JP2001146024A - 圧電装置、モジュール体、及び液体容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出電極取付けに起因する複雑なシール構造
を要することなく、インク残量を正確に検出すること。 【解決手段】 液体容器に装着され、液体容器内の液体
の消費状態を検知する圧電装置であって、圧電装置にお
いて振動する振動部は、一方の面が液体容器内の液体と
接触する振動板、振動板の他方の面に形成された下部電
極、下部電極上に形成された圧電層、及び圧電層上に形
成された上部電極を備え、振動部は、圧電層は下部電極
を被覆するよう形成されるとともに、上部電極は、下部
電極を被覆し、圧電層は上部電極よりもはみ出す圧電装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響インピーダン
スの変化を検出することで、その中でも特に共振周波数
の変化を検出することでインク等の液体を収容する液体
容器内の液体の消費状態を検知するための圧電装置（ア
クチュエータ）が備えられた液体容器に関する。さらに
詳しくは、圧力発生手段により圧力発生室のインクを印
刷データに対応させて加圧し、ノズル開口からインク滴
を吐出させて印刷するインクジェット記録装置に適した
圧電装置、モジュール体、及び液体容器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、圧力発生室
を加圧する圧力発生手段と、加圧されたインクをノズル
開口からインク滴として吐出するノズル開口とを備えた
インクジェット記録ヘッドをキャリッジに搭載する。イ
ンクジェット記録装置は、インクタンクのインクを流路
を介して記録ヘッドに供給しながら印刷を継続可能に構
成されている。インクタンクは、インクが消費された時
点で、ユーザが簡単に交換できるように着脱可能なカー
トリッジとして構成されている。

【０００３】従来、インクカートリッジのインク消費の
管理方法として、記録ヘッドでのインク滴の吐出数やメ
ンテナンスにより吸引されたインク量をソフトウエアに
より積算してインク消費を計算により管理する方法と、
インクカートリッジに液面検出用の電極を取付けること
により、実際にインクが所定量消費された時点を管理す
る方法などがある。

【０００４】しかしながら、ソフトウェアによりインク
滴の吐出数やインク量を積算してインク消費を計算上管
理する方法は、ユーザサイドでの印刷形態等により誤差
が生じたり、また同一カートリッジの再装着時には大き
な誤差が生じるという問題がある。また、使用環境によ
り、例えば室温が極端な高低、あるいはインクカートリ
ッジの開封後の経過時間などによってインクカートリッ
ジ内の圧力やインクの粘度が変化して、計算上のインク
消費量と実際の消費量との間に無視できない誤差が生じ
てしまうという問題もあった。一方、電極によりインク
が消費された時点を管理する方法は、インクの実量を検
出できるため、インク残量を高い信頼性で管理できる。
しかしながら、インクの液面の検出をインクの導電性に
頼るので、検出可能なインクの種類が限定されたり、ま
た電極のシール構造が複雑化する問題がある。また、電
極の材料として通常は導電性が良く耐腐食性も高い貴金
属を使用するので、インクカートリッジの製造コストが
かさむという問題もあった。さらに、２本の電極を装着
する必要があるため、製造工程が多くなり結果として製
造コストがかさんでしまうという問題もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、共振周波数
からインピーダンスの変化を検出することで液体を収容
する液体容器内の液体の消費状態を検知するための圧電
装置が備えられた液体容器に関し、さらに詳しくは、圧
力発生手段により圧力発生室のインクを印刷データに対
応させて加圧してノズル開口からインク滴を吐出させて
印刷するインクジェット記録装置に適用されるインクカ
ートリッジに備えられ、インクカートリッジ内のインク
の消費状態を検出する圧電装置及びモジュール体に関す
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第１の形
態における圧電装置は、液体容器に装着され、該液体容
器内の液体の消費状態を検知する圧電装置であって、圧
電装置において振動する振動部は、一方の面が液体容器
内の液体と接触する振動板と、該振動板の他方の面に形
成された下部電極と、該下部電極上に形成された圧電層
と、及び該圧電層上に形成された上部電極とを備え、振
動部は、圧電層が下部電極を被覆するよう形成されると
ともに、上部電極が下部電極を被覆し、圧電層が上部電
極よりもはみ出していることが好ましい。

【０００７】また、圧電装置は、上面が振動板の液体と
接触する下面側と接し、下面が液体容器内の液体と接触
する基板を更に備え、基板が、振動板の振動部分の位置
に液体と接触する空洞を有することが好ましい。更に、
空洞の面積が下部電極の面積よりも大きいことが好まし
い。残留振動による振動板の変形は、基板の変形よりも
大きいことが好ましい。圧電層の圧電効果を発生する部
分の面積は、下部電極の面積とほぼ同じであってもよ
い。また、上部電極、圧電層、及び下部電極の主要部
が、矩形であることが好ましい。上部電極、圧電層、及
び下部電極の主要部は、ほぼ円形であってもよい。空洞
がほぼ円形であり、空洞の半径を空洞の深さで割った値
が、３π／８より大きいことが好ましい。圧電装置が、
振動部近傍の音響インピーダンスの変化を検知すること
により液体容器内の液体の消費状態を検知することが好
ましい。また、圧電装置が、圧電層の発振によって生じ
る残留振動によって逆起電力を発生させることによっ
て、音響インピーダンスの変化を検知して液体容器内の
液体の消費状態を検知することが好ましい。また、上記
の圧電装置が装着される液体容器であることが好まし
い。更に、圧電装置は、液体容器の壁面に形成された通
孔又は凹部内に設けられていることが好ましい。

【０００８】本発明の第２の形態におけるモジュール体
は、液体容器に装着され、液体容器内の液体の消費状態
を検知するためのモジュール体であって、モジュール体
は、発振後に残留する残留振動によって逆起電力を発生
することで液体の消費状態を検知する圧電装置と、圧電
装置を液体容器に取付けるための、圧電装置と一体化さ
れた取付構造体とを備え、圧電装置は、一方の面が液体
容器内の液体と接触する振動板、該振動板の他方の面に
形成された下部電極、該下部電極上に形成された圧電
層、及び該圧電層の上に設けられた上部電極を備え、圧
電層は下部電極を被覆するよう形成されるとともに、上
部電極は下部電極を被覆し、圧電層は上部電極よりもは
み出していることが好ましい。

【０００９】更に、取付構造体は、上面が振動板の液体
と接触する下面側と面し、下面が液体容器内の液体と接
触する取付部材を有し、取付部材が、振動板の振動部分
の位置に液体と接触する空洞を有することが好ましい。
更に、空洞の面積は、下部電極の面積よりも大きいこと
が好ましい。空洞がほぼ円形であり、空洞の半径を、空
洞の深さで割った値が、３π／８より大きいことが好ま
しい。モジュール体の取付構造体が、中心に開口部を含
み、開口部に圧電装置が配設されてもよい。更に、開口
部の面積は、圧電層の圧電効果を発生する部分の面積よ
りも大きいことが好ましい。また、圧電装置は、取付構
造体に対し着脱可能であってもよい。更に、上記のモジ
ュール体が配置された液体容器であることが好ましい。

【００１０】なお上記の発明の概要は、本発明の必要な
特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群の
サブコンビネーションも又発明となりうる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかか
る発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明
されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に
必須であるとは限らない。

【００１２】本発明の基本的概念は、振動現象を利用す
ることで、液体容器内の液体の状態（液体容器内の液体
の有無、液体の量、液体の水位、液体の種類、液体の組
成を含む）を検出することである。具体的な振動現象を
利用した液体容器内の液体の状態の検出としてはいくつ
かの方法が考えられる。例えば弾性波発生手段が液体容
器の内部に対して弾性波を発生し、液面あるいは対向す
る壁によって反射する反射波を受波することで、液体容
器内の媒体およびその状態の変化を検出する方法があ
る。また、これとは別に、振動する物体の振動特性から
音響インピーダンスの変化を検知する方法もある。音響
インピーダンスの変化を利用する方法としては、圧電素
子を有する圧電装置またはアクチュエータの振動部を振
動させ、その後に振動部に残留する残留振動によって生
ずる逆起電力を測定することによって、共振周波数また
は逆起電力波形の振幅を検出することで音響インピーダ
ンスの変化を検知する方法や、測定機、例えば伝送回路
等のインピーダンスアナライザによって液体のインピー
ダンス特性またはアドミッタンス特性を測定し、電流値
や電圧値の変化または、振動を液体に与えたときの電流
値や電圧値の周波数による変化を測定する方法がある。
以下、圧電装置またはアクチュエータの動作原理の詳細
について説明する。

【００１３】図１および図２は、圧電装置の一実施形態
であるアクチュエータ１０６の詳細および等価回路を示
す。ここでいうアクチュエータは、少なくとも音響イン
ピーダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消費状
態を検出する方法に用いられる。特に、残留振動により
共振周波数の検出することで、少なくとも音響インピー
ダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消費状態を
検出する方法に用いられる。図１（Ａ）は、アクチュエ
ータ１０６の拡大平面図である。図１（Ｂ）は、アクチ
ュエータ１０６のＢ−Ｂ断面を示す。図１（Ｃ）は、ア
クチュエータ１０６のＣ-Ｃ断面を示す。さらに図２
（Ａ)および図２（Ｂ)は、アクチュエータ１０６の等価
回路を示す。また、図２（Ｃ)および図２（Ｄ)は、それ
ぞれインクカートリッジ内にインクが満たされていると
きのアクチュエータ１０６を含む周辺およびその等価回
路を示し、図２（Ｅ)および図２（Ｆ)は、それぞれイン
クカートリッジ内にインクが無いときのアクチュエータ
１０６を含む周辺およびその等価回路を示す。

【００１４】アクチュエータ１０６は、ほぼ中央に円形
状の開口１６１を有する基板１７８と、開口１６１を被
覆するように基板１７８の一方の面（以下、表面とい
う）に配備される振動板１７６と、振動板１７６の表面
の側に配置される圧電層１６０と、圧電層１６０を両方
からはさみこむ上部電極１６４および下部電極１６６
と、上部電極１６４と電気的に結合する上部電極端子１
６８と、下部電極１６６と電気的に結合する下部電極端
子１７０と、上部電極１６４および上部電極端子１６８
の間に配設され、かつ両者を電気的に結合する補助電極
１７２と、を有する。圧電層１６０、上部電極１６４お
よび下部電極１６６はそれぞれの主要部として円形部分
を有する。圧電層１６０、上部電極１６４および下部電
極１６６のそれぞれの円形部分は圧電素子を形成する。

【００１５】振動板１７６は、基板１７８の表面に、開
口１６１を覆うように形成される。キャビティ１６２
は、振動板１７６の開口１６１と面する部分と基板１７
８の表面の開口１６１とによって形成される。基板１７
８の圧電素子とは反対側の面（以下、裏面という）は液
体容器側に面しており、キャビティ１６２は液体と接触
するように構成されている。キャビティ１６２内に液体
が入っても基板１７８の表面側に液体が漏れないよう
に、振動板１７６は基板１７８に対して液密に取り付け
られる。

【００１６】下部電極１６６は振動板１７６の表面、即
ち液体容器とは反対側の面に位置しており、下部電極１
６６の主要部である円形部分の中心と開口１６１の中心
とがほぼ一致するように取り付けられている。なお、下
部電極１６６の円形部分の面積が開口１６１の面積より
も小さくなるように設定されている。一方、下部電極１
６６の表面側には、圧電層１６０が、その円形部分の中
心と開口１６１の中心とがほぼ一致するように形成され
ている。圧電層１６０の円形部分の面積は、開口１６１
の面積よりも小さく、かつ下部電極１６６の円形部分の
面積よりも大きくなるように設定されている。

【００１７】一方、圧電層１６０の表面側には、上部電
極１６４が、その主要部である円形部分の中心と開口１
６１の中心とがほぼ一致するように形成される。上部電
極１６４の円形部分の面積は、開口１６１および圧電層
１６０の円形部分の面積よりも小さく、かつ下部電極１
６６の円形部分の面積よりも大きくなるよう設定されて
いる。

【００１８】したがって、圧電層１６０の主要部は、上
部電極１６４の主要部と下部電極１６６の主要部とによ
って、それぞれ表面側と裏面側とから挟みこまれる構造
となっていて、圧電層１６０を効果的に変形駆動するこ
とができる。圧電層１６０、上部電極１６４および下部
電極１６６のそれぞれの主要部である円形部分がアクチ
ュエータ１０６における圧電素子を形成する。上述のよ
うに圧電素子は振動板１７６に接している。また、上部
電極１６４の円形部分、圧電層１６０の円形部分、下部
電極１６６の円形部分および開口１６１のうちで、面積
が最も大きいのは開口１６１である。この構造によっ
て、振動板１７６のうち実際に振動する振動領域は、開
口１６１によって決定される。また、上部電極１６４の
円形部分、圧電層１６０の円形部分および下部電極１６
６の円形部分は開口１６１より面積が小さいので、振動
板１７６がより振動しやすくなる。さらに、圧電層１６
０と電気的に接続する下部電極１６６の円形部分および
上部電極１６４の円形部分のうち、下部電極１６６の円
形部分の方が小さい。従って、下部端子１６６の円形部
分が圧電層１６０のうち圧電効果を発生する部分を決定
する。

【００１９】したがって、圧電層１６０の主要部は、上
部電極１６４の主要部と下部電極１６６の主要部とによ
って、それぞれ表面側と裏面側とから挟みこまれる構造
となっていて、圧電層１６０を効果的に変形駆動するこ
とができる。圧電層１６０、上部電極１６４および下部
電極１６６のそれぞれの主要部である円形部分がアクチ
ュエータ１０６における圧電素子を形成する。上述のよ
うに圧電素子は振動板１７６に接している。また、上部
電極１６４の円形部分、圧電層１６０の円形部分、下部
電極１６６の円形部分および開口１６１のうちで、面積
が最も大きいのは開口１６１である。この構造によっ
て、振動板１７６のうち実際に振動する振動領域は、開
口１６１によって決定される。また、上部電極１６４の
円形部分、圧電層１６０の円形部分および下部電極１６
６の円形部分は開口１６１より面積が小さいので、振動
板１７６がより振動しやすくなる。さらに、圧電層１６
０と電気的に接続する下部電極１６６の円形部分および
上部電極１６４の円形部分のうち、下部電極１６６の円
形部分の方が小さい。従って、下部端子１６６の円形部
分が圧電層１６０のうち圧電効果を発生する部分を決定
する。

【００２０】圧電素子を形成する圧電層１６０、上部電
極１６４、及び下部電極１６６の円形部分は、その中心
が、開口部１６１の中心とほぼ一致する。また、振動板
１７６の振動部分を決定する円形状の開口部１６１の中
心は、アクチュエータ１０６のほぼ中心に設けられてい
る。したがって、アクチュエータ１０６の振動部の中心
は、アクチュエータの中心とほぼ一致する。更に、圧電
素子の主部及び、振動板１７６の振動部分が、円形な形
状を有するので、アクチュエータ１０６の振動部は、ア
クチュエータ１０６の中心に対して対称な形状である。

【００２１】振動部が、アクチュエータ１０６の中心に
対して対称な形状であるので、構造の非対称性から生じ
る不要な振動を励起しないようにすることができる。そ
のため、共振周波数の検出精度が向上する。更に、振動
部が、アクチュエータ中心に対して対称な形状であるの
で、製造しやすく、圧電素子ごとの形状のばらつきを小
さくできる。したがって、圧電素子ごとの共振周波数の
ばらつきが小さくなる。また、振動部が、等方的な形状
であるので、接着の際、固定のばらつきの影響を受けに
くい。液体容器に均等に接着される。したがって、アク
チュエータ１０６の液体容器への実装性がよい。

【００２２】更に、振動板１７６の振動部分が、円形な
形状を有するので、圧電層１６０の残留振動の共振モー
ドにおいて、低次、例えば一次の共振モードが支配的と
なり、単一のピークが出現する。そのため、ピークとノ
イズとを、明確に区別することができるので、共振周波
数を明確に検出することができる。また、円形な形状の
振動板１７６の振動部分の面積を大きくすることによっ
て、逆起電力波形の振幅及び液体の有無による共振周波
数の振幅の差が大きくなり、共振周波数の検出の精度を
更に向上できる。

【００２３】振動板１７６の振動による変位は、基板１
７８の振動による変位よりもはるかに大きい。アクチュ
エータ１０６は、コンプライアンスの小さい、すなわち
振動によって変位しにくい基板１７８と、コンプライア
ンスの大きい、すなわち振動によって変位しやすい振動
板１７６との２層構造を有する。この２層構造によっ
て、基板１７８によって液体容器に確実に固定されなが
ら、かつ振動による振動板１７６の変位を大きくできる
ので、逆起電力波形の振幅及び液体の有無による共振周
波数の振幅の差が大きくなり、共振周波数の検出の精度
が向上できる。更に、振動板１７６のコンプライアンス
が大きいので、振動の減衰が小さくなり、共振周波数の
検出の精度が向上できる。また、アクチュエータ１０６
の振動の節は、キャビティ１６２の外周部、すなわち開
口部１６１の縁付近に位置する。

【００２４】上部電極端子１６８は、補助電極１７２を
介して上部電極１６４と電気的に接続するように振動板
１７６の表面側に形成される。一方、下部電極端子１７
０は、下部電極１６６に電気的に接続するように振動板
１７６の表面側に形成される。上部電極１６４は、圧電
層１６０の表面側に形成されるため、上部電極端子１６
８と接続する途中において、圧電層１６０の厚さと下部
電極１６６の厚さとの和に等しい段差を有する必要があ
る。上部電極１６４だけでこの段差を形成することは難
しく、かりに可能であったとしても上部電極１６４と上
部電極端子１６８との接続状態が弱くなってしまい、切
断してしまう危険がある。そこで、補助電極１７２を補
助部材として用いて上部電極１６４と上部電極端子１６
８とを接続させている。このようにすることで、圧電層
１６０も上部電極１６４も補助電極１７２に支持された
構造となり、所望の機械的強度を得ることができ、また
上部電極１６４と上部電極端子１６８との接続を確実に
することが可能となる。

【００２５】なお、圧電素子と振動板１７６のうちの圧
電素子に直面する振動領域とが、アクチュエータ１０６
において実際に振動する振動部である。また、アクチュ
エータ１０６に含まれる部材は、互いに焼成されること
によって一体的に形成されることが好ましい。アクチュ
エータ１０６を一体的に形成することによって、アクチ
ュエータ１０６の取り扱いが容易になる。さらに、基板
１７８の強度を高めることによって振動特性が向上す
る。即ち、基板１７８の強度を高めることによって、ア
クチュエータ１０６の振動部のみが振動し、アクチュエ
ータ１０６のうち振動部以外の部分が振動しない。ま
た、アクチュエータ１０６の振動部以外の部分が振動し
ないためには、基板１７８の強度を高めるのに対し、ア
クチュエータ１０６の圧電素子を薄くかつ小さくし、振
動板１７６を薄くすることによって達成できる。

【００２６】圧電層１６０の材料としては、ジルコン酸
チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン
（ＰＬＺＴ）または鉛を使用しない鉛レス圧電膜を用い
ることが好ましく、基板１７８の材料としてジルコニア
またはアルミナを用いることが好ましい。また、振動板
１７６には、基板１７８と同じ材料を用いることが好ま
しい。上部電極１６４、下部電極１６６、上部電極端子
１６８および下部電極端子１７０は、導電性を有する材
料、例えば、金、銀、銅、プラチナ、アルミニウム、ニ
ッケルなどの金属を用いることができる。

【００２７】上述したように構成されるアクチュエータ
１０６は、液体を収容する容器に適用することができ
る。例えば、インクジェット記録装置に用いられるイン
クカートリッジやインクタンク、あるいは記録ヘッドを
洗浄するための洗浄液を収容した容器などに装着するこ
とができる。

【００２８】図１および図２に示されるアクチュエータ
１０６は、液体容器の所定の場所に、キャビティ１６２
を液体容器内に収容される液体と接触するように装着さ
れる。液体容器に液体が十分に収容されている場合に
は、キャビティ１６２内およびその外側は液体によって
満たされている。一方、液体容器の液体が消費され、ア
クチュエータの装着位置以下まで液面が降下すると、キ
ャビティ１６２内には液体は存在しないか、あるいはキ
ャビティ１６２内にのみ液体が残存されその外側には気
体が存在する状態となる。アクチュエータ１０６は、こ
の状態の変化に起因する、少なくとも音響インピーダン
スの相違を検出する。それによって、アクチュエータ１
０６は、液体容器に液体が十分に収容されている状態で
あるか、あるいはある一定以上の液体が消費された状態
であるかを検知することができる。さらに、アクチュエ
ータ１０６は、液体容器内の液体の種類も検出すること
が可能である。

【００２９】ここでアクチュエータによる液面検出の原
理について説明する。

【００３０】媒体の音響インピーダンスの変化を検出す
るには、媒体のインピーダンス特性またはアドミッタン
ス特性を測定する。インピーダンス特性またはアドミッ
タンス特性を測定する場合には、例えば伝送回路を利用
することができる。伝送回路は、媒体に一定電圧を印加
し、周波数を変えて媒体に流れる電流を測定する。また
は、伝送回路は、媒体に一定電流を供給し、周波数を変
えて媒体に印加される電圧を測定する。伝送回路で測定
された電流値または電圧値の変化は音響インピーダンス
の変化を示す。また、電流値または電圧値が極大または
極小となる周波数ｆｍの変化も音響インピーダンスの変
化を示す。

【００３１】上記の方法とは別に、アクチュエータは、
液体の音響インピーダンスの変化を共振周波数のみの変
化を用いて検出することができる。液体の音響インピー
ダンスの変化を利用する方法として、アクチュエータの
振動部が振動した後に振動部に残留する残留振動によっ
て生ずる逆起電力を測定することによって共振周波数を
検出する方法を用いる場合には、例えば圧電素子を利用
することができる。圧電素子は、アクチュエータの振動
部に残留する残留振動により逆起電力を発生する素子で
あり、アクチュエータの振動部の振幅によって逆起電力
の大きさが変化する。従って、アクチュエータの振動部
の振幅が大きいほど検出がしやすい。また、アクチュエ
ータの振動部における残留振動の周波数によって逆起電
力の大きさが変化する周期が変わる。従って、アクチュ
エータの振動部の周波数は逆起電力の周波数に対応す
る。ここで、共振周波数は、アクチュエータの振動部と
振動部に接する媒体との共振状態における周波数をい
う。

【００３２】共振周波数ｆｓを得るために、振動部と媒
体とが共振状態であるときの逆起電力測定によって得ら
れた波形をフーリエ変換する。アクチュエータの振動
は、一方向だけの変形ではなく、たわみや伸長等様々な
変形をともなうので、共振周波数ｆｓを含め様々な周波
数を有する。よって、圧電素子と媒体とが共振状態であ
るときの逆起電力の波形をフーリエ変換し、最も支配的
な周波数成分を特定することで、共振周波数ｆｓを判断
する。

【００３３】周波数ｆｍは、媒体のアドミッタンスが極
大またはインピーダンスが極小であるときの周波数であ
る。共振周波数ｆｓとすると、周波数ｆｍは、媒体の誘
電損失または機械的損失などによって、共振周波数ｆｓ
に対しわずかな誤差を生ずる。しかし、実測される周波
数ｆｍから共振周波数ｆｓを導出することは手間がかか
るため、一般には、周波数ｆｍを共振周波数に代えて使
用する。ここで、アクチュエータ１０６の出力を伝送回
路に入力することで、アクチュエータ１０６は少なくと
も音響インピーダンスを検出することができる。

【００３４】媒体のインピーダンス特性またはアドミッ
タンス特性を測定し周波数ｆｍを測定する方法と、アク
チュエータの振動部における残留振動振動によって生ず
る逆起電力を測定することによって共振周波数ｆｓを測
定する方法と、によって特定される共振周波数に差がほ
とんど無いことが実験によって証明されている。

【００３５】アクチュエータ１０６の振動領域は、振動
板１７６のうち開口１６１によって決定されるキャビテ
ィ１６２を構成する部分である。液体容器内に液体が充
分に収容されている場合には、キャビティ１６２内に
は、液体が満たされ、振動領域は液体容器内の液体と接
触する。一方で、液体容器内に液体が充分にない場合に
は、振動領域は液体容器内のキャビティに残った液体と
接するか、あるいは液体と接触せず、気体または真空と
接触する。

【００３６】本発明のアクチュエータ１０６にはキャビ
ティ１６２が設けられ、それによって、アクチュエータ
１０６の振動領域に液体容器内の液体が残るように設計
できる。その理由は次の通りである。

【００３７】アクチュエータの液体容器への取り付け位
置や取り付け角度によっては、液体容器内の液体の液面
がアクチュエータの装着位置よりも下方にあるにもかか
わらず、アクチュエータの振動領域に液体が付着してし
まう場合がある。振動領域における液体の有無だけでア
クチュエータが液体の有無を検出している場合には、ア
クチュエータの振動領域に付着した液体が液体の有無の
正確な検出を妨げる。たとえば、液面がアクチュエータ
の装着位置よりも下方にある状態のとき、キャリッジの
往復移動などにより液体容器が揺動して液体が波うち、
振動領域に液滴が付着してしまうと、アクチュエータは
液体容器内に液体が充分にあるとの誤った判断をしてし
まう。そこで、逆にそこに液体を残存した場合であって
も液体の有無を正確に検出するように設計されたキャビ
ティを積極的に設けることで、液体容器が揺動して液面
が波立ったとしても、アクチュエータの誤動作を防止す
ることができる。このように、キャビティを有するアク
チュエータを用いることで、誤動作を防ぐことができ
る。

【００３８】また、図２（Ｅ)に示すように、液体容器
内に液体が無く、アクチュエータ１０６のキャビティ１
６２に液体容器内の液体が残っている場合を、液体の有
無の閾値とする。すなわち、キャビティ１６２の周辺に
液体が無く、この閾値よりキャビティ内の液体が少ない
場合は、インク無しと判断し、キャビティ１６２の周辺
に液体が有り、この閾値より液体が多い場合は、インク
有りと判断する。例えば、アクチュエータ１０６を液体
容器の側壁に装着した場合、液体容器内の液体がアクチ
ュエータの装着位置よりも下にある場合をインク無しと
判断し、液体容器内の液体がアクチュエータの装着位置
より上にある場合をインク有りと判断する。このように
閾値を設定することによって、キャビティ内のインクが
乾燥してインクが無くなったときであってもインク無し
と判断し、キャビティ内のインクが無くなったところに
キャリッジの揺れなどで再度インクがキャビティに付着
しても閾値を越えないので、インク無しと判断すること
ができる。

【００３９】ここで、図１および図２を参照しながら逆
起電力の測定による媒体とアクチュエータ１０６の振動
部との共振周波数から液体容器内の液体の状態を検出す
る動作および原理について説明する。アクチュエータ１
０６において、上部電極端子１６８および下部電極端子
１７０を介して、それぞれ上部電極１６４および下部電
極１６６に電圧を印加する。圧電層１６０のうち、上部
電極１６４および下部電極１６６に挟まれた部分には電
界が生じる。その電界によって、圧電層１６０は変形す
る。圧電層１６０が変形することによって振動板１７６
のうちの振動領域がたわみ振動する。圧電層１６０が変
形した後しばらくは、たわみ振動がアクチュエータ１０
６の振動部に残留する。

【００４０】残留振動は、アクチュエータ１０６の振動
部と媒体との自由振動である。従って、圧電層１６０に
印加する電圧をパルス波形あるいは矩形波とすること
で、電圧を印加した後に振動部と媒体との共振状態を容
易に得ることができる。残留振動は、アクチュエータ１
０６の振動部を振動させるため、圧電層１６０をも変形
する。従って、圧電層１６０は逆起電力を発生する。そ
の逆起電力は、上部電極１６４、下部電極１６６、上部
電極端子１６８および下部電極端子１７０を介して検出
される。検出された逆起電力によって、共振周波数が特
定できるため、液体容器内の液体の状態を検出すること
ができる。

【００４１】一般に、共振周波数ｆｓは、 ｆｓ＝１／（２＊π＊(Ｍ＊Ｃact)^1/2） （式1） で表される。ここで、Ｍは振動部のイナータンスＭact
と付加イナータンスＭ’との和である。Ｃactは振動部
のコンプライアンスである。

【００４２】図１（Ｃ）は、本実施例において、キャビ
ティにインクが残存していないときのアクチュエータ１
０６の断面図である。図２（Ａ)および図２（Ｂ)は、キ
ャビティにインクが残存していないときのアクチュエー
タ１０６の振動部およびキャビティ１６２の等価回路で
ある。

【００４３】Ｍactは、振動部の厚さと振動部の密度と
の積を振動部の面積で除したものであり、さらに詳細に
は、図２（Ａ)に示すように、 Ｍact＝Ｍpzt＋Ｍelectrode1＋Ｍelectrode2＋Ｍvib （式２） と表される。ここで、Ｍpztは、振動部における圧電層
１６０の厚さと圧電層１６０の密度との積を圧電層１６
０の面積で除したものである。Ｍelectrode1は、振動部
における上部電極１６４の厚さと上部電極１６４の密度
との積を上部電極１６４の面積で除したものである。Ｍ
electrode2は、振動部における下部電極１６６の厚さと
下部電極１６６の密度との積を下部電極１６６の面積で
除したものである。Ｍvibは、振動部における振動板１
７６の厚さと振動板１７６の密度との積を振動板１７６
の振動領域の面積で除したものである。ただし、Ｍact
を振動部全体としての厚さ、密度および面積から算出す
ることができるように、本実施例では、圧電層１６０、
上部電極１６４、下部電極１６６および振動板１７６の
振動領域のそれぞれの面積は、上述のような大小関係を
有するものの、相互の面積の差は微小であることが好ま
しい。また、本実施例において、圧電層１６０、上部電
極１６４および下部電極１６６においては、それらの主
要部である円形部分以外の部分は、主要部に対して無視
できるほど微小であることが好ましい。従って、アクチ
ュエータ１０６において、Ｍactは、上部電極１６４、
下部電極１６６、圧電層１６０および振動板１７６のう
ちの振動領域のそれぞれのイナータンスの和である。ま
た、コンプライアンスＣactは、上部電極１６４、下部
電極１６６、圧電層１６０および振動板１７６のうちの
振動領域によって形成される部分のコンプライアンスで
ある。

【００４４】尚、図２（Ａ)、図２（Ｂ)、図２（Ｄ)、
図２（Ｆ)は、アクチュエータ１０６の振動部およびキ
ャビティ１６２の等価回路を示すが、これらの等価回路
において、Ｃactはアクチュエータ１０６の振動部のコ
ンプライアンスを示す。Ｃpzt、Ｃelectrode1、Ｃelect
rode2およびＣvibはそれぞれ振動部における圧電層１６
０、上部電極１６４、下部電極１６６および振動板１７
６のコンプライアンスを示す。Ｃactは、以下の式３で
表される。

【００４５】 1/Ｃact＝（1/Ｃpzt）＋（1/Ｃelectrode1）＋（1/Ｃelectrode2）＋（1/Ｃvi b） （式３） 式２および式３より、図２（Ａ)は、図２（Ｂ)のように
表すこともできる。

【００４６】コンプライアンスＣactは、振動部の単位
面積に圧力をかけたときの変形によって媒体を受容でき
る体積を表す。また、コンプライアンスＣactは、変形
のし易さを表すといってもよい。

【００４７】図２（Ｃ)は、液体容器に液体が十分に収
容され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体
が満たされている場合のアクチュエータ１０６の断面図
を示す。図２（Ｃ)のＭ’maxは、液体容器に液体が十分
に収容され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に
液体が満たされている場合の付加イナータンスの最大値
を表す。Ｍ’ maxは、

【００４８】 Ｍ’max＝(π*ρ/(2*k³))*(2*(2*k*a)³/(3*π))/(π*a²)² （式４） （ａは振動部の半径、ρは媒体の密度、ｋは波数であ
る。）

【００４９】で表される。尚、式４は、アクチュエータ
１０６の振動領域が半径ａの円形である場合に成立す
る。付加イナータンスＭ’は、振動部の付近にある媒体
の作用によって、振動部の質量が見かけ上増加している
ことを示す量である。式４からわかるように、Ｍ’max
は振動部の半径ａと、媒体の密度ρとによって大きく変
化する。

【００５０】波数kは、 ｋ＝２＊π＊ｆact／ｃ （式５） （factは液体が触れていないときの振動部の共振周波数
である。cは媒体中を伝播する音響の速度である。）

【００５１】で表される。

【００５２】図２（Ｄ)は、液体容器に液体が十分に収
容され、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体
が満たされている図２（Ｃ)の場合のアクチュエータ１
０６の振動部およびキャビティ１６２の等価回路を示
す。

【００５３】図２（Ｅ)は、液体容器の液体が消費さ
れ、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が無
いものの、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２内
には液体が残存している場合のアクチュエータ１０６の
断面図を示す。式４は、例えば、液体容器に液体が満た
されている場合に、インクの密度ρなどから決定される
最大のイナータンスＭ’maxを表す式である。一方、液
体容器内の液体が消費され、キャビティ１６２内に液体
が残留しつつアクチュエータ１０６の振動領域の周辺に
ある液体が気体または真空になった場合には、

【００５４】Ｍ’＝ρ*ｔ/Ｓ （式６） と表せる。ｔは、振動にかかわる媒体の厚さである。Ｓ
は、アクチュエータ１０６の振動領域の面積である。こ
の振動領域が半径ａの円形の場合は、Ｓ＝π*ａ²であ
る。従って、付加イナータンスＭ’は、液体容器に液体
が十分に収容され、アクチュエータ１０６の振動領域の
周辺に液体が満たされている場合には、式４に従う。一
方で、液体が消費され、キャビティ１６２内に液体が残
留しつつアクチュエータ１０６の振動領域の周辺にある
液体が気体または真空になった場合には、式６に従う。

【００５５】ここで、図２（Ｅ)のように、液体容器の
液体が消費され、アクチュエータ１０６の振動領域の周
辺に液体が無いものの、アクチュエータ１０６のキャビ
ティ１６２内には液体が残存している場合の付加イナー
タンスＭ’を便宜的にＭ’cavとし、アクチュエータ１
０６の振動領域の周辺に液体が満たされている場合の付
加イナータンスＭ’maxと区別する。

【００５６】図２（Ｆ)は、液体容器の液体が消費さ
れ、アクチュエータ１０６の振動領域の周辺に液体が無
いものの、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２内
には液体が残存している図２（Ｅ)の場合のアクチュエ
ータ１０６の振動部およびキャビティ１６２の等価回路
を示す。

【００５７】ここで、媒体の状態に関係するパラメータ
は、式６において、媒体の密度ρおよび媒体の厚さｔで
ある。液体容器内に液体が充分に収容されている場合
は、アクチュエータ１０６の振動部に液体が接触し、液
体容器内に液体が充分に収容されていない場合は、キャ
ビティ内部に液体が残存するか、もしくはアクチュエー
タ１０６の振動部に気体または真空が接触する。アクチ
ュエータ１０６の周辺の液体が消費され、図２（Ｃ)の
Ｍ’maxから図２（Ｅ)のＭ’cavへ移行する過程におけ
る付加イナータンスをＭ’varとすると、液体容器内の
液体の収容状態によって、媒体の密度ρや媒体の厚さｔ
が変化するため、付加イナータンスＭ’varが変化し、
共振周波数ｆｓも変化することになる。従って、共振周
波数ｆｓを特定することによって、液体容器内の液体の
有無を検出することができる。式６を用いてＭ’cavを
表すと、式６のｔにキャビティの深さｄを代入し、

【００５８】Ｍ’cav＝ρ*ｄ/Ｓ （式７） となる。

【００５９】また、媒体が互いに種類の異なる液体であ
っても、組成の違いによって密度ρが異なるため、付加
イナータンスＭ´が変化し、共振周波数ｆｓも変化す
る。従って、共振周波数ｆｓを特定することで、液体の
種類を検出できる。尚、アクチュエータ１０６の振動部
にインクまたは空気のいずれか一方のみが接触し、混在
していない場合には、式４によって計算しても、Ｍ’の
相違を検出できる。

【００６０】図３（Ａ）は、インクタンク内のインクの
量とインクおよび振動部の共振周波数ｆｓとの関係を示
すグラフである。ここでは液体の１例としてインクにつ
いて説明する。縦軸は、共振周波数ｆｓを示し、横軸
は、インク量を示す。インク組成が一定であるとき、イ
ンク残量の低下に伴い、共振周波数ｆｓは、上昇する。

【００６１】インク容器にインクが十分に収容され、ア
クチュエータ１０６の振動領域の周辺にインクが満たさ
れている場合には、その最大付加イナータンスＭ’max
は式４に表わされる値となる。一方で、インクが消費さ
れ、キャビティ１６２内に液体が残留しつつアクチュエ
ータ１０６の振動領域の周辺にインクが満たされていな
いときには、付加イナータンスＭ’varは、媒体の厚さ
ｔに基づいて式６によって算出される。式６中のｔは振
動にかかわる媒体の厚さであるから、アクチュエータ１
０６のキャビティ１６２のｄ(図１（Ｂ）参照)を小さ
く、即ち、基板１７８を十分に薄くすることによって、
インクが徐々に消費されていく過程を検出することもで
きる（図２（Ｃ)参照）。ここで、ｔinkは振動にかかわ
るインクの厚さとし、ｔink−maxはＭ’maxにおけるｔi
nkとする。例えば、インクカートリッジの底面にアクチ
ュエータ１０６をインクの液面に対してほぼ水平に配備
する。インクが消費され、インクの液面がアクチュエー
タ１０６からｔの高さ以下に達すると、式６によりＭ’
varが徐々に変化し、式１により共振周波数ｆｓが徐々
に変化する。従って、インクの液面がｔの範囲内にある
限り、アクチュエータ１０６はインクの消費状態を徐々
に検出することができる。

【００６２】また、アクチュエータ１０６の振動領域を
大きくまたは長くし、かつ縦に配置することによってイ
ンクの消費による液面の位置にしたがって、式６中のＳ
が変化する。従って、アクチュエータ１０６はインクが
徐々に消費されていく過程を検出することもできる。例
えば、インクカートリッジの側壁にアクチュエータ１０
６をインクの液面に対してほぼ垂直に配備する。インク
が消費され、インクの液面がアクチュエータ１０６の振
動領域に達すると、水位の低下に伴い付加イナータンス
Ｍ’が減少するので、式１により共振周波数ｆｓが徐々
に増加する。従って、インクの液面が、キャビティ１６
２の径２ａ（図２（Ｃ)参照）の範囲内にある限り、ア
クチュエータ１０６はインクの消費状態を徐々に検出す
ることができる。

【００６３】図３(Ａ)の曲線Ｘは、アクチュエータ１０
６のキャビティ１６２を十分に浅くした場合や、アクチ
ュエータ１０６の振動領域を十分に大きくまたは長くし
た場合のインクタンク内に収容されたインクの量とイン
クおよび振動部の共振周波数ｆｓとの関係を表わしてい
る。インクタンク内のインクの量が減少するとともに、
インクおよび振動部の共振周波数ｆｓが徐々に変化して
いく様子が理解できる。

【００６４】より詳細には、インクが徐々に消費されて
いく過程を検出することができる場合とは、アクチュエ
ータ１０６の振動領域の周辺において、互いに密度が異
なる液体と気体とがともに存在し、かつ振動にかかわる
場合である。インクが徐々に消費されていくに従って、
アクチュエータ１０６の振動領域周辺において振動にか
かわる媒体は、液体が減少する一方で気体が増加する。
例えば、アクチュエータ１０６をインクの液面に対して
水平に配備した場合であって、ｔinkがｔink−maxより
小さいときには、アクチュエータ１０６の振動にかかわ
る媒体はインクと気体との両方を含む。したがって、ア
クチュエータ１０６の振動領域の面積Ｓとすると、式４
のＭ’max以下になった状態をインクと気体の付加質量
で表すと、

【００６５】 Ｍ’＝Ｍ’air＋Ｍ’ink＝ ρair*ｔair/Ｓ+ρink*ｔink/Ｓ （式８） となる。ここで、Ｍ’airは空気のイナータンスであ
り、Ｍ’inkはインクのイナータンスである。ρairは空
気の密度であり、ρinkはインクの密度である。ｔairは
振動にかかわる空気の厚さであり、ｔinkは振動にかか
わるインクの厚さである。アクチュエータ１０６の振動
領域周辺における振動にかかわる媒体のうち、液体が減
少して気体が増加するに従い、アクチュエータ１０６が
インクの液面に対しほぼ水平に配備されている場合に
は、ｔairが増加し、ｔinkが減少する。それによって、
Ｍ’varが徐々に減少し、共振周波数が徐々に増加す
る。よって、インクタンク内に残存しているインクの量
またはインクの消費量を検出することができる。尚、式
７において液体の密度のみの式となっているのは、液体
の密度に対して、空気の密度が無視できるほど小さい場
合を想定しているからである。

【００６６】アクチュエータ１０６がインクの液面に対
しほぼ垂直に配備されている場合には、アクチュエータ
１０６の振動領域のうち、アクチュエータ１０６の振動
にかかわる媒体がインクのみの領域と、アクチュエータ
１０６の振動にかかわる媒体が気体の領域との並列の等
価回路（図示せず）と考えられる。アクチュエータ１０
６の振動にかかわる媒体がインクのみの領域の面積をＳ
inkとし、アクチュエータ１０６の振動にかかわる媒体
が気体のみの領域の面積をＳairとすると、

【００６７】 1/Ｍ’＝1/Ｍ’air＋1/Ｍ’ink＝Ｓair/（ρair*ｔair）+Ｓink/（ρink*ｔin k） （式９） となる。

【００６８】尚、式９は、アクチュエータ１０６のキャ
ビティにインクが保持されない場合に適用される。アク
チュエータ１０６のキャビティにインクが保持される場
合については、式７、式８および式９によって計算する
ことができる。

【００６９】一方、基板１７８が厚く、即ち、キャビテ
ィ１６２の深さｄが深く、ｄが媒体の厚さｔink-maxに
比較的近い場合や、液体容器の高さに比して振動領域が
非常に小さいアクチュエータを用いる場合には、実際上
はインクが徐々に減少する過程を検出するというよりは
インクの液面がアクチュエータの装着位置より上位置か
下位置かを検出することになる。換言すると、アクチュ
エータの振動領域におけるインクの有無を検出すること
になる。例えば、図３(Ａ)の曲線Ｙは、小さい円形の振
動領域の場合におけるインクタンク内のインクの量とイ
ンクおよび振動部の共振周波数ｆｓとの関係を示す。イ
ンクタンク内のインクの液面がアクチュエータの装着位
置を通過する前後におけるインク量Ｑの間で、インクお
よび振動部の共振周波数ｆｓが激しく変化している様子
が示される。このことから、インクタンク内にインクが
所定量残存しているか否かを検出することができる。

【００７０】アクチュエータ１０６を用いて液体の有無
を検出する方法は、振動板１７６が、液体と直接接触す
ることで、インクの有無を検出するので、インクの消費
量をソフトウェアによって計算する方法に比べ、検出精
度が高い。更に、電極を用いて、導電性によりインクの
有無を検出する方法は、液体容器への取付位置及びイン
クの種類によって影響されるが、アクチュエータ１０６
を用いて液体の有無を検出する方法は、液体容器への取
付位置及びインクの種類によって、影響されない。更
に、単一のアクチュエータ１０６を用いて、発振と液体
の有無の検出の双方をすることができるので、発振と液
体の有無の検出とを異なったセンサを用いて実施する方
法と比較して液体容器に取付けるセンサの数を減少する
ことができる。したがって、液体容器を安価に製造でき
る。更に、圧電層１６０の振動周波数を非可聴領域に設
定することで、アクチュエータ１０６の動作中に発生す
る音を静かにすることができる。

【００７１】図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の曲線Ｙにおけ
るインクの密度とインクおよび振動部の共振周波数ｆｓ
との関係を示す。液体の例としてインクを挙げている。
図３（Ｂ）に示すように、インク密度が高くなると、付
加イナータンスが大きくなるので共振周波数ｆｓが低下
する。すなわち、インクの種類によって共振周波数ｆｓ
が異なる。したがって共振周波数ｆｓを測定することに
よって、インクを再充填する際に、密度の異なったイン
クが混入されていないか確認することができる。

【００７２】つまり、互いに種類の異なるインクを収容
するインクタンクを識別できる。

【００７３】続いて、液体容器内の液体が空の状態であ
ってもアクチュエータ１０６のキャビティ１６２内に液
体が残存するようにキャビティのサイズと形状を設定し
た時の、液体の状態を正確に検出できる条件を詳述す
る。アクチュエータ１０６は、キャビティ１６２内に液
体が満たされている場合に液体の状態を検出できれば、
キャビティ１６２内に液体が満たされていない場合であ
っても液体の状態を検出できる。

【００７４】共振周波数ｆｓは、イナータンスＭの関数
である。イナータンスＭは、振動部のイナータンスＭac
tと付加イナータンスＭ’との和である。ここで、付加
イナータンスＭ’が液体の状態と関係する。付加イナー
タンスＭ’は、振動部の付近にある媒体の作用によって
振動部の質量が見かけ上増加していることを示す量であ
る。即ち、振動部の振動によって見かけ上媒体を吸収す
ることによる振動部の質量の増加分をいう。

【００７５】従って、Ｍ’cavが式４におけるＭ’maxよ
りも大きい場合には、見かけ上吸収する媒体は全てキャ
ビティ１６２内に残存する液体である。よって、液体容
器内に液体が満たされている状態と同じである。この場
合にはＭ’が変化しないので、共振周波数ｆｓも変化し
ない。従って、アクチュエータ１０６は、液体容器内の
液体の状態を検出できないことになる。

【００７６】一方、Ｍ’cavが式４におけるＭ’ maxよ
りも小さい場合には、見かけ上吸収する媒体はキャビテ
ィ１６２内に残存する液体および液体容器内の気体また
は真空である。このときには液体容器内に液体が満たさ
れている状態とは異なりＭ’が変化するので、共振周波
数ｆｓが変化する。従って、アクチュエータ１０６は、
液体容器内の液体の状態を検出できる。

【００７７】即ち、液体容器内の液体が空の状態で、ア
クチュエータ１０６のキャビティ１６２内に液体が残存
する場合に、アクチュエータ１０６が液体の状態を正確
に検出できる条件は、Ｍ’cavがＭ’maxよりも小さいこ
とである。尚、アクチュエータ１０６が液体の状態を正
確に検出できる条件Ｍ’max＞Ｍ’cavは、キャビティ１
６２の形状にかかわらない。

【００７８】ここで、Ｍ’cavは、キャビティ１６２の
容量とほぼ等しい容量の液体の質量である。従って、
Ｍ’max＞Ｍ’cavの不等式から、アクチュエータ１０６
が液体の状態を正確に検出できる条件は、キャビティ１
６２の容量の条件として表すことができる。例えば、円
形状のキャビティ１６２の開口１６１の半径をaとし、
およびキャビティ１６２の深さをｄとすると、

【００７９】Ｍ’max＞ρ＊ｄ/πa² （式１０） である。式１０を展開すると

【００８０】ａ／ｄ＞３＊π／８ （式１１） という条件が求められる。尚、式１０、式１１は、キャ
ビティ１６２の形状が円形の場合に限り成立する。円形
でない場合のＭ’maxの式を用い、式１０中のπa ²をそ
の面積と置き換えて計算すれば、キャビティの幅および
長さ等のディメンジョンと深さの関係が導き出せる。

【００８１】従って、式１１を満たす開口１６１の半径
aおよびキャビティ１６２の深さｄであるキャビティ１
６２を有するアクチュエータ１０６であれば、液体容器
内の液体が空の状態であって、かつキャビティ１６２内
に液体が残存する場合であっても、誤作動することなく
液体の状態を検出できる。

【００８２】付加イナータンスＭ’は音響インピーダン
ス特性にも影響するので、残留振動によりアクチュエー
タ１０６に発生する逆起電力を測定する方法は、少なく
とも音響インピーダンスの変化を検出しているともいえ
る。

【００８３】また、本実施例によれば、アクチュエータ
１０６が振動を発生してその後の残留振動によりアクチ
ュエータ１０６に発生する逆起電力を測定している。し
かし、アクチュエータ１０６の振動部が駆動電圧による
自らの振動によって液体に振動を与えることは必ずしも
必要ではない。即ち、振動部が自ら発振しなくても、そ
れと接触しているある範囲の液体と共に振動すること
で、圧電層１６０がたわみ変形する。この残留振動が圧
電層１６０に逆起電力電圧を発生させ、上部電極１６４
および下部電極１６６にその逆起電力電圧を伝達する。
この現象を利用することで媒体の状態を検出してもよ
い。例えば、インクジェット記録装置において、印字時
における印字ヘッドの走査によるキャリッジの往復運動
による振動によって発生するアクチュエータの振動部の
周囲の振動を利用してインクタンクまたはその内部のイ
ンクの状態を検出してもよい。

【００８４】図４(Ａ) および図４（Ｂ）は、アクチュ
エータ１０６を振動させた後の、アクチュエータ１０６
の残留振動の波形と残留振動の測定方法とを示す。イン
クカートリッジ内のアクチュエータ１０６の装着位置レ
ベルにおけるインク水位の上下は、アクチュエータ１０
６が発振した後の残留振動の周波数変化や、振幅の変化
によって検出することができる。図４(Ａ) および図４
（Ｂ）において、縦軸はアクチュエータ１０６の残留振
動によって発生した逆起電力の電圧を示し、横軸は時間
を示す。アクチュエータ１０６の残留振動によって、図
４(Ａ) および図４（Ｂ）に示すように電圧のアナログ
信号の波形が発生する。次に、アナログ信号を、信号の
周波数に対応するデジタル数値に変換する。

【００８５】図４(Ａ) および図４（Ｂ）に示した例に
おいては、アナログ信号の４パルス目から８パルス目ま
での４個のパルスが生じる時間を計測することによっ
て、インクの有無を検出する。

【００８６】より詳細には、アクチュエータ１０６が発
振した後、予め設定された所定の基準電圧を低電圧側か
ら高電圧側へ横切る回数をカウントする。デジタル信号
を４カウントから８カウントまでの間をＨｉｇｈとし、
所定のクロックパルスによって４カウントから８カウン
トまでの時間を計測する。

【００８７】図４（Ａ）はアクチュエータ１０６の装着
位置レベルよりも上位にインク液面があるときの波形で
ある。一方、図４（Ｂ）はアクチュエータ１０６の装着
位置レベルにおいてインクが無いときの波形である。図
４（Ａ）と図４（Ｂ）とを比較すると、図４（Ａ）の方
が図４（Ｂ）よりも４カウントから８カウントまでの時
間が長いことがわかる。換言すると、インクの有無によ
って４カウントから８カウントまでの時間が異なる。こ
の時間の相違を利用して、インクの消費状態を検出する
ことができる。アナログ波形の４カウント目から数える
のは、アクチュエータ１０６の振動が安定してから計測
をはじめるためである。４カウント目からとしたのは単
なる一例であって、任意のカウントから数えてもよい。
ここでは、４カウント目から８カウント目までの信号を
検出し、所定のクロックパルスによって４カウント目か
ら８カウント目までの時間を測定する。それによって、
共振周波数を求める。クロックパルスは、インクカート
リッジに取り付けられる半導体記憶装置等を制御するた
めのクロックと等しいクロックのパルスであることが好
ましい。尚、８カウント目までの時間を測定する必要は
無く、任意のカウントまで数えてもよい。図４において
は、４カウント目から８カウント目までの時間を測定し
ているが周波数を検出する回路構成にしたがって、異な
ったカウント間隔内の時間を検出してもよい。

【００８８】例えば、インクの品質が安定していてピー
クの振幅の変動が小さい場合には、検出の速度を上げる
ために４カウント目から６カウント目までの時間を検出
することにより共振周波数を求めてもよい。また、イン
クの品質が不安定でパルスの振幅の変動が大きい場合に
は、残留振動を正確に検出するために４カウント目から
１２カウント目までの時間を検出してもよい。

【００８９】また、他の実施例として所定期間内におけ
る逆起電力の電圧波形の波数を数えてもよい（図示せ
ず）。この方法によっても共振周波数を求めることがで
きる。より詳細には、アクチュエータ１０６が発振した
後、所定期間だけデジタル信号をＨｉｇｈとし、所定の
基準電圧を低電圧側から高電圧側へ横切る回数をカウン
トする。そのカウント数を計測することによってインク
の有無を検出できるのである。

【００９０】さらに、図４(Ａ)および図４(Ｂ)を比較し
て分かるように、インクがインクカートリッジ内に満た
されている場合とインクがインクカートリッジ内に無い
場合とでは、逆起電力波形の振幅が異なる。従って、共
振周波数を求めることなく、逆起電力波形の振幅を測定
することによっても、インクカートリッジ内のインクの
消費状態を検出してもよい。より詳細には、例えば、図
４(Ａ)の逆起電力波形の頂点と図４(Ｂ) の逆起電力波
形の頂点との間に基準電圧を設定する。アクチュエータ
１０６が発振した後、所定時間にデジタル信号をＨｉｇ
ｈとし、逆起電力波形が基準電圧を横切った場合には、
インクが無いと判断する。逆起電力波形が基準電圧を横
切らない場合には、インクが有ると判断する。

【００９１】図５は、アクチュエータ１０６の製造方法
を示す。複数のアクチュエータ１０６（図５の例では４
個）が一体に形成されている。図５に示した複数のアク
チュエータの一体成形物を、それぞれのアクチュエータ
１０６において切断することにより、図６に示すアクチ
ュエータ１０６を製造する。図５に示す一体成形された
複数のアクチュエータ１０６のそれぞれの圧電素子が円
形である場合、一体成形物をそれぞれのアクチュエータ
１０６において切断することにより、図１に示すアクチ
ュエータ１０６を製造することができる。複数のアクチ
ュエータ１０６を一体に形成することにより、複数のア
クチュエータ１０６を同時に効率良く製造することがで
き、運搬時の取り扱いが容易となる。

【００９２】アクチュエータ１０６は、薄板又は振動板
１７６、基板１７８、弾性波発生手段又は圧電素子１７
４、端子形成部材又は上部電極端子１６８、及び端子形
成部材又は下部電極端子１７０を有する。圧電素子１７
４は、圧電振動板又は圧電層１６０、上電極又は上部電
極１６４、及び下電極又は下部電極１６６を含む。基板
１７８の上面に振動板１７６が、形成され、振動板１７
６の上面に下部電極１６６が形成されている。下部電極
１６６の上面には、圧電層１６０が形成され、圧電層１
６０の上面に、上部電極１６４が、形成されている。し
たがって、圧電層１６０の主要部は、上部電極１６４の
主要部及び下部電極１６６の主要部によって、上下から
挟まれるように形成されている。

【００９３】振動板１７６上に複数（図５の例では４
個）の圧電素子１７４が形成されている。振動板１７６
の表面に下部電極１６６が形成され、下部電極１６６の
表面に圧電層１６０が形成され、圧電層１６０の上面に
上部電極１６４が形成される。上部電極１６４及び下部
電極１６６の端部に上部電極端子１６８及び下部電極端
子１７０が形成される。４個のアクチュエータ１０６
は、それぞれ別々に切断されて個別に使用される。

【００９４】図６は、圧電素子が矩形のアクチュエータ
１０６の一部分の断面を示す。

【００９５】図７は、図６に示したアクチュエータ１０
６の全体の断面を示す。基板１７８の圧電素子１７４と
対向する面には、貫通孔１７８ａが形成されている。貫
通孔１７８ａは振動板１７６によって封止されている。
振動板１７６はアルミナや酸化ジルコニア等の電気絶縁
性を備え、かつ弾性変形可能な材料によって形成されて
いる。貫通孔１７８ａと対向するように、圧電素子１７
４が振動板１７６上に形成されている。下部電極１６６
は貫通孔１７８ａの領域から一方向、図７では左方に延
びるように振動板１７６の表面に形成されている。上部
電極１６４は貫通孔１７８ａの領域から下部電極とは反
対の方向に、図７では右方に延びるように圧電層１６０
の表面に形成されている。上部電極端子１６８及び下部
電極端子１７０は、それぞれ補助電極１７２及び下部電
極１６６の上面に形成されている。下部電極端子１７０
は下部電極１６６と電気的に接触し、上部電極端子１６
８は補助電極１７２を介して上部電極１６４と電気的に
接触して、圧電素子とアクチュエータ１０６の外部との
間の信号の受け渡しをする。上部電極端子１６８及び下
部電極端子１７０は、電極と圧電層とを合わせた圧電素
子の高さ以上の高さを有する。

【００９６】図８は、図５に示したアクチュエータ１０
６の製造方法を示す。まず、グリーンシート９４０にプ
レスあるいはレーザー加工等を用いて貫通孔９４０ａを
穿孔する。グリーンシート９４０は焼成後に基板１７８
となる。グリーンシート９４０はセラミック等の材料で
形成される。次に、グリーンシート９４０の表面にグリ
ーンシート９４１を積層する。グリーンシート９４１
は、焼成後に振動板１７６となる。グリーンシート９４
１は、酸化ジルコニア等の材料で形成される。次に、グ
リーンシート９４１の表面に導電層９４２、圧電層１６
０、導電層９４４を圧膜印刷等の方法で順次形成する。
導電層９４２は、後に下部電極１６６となり、導電層９
４４は、後に上部電極１６４となる。次に、形成された
グリーンシート９４０、グリーンシート９４１、導電層
９４２、圧電層１６０、及び導電層９４４を乾燥して焼
成する。スペーサ部材９４７、９４８は、上部電極端子
１６８と下部電極端子１７０の高さを底上げして圧電素
子より高くする。スペーサ部材９４７、９４８は、グリ
ーンシート９４０、９４１と同材料を印刷、あるいはグ
リーンシートを積層して形成する。このスペーサ部材９
４７，９４８により貴金属である上部電極端子１６８及
び下部電極端子１７０の材料が少なくて済む上に、上部
電極端子１６８及び下部電極端子１７０の厚みを薄くで
きるので、上部電極端子１６８及び下部電極端子１７０
を精度良く印刷でき、さらに安定した高さとすることが
できる。

【００９７】導電層９４２の形成時に導電層９４４との
接続部９４４’及びスペーサ部材９４７及び９４８を同
時に形成すると、上部電極端子１６８及び下部電極端子
１７０を容易に形成したり、強固に固定することができ
る。最後に、導電層９４２及び導電層９４４の端部領域
に、上部電極端子１６８及び下部電極端子１７０を形成
する。上部電極端子１６８及び下部電極端子１７０を形
成する際、上部電極端子１６８及び下部電極端子１７０
が、圧電層１６０に電気的に接続されるように形成す
る。

【００９８】図９は、本発明が適用されるインクカート
リッジのさらに他の実施形態を示す。図９（Ａ）は、本
実施形態によるインクカートリッジの底部の断面図であ
る。本実施形態のインクカートリッジは、インクを収容
する容器１の底面１ａに貫通孔１ｃを有する。貫通孔１
ｃの底部はアクチュエータ６５０によって塞がれ、イン
ク溜部を形成する。

【００９９】図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示したアクチ
ュエータ６５０及び貫通孔１ｃの詳細な断面を示す。図
９（Ｃ）は、図９（Ｂ）に示したアクチュエータ６５０
及び貫通孔１ｃの平面を示す。アクチュエータ６５０は
振動板７２および振動板７２に固定された圧電素子７３
とを有する。振動板７２及び基板７１を介して圧電素子
７３が貫通孔１ｃに対向するように、アクチュエータ６
５０は、容器１の底面に固定される。振動板７２は、弾
性変形可能で耐インク性を備える。

【０１００】容器１のインク量に依存して、圧電素子７
３及び振動板７２の残留振動によって発生する逆起電力
の振幅及び周波数が変化する。アクチュエータ６５０に
対向する位置に貫通孔１ｃが形成されていて、最小限の
一定量のインクが貫通孔１ｃに確保される。したがっ
て、貫通孔１ｃに確保されるインク量により決まるアク
チュエータ６５０の振動の特性を予め測定しておくこと
により、容器１のインクエンドを確実に検出することが
できる。

【０１０１】図１０は貫通孔１ｃの他の実施形態を示
す。図１０（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）のそれぞれにお
いて、左側の図は、貫通孔１ｃにインクＫが無い状態を
示し、右側の図は、貫通孔１ｃにインクＫが残った状態
を示す。図９の実施形態においては、貫通孔１ｃの側面
は垂直な壁として形成されている。図１０（Ａ）におい
ては、貫通孔１ｃは、側面１ｄが上下方向に斜めであり
外側に拡大して開いている。図１０（Ｂ）においては、
段差部１ｅ及び１ｆが、貫通孔１ｃの側面に形成されて
いる。上方にある段差部１ｆが、下方にある段差部１ｅ
より広くなっている。図１０（Ｃ）においては、貫通孔
１ｃは、インクＫを排出しやすい方向、すなわちインク
供給口２の方向へ延びる溝１ｇを有する。

【０１０２】図１０(Ａ)〜（Ｃ）に示した貫通孔１ｃの
形状によれば、インク溜部のインクＫの量を少なくでき
る。従って、図１および図２で説明したＭ’ｃａｖを
Ｍ’ｍａｘと比較して小さくすることができるので、イ
ンクエンド時におけるアクチュエータ６５０の振動特性
を、容器１に印刷可能な量のインクＫが残存している場
合と大きく異ならせることができるので、インクエンド
をより確実に検出することができる。

【０１０３】図１１はアクチュエータの他の実施形態を
示す斜視図である。アクチュエータ６６０は、アクチュ
エータ６６０を構成する基板または取付プレート７８の
貫通孔１ｃよりも外側にパッキン７６を有する。アクチ
ュエータ６６０の外周にはカシメ孔７７が形成されてい
る。アクチュエータ６６０は、カシメ孔７７を介してカ
シメにより容器１に固定される。

【０１０４】図１２（Ａ）、（Ｂ）は、アクチュエータ
の更に他の実施形態を示す斜視図である。本実施形態に
おいては、アクチュエータ６７０は、凹部形成基板８０
および圧電素子８２を備える。凹部形成基板８０の一方
の面には凹部８１がエッチング等の手法により形成さ
れ、他方の面には圧電素子８２が取り付けられる。凹部
形成基板８０のうち、凹部８１の底部が振動領域として
作用する。従って、アクチュエータ６７０の振動領域は
凹部８１の周縁によって規定される。また、アクチュエ
ータ６７０は、図１の実施例によるアクチュエータ１０
６のうち、基板１７８および振動板１７６が一体として
形成された構造と類似する。従って、インクカートリッ
ジを製造する際に製造工程を短縮することができ、コス
トを低減させる。アクチュエータ６７０は、容器１に設
けられた貫通孔１ｃに埋め込み可能なサイズである。そ
れによって、凹部８１がキャビティとしても作用するこ
とができる。尚、図１の実施例によるアクチュエータ１
０６を、図１２の実施例によるアクチュエータ６７０と
同様に貫通孔１ｃに埋め込み可能なように形成してもよ
い。

【０１０５】図１３は、アクチュエータ１０６を取り付
けモジュール体１００として一体形成した構成を示す斜
視図である。モジュール体１００はインクカートリッジ
の容器１の所定個所に装着される。モジュール体１００
は、インク液中の少なくとも音響インピーダンスの変化
を検出することにより、容器1内の液体の消費状態を検
知するように構成されている。本実施形態のモジュール
体１００は、容器１にアクチュエータ１０６を取り付け
るための液体容器取付部１０１を有する。液体容器取付
部１０１は、平面がほぼ矩形の基台１０２上に駆動信号
により発振するアクチュエータ１０６を収容した円柱部
１１６を載せた構造になっている。モジュール体１００
が、インクカートリッジに装着されたときに、モジュー
ル体１００のアクチュエータ１０６が外部から接触でき
ないように構成されているので、アクチュエータ１０６
を外部の接触から保護することができる。なお、円柱部
１１６の先端側エッジは丸みが付けられていて、インク
カートリッジに形成された孔へ装着する際に嵌めやすく
なっている。

【０１０６】図１４は、図１３に示したモジュール体１
００の構成を示す分解図である。モジュール体１００
は、樹脂からなる液体容器取付部１０１と、プレート１
１０および凹部１１３を有する圧電装置装着部１０５と
を含む。さらに、モジュール体１００は、リードワイヤ
１０４ａ及び１０４ｂ、アクチュエータ１０６、および
フィルム１０８を有する。好ましくは、プレート１１０
は、ステンレス又はステンレス合金等の錆びにくい材料
から形成される。液体容器取付部１０１に含まれる円柱
部１１６および基台１０２は、リードワイヤ１０４ａ及
び１０４ｂを収容できるよう中心部に開口部１１４が形
成され、アクチュエータ１０６、フィルム１０８、及び
プレート１１０を収容できるように凹部１１３が形成さ
れる。アクチュエータ１０６はプレート１１０にフィル
ム１０８を介して接合され、プレート１１０およびアク
チュエータ１０６は液体容器取付部１０１に固定され
る。従って、リードワイヤ１０４ａ及び１０４ｂ、アク
チュエータ１０６、フィルム１０８およびプレート１１
０は、液体容器取付部１０１に一体として取り付けられ
る。リードワイヤ１０４ａ及び１０４ｂは、それぞれア
クチュエータ１０６の上部電極及び下部電極と結合して
圧電層に駆動信号を伝達し、一方、アクチュエータ１０
６が検出した共振周波数の信号を記録装置等へ伝達す
る。アクチュエータ１０６は、リードワイヤ１０４ａ及
び１０４ｂから伝達された駆動信号に基づいて一時的に
発振する。アクチュエータ１０６は発振後に残留振動
し、その振動によって逆起電力を発生させる。このと
き、逆起電力波形の振動周期を検出することによって、
液体容器内の液体の消費状態に対応した共振周波数を検
出することができる。フィルム１０８は、アクチュエー
タ１０６とプレート１１０とを接着してアクチュエータ
を液密にする。フィルム１０８は、ポリオレフィン等に
よって形成し、熱融着で接着することが好ましい。フィ
ルム１０８は、アクチュエータ１０６とプレート１１０
とを接着してアクチュエータを液密にする。フィルム１
０８は、ポリオレフィンによって形成し、熱融着で接着
することが好ましい。アクチュエータ１０６とプレート
１１０とをフィルム１０８によって面状に接着して固定
することにより、接着の場所によるばらつきが無くな
り、振動部以外の部分が振動しない。したがって、アク
チュエータ１０６をプレート１１０に接着する前と後に
おける共振周波数の変化が小さい。

【０１０７】プレート１１０は円形状であり、基台１０
２の開口部１１４は円筒状に形成されている。アクチュ
エータ１０６及びフィルム１０８は矩形状に形成されて
いる。リードワイヤ１０４、アクチュエータ１０６、フ
ィルム１０８、及びプレート１１０は、基台１０２に対
して着脱可能としてもよい。基台１０２、リードワイヤ
１０４、アクチュエータ１０６、フィルム１０８、及び
プレート１１０は、モジュール体１００の中心軸に対し
て対称に配置されている。更に、基台１０２、アクチュ
エータ１０６、フィルム１０８、及びプレート１１０の
中心は、モジュール体１００のほぼ中心軸上に配置され
ている。

【０１０８】基台１０２の開口部１１４の面積は、アク
チュエータ１０６の振動領域の面積よりも大きく形成さ
れている。プレート１１０の中心でアクチュエータ１０
６の振動部に直面する位置には、貫通孔１１２が形成さ
れている。図１および図２に示したようにアクチュエー
タ１０６にはキャビティ１６２が形成され、貫通孔１１
２とキャビティ１６２は、共にインク溜部を形成する。
プレート１１０の厚さは、残留インクの影響を少なくす
るために貫通孔１１２の径に比べて小さいことが好まし
い。例えば貫通孔１１２の深さはその径の３分の１以下
の大きさであることが好ましい。貫通孔１１２は、モジ
ュール体１００の中心軸に対して対称なほぼ真円の形状
である。また貫通孔１１２の面積は、アクチュエータ１
０６のキャビティ１６２の開口面積よりも大きい。貫通
孔１１２の断面の周縁はテ-パ形状であっても良いしス
テップ形状でもよい。モジュール体１００は、貫通孔１
１２が容器１の内側へ向くように容器１の側部、上部、
又は底部に装着される。インクが消費されアクチュエー
タ１０６周辺のインクがなくなると、アクチュエータ１
０６の共振周波数が大きく変化するので、インクの水位
変化を検出することができる。

【０１０９】図１５は、モジュール体の他の実施形態を
示す斜視図である。本実施形態のモジュール体４００
は、液体容器取付部４０１に圧電装置装着部４０５が形
成されている。液体容器取付部４０１は、平面がほぼ角
丸の正方形上の基台４０２上に円柱状の円柱部４０３が
形成されている。更に、圧電装置装着部４０５は、円柱
部４０３上に立てられた板状要素４０６および凹部４１
３を含む。板状要素４０６の側面に設けられた凹部４１
３には、アクチュエータ１０６が配置される。なお、板
状要素４０６の先端は所定角度に面取りされていて、イ
ンクカートリッジに形成された孔へ装着する際に嵌めや
すくなっている。

【０１１０】図１６は、図１５に示したモジュール体４
００の構成を示す分解斜視図である。図１３に示したモ
ジュール体１００と同様に、モジュール体４００は、液
体容器取付部４０１および圧電装置装着部４０５を含
む。液体容器取付部４０１は基台４０２および円柱部４
０３を有し、圧電装置装着部４０５は板状要素４０６お
よび凹部４１３を有する。アクチュエータ１０６は、プ
レート４１０に接合されて凹部４１３に固定される。モ
ジュール体４００は、リードワイヤ４０４ａ及び４０４
ｂ、アクチュエータ１０６、及びフィルム４０８をさら
に有する。

【０１１１】本実施形態によれば、プレート４１０は矩
形状であり、板状要素４０６に設けられた開口部４１４
は矩形状に形成されている。リードワイヤ４０４ａ及び
４０４ｂ、アクチュエータ１０６、フィルム４０８、及
びプレート４１０は基台４０２に対して着脱可能として
構成しても良い。アクチュエータ１０６、フィルム４０
８、及びプレート４１０は、開口部４１４の中心を通
り、開口部４１４の平面に対して鉛直方向に延びる中心
軸に対して対称に配置されている。更に、アクチュエー
タ４０６、フィルム４０８、及びプレート４１０の中心
は、開口部４１４のほぼ中心軸上に配置されている。

【０１１２】プレート４１０の中心に設けられた貫通孔
４１２の面積は、アクチュエータ１０６のキャビティ１
６２の開口の面積よりも大きく形成されている。アクチ
ュエータ１０６のキャビティ１６２と貫通孔４１２と
は、共にインク溜部を形成する。プレート４１０の厚さ
は貫通孔４１２の径に比べて小さく、例えば貫通孔４１
２の径の３分の１以下の大きさに設定することが好まし
い。貫通孔４１２は、モジュール体４００の中心軸に対
して対称なほぼ真円の形状である。貫通孔４１２の断面
の周縁はテ-パ形状であっても良いしステップ形状でも
よい。モジュール体４００は、貫通孔４１２が容器１の
内部に配置されるように容器１の底部に装着することが
できる。アクチュエータ１０６が垂直方向に延びるよう
に容器１内に配置されるので、基台４０２の高さを変え
てアクチュエータ１０６が容器１内に配置される高さを
変えることによりインクエンドの時点の設定を容易に変
えることができる。

【０１１３】図１７は、モジュール体の更に他の実施形
態を示す。図１３に示したモジュール体１００と同様
に、図１７のモジュール体５００は、基台５０２および
円柱部５０３を有する液体容器取付部５０１を含む。ま
た、モジュール体５００は、リードワイヤ５０４ａ及び
５０４ｂ、アクチュエータ１０６、フィルム５０８、及
びプレート５１０をさらに有する。液体容器取付部５０
１に含まれる基台５０２は、リードワイヤ５０４ａ及び
５０４ｂを収容できるよう中心部に開口部５１４が形成
され、アクチュエータ１０６、フィルム５０８、及びプ
レート５１０を収容できるように凹部５１３が形成され
る。プアクチュエータ１０６はプレート５１０を介して
圧電装置装着部５０５に固定される。従って、リードワ
イヤ５０４ａ及び５０４ｂ、アクチュエータ１０６、フ
ィルム５０８およびプレート５１０は、液体容器取付部
５０１に一体として取り付けられる。本実施形態のモジ
ュール体５００は、平面がほぼ角丸の正方形上の基台上
に上面が上下方向に斜めな円柱部５０３が形成されてい
る。円柱部５０３の上面の上下方向に斜めに設けられた
凹部５１３上にアクチュエータ１０６が配置されてい
る。

【０１１４】モジュール体５００の先端は傾斜してお
り、その傾斜面にアクチュエータ１０６が装着されてい
る。そのため、モジュール体５００が容器１の底部又は
側部に装着されると、アクチュエータ１０６が容器１の
上下方向に対して傾斜する。モジュール体５００の先端
の傾斜角度は、検出性能を鑑みてほぼ３０°から６０°
の間とすることが望ましい。

【０１１５】モジュール体５００は、アクチュエータ１
０６が容器１内に配置されるように容器１の底部又は側
部に装着される。モジュール体５００が容器１の側部に
装着される場合には、アクチュエータ１０６が、傾斜し
つつ、容器１の上側、下側、又は横側を向くように容器
１に取り付けられる。一方、モジュール体５００が、容
器１の底部に装着される場合には、アクチュエータ１０
６が、傾斜しつつ、容器１のインク供給口側を向くよう
に容器１に取り付けられることが好ましい。

【０１１６】図１８は、図１３に示したモジュール体１
００を容器１に装着したときのインク容器の底部近傍の
断面図である。モジュール体１００は、容器１の側壁を
貫通するように装着されている。容器１の側壁とモジュ
ール体１００との接合面には、Ｏリング３６５が設けら
れ、モジュール体１００と容器１との液密を保ってい
る。Ｏリングでシールが出来るようにモジュール体１０
０は図１３で説明したような円柱部を備えることが好ま
しい。モジュール体１００の先端が容器１の内部に挿入
されることで、プレート１１０の貫通孔１１２を介して
容器１内のインクがアクチュエータ１０６と接触する。
アクチュエータ１０６の振動部の周囲が液体か気体かに
よってアクチュエータ１０６の残留振動の共振周波数が
異なるので、モジュール体１００を用いてインクの消費
状態を検出することができる。また、モジュール体１０
０に限らず、図１５に示したモジュール体４００、図１
７に示したモジュール体５００、又は図１９及び図２０
に示したモジュール体７００Ａ、７００Ｂ、７５０Ａ、
及び７５０Ｂ、及びモールド構造体６００を容器１に装
着してインクの有無を検出してもよい。

【０１１７】図１９は、モジュール体１００の更に他の
実施形態を示す。図１９（Ａ）のモジュール体７５０Ａ
はアクチュエータ１０６と基台部３６０とを有する。モ
ジュール体７５０Ａは前面が容器１の側壁の内面と同一
面となるように、容器１に装着されている。アクチュエ
ータ１０６は、圧電層１６０、上部電極１６４、下部電
極１６６、及び振動板１７６を含む。振動板１７６の上
面に下部電極１６６が形成されている。下部電極１６６
の上面には圧電層１６０が形成され、圧電層１６０の上
面に上部電極１６４が形成されている。したがって、圧
電層１６０は、上部電極１６４及び下部電極１６６によ
って上下から挟まれるように形成されている。圧電層１
６０、上部電極１６４、及び下部電極１６６は、圧電素
子を形成する。圧電素子は振動板１７６上に形成され
る。圧電素子及び振動板１７６の振動領域はアクチュエ
ータが実際に振動する振動部である。容器１の側壁には
貫通孔３８５が設けられている。したがって、インクは
容器１の貫通孔３８５を介して振動板１７６と接触す
る。

【０１１８】次に図１９（Ａ）に示したモジュール体７
５０Ａの動作について説明する。上部電極１６４及び下
部電極１６６は圧電層１６０に駆動信号を伝達し、圧電
層１６０が検出した共振周波数の信号を記録装置に伝達
する。圧電層１６０は上部電極１６４及び下部電極１６
６によって伝達された駆動信号により発振して残留振動
する。この残留振動により圧電層１６０は逆起電力を発
生する。逆起電力波形の振動周期をカウントし、その時
点での共振周波数を検出することでインクの有無を検出
できる。モジュール体７５０Ａは、アクチュエータ１０
６がアクチュエータ１０６の振動部の圧電素子側とは反
対の面、すなわち、図１９（Ａ）では、振動板１７６の
みが、インク容器１内のインクと接触するように容器１
に装着される。図１９（Ａ）のモジュール体７５０Ａ
は、図１３から図１７に示したリードワイヤ１０４ａ、
１０４ｂ、４０４ａ、４０４ｂ、５０４ａ、及び５０４
ｂの電極のモジュール体１００への埋め込みが不要とな
る。そのため成形工程が簡素化される。更に、モジュー
ル体７５０Ａの交換が可能となりリサイクルが可能とな
る。また更に、アクチュエータ１０６は基台部３６０に
より保護されているのでアクチュエータ１０６を外部と
の接触から保護できる。

【０１１９】図１９（Ｂ）はモジュール体７５０Ｂの更
に他の実施形態を示す。図１９（Ｂ）のモジュール体７
５０Ｂはアクチュエータ１０６と基台部３６０とを有す
る。モジュール体７５０Ｂは前面が容器１の側壁の内面
と同一面となるように、容器１に装着されている。アク
チュエータ１０６は、圧電層１６０、上部電極１６４、
下部電極１６６、及び振動板１７６を含む。振動板１７
６の上面に下部電極１６６が形成されている。下部電極
１６６の上面には圧電層１６０が形成され、圧電層１６
０の上面に上部電極１６４が形成されている。したがっ
て、圧電層１６０は、上部電極１６４及び下部電極１６
６によって上下から挟まれるように形成されている。圧
電層１６０、上部電極１６４、及び下部電極１６６は、
圧電素子を形成する。圧電素子は振動板１７６上に形成
される。圧電素子及び振動板１７６の振動領域はアクチ
ュエータが実際に振動する振動部である。容器１の側壁
には薄壁部３８０が設けられている。モジュール体７５
０Ｂは、アクチュエータ１０６がアクチュエータ１０６
の振動部の圧電素子側とは反対の面、すなわち、図１９
（Ｂ）では、振動板１７６のみが、インク容器１の薄壁
部３８０と接触するように容器１に装着される。したが
って、アクチュエータ１０６の振動部は、薄壁部３８０
と共に残留振動する。

【０１２０】次に図１９（Ｂ）に示したモジュール体７
５０Ｂの動作について説明する。上部電極１６４及び下
部電極１６６は圧電層１６０に駆動信号を伝達し、圧電
層１６０が検出した共振周波数の信号を記録装置に伝達
する。圧電層１６０は上部電極１６４及び下部電極１６
６によって伝達された駆動信号により発振して共振周期
で振動する。振動板１７６が、容器１の薄壁部３８０と
接触するので、アクチュエータ１０６の振動部は、薄壁
部３８０と共に残留振動する。薄壁部３８０の容器１の
内面側は、インクと接触するので、アクチュエータ１０
６が、薄壁部３８０と共に残留振動する際、この残留振
動の共振周波数及び振幅は、インク残量により変化す
る。この残留振動により圧電層１６０は逆起電力を発生
する。逆起電力波形の振動周期をカウントし、その時の
共振周波数を検出することによりインク残量を検出する
ことができる。

【０１２１】図１９（Ｂ）のモジュール体７５０Ｂは、
図１３から図１７に示したリードワイヤ１０４ａ、１０
４ｂ、４０４ａ、４０４ｂ、５０４ａ、及び５０４ｂの
電極のモジュール体１００への埋め込みが不要となる。
そのため成形工程が簡素化される。更に、モジュール体
７５０Ｂの交換が可能となりリサイクルが可能となる。
また更に、アクチュエータ１０６は基台部３６０により
保護されているのでアクチュエータ１０６を外部との接
触から保護できる。

【０１２２】図２０（Ａ）はモジュール体７００Ｂを容
器１に装着したときのインク容器の断面図を示す。本実
施例では取付構造体の１つとしてモジュール体７００Ｂ
を使用する。モジュール体７００Ｂは、液体容器取付部
３６０が容器１の内部に突出するようにして容器１に装
着されている。取付プレート３５０には貫通孔３７０が
形成され、貫通孔３７０とアクチュエータ１０６の振動
部が面している。更に、モジュール体７００Ｂの底壁に
は孔３８２が形成され、圧電装置装着部３６３が形成さ
れる。アクチュエータ１０６が孔３８２の一方を塞ぐよ
うにして配備される。したがって、インクは、圧電装置
装着部３６３の孔３８２及び取付プレート３５０の貫通
孔３７０を介して振動板１７６と接触する。圧電装置装
着部３６３の孔３８２及び取付プレート３５０の貫通孔
３７０は、共にインク溜部を形成する。圧電装置装着部
３６３とアクチュエータ１０６とは、取付プレート３５
０及びフィルム部材によって固定されている。液体容器
取付部３６０と容器１との接続部にはシーリング構造３
７２が設けられている。シーリング構造３７２は合成樹
脂等の可塑性の材料により形成されてもよいし、Ｏリン
グにより形成されてもよい。図２０（Ａ）のモジュール
体７００Ｂと容器１とは別体であるが、図２０（Ｂ）よ
うにモジュール体７００Ｂの圧電装置装着部を容器１の
一部で構成してもよい。

【０１２３】図２０（Ａ）のモジュール体７００Ｂは、
図１３から図１７に示したリードワイヤのモジュール体
への埋め込みが不要となる。そのため成形工程が簡素化
される。更に、モジュール体７００Ｂの交換が可能とな
りリサイクルが可能となる。

【０１２４】インクカートリッジが揺れる際にインクが
容器１の上面あるいは側面に付着し、容器１の上面ある
いは側面から垂れてきたインクがアクチュエータ１０６
に接触することでアクチュエータ１０６が誤作動する可
能性がある。しかし、モジュール体７００Ｂは液体容器
取付部３６０が容器１の内部に突出しているので、容器
１の上面や側面から垂れてきたインクによりアクチュエ
ータ１０６が誤作動しない。

【０１２５】また、図２０（Ａ）の実施例では、振動板
１７６と取付プレート３５０の一部のみが、容器１内の
インクと接触するように容器１に装着される。図２０
（Ａ）の実施例では、図１３から図１７に示したリード
ワイヤ１０４ａ、１０４ｂ、４０４ａ、４０４ｂ、５０
４ａ、及び５０４ｂの電極のモジュール体への埋め込み
が不要となる。そのため成形工程が簡素化される。更
に、アクチュエータ１０６の交換が可能となりリサイク
ルが可能となる。

【０１２６】図２０（Ｂ）は、アクチュエータ１０６を
容器１に装着したときの実施例としてインク容器の断面
図を示す。図２０（Ｂ）の実施例によるインクカートリ
ッジでは、保護部材３６１はアクチュエータ１０６とは
別体として容器１に取り付けられている。従って、保護
部材３６１とアクチュエータ１０６とはモジュールとし
て一体となっていないが、一方で、保護部材３６１はア
クチュエータ１０６にユーザーの手が触れないように保
護することができる。アクチュエータ１０６の前面に設
けられる孔３８０は、容器１の側壁に配設されている。
アクチュエータ１０６は、圧電層１６０、上部電極１６
４、下部電極１６６、振動板１７６及び取付プレート３
５０を含む。取付プレート３５０の上面に振動板１７６
が形成され、振動板１７６の上面に下部電極１６６が形
成されている。下部電極１６６の上面には圧電層１６０
が形成され、圧電層１６０の上面に上部電極１６４が形
成されている。したがって、圧電層１６０の主要部は、
上部電極１６４の主要部及び下部電極１６６の主要部に
よって上下から挟まれるように形成されている。圧電層
１６０、上部電極１６４、及び下部電極１６６のそれぞ
れの主要部である円形部分は、圧電素子を形成する。圧
電素子は振動板１７６上に形成される。圧電素子及び振
動板１７６の振動領域はアクチュエータが実際に振動す
る振動部である。取付プレート３５０には貫通孔３７０
が設けられている。更に、容器１の側壁には孔３８０が
形成されている。したがって、インクは、容器１の孔３
８０及び取付プレート３５０の貫通孔３７０を介して振
動板１７６と接触する。容器１の孔３８０及び取付プレ
ート３５０の貫通孔３７０は、共にインク溜部を形成す
る。また、図２０（Ｂ）の実施例では、アクチュエータ
１０６は保護部材３６１により保護されているのでアク
チュエータ１０６を外部との接触から保護できる。

【０１２７】尚、図２０（Ａ）および（Ｂ）の実施例に
おける取付プレート３５０に代えて、図１の基板１７８
を使用してもよい。

【０１２８】図２０（Ｃ）はアクチュエータ１０６を含
むモールド構造体６００を備える実施形態を示す。本実
施例では、取付構造体の１つとしてモールド構造体６０
０を使用する。モールド構造体６００はアクチュエータ
１０６とモールド部３６４とを有する。アクチュエータ
１０６とモールド部３６４とは一体に成形されている。
モールド部３６４はシリコン樹脂等の可塑性の材料によ
って成形される。モールド部３６４は内部にリードワイ
ヤ３６２を有する。モールド部３６４はアクチュエータ
１０６から延びる２本の足を有するように形成されてい
る。モールド部３６４はモールド部３６４と容器１とを
液密に固定するために、モールド部３６４の２本の足の
端が半球状に形成される。モールド部３６４はアクチュ
エータ１０６が容器１の内部に突出するよう容器１に装
着され、アクチュエータ１０６の振動部は容器１内のイ
ンクと接触する。モールド部３６４によって、アクチュ
エータ１０６の上部電極１６４、圧電層１６０、及び下
部電極１６６はインクから保護されている。

【０１２９】図２０（Ｃ）のモールド構造体６００は、
モールド部３６４と容器１との間にシーリング構造３７
２が必要ないので、インクが容器１から漏れにくい。ま
た、容器１の外部からモールド構造体６００が突出しな
い形態であるので、アクチュエータ１０６を外部との接
触から保護することができる。インクカートリッジが揺
れる際に、インクが容器１の上面あるいは側面に付き、
容器１の上面あるいは側面から垂れてきたインクが、ア
クチュエータ１０６に接触することで、アクチュエータ
１０６が、誤作動する可能性がある。モールド構造体６
００は、モールド部３６４が、容器１の内部に突出して
いるので、容器１の上面や側面から垂れてきたインクに
より、アクチュエータ１０６が誤作動しない。

【０１３０】図２１は、図１に示したアクチュエータ１
０６を用いたインクカートリッジ及びインクジェット記
録装置の実施形態を示す。複数のインクカートリッジ１
８０は、それぞれのインクカートリッジ１８０に対応し
た複数のインク導入部１８２及びホルダー１８４を有す
るインクジェット記録装置に装着される。複数のインク
カートリッジ１８０は、それぞれ異なった種類、例えば
色のインクを収容する。複数のインクカートリッジ１８
０のそれぞれの底面には、少なくとも音響インピーダン
スを検出する手段であるアクチュエータ１０６が装着さ
れている。アクチュエータ１０６をインクカートリッジ
１８０に装着することによって、インクカートリッジ１
８０内のインク残量を検出することができる。

【０１３１】図２２は、インクジェット記録装置のヘッ
ド部周辺の詳細を示す。インクジェット記録装置は、イ
ンク導入部１８２、ホルダー１８４、ヘッドプレート１
８６、及びノズルプレート１８８を有する。インクを噴
射するノズル１９０がノズルプレート１８８に複数形成
されている。インク導入部１８２は空気供給口１８１と
インク導入口１８３とを有する。空気供給口１８１はイ
ンクカートリッジ１８０に空気を供給する。インク導入
口１８３はインクカートリッジ１８０からインクを導入
する。インクカートリッジ１８０は空気導入口１８５と
インク供給口１８７とを有する。空気導入口１８５はイ
ンク導入部１８２の空気供給口１８１から空気を導入す
る。インク供給口１８７はインク導入部１８２のインク
導入口１８３にインクを供給する。インクカートリッジ
１８０がインク導入部１８２から空気を導入することに
よって、インクカートリッジ１８０からインク導入部１
８２へのインクの供給を促す。ホルダー１８４は、イン
クカートリッジ１８０からインク導入部１８２を介して
供給されたインクをヘッドプレート１８６に連通する。

【０１３２】図２３は、図２０に示したインクカートリ
ッジ１８０の他の実施形態を示す。図２３（Ａ）のイン
クカートリッジ１８０Ａは、上下方向に斜めに形成され
た底面１９４ａにアクチュエータ１０６が装着されてい
る。インクカートリッジ１８０のインク容器１９４の内
部には、インク容器１９４の内部底面から所定の高さ
の、アクチュエータ１０６と直面する位置に防波壁１９
２が設けられている。アクチュエータ１０６が、インク
容器１９４の上下方向に対し斜めに装着されているの
で、インクの掃けが良好になる。

【０１３３】アクチュエータ１０６と防波壁１９２との
間には、インクで満たされた間隙が形成される。また、
防波壁１９２とアクチュエータ１０６との間隔は、毛細
管力によりインクが保持されない程度に空けられてい
る。インク容器１９４が横揺れしたときに、横揺れによ
ってインク容器１９４内部にインクの波が発生し、その
衝撃によって、気体や気泡がアクチュエータ１０６によ
って検出されてアクチュエータ１０６が誤作動する可能
性がある。防波壁１９２を設けることによって、アクチ
ュエータ１０６付近のインクの波を防ぎ、アクチュエー
タ１０６の誤作動を防ぐことができる。

【０１３４】図２３（Ｂ）のインクカートリッジ１８０
Ｂのアクチュエータ１０６は、インク容器１９４の供給
口の側壁上に装着されている。インク供給口１８７の近
傍であれば、アクチュエータ１０６は、インク容器１９
４の側壁又は底面に装着されてもよい。また、アクチュ
エータ１０６はインク容器１９４の幅方向の中心に装着
されることが好ましい。インクは、インク供給口１８７
を通過して外部に供給されるので、アクチュエータ１０
６をインク供給口１８７の近傍に設けることにより、イ
ンクニアエンド時点までインクとアクチュエータ１０６
とが確実に接触する。したがって、アクチュエータ１０
６はインクニアエンドの時点を確実に検出することがで
きる。

【０１３５】更に、アクチュエータ１０６をインク供給
口１８７の近傍に設けることで、インク容器をキャリッ
ジ上のカートリッジホルダに装着する際に、インク容器
上のアクチュエータ１０６とキャリッジ上の接点との位
置決めが確実となる。その理由は、インク容器とキャリ
ッジとの連結において最も重要なのは、インク供給口と
供給針との確実な結合である。少しでもずれがあると供
給針の先端を痛めてしまったりあるいはＯリングなどの
シーリング構造にダメージを与えてしまいインクが漏れ
出してしまうからである。このような問題点を防ぐため
に、通常インクジェットプリンタはインク容器をキャリ
ッジにマウントする時に正確な位置合わせができるよう
な特別な構造を有している。よって供給口近傍にアクチ
ュエータを配置させることにより、アクチュエータの位
置合わせも同時に確実なものとなるのである。さらに、
アクチュエータ１０６をインク容器１９４の幅方向の中
心に装着することで、より確実に位置合わせすることが
できる。インク容器が、ホルダへの装着時に幅方向中心
線を中心として軸揺動した場合に、もっともその揺れが
少ないからである。

【０１３６】図２４はインクカートリッジ１８０の更に
他の実施形態を示す。図２４（Ａ）はインクカートリッ
ジ１８０Ｃの断面図、図２４（Ｂ）は図２４（Ａ）に示
したインクカートリッジ１８０Ｃの側壁１９４ｂを拡大
した断面図、及び図２４（Ｃ）はその正面からの透視図
である。インクカートリッジ１８０Ｃは、半導体記憶手
段７とアクチュエータ１０６とが同一の回路基板６１０
上に形成されている。図２４（Ｂ）、（Ｃ）に示すよう
に、半導体記憶手段７は回路基板６１０の上方に形成さ
れ、アクチュエータ１０６は同一の回路基板６１０にお
いて半導体記憶手段７の下方に形成されている。アクチ
ュエータ１０６の周囲を囲むように異型Ｏリング６１４
が、側壁１９４ｂに装着される。側壁１９４ｂには、回
路基板６１０をインク容器１９４に接合するためのカシ
メ部６１６が複数形成されている。カシメ部６１６によ
って回路基板６１０をインク容器１９４に接合し、異型
Ｏリング６１４を回路基板６１０に押しつけることで、
アクチュエータ１０６の振動領域がインクと接触するこ
とをできるようにしつつ、インクカートリッジの外部と
内部とを液密に保つ。

【０１３７】半導体記憶手段７及び半導体記憶手段７付
近には端子６１２が形成されている。端子６１２は半導
体記憶手段７とインクジェット記憶装置等の外部との間
の信号の受け渡しをする。半導体記憶手段７は、例えば
ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な半導体メモリによっ
て構成されてもよい。半導体記憶手段７とアクチュエー
タ１０６とが同一の回路基板６１０上に形成さているの
で、アクチュエータ１０６及び半導体記憶手段７をイン
クカートリッジ１８０Ｃに取付ける際に１回の取付け工
程で済む。また、インクカートリッジ１８０Ｃの製造時
及びリサイクル時の作業工程が簡素化される。更に、部
品の点数が削減されるので、インクカートリッジ１８０
Ｃの製造コストが低減できる。

【０１３８】アクチュエータ１０６は、インク容器１９
４内のインクの消費状態を検知する。半導体記憶手段７
はアクチュエータ１０６が検出したインク残量などイン
クの情報を格納する。すなわち、半導体記憶手段７は検
出する際に用いられるインク及びインクカートリッジの
特性等の特性パラメータに関する情報を格納する。半導
体記憶手段７は、予めインク容器１９４内のインクがフ
ルのとき、すなわちインクがインク容器１９４内に満た
されたとき、又はエンドのとき、すなわちインク容器１
９４内のインクが消費されたときの共振周波数を特性パ
ラメータの一つとして格納する。インク容器１９４内の
インクがフル又はエンド状態の共振周波数は、インク容
器が初めてインクジェット記録装置に装着されたときに
格納されてもよい。また、インク容器１９４内のインク
がフル又はエンド状態の共振周波数は、インク容器１９
４の製造中に格納されてもよい。半導体記憶手段７に予
めインク容器１９４内のインクがフル又はエンドのとき
の共振周波数を格納し、インクジェット記録装置側で共
振周波数のデータを読出すことによりインク残量を検出
する際のばらつきを補正できるので、インク残量が基準
値まで減少したことを正確に検出することができる。

【０１３９】図２５は、インクカートリッジ１８０の更
に他の実施形態を示す。図２５（Ａ）に示すインクカー
トリッジ１８０Ｄは、インク容器１９４の側壁１９４ｂ
に複数のアクチュエータ１０６を装着する。図５に示し
た、一体成形された複数のアクチュエータ１０６を、こ
れら複数のアクチュエータ１０６として用いることが好
ましい。複数のアクチュエータ１０６は、上下方向に間
隔をおいて側壁１９４ｂに配置されている。複数のアク
チュエータ１０６を上下方向に間隔をおいて側壁１９４
ｂに配置することによって、インク残量を段階的に検出
することができる。

【０１４０】図２５（Ｂ）に示すインクカートリッジ１
８０Ｅは、インク容器１９４の側壁１９４ｂに上下方向
に長いアクチュエータ６０６を装着する。上下方向に長
いアクチュエータ６０６によって、インク容器１９４内
のインク残量の変化を連続的に検出することができる。
アクチュエータ６０６の長さは、側壁１９４ｂに高さの
半分以上の長さを有することが望ましく、図２５（Ｂ）
においては、アクチュエータ６０６は側壁１９４ｂのほ
ぼ上端からほぼ下端までの長さを有する。

【０１４１】図２５（Ｃ）に示すインクカートリッジ１
８０Ｆは、図２５（Ａ）に示したインクカートリッジ１
８０Ｄと同様に、インク容器１９４の側壁１９４ｂに複
数のアクチュエータ１０６を装着し、複数のアクチュエ
ータ１０６の直面に所定の間隔をおいて上下方向に長い
防波壁１９２を備える。図５に示した、一体成形された
複数のアクチュエータ１０６を、これら複数のアクチュ
エータ１０６として用いることが好ましい。アクチュエ
ータ１０６と防波壁１９２との間には、インクで満たさ
れた間隙が形成される。また、防波壁１９２とアクチュ
エータ１０６との間隔は、毛細管力によりインクが保持
されない程度に空けられている。インク容器１９４が横
揺れしたときに横揺れによってインク容器１９４内部に
インクの波が発生し、その衝撃によって気体や気泡がア
クチュエータ１０６によって検出されてしまい、アクチ
ュエータ１０６が誤作動する可能性がある。本発明のよ
うに防波壁１９２を設けることによって、アクチュエー
タ１０６付近のインクの波立ちを防ぎ、アクチュエータ
１０６の誤作動を防ぐことができる。また、防波壁１９
２はインクが揺動することで発生した気泡がアクチュエ
ータ１０６に侵入するのを防ぐ。

【０１４２】図２６は、インクカートリッジ１８０の更
に他の実施形態を示す。図２６（Ａ）のインクカートリ
ッジ１８０Ｇは、インク容器１９４の上面１９４ｃから
下方に延びる複数の隔壁２１２を有する。それぞれの隔
壁２１２の下端とインク容器１９４の底面とは所定の間
隔が空けられているので、インク容器１９４の底部は連
通している。インクカートリッジ１８０Ｇは複数の隔壁
２１２のそれぞれによって区画された複数の収容室２１
３を有する。複数の収容室２１３の底部は互いに連通す
る。複数の収容室２１３のそれぞれにおいて、インク容
器１９４の上面１９４ｃにはアクチュエータ１０６が装
着されている。図５に示した、一体成形されたアクチュ
エータ１０６を、これら複数のアクチュエータ１０６と
して用いることが好ましい。アクチュエータ１０６は、
インク容器１９４の収容室２１３の上面１９４ｃのほぼ
中央に配置される。収容室２１３の容量はインク供給口
１８７側が最も大きく、インク供給口１８７からインク
容器１９４の奥へ遠ざかるにつれて、収容室２１３の容
量が徐々に小さくなっている。したがって、アクチュエ
ータ１０６が配置される間隔はインク供給口１８７側が
広く、インク供給口１８７からインク容器１９４の奥へ
と遠ざかるにつれ、狭くなっている。

【０１４３】インクは、インク供給口１８７から排出さ
れ、空気が空気導入口１８５から入るので、インク供給
口１８７側の収容室２１３からインクカートリッジ１８
０Ｇの奥の方の収容室２１３へとインクが消費される。
例えば、インク供給口１８７に最も近い収容室２１３の
インクが消費されて、インク供給口１８７に最も近い収
容室２１３のインクの水位が下がっている間、他の収容
室２１３にはインクが満たされている。インク供給口１
８７に最も近い収容室２１３のインクが消費され尽くす
と、空気が、インク供給口１８７から数えて２番目の収
容室２１３に侵入し、２番目の収容室２１３内のインク
が消費され始めて、２番目の収容室２１３のインクの水
位が下がり始める。この時点で、インク供給室１８７か
ら数えて３番目以降の収容室２１３には、インクが満た
されている。このように、インク供給口１８７に近い収
容室２１３から遠い収容室２１３へと順番にインクが消
費される。

【０１４４】このように、アクチュエータ１０６がそれ
ぞれの収容室２１３ごとにインク容器１９４の上面１９
４ｃに間隔をおいて配置されているので、アクチュエー
タ１０６はインク量の減少を段階的に検出することがで
きる。更に、収容室２１３の容量が、インク供給口１８
７から収容室２１３の奥へと徐々に小さくなっているの
で、アクチュエータ１０６が、インク量の減少を検出す
る時間間隔が徐々に小さくなり、インクエンドに近づく
ほど頻度を高く検出することができる。

【０１４５】図２６（Ｂ）のインクカートリッジ１８０
Ｈは、インク容器１９４の上面１９４ｃから下方に延び
る一つの隔壁２１２を有する。隔壁２１２の下端とイン
ク容器１９４の底面とは所定の間隔が空けられているの
で、インク容器１９４の底部は連通している。インクカ
ートリッジ１８０Ｈは隔壁２１２によって区画された２
室の収容室２１３ａ及び２１３ｂを有する。収容室２１
３ａ及び２１３ｂの底部は互いに連通する。インク供給
口１８７側の収容室２１３ａの容量はインク供給口１８
７から見て奥の方の収容室２１３ｂの容量より大きい。
収容室２１３ｂの容量は、収容室２１３ａの容量の半分
より小さいことが好ましい。

【０１４６】収容室２１３ｂの上面１９４ｃにアクチュ
エータ１０６が装着される。更に、収容室２１３ｂに
は、インクカートリッジ１８０Ｈの製造時に入る気泡を
捕らえる溝であるバッファ２１４が形成される。図２６
（Ｂ）において、バッファ２１４は、インク容器１９４
の側壁１９４ｂから上方に延びる溝として形成される。
バッファ２１４はインク収容室２１３ｂ内に侵入した気
泡を捕らえるので、気泡によってアクチュエータ１０６
がインクエンドと検出する誤作動を防止することができ
る。また、アクチュエータ１０６を収容室２１３ｂの上
面１９４ｃに設けることにより、インクニアエンドが検
出されてから完全にインクエンド状態になるまでのイン
ク量に対して、ドットカウンタによって把握した収容室
２１３ａでのインクの消費状態に対応した補正をかける
ことで、最後までインクを消費することができる。更
に、収容室２１３ｂの容量を隔壁２１２の長さや間隔を
変えたりすることなどによって調節することにより、イ
ンクニアエンド検出後の消費可能インク量を変えること
ができる。

【０１４７】図２６（Ｃ）は、図２６（Ｂ）のインクカ
ートリッジ１８０Ｉの収容室２１３ｂに多孔質部材２１
６が充填されている。多孔質部材２１６は、収容室２１
３ｂ内の上面から下面までの全空間を埋めるように設置
される。多孔質部材２１６は、アクチュエータ１０６と
接触する。インク容器が倒れたときや、キャリッジ上で
の往復運動中に空気がインク収容室２１３ｂ内に侵入し
てしまい、これがアクチュエータ１０６の誤作動を引き
起こす可能性がある。しかし、多孔質部材２１６が備え
られていれば、空気を捕らえてアクチュエータ１０６に
空気が入るのを防ぐことができる。また、多孔質部材２
１６はインクを保持するのでインク容器が揺れることに
より、インクがアクチュエータ１０６にかかってアクチ
ュエータ１０６がインク無しをインク有りと誤検出する
のを防ぐことができる。多孔質部材２１６は最も容量が
小さい収容室２１３に設置することが好ましい。また、
アクチュエータ１０６を収容質２１３ｂの上面１９４ｃ
に設けることにより、インクニアエンドが検出されてか
ら完全にインクエンド状態になるまでのインク量に補正
をかけ、最後までインクを消費することができる。更
に、収容室２１３ｂの容量を隔壁２１２の長さや間隔を
変えたりすることなどによって調節することにより、イ
ンクニアエンド検出後の消費可能インク量を変えること
ができる。

【０１４８】図２６（Ｄ）は、図２６（Ｃ）のインクカ
ートリッジ１８０Ｉの多孔質部材２１６が孔径の異なる
２種類の多孔質部材２１６Ａ及び２１６Ｂによって構成
されているインクカートリッジ１８０Ｊを示す。多孔質
部材２１６Ａは、多孔質部材２１６Ｂの上方に配置され
ている。上側の多孔質部材２１６Ａの孔径は、下側の多
孔質部材２１６Ｂの孔径より大きい。もしくは、多孔質
部材２１６Ａは、多孔質部材２１６Ｂよりも液体親和性
が低い部材で形成される。孔径の小さい多孔質部材２１
６Ｂの方が孔径の大きい多孔質部材２１６Ａより毛細管
力は大きいので、収容室２１３ｂ内のインクが下側の多
孔室部材２１６Ｂに集まり、保持される。したがって、
一度空気がアクチュエータ１０６まで到達してインク無
しを検出すると、インクが再度アクチュエータに到達し
てインク有りと検出することが無い。更に、アクチュエ
ータ１０６から遠い側の多孔質部材２１６Ｂにインクが
吸収されることで、アクチュエータ１０６近傍のインク
の捌けが良くなり、インク有無を検出するときの音響イ
ンピーダンス変化の変化量が大きくなる。また、アクチ
ュエータ１０６を収容質２１３ｂの上面１９４ｃに設け
ることにより、インクニアエンドが検出されてから完全
にインクエンド状態になるまでのインク量に補正をか
け、最後までインクを消費することができる。更に、収
容室２１３ｂの容量を隔壁２１２の長さや間隔を変えた
りすることなどによって調節することにより、インクニ
アエンド検出後の消費可能インク量を変えることができ
る。

【０１４９】図２７は、図２６（Ｃ）に示したインクカ
ートリッジ１８０Ｉの他の実施形態であるインクカート
リッジ１８０Ｋを示す断面図である。図２７に示すイン
クカートリッジ１８０の多孔質部材２１６は、多孔質部
材２１６の下部の水平方向の断面積が、インク容器１９
４の底面の方向にむけて徐々に小さくなるように圧縮さ
れ、孔径が小さくなるよう設計されている。図２７
（Ａ）のインクカートリッジ１８０Ｋは、多孔質部材２
１６の下の方の孔径が小さくなるように圧縮するために
側壁にリブが設けられている。多孔質部材２１６下部の
孔径は圧縮されることにより、小さくなっているので、
インクは多孔質部材２１６下部へと集められ、保持され
る。アクチュエータ１０６から遠い側の多孔質部材２１
６下部にインクが吸収されることで、アクチュエータ１
０６近傍のインクの捌けが良くなり、インク有無を検出
するときの音響インピーダンス変化の変化量が大きくな
る。したがって、インクが揺れることによってインクカ
ートリッジ１８０Ｋ上面に装着されたアクチュエータ１
０６にインクがかかっていしまい、アクチュエータ１０
６が、インク無しをインク有りと誤検出することを防止
することができる。

【０１５０】一方、図２７（Ｂ）及び図２７（Ｃ）のイ
ンクカートリッジ１８０Ｌは、多孔質部材２１６の下部
の水平方向の断面積が、インク容器１９４の幅方向にお
いて、インク容器１９４の底面にむけて徐々に小さくな
るよう圧縮するために、収容室の水平方向の断面積がイ
ンク容器１９４の底面の方向にむけて徐々に小さくなっ
ている。多孔質部材２１６下部の孔径は圧縮されること
により、小さくなっているので、インクは多孔質部材２
１６の下部へと集められ、保持される。アクチュエータ
１０６から遠い側の多孔質部材２１６Ｂの下部にインク
が吸収されることで、アクチュエータ１０６近傍のイン
クの捌けが良くなり、インク有無を検出するときの音響
インピーダンス変化の変化量が大きくなる。したがっ
て、インクが揺れることによって、インクカートリッジ
１８０Ｌの上面に装着されたアクチュエータ１０６にイ
ンクがかかっていしまい、アクチュエータ１０６が、イ
ンク無しをインク有りと誤検出することを防止すること
ができる。

【０１５１】図２８は、アクチュエータ１０６を用いた
インクカートリッジの更に他の実施形態を示す。図２８
（Ａ）のインクカートリッジ２２０Ａは、インクカート
リッジ２２０Ａの上面から下方へと延びるように設けら
れた第１の隔壁２２２を有する。第１の隔壁２２２の下
端とインクカートリッジ２２０Ａの底面との間には所定
の間隔が空けられているので、インクは、インクカート
リッジ２２０Ａの底面を通じてインク供給口２３０へ流
入できる。第１の隔壁２２２よりインク供給口２３０側
には、インクカートリッジ２２０Ａの底面より上方に延
びるように第２の隔壁２２４が、形成されている。第２
の隔壁２２４の上端とインクカートリッジ２２０Ａ上面
との間には所定の間隔が空けられているので、インク
は、インクカートリッジ２２０Ａの上面を通じてインク
供給口２３０へ流入できる。

【０１５２】第１の隔壁２２２によって、インク供給口
２３０から見て、第１の隔壁２２２の奥の方に第１の収
容室２２５ａが形成される。一方、第２の隔壁２２４に
よって、インク供給口２３０から見て第２の隔壁２２４
の手前側に第２の収容室２２５ｂが形成される。第１の
収容室２２５ａの容量は、第２の収容室２２５ｂの容量
より大きい。第１の隔壁２２２及び第２の隔壁２２４の
間に、毛管現象を起こせるだけの間隔が空けられること
により、毛管路２２７が形成される。したがって、第１
の収容室２２５ａのインクは、毛管路２２７の毛細管力
により、毛管路２２７に集められる。そのため、気体や
気泡が第２の収容室２２５ｂへ混入するのを防止するこ
とができる。また、第２の収容室２２５ｂ内のインクの
水位は、安定的に徐々に下降できる。インク供給口２３
０から見て、第１の収容室２２５ａは、第２の収容室２
２５ｂより奥に形成されているので、第１の収容室２２
５ａのインクが消費された後、第２の収容室２２５ｂの
インクが消費される。

【０１５３】インクカートリッジ２２０Ａのインク供給
口２３０側の側壁、すなわち第２の収容室２２５ｂのイ
ンク供給口２３０側の側壁には、アクチュエータ１０６
が装着されている。アクチュエータ１０６は、第２の収
容室２２５ｂ内のインクの消費状態を検知する。アクチ
ュエータ１０６を、第２の収容室２２５ｂの側壁に装着
することによって、インクエンドにより近い時点でのイ
ンク残量を安定的に検出することができる。更に、アク
チュエータ１０６を第２の収容室２２５ｂの側壁に装着
する高さを変えることにより、どの時点でのインク残量
をインクエンドにするかを、自由に設定することができ
る。毛管路２２７によって第１の収容室２２５ａから第
２の収容室２２５ｂへインクが供給されることにより、
アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ２２０Ａ
の横揺れによるインクの横揺れの影響を受けないので、
アクチュエータ１０６は、インク残量を確実に測定でき
る。更に、毛管路２２７が、インクを保持するので、イ
ンクが第２の収容室２２５ｂから第１の収容室２２５ａ
へ逆流するのを防ぐ。

【０１５４】インクカートリッジ２２０Ａの上面には、
逆止弁２２８が設けられている。逆止弁２２８によっ
て、インクカートリッジ２２０Ａが横揺れしたときに、
インクがインクカートリッジ２２０Ａ外部に漏れるのを
防ぐことができる。更に、逆止弁２２８をインクカート
リッジ２２０Ａの上面に設置することで、インクのイン
クカートリッジ２２０Ａからの蒸発を防ぐことができ
る。インクカートリッジ２２０Ａ内のインクが消費され
て、インクカートリッジ２２０Ａ内の負圧が逆止弁２２
８の圧力を越えると、逆止弁２２８が開いて、インクカ
ートリッジ２２０Ａに空気を吸入し、その後閉じてイン
クカートリッジ２２０Ａ内の圧力を一定に保持する。

【０１５５】図２８（Ｃ）及び（Ｄ）は、逆止弁２２８
の詳細の断面を示す。図２８（Ｃ）の逆止弁２２８は、
ゴムにより形成された羽根２３２ａを有する弁２３２を
有する。インクカートリッジ２２０の外部との通気孔２
３３が、羽根２３２ａに対向してインクカートリッジ２
２０に設けられる。羽根２３２ａによって、通気孔２３
３が、開閉される。逆止弁２２８は、インクカートリッ
ジ２２０内のインクが減少し、インクカートリッジ２２
０内の負圧が逆止弁２２８の圧力を越えると、羽根２３
２ａが、インクカートリッジ２２０の内側に開き、外部
の空気をインクカートリッジ２２０内に取り入れる。図
２８（Ｄ）の逆止弁２２８は、ゴムにより形成された弁
２３２とバネ２３５とを有する。逆止弁２２８は、イン
クカートリッジ２２０内の負圧が逆止弁２２８の圧力を
越えると、弁２３２が、バネ２３５を押圧して開き、外
部の空気をインクカートリッジ２２０内に吸入し、その
後閉じてインクカートリッジ２２０内の負圧を一定に保
持する。

【０１５６】図２８（Ｂ）のインクカートリッジ２２０
Ｂは、図２８（Ａ）のインクカートリッジ２２０Ａにお
いて逆止弁２２８を設ける代わりに第１の収容室２２５
ａに多孔質部材２４２を配置している。多孔質部材２４
２は、インクカートリッジ２２０Ｂ内のインクを保持す
ると共に、インクカートリッジ２２０Ｂが横揺れしたと
きに、インクがインクカートリッジ２２０Ｂの外部へ漏
れるのを防ぐ。

【０１５７】以上、キャリッジに装着される、キャリッ
ジと別体のインクカートリッジにおいて、インクカート
リッジ又はキャリッジにアクチュエータ１０６を装着す
る場合について述べたが、キャリッジと一体化され、キ
ャリッジと共に、インクジェット記録装置に装着される
インクタンクにアクチュエータ１０６を装着してもよ
い。更に、キャリッジと別体の、チューブ等を介して、
キャリッジにインクを供給するオフキャリッジ方式のイ
ンクタンクにアクチュエータ１０６を装着してもよい。
またさらに、記録ヘッドとインク容器とが一体となって
交換可能に構成されたインクカートリッジに、本発明の
アクチュエータを装着してもよい。

【０１５８】以上、本発明を実施の形態を用いて説明し
たが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範
囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又
は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を
加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、
特許請求の範囲の記載から明らかである。

【０１５９】

【発明の効果】本発明の圧電装置、モジュール体、及び
液体容器は、液体の残量を正確に検出でき、かつ複雑な
シール構造が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】アクチュエータ１０６の詳細を示す図である。

【図２】アクチュエータ１０６の周辺およびその等価回
路を示す図である。

【図３】インクの密度とアクチュエータ１０６によって
検出されるインクの共振周波数との関係を示す図であ
る。

【図４】アクチュエータ１０６の逆起電力波形を示す図
である。

【図５】アクチュエータ１０６の他の実施形態を示す図
である。

【図６】図５に示したアクチュエータ１０６の一部分の
断面を示す図である。

【図７】図６に示したアクチュエータ１０６の全体の断
面を示す図である。

【図８】図５に示したアクチュエータ１０６の製造方法
を示す図である。

【図９】本発明のインクカートリッジの更に他の実施形
態を示す図である。

【図１０】貫通孔１ｃの他の実施形態を示す図である。

【図１１】アクチュエータ６６０の他の実施形態を示す
図である。

【図１２】アクチュエータ６７０の更に他の実施形態を
示す図である。

【図１３】モジュール体１００を示す斜視図である。

【図１４】図１３に示したモジュール体１００の構成を
示す分解図である。

【図１５】モジュール体１００の他の実施形態を示す図
である。

【図１６】図１５に示したモジュール体１００の構成を
示す分解図である。

【図１７】モジュール体１００の更に他の実施形態を示
す図である。

【図１８】図１３に示したモジュール体１００をインク
容器１に装着した断面の例を示す図である。

【図１９】モジュール体１００の更に他の実施形態を示
す図である。

【図２０】モジュール体１００の更に他の実施形態を示
す図である。

【図２１】図１および図２に示したアクチュエータ１０
６を用いたインクカートリッジ及びインクジェット記録
装置の実施形態を示す図である。

【図２２】インクジェット記録装置の詳細を示す図であ
る。

【図２３】図２２に示したインクカートリッジ１８０の
他の実施形態を示す図である。

【図２４】インクカートリッジ１８０の更に他の実施形
態を示す図である。

【図２５】インクカートリッジ１８０の更に他の実施形
態を示す図である。

【図２６】インクカートリッジ１８０の更に他の実施形
態を示す図である。

【図２７】図２６（Ｃ）に示したインクカートリッジ１
８０の他の実施形態を示す図である。

【図２８】モジュール体１００を用いたインクカートリ
ッジの更に他の実施形態を示す図である。

【符号の説明】

１・・・容器 １ａ・・・底面 １ｂ・・・側壁 １ｃ、９４０ａ・・・貫通孔 １ｄ、・・・側面 １ｅ、１ｆ・・・段差部 １ｇ、１ｈ・・・溝 ２・・・インク供給口 ６７・・・板材 ６８・・・フロート ７１・・・接着剤層 ７８、８０、１７８・・・基板 ７３、８２、圧電振動板 ７４、７５・・・インク吸収体 ７６・・・パッキン ７７・・・カシメ孔 ８１・・・凹部 １００、４００，５００、７００・・・モジュール体 １０１、４０１、５０１・・・液体容器取付部 １０２・・・基台 １０４、３６２・・・リードワイヤ １０５、４０５、５０５・・・圧電装置装着部 １０６、６５０、６６０、６７０・・・アクチュエータ １０８・・・フィルム １１０・・・プレート １１２、４１２、３７０・・・貫通孔 １１３・・・凹部 １１４・・・開口部 １１６・・・円柱部 １６０・・・圧電層 １６２・・・キャビティ １６４・・・上部電極 １６６・・・下部電極 １６８・・・上部電極端子 １７０・・・下部電極端子 １７２・・・補助電極 １７４・・・圧電素子 １７６・・・振動板 １８０・・・インクカートリッジ １８１・・・空気供給口 １８２・・・インク導入部 １８３・・・インク導入口 １８４・・・ホルダー １８５・・・空気導入口 １８６・・・ヘッドプレート １８７・・・インク供給口 １８８・・・ノズルプレート １９０・・・ノズル １９２・・・防波壁 １９４・・・インク容器 １９４ａ・・・底面 １９４ｂ・・・側壁 １９４ｃ・・・上面 ２１２・・・隔壁 ２１３、２１３ａ、２１３ｂ・・・収容室 ２１４・・・バッファ ２１６、２１６ａ、２１６ｂ・・・多孔質部材 ２２０・・・インクカートリッジ ２２２・・・第１の隔壁 ２２４・・・第２の隔壁 ２２５ａ・・・第１の収容室 ２２５ｂ・・・第２の収容室 ２２７・・・毛管路 ２２８・・・逆止弁 ２３０・・・インク供給口 ２３２・・・弁 ２３２ａ・・・羽根 ２３３・・・通気孔 ２３５・・・バネ ２４２・・・多孔質部材 ２５０・・・キャリッジ ２５２・・・記録ヘッド ２５４・・・インク供給針 ２５６・・・サブタンクユニット ２５８、２５８’・・・凸部 ２６０、２６０’・・・弾性波発生手段 ２６２・・・インク室 ２６６・・・膜弁 ２７０・・・弁体 ２７２・・・インクカートリッジ ２７４・・・容器 ２７４ａ・・・底面 ２７４ｂ・・・側面 ２７６・・・インク供給口 ２７８・・・凹部 ２８０、２８０’・・・ゲル化材 ２８２・・・パッキン ２８４・・・バネ ２８６・・・弁体 ２８８・・・半導体記憶手段 ２９０・・・容器 ２９０ａ・・・底面 ２９２、２９４、２９６・・・インク室 ２９８、３００、３０２・・・インク供給口 ３０４、３０６、３０８・・・ゲル化材 ３１０、３１２、３１４・・・凹部 ３１６・・・板材 ３１８・・・フロート ３５０・・・取付プレート ３６０・・・液体容器取付部 ３６４・・・モールド部 ３７２・・・シーリング構造 ４０２、５０２・・・基台 ４０３、５０３・・・円柱部 ４０４、５０４・・・リードワイヤ ４０８、５０８・・・フィルム ４１０、５１０・・・プレート ４１３、５１３・・・凹部 ４１４、５１４・・・開口部 ６００・・・モールド構造体 ６０６・・・アクチュエータ ６１０・・・回路基板 ６１２・・・端子 ９４０、９４１・・・グリーンシート ９４２、９４４・・・導電層 ９４４’・・・接続部 ９４７、９４８・・・スペーサ部材 Δｈ１、Δｈ２・・・液面の変化 Ｋ・・・インク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｄ (72)発明者 碓井 稔 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA29 EB20 EB51 KC05 KD06 2F014 AA01 AA07 AB01 AB02 AB03 CB01

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体容器に装着され、該液体容器内の液
   体の消費状態を検知する圧電装置であって、 前記圧電装置において振動する振動部は、 一方の面が液体容器内の液体と接触する振動板と、 該振動板の他方の面に形成された下部電極と、 該下部電極上に形成された圧電層と、 該圧電層上に形成された上部電極とを備え、 前記振動部は、前記圧電層が前記下部電極を被覆するよ
   う形成されるとともに、前記上部電極は下部電極を被覆
   し、圧電層は上部電極よりもはみ出すことを特徴とする
   圧電装置。
2. 【請求項２】 前記圧電装置は、 上面が前記振動板の液体と接触する下面側と接し、下面
   が前記液体容器内の液体と接触する基板を更に備え、前
   記基板が、前記振動板の振動部に対応する位置に液体と
   接触する空洞を有することを特徴とする請求項１に記載
   の圧電装置。
3. 【請求項３】 前記空洞の面積は前記下部電極の面積よ
   りも大きいことを特徴とする請求項２に記載の圧電装
   置。
4. 【請求項４】 前記残留振動による前記振動板の変形
   は、前記基板の変形よりも大きいことを特徴とする請求
   項１に記載の圧電装置。
5. 【請求項５】 前記圧電層の圧電効果を発生する部分の
   面積は、前記下部電極の面積とほぼ同じであることを特
   徴とする請求項１に記載の圧電装置。
6. 【請求項６】 前記上部電極、前記圧電層、及び前記下
   部電極の主要部が、矩形であることを特徴とする請求項
   １に記載の圧電装置。
7. 【請求項７】 前記上部電極、前記圧電層、及び前記下
   部電極の主要部が、ほぼ円形であることを特徴とする請
   求項１に記載の圧電装置。
8. 【請求項８】 前記空洞がほぼ円形であり、前記空洞の
   半径を前記空洞の深さで割った値が、３π／８より大き
   いことを特徴とする請求項３に記載の圧電装置。
9. 【請求項９】 前記圧電装置が、前記振動部近傍の音響
   インピーダンスの変化を検知することにより前記液体容
   器内の液体の消費状態を検知することを特徴とする請求
   項１に記載の圧電装置。
10. 【請求項１０】 前記圧電装置が、前記振動部に残留す
    る残留振動によって発生する逆起電力に基づいて前記音
    響インピーダンスの変化を検知して、前記液体容器内の
    液体の消費状態を検知することを特徴とする請求項９に
    記載の圧電装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０記載の圧電装置が装
    着されたことを特徴とする液体容器。
12. 【請求項１２】 前記圧電装置は、液体容器の壁面に形
    成された通孔又は凹部内に設けられていることを特徴と
    する請求項１１に記載の液体容器。
13. 【請求項１３】 液体容器に装着され、前記液体容器内
    の液体の消費状態を検知するためのモジュール体であっ
    て、 前記モジュール体は、残留振動によって発生する逆起電
    力に基づいて前記液体の消費状態を検知する圧電装置
    と、 前記圧電装置を前記液体容器に取付けるための、前記圧
    電装置と一体化された取付構造体とを備え、 前記圧電装置は、 一方の面が液体容器内の液体と接触する振動板、 該振動板の他方の面に形成された下部電極該下部電極上
    に形成された圧電層、及び該圧電層の上に設けられた上
    部電極を備え、 前記圧電層は、前記下部電極を被覆するよう形成される
    とともに、前記上部電極は下部電極を被覆し、圧電層は
    上部電極よりはみ出していることを特徴とするモジュー
    ル体。
14. 【請求項１４】 前記取付構造体は、 上面が前記振動板の液体と接触する下面側と面し、下面
    が前記液体容器内の液体と接触する取付部材を有し、 前記取付部材が、前記振動板の振動部分の位置に液体と
    接触する空洞を有することを特徴とする請求項１３に記
    載のモジュール体。
15. 【請求項１５】 前記空洞の面積が、前記下部電極の面
    積よりも大きいことを特徴とする請求項１４記載のモジ
    ュール体。
16. 【請求項１６】 前記空洞がほぼ円形であり、前記空洞
    の半径を、前記空洞の深さで割った値が、３π／８より
    大きいことを特徴とする請求項１３に記載のモジュール
    体。
17. 【請求項１７】 前記モジュール体の前記取付構造体
    が、中心に開口部を含み、前記開口部に前記圧電装置が
    配設されたことを特徴とする請求項１３に記載のモジュ
    ール体。
18. 【請求項１８】 前記開口部の面積は、前記圧電層の圧
    電効果を発生する部分の面積よりも大きいことを特徴と
    する請求項１３に記載のモジュール体。
19. 【請求項１９】 前記圧電装置は、前記取付構造体に対
    し着脱可能であることを特徴とする請求項１３に記載の
    モジュール体。
20. 【請求項２０】 請求項１３乃至１９に記載のモジュー
    ル体が配置されたことを特徴とする液体容器。