JP2002156268A

JP2002156268A - 液体消費状態検出器

Info

Publication number: JP2002156268A
Application number: JP2000351795A
Authority: JP
Inventors: Noboru Tamura; 村登田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2002-05-31
Anticipated expiration: 2020-11-17
Also published as: JP3804855B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の圧電素子が設けられたインクカートリ
ッジ等において、検出制御回路が効率良く構成された液
体消費状態検出器を提供すること。【解決手段】本発明による液体消費状態検出器は、液
体を収容する収容空間に少なくとも一部が露出すると共
に当該収容空間に対して振動可能な振動部と、駆動信号
に基づいて振動部を振動させることが可能であると共に
振動部の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素
子と、を備える。液体消費状態検出部１２００、１２１
０が、圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費
状態を検出する。振動部及び圧電素子は、複数が配置さ
れており、各振動部は、互いに異なる固有振動数を有し
ている。複数の圧電素子は、直列に接続されている。液
体消費状態検出部は、複数の圧電素子に対して共通に設
けられている。

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、とりわけ、共振周波数の変
化を検出することで、インク等の液体の消費状態を検知
することができる液体消費状態検出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においては、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
をインク滴として吐出するノズル開口と、を有するイン
クジェット記録ヘッドが、キャリッジに搭載されてい
る。

【０００３】インクジェット記録装置では、インクタン
ク内のインクが流路を介して記録ヘッドに供給され続け
ることにより、印刷を継続可能に構成されている。イン
クタンクは、例えばインクが消費された時点でユーザが
簡単に交換できる、着脱可能なカートリッジとして構成
されている。

【０００４】従来、インクカートリッジのインク消費の
管理方法としては、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
や、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。

【０００５】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
理する方法には、次のような問題がある。ヘッドの中に
は吐出インク滴に重量バラツキを有するものがある。画
質には影響を与えないが、累積した場合を考慮して、マ
ージンを持たせてインクカートリッジに充填してある。
従って、個体によっては、マージン分だけインクが余る
という問題が生ずる。

【０００６】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。このた
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、電極のシール
構造が複雑化し得る。また、電極の材料としては、通常
は導電性が良く耐腐食性も高い貴金属が使用されるの
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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特願２０００−１４７
０５２号は、上記の課題を解決すべく、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
容器に装着される圧電装置及びモジュール体を開示して
いる。また、特願２０００−１４６９６６号は、そのよ
うな圧電装置及びモジュール体に利用され得る検出制御
回路を開示している。

【０００８】本件発明者は、複数の圧電素子が設けられ
たインクカートリッジ等において、当該複数の圧電素子
の各々に対してそれぞれに検出制御回路を構成すること
は、設置スペースの点でもコストの点でも問題であるこ
とを知見した。

【０００９】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、複数の圧電素子が設けられたインクカー
トリッジ等において、検出制御回路が効率良く構成され
た液体消費状態検出器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、液体を収容す
る収容空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収
容空間に対して振動可能な振動部と、駆動信号に基づい
て振動部を振動させることが可能であると共に、振動部
の振動によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、
圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を
検出する液体消費状態検出部と、を備え、振動部及び圧
電素子は、複数が配置されており、各振動部は、互いに
異なる固有振動数を有しており、複数の圧電素子は、直
列に接続されており、液体消費状態検出部は、複数の圧
電素子に対して共通に設けられていることを特徴とする
液体消費状態検出器である。

【００１１】あるいは、本発明は、液体を収容する収容
空間に少なくとも一部が露出すると共に、当該収容空間
に対して振動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動
部を振動させることが可能であると共に、振動部の振動
によって逆起電力信号を発生させる圧電素子と、圧電素
子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を検出す
る液体消費状態検出部と、を備え、収容空間は、複数が
配置されており、複数の収容空間の各々に、振動部及び
圧電素子が設けられており、各振動部は、互いに異なる
固有振動数を有しており、複数の圧電素子は、直列に接
続されており、液体消費状態検出部は、複数の圧電素子
に対して共通に設けられていることを特徴とする液体消
費状態検出器である。

【００１２】本発明によれば、液体消費状態検出器が複
数の圧電素子に対して共通に設けられているため、設置
スペースの点でもコストの点でも、液体消費状態検出器
の構成が効率化され得る。特に、複数の圧電素子が直列
に接続されているため、回路構成が極めて簡単化され得
る。直列に接続された圧電素子からの信号が、どの圧電
素子において発生した信号であるかは、各振動部の固有
振動数が異なることによって特定可能である。

【００１３】好ましくは、液体消費状態検出部は、各振
動部の固有振動数にそれぞれ対応した複数のバンドパス
フィルタ回路と、バンドパスフィルタ回路を通過した信
号に基づいて液体消費状態を検出する検出本体部と、を
有している。この場合、バンドパスフィルタ回路によっ
て特定の周波数帯以外のノイズが除去され得るので、液
体消費状態の検出精度が向上され得る。

【００１４】より具体的には、複数のバンドパスフィル
タ回路は例えば並列に接続され、複数のバンドパスフィ
ルタ回路の各々に導通用スイッチが接続され得る。この
場合、所望のバンドパスフィルタ回路を選択的に利用す
ることが容易である。さらに、導通用スイッチは、いず
れか１つの導通用スイッチが導通状態の時に他の導通用
スイッチが非道通状態であるよう制御されることが好ま
しい。この場合、選択された単一の圧電素子からの信号
のみを、容易に抽出することができる。導通用スイッチ
は、例えば、半導体スイッチによって構成され得る。こ
の場合、機械式スイッチに比べて安価かつ小型であり、
低電流で、信頼性も高い。

【００１５】液体消費状態検出部は、例えば、逆起電力
信号の周波数を測定するようになっている。逆起電力信
号の周波数は、収容空間内の物質の共振周波数に対応す
るため、これによって液体消費状態を簡易かつ正確に検
出することができる。

【００１６】具体的には、液体消費状態検出部は、逆起
電力信号の所定時間の振動回数を計測するカウンタを有
しており、当該カウンタにより計測された数値に基づい
て、逆起電力信号の周波数を測定するようになってい
る。

【００１７】あるいは、液体消費状態検出部は、逆起電
力信号が所定回数だけ振動する間の時間を計測するため
のクロックカウンタを有しており、当該クロックカウン
タにより計測された時間に基づいて、逆起電力信号の周
波数を測定するようになっている。

【００１８】また、好ましくは、振動部の液体収容空間
に対して露出する部分は、液体収容空間側から見て対称
な形状となっている。そして、圧電素子は、好ましく
は、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の略中
心の位置で、当該振動部の液体収容空間側とは反対側に
固定されている。

【００１９】特に好ましくは、振動部の液体収容空間に
対して露出する部分は、液体容器内面側から見て円形と
なっている。

【００２０】また、好ましくは、圧電素子の振動方向
は、振動部の液体収容空間に対して露出する部分に対し
て略垂直となっている。

【００２１】なお、以上のような特徴のいずれかを有す
る液体消費状態検出器と、液体を収容するための収容空
間を区画する壁部と、を備えた液体容器（例えばインク
カートリッジ）も、本件の保護対象である。

【００２２】この場合、液体容器は、液体消費状態検出
器によって検出された液体消費状態を記憶する記憶部を
更に備えることが好ましい。

【００２３】さらに、以上のような特徴を有する液体容
器と、液体容器に接続され液体容器内に収容されている
液体を消費する液体消費本体部と、を備えた液体消費装
置（例えばインクジェット記録装置）も、本件の保護対
象である。

【００２４】あるいは、液体を収容する収容空間に少な
くとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振
動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動さ
せることが可能であると共に、振動部の振動によって逆
起電力信号を発生させる圧電素子と、液体を収容するた
めの収容空間を区画する壁部と、を各々有する複数の液
体容器と、各圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液
体消費状態を検出する液体消費状態検出部と、各液体容
器に接続され、液体容器内に収容されている液体を消費
する液体消費本体部と、を備え、各振動部は、互いに異
なる固有振動数を有しており、複数の圧電素子は、直列
に接続されており、液体消費状態検出部は、複数の圧電
素子に対して共通に設けられていることを特徴とする液
体消費装置も、本件の保護対象である。

【００２５】あるいは、液体を収容する収容空間に少な
くとも一部が露出すると共に、当該収容空間に対して振
動可能な振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動さ
せることが可能であると共に、振動部の振動によって逆
起電力信号を発生させる圧電素子と、液体を収容するた
めの収容空間を区画する壁部と、を有する液体容器と、
圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を
検出する液体消費状態検出部と、液体容器に接続され、
液体容器内に収容されている液体を消費する液体消費本
体部と、を備え、収容空間は、複数が配置されており、
複数の収容空間の各々に、振動部及び圧電素子が設けら
れており、各振動部は、互いに異なる固有振動数を有し
ており、複数の圧電素子は、直列に接続されており、液
体消費状態検出部は、複数の圧電素子に対して共通に設
けられていることを特徴とする液体消費装置も、本件の
保護対象である。

【００２６】これらの場合、液体消費装置は、液体消費
状態検出部によって検出された液体容器の液体消費状態
に基づいて、液体消費本体部における液体の消費動作を
制御する制御回路部を更に備えることが好ましい。

【００２７】あるいは、液体消費装置は、液体消費状態
検出器によって検出された液体消費状態を記憶する記憶
部と、記憶部によって記憶された液体容器の液体消費状
態に基づいて、液体消費本体部における液体の消費動作
を制御する制御回路部と、を更に備えることが好まし
い。

【００２８】さらに、以上のような特徴のいずれかを有
する液体消費状態検出器を制御する制御装置であって、
直列に接続された圧電素子に駆動信号を与え、液体消費
状態検出部に液体消費状態を検出させることを特徴とす
る制御装置も、本件の保護対象である。

【００２９】前記の制御装置あるいは制御装置の各要素
手段は、コンピュータシステムによって実現され得る。

【００３０】また、コンピュータシステムに各装置また
は各手段を実現させるためのプログラム及び当該プログ
ラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も、
本件の保護対象である。

【００３１】ここで、記録媒体とは、フロッピー（登録
商標）ディスク等の単体として認識できるものの他、各
種信号を伝搬させるネットワークをも含む。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を詳細に説明する。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。

【００３３】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。

【００３４】振動現象を利用した液体容器内の液体の状
態の具体的な検出方法としてはいくつかの方法が考えら
れる。例えば、弾性波発生手段により液体容器の内部に
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、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。

【００３５】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、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がある。
あるいは、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。

【００３６】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。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。

【００３７】このアクチュエータ１０６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。特には、残
留振動により共振周波数を検出することで音響インピー
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。

【００３８】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１
０６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。

【００３９】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）に配置される振動板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
の間に配設され両者を電気的に結合する補助電極１７２
と、を有する。

【００４０】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の円形部分を有
する。そして、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が、圧電素子を形成
している。

【００４１】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。

【００４２】キャビティ１６２は、開口１６１と面する
振動板１７６の部分と基板１７８の開口１６１とによっ
て形成される。圧電素子とは反対側の基板１７８の面
（以下、裏面という）は、液体容器内方に面している。
これにより、キャビティ１６２は液体と接触するように
構成されている。なお、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て
いる。

【００４３】下部電極１６６は、振動板１７６の表面
（液体容器とは反対側の面）に位置している。下部電極
１６６の主要部である円形部分の中心と開口１６１の中
心とは、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の円形部分の面積は、開口１６１の
面積よりも小さくなるように設定されている。

【００４４】一方、下部電極１６６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配置（形成）されている。この場
合、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。

【００４５】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配置（形成）されて
いる。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１６６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。

【００４６】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
となっている。これにより、圧電層１６０は効果的に変
形駆動され得る。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。

【００４７】上述のように、このような圧電素子は振動
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。このような構造のために、振動板１７
６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。

【００４８】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１６６の円形部分の各
面積が、開口１６１の面積より小さいことにより、振動
板１７６がより振動しやすくなっている。

【００４９】さらに、圧電層１６０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
うちで圧電効果を発生する部分を決定する。

【００５０】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の中心とほぼ一致している。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の全体のほぼ中心に位
置している。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。

【００５１】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。

【００５２】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
得る不要な振動を励起することがない。このため、共振
周波数の検出精度が向上する。

【００５３】更に、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、製造が容易であ
り、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。

【００５４】また、振動部が等方的な形状であるので、
接着の際に固定のばらつきの影響を受けにくく、液体容
器に均等に接着され得る。すなわち、アクチュエータ１
０６の液体容器への実装性がよい。

【００５５】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
る。すなわち、残留振動の共振モードにおいて、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。

【００５６】また、円形形状の振動板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。

【００５７】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。すなわ
ち、アクチュエータ１０６は、コンプライアンスの小さ
い（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（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、振動板１７６の変位を大きくできる。このた
め、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。

【００５８】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。

【００５９】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１６
１の縁付近に位置する。

【００６０】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ている。一方、下部電極端
子１７０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ている。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１６８と接続する途中において、圧電層１６
０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
成することは難しい。かりに上部電極１６４だけで段差
を形成することが可能であったとしても、上部電極１６
４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１７
２を補助部材として用いて、上部電極１６４と上部電極
端子１６８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。

【００６１】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、一体的に形成されていることが好ましい。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。

【００６２】さらに、基板１７８の強度を高めることに
よって、振動特性が向上し得る。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
強度を高めることに加えて、アクチュエータ１０６の圧
電素子を薄くかつ小さくすると共に、振動板１７６を薄
くすることも有効である。

【００６３】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い。基板１７８の材料としては、
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。

【００６４】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。

【００６５】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
が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。

【００６６】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内に液体が存在しない状態となる、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。

【００６７】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１０
６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。

【００６８】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。媒体の音響インピーダンスの変
化を検出するためには、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
一定振幅の周期電圧を印加し、その周波数を変えて媒体
に流れる電流を測定する。あるいは、伝送回路は、媒体
に一定振幅の周期電流を供給し、その周波数を変えて媒
体の電圧を測定する。伝送回路で測定された電流値また
は電圧値の変化が、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。

【００６９】上記の方法とは別に、アクチュエータ１０
６は、液体の音響インピーダンスの変化を共振周波数の
変化を用いて検出することができる。共振周波数は、例
えば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、検出することができる。この場合、例えば前
記のような圧電素子を利用することができる。

【００７０】前記の圧電素子は、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。逆起
電力の大きさは、アクチュエータの振動部の振幅によっ
て変化する。従って、アクチュエータの振動部の振幅が
大きいほど、検出が容易である。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。すなわち、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。

【００７１】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（振動部）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。

【００７２】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
対しわずかに異なる。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ｆｓの代わりに使用
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。

【００７３】なお、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て周波数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
には、差がほとんど無いことが実験によって証明されて
いる。

【００７４】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
触している。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。

【００７５】本発明のアクチュエータ１０６には、キャ
ビティ１６２が設けられている。これにより、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
に設計することができる。その理由は次の通りである。

【００７６】アクチュエータ１０６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
けから液体の有無を検出する場合には、このようにアク
チュエータの振動領域に付着する液体が液体の有無の正
確な検出を妨げる。

【００７７】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。

【００７８】そこで、アクチュエータ１０６では、振動
領域に液体が残存している場合であっても液体の有無を
正確に検出するように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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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することができ、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。

【００８２】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り得られる媒体とアクチュエータ１
０６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。

【００８３】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。このため、圧電層１６０のうち、上部電極１６４お
よび下部電極１６６に挟まれた部分に電界が生じる。こ
の電界によって、圧電層１６０は変形する。圧電層１６
０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１０６の振動部に
残留する。

【００８４】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、電圧を印加した後の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の振動部の振動であり、圧電層１６０の変形を伴
う。このため、圧電層１６０は逆起電力を発生する。こ
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。この共振周波数に基いて、液体容器内の液体
の状態を検出することができる。

【００８５】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。

【００８６】図１（Ｃ）は、本実施例において、キャビ
ティ１６２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。

【００８７】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、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。

【００８８】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。

【００８９】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、
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。

【００９０】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１
６４、下部電極１６６、圧電層１６０および振動板１７
６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１６
４、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。

【００９１】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
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。 1/Ｃact＝（1/Ｃpzt）＋（1/Ｃelectrode1）＋（1/Ｃelectrode2）＋（1/Ｃvib）（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。

【００９２】コンプライアンスＣactは、単位面積に圧
力をかけたときの変形によって受容できる媒体の体積を
表す。すなわち、コンプライアンスＣactは、変形のし
易さを表す。

【００９３】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（付加質
量（振動領域の振動に影響を及ぼす質量）を面積の２乗
で除したもの）の最大値を表す。Ｍ’maxは、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。）で表される。

【００９４】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。

【００９５】波数k は、ｋ＝２×π×ｆact／ｃ（式５）（factは、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。）で表される。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】式４は、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
気体または真空に置換された場合等の付加イナータンス
Ｍ’は、一般的に、Ｍ’＝ρ×ｔ/Ｓ（式６）と表せる（より詳しくは、後述の式８参照）。ここで、
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。振動領域が半径
ａの円形の場合は、Ｓ＝π×ａ²である。

【００９９】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置換された場合には、
式６に従う。

【０１００】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
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。

【０１０１】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。

【０１０２】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する。
一方、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Ｍ’varは、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
変化することに伴って変化する。これにより、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
ことによって、液体容器内の液体の収容状態（有無）を
検出することができる。

【０１０３】ここで、図２（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、Ｍ’cav＝ρ×ｄ/Ｓ（式７）となる。

【０１０４】また、媒体が互いに種類の異なる液体であ
れば、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´及び共振周波数ｆｓが異なる。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。

【０１０５】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。

【０１０６】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、液体が残留
するアクチュエータ１０６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ｔinkとする。

【０１０７】例えば、アクチュエータ１０６は、インク
カートリッジの底面にインクの液面に対してほぼ水平に
配置される。この場合、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
なると、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。

【０１０８】あるいは、インクカートリッジの側壁に、
アクチュエータ１０６はインクの液面に対してほぼ垂直
に配備され得る。この場合、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。こ
れにより、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１６２の直径２
ａ（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。

【０１０９】図３(Ａ)の曲線Ｘは、底面に配置されたア
クチュエータ１０６のキャビティ１６２を十分に浅くし
た場合や、側壁に配置されたアクチュエータ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。

【０１１０】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。

【０１１１】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ｔ
ink−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を
用いて、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、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。

【０１１２】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。

【０１１３】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みの領域との並列
の等価回路（図示せず）と考えられる。アクチュエータ
１０６の振動にかかわる媒体がインクのみの領域の面積
をＳink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、 1/Ｍ’＝1/Ｍ’air＋1/Ｍ’ink＝Ｓair/(ρair×ｔair)+Ｓink/(ρink×ｔink ) （式９）となる。

【０１１４】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
合の付加イナータンスについては、式９によるＭ’と式
７のＭ’cav との和によって計算することができる。

【０１１５】アクチュエータ１０６の振動は、ｔink−m
axの深さからインクの残留する深さ（ｄ）まで変化する
ので、インクの残留する深さがｔink−maxよりわずかに
小さい程度でアクチュエータ１０６が底面に配置されて
いる場合には、インクが徐々に減少する過程を検出する
ことは出来ない。この場合、ｔink−maxから残留する深
さｄまでのわずかなインク量変化におけるアクチュエー
タの振動変化から、インク量が変化したことを検出す
る。また、側面に配置され、開口部（キャビティ）の径
が小さい場合は、開口部を通過する間のアクチュエータ
の振動変化は微量なので、通過過程のインク量を検出す
ることは難しく、インク液面が開口部より上か下かを検
出する。

【０１１６】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の差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２値的に検出
することができる。

【０１１７】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、液体容器への電極の取付位置及びイン
クの種類によって影響され得るが、アクチュエータ１０
６を用いて液体の有無を検出する方法は、液体容器への
アクチュエータ１０６の取付位置及びインクの種類によ
って影響され難い。

【０１１８】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との双方を実施することがで
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。なお、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１
０６の動作中に発生する音を静かにすることが好まし
い。

【０１１９】図３（Ｂ）は、インクの密度とインクおよ
び振動部の共振周波数ｆｓとの関係の一例を示す。ここ
では、液体の例としてインクについて説明しており、
「インク満」と「インク空」とは相対的な２状態を意味
し、いわゆるインクフル状態とインクエンド状態とを意
味するものではない。図３（Ｂ）に示すように、インク
密度が高い場合、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。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。

【０１２０】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
た時において、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。

【０１２１】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（振
動に関わるイナータンスが増加する）ことによる振動部
の質量の増加分をいう。

【０１２２】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、振動に関わる媒体はＭ’max よりも小さくならな
いので、インクが消費されても変化を検出することが出
来ない。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】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イナータンスであ
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１６２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、Ｍ’max＞ρ×ｄ／πａ^２（式１０）である。式１０を展開するとａ／ｄ＞３×π／８（式１１）という条件が求められる。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１６２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。

【０１２６】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。キャビティ１６２
の形状が円形でない場合、対応する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。

【０１２７】なお、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。

【０１２８】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れば、
圧電層１６０はたわみ変形する。このたわみ変形が逆起
電力電圧を発生させ、上部電極１６４および下部電極１
６６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伴って発生するア
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。

【０１２９】図４（Ａ) 、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）
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４
（Ａ) 乃至図４（Ｃ）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) 乃至図４（Ｃ）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。図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）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している。

【０１３０】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。そして、４カ
ウントから８カウントまでの間をＨｉｇｈとしたデジタ
ル信号を生成し、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。

【０１３１】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。

【０１３２】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している。この時間に基
いて、共振周波数を求めることができる。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。また、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。

【０１３３】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。

【０１３４】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Ｈｉｇｈであるデジタル信号を生成
し、当該所定期間において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。

【０１３５】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、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。

【０１３６】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、所定期間だけＨｉｇｈであるデジタル信号を生成
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。

【０１３７】図４（Ｃ）は、所定のクロックパルスを用
いて図４（Ａ）に示したパルス波形の４カウント目から
８カウント目までの時間を測定した例を示す。この図に
おいて、４カウント目から８カウント目までの間にクロ
ックパルスが５カウント分出現している（実際には、１
００カウントから２００カウント分のクロックパルスが
出現するが、ここでは説明を簡単にするために少ないク
ロックパルスで説明する）。クロックパルスは、一定の
周期を有するパルスであるので、クロックパルスの個数
をカウントすることにより時間を測定することができ
る。４カウント目から８カウント目までの間の時間を測
定することによって、共振周波数を求めることができ
る。クロックパルスは、逆起電力波形の周期より短い周
期を有することが好ましく、例えば逆起電力の周波数が
４００ｋＨｚ程度ならば１６ＭＨｚ等の周波数が高いク
ロックパルスであることが好ましい。

【０１３８】図５は、アクチュエータ１０６が音響イン
ピーダンスの変化を検知することで液体容器１内の液体
の消費状態を検出し、検出した結果に基づいてインクジ
ェット記録装置を制御するための記録装置制御部２００
０の構成を示す。

【０１３９】記録装置制御部２０００は、液体容器１の
インク収容部（収容空間）ＩＳに装着されると共に直列
に接続された複数のアクチュエータ１０６Ａ、１０６Ｂ
及び１０６Ｃ（各アクチュエータの固有振動数は異な
る：図１４参照）に対して各アクチュエータ１０６Ａ〜
１０６Ｃを同時に駆動する電圧を与え、その結果アクチ
ュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが検知する音響インピーダ
ンスの変化から液体の消費状態を検出する液体消費状態
検出部１２００と、液体消費状態検出部１２００が出力
する液体有無の検出結果に基づいて記録装置を制御する
制御回路部１５００と、を備える。

【０１４０】図５に示すように、３つのアクチュエータ
１０６Ａ，１０６Ｂ，及び１０６Ｃは、液体消費による
液面低下方向に沿って異なる位置に設置されている。各
アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは直列に接続されて
おり、互いに異なる固有振動数を有している。

【０１４１】制御回路部１５００は、液体消費状態検出
部１２００が出力する液体有無の検出結果に基づいて記
録装置動作制御部１４０２を制御する制御部１４００
と、制御部１４００の指示に基づいて記録装置の動作を
制御する記録装置動作制御部１４０２とを更に備える。
制御回路部１５００は、記録装置動作制御部１４０２に
よりその動作が制御される提示処理部１４０４、印刷動
作制御部１４０６、インク補充処理部１４０８、カート
リッジ交換処理部１４１０、印刷データ記憶処理部１４
１２、及び印字データ記憶部１４１４を更に備える。

【０１４２】記録装置制御部２０００は、インクジェッ
ト記録装置の内部に設けられてもよいが、記録装置制御
部２０００の一部の機能が外部に設けられてもよい。例
えば、制御回路部１５００の機能が、記録装置に接続さ
れたコンピュータ等の外部装置に与えられてもよい。さ
らに、記録装置制御部２０００の一部の機能が、プログ
ラムとして記録媒体に格納され供給されてもよい。記録
装置制御部２０００の一部の機能を記録媒体に格納され
たプログラムとして記録装置に接続されたコンピュータ
に供給することにより、記録装置制御部２０００の一部
の機能が後日改良された場合、容易に最新の機能を実行
するプログラムをコンピュータの記憶媒体に格納し、常
に最新の機能を用いて記録装置の動作を制御することが
できる。

【０１４３】また、記録装置制御部２０００の一部の機
能は、プログラムとして、サーバ等の情報処理装置から
電気通信回線を介して、記録装置に接続されるコンピュ
ータ等の端末に送信されてもよい。この場合、最新の機
能を、容易に電気通信回線を介してサーバから入手して
コンピュータの記憶装置に格納することができ、これに
より記録装置は常に最新の機能を実行することができ
る。

【０１４４】液体消費状態検出部１２００は、アクチュ
エータ１０６Ａ〜１０６Ｃを同時に駆動し、音響インピ
ーダンスの変化から液体容器１内の液体の有無を検出す
る。例えば、液体消費状態検出部１２００は、アクチュ
エータ１０６Ａ〜１０６Ｃが残留振動により発生した逆
起電力例えば電圧値を測定する測定回路部８００と、測
定回路部８００が測定した逆起電力に基いて液体容器１
内の液体の有無を表す信号を出力する検出回路部１１０
０と、を有する。

【０１４５】測定回路部８００は、アクチュエータ１０
６Ａ〜１０６Ｃを同時に駆動する駆動電圧を生成する駆
動電圧生成部８５０を有する。駆動電圧生成部８５０に
よって生成される駆動電圧によって、液体容器１に装着
されたアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが駆動され発
振される。各アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは駆動
発振後も振動し続けるが、アクチュエータ１０６Ａ〜１
０６Ｃが互いに異なる固有振動数を有するため、当該残
留振動の周波数はアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃ間
で互いに異なっている。

【０１４６】この残留振動によって、各アクチュエータ
自身が、それぞれの周波数帯で逆起電力を発生させる。
測定回路部８００は、アクチュエータが発生した各周波
数帯の逆起電力の波形のアナログ信号を、そのアナログ
信号と同一の周波数を有するデジタル信号に変換してデ
ジタル回路部９００に出力する。

【０１４７】検出回路部１１００は、測定回路部８００
が出力したデジタル信号の所定パルス数の振動に費やさ
れる時間を測定するデジタル回路部９００と、デジタル
回路部９００がカウントした時間に基づいて液体の有無
を判定する液体有無判定部１０００と、を有する。

【０１４８】本実施例においては、デジタル回路部９０
０は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、測定回
路部８００が出力した逆起電力波形中の４カウント目か
ら８カウント目までがＨｉｇｈの信号を出力する。更
に、図４（Ｃ）に示すように、デジタル回路部９００
は、上記デジタル信号中の４カウント目から８カウント
目までのＨｉｇｈである期間において、所定のクロック
パルス（逆起電力波形の周期より短い周期を有する）の
パルス数をカウントする。一定の周期を有するクロック
パルスのパルス数をカウントすることで、４カウント目
から８カウント目までの時間を測定することができる。
例えば図４（Ｃ）では、クロックパルスが５カウント分
存在し、５カウントをクロックパルスの周期と掛け合わ
せることで時間を算出することができる。

【０１４９】ここでは、説明を簡単にするために低い周
波数のクロックパルスを例にして説明しているが、実際
には１６ＭＨｚ等の周波数が高いクロックパルスが使用
される。液体有無判定部１０００は、デジタル回路部９
００が出力したカウント値に基づいて、液体容器１内の
液体の有無を判定し、判定結果を制御回路部１５００へ
出力する。

【０１５０】本実施例においては、複数のアクチュエー
タ１０６Ａ〜１０６Ｃが液面低下方向の異なる位置にそ
れぞれ装着されているので、それぞれのアクチュエータ
の装着位置における液体の消費状態を段階的に検出する
ことができる。

【０１５１】液面が各アクチュエータの取付位置レベル
より高いか否かによって、各アクチュエータの出力信号
は異なる。例えば、検出される逆起電力の周波数や振幅
が大きく変化すれば、それに伴って検出信号が変化す
る。液体消費状態検出部１２０２は、各検出信号に基づ
いて、液体の液面が各アクチュエータ１０６Ａ，１０６
Ｂ，及び１０６Ｃの取付位置レベルを通過したか否かを
判定できる。検出処理は、例えば予め定められたタイミ
ングで定期的に行われる。

【０１５２】ここで、液面がアクチュエータの取付位置
より低い状態を「液体無し状態」とし、液面がアクチュ
エータより高い状態を「液体有り状態」とする。液面が
アクチュエータを通過すると、「液体有り状態」から
「液体無し状態」へ検出結果が変化する。本実施の形態
では、液面通過の検知とは、このような検出結果の変化
を示す。

【０１５３】本実施形態の特徴として、制御部１４００
が、インピーダンスの検出に用いるアクチュエータを、
液体消費の進行に応じて液体の液面の低下方向に沿って
選択することができる。詳述すると、液体容器１の装着
直後すなわち液体フル状態では、アクチュエータ１０６
Ａの固有振動数に対応する通過周波数帯を有するバンド
パスフィルタ回路が用いられて（図１１及び図１４参
照）、アクチュエータ１０６Ａの残留振動のみが液体消
費状態の検出に使用され得る。液体が消費され液面がア
クチュエータ１０６Ａを通過すると、アクチュエータ１
０６Ａは液体無し状態を検出する。これに応えて、制御
部１４００は、液体検出位置を中段に切り換えるべく、
アクチュエータ１０６Ｂの固有振動数に対応する通過周
波数帯を有するバンドパスフィルタ回路が用いられて、
アクチュエータ１０６Ｂの残留振動のみが液体消費状態
の検出に使用され得る。同様にして、アクチュエータ１
０６Ｂが液体無し状態を検出すると、検出位置を最下段
のアクチュエータ１０６Ｃへと切り換えるべく、アクチ
ュエータ１０６Ｃの固有振動数に対応する通過周波数帯
を有するバンドパスフィルタ回路が用いられて、アクチ
ュエータ１０６Ｃの残留振動のみが液体消費状態の検出
に使用され得る。液体が消費され液面がアクチュエータ
１０６Ｃを通過すると、アクチュエータ１０６Ｃは液体
無し状態を検出する。

【０１５４】液体消費状態検出部１２００がアクチュエ
ータ１０６Ｃによる液体無しの判定結果を出力した場
合、制御部１４００は、記録装置動作制御部１４０２を
制御して所定の低インク量対応処理を行う。低インク量
対応処理とは、インクが残り少なくなったことを考慮し
て、不適切な印刷等の記録装置の動作を禁止または抑制
する処理である。記録装置動作制御部１４０２は、制御
部１４００の指示に基づいて、提示処理部１４０４、印
刷動作制御部１４０６、インク補充処理部１４０８、カ
ートリッジ交換処理部１４１０、あるいは印刷データ記
憶処理部１４１２の動作を制御して、低インク量対応処
理を実行する。

【０１５５】提示処理部１４０４は、アクチュエータ１
０６により検知される液体容器１内の液体の有無に対応
する情報を提示する。情報の提示には、ディスプレイ１
４１６による表示およびスピーカ１４１８による発報が
ある。ディスプレイ１４１６は、例えば記録装置の表示
パネルや、記録装置に接続されたコンピュータの画面で
ある。あるいは、提示処理部１４０４がスピーカ１４１
８と接続されて、アクチュエータ１０６が液体無しを検
出すると、報知音がスピーカ１４１８から出力される。
スピーカ１４１８は、記録装置のスピーカでもよく、記
録装置に接続されたコンピュータ等の外部装置のスピー
カでもよい。また、報知音として音声信号を用いること
も好適であり、音声合成処理によりインク消費状態を示
す合成音声が生成されてもよい。

【０１５６】印刷動作制御部１４０６は、印刷動作部１
４２０を制御して、記録装置の印刷動作を停止させる。
印刷動作の停止により、インクが無くなった後の印刷動
作が回避される。また、印刷動作制御部１４０６は、低
インク量対応処理の他の例として、ある印刷処理を終了
してから次の印刷処理に移ることを禁止してもよい。こ
のような印刷処理の禁止により、ひとつの印刷処理、た
とえば一連の文章の印刷途中で印刷が停止するのを回避
できる。また、印刷処理の禁止の例として、１ページ印
刷している途中で印刷処理が停止するのを防ぐために、
改ページ終了後の印刷処理を禁止することも好ましい。

【０１５７】インク補充処理部１４０８は、インク補充
装置１４２２を制御してインクカートリッジにインクを
自動的に補充する。このインクの補充により、印刷を継
続することができる。

【０１５８】カートリッジ交換処理部１４１０は、カー
トリッジ交換装置１４２４を制御してインクカートリッ
ジを自動的に交換する。このような対応処理によって、
ユーザの手をわずらわせることなく印刷動作を継続する
ことができる。

【０１５９】印刷データ記憶処理部１４１２は、低イン
ク量対応処理として、印刷完了前の印字データを印字デ
ータ記憶部１４１４に格納する。この印字データは、イ
ンクエンド検出後に記録装置に送られてくる印字データ
である。この印字データの格納により、印刷前の印字デ
ータが失われることを回避できる。

【０１６０】構成要素１４０４〜１４１２については、
これらの全てが記録装置制御部２０００に設けられる必
要はない。また、全ての構成要素１４０４〜１４１２に
おいて低インク量対応処理が行われる必要はなく、少な
くともひとつの低インク量対応処理が行われればよい。
例えば、インク補充処理部１４０８またはカートリッジ
交換処理部１４１０が処理を行うのであれば、印刷動作
制御部１４０６は印刷動作の停止処理を行わなくてもよ
い。

【０１６１】なお、上記に例示した以外の、低インク量
対応処理を行う構成すなわちインク不足による不適切な
動作を回避する構成、が設けられてもよい。また、上記
の低インク量対応処理は、アクチュエータ１０６Ｃがそ
の装着位置において「液体無し」を検知してから「所定
の余裕量」分の印刷が行われた後に実行されることが好
適である。「所定の余裕量」は、アクチュエータ１０６
Ｃの「液体無し」検知後に全インクを消費してしまうま
での印刷量より少ない適当な値に設定される。

【０１６２】本実施の形態によれば、検出位置を順次下
方に切り換えていくことが可能なので、制御部１４００
におけるデータ処理量を抑制することができる。この結
果、検出動作が印刷動作のスループットを低下させるこ
とはない。

【０１６３】また、複数のアクチュエータに対して、駆
動電圧生成部８５０等が共通に設けられているため、配
置スペースの点でもコストの点でも、回路の構成が効率
化されている。

【０１６４】なお、配置されるアクチュエータの数は限
定されない。また、アクチュエータの間隔は一定でなく
てもよい。例えば、液面が低くなるほどアクチュエータ
の間隔を狭くすることが好適である。こうした変形は、
以下の他の実施形態においても同様に適用可能である。

【０１６５】図６は、図５の記録装置制御部２０００を
他の液体容器１’と共に示すブロック図である。本実施
形態では、液体容器１’が３色用に３個のインク収容部
（収容空間）ＩＳＡ〜ＩＳＣを有しており、各インク収
容部にアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃが装着されて
いる。３つのアクチュエータ１０６Ａ，１０６Ｂ，及び
１０６Ｃは、各インク収容部の底面近傍に設置されてい
る。

【０１６６】図６に示すように、各アクチュエータ１０
６Ａ〜１０６Ｃは、図５の場合と同様、直列に接続され
ており、互いに異なる固有振動数を有している。

【０１６７】図６に示す実施の形態では、３色のインク
のそれぞれについて、インク消費状態が検出され得る。
なお、各インク収容部に複数のアクチュエータを設ける
と、３色のインクのそれぞれについて、段階的に液体量
消費状態を検出することができる。

【０１６８】図７は、図５の記録装置制御部２０００を
他の３つの液体容器１Ａ〜１Ｃと共に示すブロック図で
ある。本実施形態では、各液体容器１Ａ〜１Ｃが１つの
インク収容部（収容空間）ＩＳＡ〜ＩＳＣを有してお
り、各インク収容部にアクチュエータ１０６Ａ〜１０６
Ｃが装着されている。３つのアクチュエータ１０６Ａ，
１０６Ｂ，及び１０６Ｃは、各インク収容部の底面近傍
に設置されている。

【０１６９】図７に示すように、各アクチュエータ１０
６Ａ〜１０６Ｃは、図５の場合と同様、直列に接続され
ており、互いに異なる固有振動数を有している。

【０１７０】図７に示す実施の形態では、各液体容器１
Ａ〜１Ｃについて、インク消費状態が検出され得る。な
お、各インク収容部に複数のアクチュエータを設ける
と、各液体容器のそれぞれについて、段階的に液体量消
費状態を検出することができる。

【０１７１】図８は、図５に示した記録装置制御部２０
００を変形した実施形態を示す。図８の液体容器１は、
液体容器１内の液体を記録紙等の記録媒体に吐出して印
字するためのヘッド部１３００に連通するように、キャ
リッジ上に装着されている。ヘッド部１３００は、ヘッ
ド駆動部１４４０によって駆動されるようになってい
る。また、図８の記録装置は、ヘッド部１３００から液
体を吸引してヘッド部１３００のノズルを清掃するクリ
ーニング部１４３６を有している。クリーニング駆動部
１４３２がポンプ１４３４を駆動することにより、クリ
ーニング部１４３６はヘッド部１３００から液体を吸引
するようになっている。

【０１７２】図８に示す記録装置制御部２００４の制御
回路部１５０２は、図５に示した記録装置制御部２００
０が有する要素に加えて、ヘッド部１３００が吐出した
インク滴の数を数える液体吐出カウンタ（ドットカウン
タ）１４５０と、液体吐出カウンタ１４５０が数えたイ
ンク滴の数に基づいてインク消費量を算出する液体消費
量算出部１４５２と、液体消費状態検出部１２１０が検
出したインク消費状態に基づいてクリーニング駆動部１
４３２を制御するクリーニング制御部１４４２と、を更
に有している。また、検出回路部１１０４は、液体吐出
カウンタ１４５０がカウントしたヘッド部１３００のイ
ンク滴の吐出数を、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃ
を用いて検出したインクの消費状態に基づいて補正する
液体消費状態補正部１０１０を有する。

【０１７３】次に、図８において新たに加わった要素に
ついての動作を説明する。液体吐出カウンタ１４５０
は、印字時にヘッド部１３００から吐出されるインク滴
の数をカウントし、液体消費量算出部１４５２へ出力す
る。液体消費量算出部１４５２は、液体吐出カウンタ１
４５０のカウント値に基づいて、ヘッド部から吐出され
たインク量を算出する。

【０１７４】また、印刷とは関係のない駆動信号を印字
ヘッドに印加してインク滴を空吐出させることにより、
ヘッド部１３００のノズル開口近傍の不揃いのメニスカ
スを回復させたり、ノズル開口におけるインクの目詰ま
りを防止すること（フラッシング操作）によっても、イ
ンクが消費される。したがって、液体吐出カウンタ１４
５０は、フラッシング操作によるインク滴吐出数につい
てもカウントして、液体消費量算出部１４５２へ出力す
る。

【０１７５】液体消費量算出部１４５２は、印字操作及
びフラッシング操作におけるヘッド部１３００からのイ
ンクの吐出数から、インクの消費量を算出して、算出し
たインク消費量を液体消費状態補正部１０１０へ出力す
る。液体消費量算出部１４５２によって算出されたイン
ク量は、提示処理部１４０４のディスプレイ１４１６に
よって表示される。

【０１７６】更に、ヘッド部１３００をクリーニング部
１４３６によって清掃する（クリーニング操作）際に
も、ヘッド部１３００内のインクが吸引されることで液
体容器１内のインクが消費される。したがって、液体消
費量算出部１４５２は、クリーニング制御部１４４２を
介してクリーニング駆動部１４３２がポンプ１４３４を
駆動した時間（例えばポンプ１４３４に通電した時間）
とポンプ１４３４の時間当たりのインク吸収量とを掛け
ることによって、クリーニングによるインクの消費量を
算出する。

【０１７７】したがって、液体消費量算出部１４５２
は、液体吐出カウンタ１４５０とクリーニング制御部１
４４２とによって、消費されたインク量を算出する。液
体消費状態補正部１０１０は、液体消費量算出部１４５
２の算出値を、液体有無判定部１０００の判定結果に基
づいて補正する。

【０１７８】インク消費状態の検出に、液体有無判定部
１０００及び液体消費量算出部１４５２の２つの出力を
用いる理由を次に述べる。

【０１７９】液体有無判定部１０００の出力は、液体の
液面をアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃによって実際
に測定した情報である。一方、液体消費量算出部１４５
２の出力は、液体吐出カウンタ１４５０がカウントした
インク滴の数及びポンプの駆動時間から算出された推定
のインク消費量である。

【０１８０】この算出値は、ユーザサイドで設定される
印刷形態や使用環境により、例えば室温が極端に高いま
たは低い場合、あるいは、インクカートリッジの開封後
の経過時間が長い場合、インクカートリッジ内の圧力や
インクの粘度が変化することによって誤差を生じること
がある。

【０１８１】そこで、液体消費状態補正部１０１０は、
液体消費量算出部１４５２によって算出されたインク消
費量を、液体有無判定部１０００から出力されたインク
有無の判定結果に基づいて補正する。更に、液体消費状
態補正部１０１０は、液体有無判定部１０００から出力
されたインク有無の判定結果に基づいて、液体消費量算
出部１４５２がインク消費量を算出するのに用いる算出
式のパラメータを補正する。このように算出式のパラメ
ータを補正することによって、当該算出式をインクカー
トリッジが使用されている環境に適合させることができ
る。これにより、算出式によって得られた値が、実際に
使用した値により近似するようになる。

【０１８２】アクチュエータ１０６Ｃが「インク無し」
を検知した場合、記録装置動作制御部１４０２に制御さ
れる印刷動作制御部１４０６、インク補充処理部１４０
８、カートリッジ交換処理部１４１０、印刷データ記憶
処理部１４１２及びクリーニング制御部１４４２は、所
定の低インク量対応処理を行う。

【０１８３】印刷動作制御部１４０６は、ヘッド駆動部
１４４０を制御して、ヘッド部１３００におけるインク
の吐出を停止したり、インクの吐出量を減少させる。こ
れにより、インクが無くなった後の印刷動作が回避され
る。

【０１８４】クリーニング制御部１４４２は、低インク
対応処理として、クリーニング部１４３６によるヘッド
部１３００のクリーニング動作を禁止したり、クリーニ
ングの回数を減少したり、ポンプ１４３４の吸引力を弱
めたりして、インクの吸引量を減少させる。ヘッド部１
３００のクリーニングの際に、比較的多くのインクがヘ
ッド部１３００から吸引される。したがって、低インク
となったときにクリーニング動作を禁止することによ
り、残り少ないインクがクリーニングのためにヘッド部
１３００から吸引されることを回避でき、クリーニング
のためにインクが不足するという事態を回避できる。あ
るいは、前述のように、クリーニングの回数を減少した
り、ポンプ１４３４の吸引力を弱めてもよい。制御部１
４００が、液体容器１内のインク残量に基づいて、印刷
動作制御部１４０６及びクリーニング制御部１４４２が
どのような低インク処理を実行するかを選択する。

【０１８５】図９は、図８に示した記録装置制御部２０
０４を変形した実施形態を示す。この実施例では、半導
体記憶手段７が液体容器１に装着され、記録装置制御部
２００６が情報記憶制御回路部１４４４を有している。
その他は、図８に示した記録装置制御部２００４と同様
の構成である。したがって、半導体記憶手段７及び情報
記憶制御手段１４４４と関係ない要素についてはその説
明を省略する。

【０１８６】本実施の形態の液体容器１は、半導体記憶
手段７を有する。半導体記憶手段７は、例えば、ＥＥＰ
ＲＯＭ等の書き換え可能なメモリである。制御回路部１
５０６は、情報記憶制御回路部１４４４を有する。

【０１８７】液体消費状態検出部１２１０は、アクチュ
エータ１０６Ａ〜１０６Ｃを駆動して液体容器１内の液
体の消費状態を検出し、アクチュエータ１０６Ａ〜１０
６Ｃを用いた液体消費状態の検出に関連する消費関連情
報を制御回路部１５０６へ出力する。

【０１８８】制御部１４００は、情報記憶制御回路部１
４４４を介して、消費関連情報を半導体記憶手段７に書
き込む。更に、情報記憶制御回路部１４４４は、消費関
連情報を半導体記憶手段７から読み出して、制御部１４
００へ出力する。

【０１８９】次に、半導体記憶手段７について詳細に説
明する。半導体記憶手段７は、アクチュエータ１０６Ａ
〜１０６Ｃを用いた液体の消費状態の検出に関連する消
費関連情報を記憶する。消費関連情報は、検出された液
体の消費状態の情報を含む。情報記憶制御回路部１４４
４は、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを用いて得ら
れた消費状態情報を半導体記憶手段７に書き込む。そし
て、この消費状態情報が読み出され、記録装置制御部２
００６において使用される。

【０１９０】消費状態情報を半導体記憶手段７に記憶す
ることは、特に液体容器１を脱着する場合において有利
である。例えば、液体が途中まで消費された状態で、液
体容器１がインクジェット記録装置から取り外されたと
する。この時、液体消費状態を記憶した半導体記億手段
７が常に液体容器１と共にある。液体容器１は、再度同
じインクジェット記録装置に装着されるか、あるいは他
のインクジェット記録装置に装着される。この時、半導
体記憶手段７から液体消費状態が読み出され、その液体
消費状態に基づいて記録装置制御部２００６が動作す
る。例えば、液体が空または液体残量が少ない液体容器
１が装着された場合でも、その旨がユーザに伝えられ
る。このように、液体容器１を脱着する場合であって
も、液体容器１の以前の消費状態情報を確実に利用でき
る。

【０１９１】半導体記憶手段７は、さらに、液体吐出カ
ウンタ１４５０がカウントしたインク滴の数に基づいて
液体消費量算出部１４５２が算出した液体消費状態を記
憶してもよい。アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは、
アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃの装着位置における
インク液面の通過を確実に検出できるが、液面通過の前
後のインク消費状態についての検出は困難である。従っ
て、液面通過の前後のインク消費状態について、液体消
費量算出部１４５２が算出した液体消費状態から推定
し、当該推定値を半導体記憶手段７に格納することが好
ましい。

【０１９２】また、消費関連情報は、液体の消費状態に
応じて検出されるべき検出特性情報を含む。本実施形態
では、検出特性情報として、消費前検出特性情報および
消費後検出特性情報が記憶される。消費前検出特性情報
は、インクの消費が開始される前の検出特性、すなわ
ち、インクフル状態における検出特性を示す。消費後検
出特性情報は、インクが所定の検出目標まで消費された
ときに検出される予定の検出特性、具体的には、インク
液面がアクチュエータの取付位置レベルを下回ったとき
の検出特性を示す。

【０１９３】情報記憶制御回路部１４４４は、半導体記
憶手段７から検出特性情報を読み出し、液体消費状態検
出部１２１０は、その検出特性情報に基づいてアクチュ
エータを用いて液体消費状態を検出する。消費前検出特
性に対応する検出信号が得られた場合、インクの消費が
まだ進んでおらず、インクの残量は多いと考えられる。
少なくとも、インク液面がアクチュエータより上である
ことは確実に分かる。一方、消費後検出特性に対応する
検出信号が得られたときは、インクの消費が進み、残量
が少ないので、インク液面はアクチュエータを下回って
いることが分かる。

【０１９４】検出特性情報を半導体記憶手段７に記憶す
ることの利点の一つを説明する。

【０１９５】検出特性情報は、液体容器１の形状、アク
チュエータの仕様、インクの仕様、等の各種の要因によ
って決まる。従って、改良等の設計変更が行われたとき
には、検出特性も変化することがある。液体消費状態検
出部１２１０が常に同じ検出特性情報を使用すると、こ
うした検出特性の変化への対処が困難である。一方、本
実施の形態では、検出特性情報が半導体記憶手段７に記
憶され利用される。したがって、検出特性の変化に容易
に対処できる。例えば、新しい仕様の液体容器１が提供
されるときも、その液体容器１の検出特性情報を、記録
装置制御部２００６が容易に利用できるのである。

【０１９６】液体容器１の仕様が同じでも、製造ばらつ
きによって検出特性が異なることがある。例えば、液体
容器１の形状や肉厚に応じて、検出特性が異なることも
ある。従って、さらに好ましくは、個々の液体容器１ご
との検出特性情報が測定されて半導体記億手段７に格納
される。本実施の形態では、各液体容器１が半導体記憶
手段７を有するので、その半導体記憶手段７に固有の検
出特性情報を格納できる。これにより、製造ばらつきの
検出への影響を低減でき、検出精度を向上できる。この
ように、本実施の形態は、個々の液体容器１の検出特性
の相違に対応できて有利である。

【０１９７】図１０は、図９に示した記録装置制御部２
００６の動作手順を示すフローチャートである。

【０１９８】まず、インクカートリッジが装着されたか
否かが判定される（Ｓ１０）。すなわち、新品のインク
カートリッジまたは途中まで使用されたインクカートリ
ッジが装着されたことが検出される。この処理には、イ
ンクジェット記録装置に備えられたスイッチ等（図示せ
ず）が用いられる。

【０１９９】インクカートリッジが装着されると、半導
体記憶手段７から検出特性情報等を含む消費関連情報が
読み出される（Ｓ１２）。記録装置制御部２００８の提
示処理部１４０４、印刷動作制御部１４０６、インク補
充処理部１４０８、カートリッジ交換処理部１４１０、
印刷データ記憶処理部１４１２及びクリーニング制御部
１４４２が、読み出された消費関連情報を利用する。例
えば、読み出された消費関連情報により液体容器１内の
液体残量が少ないことが分かると、ディスプレイ１４１
６に液体残量が少ないことを表示したり、ヘッド部１３
００の動作を停止させる。

【０２００】液体消費状態検出部１２１０は、読み出さ
れた検出特性情報に基づいて、アクチュエータ１０６Ａ
〜１０６Ｃを用いて液体の消費状態を検出する（Ｓ１
４）。検出された液体消費状態に基づいて、液体容器１
内の液体の有無が判定される（Ｓ１６）。「液体無し」
が検出された場合には、液体無し対応工程（Ｓ１８）が
実行される。液体無し対応工程（Ｓ１８）としては、印
刷データ記憶処理部１４１２によって印字データを記憶
するステップ（Ｓ２４）、印刷動作制御部１４０６によ
って印刷動作を停止するステップ（Ｓ２６）及び提示処
理部１４０４によって液体無しを表示するステップ（Ｓ
２８）が含まれる。

【０２０１】この場合、液体無し表示ステップ（Ｓ２
８）の指示により、後述するようにユーザがインクカー
トリッジを交換することで、インクジェット記録装置に
インクが補充される。

【０２０２】あるいは、液体無し対応工程（Ｓ１８）と
して、カートリッジ交換処理部１４１０によって自動的
にインクカートリッジを交換（Ｓ２０）してもよいし、
インク補充処理部１４０８によって自動的にインクを補
充（Ｓ２２）してもよい。この場合、インクは自動的に
インクジェット記録装置に補充され、ユーザがインクカ
ートリッジを交換する必要が無い。この場合、後述する
カートリッジ交換判断ステップ（Ｓ３２）を経ずに、液
体消費情報読出しステップ（Ｓ１２）に戻る。なお、イ
ンク補充ステップ（Ｓ２２）が実施される場合、インク
が補充された後、どれだけの量のインクが記録装置に補
充されたかの情報が半導体記憶手段７に格納される（Ｓ
３４）。

【０２０３】液体無し対応手段（Ｓ１８）として、印字
データ記憶ステップ（Ｓ２４）、印刷動作停止ステップ
（Ｓ２６）及び液体無し表示ステップ（Ｓ２８）が実行
された後、検出された液体消費状態は半導体記憶手段７
に格納される（Ｓ３０）。インクカートリッジ内にイン
クがないことは、液体無し表示ステップ（Ｓ２８）によ
ってユーザに伝達されているので、ユーザが液体無し表
示ステップ（Ｓ２８）の指示に従ってインクカートリッ
ジを交換する。この場合（Ｓ３２，Ｙ）、液体消費状態
検出ステップ（Ｓ１４）に戻る。一方、ユーザがインク
カートリッジを交換しない場合、インクカートリッジを
交換するよう更にユーザに促すような表示がディスプレ
イ又はスピーカにより提示されて、プロセスを終了す
る。

【０２０４】図１１は、測定回路部８００の回路構成を
示す図である。測定回路部８００は、駆動電圧生成部８
５０、フィルタ回路部８８０、基準電位生成部８１６、
ハイパスフィルタ８２４、増幅部８６０及び比較器８３
６を有する。駆動電圧生成部８５０は、相補に並列にベ
ースＢ同士及びエミッタＥ同士が接続されたＮＰＮ型ト
ランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２の２
個のバイポーラトランジスタを含む。ＮＰＮ型トランジ
スタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２は、アクチ
ェエータ１０６Ａ〜１０６Ｃを駆動するためのトランジ
スタである。アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは、直
列に接続され、一方側（この場合、アクチエータ１０６
Ａ側）の端子が、互いに接続されたＮＰＮ型トランジス
タ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２のエミッタＥ
に接続され、他方側（この場合、アクチュエータ１０６
Ｃ側）の端子が、グランドＧＮＤに接続される。アクチ
ュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃの他方側の端子は、電源Ｖ
ｃｃ（５Ｖ）に接続されてもよい。

【０２０５】端子８４０から駆動電圧生成部８５０に入
力されるトリガ信号が、ＬｏｗからＨｉｇｈとなると、
互いに接続されたＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮ
Ｐ型トランジスタ８１２のベースＢが立ち上がり、ＮＰ
Ｎ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１
２は入力されたトリガ信号の電流を増幅して、アクチュ
エータ１０６Ａ〜１０６Ｃに与える。図１１の場合、Ｐ
ＮＰ型トランジスタ８１２のエミッタＥとコレクタＣと
の間の電圧が、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃに与
えられる。このため、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６
Ｃは急激に充電されて発振する。更に、アクチュエータ
１０６Ａ〜１０６Ｃは、発振後に残留する振動により逆
起電力を発生する。

【０２０６】ＮＰＮ型トランジスタ８１０（ＰＮＰ型ト
ランジスタ８１２も同様）のベースＢ及びエミッタＥ間
はＰＮ接合になっており、ベースＢとエミッタＥとの電
位差が０．６Ｖ以下ではエミッタＥ側にほとんど電流が
流れず、０．６Ｖを超えると大きく増幅された電流がエ
ミッタＥに流れる。すなわち、ＮＰＮ型トランジスタ８
１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２は、それぞれ０．
６Ｖの不感帯又はバイアス電圧を有しており、ＮＰＮ型
トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２は
合計１．２Ｖ程度のバイアス電圧を有する。アクチュエ
ータの逆起電力を含めた端子電位が不感帯の範囲内であ
れば、トランジスタが動作してエミッタＥに電流が流れ
込むことはなく、トランジスタの動作のためにアクチュ
エータの残留振動を抑えてしまうことがない。不感帯が
ないと、アクチュエータの電圧はトランジスタにより制
御されて一定値となり、逆起電力を調べることができな
い。

【０２０７】図１１において、バイポーラトランジスタ
としてＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トラン
ジスタ８１２が用いられているが、バイポーラトランジ
スタの代わりに電界効果トランジスタを用いてもよい。
電界効果トランジスタを用いる場合、図１１のＮＰＮ型
トランジスタが配置されている位置にＮ型電界効果トラ
ンジスタを配置する。Ｎ型電界効果トランジスタのゲー
トをＮＰＮ型トランジスタ８１０のベースＢの位置に配
置し、ソースをエミッタＥの位置に配置する。また、Ｐ
ＮＰ型トランジスタ８１２が配置されている位置にＰ型
電界効果トランジスタを配置する。Ｐ型電界効果トラン
ジスタのゲートをＰＮＰ型トランジスタ８１２のベース
Ｂの位置に配置し、ソースをエミッタＥの位置に配置す
る。更に、Ｐ型電界効果トランジスタ及びＮ型電界効果
トランジスタのゲート同士及びソース同士を接続する。
直列に接続されたアクチュエータは、一方側の端子が半
導体スイッチを介して互いに接続されたＰ型電界効果ト
ランジスタ及びＮ型電界効果トランジスタのソースに接
続され、他方側の端子が電源Ｖｃｃ又はグランドＧＮＤ
に接続されることが好ましい。

【０２０８】アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃは、互
いに異なる固有振動数を有するため、残留振動の周波数
はアクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃ間で互いに異なっ
ている。従って、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃか
ら発生される逆起電力信号は、それぞれ異なる周波数帯
を有している（図１４参照）。

【０２０９】これらの逆起電力信号は、フィルタ回路部
８８０を通過する。フィルタ回路部８８０は、並列に接
続された複数のバンドパスフィルタ回路８８５Ａ〜８８
５Ｃを有している。

【０２１０】バンドパスフィルタ回路８８５Ａは、アク
チュエータ１０６Ａの固有振動数に対応した通過周波数
帯を有しており、導通用の半導体スイッチＳＷＡが接続
されている。同様に、バンドパスフィルタ回路８８５Ｂ
は、アクチュエータ１０６Ｂの固有振動数に対応した通
過周波数帯を有しており、半導体スイッチＳＷＢが接続
されている。同様に、バンドパスフィルタ回路８８５Ｃ
は、アクチュエータ１０６Ｃの固有振動数に対応した通
過周波数帯を有しており、半導体スイッチＳＷＣが接続
されている。

【０２１１】各半導体スイッチＳＷＡ〜ＳＷＣは、例え
ば制御部１４００によって制御され、所望のバンドパス
フィルタ回路が容易に選択的に利用されるようになって
いる。本実施の形態では、半導体スイッチＳＷＡ〜ＳＷ
Ｃは、いずれか１つの半導体スイッチが導通状態の時に
他の半導体スイッチが非道通状態であるよう制御され
る。これにより、選択された単一のアクチュエータから
の信号のみを、容易に抽出することができる。

【０２１２】フィルタ回路部８８０には、不要なノイズ
を除去するという作用効果もある。フィルタ回路部８８
０を通過した信号は、ハイパスフィルタ８２４を介して
増幅部８６０に出力される。

【０２１３】ハイパスフィルタ８２４は、コンデンサ８
２６と抵抗器８２８とを有している。駆動電圧生成部８
５０の出力は、このようなハイパスフィルタ８２４を介
して増幅部８６０に出力される。ハイパスフィルタ８２
４は、アクチュエータの出力のうち高周波成分を増幅部
８６０へ出力する一方、低周波成分を取り除く。更に、
ハイパスフィルタ８２４は、増幅部８６０の出力が基準
電位を中心として０〜５Ｖ（Ｖｃｃ）の範囲に収まるよ
うに調整する役割がある。

【０２１４】基準電位生成部８１６は、直列に接続され
た抵抗８１８及び８２０と、抵抗８２０に並列に接続さ
れたコンデンサ８２２と、を有する。これにより、基準
電位生成部８１６は、２〜３Ｖ程度の安定した直流電位
を基準電位として生成し、ハイパスフィルタ８２４、増
幅部８６０及び比較器８３６へ供給する。このため、ハ
イパスフィルタ８２４及び増幅部８６０が出力する信号
波形の電圧は、基準電位を中心にして振動する。

【０２１５】増幅部８６０は、オペアンプ８３４と抵抗
８３０及び８３２とを有する。オペアンプ８３４、抵抗
８３０及び８３２は、入力信号を反転せずに増幅して出
力する非反転増幅回路として構成されている。駆動電圧
生成部８５０が出力した逆起電力信号が、ハイパスフィ
ルタ８２４を介してオペアンプ８３４の＋端子に入力さ
れる。オペアンプ８３４の−端子は、負帰還抵抗８３０
を通して出力端子と接続する一方、抵抗８３２を通して
基準電位と接続している。これにより、アクチュエータ
が出力した微弱な逆起電力信号が基準電位を中心として
増幅され、比較器８３６へ出力される。このように増幅
された逆起電力信号の波形は、図４に示したアナログ波
形として表され得る。

【０２１６】比較器８３６には、増幅部８６０から出力
された逆起電力信号の電圧と基準電位生成部８１６が生
成した基準電位とが入力され、逆起電力信号の電圧が基
準電位以上のときにＨｉｇｈの信号を、逆起電力信号の
電圧が基準電位以下のときにＬｏｗの信号を出力する。
これにより、デジタル波形の逆起電力信号が生成され
る。すなわち、オペアンプ８３４の出力が基準電位を中
心に振動する一方、比較器８３６の−端子の電圧が基準
電位と等しいので、比較器８３６は基準電位を基準にし
て逆起電力信号の電圧を比較して、デジタル波形の逆起
電力信号を出力する。比較器８３６は、生成したデジタ
ル波形の逆起電力信号を、端子８４４へ出力する。

【０２１７】なお、前述のように、圧電素子への駆動電
圧信号の供給は、端子８４０からのトリガ信号の入力に
よってなされる。このトリガ信号の入力は、制御装置８
４０ｃによってなされ得る。制御装置８４０ｃは、例え
ば、液体容器が搭載されるインクジェット記録装置等の
各種の液体消費装置に設けられ得る。

【０２１８】また、フィルタ回路部８８０は、増幅部８
６０と比較器８３６との間に設けられてもよい。その場
合、ハイパスフィルタ８２４の入力側は、アクチュエー
タ１０６Ａのアクチュエータ１０６Ｂと接続されていな
い側と接続される。

【０２１９】図１２は、図５の検出回路部１１００の回
路構成を示す。検出回路部１１００は、デジタル回路部
９００及び液体有無判定部１０００を有する。デジタル
回路部９００は、フリップフロップ９１０及び９１８
と、カウンタ９１２及び９２０と、ＮＡＮＤゲート９１
４及び９１６と、を有する。カウンタ９２０は、最高値
（１１１１、１１１１）まで数えたら、次にクロックパ
ルスが入力されても（００００、００００）にならず、
最高値を維持するものとする。

【０２２０】トリガ信号が、端子８４２からフリップフ
ロップ９１０のクロック入力ピンＣＬＫに入力される
と、フリップフロップ９１０は、カウンタ９１２に対し
て、測定回路部８００から出力された逆起電力信号のパ
ルス数の計測をカウンタ９１２が開始するよう制御する
信号を出力する。更に、カウンタ９１２が逆起電力信号
のパルスを８個数えると、ＮＡＮＤゲート９１６を介し
てフリップフロップ９１０がクリアされる。したがっ
て、フリップフロップ９１０は、トリガ信号が入力され
てから逆起電力信号が８パルス目までの間Ｈｉｇｈとな
っている信号を、カウンタ９１２のカウントイネーブル
端子ＥＮＰに供給する。

【０２２１】カウンタ９１２は、カウンタイネーブル端
子ＥＮＰに入力される信号がＨｉｇｈのときのみ、クロ
ックを計数する。カウンタ９１２は、トリガ信号がフリ
ップフロップ９１０に入力されてから逆起電力信号のパ
ルス数の計数を開始し、パルス数を８個数えた時点でカ
ウントイネーブル端子ＥＮＰに入力される信号がＬｏｗ
になるのでパルス数のカウントを終了する。カウンタ９
１２は、４パルス目から８パルス目までがＨｉｇｈとな
っている信号を、出力ピンＱＣからフリップフロップ９
１８の入力ピンＤに出力する。

【０２２２】フリップフロップ９１８は、カウンタ９１
２が出力した４パルス目から８パルス目までがＨｉｇｈ
となっている信号を入力ピンＤから受容し、端子８４６
から入力した１６ＭＨｚの周波数のクロックをクロック
入力ピンＣＬＫから受容して、入力ピンＤから入力され
た信号を当該クロックに同期させて出力する。

【０２２３】

【数１】

【０２２４】図１２の回路では、逆起電力波形の４パル
ス目から８パルス目までの間に存在する１６ＭＨｚのク
ロックパルスのパルス数をカウントしたが、カウンタ９
１２の出力を用いる計数回路を追加して組み合わせるこ
とにより、８カウント目までの時間ばかりでなく任意の
カウント目まで数えることもできる。すなわち、異なっ
たカウント間隔内の時間を検出することができる。

【０２２５】図１３は、図１２に示した液体有無判定部
１０００の詳細な回路構成を示す。液体有無判定部１０
００は、カウンタ９２０が出力した逆起電力信号の４パ
ルス目から８パルス目までの間に現れる１６ＭＨｚのク
ロックパルス数のカウント値に基づいて、液体容器１内
の液体の有無を判断する。液体有無判定部１０００は、
図１３に示すように、上限値レジスタ１０１１と、下限
値レジスタ１０１２と、比較部１０１４及び１０１６
と、ＡＮＤゲート１０１８とを有する。上限値レジスタ
１０１１にはカウント値の上限値が格納され、下限値レ
ジスタ１０１２にはカウント値の下限値が格納されてい
る。

【０２２６】比較部１０１４は、デジタル回路部９００
が出力したカウント値をＢ端子から受容し、カウント値
の上限値を上限値レジスタ１０１１からＡ端子を介して
受容する。カウント値が上限値より小さい場合、比較部
１０１４はＨｉｇｈの信号をアンドゲート１０１８に出
力する。一方、カウント値が上限値以上の場合、比較部
１０１４は、Ｌｏｗの信号をアンドゲート１０１８に出
力する。カウント値が上限値以上の場合は、逆起電力波
形の周波数が下限値より低く、逆起電力波形が正常に測
定されていないので、液体容器が記録装置に装着されて
いないかまたは確実に装着されていない可能性がある。

【０２２７】一方、比較部１０１６は、デジタル回路部
９００が出力したカウント値をＡ端子から受容し、カウ
ント値の下限値を下限値レジスタ１０１２からＢ端子を
介して受容する。カウント値が下限値より大きい場合、
比較部１０１６はＨｉｇｈの信号をアンドゲート１０１
８及び端子１０２２に出力する。一方、カウント値が下
限値以下である場合、比較部１０１６はＬｏｗの信号を
アンドゲート１０１８及び端子１０２２に出力する。カ
ウント値が下限値以下である場合、液体容器１内の液体
がアクチュエータ１０６の装着位置において存在しない
ことを意味する。

【０２２８】比較部１０１４及び１０１６の双方がＨｉ
ｇｈの信号を出力した場合、すなわち、カウント値が上
限値より小さく下限値より大きい場合、アンドゲート１
０１８はＨｉｇｈの信号を出力する。この場合、逆起電
力波形の周波数が上限値より低いので、液体容器１内の
液体がアクチュエータ１０６の装着位置レベルにおいて
存在する。しかも、逆起電力波形の周波数が下限値より
高いので、液体容器１が記録装置に確実に装着されてお
り、液体がアクチュエータ１０６の装着位置レベルにお
いて存在することがわかる。すなわち、端子１０２０が
Ｈｉｇｈの場合は、液体容器１が記録装置に確実に装着
されており、液体がアクチュエータ１０６の装着位置レ
ベルにおいて存在する正常な状態である。

【０２２９】比較部１０１４がＬｏｗの信号を出力し、
比較部１０１６がＨｉｇｈの信号を出力した場合、すな
わち、カウント値が上限値以上で下限値より大きい場
合、アンドゲート１０１８はＬｏｗの信号を出力する。
また、端子１０２２には、Ｈｉｇｈの信号が入力され
る。この場合、端子１０２０がＬｏｗなので異常であ
り、端子１０２２がＨｉｇｈなので液体容器１が記録装
置に装着されていないか又は確実に装着されていないと
判定できる。

【０２３０】比較部１０１４がＨｉｇｈの信号を出力
し、比較部１０１６がＬｏｗの信号を出力した場合、す
なわち、カウント値が上限値より小さく下限値以下の場
合、アンドゲート１０１８はＬｏｗの信号を出力する。
この場合、端子１０２０がＬｏｗなので異常であり、端
子１０２２がＬｏｗなので液体がアクチュエータ１０６
の装着位置レベルにおいて無いことがわかる。

【０２３１】なお、異なる固有振動数を有するアクチュ
エータ１０６Ａ〜１０６Ｃからの逆起電力信号における
共振周波数について、周波数帯の実際例の概略を図１４
に示す。図１４に示すように、各アクチュエータ１０６
Ａ〜１０６Ｃのそれぞれの振動の周波数帯内において、
「液体有り状態」と「液体無し状態」とが判別され得
る。尚、アクチュエータ１０６Ａ〜１０６Ｃの固有振動
数を変更するためには、キャビティ１６２の径を変える
等すればよい。

【０２３２】図１５は、アクチュエータ１０６の製造方
法を示す。図１５では、複数のアクチュエータ１０６
（図１５の例では４個）が一体に形成されている。図１
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１６に示すアクチュエータ１０６を製造する。図
１５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。

【０２３３】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。

【０２３４】圧電素子１７４は、圧電振動板又は圧電層
１６０、上部電極１６４及び下部電極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。

【０２３５】図１５に示す場合、振動板１７６上に、複
数（図１５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。そして、
４個のアクチュエータ１０６が、それぞれ別々に切断さ
れて個別に使用される。

【０２３６】図１６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。図１７は、図１６に示
したアクチュエータ１０６の全体の断面を示す。

【０２３７】図１７に示すように、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、電気絶縁性を備えると共に弾性変形可能な材料に
よって形成されている。

【０２３８】貫通孔１７８ａに対応する位置に、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１７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、図１７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。

【０２３９】上部電極端子１６８及び下部電極端子１７
０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１６８及び下部電極
端子１７０は、電極１６４及び１６６と圧電層１６０と
を合わせた圧電素子１７４の高さ以上の高さを有する。

【０２４０】図１８は、図１５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４０
に、プレスあるいはレーザー加工等を用いて貫通孔４０
ａを穿孔する。グリーンシート４０は、焼成後に基板１
７８となるものである。グリーンシート４０は、セラミ
ック等の材料で形成される。

【０２４１】次に、グリーンシート４０の表面に別のグ
リーンシート４１を積層する。グリーンシート４１は、
焼成後に振動板１７６となるものである。グリーンシー
ト４１は、酸化ジルコニア等の材料で形成される。

【０２４２】次に、グリーンシート４１の表面に、導電
層４２、圧電層１６０、導電層４４を、圧膜印刷等の方
法で順次形成する。導電層４２は、後に下部電極１６６
となるものであり、導電層４４は、後に上部電極１６４
となるものである。

【０２４３】次に、形成されたグリーンシート４０、グ
リーンシート４１、導電層４２、圧電層１６０及び導電
層４４を、乾燥して焼成する。

【０２４４】スペーサ部材４７、４８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
子より高くするための部材である。スペーサ部材４７、
４８は、グリーンシート４０、４１と同材料を印刷する
かあるいは積層して形成する。スペーサ部材４７，４８
を用いることにより、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。また、
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、精度の良い高さとすることが
できる。

【０２４５】導電層４２の形成時に、導電層４４との接
続部４４’及びスペーサ部材４７及び４８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４２及び導電層４４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１
６０に電気的に接続されるように形成する。

【０２４６】図１９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１９（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、インク溜部を形成する。

【０２４７】図１９（Ｂ）は、図１９（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１９（Ｃ）は、図１９（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を有する。圧電素子７３が振動板７２及び
基板７１を介して貫通孔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。

【０２４８】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が形成されているため、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。

【０２４９】図２０は、貫通孔１ｃの他の実施形態を示
す。図２０（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１９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２０（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２０（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
れており、上方の段差部１ｆが下方の段差部１ｅより広
くなっている。図２０（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。

【０２５０】図２０(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。このた
め、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
いるインク残存時と大きく異ならせることができ、イン
クエンドをより確実に検出することができる。

【０２５１】図２１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を構成する振動板７２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。

【０２５２】図２２（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、他方の面に圧電素子８２が取り付けられている。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。

【０２５３】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１０６において、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。
この場合、インクカートリッジを製造する際の製造工程
を短縮することができ、コストが低減される。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ことが好ましい。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１０６を、
図２２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。

【０２５４】図２３は、アクチュエータ１０６を取付モ
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。

【０２５５】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と、駆動信号により発振するア
クチュエータ１０６を収容する基台１０２上の円柱部１
１６と、を有している。また、モジュール体１００は、
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。これにより、アクチュエータ１
０６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。

【０２５６】図２４は、図２３に示したモジュール体１
００の分解図である。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１１０および凹
部１１３を有する圧電装置装着部１０５（図２３参照）
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及びフ
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。

【０２５７】液体容器取付部１０１に含まれる円柱部１
１６および基台１０２は、リードワイヤ１０４ａ及び１
０４ｂを収容できるように中心部に開口部１１４が形成
されると共に、アクチュエータ１０６、フィルム１０
８、及びプレート１１０を収容できるように開口部１１
４の周囲に凹部１１３が形成されている。

【０２５８】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は凹部１１３（液体容器取付
部１０１）に固定される。従って、リードワイヤ１０４
ａ及び１０４ｂ、アクチュエータ１０６、フィルム１０
８及びプレート１１０は、液体容器取付部１０１に一体
として取り付けられる。

【０２５９】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する一方、アクチュ
エータ１０６が検出した共振周波数の信号を記録装置等
へ伝達する。

【０２６０】アクチュエータ１０６は、リードワイヤ１
０４ａ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。また、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。

【０２６１】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。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１１
０に接着しても、アクチュエータ１０６の振動特性は変
化しない。

【０２６２】なお、プレート１１０は円形状であり、基
台１０２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１０４ａ及び１０４ｂ、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１
０２、リードワイヤ１０４ａ及び１０４ｂ、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。また、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１
００のほぼ中心軸上に配置されている。

【０２６３】また、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１０６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が形成されて
おり、貫通孔１１２とキャビティ１６２とが、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、ステップ形状であっても
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ことに基いて、インクの水位変化
を検出することができる。

【０２６４】図２５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と、基台４０２上の円柱状の
円柱部４０３と、を有している。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４１３を含む。板状要素４０６の側面に設け
られた凹部４１３には、アクチュエータ１０６が縦向き
に配置されている。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。

【０２６５】図２６は、図２５に示したモジュール体４
００の分解斜視図である。図２３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４０３を有し、
圧電装置装着部４０５は板状要素４０６および凹部４１
３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４
００は、リードワイヤ４０４ａ及び４０４ｂ、アクチュ
エータ１０６、及びフィルム４０８をさらに有する。

【０２６６】なお、本実施形態では、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４１
４も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
４０８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。

【０２６７】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４
１２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
状であってもよい。モジュール体４００は、貫通孔４１
２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４０
２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。

【０２６８】図２７は、モジュール体の更に他の実施形
態を示す。図２３に示したモジュール体１００と同様
に、図２７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を収容できるように中心部に開口部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開口部５１４の周囲
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及びプレート５
１０は、液体容器取付部５０１に一体として取り付けら
れる。

【０２６９】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状の基台５０２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５０
３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。

【０２７０】すなわち、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。このため、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ように配置される。
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。

【０２７１】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。

【０２７２】図２８は、図２３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。このようにＯリングでシールが出来るために、モジ
ュール体１００は、図２３で説明したような円柱部を備
えることが好ましい。

【０２７３】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。

【０２７４】また、モジュール体１００に限らず、図２
５に示したモジュール体４００、図２７に示したモジュ
ール体５００、又は図２９及び図３０に示すモジュール
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。

【０２７５】図２９は、モジュール体１００の更に他の
実施形態を示す。図２９（Ａ）のモジュール体７５０Ａ
は、アクチュエータ１０６ｂと基台部３６０とを有す
る。モジュール体７５０Ａは、その前面が容器１の側壁
の内面と略一体となるように、容器１に装着されてい
る。アクチュエータ１０６ｂ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上に形成されている。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。

【０２７６】次に図２９（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に駆動信号を伝達すると
共に、圧電層１６０が検出する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１６６によって伝達された駆動信号により発振
し、その後残留振動する。この残留振動により、圧電層
１６０は逆起電力を発生する。そして、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。

【０２７７】モジュール体７５０Ａは、アクチュエータ
１０６ｂの振動部の圧電素子側とは反対の面、すなわ
ち、図２９（Ａ）に示すように、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なっている。
図２９（Ａ）のモジュール体７５０Ａでは、図２３から
図２７に示したリードワイヤ（１０４ａ、１０４ｂ、４
０４ａ、４０４ｂ、５０４ａ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。このため、成形
工程が簡素化される。更に、モジュール体７５０Ａの交
換やリサイクルが可能となる。また更に、アクチュエー
タ１０６ｂは基台部３６０により保護されているので、
アクチュエータ１０６ｂを外部との接触から保護でき
る。

【０２７８】図２９（Ｂ）は、モジュール体の更に他の
実施形態を示す。図２９（Ｂ）のモジュール体７５０Ｂ
は、アクチュエータ１０６ｂと基台部３６０とを有す
る。モジュール体７５０Ｂは、その前面が容器１の側壁
の内面と略一体となるように、容器１に装着されてい
る。アクチュエータ１０６ｂ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上に形成されている。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７５０Ｂは、アクチュエータ１０６ｂ
の振動部の圧電素子側とは反対の面、すなわち、図２９
（Ｂ）に示すように、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１０６ｂの振動部は、
薄壁部３８０と共に残留振動する。

【０２７９】次に図２９（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に駆動信号を伝達すると
共に、圧電層１６０が検出する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１６６によって伝達された駆動信号により発振
し、その後共振周期で振動する。振動板１７６が容器１
の薄壁部３８０と接触しているので、アクチュエータ１
０６ｂ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１０６ｂ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。そして、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。

【０２８０】図２９（Ｂ）のモジュール体７５０Ｂで
は、図２３から図２７に示したリードワイヤ（１０４
ａ、１０４ｂ、４０４ａ、４０４ｂ、５０４ａ及び５０
４ｂ）の電極のモジュール体への埋め込みが不要とな
る。このため、成形工程が簡素化される。更に、モジュ
ール体７５０Ｂの交換やリサイクルが可能となる。また
更に、アクチュエータ１０６ｂは基台部３６０により保
護されているので、アクチュエータ１０６ｂを外部との
接触から保護できる。

【０２８１】図３０（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。図
３０（Ａ）の場合、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、その
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
貫通孔３７０が形成され、貫通孔３７０とアクチュエー
タ１０６ｂの振動部とが面している。更に、モジュール
体７００Ｂの底壁に孔３８２が形成され、圧電装置装着
部３６３が形成されている。アクチュエータ１０６ｂ
は、孔３８２を塞ぐようにして配備される。

【０２８２】したがって、インクは、圧電装置装着部３
６３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３
６３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１０６ｂとは、取付プレート３５０及
びフィルム部材によって固定されている。また、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３７２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３０（Ａ）のモジ
ュール体７００Ｂと容器１とは別体であるが、図３０
（Ｂ）に示すように、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。

【０２８３】図３０（Ａ）のモジュール体７００Ｂで
は、図２３から図２７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。このため、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。

【０２８４】インクカートリッジが揺れる際に、インク
は容器１の上面あるいは側面に付着し得る。このような
インクは、容器１の上面あるいは側面から垂れてアクチ
ュエータ１０６ｂに接触して、アクチュエータ１０６ｂ
を誤作動させる可能性がある。しかし、モジュール体７
００Ｂの液体容器取付部３６０が容器１の内部に突出し
ている場合、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１０６ｂが誤作動することはな
い。

【０２８５】また、図３０（Ａ）の例では、振動板１７
６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。

【０２８６】図３０（Ｂ）は、アクチュエータ１０６ｂ
を容器１に装着したときの他の例についてのインク容器
の断面図を示す。図３０（Ｂ）の例によるインクカート
リッジでは、保護部材３６１が、アクチュエータ１０６
ｂ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１０６ｂとはモジ
ュールとして一体となっていない。しかしながら、保護
部材３６１は、アクチュエータ１０６ｂをユーザーの手
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１０６ｂの前面に対応して、容器１の側壁に孔３８０
が配設されている。

【０２８７】アクチュエータ１０６ｂは、圧電層１６
０、上部電極１６４、下部電極１６６、振動板１７６及
び取付プレート３５０を含んでいる。取付プレート３５
０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。そして、下部電
極１６６の上面に圧電層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
形成されている。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。したがって、インクは、容器１の孔３８０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３０（Ｂ）の例では、アクチュエータ１０６ｂは、保
護部材３６１により外部との接触から保護されている。

【０２８８】尚、図３０（Ａ）および（Ｂ）の例におけ
るアクチュエータ１０６ｂ及び取付プレート３５０は、
図１の基板１７８を有するアクチュエータ１０６で置換
可能である。

【０２８９】図３０（Ｃ）は、アクチュエータ１０６ｂ
を含むモールド構造体６００を備える実施形態を示す。
図３０（ｃ）の例では、取付構造体の１つとしてモール
ド構造体６００を使用する。モールド構造体６００は、
アクチュエータ１０６ｂとモールド部３６４とを有す
る。アクチュエータ１０６ｂ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、アクチュエータ１０６ｂ側から延びる２本の
足を有するように形成されている。モールド部３６４の
足部は、内部にリードワイヤ３６２を有する。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本の足の端が容器１
の外側で半球状に形成されている。モールド部３６４
は、アクチュエータ１０６ｂが容器１の内部に突出する
ように容器１に装着される。これにより、アクチュエー
タ１０６ｂの振動部が容器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１０６ｂの上
部電極１６４、圧電層１６０、及び下部電極１６６が、
インクとの接触から保護されている。

【０２９０】図３０（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を必要としないで、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１０６ｂを外部と
の接触から保護することができる。またモールド構造体
６００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１０６ｂが誤作動することがな
い。

【０２９１】図３１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
異なった色のインクを収容する。複数のインクカートリ
ッジ１８０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。

【０２９２】図３２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。

【０２９３】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には、インクカートリッジ１８０からイ
ンクが導入される。

【０２９４】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１
８５には、インク導入部１８２の空気供給口１８１から
空気が導入される。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に空気導入口１８５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１８２へのインクの供給が促される。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に連通するものである。

【０２９５】図３３は、図３０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３３（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。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。

【０２９６】インクカートリッジ１８０のインク容器１
９４の内部には、インク容器１９４の内部底面から所定
の高さに、アクチュエータ１０６と直面する位置に防波
壁１９２が設けられている。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。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。

【０２９７】インク容器１９４が横揺れしたときに、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。しかし、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いで、アクチュ
エータ１０６の誤作動を防ぐことができる。

【０２９８】図３３（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。

【０２９９】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。

【０３００】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からである。これらの間に
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。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。従
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をも同時に確実なも
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
確実な位置合わせが実現できる。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。

【０３０１】図３４は、インクカートリッジ１８０の更
に他の実施形態を示す。図３４（Ａ）は、インクカート
リッジ１８０Ｃの断面図、図３４（Ｂ）は、図３４
（Ａ）に示したインクカートリッジ１８０Ｃの側壁１９
４ｂを拡大した断面図、及び、図３４（Ｃ）は、その正
面からの透視図である。

【０３０２】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３４（Ｂ）及び図３４
（Ｃ）に示すように、半導体記憶手段７は回路基板６１
０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。

【０３０３】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１
９４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を介して回路基板６１０をインク
容器１９４に接合し、異型Ｏリング６１４を回路基板６
１０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。

【０３０４】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
よって構成され得る。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。

【０３０５】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の
インクの情報を格納する。また、半導体記憶手段７は、
インク残量等を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。

【０３０６】半導体記憶手段７は、予めインク容器１９
４内のインクがフルの時すなわちインクがインク容器１
９４内に満たされた時、又は、インクがエンドの時すな
わちインク容器１９４内のインクが消費された時の共振
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１９４の製造中に格納されてもよい。

【０３０７】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。これにより、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。

【０３０８】図３５は、インクカートリッジ１８０の更
に他の実施形態を示す。図３５（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が装着されている。図１
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の各々として用
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１９４ｂ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。

【０３０９】図３５（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が装着されている。上下方
向に長いアクチュエータ６０６によって、インク容器１
９４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の
高さの半分以上の長さを有することが望ましい。図３５
（Ｂ）におけるアクチュエータ６０６は、側壁１９４ｂ
のほぼ上端からほぼ下端までの長さを有している。

【０３１０】図３５（Ｃ）に示すインクカートリッジ１
８０Ｆは、図３５（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が装着されている。また、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１５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の各々として用いるこ
とが好ましい。

【０３１１】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。

【０３１２】インク容器１９４が横揺れしたときにイン
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。しかし、図３５（ｃ）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
クの波立ちを防いで、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１９２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
入することを防ぐ。

【０３１３】図３６は、インクカートリッジ１８０の更
に他の実施形態を示す。図３６（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
隔が空けられており、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２
１２のそれぞれによって区画された複数の収容室２１３
を有する。複数の収容室２１３の底部は互いに連通す
る。

【０３１４】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にアクチュエータ１０
６が装着されている。図１５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１
０６の各々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１
９４ｃのほぼ中央に配置される。

【０３１５】収容室２１３の容量は、インク供給口１８
７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
隔も、インク供給口１８７側が広く、インク供給口１８
７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。

【０３１６】インクはインク供給口１８７から排出さ
れ、空気は空気導入口１８５から入る。このため、イン
ク供給口１８７側の収容室２１３のインクから順にイン
クカートリッジ１８０Ｇの奥の方の収容室２１３のイン
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１
８７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１８７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。

【０３１７】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１８７から奥へ向
かって徐々に小さくなっているので、アクチュエータ１
０６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。

【０３１８】図３６（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おり、
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２１３
ａ及び２１３ｂの底部は互いに連通する。

【０３１９】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２
１３ｂの容量より大きい。特に、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。

【０３２０】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３６
（Ｂ）においては、バッファ２１４は、インク容器１９
４の側壁１９４ｂから上方に延びる溝として形成されて
いる。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。このため、気泡によってアクチ
ュエータ１０６がインクエンドを誤認識することを防止
することができる。

【０３２１】なお、アクチュエータ１０６を収容室２１
３ｂの上面１９４ｃに設けているため、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は、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。

【０３２２】図３６（Ｃ）のインクカートリッジ１８０
Ｉは、図３６（Ｂ）のインクカートリッジ１８０Ｈの収
容室２１３ｂに、多孔質部材２１６が充填されたもので
ある。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ており、ア
クチュエータ１０６と接触している。

【０３２３】インク容器が倒れた時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、多孔質部材２１が空気を捕らえるため、
アクチュエータ１０６と空気が接触することを防ぐこと
ができる。また、多孔質部材２１６はインクをも保持す
るので、インク容器が揺れた場合等でも、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２１
３に設置することが好ましい。

【０３２４】なお、アクチュエータ１０６を収容室２１
３ｂの上面１９４ｃに設けているため、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は、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。

【０３２５】図３６（Ｄ）のインクカートリッジ１８０
Ｊは、図３６（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２
１６Ａ及び２１６Ｂによって構成されたものである。多
孔質部材２１６Ａが、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。あるいは、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てもよい。

【０３２６】孔径の小さい多孔質部材２１６Ｂ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内のインクは下側の多孔室部材２１
６Ｂ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、アクチュエータ１０
６がインク無しを検出すると、インクが再度アクチュエ
ータに到達してアクチュエータ１０６がインク有りと検
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ため、
アクチュエータ１０６近傍のインクの捌けが良い。この
ため、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。

【０３２７】なお、アクチュエータ１０６を収容室２１
３ｂの上面１９４ｃに設けているため、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は、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。

【０３２８】図３７（Ａ）は、図３６（Ｃ）に示したイ
ンクカートリッジ１８０Ｉを変形した実施形態であるイ
ンクカートリッジ１８０Ｋを示す断面図である。図３７
（Ａ）に示すインクカートリッジ１８０Ｋの多孔質部材
２１６の下部は、インク容器１９４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、水平方向の断面積
及び孔径が小さくなるように設計されている。図３７
（Ａ）に示すように、インクカートリッジ１８０Ｋは、
多孔質部材２１６の下部をそ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から遠い多孔
質部材２１６下部にインクが吸収されるため、アクチュ
エータ１０６近傍のインクの捌けが良い。このため、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。

【０３２９】一方、図３７（Ｂ）及び図３７（Ｃ）のイ
ンクカートリッジ１８０Ｌは、多孔質部材２１６の下部
が、インク容器１９４の幅方向においてインク容器１９
４の底面にむけて徐々に小さくなるように圧縮され、水
平方向の断面積及び孔径がインク容器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２１６の下部へと集められ、
保持される。アクチュエータ１０６から遠い多孔質部材
２１６Ｂの下部にインクが吸収されるため、アクチュエ
ータ１０６近傍のインクの捌けが良い。このため、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。

【０３３０】図３８（Ａ）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３８（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２２
２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おり、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
流入できるようになっている。第１の隔壁２２２に対す
るインク供給口２３０側には、インクカートリッジ２２
０Ａ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
ており、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へ流入できるようになって
いる。

【０３３１】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
には、毛管現象を起こせるだけの間隔が空けられる、す
なわち、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。このため、気体や気
泡が第２の収容室２２５ｂへ混入することを防止するこ
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２２
５ｂより奥に形成されているので、第１の収容室２２５
ａのインクが消費された後で、第２の収容室２２５ｂの
インクが消費される。

【０３３２】そして、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２
２５ｂのインク供給口２３０側の側壁に、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とするかを、自由に設定するこ
とができる。

【０３３３】毛管路２２７を介して第１の収容室２２５
ａから第２の収容室２２５ｂへインクが供給されるた
め、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ２２
０Ａの横揺れによるインクの横揺れの影響を受け難い。
従って、アクチュエータ１０６はインク残量をより確実
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へ逆流することが防止される。

【０３３４】また、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
は、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外部に漏れること
を防ぐ。更に、逆止弁２２８をインクカートリッジ２２
０Ａ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からの蒸発をも防ぐことができる。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２２８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に空気を吸入する。これにより、インクカート
リッジ２２０Ａ内の圧力が略一定に保持される。

【０３３５】図３８（Ｃ）及び（Ｄ）は、逆止弁２２８
の詳細の断面を示す図である。図３８（Ｃ）の逆止弁２
２８は、ゴムにより形成された羽根２３２ａを有する弁
２３２を有する。羽根２３２ａは、インクカートリッジ
２２０の外部との通気孔２３３と対向している。羽根２
３２ａの変形によって、通気孔２３３が開閉される。す
なわち、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２２０内の負圧が逆止弁２２８
の圧力を越えると、羽根２３２ａがインクカートリッジ
２２０の内側に変形して（開いて）、外部の空気がイン
クカートリッジ２２０内に取り入れられる。

【０３３６】図３８（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。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に抗して（押圧して）下
降し（開いて）、外部の空気がインクカートリッジ２２
０内に吸入される。

【０３３７】一方、図３８（Ｂ）に示すインクカートリ
ッジ２２０Ｂは、図３８（Ａ）のインクカートリッジ２
２０Ａにおいて、逆止弁２２８を設ける代わりに、第１
の収容室２２５ａに多孔質部材２４２を配置したもので
ある。多孔質部材２４２は、インクカートリッジ２２０
Ｂ内のインクを保持すると共に、インクカートリッジ２
２０Ｂが横揺れしたときにインクがインクカートリッジ
２２０Ｂの外部へ漏れことを防ぐ。

【０３３８】以上、キャリッジ及び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対して、
当該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説明した。しかしなが
ら、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、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部材のインク
カートリッジ相当部分に、本発明のアクチュエータを装
着してもよい。

【０３３９】なお、記録装置制御部２０００、２００
２、２００４、２００６、それらの各要素及び制御装置
８４０ｃ（図１０参照）は、コンピュータシステムによ
って構成され得る。ここで、コンピュータシステムにこ
れらの各要素を実現させるためのプログラム及び当該プ
ログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
２０１（図５参照）も、本件の保護対象である。

【０３４０】さらに、前記の各要素が、コンピュータシ
ステム上で動作するＯＳ等のプログラムによって実現さ
れる場合、当該ＯＳ等のプログラムを制御する各種命令
を含むプログラム及び当該プログラムを記録した記録媒
体２０２も、本件の保護対象である。

【０３４１】ここで、記録媒体２０１、２０２とは、フ
ロッピーディスク等の単体として認識できるものの他、
各種信号を伝搬させるネットワークをも含む。

【０３４２】なお、液体の例としては、インクの他に、
グルー、マニキュア等が用いられ得る。

【０３４３】以上、本発明を複数の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。

【０３４４】

【発明の効果】本発明によれば、液体消費状態検出器が
複数の圧電素子に対して共通に設けられているため、設
置スペースの点でもコストの点でも、液体消費状態検出
器の構成が効率化され得る。特に、複数の圧電素子が直
列に接続されているため、回路構成が極めて簡単化され
得る。

【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】アクチュエータが音響インピーダンスの変化を
検知することで液体容器１内の液体の消費状態を検出
し、検出した結果に基づいてインクジェット記録装置を
制御する記録装置制御部２０００の構成を示す図であ
る。

【図６】アクチュエータが音響インピーダンスの変化を
検知することで液体容器１’内の液体の消費状態を検出
し、検出した結果に基づいてインクジェット記録装置を
制御する記録装置制御部２０００の構成を示す図であ
る。

【図７】アクチュエータが音響インピーダンスの変化を
検知することで液体容器１Ａ〜１Ｃ内の液体の消費状態
を検出し、検出した結果に基づいてインクジェット記録
装置を制御する記録装置制御部２０００の構成を示す図
である。

【図８】図５に示した記録装置制御部２０００の更に他
の実施の形態を示す図である。

【図９】図８に示した記録装置制御部２００４の更に他
の実施の形態を示す図である。

【図１０】図９に示した記録装置制御部２００６の動作
手順を示すフローチャートである。

【図１１】測定回路部８００の回路構成を示す図であ
る。

【図１２】検出回路部１１００の回路構成を示す図であ
る。

【図１３】図１２に示した液体有無判定部１０００の詳
細な回路構成を示す図である。

【図１４】周波数帯の実際例の概略を示す図である。

【図１５】アクチュエータ１０６の他の実施形態を示す
図である。

【図１６】図１５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１７】図１６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１８】図１５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１９】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２０】貫通孔１ｃの他の実施形態を示す図である。

【図２１】アクチュエータ６６０の他の実施形態を示す
図である。

【図２２】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２３】モジュール体１００を示す斜視図である。

【図２４】図２３に示したモジュール体１００の構成を
示す分解図である。

【図２５】モジュール体１００の他の実施形態を示す図
である。

【図２６】図２５に示したモジュール体４００の構成を
示す分解図である。

【図２７】モジュール体１００の更に他の実施形態を示
す図である。

【図２８】図２３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２９】モジュール体１００の更に他の実施形態を示
す図である。

【図３０】モジュール体１００の更に他の実施形態を示
す図である。

【図３１】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３２】インクジェット記録装置の詳細を示す図であ
る。

【図３３】図３２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３４】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３５】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３６】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３７】図３６（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３８】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、１’、１Ａ〜１Ｃ容器１ａ底面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４０、４１グリーンシート４２、４４導電層４４’ 接続部４７、４８スペーサ部材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、１０６ｂ、６５０、６６０、６７０アクチュ
エータ１０６Ａ〜１０６ＣアクチュエータＳＷＡ〜ＳＷＣ半導体スイッチ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８００測定回路部８１０ＮＰＮ型トランジスタ８１２ＰＮＰ型トランジスタ８１６基準電位生成部８１８、８２０、８２８，８３０、８３２抵抗８２２、８２６コンデンサ８２４ハイパスフィルタ８３４、８４０、８４２、８４４、８４６端子８３６比較器８４０ｃ制御装置８５０駆動電圧生成部８６０増幅部８８０フィルタ回路部８８５Ａ、８８５Ｂ、８８５Ｃバンドパスフィルタ回
路９００デジタル回路部９１０、９１８フリップフロップ９１２、９２０カウンタ９１４，９１６ＮＡＮＤゲート１０００液体有無判定部１０１０液体消費状態補正部１０１１上限値レジスタ１０１２下限値レジスタ１０１４、１０１６比較部１０１８ＡＮＤゲート１０２０、１０２２端子１１００、１１０４検出回路部１２００、１２１０液体消費状態検出部１３００ヘッド部１４００制御部１４０２記録装置動作制御部１４０４提示処理部１４０６印刷動作制御部１４０８インク補充処理部１４１０カートリッジ交換処理部１４１２印刷データ記憶処理部１４１４印字データ記憶部１４１６ディスプレイ１４１８スピーカ１４２０印刷動作部１４２２インク補充装置１４２４カートリッジ交換装置１４３２クリーニング駆動部１４３４ポンプ１４３６クリーニング部１４４０ヘッド駆動部１４４２クリーニング制御部１４４４情報記憶制御回路部１４５０液体吐出カウンタ１４５２液体消費量補正部１５００、１５０２、１５０６制御回路部２０００、２００４、２００６記録装置制御部

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を収容する収容空間に少なくとも一部
が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振
動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であ
ると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生さ
せる圧電素子と、圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を
検出する液体消費状態検出部と、を備え、振動部及び圧電素子は、複数が配置されており、各振動部は、互いに異なる固有振動数を有しており、複数の圧電素子は、直列に接続されており、液体消費状態検出部は、複数の圧電素子に対して共通に
設けられていることを特徴とする液体消費状態検出器。
【請求項２】液体を収容する収容空間に少なくとも一部
が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な振
動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させることが可能であ
ると共に、振動部の振動によって逆起電力信号を発生さ
せる圧電素子と、圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を
検出する液体消費状態検出部と、を備え、収容空間は、複数が配置されており、複数の収容空間の各々に、振動部及び圧電素子が設けら
れており、各振動部は、互いに異なる固有振動数を有しており、複数の圧電素子は、直列に接続されており、液体消費状態検出部は、複数の圧電素子に対して共通に
設けられていることを特徴とする液体消費状態検出器。
【請求項３】液体消費状態検出部は、各振動部の固有振動数にそれぞれ対応した複数のバンド
パスフィルタ回路と、バンドパスフィルタ回路を通過した信号に基づいて液体
消費状態を検出する検出本体部と、を有していることを
特徴とする請求項１または２に記載の液体消費状態検出
器。
【請求項４】複数のバンドパスフィルタ回路は、並列に
接続されており、複数のバンドパスフィルタ回路の各々に、導通用スイッ
チが接続されていることを特徴とする請求項３に記載の
液体消費状態検出器。
【請求項５】前記導通用スイッチは、いずれか１つの導
通用スイッチが導通状態の時に他の導通用スイッチが非
道通状態であるよう制御されるようになっていることを
特徴とする請求項４に記載の液体消費状態検出器。
【請求項６】前記導通用スイッチは、それぞれ半導体ス
イッチであることを特徴とする請求項４または５に記載
の液体消費状態検出器。
【請求項７】液体消費状態検出部は、逆起電力信号の周
波数を測定するようになっていることを特徴とする請求
項１乃至６のいずれかに記載の液体消費状態検出器。
【請求項８】液体消費状態検出部は、逆起電力信号の所
定時間の振動回数を計測するカウンタを有しており、当
該カウンタにより計測された数値に基づいて、逆起電力
信号の周波数を測定するようになっていることを特徴と
する請求項７に記載の液体消費状態検出器。
【請求項９】液体消費状態検出部は、逆起電力信号が所
定回数だけ振動する間の時間を計測するためのクロック
カウンタを有しており、当該クロックカウンタにより計
測された時間に基づいて、逆起電力信号の周波数を測定
するようになっていることを特徴とする請求項７に記載
の液体消費状態検出器。
【請求項１０】振動部の液体収容空間に対して露出する
部分は、液体収容空間側から見て対称な形状となってい
ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の
液体消費状態検出器。
【請求項１１】圧電素子は、振動部の液体収容空間に対
して露出する部分の略中心の位置で、当該振動部の液体
収容空間側とは反対側に固定されていることを特徴とす
る請求項１０に記載の液体消費状態検出器。
【請求項１２】振動部の液体収容空間に対して露出する
部分は、液体容器内面側から見て円形となっていること
を特徴とする請求項１０または１１に記載の液体消費状
態検出器。
【請求項１３】圧電素子の振動方向は、振動部の液体収
容空間に対して露出する部分に対して略垂直となってい
ることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載
の液体消費状態検出器。
【請求項１４】液体を収容するための収容空間を区画す
る壁部と、請求項１乃至１３のいずれかに記載の液体消費状態検出
器と、を備えたことを特徴とする液体容器。
【請求項１５】液体消費状態検出器によって検出された
液体消費状態を記憶する記憶部を更に備えたことを特徴
とする請求項１４に記載の液体容器。
【請求項１６】請求項１４または１５に記載の液体容器
と、液体容器に接続され、液体容器内に収容されている液体
を消費する液体消費本体部と、を備えたことを特徴とす
る液体消費装置。
【請求項１７】液体を収容する収容空間に少なくとも一
部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な
振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させること
が可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信
号を発生させる圧電素子と、液体を収容するための収容
空間を区画する壁部と、を各々有する複数の液体容器
と、各圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態
を検出する液体消費状態検出部と、各液体容器に接続され、液体容器内に収容されている液
体を消費する液体消費本体部と、を備え、各振動部は、互いに異なる固有振動数を有しており、複数の圧電素子は、直列に接続されており、液体消費状態検出部は、複数の圧電素子に対して共通に
設けられていることを特徴とする液体消費装置。
【請求項１８】液体を収容する収容空間に少なくとも一
部が露出すると共に、当該収容空間に対して振動可能な
振動部と、駆動信号に基づいて振動部を振動させること
が可能であると共に、振動部の振動によって逆起電力信
号を発生させる圧電素子と、液体を収容するための収容
空間を区画する壁部と、を有する液体容器と、圧電素子からの逆起電力信号に基づいて液体消費状態を
検出する液体消費状態検出部と、液体容器に接続され、液体容器内に収容されている液体
を消費する液体消費本体部と、を備え、収容空間は、複数が配置されており、複数の収容空間の各々に、振動部及び圧電素子が設けら
れており、各振動部は、互いに異なる固有振動数を有しており、複数の圧電素子は、直列に接続されており、液体消費状態検出部は、複数の圧電素子に対して共通に
設けられていることを特徴とする液体消費装置。
【請求項１９】液体消費状態検出部によって検出された
液体容器の液体消費状態に基づいて、液体消費本体部に
おける液体の消費動作を制御する制御回路部を更に備え
たことを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記
載の液体消費装置。
【請求項２０】液体消費状態検出器によって検出された
液体消費状態を記憶する記憶部と、記憶部によって記憶された液体容器の液体消費状態に基
づいて、液体消費本体部における液体の消費動作を制御
する制御回路部と、を備えたことを特徴とする請求項１
６乃至１８のいずれかに記載の液体消費装置。
【請求項２１】請求項１に記載の液体消費状態検出器を
制御する制御装置であって、直列に接続された圧電素子に駆動信号を与え、液体消費
状態検出部に液体消費状態を検出させることを特徴とす
る制御装置。
【請求項２２】請求項２に記載の液体消費状態検出器を
制御する制御装置であって、直列に接続された圧電素子に駆動信号を与え、液体消費
状態検出部に液体消費状態を検出させることを特徴とす
る制御装置。
【請求項２３】少なくとも１台のコンピュータを含むコ
ンピュータシステムによって実行されて、前記コンピュ
ータシステムに請求項２１または２２に記載の制御装置
を実現させるプログラムを記録したコンピュータ読取り
可能な記録媒体。
【請求項２４】少なくとも１台のコンピュータを含むコ
ンピュータシステム上で動作する第２のプログラムを制
御する命令が含まれており、前記コンピュータシステムによって実行されて、前記第
２のプログラムを制御して、前記コンピュータシステム
に請求項２１または２２に記載の制御装置を実現させる
プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒
体。