DISPOSITIVO PIEZOELECTRICO DE DETECCION DE LIQUIDO, DEPOSITO DE LIQUIDO Y MODULO.

Dispositivo de detección de líquido (106) que puede unirse sobre un depósito de líquido (1) para detectar un estado de consumo de líquido del líquido contenido en el depósito de líquido,

comprendiendo el dispositivo de detección de líquido (106): una sección de vibración (176, 161) que comprende un elemento piezoeléctrico (174); al menos dos electrodos (164, 166) que se conectan eléctricamente con dicha sección de vibración (176, 161); y un elemento de base (178) sobre el que están dispuestos dicha sección de vibración y dicho electrodo, comprendiendo dicho elemento de base una cavidad (162) formada en una posición orientada hacia dicha sección de vibración, estando adaptada dicha cavidad para entrar en contacto con el líquido; caracterizado porque la profundidad (d) de dicha cavidad (162) es menor que la anchura más estrecha (2a) de dicha cavidad

Dispositivo piezoeléctrico de detección de líquido, depósito de líquido y módulo.

La presente solicitud de patente reivindica prioridad de las solicitudes de patente japonesas n.^os H. 11-139683 presentada el 20 de mayo de 1999, H. 11-147538 presentada el 27 de mayo de 1999 y H. 11-256522 presentada el 10 de septiembre de 1999.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un depósito de líquido equipado con un aparato piezoeléctrico en el mismo que detecta el estado de consumo de líquido dentro de un depósito de líquido que aloja el líquido, por medio de la detección de un cambio del nivel de la impedancia acústica, detectando especialmente el cambio de la frecuencia resonante. Más particularmente, la presente invención se refiere al aparato piezoeléctrico que detecta el consumo de tinta en un cartucho de tinta y un elemento de módulo de montaje del mismo, que están previstos en el cartucho de tinta para su uso con un aparato de registro de chorro de tinta. El aparato de registro de chorro de tinta realiza la operación de impresión descargando gotitas de tinta desde una abertura de boquilla, de una manera tal que la tinta en una cámara de generación de presión se comprime mediante un medio de generación de presión correspondiente a los datos de impresión.

Se toma un cartucho de tinta montado sobre un aparato de registro de tipo de chorro de tinta como ejemplo de un depósito de líquido y se describe a continuación. En general, un aparato de registro de chorro de tinta comprende: un carro equipado con un cabezal de registro de tipo de chorro de tinta compuesto por un medio de generación de presión que comprime una cámara de generación de presión y una abertura de boquilla que descarga la tinta comprimida desde una abertura de boquilla en forma de gotitas de tinta; y un tanque de tinta que aloja tinta suministrada al cabezal de registro a través de un conducto, y está estructurado de manera que la operación de impresión pueda realizarse continuamente. En general, el tanque de tinta está estructurado como un cartucho que puede separarse del aparato de registro, de modo que un usuario puede sustituirlo fácilmente en el momento en el que la tinta está agotada.

Convencionalmente, como método de control del consumo de tinta del cartucho de tinta, se conoce un método de control del consumo de tinta por medio de un cálculo en el que el número contado de gotitas de tinta descargadas por el cabezal de registro y la cantidad de tinta sorbida en un proceso de mantenimiento del cabezal de impresión se integran mediante software, y otro método de control del consumo de tinta en el que se detecta el tiempo en el que se consume realmente la tinta montando directamente en el cartucho de tinta dos electrodos para su uso en la detección de la superficie del líquido, etc.

Sin embargo, en el método de control del consumo de tinta basado en el cálculo mediante la integración del número descargado de gotitas de tinta y la cantidad de tinta o similar mediante el software, la presión dentro del cartucho de tinta y la viscosidad de la tinta cambian dependiendo del entorno de uso tal como la temperatura ambiente y la humedad, el tiempo transcurrido una vez que se ha abierto un cartucho de tinta para su uso y la frecuencia de uso por parte de un usuario. Por tanto, surge un problema en el que se produce un error considerable entre el consumo de tinta calculado y el consumo de tinta real. Además, surge otro problema en el que se desconoce la cantidad real de tinta que queda porque una vez que se extrae el mismo cartucho y luego se monta de nuevo, se reinicia el valor contado integrado.

Por otra parte, en el método de control mediante electrodos del tiempo en el que se consume la tinta, la cantidad de tinta que queda puede controlarse con alta fiabilidad puesto que puede detectarse el consumo de tinta real en un punto. Sin embargo, con el fin de que pueda detectarse la superficie del líquido de tinta, es necesario que la tinta sea conductora, por lo que los tipos de tinta adecuados para su uso son muy limitados. Además, surge un problema porque una estructura estanca a los fluidos entre los electrodos y el cartucho podría ser complicada. Además, dado que habitualmente se usa un metal precioso como material del electrodo, que es altamente conductor y erosivo, los costes de fabricación del cartucho de tinta aumentan por ese motivo. Además, dado que es necesario unir los dos electrodos a dos posiciones separadas del cartucho de tinta, el proceso de fabricación aumenta, provocando así un problema que aumenta los costes de fabricación.

Los documentos US-A-5 586 085 y US-A-4 984 449 dan a conocer el contenido según los preámbulos de las reivindicaciones independientes.

Sumario de la invención

Por tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo piezoeléctrico de detección de líquido que puede detectar de manera fiable un estado de consumo de líquido y prescindir de una estructura de sellado complicada. Es otro objeto de la presente invención proporcionar un cartucho de tinta que puede detectar de manera fiable un estado de consumo de líquido mediante el uso de un dispositivo piezoeléctrico de detección de líquido y que puede prescindir de una estructura de sellado complicada. Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de detección de líquido que puede detectar de manera fiable un estado de consumo de líquido. Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar un módulo de montaje para su uso en la detección de líquido, que puede detectar de manera fiable un estado de consumo de líquido y que puede prescindir de una estructura de sellado complicada. Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar un depósito de líquido que puede detectar de manera fiable un estado de consumo de líquido y que puede prescindir de una estructura de sellado complicada. Estos objetos se logran mediante combinaciones descritas en las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes definen combinaciones ventajosas y a modo de ejemplo adicionales de la presente invención.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo piezoeléctrico, que va a montarse sobre un depósito de líquido, para detectar un estado de consumo de líquido del líquido contenido en el depósito de líquido, que comprende: una sección de vibración que genera vibración mediante la deformación de un elemento piezoeléctrico, en el que la sección de vibración es preferiblemente simétrica alrededor de un centro de la misma.

Además, es preferible que la sección de vibración del dispositivo piezoeléctrico sea de una forma sustancialmente circular. Además, el dispositivo piezoeléctrico comprende: una capa piezoeléctrica; un electrodo superior previsto en una superficie superior de la capa piezoeléctrica; un electrodo inferior previsto en una superficie inferior de la capa piezoeléctrica; y una placa de vibración que tiene una primera superficie que entra en contracto con el electrodo inferior y una segunda superficie una parte de la cual entra en contracto con el líquido contenido en el depósito de líquido, en el que al menos parte de la capa piezoeléctrica, el electrodo inferior y la placa de vibración constituyen la sección de vibración. Además, es preferible que las partes principales respectivas de la capa piezoeléctrica sean concéntricamente circulares de manera aproximada con la sección de vibración.

Además, es preferible que el dispositivo piezoeléctrico comprenda además una placa de base (elemento de base) que tiene una superficie superior que entra en contacto con la superficie inferior de la placa de vibración y una superficie inferior que entra en contracto con el líquido contenido en el depósito de líquido. La placa de base incluye una cavidad que entra en contracto y mantiene el líquido contenido en el depósito de líquido. Es preferible que la cavidad sea concéntricamente circular de manera aproximada con la sección de vibración. Además, es preferible que la deformación de la placa de vibración debida a una vibración residual sea mayor que la de la placa de base. Un borde de vibración de la sección de vibración se ubica en las proximidades una periferia exterior de la cavidad. Es preferible que el dispositivo piezoeléctrico comprenda además un elemento de montaje que tiene una superficie superior que entra en contacto con la superficie inferior de la placa de vibración y una superficie...

1. Dispositivo de detección de líquido (106) que puede unirse sobre un depósito de líquido (1) para detectar un estado de consumo de líquido del líquido contenido en el depósito de líquido, comprendiendo el dispositivo de detección de líquido (106):

una sección de vibración (176, 161) que comprende un elemento piezoeléctrico (174);

al menos dos electrodos (164, 166) que se conectan eléctricamente con dicha sección de vibración (176, 161); y

un elemento de base (178) sobre el que están dispuestos dicha sección de vibración y dicho electrodo, comprendiendo dicho elemento de base una cavidad (162) formada en una posición orientada hacia dicha sección de vibración, estando adaptada dicha cavidad para entrar en contacto con el líquido;

caracterizado porque la profundidad (d) de dicha cavidad (162) es menor que la anchura más estrecha (2a) de dicha cavidad.

2. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de detección de líquido (106) comprende medios para detectar un estado de consumo de líquido partiendo de la base de un cambio en una impedancia acústica alrededor de dicha sección de vibración (176, 161).

3. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de detección de líquido (106) comprende medios para detectar un estado de consumo de líquido partiendo de la base de un cambio en una vibración residual alrededor de dicha sección de vibración (176, 161).

4. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de detección de líquido (106) comprende medios para detectar un estado de consumo de líquido partiendo de la base de un cambio en una frecuencia resonante alrededor de dicha sección de vibración (176, 161).

5. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, que comprende además una placa de vibración (176) dispuesta entre dicho elemento de base (178) y dicho elemento piezoeléctrico (174), en el que dicha cavidad (162) penetra a través de dicho elemento de base, y dicha placa de vibración forma una pared de dicha cavidad opuesta a la abertura de la cavidad.

6. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que la profundidad (d) de dicha cavidad (162) es menos de un tercio de la anchura más estrecha (2a) de dicha cavidad.

7. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que la superficie periférica de dicha cavidad (162) es cónica.

8. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que la superficie periférica de dicha cavidad es escalonada.

9. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, que comprende además una ranura (G) formada en dicho elemento de base (178), estando conectada dicha ranura a dicha cavidad (162).

10. Depósito de líquido (1) que comprende:

un alojamiento que contiene líquido en el mismo;

una abertura de suministro de líquido (2) formada en dicho alojamiento;

un dispositivo de detección de líquido (106) unido en dicho alojamiento, comprendiendo dicho dispositivo de detección de líquido:

una sección de vibración (176, 161) que comprende un elemento piezoeléctrico (174); y

al menos dos electrodos (164, 166) que se conectan eléctricamente con dicha sección de vibración (176, 161), y

una cavidad (162) formada en una posición orientada hacia dicha sección de vibración (176, 161), estando en contacto dicha cavidad (162) con el líquido, caracterizado porque la profundidad (d) de dicha cavidad (162) es menor que la anchura más estrecha (2a) de dicha cavidad.

11. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) comprende medios para detectar un estado de consumo de líquido partiendo de la base de un cambio en una impedancia acústica alrededor de dicha sección de vibración (176, 161).

12. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) comprende medios para detectar un estado de consumo de líquido partiendo de la base de un cambio en una vibración residual alrededor de dicha sección de vibración (176, 161).

13. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) comprende medios para detectar un estado de consumo de líquido partiendo de la base de un cambio en una frecuencia resonante alrededor de dicha sección de vibración (176, 161).

14. Depósito de líquido según la reivindicación 10, que comprende además una placa de vibración (176) dispuesta entre dicho alojamiento y dicho elemento piezoeléctrico, en el que dicha cavidad (162) penetra a través de la pared de dicho alojamiento y dicha placa de vibración forma una pared de dicha cavidad opuesta a la abertura de la cavidad.

15. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que la profundidad (d) de dicha cavidad (162) es menos de un tercio de la anchura más estrecha (2a) de dicha cavidad.

16. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que la superficie periférica de dicha cavidad es cónica.

17. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que la superficie periférica de dicha cavidad es escalonada.

18. Depósito de líquido según la reivindicación 10, que comprende además una ranura (G) formada en la pared (110) de dicho alojamiento, comunicando dicha ranura con dicha cavidad.

19. Depósito de líquido según la reivindicación 18, en el que dicha ranura se extiende en una dirección desde dicha cavidad (162) hacia dicha abertura de suministro de líquido.

20. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) está dispuesto en las proximidades de dicha abertura de suministro de líquido (187).

21. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) está dispuesto sustancialmente en un centro de la extensión de una pared de dicho alojamiento.

22. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que al menos dicha sección de vibración de dicho dispositivo de detección de líquido (106) está dispuesta sobre un plano que está inclinado con respecto al nivel de líquido contenido en dicho alojamiento cuando el depósito de líquido se usa en un aparato de registro de chorro de tinta.

23. Depósito de líquido según la reivindicación 22, en el que el ángulo inclinado está dentro de un intervalo de 30 a 60 grados.

24. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) está dispuesto en una parte de esquina de dicho alojamiento.

25. Depósito de líquido según la reivindicación 24, en el que dicha parte de esquina de dicho alojamiento está inclinada con respecto al nivel de líquido contenido en dicho alojamiento cuando el depósito de líquido se usa en un aparato de registro de chorro de tinta.

26. Módulo (700B) que puede unirse sobre un depósito de líquido (1), que comprende:

un dispositivo de detección de líquido (106) para detectar un estado de consumo de líquido de un líquido contenido en el depósito de líquido (1); y

una estructura de montaje (360, 361, 364) formada de manera solidaria con dicho dispositivo de detección de líquido (106) para montar dicho dispositivo de detección de líquido sobre el depósito de líquido (1);

comprendiendo el dispositivo de detección de líquido (106):

una sección de vibración (176, 370, 382) que comprende un elemento piezoeléctrico (174); y

al menos dos electrodos (164, 166) que se conectan eléctricamente con dicha sección de vibración (176, 370, 382); y

una cavidad (370, 382) en una posición orientada hacia dicha sección de vibración (176, 370, 382), estando adaptada dicha cavidad para entrar en contacto con el líquido; caracterizado porque la profundidad (d) de dicha cavidad (370, 382) es menor que la anchura más estrecha (2a) de dicha cavidad.

27. Módulo según la reivindicación 26, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) comprende medios para detectar un estado de consumo de líquido partiendo de la base de un cambio en una impedancia acústica alrededor de dicha sección de vibración.

28. Módulo según la reivindicación 26, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) comprende medios para detectar un estado de consumo de líquido partiendo de la base de un cambio en una vibración residual alrededor de dicha sección de vibración.

29. Módulo según la reivindicación 26, en el que el dispositivo de detección de líquido (106) comprende medios para detectar un estado de consumo de líquido partiendo de la base de un cambio en una frecuencia resonante alrededor de dicha sección de vibración.

30. Módulo según la reivindicación 26, que comprende además una placa de vibración (176) dispuesta entre dicha estructura de montaje (360) y dicho elemento piezoeléctrico, en el que dicha placa de vibración forma una pared de dicha cavidad opuesta a la abertura de la cavidad.

31. Módulo según la reivindicación 26, en el que la profundidad (d) de dicha cavidad (370, 382) es menos de un tercio de la anchura más estrecha (2a) de dicha cavidad.

32. Depósito de líquido (194) que comprende:

un alojamiento que contiene líquido en el mismo;

una abertura de suministro de líquido (187) formada en dicho alojamiento; y dicho dispositivo de detección de líquido (106) según la reivindicación 1.

33. Módulo (100) para detectar un estado de consumo de líquido de un líquido contenido en un depósito de líquido (1), que comprende:

dicho dispositivo de detección de líquido (106) según la reivindicación 1; y

una estructura de montaje (101) formada de manera solidaria con dicho dispositivo de detección de líquido (106) para montar dicho dispositivo de detección de líquido sobre el depósito de líquido (1).

34. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que el dispositivo de detección de líquido se monta sobre un conducto (227) formado en el depósito de líquido, conducto a través del cual el líquido en el depósito de líquido fluye hasta la abertura de suministro de líquido.

35. Módulo según la reivindicación 26, en el que el depósito de líquido (220A, 220B) incluye una abertura de suministro de líquido (230) y el dispositivo de detección de líquido está adaptado para montarse sobre un conducto (227) formado en el depósito de líquido, conducto a través del cual el líquido en el depósito de líquido fluye hasta la abertura de suministro de líquido.

36. Depósito de líquido según la reivindicación 34, en el que dicho conducto está formado por un espacio previsto entre las paredes del depósito de líquido.

37. Módulo según la reivindicación 35, en el que dicho conducto está formado por un espacio previsto entre las paredes del depósito de líquido.

38. Depósito de líquido según la reivindicación 10, en el que el dispositivo de detección de líquido está montado sobre un conducto capilar formado en el depósito de líquido, conducto capilar a través del cual el líquido en el depósito de líquido fluye hasta la abertura de suministro de líquido.

39. Módulo según la reivindicación 26, en el que el depósito de líquido incluye una abertura de suministro de líquido y el dispositivo de detección de líquido está adaptado para montarse sobre un conducto capilar formado en el depósito de líquido, conducto capilar a través del cual el líquido en el depósito de líquido fluye hasta la abertura de suministro de líquido.

40. Depósito de líquido según la reivindicación 38, en el que dicho conducto está formado por un espacio previsto entre las paredes del depósito de líquido.

41. Módulo según la reivindicación 39, en el que dicho conducto está formado por un espacio previsto entre las paredes del depósito de líquido.