(57)【要約】【課題】液体消費状態の検出をより有効に活用できるような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、１２０２、１２１０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。収容空間は、液体を所定量だけ収容可能である。振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍に設けられている。【選択図】図８
2008074106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再充填可能な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、液体を所定量だけ収容可能であって、
振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍に設けられている
ことを特徴とする液体消費状態検出器。
【請求項２】
再充填可能な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、液体を所定量だけ収容可能であって、
振動部及び圧電素子は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍と、収容空間の液体枯渇時の液面近傍と、にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする液体消費状態検出器。
【請求項３】
再充填可能な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、収容空間の所定液面の近傍で、当該液面の上と、当該液面の下と、にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする液体消費状態検出器。
【請求項４】
前記２組の振動部及び圧電素子は、１つのモジュール内に形成されている
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】
液体消費状態検出部は、２つの圧電素子からの逆起電力信号の相対的な関係に基づいて、液体消費状態を検出するようになっている
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の液体消費状態検出器。
【請求項６】
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５のいずれか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６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６に記載の液体消費状態検出器。
【請求項９】
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８のいずれかに記載の液体消費状態検出器。
【請求項１０】
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９に記載の液体消費状態検出器。
【請求項１１】
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円形となっている
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の液体消費状態検出器。
【請求項１２】
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１１のいずれかに記載の液体消費状態検出器。
【請求項１３】
振動部の液体収容空間に対して露出する部分は、前記液体に対する親液性を有している
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】
振動部の液体収容空間に対して露出する部分の周囲を取り囲むように、前記液体に対する親液性を有するキャビティ部が設けられている
ことを特徴とする請求項１３に記載の液体消費状態検出器。
【請求項１５】
液体を再充填可能に収容するための収容空間を区画する壁部と、
再充填可能な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、
収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、
振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍に設けられている
ことを特徴とする液体容器。
【請求項１６】
液体を再充填可能に収容するための収容空間を区画する壁部と、
再充填可能な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、
収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、
振動部及び圧電素子は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍と、収容空間の液体枯渇時の液面近傍と、にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする液体容器。
【請求項１７】
液体を再充填可能に収容するための収容空間を区画する壁部と、
再充填可能な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、
振動部及び圧電素子は、収容空間の所定液面の近傍で、当該液面の上と、当該液面の下と、にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする液体容器。
【請求項１８】
振動部の液体収容空間に対して露出する部分は、前記液体に対する親液性を有している
ことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに記載の液体容器。
【請求項１９】
前記壁部の、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の近傍の領域は、前記液体に対する親液性を有している
ことを特徴とする請求項１８に記載の液体容器。
【請求項２０】
振動部の液体収容空間に対して露出する部分の周囲を取り囲むように、前記液体に対する親液性を有するキャビティ部が設けられている
ことを特徴とする請求項１８に記載の液体容器。
【請求項２１】
前記壁部の、前記キャビティ部に隣接する領域は、前記液体に対する親液性を有している
ことを特徴とする請求項２０に記載の液体容器。
【請求項２２】
前記壁部の、前記キャビティ部に隣接する領域は、前記液体に対する疎液性を有している
ことを特徴とする請求項２０に記載の液体容器。
【請求項２３】
圧電素子からの逆起電力信号に基いて液体消費状態を検出する液体消費状態検出部
を更に備えたことを特徴とする請求項１５乃至２２のいずれかに記載の液体容器。
【請求項２４】
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２３に記載の液体容器。
【請求項２５】
請求項２３または２４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２６】
液体容器の収容空間に液体を補充する液体補充装置と、
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、液体補充装置を制御する補充制御部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項２５に記載の液体消費装置。
【請求項２７】
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２５または２６に記載の液体消費装置。
【請求項２８】
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２５または２６に記載の液体消費装置。
【請求項２９】
請求項１乃至５のいずれか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、
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３０】
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２９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３１】
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２９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３２】
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２８に記載の制御装置を実現させるプログラム。
【請求項３３】
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２９に記載の制御装置を実現させるプログラム。
【請求項３４】
請求項１８乃至２２のいずれかに記載の液体容器を製造する方法であって、
振動部の液体収容空間に対して露出する部分を、前記液体に対する親液性を有する部分として構成する親液部形成工程と、
前記親液部形成工程の後で、液体消費状態検出器を壁部に取り付ける搭載工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項１８乃至２２のいずれかに記載の液体容器を製造する方法であって、
液体消費状態検出器を壁部に取り付ける搭載工程と、
前記搭載工程の後で、振動部の液体収容空間に対して露出する部分に、前記液体に対する親液性を付与する親液部形成工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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】
ソフトウェアによりインク滴の吐出数やインク量を積算してインク消費を計算上管理する方法は、検出の為の特別な装置を必要としないのでコスト的メリットが高いが、ユーザサイドでの印刷形態等により誤差が生じ得る。また、同一カートリッジの再装着時において、大きな誤差が生じ得る。また、使用環境により（例えば室温が極端な高温または低温である場合）、あるいは、インクカートリッジの開封後の経過時間などにより、インクカートリッジ内の圧力やインクの粘度が変化して、計算上のインク消費量と実際の消費量との間に無視できない誤差が生じ得る。
【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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特願２０００−１４７０５２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】
上記案件に記載の圧電装置あるいはモジュール体は、液面の有無を検出可能であることから、液体消費におけるエンド検出のみならず、液体充填作業時における満タン検出にも応用可能である。
【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、液体消費状態の検出をより有効に活用できるような、液体消費状態検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、再充填可能な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、液体を所定量だけ収容可能であって、振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍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】
本発明によれば、収容空間のいわゆる「満タン」状態の検出が、高い信頼性をもって実現され得る。本発明は、収容空間を「満タン」状態とするような液体補充作業にとって、特に有効である。
【００１２】
あるいは本発明は、再充填可能な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、液体を所定量だけ収容可能であって、振動部及び圧電素子は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍と、収容空間の液体枯渇時の液面近傍と、にそれぞれ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。
【００１３】
本発明によれば、収容空間のいわゆる「満タン」状態及び「液体エンド」状態の検出が、高い信頼性をもって実現され得る。本発明は、「液体エンド」を検出した後に収容空間を「満タン」状態とするような液体補充作業にとって、特に有効である。
【００１４】
あるいは本発明は、再充填可能な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、収容空間の所定液面の近傍で、当該液面の下と、当該液面の上と、にそれぞれ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。
【００１５】
本発明によれば、収容空間における液面が２組の振動部によって規定される所定区域内に存在するか否かが、高い信頼性をもって検出され得る。本発明は、液面レベルを略一定に維持して液体の水頭圧を略一定に維持すべき場合に、特に有効である。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
その他、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、前記液体に対する親液性を有している。この場合、当該部分に液体が付着することによる誤検出を防止することができる。
【００２３】
さらには、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の周囲を取り囲むように、前記液体に対する親液性を有するキャビティ部が設けられていることが好ましい。この場合、当該キャビティ部に液体が存在していて、かつ、当該キャビティ部の外側に液体が存在していない状態を、液体消費状態判定の閾値として設定することができる。この場合、液体消費状態判定の精度が向上される。
【００２４】
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。また、液体消費状態検出部が容器外に設けられた液体容器も、本件の保護対象である。
【００２５】
すなわち、液体を再充填可能に収容するための収容空間を区画する壁部と、再充填可能な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、収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、振動部は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍に設けられていることを特徴とする液体容器も、本件の保護対象である。
【００２６】
また、液体を再充填可能に収容するための収容空間を区画する壁部と、再充填可能な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、収容空間は、液体を所定量だけ収容可能であって、振動部及び圧電素子は、収容空間の前記所定量の液体収容時の液面近傍と、収容空間の液体枯渇時の液面近傍と、にそれぞれ設けられていることを特徴とする液体容器も、本件の保護対象である。
【００２７】
また、液体を再充填可能に収容するための収容空間を区画する壁部と、再充填可能な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、振動部及び圧電素子は、収容空間の所定液面の近傍で、当該液面の上と、当該液面の下と、にそれぞれ設けられていることを特徴とする液体容器も、本件の保護対象である。
【００２８】
液体容器は、圧電素子からの逆起電力信号に基いて液体消費状態を検出する液体消費状態検出部を更に有し得る。
【００２９】
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。
【００３０】
また、前記壁部の、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の近傍の領域は、前記液体に対する親液性を有していることが好ましい。
【００３１】
特に、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の周囲を取り囲むように、前記液体に対する親液性を有するキャビティ部が設けられている場合には、前記壁部の前記キャビティ部に隣接する領域が、前記液体に対する親液性を有していることが好ましい。これにより、キャビティ部の全体を覆うような液体付着が防止される。
【００３２】
あるいは、振動部の液体収容空間に対して露出する部分の周囲を取り囲むように、前記液体に対する親液性を有するキャビティ部が設けられている場合において、逆に、前記壁部の前記キャビティ部に隣接する領域が、前記液体に対する疎液性を有していることが、液体消費状態判定の精度の点において好ましい場合がある。
【００３３】
なお、親液部を有する液体容器の製造方法としては、振動部の液体収容空間に対して露出する部分を、前記液体に対する親液性を有する部分として構成する親液部形成工程と、前記親液部形成工程の後で、液体消費状態検出器を壁部に取り付ける搭載工程と、を備えた方法が好ましい。あるいは、液体消費状態検出器を壁部に取り付ける搭載工程と、前記搭載工程の後で、振動部の液体収容空間に対して露出する部分に、前記液体に対する親液性を付与する親液部形成工程と、を備えた方法が好ましい。
【００３４】
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。
【００３５】
この場合、液体消費装置は、液体容器の収容空間に液体を補充する液体補充装置と、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補充装置を制御する補充制御部と、を更に備えることが好ましい。
【００３６】
また、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
ここで、記録媒体とは、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
図１（Ａ）は、アクチュエータ１０６の拡大平面図である。図１（Ｂ）は、アクチュエータ１０６のＢ−Ｂ断面を示す。図１（Ｃ）は、アクチュエータ１０６のＣ−Ｃ断面を示す。さらに図２（Ａ)および図２（Ｂ)は、アクチュエータ１０６の等価回路を示す。また、図２（Ｃ)および図２（Ｄ)は、それぞれインクカートリッジ内にインクが満たされているときのアクチュエータ１０６を含む周辺およびその等価回路を示し、図２（Ｅ)および図２（Ｆ)は、それぞれインクカートリッジ内にインクが無いときのアクチュエータ１０６を含む周辺およびその等価回路を示す。
【００４９】
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１６８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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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１６１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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
また、振動部が円形（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１０６の液体容器への実装性がよい。
【００６５】
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、残留振動の共振周波数を精度良く検出することができる。
【００６６】
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変化率が大きくなり、共振周波数の検出の精度を更に向上できる。
【００６７】
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変化率が大きくなり、共振周波数の検出の精度が向上できる。
【００６８】
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。
【００６９】
また、アクチュエータ１０６の振動の節は、キャビティ１６２の外周部、すなわち、開口部１６１の縁付近に位置する。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
アクチュエータ１０６は、この状態の変化に起因する、少なくとも音響インピーダンスの相違を検出する。それによって、アクチュエータ１０６は、液体容器に液体が十分に収容されている状態であるか、あるいは、ある一定以上の液体が消費された状態であるか、を検知することができる。さらに、アクチュエータ１０６は、液体容器内の液体の種類も検出することが可能である。
【００７８】
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。
【００７９】
上記の方法とは別に、アクチュエータ１０６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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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、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。
【００８４】
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。
【００８５】
本発明のアクチュエータ１０６において、キャビティ１６２を設けた理由は次の通りである。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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１６２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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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１０６の振動部との共振周波数から、液体容器内の液体の状態を検出する動作および原理について説明する。
【００９３】
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１６０が変形することによって、振動板１７６のうちの振動領域がたわみ振動する。圧電層１６０が変形した後しばらくは、たわみ振動がアクチュエータ１０６の振動部に残留する。
【００９４】
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１０６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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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１６０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。Ｍelectrode2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１７６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。
【００９９】
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。
【０１００】
また、本実施例において、圧電層１６０、上部電極１６４および下部電極１６６においては、それらの主要部である円形部分以外の部分は、主要部に対して無視できるほど微小であることが好ましい。従って、アクチュエータ１０６において、Ｍactは、上部電極１６４、下部電極１６６、圧電層１６０および振動板１７６のうちの振動領域のそれぞれのイナータンスの和である。また、コンプライアンスＣactは、上部電極１６４、下部電極１６６、圧電層１６０および振動板１７６のうちの振動領域によって形成される部分のコンプライアンスである。
【０１０１】
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、Ｃelectrode2およびＣvibは、それぞれ、振動部における圧電層１６０、上部電極１６４、下部電極１６６および振動板１７６のコンプライアンスを示す。Ｃactは、以下の式３で表される。
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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１０６の振動部およびキャビティ１６２の等価回路を示す。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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２ａ（図２（Ｃ)参照）の範囲内にある限り、アクチュエータ１０６はインクの消費状態を徐々に検出することができる。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
例えば、アクチュエータ１０６をインクの液面に対して水平に配備した場合であって、ｔink がｔink−maxより小さいときには、アクチュエータ１０６の振動にかかわる媒体はインクと気体との両方を含む。したがって、アクチュエータ１０６の振動領域の面積Ｓ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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
アクチュエータ１０６の振動は、ｔink−max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、すなわち、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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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１０６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。
【０１２８】
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１０６の動作中に発生する音を静かにすることが好ましい。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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Ｍact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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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１６２の形状にかかわらない。
【０１３５】
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／πａ２      （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。
【０１３６】
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πａ２  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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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１６６にその逆起電力電圧を伝達する。この現象を利用することで媒体の状態を検出してもよい。例えば、インクジェット記録装置において、印字時における印字ヘッドの走査によるキャリッジの往復運動に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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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、当該所定期間において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。
【０１４７】
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、１００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、例えば逆起電力波形の周波数が４００ｋＨｚ程度の場合、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。
【０１４８】
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２０００の構成を示す。
【０１４９】
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に装着された２つのアクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃに対して各アクチュエータ１０６Ａ、１０６Ｃを選択的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。
【０１５０】
図５に示すように、２つのアクチュエータ１０６Ａ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。この場合、図６に示すように、液体容器１のインク収容部（収容空間）ＩＳにおける満タン時液面の近傍にアクチュエータ１０６Ａが設けられ、液体エンド時液面の近傍にアクチュエータ１０６Ｃが設けられている。各アクチュエータ１０６Ａ、１０６Ｃは、それぞれ半導体スイッチＳＷＡ、ＳＷＣに接続されている。各半導体スイッチＳＷＡ、ＳＷＣは、例えば制御部１４００によって制御されるようになっており、いずれか１つのスイッチが導通状態の時、他のスイッチは非導通状態とすることも可能である。
【０１５１】
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動作する制御部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１４１２、及び印字データ記憶部１４１４を更に備える。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
液体消費状態検出部１２００は、アクチュエータ１０６Ａ、１０６Ｃを駆動し、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１１００と、を有する。
【０１５５】
測定回路部８００は、アクチュエータ１０６Ａ、１０６Ｃを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のうち、対応するスイッチが制御部１４００によって導通状態となっているアクチュエータが駆動し発振される。アクチュエータは駆動発振後も振動し続ける。この残留振動によって、アクチュエータ自身が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逆起電力の波形のアナログ信号を、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。
【０１５６】
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一定時間内のパルス数をデジタル的にカウントするデジタル回路部９００と、デジタル回路部９００がカウントしたパルス数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。
【０１５７】
本実施例においては、デジタル回路部９００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。
【０１５８】
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９００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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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１２００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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。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１０６Ａのみを使用すべく、半導体スイッチＳＷＡのみが導通状態とされる。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１０６Ａは液体無し状態を検出する。これに応えて、制御部１４００は、液体検出位置を下段に切り換えるべく、半導体スイッチＳＷＡを非導通状態とし、半導体スイッチＳＷＣのみを導通状態とする。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。
【０１６３】
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、低インク量対応処理もしくはインク補充処理を行う。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。
【０１６４】
提示処理部１４０４は、アクチュエータ１０６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１４１６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１４１８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。
【０１６５】
印刷動作制御部１４０６は、印刷動作部１４２０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。
【０１６６】
インク補充処理部１４０８は、インク補充装置１４２２を制御して液体容器１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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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１０６Ｃ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。
【０１７１】
本実施の形態によれば、検出位置を下方に切り換えるので、全てのアクチュエータが同時には動作しない。すなわち、アクチュエータの動作の頻度が少ない。したがって、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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
また、本実施の形態は、アクチュエータ１０６Ａによって「液体満タン」を検出することができ、アクチュエータ１０６Ｃによって「液体エンド」を検出することができる。このため、「液体エンド」を検出した場合に「液体満タン」状態まで液体を液体容器１に補充する制御にとって、極めて好適である。
【０１７４】
ここで、インク補充装置１４２２の具体例について、図７を用いて説明する。図７において、キャリッジ３００１は、ガイド部材３００２に案内されて、図示されない駆動手段により往復駆動可能に構成されている。
【０１７５】
キャリッジ３００１の上部には、液体容器１を有するインク供給ユニット３００３が４個搭載されている。キャリッジ３００１の下面には、記録ヘッド３００４が設けられている。
【０１７６】
キャリッジ３００１の移動領域の両側には、インクカートリッジ３００５を収容するカートリッジホルダ３００６が配置されている。また、キャリッジ３００１の移動領域の非印字領域の上部に、インク補給ユニット３００７が配置されている。
【０１７７】
インク補給ユニット３００７は、チューブ３００８によってインクカートリッジ３００５に接続されている。そして、インク補給ユニット３００７は、キャリッジ３００１がインク補給領域に移動した段階で、インク供給ユニット３００３のインク注入口３００９に接続され、インクを注入可能となっている。なお、３０１０は、チューブ３０１１によりインク補給ユニット３００７に接続されたインク注入圧力源であるポンプユニットであり、３０２１は、インク供給ユニット３００３の大気開放口である。
【０１７８】
インク供給ユニット３００３の詳細な構造については、特願平１１−３１５０７１号にて開示されているものと略同様である。従って、特願平１１−３１５０７１号をここで引用することによって、その説明を省略する。この引用によって、当該特許出願の記載内容の全てが本明細書の記載事項となる。
【０１７９】
もっとも、本発明の趣旨から明らかなように、当該特許出願によるインク供給ユニットと異なり、液面検出のためのフロートが設けられる必要が無い。フロートが不要であるという特徴は、構成の簡単化によるコスト減、小型・軽量化の実現、当該フロートの動作不良に起因する種々のトラブルからの解放（動作信頼性の向上）、等の利点をもたらす。
【０１８０】
なお、配置されるアクチュエータの数は限定されない。その場合、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。
【０１８１】
また、上記の実施の形態では、２つのアクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃの駆動回路等が共通に構成されているが、これらの回路は各アクチュエータのために独立に設けられてもよい。この場合、例えば２つのアクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃの共振周波数を同時に検出し、これらが同一か否かによって液体消費状態を判別することも可能である。例えば、両アクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃから検出される共振周波数が同一の場合、インクエンド状態であるかインクフル状態（インク満タン状態）であるかのいずれかである。
【０１８２】
なお、図８及び図９に示すように、アクチュエータ１０６Ａのみを設ける場合には、インクフル状態（インク満タン状態）のみが検出される。この態様は、「液体満タンで無い」場合に直ちに「液体満タン」状態まで液体を補充するような装置において、極めて好適である。この場合、半導体スイッチＳＷＡは、省略可能である。
【０１８３】
図１０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、図１１に示すように、液体容器１’のインク収容部ＩＳ’の所定液面ＬＬの上方近傍位置及び下方近傍位置に、アクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｂがそれぞれ装着されている。その他の構成については、図５に示す実施の形態と略同様である。
【０１８４】
本実施の形態は、液体容器１’の液面レベルを、常に所定液面ＬＬの近傍に維持するために有効である。すなわち、アクチュエータ１０６Ｂが「液体無し」を検出したら液体容器１’に液体を供給し、アクチュエータ１０６Ａが「液体有り」を検出したら液体容器１’への液体供給を停止することにより、液体の液面レベルを常に所定液面ＬＬの近傍に維持することができる。このように液体の液面レベルを略一定にすると、いわゆる液体の水頭圧が略一定となるため、液体吐出性能が顕著に向上し得る。
【０１８５】
図１２は、図５に示した記録装置制御部２０００を変形した実施形態を示す。図１２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１２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。
【０１８６】
図１２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２０００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１４３２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、複数のアクチュエータ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。
【０１８７】
次に、図１２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１４５０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。
【０１８８】
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１４５０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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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１４４２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１４５２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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
液体有無判定部１０００の出力は、液体の液面を複数のアクチュエータ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１４５２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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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は、所定の低インク量対応処理を行う。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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１３００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１４００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。
【０１９９】
図１３は、図１２に示した記録装置制御部２００４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１２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。
【０２００】
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、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリである。制御回路部１５０６は、情報記憶制御回路部１４４４を有する。
【０２０１】
液体消費状態検出部１２１０は、半導体スイッチＳＷＡ及びＳＷＣ及びアクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃを制御して液体容器１内の液体の消費状態を検出し、アクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃ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。
【０２０２】
制御部１４００は、情報記憶制御回路部１４４４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１４００へ出力する。
【０２０３】
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及び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１４４４は、アクチュエータ１０６Ａ及び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２００６において使用される。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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及び１０６Ｃは、それぞれ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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
また、アクチュエータ１０６Ａ及びアクチュエータ１０６Ｃの互いの特性値の相対的な条件（関係）に基づいてインクカートリッジ内のインクの消費量を検出することもできる。より詳細には、インクカートリッジ内の所定の量のインクが消費され、アクチュエータ１０６Ａの周辺にインクが無くなったときに検出されたアクチュエータ１０６Ａの振動特性値を半導体記憶手段７が記憶する。アクチュエータ１０６Ｃが検出する振動特性値の値が、アクチュエータ１０６Ａの振動特性値の値とほぼ等しい値になったときに、インクの液面がアクチュエータ１０６Ｃを通過したと判断できる。アクチュエータ１０６Ｃは容器１のインクエンド時のインク液面の近傍に配備されるので、インクの液面がアクチュエータ１０６Ｃを通過したと判断したときに、インクエンドと判断することができる。また、本実施形態によれば、容器１内のインクが無いときのアクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃの振動特性値を製造工程で測定する必要が無い。従って、アクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃまたはインクカートリッジの製造が容易になり、製造工程が短縮される。さらに、アクチュエータ１０６Ａ及びアクチュエータ１０６Ｃは同じロットで製造されたものであることが好ましい。それによって、アクチュエータ１０６Ａとアクチュエータ１０６Ｃとの特性がほぼ同等となるからである。特性が同等なアクチュエータ１０６Ａ及びアクチュエータ１０６Ｃを使用することによってインクカートリッジ内のインクを正確に検出することができる。
【０２１２】
図１４は、図１３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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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２００６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１４１６に液体残量が少ないことを表示したり、ヘッド部１３００の動作を停止させる。
【０２１５】
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（Ｓ１４）。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（Ｓ２８）が含まれる。
【０２１６】
この場合、液体無し表示ステップ（Ｓ２８）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。
【０２１７】
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（Ｓ３４）。
【０２１８】
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。
【０２１９】
図１５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８５０、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８３６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及び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及び１０６Ｃは、一方の端子が、それぞれ半導体スイッチＳＷＡ及びＳＷＣを介して、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、他方の端子が、グランドＧＮＤに接続される。アクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃの他方の端子は、電源Ｖｃｃ（５Ｖ）に接続されてもよい。
【０２２０】
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ＰＮＰ型トランジスタ８１２のベースＢが立ち上がり、ＮＰＮ型トランジスタ８１０及びＰＮＰ型トランジスタ８１２は入力されたトリガ信号の電流を増幅して、導通状態の半導体スイッチを介して１つのアクチュエータに与える。図１５の場合、ＰＮＰ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、アクチュエータに与えられる。このため、アクチュエータは急激に充電されて発振する。更に、アクチュエータは、発振後に残留する振動により逆起電力を発生する。アクチュエータの残留振動により発生した逆起電力は、ハイパスフィルタ８２４を介して増幅部８６０に出力される。
【０２２１】
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８１０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。
【０２２２】
図１５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１５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、ＰＮＰ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。アクチュエータは、一方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。
【０２２３】
ハイパスフィルタ８２４は、コンデンサ８２６と抵抗器８２８とを有している。駆動電圧生成部８５０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８２４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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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８４０ｃ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。
【０２２８】
図１６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９１４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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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９１２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９１８の入力ピンＤに出力する。
【０２３１】
フリップフロップ９１８は、カウンタ９１２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。
【０２３２】
【数１】
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図１６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９１２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。
【０２３３】
図１７は、図１６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１０００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１７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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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１０１８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。
【０２３６】
比較部１０１４及び１０１６の双方がＨｉｇｈの信号を出力した場合、すなわち、カウント値が上限値より小さく下限値より大きい場合、アンドゲート１０１８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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
なお、測定回路部８００の各要素及び検出回路部１１００の各要素は、各アクチュエータ毎に別個独立に設けられてもよい。このような構成の液体消費状態検出部１２００によれば、各アクチュエータによる液体消費状態の検出を同時に行うことができる。この場合、前述のように、２つのアクチュエータ１０６Ａ及び１０６Ｃから検出される共振周波数が同一か否かによって、液体消費状態を判別することが可能である。
【０２４０】
図１８は、アクチュエータ１０６の製造方法を示す。  
図１８では、複数のアクチュエータ１０６（図１８の例では４個）が一体に形成されている。図１８に示した複数のアクチュエータの一体成形物を、それぞれ切断することにより、図１９に示すアクチュエータ１０６を製造する。図１８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。
【０２４１】
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１７４、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。
【０２４２】
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１７６の上面に下部電極１６６が形成されている。下部電極１６６の上面には、圧電層１６０が形成され、圧電層１６０の上面に、上部電極１６４が形成されている。したがって、圧電層１６０の主要部は、上部電極１６４の主要部及び下部電極１６６の主要部によって、上下から挟まれるように形成されている。
【０２４３】
図１８に示す場合、振動板１７６上に、複数（図１８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。
【０２４４】
図１９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２０は、図１９に示したアクチュエータ１０６の全体の断面を示す。
【０２４５】
図２０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。
【０２４６】
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２０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２０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。
【０２４７】
上部電極端子１６８及び下部電極端子１７０は、それぞれ補助電極１７２及び下部電極１６６の上面に形成されている。下部電極端子１７０は、下部電極１６６と電気的に接触し、上部電極端子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。
【０２４８】
図２１は、図１８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４０ａを穿孔する。グリーンシート４０は、焼成後に基板１７８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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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１７０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。
【０２５３】
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１６０に電気的に接続されるように形成する。
【０２５４】
図２２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２２（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。
【０２５５】
図２２（Ｂ）は、図２２（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２２（Ｃ）は、図２２（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。
【０２５６】
容器１のインク量に依存して、圧電素子７３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。
【０２５７】
図２３は、貫通孔１ｃの他の実施形態を示す。図２３（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２２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２３（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内側に拡大して開いている。図２３（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２３（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。
【０２５８】
図２３(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。
【０２５９】
図２４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。
【０２６０】
図２５（Ａ）、（Ｂ）は、アクチュエータの更に他の実施形態を示す図である。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。
【０２６１】
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２５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。
【０２６２】
図２６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。
【０２６３】
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１１６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。
【０２６４】
図２７は、図２６に示したモジュール体１００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２６参照）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。
【０２６５】
液体容器取付部１０１に含まれる円柱部１１６および基台１０２は、リードワイヤ１０４ａ及び１０４ｂを収容できるように中心部に開口部１１４が形成されると共に、アクチュエータ１０６、フィルム１０８、及びプレート１１０を収容できるように開口部１１４の周囲に凹部１１３が形成されている。
【０２６６】
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、液体容器取付部１０１に一体として取り付けられる。
【０２６７】
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。
【０２６８】
アクチュエータ１０６は、リードワイヤ１０４ａ及び１０４ｂから伝達された駆動信号に基づいて、一時的に発振する。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。
【０２６９】
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１１０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。
【０２７０】
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１０２、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１００のほぼ中心軸上に配置されている。
【０２７１】
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。
【０２７２】
図２８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。
【０２７３】
図２９は、図２８に示したモジュール体４００の分解斜視図である。図２６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４１３を有する。アクチュエータ１０６は、プレート４１０に接合されて凹部４１３に固定される。モジュール体４００は、リードワイヤ４０４ａ及び４０４ｂ、アクチュエータ１０６、及びフィルム４０８をさらに有する。
【０２７４】
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４１４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１０６、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。
【０２７５】
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１６２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４１２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４１２が容器１の内部に配置されるように、容器１の底部に装着することができる。アクチュエータ１０６が垂直方向に延びるように容器１内に配置されるので、基台４０２の高さを変えてアクチュエータ１０６が容器１内に配置される高さを変えることにより、インクエンドの時点の設定を容易に変えることができる。
【０２７６】
図３０は、モジュール体の更に他の実施形態を示す。図２６に示したモジュール体１００と同様に、図３０（Ａ）乃至図３０（Ｃ）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５０１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５１０は、液体容器取付部５０１に一体として取り付けられる。
【０２７７】
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５０３の上面の上下方向に斜めに設けられた凹部５１３上に、アクチュエータ１０６が配置されている。
【０２７８】
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。
【０２７９】
モジュール体５００は、アクチュエータ１０６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１０６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。
【０２８０】
図３１は、図２６に示したモジュール体１００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２６で説明したような円柱部を備えることが好ましい。
【０２８１】
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。
【０２８２】
また、モジュール体１００に限らず、図２８に示したモジュール体４００、図３０に示したモジュール体５００、さらに後述する図３２及び図３３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。
【０２８３】
図３２は、モジュール体１００の更に他の実施形態を示す。図３２（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。
【０２８４】
次に図３２（Ａ）に示したモジュール体７５０Ａ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。
【０２８５】
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３２（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３２（Ａ）のモジュール体７５０Ａでは、図２６から図３０に示したリードワイヤ（１０４ａ、１０４ｂ、４０４ａ、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。
【０２８６】
図３２（Ｂ）は、モジュール体の更に他の実施形態を示す。図３２（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３２（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。
【０２８７】
次に図３２（Ｂ）に示したモジュール体７５０Ｂ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１０６ｂ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。
【０２８８】
図３２（Ｂ）のモジュール体７５０Ｂでは、図２６から図３０に示したリードワイヤ（１０４ａ、１０４ｂ、４０４ａ、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。
【０２８９】
図３３（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３３（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。
【０２９０】
したがって、インクは、圧電装置装着部３６３の孔３８２及び取付プレート３５０の貫通孔３７０を介して、振動板１７６と接触する。圧電装置装着部３６３の孔３８２及び取付プレート３５０の貫通孔３７０は、共にインク溜部を形成する。圧電装置装着部３６３とアクチュエータ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３３（Ａ）のモジュール体７００Ｂと容器１とは別体であるが、図３３（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。
【０２９１】
図３３（Ａ）のモジュール体７００Ｂでは、図２６から図３０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。
【０２９２】
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７００Ｂ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。
【０２９３】
また、図３３（Ａ）の例では、振動板１７６と取付プレート３５０の一部のみが、容器１内のインクと接触するように容器１に装着される。
【０２９４】
図３３（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３３（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１０６ｂ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。
【０２９５】
アクチュエータ１０６ｂは、圧電層１６０、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３５０の上面に振動板１７６が形成され、振動板１７６の上面に下部電極１６６が形成されている。そして、下部電極１６６の上面に圧電層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３３（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。
【０２９６】
尚、図３３（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。
【０２９７】
図３３（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３３（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。
【０２９８】
図３３（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３７２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。
【０２９９】
なお、上記の各モジュール体は、いずれも１つのアクチュエータを有するよう構成されているが、２つのアクチュエータを有する構成も可能である。この場合の概略を、図３４に示す。図３４に示すようなモジュール体４０００を用いれば、図３５に示すように、図１０及び図１１を用いて上述した所定液面ＬＬへの液面制御を、極めて高精度に実現することができる。また、２つのアクチュエータを別個に設ける場合と比較して、装置の小型化が図れる他、設置精度が向上するという利点もある。
【０３００】
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主に説明した。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。
【０３０１】
なお、記録装置制御部２０００、２００４、２００６、それらの各要素及び制御装置８４０ｃ（図１５参照）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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
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。
【０３０４】
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。
【０３０５】
なお、以上の各実施の形態において、振動部及び／またはキャビティは、親インク部（親液部）として構成されることが好ましい。このような場合について、図３６乃至図４０を用いて説明する。
【０３０６】
図３６は、ブラックインク用のインクカートリッジの一実施の形態の断面図である。インクを収容する容器本体５００１には、記録装置のインク供給針に接合するインク供給口５００２が設けられている。容器本体５００１の底面５００１ａ近傍の側面には、例えば図１に示すようなアクチュエータ１０６が、貫通孔５００１ｃ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。
【０３０７】
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段階（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ように、アクチュエータ１０６は、インク供給口５００２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。
【０３０８】
図３６及び図３７に示すように、インク供給口５００２には、パッキン５００４及び弁体５００６が設けられている。特に、図３７に示すように、パッキン５００４は記録ヘッド５０３１に連通するインク供給針５０３２と液密に係合する。弁体５００６は、バネ５００５によってパッキン５００４に対して常時弾接されている。
【０３０９】
インク供給針５０３２が挿入されると、弁体５００６は当該インク供給針５０３２に押されてインク流路を開放し、容器本体５００１内のインクがインク供給口５００２およびインク供給針５０３２を介して記録ヘッド５０３１へ供給される。
【０３１０】
図３７に示すように、記録用紙の幅方向に往復動可能なキャリッジ５０３０が、サブタンクユニット５０３３を備えていて、記録ヘッド５０３１がサブタンクユニット５０３３の下面に設けられている。また、インク供給針５０３２はサブタンクユニット５０３３のインクカートリッジ搭載面側に設けられている。なお、容器本体５００１の上部壁の上には、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５００７が装着されている。
【０３１１】
図３８（Ａ）および図３８（Ｂ）は、それぞれ、親液性でない材料Ｂ１および親液性の材料Ｂ２について説明するための図である。ここで、親液性とは、液体容器に収容され得る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。
【０３１２】
図３８（Ａ）および図３８（Ｂ）に示すように、液体Ｌが親液性でない材料Ｂ１と接触している時の接触角（盛上がり角、立上がり角）θ１は、液体Ｌが親液性である材料Ｂ２と接触している時の接触角θ２に比較して大きい。このように、親液性は、当該液体の接触角に影響を与える。親液性を有する材料Ｂ２に対する接触角θ２は、比較的鋭い鋭角になっている。本実施例においては、親液部に対する液体Ｌの接触角は約３０度以下である。接触角は、後述する理由により、０度により近い方が好ましい。
【０３１３】
親液部は、材料自体を親液性にすることによって、あるいは、粗面化処理することによって、あるいは、親液性の材料を被覆等することによって、形成され得る。親液性の高い材料は、一般的に、当該液体との関係において液体の表面張力も小さい。
【０３１４】
図３９（Ａ）は、図３６のアクチュエータ１０６の近傍部分を拡大した図である。図３９（Ｂ）は、親液部を有しない場合を比較説明するための、図３９（Ａ）と同様の図である。
【０３１５】
図３９（Ｂ）の場合には、親液部が設けられていない。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に局所的に付着した場合に、インク滴Ｍが滞留し得る。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。
【０３１６】
これに対して、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が親液部に含まれる場合、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に局所的に付着しても、当該インクの接触角が小さく、当該インクは振動領域１７６ａの表面に薄く滞留するのみであり、多くのインクは滞留せずに流れ落ちる。従って、アクチュエータ１０６によるインクの検出は実質的に影響されない。
【０３１７】
また、気化したインクが、インクカートリッジ内外の温度差によって、振動領域１７６ａに結露することも防止され得る。仮にインクが結露した場合であっても、インクの接触角が小さいので、インクは振動領域１７６ａの表面に薄く滞留するのみである。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。尚、親液部に含まれる振動領域１７６ａの表面に滞留するインクは非常に薄いので、図３９（Ａ）においては図示していない。
【０３１８】
なお、振動領域１７６ａの周辺についても、親液部とすることが好ましい。例えば、キャビティ１６２の内側面１６１ａについても親液部とすることが好ましい。さらに、容器本体１の内方側に面する基板１７８の裏面１７８ａを親液部（親インク部）としてもよい。また、アクチュエータ１０６だけでなく、容器本体５００１の貫通孔５００１ｃや容器本体５００１の内壁面５００１ｄを親液部とすることも好ましい。このように、振動領域１７６ａの周辺を親液部とした場合、誤って付着したインクがキャビティ１６２や貫通口５００１ｃに滞留することがない。
【０３１９】
さらに、キャビティ１６２内または貫通孔５００１ｃ内を親液部とすれば、インクカートリッジ内にインクを再充填する場合に、インクがキャビティ１６２内または貫通孔５００１ｃ内に入り易いという効果がある。このため、特別な方法を要することなく、インクをインクカートリッジ内に容易に再充填することができる。従って、インクジェット記録装置に装着されたインクカートリッジに配備されたアクチュエータ１０６がインクエンドを検知したときに、ユーザーは、容易にインクをインクカートリッジへ補充することができる。すなわち、インクカートリッジを容易にリサイクルすることができる。
【０３２０】
図３９（Ａ）に示す場合においては、インクの液面がアクチュエータ１０６を通過した後にインクがキャビティ１６２または貫通孔５００１ｃ内に残存しないように、キャビティ１６２及び貫通孔５００１ｃが設計されている。しかし、キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃ内にインクを積極的に残存させるようにキャビティ１６２または貫通孔５００１ｃを設計してもよい。例えば、キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃ内を親液部とすると共に、キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃに作用する毛細管力を利用することによって、キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃ内にインクを容易に残存させることができる。
【０３２１】
キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃ内にインクを積極的に残存させるようにした場合には、以下の利点が得られる。即ち、液体容器が揺動して液面が波立ったとしても、インクがキャビティ１６２または貫通孔５００１ｃ内に残存しているため、局所的にインク滴がアクチュエータ１０６の振動領域に付着することがない。よって、アクチュエータの誤動作を防止することができる。
【０３２２】
また、キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃに液体容器内の液体が残っている場合を液体の有無の閾値とすれば、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１６２または貫通孔５００１ｃ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または貫通孔５００１ｃ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ことができる。
【０３２３】
このような場合、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る。また、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、閾値を越えることはないので、インク無しと判断することができる。
【０３２４】
さらなる変形例として、アクチュエータ１０６、容器本体５００１およびインク供給口５００２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親液部としてもよい。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親液部になる。
【０３２５】
インクカートリッジ内部の全体を親液性にした場合、当該親液性に適合する所定の洗浄液によって、インクカートリッジ内を容易に洗浄することができる。より詳細には、インクカートリッジを使用した後、親液性を有する液体でインクカートリッジ内を洗浄することができる。
【０３２６】
この所定の洗浄液は、容器本体５００１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に対する親和性が高い液体であることが好ましい。例えば、水性のインクがインクカートリッジ内に残存している場合、インクカートリッジ内部に対してより親和性が高い油性の洗浄液で洗浄することが好ましい。洗浄液の種類は、インクカートリッジ内の内壁やアクチュエータ１０６に対してインクより高い親液性を有すればよく、特に限定はない。
【０３２７】
洗浄液は、インクカートリッジ内の内壁やアクチュエータ１０６に対してインクより高い親液性を有するので、インクカートリッジ内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古いインクや不純物を簡単に洗い流すことができる。さらに、洗浄液の沸点が低ければ、洗浄後の乾燥が容易になるのでより好ましい。
【０３２８】
また、インクカートリッジ内へ再充填するインク自体を所定の洗浄液として用いてもよい。このような場合でも、容器本体５００１内に不純物を溜めることなく、インクカートリッジをリサイクルすることができる。
【０３２９】
さらに、アクチュエータ１０６を親液性にすることによって、インクを容器本体５００１内に再充填した場合に、インクがアクチュエータ１０６と馴染み易い。よって、アクチュエータ１０６のキャビティ内にインクが容易に導入される。従って、インクを容器本体５００１内に再充填したインクカートリッジをインクジェット記録装置に装着した場合に、アクチュエータ１０６がインク無しを誤って検出することが無い。
【０３３０】
前述のように、インクカートリッジ内のインクが消費されたときに、キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃ内にインクを残存させるように親液部を形成することもできる。例えば、振動領域１７６ａおよびキャビティ１６２の内側面１６１ａを親インク性にし、かつ、開口１６１は毛細管力が作用する大きさに構成される。この場合、キャビティ１６２内にインクが入りやすく、かつ一旦キャビティ１６２内にインクが満たされると毛細管力によって当該インクが保持される。従って、インクカートリッジ内のインクが消費され、アクチュエータ１０６の周辺にインクが無い場合であっても、キャビティ１６２内にインクが残存する。さらに、貫通口５００１ｃを毛細管力が作用する大きさとすることによって、キャビティ１６２内だけでなく、貫通口５００１ｃ内にインクを残存させることも可能である。
【０３３１】
さらに、例えば、キャビティ１６２内にインクを残存させるために、キャビティ１６２内を親インク性にしつつ、キャビティ１６２の周辺の基板裏面１７８ａを疎インク性にしてもよい。
【０３３２】
疎液性は、液体容器に収容され得る任意の液体との疎性を意味し、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。また、疎液部に対する液体の接触角は６０度以上であり、１８０度により近い方が好ましい。
【０３３３】
また、貫通孔５００１ｃ内にインクを残存させるために、キャビティ１６２内、基板裏面１７８ａおよび貫通孔５００１ｃの内壁を親インク性にしつつ、貫通孔５００１ｃの周辺の内側面５００１ｄを疎インク性にしてもよい。
【０３３４】
キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃ内を親インク性にしつつ、キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃの周辺を疎インク性にすることによって、キャビティ１６２または貫通孔５００１ｃ内に確実にインクが残存する。さらに、インクを残存させる部分の周辺にインクが付着することを防止することもできる。
【０３３５】
キャビティ１６２内に液体容器内の液体が残るように設計することが好ましい場合は次の通りである。
【０３３６】
アクチュエータの液体容器への取り付け位置や取り付け角度によっては、液体容器内の液体の液面がアクチュエータの装着位置よりも下方にあるにもかかわらず、アクチュエータの振動領域に液体が付着してしまう場合がある。振動領域における液体の有無だけでアクチュエータが液体の有無を検出している場合には、アクチュエータの振動領域に付着した液体が液体の有無の正確な検出を妨げる。例えば、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。
【０３３７】
そこで、逆に、そこに液体が残存する場合であっても液体の有無を正確に検出するように設計されたキャビティを積極的に設けることで、液体容器が揺動して液面が波立ったとしても、アクチュエータの誤動作を防止することができる。このように、キャビティ内を親液性にし、積極的にキャビティ内に液体を残存させることによって、アクチュエータの誤動作を有効に防ぐことができるのである。
【０３３８】
この場合、インクが消費されてインクの液面がアクチュエータ１０６を通過した後であって、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２に液体容器内の液体が残っている場合を、液体の有無の閾値とする。すなわち、キャビティ１６２の周辺に液体が無く、この閾値よりキャビティ内の液体が少ない場合は、インク無しと判断する。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。
【０３３９】
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、液体容器内の液面がアクチュエータ１０６の装着位置よりも下にある場合には、キャビティ内の液体が閾値より少ないので、アクチュエータ１０６はインク無しを検知する。液体容器内の液面がアクチュエータ１０６の装着位置より上にある場合には、キャビティ内の液体が閾値より多いので、アクチュエータ１０６はインク有りを検知する。このように閾値を設定することによって、キャビティ内のインクが乾燥してインクが無くなったときであってもインク無しと判断することができる。また、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。
【０３４０】
尚、アクチュエータ１０６のレベルをインクの液面が通過した後、キャビティ１６２を親液部としてキャビティ１６２内にのみインクを残存させる場合には、キャビティ１６２内に残存しているインクの量が閾値となり得る。キャビティ１６２および貫通孔５００１ｃを親液部としてキャビティ１６２および貫通孔５００１ｃ内にインクを残存させる場合には、キャビティ１６２および貫通孔５００１ｃ内に残存しているインクの量が閾値となり得る。
【０３４１】
キャビティ１６２や貫通孔５００１ｃ内にインクを残存させるか否かは、アクチュエータ１０６の使用の目的や装着位置等により適宜に決定され得る。
【０３４２】
図４０（Ａ）は、図３６のアクチュエータ１０６の近傍部分を拡大した図であって、アクチュエータ１０６およびその周辺のみにインク滴が付着している場合の図である。図４０（Ｂ）は、親液部を有しない場合を説明するための、図４０（Ａ）と同様の図である。図４０（Ａ）の場合は、インクカートリッジ内部においてインクが接触する部分が、親液性の材料によって形成されるか、または、親液性の材料によって被覆されている。
【０３４３】
図４０（Ａ）の場合、インクカートリッジの壁面等に対するインクの接触角θ２は、比較的小さく、鋭角である。従って、アクチュエータ１０６が配備されている貫通口５００１ｃの部分にインクが付着した場合でも、インクは親液部に馴染み、すなわち、インクは親液部の表面に薄く滞留するのみであり、多くのインクは滞留せずに流れ落ちる。このため、インクが貫通口５００１ｃの部分に留まることがない。接触角θ２は、約２０度以下、特にはより０度に近いことが好ましい。
【０３４４】
一方、図４０（Ｂ）のインクカートリッジでは、親液処理が施されていないため、インクカートリッジの壁面等に対するインクの接触角θ１は、比較的大きく、例えば約３０度から約６０度である。よって、アクチュエータ１０６が配備されている貫通口５００１ｃの部分にインクが付着した場合、インクは貫通口５００１ｃの部分に滞留し得る。
【０３４５】
従って、図４０（Ｂ）のインクカートリッジでは、インクカートリッジ内部において実質的にインクが無いにもかかわらず、アクチュエータ１０６がインクが有るとの誤検出をする虞がある。
【０３４６】
これに対して、前述のように、図４０（Ａ）のインクカートリッジでは、インクカートリッジ内部において実質的にインクが無いにもかかわらず、アクチュエータ１０６がインクが有るとの誤検出をする虞が無い。
【０３４７】
次に、親液性の材料について説明する。親液部を形成するための親液性の材料は、勿論特に限定されない。従って、任意の親液性の材料を使用することができる。親液性の強い材料としては、例えば、光触媒を被覆して紫外線を照射したもの、無機材料、活性化表面を有するもの、親水性エポキシ化合物、シリカ微粒子含有材料、分子内にカルボキシル基、フェノール性水酸基及びエポキシ基から選ばれる官能基を２個以上有する化合物、等がある。
【０３４８】
前記光触媒の材料としては、酸化チタン光触媒が考えられる。より詳細には、アナターゼ型チタニア、ルチル型チタニア等がある。これらの材料を所定の部分に塗布し、紫外線を照射することによって、親液部が得られる。
【０３４９】
シリカ粒子含有材料としては、水または有機溶媒にコロイド状シリカを分散安定化させたものが考えられる。例えば、水酸基やアミノ基を含有する樹脂に無機シリカを加えた物がある。水酸基を含有する樹脂としては、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エポキシ樹脂等がある。アミノ基を含有する樹脂としては、アミド樹脂、アミノ樹脂がある。樹脂中に水酸基とアミノ基の両者を含有するように、樹脂を混合したり、樹脂合成時に複合化してもよい。より詳細には、アクリルアミド樹脂、メタクリルアミド樹脂、アミノアクリル樹脂、エポキシ−アミド樹脂、アミノ−エポキシ樹脂等がある。樹脂の水酸基当量やアミノ基当量、水酸基とアミノ基当量を官能基として考えた場合の官能基当量が、３０００以下であるときに、親水性が特に良好である。
【０３５０】
さらに、有機シラン化合物と、上述した水酸基含有樹脂、アミノ基含有樹脂、または水酸基およびアミノ基を含有する樹脂と、を反応させたものを親液性の材料として使用してもよい。
【０３５１】
所定の材料の表面に親液性の材料を被覆する方法も、特に限定されない。従って、親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。親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、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、親液性の材料を被覆することができる。例えば、コーティングの具体例としては、親液部を回転させる前にもしくは回転させている間に親液性の材料を垂らし、当該親液部を回転させることによってコーティングを実施するスピンコート、親液部を親液性材料に浸漬することによってコーティングを実施するディップコート、ロールを用いて親液性の材料を親液部に塗布することによってコーティングを実施するロールコート、等がある。また、単に刷毛などを用いて親液性材料を親液部に塗布してもよい。
【０３５２】
一方、疎液部は、疎液性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され得る。
【０３５３】
なお、堆積による方法には、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、真空蒸着等がある。
【０３５４】
また、材料の表面の粗度が親液性に影響する場合がある。例えば、接触角が大きい材料を粗面化処理することによって、親液性を高めることができる。また、例えば、材料がフラクタル構造を有する親水性の材料の場合には、表面の粗度を高めると、超親水表面または超親油表面になり得る。従って、フラクタル構造を有する親液性の材料の表面を粗面化処理することによって、親液部を形成することが好ましい。もっとも、粗面化処理することによって親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されない。
【０３５５】
なお、アクチュエータ１０６が、各種のモジュール体１００、４００、５００、７００等に設けられる場合には、当該モジュール体等のインク接触部分にも親液部を構成することが好ましい場合がある。
【０３５６】
次に、親液部を有するインクカートリッジの製造方法について具体的に説明する。ここでは、図２６に示すモジュール体１００を有するインクカートリッジの製造方法例について説明する。
【０３５７】
第１の製造方法においては、まず、アクチュエータ１０６を、そのキャビティ１６２が露出するように、所定の治具にセットする。次に、親液性としない領域をマスキングする。そして、親液部を形成するための装置に、アクチュエータ１０６がセットされた前記所定の治具を取り付け、キャビティ１６２の内部を親液性に処理する（例えば、親液性材料を被覆またはメッキする）。その後、モジュール体１００にアクチュエータ１０６を取り付ける。そして、アクチュエータ１０６が設けられたモジュール体１００を、インクカートリッジに装着（配備）する。
【０３５８】
前記所定の治具は、例えば、樹脂または金属材料から、キャビティ１６２の部分に孔を設けた態様で形成される。また、前記マスキングは、熱可塑性樹脂を用いてなされ得て、例えばキャビティ１６２以外の全部分がマスキングされ得る。
【０３５９】
本方法によれば、アクチュエータ１０６にのみ親液部を形成することができる。また、親液部の形成の際、アクチュエータ１０６のみが取り扱われる。従って、親液性を付与することに関する設備が比較的小さくて済む。これにより、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。
【０３６０】
第２の製造方法においては、まず、モジュール体１００にアクチュエータ１０６が取り付けられる。次に、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２が露出するように、モジュール体１００を所定の治具にセットする。そして、親液部を形成するための装置に、モジュール体１００がセットされた前記所定の治具を取り付け、必要なマスキングを行った後、キャビティ１６２の内部及び／またはキャビティ１６２の周辺のモジュール体１００を親液性に処理する（例えば、親液性材料を被覆またはメッキする）。その後、当該モジュール体１００をインクカートリッジに装着する。
【０３６１】
本方法によれば、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２周辺にあるモジュール体１００の部分を、キャビティ１６２の内部と同時に親液化処理することができる。これにより、キャビティ１６２の内部およびその周辺のモジュール体１００部分を、好適に親液性にすることができる。
【０３６２】
第３の製造方法においては、まず、モジュール体１００にアクチュエータ１０６が取り付けられる。次に、モジュール体１００をインクカートリッジに装着する。そして、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２が露出するように、インクカートリッジ自体を所定の治具にセットする。その後、親液部を形成するための装置に、前記所定の治具を取り付け、必要なマスキングを行った後、キャビティ１６２の内部、キャビティ１６２の周辺のモジュール体１００部分及び／またはインクカートリッジの内部を親液性にする（例えば、親液性材料を被覆またはメッキする）。
【０３６３】
本方法によれば、アクチュエータ１０６、モジュール体１００及び／またはインクカートリッジの内部を同時に親液化処理することができる。これにより、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、好適に親液性にすることができる。
【０３６４】
この場合、インクカートリッジの製造時やリサイクル時においてインクを充填する際に、圧電装置にインクを十分に接触させることが確実となる。
【０３６５】
なお、図４１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の形態を裏側から見た斜視図である。容器５００８は、隔壁により３つのインク室５００９、５０１０及び５０１１に分割されている。それぞれのインク室には、インク供給口５０１２、５０１３及び５０１４が形成されている。それぞれのインク室５００９、５０１０及び５０１１の底面５００８ａには、アクチュエータ１０６ｃ、１０６ｄおよび１０６ｅが、容器５００８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。本実施の形態によるインクカートリッジの容器５００８内またはアクチュエータ１０６ｃ、１０６ｄおよび１０６ｅについても、インクと接触する部分を親液性にすることが好ましい。
【０３６６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０３６７】
【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】図５の場合のアクチュエータの設置位置について示す図。
【図７】インク補充装置の一例を示す概略図。
【図８】アクチュエータの設置態様を変更した場合の、図５に対応する図。
【図９】図８の場合のアクチュエータの設置位置について示す図。
【図１０】アクチュエータの設置態様を変更した場合の、図５に対応する図。
【図１１】図１０の場合のアクチュエータの設置位置について示す図。
【図１２】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１３】図１２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１４】図１３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１５】測定回路部８００の回路構成を示す図である。
【図１６】検出回路部１１００の回路構成を示す図である。
【図１７】図１６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１８】アクチュエータ１０６の他の実施形態を示す図である。
【図１９】図１８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２０】図１９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２１】図１８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２２】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２３】貫通孔１ｃの他の実施形態を示す図である。
【図２４】アクチュエータ６６０の他の実施形態を示す図である。
【図２５】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２６】モジュール体１００を示す斜視図である。
【図２７】図２６に示したモジュール体１００の構成を示す分解図である。
【図２８】モジュール体１００の他の実施形態を示す図である。
【図２９】図２８に示したモジュール体４００の構成を示す分解図である。
【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２６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３２】モジュール体１００の更に他の実施形態を示す図である。
【図３３】モジュール体１００の更に他の実施形態を示す図である。
【図３４】２つのアクチュエータが内蔵されたモジュール体の例を示す概略図である。
【図３５】図３４の場合のアクチュエータの設置状況を示す図である。
【図３６】ブラックインク用のインクカートリッジの一実施の形態の断面図である。
【図３７】図３６の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を示す断面図である。
【図３８】ある液体に対して親液性でない材料と親液性である材料とについて説明するための図である。
【図３９】図３６のアクチュエータの近傍部分を拡大した図である。
【図４０】図３６のアクチュエータの近傍部分を拡大した図である。
【図４１】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の形態を裏側から見た斜視図である。
【符号の説明】
【０３６８】
１、１’  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〜１０６ｅ、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
８１０  ＮＰＮ型トランジスタ
８１２  ＰＮＰ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
９００  デジタル回路部
９１０、９１８  フリップフロップ
９１２、９２０  カウンタ
９１４，９１６  ＮＡＮＤ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
１０１８  ＡＮＤ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
３００１  キャリッジ
３００２  ガイド部材
３００３  インク供給ユニット
３００４  記録ヘッド
３００５  インクカートリッジ
３００６  カートリッジホルダ
３００７  インク補給ユニット
３００８  チューブ
３００９  インク注入口
３０１０  ポンプユニット
３０２１  大気開放口
４０００  モジュール体
５００１  容器本体
５００１ａ  底面
５００１ｃ  貫通孔
５００１ｄ  内壁面
５００２  インク供給口
５００４  パッキン
５００５  バネ
５００６  弁体
５００７  半導体記憶手段
５００８  容器
５００８ａ  底面
５００９〜５０１１  インク室
１０１２〜５０１４  インク供給口
５０３０  キャリッジ
５０３１  記録ヘッド
５０３２  インク供給針
５０３３  サブタンクユニット
【図１】
2008074106.tif 000004
【図２】
2008074106.tif 000005
【図３】
2008074106.tif 000006
【図４】
2008074106.tif 000007
【図５】
2008074106.tif 000008
【図６】
2008074106.tif 000009
【図７】
2008074106.tif 000010
【図８】
2008074106.tif 000011
【図９】
2008074106.tif 000012
【図１０】
2008074106.tif 000013
【図１１】
2008074106.tif 000014
【図１２】
2008074106.tif 000015
【図１３】
2008074106.tif 000016
【図１４】
2008074106.tif 000017
【図１５】
2008074106.tif 000018
【図１６】
2008074106.tif 000019
【図１７】
2008074106.tif 000020
【図１８】
2008074106.tif 000021
【図１９】
2008074106.tif 000022
【図２０】
2008074106.tif 000023
【図２１】
2008074106.tif 000024
【図２２】
2008074106.tif 000025
【図２３】
2008074106.tif 000026
【図２４】
2008074106.tif 000027
【図２５】
2008074106.tif 000028
【図２６】
2008074106.tif 000029
【図２７】
2008074106.tif 000030
【図２８】
2008074106.tif 000031
【図２９】
2008074106.tif 000032
【図３０】
2008074106.tif 000033
【図３１】
2008074106.tif 000034
【図３２】
2008074106.tif 000035
【図３３】
2008074106.tif 000036
【図３４】
2008074106.tif 000037
【図３５】
2008074106.tif 000038
【図３６】
2008074106.tif 000039
【図３７】
2008074106.tif 000040
【図３８】
2008074106.tif 000041
【図３９】
2008074106.tif 000042
【図４０】
2008074106.tif 000043
【図４１】
2008074106.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月15日(2008.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール体に、キャビティを有するアクチュエータを取り付ける工程と、
前記モジュール体を、インクカートリッジ本体に装着する工程と、
前記アクチュエータのキャビティが露出するように、前記インクカートリッジ本体を所定の治具にセットする工程と、
前記所定の治具を、親液部を形成するための装置に取り付けて、必要なマスキングを行って、前記キャビティの内部を親液性にする工程と、
を備えたことを特徴とするインクカートリッジの製造方法。
【請求項２】
前記キャビティの内部を親液性にする工程において、前記キャビティの内部に、親液性材料が被覆またはメッキされる
ことを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジの製造方法。
【請求項３】
前記キャビティの内部を親液性にする工程において、当該キャビティの周辺の、前記モジュール体の部分、及び／または、前記インクカートリッジ本体の内部、をも親液性にされる
ことを特徴とする請求項１または２に記載のインクカートリッジの製造方法。