JP2001146026A - 液体容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクカートリッジ内のインクにより気泡が
生じることを防止する。気泡が生じたとしてもインクの
消費量を直接に検出する装置に気泡が付着しないインク
カートリッジを提供する。また、インクカートリッジ内
のインクが消費された後、キャビティ内にインクが残存
しないようにすることによって、またはキャビティ内に
インクが残存する量を減少させることによってインクカ
ートリッジ内のインクの量を誤って検出することを防止
する。 【解決手段】 本発明におけるインクカートリッジは、
インク滴を吐出する印字ヘッドを有するインクジェット
記録装置に装着され、印字ヘッドへ液体を供給する。本
発明におけるインクカートリッジは、液体を収容する容
器と、液体を供給する液体供給口と、容器内の液体の消
費状態を検出する圧電装置と、容器内において圧電装置
の付近に配備される多孔質部材とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体容器内の液体
の消費状態を検出する圧電装置を有する液体容器に関
し、より詳しくは、インクジェット記録装置において、
記録ヘッドへ液体を供給する液体容器内の液体の消費状
態を検知する圧電装置を有する液体容器に関する。

【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】

【発明が解決しようとする課題】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
ンク消費を計算上で管理する方法は、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。

【０００５】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、インクの液面を実際に検出すること
ができるため、インクの有無を高い信頼性で管理できる
（特開平8-34123号公報参照）。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
る。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
うという問題もある。

【０００６】また、インクの消費量を直接に検出する装
置では、カートリッジ内のインクを検出する部分にキャ
ビティを有する場合がある。この検出装置を搭載したイ
ンクジェット記録装置の記録ヘッドと共に走査する場
合、インクカートリッジ内のインクが波うち、気泡が発
生する場合がある。気泡はインクの有無を検出するのに
誤動作の原因になる問題がある。

【０００７】そこで本発明は、液体残量を正確に検出で
き、かつ複雑なシール構造を不要とした液体容器を提供
することを目的とする。

【０００８】また、液体容器の製造工程が少なく、かつ
製造コストが低廉であり、かつ液体の種類に依らず液体
容器内の液体の消費量を正確に検出することができる液
体容器を提供することを目的とする。

【０００９】また、液体容器内の液体により気泡が生じ
ることを防止するとともに、気泡が生じたとしても液体
の消費量を直接に検出する装置に気泡が付着しない液体
容器を提供することを目的とする。

【００１０】さらに、液体容器内の液体が消費された
後、キャビティ内に液体が残存しないようにすることに
よって、またはキャビティ内に液体が残存する量を減少
させることによって、液体容器内の液体の量を誤って検
出することを防止することを目的とする。

【００１１】そこで本発明は、上記の課題を解決するこ
とのできる液体容器を提供することを目的とする。この
目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組
み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更な
る有利な具体例を規定する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明に従った液
体容器の第１の形態によると、液体容器は、液体を収容
する容器と、液体を供給する液体供給口と、容器内の液
体の消費状態を検出する圧電装置と、容器内において圧
電装置の付近に配備される多孔質部材と、を備える。圧
電装置と多孔質部材とは、接触していてもよい。一方
で、圧電装置と多孔質部材との間に間隙があってもよ
い。好ましくは、圧電装置は、振動部および振動部と液
体とが接触できるように形成されたキャビティを有し、
キャビティ内に多孔質部材が配備される。

【００１３】多孔質部材に作用する毛細管力は、液体を
保持できる程度の毛細管力と等しいか、またはそれ以上
であることを特徴としてもよく、逆に、多孔質部材に作
用する毛細管力は、前記液体を保持できる程度の毛細管
力より小さいことを特徴としてもよい。

【００１４】圧電装置は、基板と、振動部と、振動部と
液体とが接触できるように形成されたキャビティとを備
えてもよい。好適には、基板の前面にキャビティの少な
くとも一部分を覆うように多孔質部材が配備される。キ
ャビティは、圧電装置の振動部と液体とが接触できるよ
うに形成された貫通孔部とを有し、多孔質部材は、貫通
孔部に連通する溝部の上に配備されてもよい。溝部に作
用する毛細管力は、溝部の毛細管力は、液体を保持でき
る程度の毛細管力と等しいか、またはそれ以上であるこ
とが好ましい。

【００１５】好適には、その溝部には、毛細管力が作用
する。さらに好適には、溝部に作用する毛細管力は、多
孔質部材に作用する毛細管力より小さい。

【００１６】圧電装置および多孔質部材は、容器のう
ち、液体供給口のある供給口面に配備されてもよい。

【００１７】好適には、圧電装置は、振動を生ずる振動
部を有し、振動の発生後、振動部に残留する残留振動に
よって、逆起電力を発生し、その逆起電力に基づいて液
体の消費状態を検出する。

【００１８】当該液体容器に取り付けられる圧電装置
は、圧電装置を容器に取り付けるための取付モジュール
体として構成されてもよい。かかる場合は、圧電装置
は、取付モジュール体として容器に取り付けられる。

【００１９】当該液体容器は、インク滴を吐出する印字
ヘッドを有するインクジェット記録装置に装着され、印
字ヘッドへ液体を供給してもよい。

【００２０】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。

【００２１】

【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。

【００２２】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。
弾性波発生手段および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は後述する。

【００２３】図１は、本発明が適用される単色、例えば
ブラックインク用のインクカートリッジの一実施形態の
断面図である。図１のインクカートリッジは、上記に説
明した方法のうちの、弾性波の反射波を受信して液体容
器内の液面の位置や液体の有無を検出する方法に基づい
ている。弾性波を発生しまた受信する手段として弾性波
発生手段３を用いる。インクを収容する容器１には、記
録装置のインク供給針に接合するインク供給口２が設け
られている。容器１の底面１ａの外側には、弾性波発生
手段３が容器を介して内部のインクに弾性波を伝達でき
るように取付けられている。インクＫがほぼ消費されつ
くした段階、つまりインクニアエンドとなった時点で、
弾性波の伝達がインクから気体へと変更するべく、弾性
波発生手段３はインク供給口２よりも若干上方の位置に
設けられている。なお、受信手段を別に設けて、弾性波
発生手段３を単に発生手段として用いても良い。

【００２４】インク供給口２にはパッキン４及び弁体６
が設けられている。図３に示すように、パッキン４は記
録ヘッド３１に連通するインク供給針３２と液密に係合
する。弁体６は、バネ５によってパッキン４に対して常
時弾接されている。インク供給針３２が挿入されると、
弁体６はインク供給針３２に押されてインク流路を開放
し、容器１内のインクがインク供給口２およびインク供
給針３２を介して記録ヘッド３１へ供給される。容器１
の上壁の上には、インクカートリッジ内のインクに関す
る情報を格納した半導体記憶手段７が装着されている。

【００２５】また、容器１の内部には、多孔質部材１０
５０が設けられている。多孔質部材１０５０と弾性波発
生手段３との間には、インク層１０６０ができるように
間隙が設けられる。容器１の内部に多孔質部材１０５０
を設けることによって、記録ヘッドの走査と共にインク
カートリッジが移動する場合に、容器１内のインクの波
打ちや泡立ちを防止できる。よって、インクの泡やイン
クの波が弾性波発生手段３の周辺に生じにくいので、弾
性波発生手段３が誤ってインクの有無を検出することを
防止することができる。

【００２６】また、容器１内のインクが消費され、イン
クの液面がインク層１０６０に達するときに、多孔質部
材１０５０がインク層１０６０に存在するインクまでを
も吸引することのないように、多孔質部材１０５０の孔
径を設定する。即ち、多孔質部材１０５０に作用する毛
細管力が、容器１内のインクを保持できる程度の毛細管
力より小さくなるように設計する。それによって、容器
１内のインクがインクニアエンドのときには、インクの
自重によって多孔質部材１０５０にはインクがほとんど
残存せず、インク層１０６０に残存するようにする。

【００２７】容器１には、インクの液面の上方に容器１
の外部に通ずる通気孔（図示せず）がある。通気孔によ
って容器１内に空気が導入され、インクの消費に伴い、
インクが自重によってインクの液面の下方向へ下降す
る。それによって、残存するインクはインク層１０６０
に溜まる。

【００２８】容器１内に多孔質部材１０５０が設けられ
ているため、インクカートリッジが記録ヘッドとともに
走査する場合においても、インクが波立たない。従っ
て、容器１内のインクの液面が多孔質部材１０５０の下
端に到達し、インクの液面がインク層１０６０の間に存
在する場合には、弾性波発生手段３はインクの液面を正
確に検出できる。

【００２９】また、多孔質部材１０５０と弾性波発生手
段３との間隙の幅は限定しない。インクの泡立ちをでき
るだけ抑制するためには、多孔質部材１０５０を容器１
の下方に設けることによって、インク層１０６０の幅を
小さくすることが好ましい。

【００３０】また、多孔質部材１０５０は、弾性波発生
手段３の付近に配置されることが好ましい。これによ
り、インクの泡が生じたとしても、インクの泡は多孔質
部材１０５０に吸収されるため、弾性波発生手段３の周
辺に留まらない。それによって、弾性波発生手段３が誤
ってインクの有無を検出することを防止することができ
る。

【００３１】図２は、複数種類のインクを収容するイン
クカートリッジの一実施例を示す裏側から見た斜視図で
ある。容器８は、隔壁により３つのインク室９、１０及
び１１に分割される。それぞれのインク室には、インク
供給口１２、１３及び１４が形成されている。それぞれ
のインク室９、１０及び１１の底面８ａには、弾性波発
生手段１５、１６および１７が、容器８を介して各イン
ク室内に収容されているインクに弾性波を伝達できるよ
うに取付けられている。本実施例においても、インク室
９、１０及び１１のそれぞれに多孔質部材（図示せず）
が配備される。

【００３２】図３は、図１及び２に示したインクカート
リッジに適したインクジェット記録装置の要部の実施形
態を示す断面図である。記録用紙の幅方向に往復動可能
なキャリッジ３０は、サブタンクユニット３３を備えて
いて、記録ヘッド３１がサブタンクユニット３３の下面
に設けられている。また、インク供給針３２はサブタン
クユニット３３のインクカートリッジ搭載面側に設けら
れている。

【００３３】記録装置の動作期間中には、あらかじめ設
定された検出のタイミング、例えば一定周期で弾性波発
生手段３に駆動信号が供給される。弾性波発生手段３に
より発生された弾性波は、容器１の底面１ａを伝搬して
インクに伝達され、インクを伝搬する。

【００３４】弾性波発生手段３を容器１に貼着すること
により、容器１の成形時における液面検出用の電極の埋
め込みが不要となるので、射出成形工程が簡素化され、
電極埋めこみ領域からの液漏れがなくなり、インクカー
トリッジの信頼性が向上できる。

【００３５】また、容器１の内部に多孔質部材１０５０
を設ける。多孔質部材１０５０を設けることによって、
記録ヘッドの走査と共にインクカートリッジが移動する
場合に、容器１内のインクが波打ちや泡立ちを防止でき
る。よって、インクの泡やインクの波が弾性波発生手段
３の周辺に生じにくいので、弾性波発生手段３が誤って
インクの有無を検出することを防止することができる。

【００３６】図４は、サブタンクユニット３３の詳細を
示す断面図である。サブタンクユニット３３は、インク
供給針３２、インク室３４、膜弁３６、及びフィルタ３
７を有する。インク室３４内には、インクカートリッジ
からインク供給針３２を介して供給されるインクが収容
される。膜弁３６は、インク室３４とインク供給路３５
との間の圧力差により開閉するよう設計されている。イ
ンク供給路３５は記録ヘッド３１に連通しており、イン
クが記録ヘッド３１まで供給される構造となっている。

【００３７】図３に示すように、容器１のインク供給口
２をサブタンクユニット３３のインク供給針３２に挿通
すると、弁体６がバネ５に抗して後退し、インク流路が
形成され、容器１内のインクがインク室３４に流れ込
む。インク室３４にインクが充填された段階で、記録ヘ
ッド３１のノズル開口に負圧を作用させて記録ヘッド３
１にインクを充填した後、記録動作を実行する。

【００３８】記録動作により記録ヘッド３１においてイ
ンクが消費されると、膜弁３６の下流側の圧力が低下す
るので、図４に示すように、膜弁３６が弁体３８から離
れて開弁する。膜弁３６が開くことにより、インク収容
室３４のインクはインク供給路３５を介して記録ヘッド
３１に流れこむ。記録ヘッド３１へのインクの流入に伴
なって、容器１のインクは、インク供給針３２を介して
サブタンクユニット３３に流れ込む。

【００３９】図３および図４の実施例によれば、サブタ
ンクユニット３３内にも弾性波発生手段３および多孔質
部材１０５０を配備している。多孔質部材１０５０は、
弾性波発生手段３の付近に配備される。弾性波発生手段
３および多孔質部材１０５０の間にはインク層１０６０
ができるように間隙が設けられている。

【００４０】弾性波発生手段３は、サブタンクユニット
３３内のインクの量またはインクの有無を検出する。本
実施例の場合、サブタンクユニット３３内に多孔質部材
１０５０が設けられているため、インク層１０６０の幅
が小さくなると弾性波発生手段３はインク量をインクエ
ンドの付近でしか検出できない。しかし、サブタンクユ
ニット３３内に多孔質部材１０５０が設けられているこ
とによって、インクが波立たない。従って、サブタンク
ユニット３３内のインクの液面が多孔質部材１０５０の
下端に到達し、インクの液面がインク層１０６０の間に
存在する場合には、弾性波発生手段３はインクの液面を
正確に検出できる。また、弾性波発生手段３がサブタン
クユニット３３内のインクの量やインクの有無を誤って
検出することがない。

【００４１】また、弾性波発生手段３がサブタンクユニ
ット３３内に配備されているので、インクカートリッジ
内のインクがなくなった場合であっても、弾性波発生手
段３はサブタンクユニット３３内のインクの量やインク
の有無を検出することができる。それによって、さらに
印字を続行するか否かの判断をすることができる。

【００４２】図３に示す実施例では、インクカートリッ
ジの容器１内に弾性波発生手段３および多孔質部材１０
５０を配備している。また、図３および図４に示すよう
に、サブタンクユニット３３内にも弾性波発生手段３お
よび多孔質部材１０５０を配備している。従って、図３
のインクカートリッジおよび図４のサブタンクユニット
３３の両者に弾性波発生手段３および多孔質部材１０５
０を配備している。しかし、図３のインクカートリッジ
および図４のサブタンクユニット３３の一方だけに弾性
波発生手段３および多孔質部材１０５０を配備してもよ
い。

【００４３】図５に示した実施形態によれば、容器１内
のインクが消費されてインク吸収体７４及び７５がイン
クから露出すると、多孔質部材からなるインク吸収体７
４及び７５のインクが自重により流れ出して記録ヘッド
３１にインクを供給する。インクが消費され尽くすと、
インク吸収体７４及び７５は、貫通孔１ｃに残存してい
るインクを吸い上げるので、貫通孔１ｃの凹部からイン
クが排出される。そのため、インクエンド時において弾
性波発生手段７０が発生した弾性波の反射波の状態が変
化するので、インクエンドを更に確実に検出することが
できる。尚、インク吸収体７４及び７５に作用する毛細
管力が容器１内のインクを保持できる程度の毛細管力と
等しいか、またはより大きくなるように設計する。それ
によって、多孔質部材からなるインク吸収体７４及び７
５は、貫通孔１ｃに残存しているインクを吸収する。

【００４４】図６は、弾性波発生手段３、１５、１６、
及び１７の製造方法を示す。固定基板２０は、焼成可能
なセラミック等の材料により形成される。まず、図６
（Ｉ）に示すように、固定基板２０の表面に一方の電極
となる導電材料層２１を形成する。次に、図６（II）に
示すように、導電材料層２１の表面に圧電材料のグリー
ンシート２２を重ねる。次に、図６（III）に示すよう
に、プレス等により所定の形状にグリーンシート２２を
振動子の形状に成形し、自然乾燥後させた後、焼成温
度、例えば１２００°Ｃで焼成する。次に、図６（IV）
に示すように、他方の電極となる導電材料層２３をグリ
ーンシート２２の表面に形成して、たわみ振動可能に分
極する。最後に、図６（Ｖ）に示すように、固定基板２
０を各素子毎に切断する。固定基板２０を接着剤等によ
り容器１の所定の面に固定することで、弾性波発生手段
３が、容器１の所定の面に固定されて、残量検出機能付
きインクカートッジが完成する。

【００４５】図７は、図６に示した弾性波発生手段３の
他の実施形態を示す。図６の実施例においては、導電材
料層２１を接続電極として使用している。一方、図７の
実施例においては、グリーンシート２２により構成され
た圧電材料層の表面よりも上方の位置に、半田等により
接続端子２１ａ及び２３ａを形成する。接続端子２１ａ
及び２３ａにより、弾性波発生手段３の回路基板への直
接的な実装が可能となり、リード線の引き回しが不要と
なる。

【００４６】ところで、弾性波は、気体、液体および固
体を媒体として伝播することができる波の一種である。
従って、媒体の変化により弾性波の波長、振幅、位相、
振動数、伝播方向や伝播速度などが変化する。一方、弾
性波の反射波も媒体の変化によってその波の状態や特性
が異なる。従って、弾性波が伝播する媒体の変化によっ
て変化する反射波を利用することで、その媒体の状態を
知ることが可能となる。この方法によって液体容器内の
液体の状態を検出する場合には、例えば弾性波送受信機
を使用する。図１〜図３の形態を例にとって説明すると
送受信機は、はじめに媒体、例えば、液体または液体容
器に弾性波を与え、その弾性波は媒体中を伝播し液体の
表面に達する。液体の表面では液体と気体との境界を有
するため、反射波を送受信機へ返す。送受信機は反射波
を受信し、その反射波の往来時間や送信機が発生した弾
性波と液体の表面が反射した反射波との振幅の減衰率な
どから、送信機または受信機と液体の表面との距離を測
定することができる。これを利用して液体容器内の液体
の状態を検出できる。弾性波発生手段３は、単体として
弾性波が伝播する媒体の変化による反射波を利用する方
法における送受信機として使用してもよいし、別に専用
の受信機を装着してもよい。

【００４７】上記したように、弾性波発生手段３によっ
て発生されインク液中を伝搬する弾性波は、インク液の
密度や液面レベルによりインク液表面で生じる反射波の
弾性波発生手段３への到来時間が変化する。したがっ
て、インクの組成が一定である場合には、インク液表面
で生じる反射波の到来時間がインクの量に左右される。
したがって、弾性波発生手段３が弾性波を発生してから
インク表面からの反射波が弾性波発生手段３に到達する
までの時間を検出することにより、インク量を検出する
ことができる。また、弾性波は、インクに含まれている
粒子を振動させるので、着色剤として顔料を使用した顔
料系のインクの場合には、顔料等の沈殿を防止するのに
寄与する。

【００４８】弾性波発生手段３を容器１に設けることに
より、印刷動作やメンテナンス動作によってインクカー
トリッジのインクがインクエンド近くまで減少して、弾
性波発生手段３によって反射波が受信できなくなった場
合には、インクニアエンドであると判定してインクカー
トリッジの交換を促すことができる。

【００４９】図８は、本発明のインクカートリッジの他
の実施例を示す。上下方向に間隔を設けて、複数の弾性
波発生手段４1〜４４が、容器１の側壁上に設けられて
いる。図８のインクカートリッジは、弾性波発生手段４
1〜４4のそれぞれの位置にインクが存在するか否かによ
り、それぞれの弾性波発生手段４1〜４４の装着位置の
レベルにおけるインクの有無が検出できる。例えば、イ
ンクの水位が、弾性波発生手段４４と４３との間のレベ
ルであるとき、弾性波発生手段４４は、インクが無いと
検出し、弾性波発生手段４１、４２及び４３は、インク
が有ると検出するので、インクの水位が、弾性波発生手
段４４と４３との間のレベルであることが分かる。した
がって、複数の弾性波発生手段４１〜４４を設けること
により、インク残量を段階的に検出することができる。

【００５０】図９及び図１０は、それぞれ本発明のイン
クカートリッジの更に他の実施例を示す。図９に示した
実施例においては、上下方向に斜めに形成された底面１
ａに、弾性波発生手段６５が装着される。また、図１０
に示した実施例においては、垂直方向に長く延びる弾性
波発生手段６６が、側壁１ｂの底面近傍に設けられてい
る。

【００５１】図９及び図１０の実施例によれば、インク
が消費され、弾性波発生手段６５及び６６の一部が液面
から露出するようになると、弾性波発生手段６５及び６
６が発生した弾性波の反射波の到来時間及び音響インピ
ーダンスが、液面の変化Δｈ１、Δｈ２に対応して連続
的に変化する。したがって、弾性波の反射波の到来時間
又は音響インピーダンスの変化の度合いを検出すること
により、インク残量のインクニアエンド状態からインク
エンドまでの過程を正確に検出することができる。

【００５２】さらに、容器１内には、多孔質部材１０５
０が配備されている。多孔質部材１０５０は、容器１内
のインクの波打ちや泡立ちを防止する。それによって、
弾性波発生手段６５及び６６が誤ってインクの有無を検
出することを防止する。

【００５３】図９の実施例においては、多孔質部材１０
５０は、インクの液面の下方にある下面１０５５が弾性
波発生手段６５の傾斜と平行になるように配備されてい
る。下面１０５５と弾性波発生手段６５との間には間隙
がある。下面１０５５と弾性波発生手段６５との間の間
隙には、インク層１０６０が存在する。従って、図１の
実施例と同様に、容器１内のインクの液面が多孔質部材
１０５０の下端に到達し、インクの液面がインク層１０
６０の間に存在する場合には、弾性波発生手段３はイン
クの液面を正確に検出できる。

【００５４】図１０の実施例においては、多孔質部材
（図示せず）の一側面は側壁１ｂに配備される弾性波発
生手段６６と平行になるように配備されている。多孔質
部材の一側面と側壁１ｂとの間には間隙がある。本実施
例の場合、容器１内にインクが満たされ、多孔質部材の
一側面と側壁１ｂとの間隙にインクが満たされている場
合には、弾性波発生手段６６から発生した弾性波に対す
る反射波は変化しない。一方で、容器１内のインクが消
費され、多孔質部材の一側面と側壁１ｂとの間隙に空隙
が生じるに伴い弾性波発生手段６６から発生した弾性波
に対する反射波は徐々に変化する。従って、弾性波発生
手段６６は、インクの液面が弾性波発生手段６６の長さ
Δｈ２の範囲内にあるときのインクの消費状態を検出す
ることができる。尚、弾性波発生手段６６の長さは限定
しない。

【００５５】さらに、上述の実施例においてはたわみ振
動型の圧電振動子を使用することによりカートリッジの
大型化を抑えているが、縦振動型の圧電振動子を使用す
ることも可能である。更に、上述の実施例においては、
同一の弾性波発生手段により弾性波を送波し受波する。
他の実施形態として、送波用と受波用とで異なった弾性
波発生手段を用いて、インク残量を検出してもよい。

【００５６】図１１は、本発明のインクカートリッジの
更に他の実施例を示す。上下方向に斜めに形成された底
面１ａに、上下方向に間隔を設けて、複数の弾性波発生
手段６５ａ、６５ｂ及び６５ｃが、容器１に設けられて
いる。容器１の内部には、多孔質部材１０５０が設けら
れている。多孔質部材１０５０と弾性波発生手段６５
ａ、６５ｂ及び６５ｃとの間には、インク層１０６０が
できるように間隙が設けられる。容器１の内部に多孔質
部材１０５０を設けることによって、記録ヘッドの走査
と共にインクカートリッジが移動する場合に、容器１内
のインクの波打ちや泡立を防止できる。よって、インク
の泡が弾性波発生手段６５ａ、６５ｂ及び６５ｃの周辺
に生じにくい。また、インクの泡が生じたとしても、イ
ンクの泡は多孔質部材１０５０に吸収されるため、弾性
波発生手段６５ａ、６５ｂ及び６５ｃの周辺に留まらな
い。それによって、弾性波発生手段６５ａ、６５ｂ及び
６５ｃが誤ってインクの有無を検出することを防止する
ことができる。

【００５７】インク層１０６０の幅は図９の実施例と同
様に限定しない。

【００５８】本実施例によれば、複数の弾性波発生手段
６５ａ、６５ｂ、及び６５ｃのそれぞれの位置にインク
が存在するか否かにより、それぞれの弾性波発生手段６
５ａ、６５ｂ、及び６５ｃの装着位置のレベルにおけ
る、それぞれの弾性波発生手段６５ａ、６５ｂ及び６５
ｃへの弾性波の反射波の到来時間が異なる。したがっ
て、各弾性波発生手段６５を走査して、弾性波発生手段
６５ａ、６５ｂ及び６５ｃにおける弾性波の反射波の到
来時間を検出することにより、それぞれの弾性波発生手
段６５ａ、６５ｂ及び６５ｃの装着位置のレベルにおけ
るインクの有無を検出することができる。したがって、
インク残量を段階的に検出することができる。例えば、
インク液面が弾性波発生手段６５ｂと弾性波発生手段６
５ｃとの間のレベルであるとき、弾性波発生手段６５ｃ
はインク無しを検出し、一方弾性波発生手段６５ｂ及び
６５ａはインク有りと検出する。これらの結果を総合評
価することで、インク液面が弾性波発生手段６５ｂと弾
性波発生手段６５ｃとの間に位置していることが分か
る。

【００５９】図１２は、本発明のインクジェット記録装
置の実施形態の断面を示す。図１２（Ａ）は、インクジ
ェット記録装置のみの断面を示す。図１２（Ｂ）は、イ
ンクジェット記録装置にインクカートリッジ２７２が装
着されたときの断面を示す。インクジェット記録用紙の
幅方向に往復動可能なキャリッジ２５０は、下面に記録
ヘッド２５２を有する。キャリッジ２５０は、記録ヘッ
ド２５２の上面にサブタンクユニット２５６を有する。
サブタンクユニット２５６は、図４に示したサブタンク
ユニット３３と同様の構成を有する。サブタンクユニッ
ト２５６は、インクカートリッジ２７２の搭載面側にイ
ンク供給針２５４を有する。キャリッジ２５０は、イン
クカートリッジ２７２を搭載する領域に、インクカート
リッジ２７２の底部に対向するように凸部２５８を有す
る。凸部２５８は、圧電振動子などの弾性波発生手段２
６０を有する。

【００６０】図１３は、図１２に示した記録装置に適し
たインクカートリッジの実施形態を示す。図１３（Ａ）
は、単色、例えばブラックインク用のインクカートリッ
ジの実施形態を示す。本実施形態のインクカートリッジ
２７２は、インクを収容する容器２７４と、記録装置の
インク供給針２５４に接合するインク供給口２７６とを
有する。容器２７４は、底面２７４ａに、凸部２５８と
係合する凹部２７８を有する。凹部２７８は、超音波伝
達材、例えばゲル化材２８０を収容する。

【００６１】インク供給口２７６は、パッキン２８２、
弁体２８６、及びバネ２８４を有する。パッキン２８２
は、インク供給針２５４と液密に係合する。弁体２８６
は、バネ２８４によりパッキン２８２に常時弾接され
る。インク供給針２５４が、インク供給口２７６に挿入
されると、弁体２８６がインク供給針２５４に押されて
インク流路を開放する。容器２７４の上部には、インク
カートリッジ２７２のインク等に関する情報を格納した
半導体記憶手段２８８が装着されている。

【００６２】容器２７４の内部には、多孔質部材１０５
０が設けられている。多孔質部材１０５０とゲル化材２
８０との間には、インク層１０６０ができるように間隙
が設けられる。容器２７４の内部に多孔質部材１０５０
を設けることによって、容器２７４内のインクの波打ち
や泡立ちを防止できる。よって、図１と同様に、弾性波
発生手段２６０が誤ってインクの有無を検出することを
防止することができる。

【００６３】本実施例の場合も図１と同様に容器１内の
インクの液面が多孔質部材１０５０の下端に到達し、イ
ンクの液面がインク層１０６０の間に存在する場合に
は、弾性波発生手段３はインクの液面を正確に検出でき
る。容器２７４内のインクの液面が多孔質部材１０５０
の下端に到達し、インクの液面がインク層１０６０の間
に存在する場合には、弾性波発生手段３はインクの液面
を検出できる。多孔質部材１０５０と弾性波発生手段３
との間隙の幅は限定しない。しかし、多孔質部材１０５
０は弾性波発生手段３の付近に配備されることが好まし
い。

【００６４】図１３（Ｂ）は、複数種のインクを収容す
るインクカートリッジの実施形態を示す。容器２９０
は、壁により複数の領域、すなわち、３つのインク室２
９２、２９４、２９６に分割される。それぞれのインク
室２９２、２９４、及び２９６は、インク供給口２９
８、３００及び３０２を有する。容器２９０の底面２９
０ａの各インク室２９２、２９４、２９６に対向する領
域には、弾性波発生手段２６０が発生した弾性波を伝達
するためのゲル化材３０４、３０６、３０８が、筒状の
凹部３１０、３１２、３１４に収容されている。本実施
例においても、インク室２９２、２９４及び２９６のそ
れぞれに多孔質部材（図示せず）が配備される。

【００６５】図１２（Ｂ）に示すように、インクカート
リッジ２７２のインク供給口２７６をサブタンクユニッ
ト２５６のインク供給針２５４に挿通すると、弁体２８
６がバネ２８４に抗して後退してインク流路が形成され
るので、インクカートリッジ２７２内のインクがインク
室２６２に流れ込む。インク室２６２にインクが充填さ
れた段階で、記録ヘッド２５２のノズル開口に負圧を作
用させて記録ヘッド２５２にインクを充填した後、記録
動作を実行する。記録動作により記録ヘッド２５２でイ
ンクが消費されると、膜弁２６６の下流側の圧力が低下
するので、膜弁２６６が弁体２７０から離れて開弁す
る。膜弁２６６の開弁によりインク室２６２のインクが
記録ヘッド２５２に流れこむ。記録ヘッド２５２へのイ
ンクの流入に随伴してインクカートリッジ２７２のイン
クが、サブタンクユニット２５６に流れ込む。

【００６６】記録装置の動作期間中には、あらかじめ設
定された検出のタイミング、例えば一定周期で弾性波発
生手段２６０に駆動信号が供給される。弾性波発生手段
２６０により発生された弾性波は、凸部２５８から放射
され、インクカートリッジ２７２の底面２７４ａのゲル
化材２８０を伝搬してインクカートリッジ２７２内のイ
ンクに伝達される。図１２ではキャリッジ２５０に弾性
波発生手段２６０を設けたが、弾性波発生手段２６０を
サブタンクユニット２５６内に設けてもよい。

【００６７】弾性波発生手段２６０が発生した弾性波は
インク液中を伝搬するので、インク液の密度やインクの
液面レベルによって、液面で反射された反射波が弾性波
発生手段２６０へ到来する時間が変化する。したがっ
て、インクの組成が一定である場合には液表面で生じる
反射波の到来時間がインク量にだけ左右される。したが
って、弾性波発生手段２６０の励起後のインク液表面か
らの反射波が弾性波発生手段２６０に到達するまでの時
間を検出することにより、インクカートリッジ２７２内
のインク量を検出することができる。また、弾性波発生
手段２６０が発生する弾性波は、インクに含まれている
粒子を振動させるので、顔料等の沈殿を防止する。

【００６８】印刷動作やメンテナンス動作によりインク
カートリッジ２７２内のインクがインクエンド近くまで
減少して、弾性波発生手段２６０による弾性波発生後の
インク液表面からの反射波が受信できなくなった場合に
は、インクニアエンドであると判定してインクカートリ
ッジ２７２の交換を促すことができる。なお、インクカ
ートリッジ２７２が規定通りにキャリッジ２５０に装着
されていない場合には、弾性波発生手段２６０による弾
性波の伝搬形態が極端に変化する。これを利用し、弾性
波の極端な変化を検知した場合には警報を発して、ユー
ザにインクカートリッジ２７２の点検を促すこともでき
る。

【００６９】弾性波発生手段２６０が発生した弾性波の
反射波の弾性波発生手段２６０への到来時間は、容器２
７４に収容されているインクの密度により影響を受け
る。インクの種類により、インクの密度がそれぞれ異な
る場合があるので、インクカートリッ２７２内に収容さ
れているインクの種類に関するデータを半導体記憶手段
２８８に格納し、それに応じた検出シーケンスを実行す
ることによってインク残量をより正確に検出することが
できる。

【００７０】図１４は、本発明のインクカートリッジ２
７２の他の実施形態を示す。図１４に示したインクカー
トリッジ２７２は、底面２７４ａが上下方向に斜めに形
成されている。図１４のインクカートリッジ２７２は、
インク残量が少なくなり、弾性波発生手段２６０の弾性
波の照射領域の一部がインク液面から露出すると、弾性
波発生手段２６０が発生した弾性波の反射波の弾性波発
生手段２６０への到来時間が、インク液面の変化Δｈ１
に対応して連続的に変化する。Δｈ１は、ゲル化材２８
０の両端における底面２７４ａの高さの差を示す。した
がって、反射波の弾性波発生手段２６０への到来時間を
検出することにより、インクニアエンド状態からインク
エンドまでの過程を正確に検出することができる。

【００７１】さらに、容器２７４内には、多孔質部材１
０５０が配備されている。多孔質部材１０５０は、容器
２７４内のインクの波打ちや泡立ちを防止する。それに
よって、弾性波発生手段２６０が誤ってインクの有無を
検出することを防止することができる。

【００７２】多孔質部材１０５０は、インクの液面の下
方にある下面１０５５が容器２７４の底面の傾斜と平行
になるように配備されている。下面１０５５と弾性波発
生手段２６０との間には間隙がある。下面１０５５と容
器２７４の底面との間の間隙には、インク層１０６０が
存在する。

【００７３】また、容器２７４内にインクが満たされ、
インク層１０６０にインクが満たされている場合には、
弾性波発生手段２６０から発生した弾性波に対する反射
波は変化しない。一方で、容器２７４内のインクが消費
されると、インク層１０６０にインクの代りに空隙が生
じる。それに伴い弾性波発生手段２６０から発生した弾
性波に対する反射波は徐々に変化する。従って、弾性波
発生手段２６０は、インクエンド付近でのインク量を検
出することができる。インク層１０６０の幅は、図９と
同様に、限定しない。

【００７４】図１５は、本発明のインクカートリッジ２
７２及びインクジェット記録装置の更に他の実施形態を
示す。図１５のインクジェット記録装置は、インクカー
トリッジ２７２のインク供給口２７６側の側面２７４ｂ
に凸部２５８’を有する。凸部２５８’は、弾性波発生
手段２６０’を含む。凸部２５８’に係合するようにゲ
ル化材２８０’が、インクカートリッジ２７２の側面２
７４ｂに設けられている。図１５のインクカートリッジ
２７２によれば、インク残量が少なくなり、弾性波発生
手段２６０’の弾性波の照射領域の一部が液面から露出
すると、弾性波発生手段２６０’が発生した弾性波の音
響インピーダンスが、液面の変化Δｈ２に対応して連続
的に変化する。Δｈ２は、ゲル化材２８０’の上端と下
端との高さの差を表す。したがって、反射波の弾性波発
生手段２６０’への到来時間又は音響インピーダンスの
変化の度合いを検出することにより、インクの液面を正
確に検出することができる。

【００７５】本実施例に従ったインクカートリッジはさ
らに容器２７４内に多孔質部材１０５０が配備される。
インクジェット記録装置は、容器２７４のインク供給口
２７６側の側面２７４ｂに、弾性波発生手段２６０’を
含む凸部２５８’を有する。多孔質部材１０５０は、そ
の側面１０５６が側面２７４ｂと平行になるように配備
されている。側面１０５６と弾性波発生手段２６０’と
の間の間隙には、インク層１０６０が存在する。

【００７６】多孔質部材１０５０は、容器２７４内のイ
ンクの波打ちおよび泡立ちを防止する。それによって、
弾性波発生手段２６０’が誤ってインクの有無を検出す
ることを防止することができる。

【００７７】また、容器２７４内にインクが満たされ、
インク層１０６０にインクが満たされている場合には、
弾性波発生手段２６０’から発生した弾性波に対する反
射波は変化しない。一方で、容器２７４内のインクが消
費されると、インク層１０６０のうち、ゲル化材２８
０’の高さ方向の幅Δｈ2に該当する部分に空隙が生じ
る。それに伴い弾性波発生手段２６０’から発生した弾
性波に対する反射波は徐々に変化する。従って、弾性波
発生手段２６０’は、高さ方向の幅Δｈ2にインクの液
面がある場合のインクの消費状態を検出することができ
る。

【００７８】インクの液面がΔｈ2の範囲内にあれば、
弾性波発生手段２６０’は、インクの液面を検出するこ
とができる。本実施例によるインクカートリッジによれ
ば、多孔質部材１０５０の側面１０５６と弾性波発生手
段２６０’との間には間隙あるので、多孔質部材１０５
０が配備されていても、弾性波発生手段２６０’は、Δ
ｈ2の範囲内においてインクの液面を検出することがで
きる。従って、Δｈ2の幅を大きくすることによって、
弾性波発生手段２６０’は、インクが満たされていると
きのインクの液面からインクニアエンドのときのインク
の液面までを検出することができる。

【００７９】なお、上述の実施例においては、液面での
反射波に基づいてインク残量を検出する場合に、同一の
弾性波発生手段２６０及び２６０’により弾性波を送波
及び受波した。本発明はこれに限定されるものではな
く、たとえば他の実施形態として弾性波の送波及び受波
にそれぞれ異なった弾性波発生手段２６０を用いてもよ
い。

【００８０】図１６および図１７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１６（Ａ）は、アク
チュエータ１０６の拡大平面図である。図１６（Ｂ）
は、アクチュエータ１０６のＢ−Ｂ断面を示す。図１６
（Ｃ）は、アクチュエータ１０６のＣ-Ｃ断面を示す。
さらに図１７（Ａ)および図１７（Ｂ)は、アクチュエー
タ１０６の等価回路を示す。また、図１７（Ｃ)および
図１７（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１７（Ｅ)および図
１７（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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】図１６および図１７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１
６２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
１０６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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】また、図１７（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
１６２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。

【０１０１】ここで、図１６および図１７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１０６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１
７６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
１０６の振動部に残留する。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】図１６（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
１０６の断面図である。図１７（Ａ)および図１７（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。

【０１０５】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１７（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。

【０１０６】尚、図１７（Ａ)、図１７（Ｂ)、図１７
（Ｄ)、図１７（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、Ｃelectrode
1、Ｃelectrode2およびＣvibはそれぞれ振動部における
圧電層１６０、上部電極１６４、下部電極１６６および
振動板１７６のコンプライアンスを示す。Ｃactは、以
下の式３で表される。

【０１０７】 1/Ｃact＝（1/Ｃpzt）＋（1/Ｃelectrode1）＋（1/Ｃelectrode2）＋（1/Ｃvi b） （式３） 式２および式３より、図１７（Ａ)は、図１７（Ｂ)のよ
うに表すこともできる。

【０１０８】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。

【０１０９】図１７（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１７（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、

【０１１０】 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。）

【０１１１】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。

【０１１２】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。）

【０１１３】で表される。

【０１１４】図１７（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１７（Ｃ)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。

【０１１５】図１７（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、

【０１１６】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。

【０１１７】ここで、図１７（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
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Ｍ’maxと区別する。

【０１１８】図１７（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１７（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。

【０１１９】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１７（Ｃ)
のＭ’maxから図１７（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。ここで、図１７(Ｅ)に示すようにｔ
＝ｄとした場合、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、

【０１２０】Ｍ’cav＝ρ*ｄ/Ｓ （式７） となる。

【０１２１】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。

【０１２２】図１８（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。

【０１２３】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１６（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１７（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
ｔink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ｔink−max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。

【０１２４】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１７（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。

【０１２５】図１８(Ａ)の曲線Ｘは、アクチュエータ１
０６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。

【０１２６】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、

【０１２７】 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。

【０１２８】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、

【０１２９】 1/Ｍ’＝1/Ｍ’air＋1/Ｍ’ink＝Ｓair/（ρair*ｔair）+Ｓink/（ρink*ｔin k） （式９） となる。

【０１３０】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。

【０１３１】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１８(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。

【０１３２】図１８（Ｂ）は、図１８（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１８（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。

【０１３３】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。

【０１３４】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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】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、

【０１４０】 Ｍ’max＞ρ＊ｄ/πa² （式１０） である。式１０を展開すると

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】図１９(Ａ) および図１９（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１
０６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
１０６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１９(Ａ) およ
び図１９（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１９(Ａ) および図１９（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。

【０１４６】図１９(Ａ) および図１９（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。

【０１４７】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。

【０１４８】図１９（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１９（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１９（Ａ）と図１９（Ｂ）とを比較すると、図１
９（Ａ）の方が図１９（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１９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。

【０１４９】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。

【０１５０】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。

【０１５１】さらに、図１９(Ａ)および図１９(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１９(Ａ)の逆起電力波形の頂点と図１９(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Ｈｉｇｈ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。

【０１５２】図２０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２０の例で
は４個）が一体に形成されている。図２０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２１に示
すアクチュエータ１０６を製造する。図２０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１６
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。

【０１５３】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。

【０１５４】振動板１７６上に複数（図２０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。

【０１５５】図２１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。

【０１５６】図２２は、図２１に示したアクチュエータ
１０６の全体の断面を示す。基板１７８の圧電素子１７
４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１７４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２２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２２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１６
８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１６８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１
６８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。

【０１５７】図２３は、図２０に示したアクチュエータ
１０６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９４０
ａを穿孔する。グリーンシート９４０は焼成後に基板１
７８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９４
１は、焼成後に振動板１７６となる。グリーンシート９
４１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１
６０、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９４４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９４７，９４８により貴金属である上部電極端子１６
８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１
７０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。

【０１５８】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。

【０１５９】図２４は、本発明が適用される単色、例え
ばブラックインク用のインクカートリッジの一実施形態
の断面図である。図２４のインクカートリッジは、アク
チュエータ１０６を備える。インクを収容する容器１に
は、記録装置のインク供給針に接合するインク供給口２
が設けられている。容器１の底面１ａの外側には、アク
チュエータ１０６が容器に設けられた貫通孔１ｃを介し
て内部のインクと接触できるように取付けられている。
インクＫがほぼ消費されつくした段階、つまりインクニ
アエンドとなった時点で、アクチュエータ１０６の周辺
がインクから気体へと変更するべく、アクチュエータ１
０６はインク供給口２よりも若干上方の位置に設けられ
ている。なお、アクチュエータ１０６を単に液体を検出
する手段として用いても良い。

【０１６０】容器１内にはさらに多孔質部材１０５０が
配備されている。多孔質部材１０５０は、容器１内にお
いてアクチュエータ１０６の付近に配備される。多孔質
部材１０５０とアクチュエータ１０６との間には、貫通
孔１ｃの深さの分の間隙が設けられている。容器１の内
部に多孔質部材１０５０を設けることによって、記録ヘ
ッドの走査と共にインクカートリッジが移動する場合
に、容器１内のインクが波打ち、または泡立つことを防
止できる。よって、インクの泡がアクチュエータ１０６
の周辺に生じにくい。それによって、アクチュエータ１
０６に気泡が付着することを防止することができる。従
って、アクチュエータ１０６が誤ってインクの有無を検
出することを防止することができる。

【０１６１】また、多孔質部材１０５０とアクチュエー
タ１０６との間隙の幅は限定しない。インクの泡立ちを
できるだけ抑制するためには、多孔質部材１０５０を容
器１の下方に設けることによって、インク層１０６０の
幅を小さくすることが好ましい。

【０１６２】さらに、多孔質部材１０５０は、アクチュ
エータ１０６の付近に配置されることが好ましい。これ
により、インクの液面が貫通孔１ｃに達する前に、多孔
質部材１０５０が貫通孔１ｃに存在するインクまでをも
吸引することのないように、多孔質部材１０５０の孔径
を設定する。即ち、多孔質部材１０５０は、多孔質部材
１０５０に作用する毛細管力が容器１内のインクを保持
できる程度の毛細管力より小さくなるように設計する。
それによって、容器１内のインクがインクニアエンドの
ときには、インクは、インクの自重によって多孔質部材
１０５０にはほとんど無く、貫通孔１ｃに存在する。ま
た、容器１には、インクの液面の上方に容器１の外部に
通ずる通気孔（図示せず）がある。通気孔によって容器
１内に空気が導入され、インクの消費に伴い、インクが
自重によってインクの液面の下方向へ下降する。それに
よって、残存するインクは貫通孔１ｃに溜まる。

【０１６３】逆に、所定の量のインクが消費されたとき
に、多孔質部材１０５０が貫通孔１ｃに存在するインク
を吸引するように、多孔質部材１０５０の孔径を設定す
ることもできる。即ち、多孔質部材１０５０に作用する
毛細管力が容器１内のインクを保持できる程度の毛細管
力より等しいか、またはそれより大きくする。それによ
って、容器１内のインクが所定の量だけ消費されたとき
には、貫通孔１ｃに存在するインクは、多孔質部材１０
５０によって吸引される。さらに、多孔質部材１０５０
のうちインク供給口２の近傍の部分の孔径を他の部分の
孔径より小さくする。それにより、多孔質部材１０５０
のうちインク供給口２の近傍の部分の毛細管力を他の部
分の毛細管力より大きくする。それによって、貫通孔１
ｃに存在するインクは、多孔質部材１０５０によって吸
引され、さらに、多孔質部材１０５０からインク供給口
２へ送り込まれる。

【０１６４】例えば、インクカートリッジ内のインク量
が印字不良になる程に少量になったときに、貫通孔１ｃ
に残存するインクを多孔質部材１０５０が吸引するよう
に多孔質部材１０５０の孔径を設計する。さらに、多孔
質部材１０５０が貫通孔１ｃから吸引したインクをイン
ク供給口２へ送り込むように多孔質部材１０５０の孔径
を設計する。それによって、所定の量のインクが消費さ
れたときに、インクが無いとの検出をし、印字不良を防
止することができる。より詳細には、アクチュエータ１
０６の近傍の多孔質部材の孔径を、インク供給口２の周
辺の多孔質部材の孔径よりも大きくする。

【０１６５】図２４においては、容器１の容積の半分以
上に多孔質部材１０５０が存在するが、アクチュエータ
１０６の付近にのみ比較的小さい多孔質部材もしくはフ
ィルタ部材を配備してもよい（図示せず）。

【０１６６】図２５（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１ｃの底部はアクチュエ
ータ６５０によって塞がれている。

【０１６７】図２５（Ｂ）は、図２５（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。貫通孔１ｃ内に多孔質部材１０５０が配備されてい
る。

【０１６８】図２５（Ｃ）は、図２５（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７
１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６５０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。

【０１６９】本実施例に従ったインクカートリッジは、
貫通孔１ｃ内に多孔質部材１０５０が配備されている。
それによって、多孔質部材１０５０は、アクチュエータ
６５０の振動領域に接触するように配備されている。多
孔質部材１０５０ａがアクチュエータ６５０の振動領域
に接触するように配備されることによって、インクが貫
通孔１ｃに残留しない。例えば、貫通孔１ｃ内の多孔質
部材１０５０ａの孔径よりも、貫通孔１ｃの周辺にある
多孔質部材１０５０ｂの孔径を小さくする。それによっ
て、貫通孔１ｃ内の多孔質部材１０５０ａの毛細管力よ
りも、貫通孔１ｃの周辺にある多孔質部材１０５０ｂの
毛細管力のほうが強くなる。従って、インクカートリッ
ジ内のインクが消費されたとき、貫通孔１ｃ内の多孔質
部材１０５０ａに含まれているインクが、貫通孔１ｃの
周辺にある多孔質部材１０５０ｂに吸引される。よっ
て、貫通孔１ｃにインクが残存しない。従って、アクチ
ュエータ６５０がインクカートリッジ内のインクの消費
状態を正確に検出することの信頼性を高めることができ
る。

【０１７０】図２６は、図２の実施例とは異なる複数種
類のインクを収容するインクカートリッジの実施形態を
裏側から見た斜視図である。容器８は、隔壁により３つ
のインク室９、１０及び１１に分割される。それぞれの
インク室には、インク供給口１２、１３及び１４が形成
されている。それぞれのインク室９、１０及び１１の底
面８ａには、アクチュエータ１５、１６および１７が、
容器８を介して各インク室内に収容されているインクに
接触できるように取付けられている。本実施例において
も、インク室９、１０及び１１のそれぞれに多孔質部材
（図示せず）が配備される。

【０１７１】図２７は、図２４及び図２６に示したイン
クカートリッジに適したインクジェット記録装置の要部
の実施形態を示す断面図である。記録用紙の幅方向に往
復動可能なキャリッジ３０は、サブタンクユニット３３
を備えている。記録ヘッド３１はサブタンクユニット３
３の下面に設けられている。また、インク供給針３２は
サブタンクユニット３３のインクカートリッジ搭載面側
に設けられている。記録装置の動作期間中には、あらか
じめ設定された検出のタイミング、例えば、一定周期で
アクチュエータ１０６に駆動信号が供給される。

【０１７２】アクチュエータ１０６を直接容器１に配備
することにより、射出成形工程が簡素化され、電極埋め
こみ領域からの液漏れがなくなり、インクカートリッジ
の信頼性が向上できる。

【０１７３】図２８は、サブタンクユニットの他の実施
形態の断面図である。図２８では、サブタンクユニット
３３内にアクチュエータ１０６および多孔質部材１０５
０を配備している。図２７の実施例では、インクカート
リッジの容器１内にアクチュエータ１０６および多孔質
部材１０５０を配備している。しかし、図２８に示すよ
うに、サブタンクユニット３３内にアクチュエータ１０
６および多孔質部材１０５０を配備してもよい。さら
に、インクカートリッジの容器１内およびサブタンクユ
ニット３３内の両者にアクチュエータ１０６および多孔
質部材１０５０を配備してもよい。

【０１７４】図２８の実施例によれば、アクチュエータ
１０６は、サブタンクユニット３３内のインクの量また
はインクの有無を検出することができる。また、多孔質
部材１０５０が、サブタンクユニット３３内のインクの
波打ちや泡立ちを防止することができる。従って、アク
チュエータ１０６がサブタンクユニット３３内のインク
の量やインクの有無を誤って検出することがない。ま
た、アクチュエータ１０６がサブタンクユニット３３内
に配備されているので、インクカートリッジ内のインク
を使い切ることができる。

【０１７５】インクカートリッジの容器１内およびサブ
タンクユニット３３内の両方にアクチュエータ１０６お
よび多孔質部材１０５０を配備し場合には、アクチュエ
ータ１０６は、よりインクの消費状態を正確に検出でき
る。また、インクカートリッジの容器１内のインクのイ
ンクエンドを正確に検出した時点で、さらに印字を続行
するか否かの判断をすることができる。

【０１７６】図２９及び図３０は、それぞれ本発明のイ
ンクカートリッジの更に他の実施例を示す。図２９に示
した実施例においては、上下方向に斜めに形成された底
面１ａに、アクチュエータ１０６が装着される。また、
図３０に示した実施例においては、垂直方向に長く延び
るアクチュエータ１０６が、側壁１ｂの底面近傍に設け
られている。

【０１７７】図２９及び図３０の実施例によれば、イン
クが消費され、アクチュエータ１０６の一部が液面から
露出するようになると、アクチュエータ１０６の残留振
動が連続的に変化する。したがって、アクチュエータ１
０６が音響インピーダンスの変化を検知することによっ
てインクの消費量を正確に検出することができる。例え
ば、インクの液面が図２９のΔｈ１または図３０のΔｈ
２の範囲内に存在する場合に、アクチュエータ１０６は
インクの液面を検知することができる。

【０１７８】本実施例においては、容器１内には、多孔
質部材１０５０が配備されている。多孔質部材１０５０
は、容器１内のインクの波打ちや泡立ちを防止する。そ
れによって、アクチュエータ１０６が誤ってインクの量
を検出することを防止することができる。

【０１７９】図２９の実施例では、多孔質部材１０５０
は、アクチュエータ１０６の付近に配備される。本実施
例の場合は、多孔質部材１０５０は貫通孔１ｃ内には配
備されていない。このため、アクチュエータ１０６の振
動領域は、インクの消費に伴ってインクから空気に曝さ
れる。それによって、アクチュエータ１０６の振動領域
における振動状態が連続的に変化する。この変化を検出
することによってインクの消費量を正確に検出すること
ができる。

【０１８０】インクの波打ちや泡立ちをできるだけ抑制
するためには、多孔質部材１０５０とアクチュエータ１
０６との間には間隙があることは好ましくない。一方
で、多孔質部材１０５０とアクチュエータ１０６の振動
領域とが、アクチュエータ１０６の振動部が振動できな
い程に密着することもことも好ましくない。よって、多
孔質部材１０５０は、アクチュエータ１０６の振動領域
の付近に配備することが好ましい。ただし、図２５の実
施例のように、多孔質部材１０５０とアクチュエータ１
０６の振動領域とが接触しても、アクチュエータ１０６
の振動部が振動でき、インクの有無やインク量を検出で
きれば差し支えない。

【０１８１】また、図３０の実施例では、多孔質部材
（図示せず）の一側面は側壁１ｂに配備されるアクチュ
エータ１０６と平行になるように配備されている。多孔
質部材の一側面とアクチュエータ１０６との間には間隙
がある。本実施例の場合、容器１内にインクが満たさ
れ、多孔質部材の一側面とアクチュエータ１０６との間
隙にインクが満たされている場合には、アクチュエータ
１０６はインクのみを検知する。一方で、容器１内のイ
ンクが消費され、多孔質部材の一側面とアクチュエータ
１０６との間隙に空隙が生じるに伴いアクチュエータ１
０６はインクおよび気体を検知する。従って、アクチュ
エータ１０６は、インクの液面がアクチュエータ１０６
の長さΔｈ２の範囲内にあるときのインクの消費状態を
検出することができる。尚、アクチュエータ１０６の長
さは限定しない。

【０１８２】図３１は、本発明のインクカートリッジの
さらに他の実施例を示す。上下方向に斜めに形成された
底面１ａに、上下方向に間隔を設けて、複数のアクチュ
エータ１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃが、容器１に設
けられている。容器１の内部には、多孔質部材１０５０
が設けられている。容器１の内部に多孔質部材１０５０
を設ける。それによって、図２９と同様に、アクチュエ
ータ１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃが誤ってインクの
消費状態を検出することを防止することができる。

【０１８３】本実施例によれば、複数のアクチュエータ
１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃのそれぞれの位置にイ
ンクが存在するか否かにより、それぞれのアクチュエー
タ１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃの装着位置のレベル
における、それぞれのアクチュエータ１０６ａ、１０６
ｂ及び１０６ｃの残留振動の振幅および共振周波数が異
なる。したがって、各アクチュエータ１０６ａ、１０６
ｂ及び１０６ｃの残留振動による逆起電力を測定するこ
とにより、それぞれのアクチュエータ１０６ａ、１０６
ｂ及び１０６ｃの装着位置のレベルにおけるインクの有
無を検出することができる。したがって、インク残量を
段階的に検出することができる。例えば、インク液面が
アクチュエータ１０６ｂとアクチュエータ１０６ｃとの
間のレベルであるとき、アクチュエータ１０６ａはイン
ク無しを検出し、一方アクチュエータ１０６ｂ及び１０
６ｃはインク有りと検出する。これらの結果を総合評価
することで、インク液面がアクチュエータ１０６ｂとア
クチュエータ１０６ｃとの間に位置していることが分か
る。

【０１８４】図３２は、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３２（Ａ）に示したインク
カートリッジは、容器１の内部に設けられた貫通孔１ｃ
に少なくとも一部が対向するように多孔質部材７４及び
７５が、配置されている。アクチュエータ１０６は、貫
通孔１ｃに対向するように容器１の底面１ａに固定され
る。図３２（Ｂ）に示したインクカートリッジは、貫通
孔１ｃに連通して形成された溝１ｈに対向させて多孔質
部材７５が、配置されている。

【０１８５】尚、図３２（Ａ）および図３２（Ｂ）の本
実施例によれば、インク吸収体７４及び７５に作用する
毛細管力が容器１内のインクを保持できる程度の毛細管
力と等しいか、またはより大きくなるように設計する。
それによって、多孔質部材からなるインク吸収体７４及
び７５は、貫通孔１ｃに残存しているインクを吸収す
る。

【０１８６】容器１内のインクが消費されて多孔質部材
７４及び７５がインクから露出すると、多孔質部材７４
及び７５のインクが自重により流れ出して記録ヘッド３
１にインクを供給する。インクが消費され尽くすと、多
孔質部材７４及び７５は、貫通孔１ｃに残存しているイ
ンクを吸い上げるので、貫通孔１ｃの凹部からインクが
排出される。そのため、インクエンド時においてアクチ
ュエータ１０６の振動部に残留する振動が変化するの
で、インクエンドを更に確実に検出することができる。

【０１８７】また、図３２（Ｂ）において、溝１ｈに
は、毛細管力が作用する。溝１ｈに毛細管力が作用する
ことによって、溝１ｈが貫通孔１ｃに残留するインクを
吸引する。

【０１８８】さらに、溝１ｈに作用する毛細管力は、多
孔質部材１０５０に作用する毛細管力より小さい。それ
によって、溝１ｈに吸引された貫通孔１ｃに残留してい
たインクをさらに、多孔質部材１０５０が吸引する。多
孔質部材１０５０が吸引したインクは、その自重により
インク供給口から記録ヘッドへ供給される。

【０１８９】図３３は貫通孔１ｃの他の実施形態を示
す。図３３（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３３（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３３（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
３３（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。

【０１９０】図３３(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１６および図１７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。

【０１９１】また、本実施例によるインクカートリッジ
において、図３３(Ａ)、図３３(Ｂ)および図３３(Ｃ)の
貫通孔１ｃの付近に多孔質部材（図３３では図示せず）
が備えられる。貫通孔１ｃが側面１ｄ、段差部１ｅ、１
ｆまたは溝１ｇを有することによって、多孔質部材が貫
通孔１ｃ内のインクを吸収し易くなる。

【０１９２】図３４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。

【０１９３】図３５（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１６の実施例によるアクチュエータ１
０６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１６の実施例によるアクチュエー
タ１０６を、図３５の実施例によるアクチュエータ６７
０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。さらに、アクチュエータ６７０の付近には、多
孔質部材１０５０が配備される。

【０１９４】図３６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。

【０１９５】図３７は、図３６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。

【０１９６】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。

【０１９７】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１６および図１７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
１１２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１０６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１１２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１０６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。

【０１９８】図３８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。

【０１９９】図３９は、図３８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３６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。

【０２００】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。

【０２０１】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。

【０２０２】図４０は、モジュール体の更に他の実施形
態を示す。図３６に示したモジュール体１００と同様
に、図４０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。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５
０１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。

【０２０３】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。

【０２０４】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。

【０２０５】図４１は、図３６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３６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３８に示したモジュール体４００、図４
０に示したモジュール体５００、又は図４２に示したモ
ジュール体７００Ａ及び７００Ｂ、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。

【０２０６】図４２（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４２（Ａ）のモジュール
体７００Ｂと容器１とは別体であるが、図４２（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。

【０２０７】図４２（Ａ）のモジュール体７００Ｂは、
図３６から図４０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。

【０２０８】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。

【０２０９】また、図４２（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４２
（Ａ）の実施例では、図３６から図４０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。

【０２１０】図４２（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４２（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４２（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。

【０２１１】尚、図４２（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１６の基板１７
８を使用してもよい。

【０２１２】図４２（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。

【０２１３】図４２（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。

【０２１４】さらに、アクチュエータ１０６の付近に
は、多孔質部材（図示せず）が配備される。それによっ
て、インクの波打ちや泡立ちを抑制する。従って、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
るいは側面に付着することを防止する。

【０２１５】図４３は、図１６に示したアクチュエータ
１０６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
１８０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１
８０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
１８０内のインク残量を検出することができる。アクチ
ュエータ１０６の付近には、多孔質部材（図示せず）が
配備される。それによって、インクの波打ちや泡立ちを
抑制する。

【０２１６】図４４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。

【０２１７】図４５は、図４４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４５のインクカー
トリッジ１８０Ｂ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１９４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１０６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１０６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。尚、アクチュエータ１０６の付近
に多孔質部材１０５０を配備する。それによって、イン
クの波打ちや泡立ちを抑制し、アクチュエータ１０６が
インクの消費状態を誤って検知することを防止する。

【０２１８】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。

【０２１９】図４６はインクカートリッジ１８０の更に
他の実施形態を示す。図４６（Ａ）はインクカートリッ
ジ１８０Ｃの断面図、図４６（Ｂ）は図４６（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４６（Ｃ）はその正面図からの透視
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６１
０上に形成されている。図４６（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６１
４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。

【０２２０】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。

【０２２１】さらに、アクチュエータ１０６の付近に
は、多孔質部材１０５０が配備される。それによって、
インクの波打ちや泡立ちを抑制し、アクチュエータ１０
６がインクの消費状態を誤って検知することを防止す
る。

【０２２２】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。

【０２２３】図４７は、インクカートリッジ１８０の更
に他の実施形態を示す。図４７（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２０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１９
４ｂ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。

【０２２４】図４７（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４７（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。

【０２２５】図４７（Ｃ）に示すインクカートリッジ１
８０Ｆは、図４７（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２０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１
９２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。

【０２２６】さらに、図４７(Ａ)、図４７(Ｂ)および図
４７(Ｃ)では、アクチュエータ１０６の付近に多孔質部
材１０５０が配備される。それによって、インクの波打
ちや泡立ちを抑制し、アクチュエータ１０６がインクの
消費状態を誤って検知することを防止する。

【０２２７】図４８は、インクカートリッジ１８０の更
に他の実施形態を示す。図４８（Ａ）のインクカートリ
ッジ１８０Ｉ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１８０Ｉ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２１３ａ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１８７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２１３
ａの容量の半分より小さいことが好ましい。

【０２２８】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１８０Ｉ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４８
（Ａ）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。

【０２２９】さらに、図４８（Ａ）は、インクカートリ
ッジ１８０Ｉの収容室２１３ｂに多孔質部材２１６が充
填されている。多孔質部材２１６は、収容室２１３ｂ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２１６
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。

【０２３０】図４８（Ｂ）は、図４８（Ａ）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２１６Ｂ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、
一旦多孔質部材２１６Ｂに集められたインクは多孔質部
材２１６Ａには上らないので、インクが揺れることによ
ってアクチュエータ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。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。

【０２３１】図４９は、図４８（Ａ）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４９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４９
（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。

【０２３２】一方、図４９（Ｂ）及び図４９（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。

【０２３３】図５０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５０
のインクカートリッジ２２０Ｂは、インクカートリッジ
２２０Ｂ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２２０Ｂ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
２２０Ｂ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２２０Ｂ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２２０Ｂの上面との
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２２０Ｂの上面を通じてインク供給口
２３０へ流入できる。インクカートリッジ２２０Ｂは、
第１の収容室２２５ａに多孔質部材２４２を配置してい
る。多孔質部材２４２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２２
０Ｂが横揺れしたときに、インクがインクカートリッジ
２２０Ｂに設けられる通気孔から漏れるのを防ぐ。

【０２３４】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。

【０２３５】インクカートリッジ２２０Ｂ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２２０Ｂ
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の供給室２２５ａ
へ逆流するのを防ぐ。

【０２３６】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。

【０２３７】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。

【０２３８】

【発明の効果】本発明に従った液体容器は、液体残量を
正確に検出でき、かつ複雑なシール構造を不要とでき
る。

【０２３９】本発明に従った液体容器は、液体容器の製
造工程が少なく、かつ製造コストが低廉であり、かつ液
体の種類に依らず液体容器内の液体の消費量を正確に検
出することができる。

【０２４０】本発明に従った液体容器は、液体容器内の
液体により気泡が生じることを防止するとともに、気泡
が生じたとしても液体の消費量を直接に検出する装置に
気泡が付着しない。

【０２４１】本発明に従った液体容器は、液体容器内の
液体が消費された後、キャビティ内に液体が残存しない
ようにすることによって、またはキャビティ内に液体が
残存する量を減少させることによって、液体容器内の液
体の量を誤って検出することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】単色、例えばブラックインク用のインクカート
リッジの一実施例を示す図である。

【図２】複数種類のインクを収容するインクカートリッ
ジの一実施例を示す図である。

【図３】図１及び２に示したインクカートリッジに適し
たインクジェット記録装置の一実施例を示す図である。

【図４】サブタンクユニット３３の詳細な断面を示す図
である。

【図５】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６】弾性波発生手段３、１５、１６、及び１７の製
造方法を示す図である。

【図７】図６に示した弾性波発生手段３の他の実施形態
を示す図である。

【図８】本発明のインクカートリッジの他の実施例を示
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例
を示す図である。

【図１０】本発明のインクカートリッジの更に他の実施
例を示す図である。

【図１１】本発明のインクカートリッジの更に他の実施
例を示す図である。

【図１２】本発明のインクジェット記録装置の実施形態
の断面を示す図である。

【図１３】図１２に示した記録装置に適したインクカー
トリッジの実施形態を示す図である。

【図１４】本発明のインクカートリッジ２７２の他の実
施形態を示す図である。

【図１５】本発明のインクカートリッジ２７２及びイン
クジェット記録装置の更に他の実施形態を示す図であ
る。

【図１６】アクチュエータ１０６の詳細を示す図であ
る。

【図１７】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１８】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１９】アクチュエータ１０６の逆起電力波形を示す
図である。

【図２０】アクチュエータ１０６の他の実施形態を示す
図である。

【図２１】図２０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２２】図２０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２３】図２０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２４】単色、例えばブラックインク用のインクカー
トリッジの一実施例を示す図である。

【図２５】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２６】複数種類のインクを収容するインクカートリ
ッジの一実施例を示す図である。

【図２７】図２４及び図２６に示したインクカートリッ
ジに適したインクジェット記録装置の一実施例を示す図
である。

【図２８】サブタンクユニット３３の詳細な断面を示す
図である。

【図２９】本発明のインクカートリッジの更に他の実施
例を示す図である。

【図３０】本発明のインクカートリッジの更に他の実施
例を示す図である。

【図３１】本発明のインクカートリッジの更に他の実施
例を示す図である。

【図３２】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３３】貫通孔１ｃの他の実施形態を示す図である。

【図３４】アクチュエータ６６０の他の実施形態を示す
図である。

【図３５】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３６】モジュール体１００を示す斜視図である。

【図３７】図３６に示したモジュール体１００の構成を
示す分解図である。

【図３８】モジュール体１００の他の実施形態を示す図
である。

【図３９】図３８に示したモジュール体１００の構成を
示す分解図である。

【図４０】モジュール体１００の更に他の実施形態を示
す図である。

【図４１】図３６に示したモジュール体１００をインク
容器２７４に装着した断面の例を示す図である。

【図４２】モジュール体１００の更に他の実施形態を示
す図である。

【図４３】図１６に示したアクチュエータ１０６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４４】インクジェット記録装置の詳細を示す図であ
る。

【図４５】図４４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４６】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４７】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４８】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４９】図４８（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５０】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 １ｂ・・・側壁 １ｃ、４０ａ・・・貫通孔 １ｄ、・・・側面 １ｅ、１ｆ・・・段差部 １ｇ、１ｈ・・・溝 ２・・・インク供給口 ３、１５、１６、１７、４１、４２、４３、４４、６
５、６６、７０・・・弾性波発生手段 ４・・・パッキン ５・・・バネ ６・・・弁体 ７・・・半導体記憶手段 ８・・・容器 ８ａ・・・底面 ９、１０、１１・・・インク室 １２、１３、１４・・・インク供給口 ２０・・・固定基板 ２１、２３・・・導電材料層 ２１ａ、２３ａ・・・接続端子 ２２・・・グリーンシート ３０・・・キャリッジ ３１・・・記録ヘッド ３２・・・インク供給針 ３３・・・サブタンクユニット ３４・・・インク室 ３５・・・インク供給路 ３６・・・膜弁 ３７・・・フィルタ ３８・・・弁体 ６７・・・板材 ６８・・・フロート ７１・・・接着剤層 ７２、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 １０２・・・基台部 １０４、３６２・・・リードワイヤ １０６、６５０、６６０、６７０・・・アクチュエータ １０８・・・フィルム １１０・・・プレート １１２・・・キャビティ １１３・・・凹部 １１４・・・開口部 １１６・・・円柱部 １６０・・・圧電層 １６２、３７０・・・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・・・弁部 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 １８９・・・切替弁 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 ２６４・・・インク供給路 ２６６・・・膜弁 ２６８・・・フィルタ 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・・・基台部 ３６４・・・モールド部 ３７０・・・キャビティ ３７２・・・シーリング構造 ４０２、５０２・・・基台 ４０３・・・円柱状の台 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・・・取付構造体 ６０６・・・アクチュエータ ６１０・・・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・・・補助導電層 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 41/187 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ 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 FB01

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を収容する容器と、前記容器から前
   記液体を供給する液体供給口と、前記容器内の前記液体
   の消費状態を検出する圧電装置と、前記容器内において
   前記圧電装置の付近に配備される多孔質部材と、を備え
   ることを特徴とする液体容器。
2. 【請求項２】 前記圧電装置と前記多孔質部材とが接触
   することを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
3. 【請求項３】 前記圧電装置と前記多孔質部材との間に
   間隙があることを特徴とする請求項１に記載の液体容
   器。
4. 【請求項４】 前記圧電装置は、振動部および前記振動
   部と前記液体とが接触できるように形成されたキャビテ
   ィを有し、 前記キャビティ内に前記多孔質部材が配備されることを
   特徴とする請求項１に記載の液体容器。
5. 【請求項５】 前記多孔質部材に作用する毛細管力は、
   前記液体を保持できる程度の毛細管力と等しいか、また
   はそれ以上であることを特徴とする請求項１に記載の液
   体容器。
6. 【請求項６】 前記多孔質部材に作用する毛細管力は、
   前記液体を保持できる程度の毛細管力より小さいことを
   特徴とする請求項１に記載の液体容器。
7. 【請求項７】 前記圧電装置は、基板と、振動部と、前
   記振動部と前記液体とが接触できるように形成された貫
   通孔部とを備え、 前記基板の前面に前記貫通孔部の少なくとも一部分を覆
   うように前記多孔質部材が配備されることを特徴とする
   請求項１に記載の液体容器。
8. 【請求項８】 前記圧電装置は、前記貫通孔部に連通す
   る溝部をさらに有し、 前記多孔質部材は、前記溝部の上に配備されることを特
   徴とする請求項７に記載の液体容器。
9. 【請求項９】 前記溝部の毛細管力は、前記液体を保持
   できる程度の毛細管力と等しいか、またはそれ以上であ
   ることを特徴とする請求項８に記載の液体容器。
10. 【請求項１０】 前記溝部に作用する毛細管力は、前記
    多孔質部材に作用する毛細管力より小さいことを特徴と
    する請求項８に記載の液体容器。
11. 【請求項１１】 前記圧電装置および前記多孔質部材
    は、前記容器のうち、前記液体供給口のある供給口面に
    配備されることを特徴とする請求項１に記載の液体容
    器。
12. 【請求項１２】 前記圧電装置は振動部を有し、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、前記液体の消費状態を検出することを特徴とす
    る請求項１から請求項１１のいずれかに記載の液体容
    器。
13. 【請求項１３】 前記圧電装置は少なくとも液体の音響
    インピーダンスを検出し、この音響インピーダンスに基
    づいて液体の消費状態を検出することを特徴とする請求
    項１から請求項１１のいずれかに記載の液体容器。
14. 【請求項１４】 前記圧電装置は、前記圧電装置を前記
    容器に取り付けるための取付構造体に含まれ、 前記圧電装置は、前記取付構造体として前記容器に取り
    付けられることを特徴とする請求項１から請求項１３の
    いずれかに記載の液体容器。
15. 【請求項１５】 インク滴を吐出する印字ヘッドを有す
    るインクジェット記録装置に装着され、前記印字ヘッド
    へ液体を供給することを特徴とする請求項１から請求項
    １４のいずれかに記載の液体容器。