646a、以及振動(dòng)板642的可振動(dòng)部分(即與腔643的底面部分643a對(duì)應(yīng)的部分)具有圓形的形狀，并且，由于整個(gè)壓電層647都被配置于與腔643對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，所以液體檢測(cè)裝置660的振動(dòng)部分661是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置660的中心大體對(duì)稱的形狀。
如此，在本實(shí)施方式中，由于液體檢測(cè)裝置660的振動(dòng)部分661是相對(duì)于液體檢測(cè)裝置660的中心對(duì)稱的形狀，所以該振動(dòng)部分661的剛性從其中心來(lái)看呈各向同性。尤其是，由于對(duì)振動(dòng)部分661的剛性影響大的壓電層647被形成為圓形，所以振動(dòng)部分661的剛性的各向同性大幅提高。因此，可以抑制由于構(gòu)造的不對(duì)稱性而產(chǎn)生的不必要振動(dòng)的發(fā)生，從而提高液體檢測(cè)裝置660的振動(dòng)部分661的殘留振動(dòng)的共振頻率的檢測(cè)精度。
此外，將硬而脆弱的整個(gè)壓電層647配置在與腔643對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，從而在與腔643的邊緣643a對(duì)應(yīng)的位置上不存在壓電層647。因此，沒(méi)有以往的液體檢測(cè)裝置中在與腔的邊緣對(duì)應(yīng)的位置上產(chǎn)生的壓電膜的裂紋的問(wèn)題。
此外，由于振動(dòng)部分661與液體接觸的范圍只限于腔643所存在的范圍，所以可以精確地進(jìn)行液體的檢測(cè)，由此，可以高精度地檢測(cè)出墨盒7內(nèi)的墨水水平。
此外，作為上述實(shí)施方式的變形例，如圖22、圖23A及圖23B所示，除了在通過(guò)腔643的中心的第一直線上向彼此相反的方向延伸的下部電極646的延伸部分646b及上部電極649的延伸部分649b之外，還可以在通過(guò)腔643的中心且與所述第一直線垂直的第二直線上，設(shè)置從下部電極646的主體部分646a向彼此相反的方向延伸的一對(duì)延伸部分646c。
此外，一對(duì)延伸部分646c也可以不從下部電極646的主體部分646a連續(xù)地形成，而是從下部電極646的主體部分646a分離而形成。
如此，將實(shí)際上不作為電極起作用的一對(duì)延伸部分646c沿著通過(guò)腔643的中心的直線而配置，并使其與下部電極646的延伸部分646b及上部電極649的延伸部分649b的延伸方向垂直，從而與圖20、圖21A及圖21B所示的實(shí)施方式相比，振動(dòng)部分661的對(duì)稱性提高了。即，在圖20、圖21A及圖21B所示的實(shí)施方式中振動(dòng)部分661的形狀為二次對(duì)稱，而在圖22、圖23A及圖23B所示的變形例中，振動(dòng)部分661的形狀為四次對(duì)稱。如此，通過(guò)提高振動(dòng)部分661的形狀的對(duì)稱性，可以進(jìn)一步降低不必要振動(dòng)的產(chǎn)生。
以上是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了某種程度的詳細(xì)敘述，但顯然可以進(jìn)行很多改變及變形。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，只要不脫離本發(fā)明的范圍及精神，以在這里特別敘述的方式以外的方式也可以實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種液體檢測(cè)裝置，其特征在于，包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，并設(shè)有用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部，所述凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其形成于所述基部的所述第二面一側(cè)，并具有主體部分，其中所述主體部分是以比所述凹部的底面大的尺寸而形成的，從而覆蓋幾乎整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域，并且，所述主體部分包括從與所述凹部的底面的邊緣對(duì)應(yīng)的位置向內(nèi)側(cè)凹入而形成的切口部；壓電層，其具有以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的主體部分，并且全體都被收在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的范圍內(nèi)，其中，所述壓電層的所述主體部分除了與所述第一電極的所述切口部對(duì)應(yīng)的部分之外，其大致全體都層疊在所述第一電極上；輔助電極，其形成于所述基部的所述第二面一側(cè)，并從與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，并且其一部分位于所述第一電極的所述切口部的內(nèi)部，并從所述第二面一側(cè)支撐一部分所述壓電層；和第二電極，其具有主體部分和延伸部分，其中所述主體部分層疊在所述壓電層上，所述延伸部分從所述主體部分延伸出來(lái)，并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部與所述輔助電極連接。
2.如權(quán)利要求1所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層具有突出部分，所述突出部分在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的范圍內(nèi)從所述壓電層的所述主體部分突出，并且所述突出部分由所述輔助電極支撐。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述第二電極的所述主體部分是以比所述壓電層的所述主體部分小的尺寸而形成的。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分呈具有至少一個(gè)共用的對(duì)稱軸的大致對(duì)稱的形狀。
5.如權(quán)利要求4所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置。
6.一種液體檢測(cè)裝置，其特征在于，包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，并設(shè)有用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部，所述凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其以比所述凹部的底面大的尺寸形成在所述基部的所述第二面一側(cè)，從而覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域；壓電層，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部層疊在所述第一電極上；和第二電極，其具有層疊在所述壓電層的所述主體部分上的主體部分。
7.如權(quán)利要求6所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層還具有延伸部分，所述延伸部分從所述壓電層的所述主體部分延伸出來(lái)，并越過(guò)與所述凹部的邊緣對(duì)應(yīng)的位置而延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部。
8.如權(quán)利要求6或7所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述第二電極的所述主體部分是以比所述壓電層的所述主體部分小的尺寸而形成的。
9.如權(quán)利要求7或8所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述第二電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第二電極的所述主體部分延伸出來(lái)，延伸經(jīng)過(guò)所述壓電層的所述延伸部分上部，并延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分呈具有至少一個(gè)共用的對(duì)稱軸的大致對(duì)稱的形狀。
11.如權(quán)利要求10所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述凹部、所述壓電層的所述主體部分以及所述第二電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的液體檢測(cè)裝置，其中，還具有介于所述第二電極的所述延伸部分與所述壓電層之間的絕緣層。
13.一種液體檢測(cè)裝置，其特征在于，包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，并設(shè)有用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部，所述凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其以比所述凹部的底面大的尺寸形成在所述基部的所述第二面一側(cè)，從而覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域；壓電層，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述凹部的底面大的尺寸而形成的，并覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域而層疊在所述第一電極上；和第二電極，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部層疊在所述壓電層的所述主體部分上。
14.如權(quán)利要求13所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層的所述主體部分是以比所述第一電極的所述主體部分小的尺寸而形成的。
15.如權(quán)利要求13或14所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層還具有從所述壓電層的所述主體部分延伸出的延伸部分；所述第二電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第二電極的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸經(jīng)過(guò)所述壓電層的所述主體部分及所述延伸部分上部。
16.如權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分呈具有至少一個(gè)共用的對(duì)稱軸的大致對(duì)稱的形狀。
17.如權(quán)利要求16所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述凹部及所述第二電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置。
18.如權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的液體檢測(cè)裝置，其中，還具有介于所述第二電極的所述延伸部分與所述壓電層之間的絕緣層。
19.一種液體檢測(cè)裝置，其特征在于，包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，并設(shè)有用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部，所述凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其具有主體部分，所述主體部分以比所述凹部的底面小的尺寸形成在所述基部的所述第二面一側(cè)，并被配置在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部；壓電層，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述第一電極的所述主體部分小的尺寸而形成的，并層疊在所述第一電極的所述主體部分上；和第二電極，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述壓電層的所述主體部分小的尺寸而形成的，并層疊在所述壓電層的所述主體部分上。
20.如權(quán)利要求19所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述第一電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第一電極的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部；所述壓電層還具有延伸部分，所述延伸部分從所述壓電層的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部；所述第二電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第二電極的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸經(jīng)過(guò)所述壓電層的所述主體部分及所述延伸部分上部。
21.如權(quán)利要求19或20所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述凹部及所述第一電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置；所述第一電極的所述主體部分的直徑的大小為所述凹部的直徑的75％以上。
22.一種液體檢測(cè)裝置，其特征在于，包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，并設(shè)有用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部，所述凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其以比所述凹部的底面大的尺寸形成在所述基部的所述第二面一側(cè)，從而覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域；壓電層，其具有主體部分，所述主體部分是以比所述凹部的底面大的尺寸而形成的，并覆蓋整個(gè)與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域而層疊在所述第一電極上；和第二電極，其具有環(huán)形的主體部分，所述主體部分是以外圈直徑比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部層疊在所述壓電層的所述主體部分上。
23.如權(quán)利要求22所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層的所述主體部分是以比所述第一電極的所述主體部分小的尺寸而形成的。
24.如權(quán)利要求22或23所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層還具有從所述壓電層的所述主體部分延伸出的延伸部分；所述第二電極還具有延伸部分，所述延伸部分從所述第二電極的所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸經(jīng)過(guò)所述壓電層的所述主體部分及所述延伸部分上部。
25.如權(quán)利要求22至24中任一項(xiàng)所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述壓電層的所述主體部分及所述第二電極的所述主體部分呈具有至少一個(gè)共用的對(duì)稱軸的大致對(duì)稱的形狀。
26.如權(quán)利要求25所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述凹部為圓形；所述第二電極的所述主體部分為圓環(huán)形；所述凹部與所述第二電極的所述主體部分被相互同心地配置。
27.一種液體檢測(cè)裝置，其特征在于，包括基部，其具有彼此相對(duì)的第一面及第二面，并設(shè)有用于接納作為檢測(cè)對(duì)象的介質(zhì)的凹部，所述凹部被形成為在所述第一面一側(cè)開(kāi)口，且所述凹部的底面被形成為可振動(dòng)；第一電極，其形成于所述基部的所述第二面一側(cè)，并具有主體部分與延伸部分，其中所述主體部分是以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并被配置于與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，所述延伸部分從所述主體部分延伸出來(lái)，并延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部；壓電層，其是以比所述凹部的底面小的尺寸而形成的，并層疊在所述第一電極上，其全體都被配置在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部；輔助電極，其形成于所述基部的所述第二面一側(cè)，并從與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的外部延伸到與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部，并且其一部分從所述第二面一側(cè)支撐一部分所述壓電層；和第二電極，其具有主體部分和延伸部分，其中所述主體部分層疊在所述壓電層上，所述延伸部分從所述主體部分延伸出來(lái)并在與所述凹部的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域的內(nèi)部與所述輔助電極連接。
28.如權(quán)利要求27所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述第一電極的所述主體部分的尺寸比所述壓電層的尺寸小；所述第二電極的所述主體部分的尺寸比所述第一電極的所述主體部分的尺寸大。
29.如權(quán)利要求27或28所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述第二電極的所述主體部分的尺寸比所述壓電層的尺寸小。
30.如權(quán)利要求27至29中任一項(xiàng)所述液體檢測(cè)裝置，其中，所述第一電極的所述延伸部分及所述第二電極的所述延伸部分在通過(guò)所述凹部的中心的第一直線上向彼此相反的方向延伸；所述第一電極還具有一對(duì)延伸部分，所述一對(duì)延伸部分在通過(guò)所述凹部的中心并與所述第一直線垂直的第二直線上從所述第一電極的所述主體部分向彼此相反的方向延伸。
31.如權(quán)利要求30所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述一對(duì)延伸部分與所述第一電極的所述主體部分分離。
32.如權(quán)利要求27至31中任一項(xiàng)所述液體檢測(cè)裝置，其中，所述第一電極的所述主體部分、所述壓電層的所述主體部分以及所述第二電極的所述主體部分都是圓形的，且被相互同心地配置。
33.一種液體容器，其特征在于，包括用于儲(chǔ)存液體的容器主體；和權(quán)利要求1至32中任一項(xiàng)所述的液體檢測(cè)裝置，其中，所述液體檢測(cè)裝置的所述凹部露出到所述容器主體的液體儲(chǔ)存空間內(nèi)。
34.如權(quán)利要求33所述的液體容器，其中，所述容器主體中儲(chǔ)存有液體噴射裝置用的液體。
35.如權(quán)利要求34所述的液體容器，其中，所述液體噴射裝置為噴墨式記錄裝置；所述容器主體中儲(chǔ)存有墨水。
全文摘要
第一電極(46)具有覆蓋幾乎整個(gè)凹部(43)的區(qū)域的主體部分(46a)，該主體部分(46a)包括切口部(46c)。壓電層(47)具有直徑比凹部(43)小的主體部分(47a)，其全體都被收在凹部區(qū)域的范圍內(nèi)，主體部分(47a)除了與切口部(46c)對(duì)應(yīng)的部分之外，其大致全體都層疊在第一電極(46)上。輔助電極(48)從凹部區(qū)域的外部延伸到內(nèi)部，其一部分位于第一電極(46)的切口部(46c)的內(nèi)部并支撐壓電層(47)的一部分。第二電極(49)具有層疊在壓電層(47)上的主體部分(49a)和從那延伸出來(lái)并在凹部區(qū)域的內(nèi)部與輔助電極(48)相連的延伸部分(49b)。由此，能夠容易并可靠地檢測(cè)出液體檢測(cè)裝置的振動(dòng)部分的殘留振動(dòng)狀態(tài)，并可防止在壓電層中產(chǎn)生裂紋。
文檔編號(hào)B41J2/175GK1748128SQ20048000389
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月10日
發(fā)明者高橋智明, 片倉(cāng)孝浩, 品田聰 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社