Dispositivo de detección de líquido (106) para su fijación 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 una capa piezoeléctrica (160); un electrodo superior (164) dispuesto sobre una superficie superior de dicha capa piezoeléctrica (160); un electrodo inferior (166) dispuesto sobre una superficie inferior de dicha capa piezoeléctrica (160); conectándose eléctricamente los electrodos superior e inferior (164, 166) con dicha capa piezoeléctrica (160); y una placa de vibración (176) que tiene una superficie superior que entra en contacto con dicho electrodo inferior (166) y una superficie inferior, de la que una parte está dispuesta para entrar en contacto con el líquido contenido en el depósito de líquido (1); en donde al menos una parte de dicha capa piezoeléctrica (160), dicho electrodo superior (164), dicho electrodo inferior (166) y dicha placa de vibración (176) constituyen dicha sección de vibración; caracterizado porque en dicha sección de vibración, dicha capa piezoeléctrica (160) cubre dicho electrodo inferior (166), dicho electrodo superior (164) cubre dicha capa piezoeléctrica (160) y dicha capa piezoeléctrica (160) tiene un área mayor que dicho electrodo superior (164); comprendiendo además el dispositivo de detección de líquido (106) un elemento de base (178) que tiene una superficie superior que entra en contacto con dicha superficie inferior de dicha placa de vibración (176) y una superficie inferior dispuesta para entrar en contacto con el líquido contenido en el depósito de líquido (1), comprendiendo dicho elemento de base (178) una cavidad (162) dispuesta para entrar en contacto con el líquido contenido en el depósito de líquido (1) y teniendo dicha cavidad (162) un área mayor que dicho electrodo inferior (166)

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 dispositivo de detección de líquido, un depósito de líquido y un módulo 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.

El documento 4.984.449 A da a conocer un dispositivo de detección de líquido según el preámbulo de la reivindicación 1. 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.

Sumario de la invención

Es un 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 la reivindicación independiente. Las reivindicaciones dependientes definen combinaciones ventajosas y a modo de ejemplo adicionales de la presente invención.

Según la presente invención, se proporciona un dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1.

Además, es preferible que la sección de vibración del dispositivo piezoeléctrico sea de una forma sustancialmente circular. Además, es preferible que las partes principales respectivas de la capa piezoeléctrica sean concéntricamente circulares de manera aproximada con la sección de vibración.

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 de una periferia exterior de la cavidad. Es preferible que el dispositivo de detección de líquido comprenda además un elemento de montaje que tiene una superficie superior que entra en contacto con la superficie inferior del elemento de base y una superficie inferior orientada hacia el interior del depósito de líquido, y el elemento de montaje tiene una abertura correspondiente al centro de la sección de vibración.

Según otro aspecto de la presente invención; un módulo comprende está constituido tal como se indica en la reivindicación 27.

La estructura de montaje puede incluir una parte proyectada que se proyecta hacia el interior del depósito de líquido, y un centro de la sección de vibración puede estar dispuesto sobre una línea central de la parte proyectada. Además, la parte proyectada puede ser de una forma circular. Puede comprender además un terminal que proporciona una señal de accionamiento al electrodo superior y el electrodo inferior del dispositivo piezoeléctrico. Además, se prefiere el depósito de líquido en el que se monta el módulo anterior. Además, el depósito de líquido puede ser un cartucho de tinta que aloja tinta suministrada a un aparato de registro de chorro de tinta. El electrodo superior cubre al electrodo inferior y por tanto la capa piezoeléctrica sobresale del electrodo superior.

Con respecto al dispositivo de detección de líquido según la invención, es preferible que la adaptabilidad de la placa de vibración debida a la vibración residual sea mayor que la de la placa de base. El área de una parte de capa piezoeléctrica que genera el efecto piezoeléctrico puede ser aproximadamente la misma que la del electrodo inferior. Las partes principales respectivas del electrodo superior, la capa piezoeléctrica y el electrodo inferior son preferiblemente rectangulares. Las partes principales respectivas del electrodo superior, la capa piezoeléctrica y el electrodo inferior pueden ser circulares. Es preferible que la cavidad sea sustancialmente circular y que la razón de un radio de la cavidad con respecto a una profundidad de la misma...

1. Dispositivo de detección de líquido (106) para su fijación 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

una capa piezoeléctrica (160);

un electrodo superior (164) dispuesto sobre una superficie superior de dicha capa piezoeléctrica (160);

un electrodo inferior (166) dispuesto sobre una superficie inferior de dicha capa piezoeléctrica (160);

conectándose eléctricamente los electrodos superior e inferior (164, 166) con dicha capa piezoeléctrica (160); y

una placa de vibración (176) que tiene una superficie superior que entra en contacto con dicho electrodo inferior (166) y una superficie inferior, de la que una parte está dispuesta para entrar en contacto con el líquido contenido en el depósito de líquido (1);

en donde al menos una parte de dicha capa piezoeléctrica (160), dicho electrodo superior (164), dicho electrodo inferior (166) y dicha placa de vibración (176) constituyen dicha sección de vibración;

caracterizado porque

en dicha sección de vibración, dicha capa piezoeléctrica (160) cubre dicho electrodo inferior (166), dicho electrodo superior (164) cubre dicha capa piezoeléctrica (160) y dicha capa piezoeléctrica (160) tiene un área mayor que dicho electrodo superior (164);

comprendiendo además el dispositivo de detección de líquido (106) un elemento de base (178) que tiene una superficie superior que entra en contacto con dicha superficie inferior de dicha placa de vibración (176) y una superficie inferior dispuesta para entrar en contacto con el líquido contenido en el depósito de líquido (1), comprendiendo dicho elemento de base (178) una cavidad (162) dispuesta para entrar en contacto con el líquido contenido en el depósito de líquido (1) y teniendo dicha cavidad (162) un área mayor que dicho electrodo inferior (166).

2. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que dicha sección de vibración es sustancialmente circular.

3. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 2, en el que dicha capa piezoeléctrica (160), dicho electrodo superior (164) y dicho electrodo inferior (166) comprenden cada uno una parte principal que es circular concéntrica con dicha sección de vibración.

4. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que dicha cavidad (162) es circular concéntrica con dicha sección de vibración.

5. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que la adaptabilidad de dicha placa de vibración (176) es mucho mayor que la de dicho elemento de base (178).

6. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que un nodo de vibración de dicha sección de vibración se ubica en las proximidades de una periferia de dicha cavidad (162).

7. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 3, que comprende además un elemento de montaje (101) que tiene una superficie superior que entra en contacto con dicha superficie inferior de dicho elemento de base (178) y una superficie inferior que está dispuesta para orientarse dentro del depósito de líquido (1), comprendiendo dicho elemento de montaje (101) una abertura (114) que corresponde a un centro de dicha sección de vibración.

8. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de detección de líquido 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.

9. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de detección de líquido 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.

10. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de detección de líquido 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.

11. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que un área de una parte de dicha capa piezoeléctrica (160) que genera un efecto piezoeléctrico es sustancialmente la misma que un área de dicho electrodo inferior (166).

12. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que una relación entre un radio de dicha cavidad con respecto a una profundidad de la misma es mayor que 3p/8.

13. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que dicha placa de vibración (176) forma una pared de dicha cavidad (162) opuesta a una abertura de dicha cavidad.

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

15. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 14, 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. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que la superficie periférica de dicha cavidad es cónica.

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

18. 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.

19. Dispositivo de detección de líquido según la reivindicación 1, en el que dicha cavidad (162) está formada en una posición orientada hacia dicha sección de vibración.

20. Depósito de líquido que comprende:

un alojamiento (1) que contiene líquido en el mismo;

una abertura de suministro de líquido (2) formada en dicho alojamiento (1); y

un dispositivo de detección de líquido (106) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18.

21. Depósito de líquido según la reivindicación 20, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) está dispuesto en las proximidades de dicha abertura de suministro de líquido (2).

22. Depósito de líquido según la reivindicación 20, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) está dispuesto sustancialmente en un centro en la dirección a lo ancho de dicho alojamiento.

23. Depósito de líquido según la reivindicación 20, en el que cuando el depósito de líquido se usa en un aparato de impresión, al menos dicha sección de vibración de dicho dispositivo de detección de líquido (160) está dispuesta en un plano que está inclinado con respecto al nivel de líquido contenido en dicho alojamiento.

24. Depósito de líquido según la reivindicación 23, en el que cuando el depósito de líquido se usa en un aparato de impresión, el ángulo inclinado está dentro de un intervalo de 30 a 60 grados.

25. Depósito de líquido según la reivindicación 20, en el que dicho dispositivo de detección de líquido (106) está dispuesto en una parte de esquina de dicho alojamiento.

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

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

un dispositivo de detección de líquido (106) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19; 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).