JP2002036587A

JP2002036587A - 液体容器および液体容器製造方法

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Publication number: JP2002036587A
Application number: JP2000229434A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsukada; 憲児塚田; Munehide Kanetani; 宗秀金谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】液体が誤って圧電装置に付着せず、圧電装置
が誤って液体の有無を検出することが無い液体容器を提
供する。液体容器内の液体が消費された後に、圧電装置
の前面に配設されているキャビティ内に液体が残存しな
い液体容器を提供する。さらに、液体が消費された後
に、液体容器内に液体がほとんど残存せず、容器本体内
の液体を完全に使い切ることができる液体容器を提供す
る。さらに、リサイクルし易く、またリサイクルするた
めの時間が短く、コストが低廉である液体容器を提供す
る。【解決手段】本発明による液体容器は、液体を収容す
る容器と、液体を容器の外部へ供給する液体供給口と、
容器内の液体の消費状態を検出しかつ液体と疎液性であ
る疎液部を有する圧電装置と、を備える。当該液体容器
は、インク滴を吐出する記録ヘッドを有するインクジェ
ット記録装置に装着され、記録ヘッドへ容器内の液体を
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、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液体容器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】本発明が適用される液体容器として、イ
ンクジェット式記録装置に装着されるインクカートリッ
ジを例にとって説明する。一般にインクジェット記録装
置には、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式記録ヘッドが搭載
されたキャリッジと、流路を介して記録ヘッドに供給さ
れるインクを収容するインクタンクとを備えており、連
続印刷が可能なように構成されている。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、記録装置に対して着脱可能なカートリッジとし
て構成されているものが一般的である。

【０００３】インクカートリッジのインク消費の管理方
法として、記録ヘッドによって吐出されるインク滴のカ
ウント数と、印字ヘッドのメンテナンス工程で吸引され
たインク量とをソフトウエアにより積算し、計算上でイ
ンク消費を管理する方法や、インクカートリッジに直接
液面検出用の電極を２本取付けることによって、実際に
インクが所定量消費された時点を検知することでインク
消費を管理する方法がある。

【０００４】しかし、ソフトウェアによりインク滴の吐
出数や吸引された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、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。また、
同一カートリッジを一旦取外し、再度装着した場合には
積算されたカウント値は一旦リセットされてしまうの
で、実際のインク残量がまったくわからなくなってしま
う。

【０００５】また、電極によりインクが消費された時点
を管理する方法は、電極とインクカートリッジとの間の
液密構造が複雑化する。さらに、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。さら
に、２本の電極をそれぞれインクカートリッジの別な場
所に装着する必要があるため、製造工程が多くなる。

【０００６】一方で、音響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
態を検知する圧電装置による方法がある。本方法によれ
ば、上記した問題点は無い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、音響インピー
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圧電装置による方法で
は、インクの液面を検出するために圧電装置はインクと
接触する構造となっている。それ故、インクが消費さ
れ、インクの液面が圧電装置の装着されている位置より
下に低下した場合に、振動や揺動等によって、インクが
誤って圧電装置に付着すると、インクが無いにもかかわ
らず、インクが有ると誤って検出するおそれがある。ま
た、インクカートリッジの内壁面にインク滴が付着し、
そのインク滴が垂れ下がってきて、インクが圧電装置に
付着した場合にも、同様の誤検出が生じる可能性があ
る。

【０００８】また、圧電装置の前面にキャビティが配設
されている構造の場合、インクカートリッジ内のインク
が消費された後、圧電装置のキャビティ内にインクが残
存していない方がより顕著にインクの有無を検出するこ
とができる。従って、圧電装置のキャビティ内にインク
を残存させないことが好ましい。

【０００９】また、従来のインクカートリッジにおいて
は、インクカートリッジの内壁や流路にインクが付着す
ることなどによってインクが残存してしまい、インクカ
ートリッジ内のインクを完全に使い切ることができない
ことがある。インクカートリッジ内に残存したインクは
長期間大気に接触することによって質が低下し、異物と
ともに固化する。このようなインクカートリッジに新し
いインクを再充填する場合、質の悪いインクや異物が混
在し、インクの品質を低下させる虞がある。

【００１０】さらに従来のインクカートリッジにおいて
は、インクカートリッジをリサイクルする際には、内部
の洗浄を十分に行わなければならない。特に内部の流路
形状が複雑なインクカートリッジをリサイクルする場
合、その洗浄に時間がかかり、コストが高くなるという
問題もある。

【００１１】近年において、環境問題が大きな社会問題
となっている最中、リサイクルし易いインクカートリッ
ジの提供が非常に望まれる。

【００１２】そこで本発明は、上記した従来の問題点に
鑑み、圧電装置が誤って液体の有無を検出することが無
い液体容器を提供することを目的とする。

【００１３】また、圧電装置にキャビティが配設されて
いる場合、液体容器内の液体が消費されたときに、圧電
装置のキャビティ内に液体が残存しないように設計され
た液体容器を提供することを目的とする。

【００１４】さらに、液体が消費された後に、液体容器
内に液体がほとんど残存せず、容器本体内の液体を完全
に使い切ることができる液体容器を提供することを目的
とする。

【００１５】さらに、リサイクルし易く、またリサイク
ルするための時間が短く、コストが低廉である液体容器
を提供することを目的とする。

【００１６】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。

【００１７】

【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、液体を収容する容器本体
と、容器本体内の液体を外部へ供給する液体供給口と、
容器本体内の液体の消費状態を検出する圧電装置とを備
え、容器本体内の液体と疎液性である疎液部を有する。
好ましくは、疎液部は圧電装置のうち容器本体内の液体
と接触する振動領域を含む。

【００１８】圧電装置は容器本体内の液体と接触するこ
とができるように容器本体の内方に開口するキャビティ
を有してもよい。この場合、好ましくは、疎液部はキャ
ビティの内側面を含む。

【００１９】圧電装置は圧電性を有する材料を前記容器
本体に装着する基板を有していてもよい。この場合、好
ましくは、疎液部は基板のうち容器本体内の液体と接触
する部分を含む。また、疎液部は圧電装置を容器本体に
取り付けるための取付構造体を含んでいてもよい。疎液
部は当該液体容器のうち容器本体内の液体と接触する部
分全体であってもよい。好ましくは、疎液部と容器本体
内の液体との接触角が約７０度以上である。

【００２０】本発明に従った液体容器は液体容器疎液部
の少なくとも周辺が容器本体内の液体と親液性であって
もよい。好ましくは、疎液部と容器本体内の液体との接
触角が約７０度以上であり、親液部と容器本体内の液体
との接触角が約３０度以下である。

【００２１】好ましくは、疎液部は容器本体内の液体と
疎液性がある材料を被覆することによって形成されてい
る。疎液部は液体と疎液性がある材料としてフッ素化合
物で被覆してもよい。疎液部は容器本体内の液体と疎液
性がある材料から形成されていてもよい。疎液部は液体
と疎液性がある材料としてテフロン（登録商標）樹脂か
ら形成してもよい。疎液部は所定の材料に粗面化処理を
施すことによって形成してもよい。

【００２２】本発明による液体容器に配備される圧電装
置は、好ましくは、容器本体内の媒体の少なくとも音響
インピーダンスを検出し、この音響インピーダンスの変
化に基づいて液体の消費状態を検出する。好ましくは、
圧電装置は振動部を有し、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、液体の消費状態を
検出する。

【００２３】好ましくは、液体容器は、インク滴を吐出
する記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に装着
され、記録ヘッドへ容器内の液体を供給する。

【００２４】本発明に従った液体容器製造方法の実施の
形態としては、液体を収容する容器本体と、容器本体内
の液体を外部へ供給する液体供給口と、容器本体内の液
体の消費状態を検出する圧電装置とを備えた液体容器
に、容器本体内の液体と疎液性がある疎液部を形成す
る。

【００２５】好ましくは、当該液体容器製造方法は容器
本体内の液体と疎液性がある材料を疎液部に被覆する被
覆ステップを有する。被覆ステップは、疎液部を予め容
器本体内の液体と疎液性がある材料に浸漬させることに
よって被覆してもよい。被覆ステップは、疎液部に容器
本体内の液体と疎液性がある材料を塗布することによっ
て被覆してもよい。被覆ステップは、疎液部に容器本体
内の液体と疎液性がある被膜層を貼付することによって
被覆してもよい。

【００２６】被覆ステップは、疎液部に容器本体内の液
体と疎液性がある材料を堆積することによって被覆して
もよい。被覆ステップは、疎液部に容器本体内の液体と
疎液性がある材料をメッキ処理することによって、疎液
部に容器本体内の液体と疎液性がある材料を被覆しても
よい。

【００２７】当該液体容器製造方法は、容器本体内の液
体と疎液性がある材料を用いて疎液部を形成する形成ス
テップを有してもよい。当該液体容器製造方法は、所定
の材料に紫外線を照射することによって疎液部を形成す
る形成ステップを有してもよい。当該液体容器製造方法
は、疎液部は所定の材料に粗面化処理を施すことによっ
て疎液部を形成する形成ステップを有してもよい。

【００２８】また、本発明に従った液体容器製造方法の
実施例としては、液体を収容するための容器本体および
容器本体内の液体を外部へ供給する液体供給口を備えた
液体容器と、容器本体内の液体の消費状態を検出する圧
電装置とを準備し、圧電装置に容器本体内の液体と疎液
性がある疎液部を形成した後に圧電装置を液体容器に配
備してもよく、圧電装置を液体容器に配備した後に圧電
装置に容器本体内の液体と疎液性がある疎液部を形成し
てもよい。

【００２９】さらに、本発明に従った液体容器製造方法
の実施例としては、液体を収容するための容器本体およ
び容器本体内の液体を外部へ供給する液体供給口を備え
た液体容器と、容器本体内の液体の消費状態を検出する
圧電装置と、圧電装置を液体容器に取り付けるための取
付構造体とを準備し、圧電装置を取付構造体に配備した
後に少なくとも圧電装置に容器本体内の液体と疎液性が
ある疎液部を形成し、疎液部の形成後に取付構造体を容
器本体に取り付けてもよく、少なくとも圧電装置に容器
本体内の液体と疎液性がある疎液部を形成した後に、圧
電装置を取付構造体に配備し、該取付構造体を容器本体
に取り付けてもよい。

【００３０】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。

【００３１】

【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。

【００３２】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。例えばアクチュエータが液体容
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。

【００３３】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、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に基づいている。音響インピー
ダンスの変化を検知する手段としてアクチュエータ１０
６が用いられる。インクを収容する容器本体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。容器本体１の底面１ａの外側には、アクチ
ュエータ１０６が貫通孔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と接触する媒体がインクか
ら気体へと変更するべく、アクチュエータ１０６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、振動を発生する手段を独立して設け、アクチュエー
タ１０６を単に検知手段として用いても良い。

【００３４】図２は、図１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。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２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、容器本体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。容器本体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。

【００３５】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。

【００３６】図３は、圧電装置の一実施形態であるアク
チュエータ１０６の図である。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３（Ａ）は、アクチュエータ１０６の拡大平面図
である。図３（Ｂ）は、アクチュエータ１０６のＢ−Ｂ
断面を示す。図３（Ｃ）は、アクチュエータ１０６のＣ
-Ｃ断面を示す。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】図３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１６
２内の少なくとも周辺に液体が無い状態となる。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、液面がアクチュエータ１０６の取付位
置よりも下にある状態であるかを検知することができ
る。

【００４７】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、それぞれ
従来の材料と任意の液体に対して疎液性である材料とを
示す図である。疎液性は、任意の液体との疎液性を意味
し、疎水性、疎油性、撥水性、撥油性、離水性、離油
性、超疎水性、超疎油性、超撥水性、超撥油性、超離水
性、超離油性等を含む。液体Ｌと材料Ｂ１または材料Ｂ
２とはそれぞれ接触角θ１または接触角θ２で接触す
る。図４（Ａ）において、接触角θ１は接触角θ２に比
較して小さい。接触角θ１は約３０度から約６０度であ
る。材料Ｂ１は、疎液処理が施されておらず疎液性を有
さないからである。一方で、図４（Ｂ）において、接触
角θ２は接触角θ１より大きく、材料Ｂ２が液体Ｌと疎
液性を示す。よって、材料Ｂ２は液体Ｌに対して疎液性
の材料である。本実施例においては、疎液部に対する液
体の接触角は約６０度以上であり、１８０度に近ければ
近いほど好ましい。

【００４８】疎液部は、材料自体を疎液性にしてもよ
い。また、材料自体が疎液性でない場合であっても、疎
液性の材料を被覆することによって、疎液性にしてもよ
い。疎液性の高い材料は、液体との関係において液体の
表面張力が大きい材料といってもよい。

【００４９】図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、アクチュ
エータ１０６が容器本体1の側壁に配備されている部分
を拡大した断面図である。図５（Ａ）は疎液部を有しな
い従来例の断面図である。図５（Ｂ）は本発明による疎
液部を有する実施例の断面図である。

【００５０】図５（Ａ）の従来例においては、疎液部が
ない。従って、アクチュエータ１０６の周辺にインクが
無いときにインクが振動領域１７６ａに誤って付着した
場合に、インク滴Ｍが滞留する。また、振動領域１７６
ａの周辺にインクが付着しても、インク滴Ｍが垂れ下が
って振動領域１７６ａに誤って付着する場合がある。そ
れにより、アクチュエータ１０６は、インクが無いにも
かかわらず、インクが有ると誤って検出する虞がある。

【００５１】一方で、図５（Ｂ）における本発明の実施
例において、疎液部は容器本体1内のインクに対して疎
インク性を有する部分を意味する。アクチュエータ１０
６は容器本体1内のインクと疎インク性である疎液部を
有する。振動板１７６のうち、少なくともインクと接触
する振動領域１７６ａが疎液部に含まれる。振動領域１
７６ａが疎液部に含まれることによって、アクチュエー
タ１０６の周辺にインクが無いときにインクが振動領域
１７６ａに誤って付着しても、インクとの接触角が大き
いので、インクは、振動領域１７６ａに滞留することが
できず、インクの自重によって落下する。従って、アク
チュエータ１０６は、インクが無いにもかかわらず、イ
ンクが有ると誤って検出することがない。

【００５２】振動領域１７６ａの周辺を疎液部に含めて
も良い。例えば、キャビティ１６２の内側面１６１ａを
疎液部に含めてもよい。さらに、容器本体１の内方へ向
かう基板１７８の基板裏面１７８ａを疎インク性として
疎液部に含めてもよい。また、アクチュエータ１０６だ
けでなく、容器本体1の貫通孔１ｃや容器本体1の内壁面
１ｄを疎インク性とすることによって、アクチュエータ
１０６および容器本体1を疎液部に含めてもよい。この
ように、振動領域１７６ａの周辺を疎液部にすることに
よって、誤って付着したインクがキャビティ１６２や貫
通口１ｃに滞留することがない。それにより、アクチュ
エータ１０６は、インクが無いにもかかわらず、インク
が有ると誤って検出することがない。

【００５３】さらに、アクチュエータ１０６、容器本体
1およびインク供給口２を含め、インクカートリッジ内
のインクが接触している部分の全部を疎インク性にして
もよい。かかる場合には、インクカートリッジ内のイン
クと接触する部分の全部が疎液部になる。

【００５４】インクカートリッジ内部の全体を疎液部に
することにより、容器本体１の内部やアクチュエータ１
０６にインクが滞留しない。よって、インクカートリッ
ジ内のインク全部を無駄なく使い切ることができる。

【００５５】また、このようなインクカートリッジを用
いた場合、インクを再充填する際に、インクカートリッ
ジ内にインクが残存しないため、大気に触れることによ
って質の低下した古いインクを混合させることなく、新
しいインクを再充填することができる。

【００５６】さらに、インクカートリッジ内にインクが
残存しないため、インクカートリッジをリサイクルする
際には、容器本体１内を洗浄する必要が無い、もしくは
ごく簡単な洗浄で十分である。例えば、空のインクカー
トリッジを洗浄する場合に、容器本体1内に収容されて
いたインクよりもインクカートリッジ内の内壁やアクチ
ュエータ１０６と親和性の高い洗浄液で軽く濯げばよ
い。より詳細には、インクカートリッジが水性のインク
を使用していた場合には、インクカートリッジ内部とよ
り親和性が高い油性の洗浄液で軽く濯げばよい。従っ
て、インクカートリッジをリサイクルする際の洗浄時間
が短時間で済む。よって、インクカートリッジをリサイ
クルするためのコストが低廉になる。

【００５７】洗浄液は、インクより高い親液性を有すれ
ばよく、特に限定はない。インクより高い親液性を有す
る洗浄液は、インクカートリッジの内壁やアクチュエー
タ１０６とより馴染み易い。従って、インクカートリッ
ジ内に残存していた不純物などを簡単に洗い流すことが
できる。

【００５８】キャビティ１６２内にインクを残存させな
いために、キャビティ１６２内を疎インク性にしつつ、
キャビティ１６２の周辺の基板裏面１７８ａを親インク
性にしてもよい。

【００５９】親液性は、任意の液体との親和性を意味
し、親水性、親油性、超親水性、超親油性等を含む。ま
た、親液部に対する液体の接触角は約３０度以下であ
り、０度に近ければ近いほど好ましい。

【００６０】さらに、貫通孔１ｃ内にインクを残存させ
ないために、キャビティ１６２内、基板裏面１７８ａお
よび貫通孔１ｃの内壁を疎インク性にしつつ、貫通孔１
ｃの周辺の内側面１ｄを親インク性にしてもよい。それ
によって、キャビティ１６２や貫通孔１ｃ内のインク
は、キャビティ１６２内や貫通孔１ｃ内に残存しにく
く、かつ基板裏面１７８ａや内側面１ｄを伝って容器本
体１の下方へ流出しやすくなる。また、アクチュエータ
１０６およびその周辺にインクが付着した場合であって
も、インクは滞留することなく流れ落ちる。

【００６１】キャビティ１６２内に液体容器内の液体が
残存しない場合には、キャビティ１６２内または貫通孔
１ｃ内のインクが残存する場合と比較して、アクチュエ
ータ１０６が検知する少なくとも音響インピーダンスの
変化が顕著になる。よって、アクチュエータ１０６は、
インクカートリッジ内のインクの有無をより顕著かつ正
確に検出することができる。

【００６２】キャビティ１６２内または貫通孔１ｃ内を
疎インク性にすることによって、インクカートリッジ内
にインクを充填する場合に、インクがキャビティ１６２
内または貫通孔１ｃ内にも充填することが困難になる。
しかし、インクカートリッジの製造においてインクを容
器本体１内に充填するとき、またはインクカートリッジ
を再利用するときに、インクカートリッジ内部を真空引
きなどによって負圧にし、その負圧を利用してインクカ
ートリッジ内にインクを充填または再充填する。それに
よって、インクがキャビティ１６２内または貫通孔１ｃ
内に満たされる。また、インクを貫通口１ｃから導入す
ることによって、真空引きに依らずにインクがキャビテ
ィ１６２内または貫通孔１ｃ内に満たされるように充填
することもできる。さらに、他の任意の方法によってイ
ンクがキャビティ１６２内または貫通孔１ｃ内に満たさ
れるように工夫してもよい。

【００６３】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、アクチュ
エータ１０６が容器本体1の側壁に配備されている部分
を拡大した断面図である。インクの液面がアクチュエー
タ１０６を通過した後に、誤ってアクチュエータ１０６
に付着しようとするインク滴も図示している。

【００６４】図６（Ａ）は、従来例を示す図である。貫
通口１ｃおよびキャビティ１６２内が疎インク性でない
ので、インク滴Ｍは、アクチュエータ１０６および貫通
口１ｃに付着し、滞留する。従って、アクチュエータ１
０６はインクカートリッジ内のインクが無いにもかかわ
らず、有ると誤って検出するおそれがある。

【００６５】図６（Ｂ）は、本発明による実施例を示す
図である。貫通口１ｃおよびキャビティ１６２内を疎イ
ンク性にすることによって、インク滴Ｍは、アクチュエ
ータ１０６に付着することができず、表面張力により球
形に近い形状を維持したまま下方へ落する。従って、ア
クチュエータ１０６はインクカートリッジ内のインクの
有無を誤って検出することが無い。

【００６６】次に、疎液性の材料について説明する。疎
液部を形成するための疎液性の材料は特に限定しない。
従って、任意の疎液性の材料を使用することができる。
疎液性の強い材料としては、フッ素系樹脂（フルオロア
ルキル化合物）、やシリコーン系樹脂を含む材料が一般
的である。例えば、フルオロオレフィンや、パーフロロ
基を有するフッ素系樹脂は、熱的及び化学的に安定であ
り、耐水性、耐薬品性、耐溶剤性、離型性、耐摩擦性、
撥水性等に優れる。シリコーン系樹脂は、撥水撥油性に
優れるが、高度を保持するためにアクリル樹脂、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂等の他の樹脂との併用、変性によ
って塗料の組成が構成されることが多い。

【００６７】より詳細には、ラッカー型フッ素樹脂材
料、フッ素系紫外線硬化型材料、熱硬化型フッ素樹脂材
料、フッ素系シランカップリング剤、フッ素樹脂粒子を
分散したエポキシ樹脂組成物、含フッ素エポキシ樹脂組
成物、フッ素含有ジオール、テフロン（ＰＴＦＥ）があ
る。

【００６８】また、シランカップリング剤、シリコーン
界面活性剤、シリコーンゴム、ペトロラタム、水酸基含
有シリコーン、シリコーンとアクリル樹脂の２成分系を
用いるもの、エチルシリケート、Ｎ−ブチルシリケー
ト、Ｎ−プロピルシリケート、クロロシラン、アルコキ
シシラン、シラザン、などがある。

【００６９】さらに、エポキシ樹脂、カチオン重合触
媒、ジグライム、ＰＰ、ＰＥ、ＰＡ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、
ＰＳＦ、ＰＥＳ、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、ＯＰＰ、ＰＶＣ、
マレイン化石油樹脂アルカリ塩、パラフィン系ワック
ス、光触媒を利用したものでもよい。

【００７０】所定の材料の表面に疎液性の材料を被覆す
る方法も特定しない。従って、疎液性の材料を被覆する
ための任意の方法を使用することができる。疎液性の材
料を被覆する方法としては、例えば、メッキ処理、コー
ティング、被膜層の貼付、堆積などの方法がある。その
他の既知の任意の技術を用いて疎液性の材料を被覆すれ
ばよい。例えば、コーティングによる方法の場合、疎液
部が回転する前にもしくは回転しているときに疎液性の
部材を垂らし、疎液部を回転させることによって被覆す
るスピンコートや、疎液部を疎液性の部材に浸漬するこ
とによって被覆するディップコートや、ロールによって
疎液性の部材を親液部に塗布するロールコートによるコ
ーティングなどで塗布してもよい。また、単に刷毛など
によって親液性の部材を疎液部に塗布してもよい。ま
た、疎液部は疎液性の材料から形成される被膜層を所定
箇所に貼付することによって形成してもよい。また、堆
積による方法としては、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパ
ッタリング、真空蒸着がある。

【００７１】材料の表面の粗度が撥水性に影響する場合
がある。例えば、接触角が９０度以上の材料を粗面化処
理することによって疎液性が高まる。

【００７２】また、例えば、材料がフラクタル構造を有
する疎水性の材料の場合には、その材料は表面の粗度を
高めると超撥水表面または超撥油表面になる。従って、
フラクタル構造を有する疎液性の材料の表面を粗面化処
理することによって、疎液部を形成してもよい。ただ
し、粗面化処理することによって疎液性になる材料であ
れば、フラクタル構造を有する材料に限定しない。

【００７３】また、図７は、アクチュエータ１０６を取
り付けるための取付構造体の一形態として、モジュール
体１００を示す斜視図である。図７には、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
した構成が示される。モジュール体１００はインクカー
トリッジの容器本体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、容器本体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、容器本体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。また、アクチュエータ１０６をモジュール体１
００に配備するための圧電装置装着部１０５が設けられ
る。液体容器取付部１０１は、平面がほぼ矩形の基台１
０２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。ま
た、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１
０６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。

【００７４】本実施例における疎液部を有するインクカ
ートリッジの製造方法としては以下の方法が挙げられ
る。

【００７５】第１の実施例は、図３のアクチュエータ１
０６をキャビティ１６２が露出するように所定の治具に
備えもしくはマスキングする。疎液部を形成するための
装置に所定の治具を取り付け、キャビティ１６２の内部
を疎液性にする。その後にモジュール体１００にアクチ
ュエータ１０６を取り付け、モジュール体１００をイン
クカートリッジに配備する。所定の治具はキャビティ１
６２の部分に孔を設けた樹脂、金属の材料から形成され
る。また、熱可塑性樹脂を用いてキャビティ１６２以外
の部分をマスキングしてもよい。本実施例によって、ア
クチュエータ１０６にのみ疎液部を形成することができ
る。また、疎液部を形成するためにアクチュエータ１０
６を取り扱うことができれば足りる。従って、インクカ
ートリッジの製造設備が比較的小さくすることができ
る。それにより、同一のインクカートリッジを製造する
ためのコストを低減させることができる。

【００７６】第２の実施例は、モジュール体１００に図
３のアクチュエータ１０６を取り付ける。その後にアク
チュエータ１０６をキャビティ１６２が露出するように
所定の治具に備えもしくはマスキングする。疎液部を形
成するための装置に所定の治具を取り付け、キャビティ
１６２の内部またはキャビティ１６２の内部およびその
周辺のモジュール体１００を疎液性にする。その後にモ
ジュール体１００をインクカートリッジに配備する。本
実施例によって、アクチュエータ１０６の周辺にあるモ
ジュール体１００の部分をキャビティ１６２の内部と同
時に疎液化処理することによって、キャビティ１６２の
内部およびその周辺のモジュール体１００を疎液性にす
ることができる。

【００７７】第３の実施例は、モジュール体１００に図
３のアクチュエータ１０６を取り付け、モジュール体１
００をインクカートリッジに配備する。その後にアクチ
ュエータ１０６をキャビティ１６２が露出するように所
定の治具に備えもしくはマスキングする。疎液部を形成
するための装置に所定の治具を取り付け、キャビティ１
６２の内部またはキャビティ１６２の内部およびその周
辺のモジュール体１００を疎液性にする。本実施例によ
って、アクチュエータ１０６、モジュール体１００およ
びインクカートリッジの内部を同時に疎液化処理するこ
とによって、キャビティ１６２の内部およびその周辺の
モジュール体１００さらにインクカートリッジの内部を
疎液性にすることができる。

【００７８】本実施例によるモジュール体１００につい
ても、インクと接触する部分を疎液性にしてもよい。

【００７９】図８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、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。本実施例によるインクカートリ
ッジの容器８内またはアクチュエータ１５、１６および
１７についても、それぞれ疎液性を有する。また、各イ
ンク質９、１０及び１１の内壁が疎インク性になるよう
に形成してもよい。

【００８０】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。

【００８１】

【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よる液体容器は、液体が誤って圧電装置に付着せず、圧
電装置が誤って液体の有無を検出することが無い。

【００８２】また、本発明による液体容器は、圧電装置
の前面にキャビティが配設されている場合、液体容器内
の液体が消費された場合に、圧電装置のキャビティ内に
液体が残存しない。

【００８３】さらに、本発明による液体容器によれば、
液体が消費された後に、液体容器内に液体がほとんど残
存せず、容器本体内の液体を完全に使い切ることができ
る。

【００８４】さらに、本発明による液体容器によれば、
リサイクルし易く、またリサイクルするための時間が短
く、コストが低廉になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】図１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。

【図３】圧電装置の一実施形態であるアクチュエータ１
０６の図である。

【図４】ある液体に対して親液性である材料と疎液性で
ある材料とを示す図である。

【図５】アクチュエータ１０６が容器本体１に配備され
ている部分を拡大した断面図である。

【図６】アクチュエータ１０６が容器本体1の側壁に配
備されている部分を拡大した断面図である。

【図７】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。

【図８】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。

【符号の説明】

１・・・容器１ｃ・・・貫通孔１ｄ・・・内側面２・・・インク供給口４・・・パッキン５・・・バネ６・・・弁体７・・・半導体記憶手段９、１０、１１・・・インク室１２、１３、１４・・・インク供給口１５、１６、１７・・・アクチュエータ１０・・・アクチュエータ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１００・・・モジュール体１０１・・・液体容器取付部１０２・・・基台１１６・・・円柱部１６０・・・圧電層１６１・・・開口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１７６・・・振動板１７６ａ・・・振動領域１７８・・・基板１７８ａ・・・基板接触面Ｌ・・・液体Ｂ２、Ｂ１・・・材料 θ・・・接触角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を収容する容器本体と、前記容器本
体内の液体を外部へ供給する液体供給口と、前記容器本
体内の液体の消費状態を検出する圧電装置とを備え、前
記容器本体内の液体と疎液性である疎液部を有すること
を特徴とする液体容器。
【請求項２】前記疎液部は前記圧電装置のうち前記容
器本体内の液体と接触する振動領域を含むことを特徴と
する請求項１に記載の液体容器。
【請求項３】前記圧電装置は前記容器本体内の液体と
接触することができるように前記容器本体の内方に開口
するキャビティを有し、前記疎液部は前記キャビティの
内側面を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体容
器。
【請求項４】液体を収容するための容器本体および前
記容器本体内の液体を外部へ供給する液体供給口を備え
た液体容器と、前記容器本体内の液体の消費状態を検出
する圧電装置とを準備するステップと、前記圧電装置に前記容器本体内の液体と疎液性がある疎
液部を形成する形成ステップと、前記形成ステップの後に前記圧電装置を前記液体容器に
配備する配備ステップと、を有することを特徴とする液体容器製造方法。
【請求項５】液体を収容するための容器本体および前
記容器本体内の液体を外部へ供給する液体供給口を備え
た液体容器と、前記容器本体内の液体の消費状態を検出
する圧電装置とを準備するステップと、前記圧電装置を前記液体容器に配備する配備ステップ
と、前記配備ステップの後に前記圧電装置に前記容器本体内
の液体と疎液性がある疎液部を形成する形成ステップ
と、を有することを特徴とする液体容器製造方法。
【請求項６】液体を収容するための容器本体および前
記容器本体内の液体を外部へ供給する液体供給口を備え
た液体容器と、前記容器本体内の液体の消費状態を検出
する圧電装置と、前記圧電装置を前記液体容器に取り付
けるための取付構造体とを準備するステップと、前記圧電装置を前記取付構造体に配備する配備ステップ
と、前記配備ステップの後に少なくとも前記圧電装置に前記
容器本体内の液体と疎液性がある疎液部を形成する形成
ステップと、前記形成ステップの後に前記取付構造体を前記容器本体
に取り付ける取付ステップと、を有することを特徴とする液体容器製造方法。
【請求項７】液体を収容するための容器本体および前
記容器本体内の液体を外部へ供給する液体供給口を備え
た液体容器と、前記容器本体内の液体の消費状態を検出
する圧電装置と、前記圧電装置を前記液体容器に取り付
けるための取付構造体とを準備するステップと、少なくとも前記圧電装置に前記容器本体内の液体と疎液
性がある疎液部を形成する形成ステップと、前記形成ステップの後に前記圧電装置を前記取付構造体
に配備する配備ステップと、前記配備ステップの後に前記取付構造体を前記容器本体
に取り付ける取付ステップと、を有することを特徴とする液体容器製造方法。