(57)【要約】【課題】  圧電装置を用いることで液体の消費状態を正確に検出でき且つ複雑なシール構造を不要とした液体容器の内部に、気泡を残留させることなく液体を充填する。【解決手段】  液体を外部へ供給するための液体供給口を備えると共に液体の消費状態を検出する圧電装置が取り付けられた液体容器180であって、圧電装置に形成されたキャビティが、液体容器180の内部に形成された液体供給口に連通する流路の内部に連通している液体容器180の内部に液体を充填する方法である。液体容器180の内部を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧ステップと、液体容器180の内部に液体を充填する液体充填ステップと、を有する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を外部へ供給するための液体供給口を備えると共に液体の消費状態を検出する圧電装置が取り付けられた液体容器であって、前記圧電装置に形成されたキャビティが、前記液体容器の内部に形成された前記液体供給口に連通する流路の内部に連通している液体容器の内部に液体を充填する方法であって、
前記液体容器の内部を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧ステップと、
前記液体容器の内部に液体を充填する液体充填ステップと、
を有することを特徴とする液体充填方法。
【請求項２】
前記減圧ステップ及び前記液体充填ステップを減圧容器内で行うことを特徴とする請求項１に記載の液体充填方法。
【請求項３】
前記減圧ステップでは前記液体容器に形成された開口から前記液体容器内の空気を吸引除去して減圧し、前記液体充填ステップでは前記開口から液体を充填すること特徴とする請求項１又は２に記載の液体充填方法。
【請求項４】
前記減圧ステップにおいて、前記液体容器に形成された第１の開口を閉じた状態で、前記液体容器に形成された第２の開口から前記液体容器内の空気を吸引除去し、
前記液体充填ステップにおいて、前記第２の開口を閉じて、前記第１の開口を開き、前記第１の開口から液体を充填することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体充填方法。
【請求項５】
前記液体容器への液体充填の終了時に、前記液体容器から所定量の液体を吸引して排出するステップを更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体充填方法。
【請求項６】
前記減圧ステップと前記液体充填ステップとをほぼ同時に行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体充填方法。
【請求項７】
前記液体容器から吸引される空気の流量が、前記液体容器に充填される液体の流量よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の液体充填方法。
【請求項８】
前記液体充填ステップが、前記液体容器を保温しながら行なわれることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体充填方法。
【請求項９】
前記液体容器は、前記液体容器の液体収容空間に形成された少なくとも１つの隔壁によって前記液体収容空間が区画されて形成された、大気と連通する第１の液体収容室及び前記第１の液体収容室と連通し前記圧電装置が装着される第２の液体収容室を有し、前記減圧ステップ及び前記液体充填ステップにより前記第１及び第２の液体収容室のそれぞれに液体を充填することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体充填方法。
【請求項１０】
前記液体充填ステップにおいて、前記第２の液体収容室の所定の箇所に設けられた開口から液体を充填してから前記第１の液体収容室に液体を充填することを特徴とする請求項９に記載の液体充填方法。
【請求項１１】
前記液体充填ステップにおいて、前記第１の液体収容室に液体を充填してから前記第２の液体収容室に液体を充填することを特徴とする請求項９に記載の液体充填方法。
【請求項１２】
前記液体容器が使用済みの液体容器であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液体充填方法。
【請求項１３】
前記液体容器は、前記液体容器内の液体に対して疎液性である疎液部を内部に有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の液体充填方法。
【請求項１４】
前記圧電装置は、前記キャビティが前記圧電装置の振動部の領域を規定すると共に、前記圧電素子に駆動信号を印加して前記振動部を振動させた後に前記振動部で生じる残留振動により生じる逆起電力を検出するように前記圧電素子への入力信号と前記圧電素子からの出力信号とが共通の電極を介して入出力されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の液体充填方法。
【請求項１５】
液体を収容するための容器本体および前記容器本体内の液体を外部へ供給するための液体供給口を備えた液体容器と、前記容器本体の内部と連通するキャビティが形成され、前記容器本体内の液体の消費状態を検出する圧電装置とを準備する準備ステップと、
前記圧電装置に前記容器本体内の液体に対して疎液性である疎液部を形成する形成ステップと、
前記圧電装置を前記液体容器に取り付ける取付ステップと、
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の液体充填方法を用いて前記容器本体の内部に液体を充填する充填ステップと、
を備えたことを特徴とする液体容器製造方法。
【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、その中でも特に共振周波数の変化を検出することで、液体を収容する液体容器内の液体の消費状態を検知する圧電装置が備えられた液体容器及びこの液体容器に液体を充填する方法に関する。典型的には、前記液体容器は、圧力発生手段により圧力発生室のインクを印刷データに対応させて加圧してノズル開口からインク滴を吐出させて印刷するインクジェット記録装置に用いられるインクカートリッジである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体容器として、インクジェット記録装置に装着されるインクカートリッジを例にとって説明する。一般にインクジェット記録装置には、圧力発生室を加圧する圧力発生手段と、加圧されたインクをノズル開口からインク滴として吐出するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドが搭載されたキャリッジと、流路を介して記録ヘッドに供給されるインクを収容するインクタンクとを備えており、連続印刷が可能なように構成されている。インクタンクは、インクが消費された時点でユーザが簡単に交換できるように、記録装置に対して着脱可能なカートリッジとして構成されているものが一般的である。
【０００３】
また、インクカートリッジのインク消費の管理方法として、記録ヘッドによって吐出されるインク滴のカウント数と、記録ヘッドのメンテナンス工程で吸引されたインク量とをソフトウエアにより積算し、計算上でインク消費を管理する方法や、インクカートリッジに直接液面検出用の電極を２本取付けることによって、実際にインクが所定量消費された時点を検知することでインク消費を管理する方法がある。
【０００４】
しかし、ソフトウェアによりインク滴の吐出数や吸引されたインク量を積算してインク消費を計算上で管理する方法は、計算上のインク消費量と実際の消費量との間に無視できない誤差が生じてしまう。また、同一カートリッジを一旦取外し、再度装着した場合には積算されたカウント値は一旦リセットされてしまうので、実際のインク残量がまったくわからなくなってしまう。
【０００５】
また、電極によりインクが消費された時点を管理する方法は、電極とインクカートリッジとの間の液密構造が複雑化する。さらに、電極の材料として、通常は導電性が良く耐腐食性も高い貴金属を使用するので、インクカートリッジの製造コストがかさむ。さらに、２本の電極をそれぞれインクカートリッジの別な場所に装着する必要があるため、製造工程が多くなる。
【０００６】
一方で、圧電装置を用いて音響インピーダンスの変化を検出することで、液体を収容する液体容器内の液体の消費状態を検知する方法が提案されている。この方法によれば、上記した問題点は無い。
【０００７】
この方法によれば、カートリッジ内のインク残量を検出する圧電装置がインクカートリッジ内のインクと接触するようにインクカートリッジに装着される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、インクカートリッジにインクを充填した際にインクカートリッジの内部に空気が残存してしまうと、記録ヘッドの吐出不良等の問題を生ずる。しかし、圧電装置の複雑な構造によりインクカートリッジの細部まで空気を残すことなくインクを充填させることは容易ではない。また、圧電装置によってインクカートリッジ内のインクの消費状態を正確に検知するためには、インクカートリッジが初めて使用される前又は再使用される前の状態において、インクが圧電装置と接触するようインクカートリッジにインクを充填する必要がある。例えば、インクがインクカートリッジに一杯に充填されている状態において、圧電装置の液体と接触する面に気泡が残留する等の理由のために、圧電装置の液体と接触する面にインクが接触しない場合、インクカートリッジにインクが十分に充填されているにもかかわらず、圧電装置はインクカートリッジ内にインクが十分収容されていないと誤って検知する。
【０００９】
更に、使用済みのインクカートリッジにインクを再充填することは、新品のインクカートリッジにインクを充填することより困難である。使用済みのインクカートリッジの場合、使用されている間にインク供給口近辺等の細かい溝や穴が存在する箇所にインクが付着し、溝や穴に空気がインクによって閉じ込められることがある。この状態でインクカートリッジのインクが消費し尽くされてインクカートリッジが回収されると、インクカートリッジにインクを再充填する際にインクが付着して空気が閉じ込められた溝や穴にインクを充填することが困難となる。
【００１０】
また、圧電装置によって音響インピーダンスの変化を検出することで液体を収容する液体容器内の液体の消費状態を検知する方法では、インクの液面を検出するために圧電装置はインクと接触する構造となっている。それ故、インクが消費され、インクの液面が圧電装置の装着されている位置より下に低下した場合に、振動や揺動等によって、インクが誤って圧電装置に付着すると、インクが無いにもかかわらず、インクが有ると誤って検出するおそれがある。また、インクカートリッジの内壁面にインク滴が付着し、そのインク滴が垂れ下がってきて、インクが圧電装置に付着した場合にも、同様の誤検出が生じる可能性がある。
【００１１】
また、従来のインクカートリッジにおいては、インクカートリッジの内壁や流路にインクが付着することなどによってインクが残存してしまい、インクカートリッジ内のインクを完全に使い切ることができないことがある。インクカートリッジ内に残存したインクは長期間大気に接触することによって質が低下し、異物とともに固化する。このようなインクカートリッジに新しいインクを再充填する場合、質の悪いインクや異物が混在し、インクの品質を低下させるおそれがある。
【００１２】
さらに従来のインクカートリッジにおいては、インクカートリッジをリサイクルする際には、内部の洗浄を十分に行わなければならない。特に内部の流路形状が複雑なインクカートリッジをリサイクルする場合、その洗浄に時間がかかり、コストが高くなるという問題もある。
【００１３】
近年において、環境問題が大きな社会問題となっている最中、リサイクルし易いインクカートリッジの提供が非常に望まれる。
【００１４】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、圧電装置を用いることで液体の消費状態を正確に検出でき且つ複雑なシール構造を不要とした液体容器、典型的にはインクカートリッジの内部に、気泡を残留させることなく液体を充填する方法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】
【００１５】
本発明は、液体を外部へ供給するための液体供給口を備えると共に液体の消費状態を検出する圧電装置が取り付けられた液体容器であって、前記圧電装置に形成されたキャビティが、前記液体容器の内部に形成された前記液体供給口に連通する流路の内部に連通している液体容器の内部に液体を充填する方法であって、前記液体容器の内部を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧ステップと、前記液体容器の内部に液体を充填する液体充填ステップと、を有することを特徴とする。更に、減圧ステップ及び液体充填ステップを減圧容器内で行うことが好ましい。減圧ステップでは液体容器に形成された開口から液体容器内の空気を吸引除去して減圧し、液体充填ステップでは開口から液体を充填することでキャビティ内に液体を充填することが好ましい。
【００１６】
また、減圧ステップにおいて、液体容器に形成された第１の開口を閉じた後、液体容器に形成された第２の開口から液体容器内の空気を吸引除去し、液体充填ステップにおいて、第２の開口を閉じて、第１の開口を開いてから第１の開口から液体を充填することが好ましい。また、液体容器への液体充填の終了時に、液体容器から所定量の液体を吸引して排出するステップを更に有することが好ましい。減圧ステップと液体充填ステップとをほぼ同時に行うことが好ましい。更に、液体容器から吸引される空気の流量が、液体容器に充填される液体の流量よりも大きいことが好ましい。また、液体充填ステップが、液体容器を保温しながら行うことが好ましい。
【００１７】
また、液体容器は、液体容器の液体収容空間に形成された少なくとも１つの隔壁によって液体収容空間が区画されて形成された、大気と連通する第１の液体収容室及びこの第１の液体収容室と連通し圧電装置が装着される第２の液体収容室を有し、減圧ステップ及び液体充填ステップにより第１及び第２の液体収容室のそれぞれに液体を充填することが好ましい。更に、第２の液体収容室の所定の箇所に設けられた開口から液体を充填してから第１の液体収容室に液体を充填してもよい。また、第１の液体収容室に液体を充填してから第２の液体収容室に液体を充填してもよい。更に、液体容器が使用済みの液体容器であっても良い。
【００１８】
また、好ましくは、前記圧電装置は、前記キャビティが前記圧電装置の振動部の領域を規定すると共に、前記圧電素子に駆動信号を印加して前記振動部を振動させた後に前記振動部で生じる残留振動により生じる逆起電力を検出するように前記圧電素子への入力信号と前記圧電素子からの出力信号とが共通の電極を介して入出力されるように構成されている。
【００１９】
本発明の参考例による液体容器は、容器本体と、この容器本体内の液体の消費状態を検出する圧電装置であって、キャビティが形成され、このキャビティが容器本体の内部と連通するように配置された圧電装置と、を備え、前記容器本体の内部には、前記容器本体の内部を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧ステップと前記容器本体の内部に液体を充填する液体充填ステップとを含む液体充填方法によって液体が充填されている。好ましくは、液体はインクジェット記録装置用のインクであり、液体容器はインクジェット記録装置に着脱自在に装着することができる。好ましくは、液体容器は、容器本体内の液体に対して疎液性である疎液部を有する。好ましくは、前記圧電装置の前記容器本体内の液体と接触する振動領域が疎液性である。
【００２０】
圧電装置は容器本体内の液体と接触することができるように容器本体の内方に開口するキャビティを有してもよい。この場合、好ましくは、疎液部はキャビティの内側面を含む。
【００２１】
圧電装置は圧電性を有する材料を前記容器本体に装着する基板を有していてもよい。この場合、好ましくは、疎液部は基板のうち容器本体内の液体と接触する部分を含む。また、疎液部は圧電装置を容器本体に取り付けるための取付構造体を含んでいてもよい。疎液部は当該液体容器のうち容器本体内の液体と接触する部分全体であってもよい。好ましくは、疎液部と容器本体内の液体との接触角が約７０度以上である。
【００２２】
本発明の参考例による液体容器は、その疎液部の少なくとも周辺が容器本体内の液体に対して親液性であってもよい。好ましくは、疎液部と容器本体内の液体との接触角が約７０度以上であり、親液部と容器本体内の液体との接触角が約３０度以下である。
【００２３】
好ましくは、疎液部は容器本体内の液体に対して疎液性がある材料を被覆することによって形成されている。疎液部は液体に対して疎液性がある材料としてフッ素化合物で被覆してもよい。疎液部は容器本体内の液体に対して疎液性がある材料から形成されていてもよい。疎液部は液体に対して疎液性がある材料としてテフロン樹脂から形成してもよい。疎液部は所定の材料に粗面化処理を施すことによって形成してもよい。
【００２４】
本発明の参考例による液体容器に取り付けられる圧電装置は、好ましくは、容器本体内の媒体の少なくとも音響インピーダンスを検出し、この音響インピーダンスの変化に基づいて液体の消費状態を検出する。好ましくは、圧電装置は振動部を有し、振動部に残留する残留振動によって発生する逆起電力に基づいて、液体の消費状態を検出する。
【００２５】
好ましくは、液体容器は、インク滴を吐出する記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に装着され、記録ヘッドへ液体容器内の液体を供給する。
【００２６】
本発明による液体容器製造方法は、液体を収容するための容器本体およびこの容器本体内の液体を外部へ供給する液体供給口を備えた液体容器と、容器本体内の液体の消費状態を検出する圧電装置とを準備する準備ステップと、圧電装置に容器本体内の液体に対して疎液性がある疎液部を形成する形成ステップと、圧電装置を液体容器に取り付ける取付ステップと、上述した液体充填方法を用いて容器本体の内部に液体を充填する充填ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２７】
好ましくは、形成ステップは、容器本体内の液体に対して疎液性がある材料を疎液部に被覆する。例えば、疎液部を予め容器本体内の液体に対して疎液性がある材料に浸漬させることによって被覆してもよい。また、疎液部に容器本体内の液体に対して疎液性がある材料を塗布することによって被覆してもよい。また、疎液部に容器本体内の液体に対して疎液性がある被膜層を貼付することによって被覆してもよい。また、疎液部に容器本体内の液体に対して疎液性がある材料を堆積することによって被覆してもよい。また、疎液部に容器本体内の液体に対して疎液性がある材料をメッキ処理することによって、疎液部に容器本体内の液体に対して疎液性がある材料を被覆してもよい。
【００２８】
また、形成ステップは、所定の材料に紫外線を照射することによって疎液部を形成してもよい。さらに、所定の材料に粗面化処理を施すことによって疎液部を形成してもよい。
【００２９】
また、本発明による液体容器製造方法は、液体を収容するための容器本体およびこの容器本体内の液体を外部へ供給する液体供給口を備えた液体容器と、容器本体内の液体の消費状態を検出する圧電装置とを準備する準備ステップと、圧電装置に容器本体内の液体に対して疎液性がある疎液部を形成する形成ステップと、圧電装置を液体容器に取り付ける取付ステップと、上述した液体充填方法を用いて容器本体の内部に液体を充填する充填ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００３０】
取付ステップは、形成ステップが実施された後に実施することができる。或いは逆に、形成ステップを取付ステップが実施された後に実施することもできる。
【００３１】
好ましくは、準備ステップにおいて、液体容器及び圧電装置と共に、圧電装置を液体容器に取り付ける取付構造体が準備される。この場合、液体容器製造方法は、圧電装置を取付構造体に装着する装着ステップをさらに有する。そして、取付ステップにおいて、取付構造体を液体容器に取り付けることにより圧電装置が液体容器に取り付けられる。
【００３２】
また、形成ステップは、装着ステップが実施された後に実施することができる。或いは逆に、装着ステップを、形成ステップが実施された後に実施することもできる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、圧電装置を用いることで液体の消費状態を正確に検出でき且つ複雑なシール構造を不要とした液体容器の内部に、気泡を残留させることなく液体を充填することができる。
【００３４】
また、使用済みの液体容器の場合でも、気泡を残留させることなく液体容器の内部に液体を再充填することができる。
【００３５】
さらに、内部に疎液部を有する液体容器の場合でも、気泡を残留させることなく液体容器の内部に液体を充填することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を通じて本発明を詳細に説明する。
【００３７】
具体的な振動現象を利用した液体容器内の液体の状態の検出としてはいくつかの方法が考えられる。例えば弾性波発生手段が液体容器の内部に対して弾性波を発生し、液面あるいは対向する壁によって反射する反射波を受波することで、液体容器内の媒体およびその状態の変化を検出する方法がある。また、これとは別に、振動する物体の振動特性から音響インピーダンスの変化を検知する方法もある。音響インピーダンスの変化を利用する方法としては、圧電素子を有する圧電装置であるアクチュエータの振動部を振動させ、その後に振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を測定することによって、共振周波数または逆起電力波形の振幅を検出することで音響インピーダンスの変化を検知する方法や、測定機、例えば伝送回路等のインピーダンスアナライザによって液体のインピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定し、電流値や電圧値の変化または、振動を液体に与えたときの電流値や電圧値の周波数による変化を測定する方法がある。
【００３８】
本発明は、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圧電装置（アクチュエータ）を装着した液体容器内に液体を充填する方法及びこの方法により液体が充填された液体容器を提供する。
【００３９】
図１は、インクカートリッジ及びインクジェット記録装置を示す。複数のインクカートリッジ１８０は、それぞれのインクカートリッジ１８０に対応した複数のインク導入部１８２及びヘッドプレート１８６を有するインクジェット記録装置に装着される。複数のインクカートリッジ１８０は、それぞれ異なった種類、例えば色のインクを収容する。複数のインクカートリッジ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。
【００４０】
インクジェット記録装置は、インク導入部１８２、ホルダー１８４、及び記録ヘッド１８６を有する。記録ヘッド１８６からインクが噴射されて記録動作が実行される。インク導入部１８２は空気供給口１８１と図示しないインク導入口とを有する。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。インク導入口はインクカートリッジ１８０から記録ヘッド１８６にインクを導入する。インクカートリッジ１８０は空気導入口１８５とインク供給口１８７とを有する。空気導入口１８５はインク導入部１８２の空気供給口１８１から空気を導入する。インク供給口１８７はインク導入部１８２のインク導入口にインクを供給する。インクカートリッジ１８０が空気導入口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からインクジェット記録装置へのインクの供給を促す。ホルダー１８４は、インクカートリッジ１８０からインク導入部１８２を介して供給されたインクをヘッドプレート１８６に連通する。
【００４１】
図２は、図１に示したインクカートリッジ１８０に装着された圧電装置の一例であるアクチュエータ１０６の詳細を示す。ここでいうアクチュエータは、少なくとも音響インピーダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消費状態を検出する方法に用いられる。特に、残留振動により共振周波数の検出することで、少なくとも音響インピーダンスの変化を検知して液体容器内の液体の消費状態を検出する方法に用いられる。図２（Ａ）は、アクチュエータ１０６の拡大平面図である。図２（Ｂ）は、アクチュエータ１０６のＢ−Ｂ断面を示す。図２（Ｃ）は、アクチュエータ１０６のＣ−Ｃ断面を示す。
【００４２】
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、かつ両者を電気的に結合する補助電極１７２とを有する。圧電層１６０、上部電極１６４および下部電極１６６はそれぞれの主要部として円形部分を有する。圧電層１６０、上部電極１６４および下部電極１６６のそれぞれの円形部分は圧電素子を形成する。
【００４３】
振動板１７６は、基板１７８の表面に、開口１６１を覆うように形成される。キャビティ１６２は、振動板１７６の開口１６１と面する部分と基板１７８の表面の開口１６１とによって形成される。基板１７８の圧電素子とは反対側の面（以下、「裏面」という。）は液体容器側に面しており、キャビティ１６２は液体と接触するように構成されている。キャビティ１６２内に液体が入っても基板１７８の表面側に液体が漏れないように、振動板１７６は基板１７８に対して液密に取り付けられる。
【００４４】
下部電極１６６は振動板１７６の表面、即ち液体容器とは反対側の面に位置しており、下部電極１６６の主要部である円形部分の中心と開口１６１の中心とがほぼ一致するように取り付けられている。なお、下部電極１６６の円形部分の面積が開口１６１の面積よりも小さくなるように設定されている。一方、下部電極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形成されている。圧電層１６０の円形部分の面積は、開口１６１の面積よりも小さく、かつ下部電極１６６の円形部分の面積よりも大きくなるように設定されている。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形成される。上部電極１６４の円形部分の面積は、開口１６１および圧電層１６０の円形部分の面積よりも小さく、かつ下部電極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。
【００４５】
したがって、圧電層１６０の主要部は、上部電極１６４の主要部と下部電極１６６の主要部とによって、それぞれ表面側と裏面側とから挟みこまれる構造となっていて、圧電層１６０を効果的に変形駆動することができる。圧電層１６０、上部電極１６４および下部電極１６６のそれぞれの主要部である円形部分がアクチュエータ１０６における圧電素子を形成する。上述のように圧電素子は振動板１７６に接している。また、上部電極１６４の円形部分、圧電層１６０の円形部分、下部電極１６６の円形部分および開口１６１のうちで、面積が最も大きいのは開口１６１である。この構造によって、振動板１７６のうち実際に振動する振動領域は、開口１６１によって決定される。また、上部電極１６４の円形部分、圧電層１６０の円形部分および下部電極１６６の円形部分は開口１６１より面積が小さいので、振動板１７６がより振動しやすくなる。さらに、圧電層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のうち圧電効果を発生する部分を決定する。上部電極端子１６８は、補助電極１７２を介して上部電極１６４と電気的に接続するように振動板１７６の表面側に形成される。一方、下部電極端子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る。
【００４６】
なお、圧電素子と振動板１７６のうちの圧電素子に直面する振動領域とが、アクチュエータ１０６において実際に振動する振動部である。また、アクチュエータ１０６に含まれる部材は、互いに焼成されることによって一体的に形成されることが好ましい。アクチュエータ１０６を一体的に形成することによって、アクチュエータ１０６の取り扱いが容易になる。さらに、基板１７８の強度を高めることによって振動特性が向上する。即ち、基板１７８の強度を高めることによって、アクチュエータ１０６の振動部のみが振動し、アクチュエータ１０６のうち振動部以外の部分が振動しない。また、アクチュエータ１０６の振動部以外の部分が振動しないためには、基板１７８の強度を高めるのに対し、アクチュエータ１０６の圧電素子を薄くかつ小さくし、振動板１７６を薄くすることによって達成できる。
【００４７】
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く、かりに可能であったとしても上部電極１６４と上部電極端子１６８との接続状態が弱くなってしまい、切断してしまう危険がある。そこで、補助電極１７２を補助部材として用いて上部電極１６４と上部電極端子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。
【００４８】
圧電層１６０の材料としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）または鉛を使用しない鉛レス圧電膜を用いることが好ましく、基板１７８の材料としてジルコニアまたはアルミナを用いることが好ましい。また、振動板１７６には、基板１７８と同じ材料を用いることが好ましい。上部電極１６４、下部電極１６６、上部電極端子１６８および下部電極端子１７０は、導電性を有する材料、例えば、金、銀、銅、プラチナ、アルミニウム、ニッケルなどの金属を用いることができる。
【００４９】
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。
【００５０】
図２に示されるアクチュエータ１０６は、液体容器の所定の場所に、キャビティ１６２を液体容器内に収容される液体と接触するように装着される。液体容器に液体が十分に収容されている場合には、キャビティ１６２内およびその外側は液体によって満たされている。一方、液体容器の液体が消費され、アクチュエータ１０６の装着位置以下まで液面が降下すると、キャビティ１６２内には液体は存在しないか、あるいはキャビティ１６２内にのみ液体が残存されその外側には気体が存在する状態となる。アクチュエータ１０６は、この状態の変化に起因する、少なくとも音響インピーダンスの相違を検出する。それによって、アクチュエータ１０６は、液体容器に液体が十分に収容されている状態であるか、あるいはある一定以上の液体が消費された状態であるかを検知することができる。さらに、アクチュエータ１０６は、液体容器内の液体の種類も検出することが可能である。
【００５１】
液体容器がインクカートリッジ１８０の場合、図２に示されるアクチュエータ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の所定の場所に、キャビティ１６２をインクカートリッジ１８０内に収容されるインクと接触するように装着される。インクカートリッジ１８０にインク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インクによって満たされている。一方、インクカートリッジ１８０のインクが消費され、アクチュエータの装着位置以下まで液面が降下すると、キャビティ１６２内には液体は存在しないか、あるいはキャビティ１６２内にのみ液体が残存されその外側には気体が存在する状態となる。アクチュエータ１０６は、この状態の変化に起因する、少なくとも音響インピーダンスの相違を検出する。それによって、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ１８０にインク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インクが消費された状態であるかを検知することができる。
【００５２】
アクチュエータ１０６によってインクカートリッジ１８０内のインクの消費状態を正確に検知するためには、インクカートリッジ１８０が初めて使用される前又は再使用される前の状態において、インクがアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に充填されるようインクカートリッジ１８０にインクを充填する必要がある。キャビティ１６２にインクが充填されない場合が生じる理由を以下に説明する。
【００５３】
図３は、インクカートリッジ１８０にインクが一杯に充填されたときのアクチュエータ１０６のキャビティ１６２の部分を拡大して示した断面図である。図３（Ａ）は、キャビティ１６２に気泡が残留しているためにインクＫが充填されない状態を示す。一方、図３（Ｂ）は、キャビティ１６２にインクＫが充填された状態を示す。キャビティ１６２の直径が、０．５ｍｍ以下である場合、キャビティ１６２の直径が小さいためにインクが自然の状態では充填されにくい。そのためインクカートリッジ１８０にインクが一杯に充填されても、図３（Ａ）に示すようにキャビティ１６２に空気が残留しインクが充填されない場合が多い。一方、キャビティ１６２の直径が０．５ｍｍより大きい場合でも、キャビティ１６２の隅に気泡が残ると、この気泡は容易に除去できないのでキャビティにインクを充填することができなくなる。
【００５４】
また、キャビティ１６２の直径が小さいと、キャビティ１６２によって構成される狭い間隙には毛細管力が働く。そのため、キャビティ１６２内に残留した空気の圧力が毛細管力と釣り合い、キャビティ１６２内にインクが満たされないという現象が発生する。キャビティ１６２内に残留する空気の圧力と毛細管力とがつりあった状態のときにインクＫに圧力を加えてキャビティ１６２内にインクＫを押しこもうとすると、図３（Ｃ）に示すようにインクＫとキャビティ１６２との接触部の接触角は静的接触角より大きくなりインクＫをキャビティ１６２から外へ押し出そうとする方向に力が働く。したがって、インクＫに圧力を加えて気泡が残留するキャビティ１６２内にインクを充填するためには、キャビティ１６２内の気泡を押しつぶすほどの大きい圧力をインクＫに加えなければならない。
【００５５】
本実施形態においては、キャビティ１６２内に残留する気泡を除去し、キャビティ１６２内にインクを充填する際、インクカートリッジ１８０から空気を吸引除去してインクカートリッジ１８０の内部を減圧する。インクカートリッジ１８０内を減圧することによって容易にキャビティ１６２から気泡を除去し、図３（Ｂ）に示すようにキャビティ１６２にインクを充填することができる。
【００５６】
図４は、図２に示したアクチュエータ１０６を先端に設置したモジュール体１００をインクカートリッジ１８０に装着したときの容器本体の底部近傍の断面図である。モジュール体１００は、容器本体１の壁を貫通するように装着されている。容器本体１の壁とモジュール体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と容器本体１との液密を保っている。Ｏリング３６５でシールが出来るようにモジュール体１００は円筒部を備えることが好ましい。
【００５７】
モジュール体１００の先端が容器本体１の内部に挿入されることで、プレート１１０の貫通孔１１２を介して容器本体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。
【００５８】
図４に示すようにインクカートリッジ１８０及びモジュール体１００の寸法に対してアクチュエータ１０６のキャビティ１６２の寸法は小さく、１．０ｍｍ以下の直径である。そのため、図３（Ａ）に示したようにインクカートリッジ１８０にインクを充填する際に、通常の充填方法ではキャビティ１６２に気泡を残留させることなくインクを充填することが困難となる。
【００５９】
図５は、インクカートリッジ１８０にインクを充填するインク充填装置２０の構成を示す。インク充填装置２０は、インクカートリッジ１８０を内部に設置する真空容器１４と、真空容器１４から空気を吸引除去することによってインクカートリッジ１８０内を減圧する真空ポンプ１０と、インクカートリッジ１８０にインクを供給して充填するインクタンク１２とを有する。
【００６０】
インクカートリッジ１８０にインクを充填するためには、まず、インクカートリッジ１８０を真空容器１４内に設置する。次にインクカートリッジ１８０の空気導入口１８５を閉じ、真空ポンプ１０で真空容器１４内から空気を吸引除去して減圧する。するとインク供給口１８７からインクカートリッジ１８０内の空気が真空容器１４へと吸引除去されるのでインクカートリッジ１８０内が減圧される。そのときに、インクカートリッジ１８０に装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２内の空気も除去される。次にインクカートリッジ１８０のインク供給口１８７を閉じ、インクタンク１２に接続されたインク供給チューブ２４をインクカートリッジ１８０の空気導入口１８５に接続してインクタンク１２からインクカートリッジ１８０へインクＫを供給する。インク供給チューブ２４をインクカートリッジ１８０に接続する際、インク供給チューブ２４の先端に中空の針を設けて空気導入口１８５に突き刺してもよい。インクカートリッジ１８０内が減圧されることによりキャビティ１６２内に気泡が残留しないので、インクカートリッジ１８０にインクを充填することにより容易にキャビティ１６２内にインクＫを充填することができる。インクカートリッジ１８０へのインクの充填が終了すると、インクカートリッジ１８０の空気導入口１８５を閉じ、インクカートリッジ１８０を真空容器１４から取り出してインクの充填を終了する。また、上述した方法とは逆に、まずインク供給口１８７を閉じ、空気導入口１８５から空気を吸引除去して減圧した後、インク供給口１８７からインクカートリッジ１８０へインクを充填してもよい。さらに、空気の吸引除去及びインクの充填の両方を、空気導入口１８５及びインク供給口１８７のいずれか一方にて行うこともできる。
【００６１】
インクカートリッジ１８０へのインク充填の終了時に、インクカートリッジ１８０のインク供給口１８７から所定量のインクを吸引して排出してもよい。インク充填の終了時に所定量のインクを吸引することにより、インク充填時にインク中に溶け込んだ気泡をインクと共に吸引除去することができる。更にインク供給口１８７内に残留している可能性がある気泡を一気に吸い出すことができる。インク中に溶け込んだ気泡を除去することにより、インク中に溶け込んだ気泡が記録ヘッドに侵入して印刷品質の劣化を招いたり、アクチュエータ１０６に付着して誤作動を招くことを防ぐことができる。インク充填の終了時とは、インク充填が終了する間際の時点、インク充填が終了すると同時の時点、及びインク充填が終了した直後の時点のいすれの時点でもよい。
【００６２】
更に、インクカートリッジ１８０を減圧する際に、インクカートリッジ１８０の温かさを保ちながら減圧することが好ましい。このように、減圧するときにインクカートリッジ１８０を保温することにより、インクを充填する際に充填されるインクの粘度が下がり、インクカートリッジ１８０にインクが充填されやすくなる。また、インクをインクカートリッジ１８０に充填する際にインクカートリッジ１８０の温かさを保つようにしても良いし、或いは充填されるインクの温かさを保つようにしてもよい。
【００６３】
図６は、インク充填装置の他の実施形態を示す。この実施形態では真空容器１４を用いないでインクカートリッジ１８０を減圧するインク充填装置２２を用いている。インク充填装置２２は、インクカートリッジ１８０から空気を吸引除去することによって減圧する真空ポンプ１６と、インクカートリッジ１８０にインクを供給して充填するインクタンク１８とを有する。
【００６４】
インクカートリッジ１８０にインクを充填するためには、まず、空気導入口１８５を閉じ、真空ポンプ１０に接続された空気吸引チューブ２８をインクカートリッジ１８０のインク供給口１８７に接続する。空気吸引チューブ２８の先端に中空の針を設けてインク供給口１８７に突き刺すことにより空気吸引チューブ２８をインクカートリッジ１８０に接続するようにしてもよい。
【００６５】
次に、真空ポンプ１６を駆動してインクカートリッジ１８０から空気を吸引除去して減圧する。するとインクカートリッジ１８０に装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に存在する空気も除去される。
【００６６】
次に、インク供給口１８７を閉じて、インクタンク１８に接続されたインク供給チューブ２６をインクカートリッジ１８０の空気導入口１８５に接続してインクタンク１８からインクカートリッジ１８０へインクを供給する。インク供給チューブ２６の先端に中空の針を設けて空気導入口１８５に突き刺すことによりインク供給チューブ２６をインクカートリッジ１８０に接続するようにしてもよい。インクカートリッジ１８０内が減圧されることによりキャビティ１６２内に空気が残留していないので、インクカートリッジ１８０にインクを充填することにより容易にキャビティ１６２内にインクを充填することができる。
【００６７】
インクカートリッジ１８０へのインクの充填が終了すると空気導入口１８５及びインク供給口１８７を閉じてインクの充填を終了する。また、上述した方法とは逆に、空気導入口１８５から空気を吸引除去して減圧した後、インク供給口１８７からインクカートリッジ１８０へインクを充填してもよい。さらに、空気の吸引除去及びインクの充填の両方を、空気導入口１８５及びインク供給口１８７のいずれか一方にて行うこともできる。
【００６８】
インクカートリッジ１８０へのインク充填の終了時に、インクカートリッジ１８０のインク供給口１８７から所定量のインクを吸引して排出してもよい。インク充填の終了時に所定量のインクを吸引することにより、インク充填時にインク中に溶け込んだ気泡をインクと共に吸引除去することができる。更にインク供給口１８７内に残留している可能性がある気泡を一気に吸い出すことができる。インク中に溶け込んだ気泡を除去することにより、インク中に溶け込んだ気泡が記録ヘッドに侵入して印刷品質の劣化を招いたり、アクチュエータ１０６に付着して誤作動を招くことを防ぐことができる。インク充填の終了時とは、インク充填が終了する間際の時点、インク充填が終了すると同時の時点、及びインク充填が終了した直後の時点のいずれの時点でもよい。
【００６９】
また、インクカートリッジ１８０から空気を吸引除去して減圧しているときに、同時にインクカートリッジ１８０にインクを充填してもよい。この場合、インクカートリッジ１８０を減圧する前に、インクタンク１８に接続されたインク供給チューブ２６を予め空気導入口１８５に接続し、インクカートリッジ１８０を減圧すると同時にインクカートリッジ１８０にインクタンク１８からインクを供給すればよい。この方法によればインクカートリッジ１８０にインク充填に要する時間を短縮させる。
【００７０】
この場合、インクカートリッジ１８０から吸引される空気の流量が、インクカートリッジ１８０に充填されるインクの流量よりも大きいことが好ましい。更に、インクカートリッジ１８０を減圧する際にインクカートリッジ１８０の温かさを保ちながら減圧することが好ましい。このように、減圧するときにインクカートリッジ１８０を保温することにより、インクを充填する際に充填されるインクの粘度が下がり、インクカートリッジ１８０にインクが充填されやすくなる。また、インクをインクカートリッジ１８０に充填する際にインクカートリッジ１８０を保温してもよく、充填されるインクを保温してもよい。
【００７１】
図７は、図５に示すインク充填装置２０のインク充填の手順を示す。まず、インクカートリッジ１８０を真空容器１４内に設置する（Ｓ１０）。次にインクカートリッジ１８０の空気導入口１８５を閉じる（Ｓ１２）。次に真空ポンプ１０で真空容器１４内から空気を吸引除去して減圧することによりインクカートリッジ１８０内を減圧する（Ｓ１４）。次にインクカートリッジ１８０のインク供給口１８７を閉じる（Ｓ１６）。次にインク供給チューブ２４をインクカートリッジ１８０の空気導入口１８５に接続する（Ｓ１８）。次にインクタンク１２からインクカートリッジ１８０へインクを供給する（Ｓ２０）。次にインクカートリッジ１８０へのインクの充填が終了するとインクカートリッジ１８０の空気導入口１８５及びインク供給口１８７を閉じる（Ｓ２２）。最後に、インクカートリッジ１８０を真空容器１４から取り出し（Ｓ２４）、インクの充填工程を終了する。また、上述した方法とは逆に、まずインク供給口１８７を閉じ、空気導入口１８５から空気を吸引除去して減圧した後、インク供給口１８７からインクカートリッジ１８０へインクを充填してもよい。
【００７２】
図８は、図６に示すインク充填装置２２のインク充填の手順を示す。まず、空気導入口１８５を閉じ（Ｓ２６）、真空ポンプ１０に接続された空気吸引チューブ２８をインクカートリッジ１８０のインク供給口１８７に接続する（Ｓ２７）。次に真空ポンプ１６を駆動してインクカートリッジ１８０から空気を吸引除去して減圧する（Ｓ２８）。次にインク供給口１８７を閉じて（Ｓ３０）、インクタンク１８に接続されたインク供給チューブ２６をインクカートリッジ１８０の空気導入口１８５に接続して（Ｓ３１）、インクタンク１８からインクカートリッジ１８０へインクを供給する（Ｓ３２）。インクカートリッジ１８０へのインクの充填が終了すると空気導入口１８５及びインク供給口１８７を閉じて（Ｓ３４）、インクの充填工程を終了する。
【００７３】
以上空気導入口１８５からインクを供給し、インク供給口１８７から減圧する工程を説明したが、インク供給口１８７からインクを供給し、空気導入口１８５から減圧してもよい。また、インクカートリッジ１８０を減圧するためにインクカートリッジ１８０に減圧専用の開口を設けてもよい。
【００７４】
上記のインク充填装置及びインク充填方法を、使用済みのインクカートリッジ１８０に対して使用してもよい。使用済みのインクカートリッジ１８０にインクを再充填することは、新品のインクカートリッジ１８０にインクを充填することより困難である。使用済みのインクカートリッジ１８０の場合、使用されている間にインク供給口１８７近辺やアクチュエータ１０６のキャビティ１６２等の細かい溝や穴が存在する箇所にインクが付着し、溝や穴に空気がインクによって閉じ込められることがある。この状態でインクカートリッジ１８０のインクが消費し尽くされてインクカートリッジ１８０が回収されると、インクカートリッジ１８０にインクを再充填する際に、通常の充填方法によってインクが付着して空気が閉じ込められた溝や穴にインクを充填することは難しい。ここで図５から図８に示したインク充填装置及びインク充填方法を用いると、インクカートリッジ１８０内を減圧することによって溝や穴に空気を閉じ込めていたインクや、インクによって溝や穴に閉じ込められていた空気が吸引除去されて溝や穴に容易にインクを充填することができる。
【００７５】
図９は、インクカートリッジ１８０の更に他の例を示す。図９（Ａ）のインクカートリッジ１８０Ｇは、容器本体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の下端と容器本体１９４の底面とは所定の間隔が空けられているので、容器本体１９４の底部は連通している。インクカートリッジ１８０Ｇは複数の隔壁２１２のそれぞれによって区画された複数の収容室２１３を有する。複数の収容室２１３の底部は互いに連通する。複数の収容室２１３のそれぞれにおいて、容器本体１９４の上面１９４ｃにはアクチュエータ１０６が装着されている。図２に示した、一体成形されたアクチュエータ１０６を、これら複数のアクチュエータ１０６として用いることが好ましい。アクチュエータ１０６は、容器本体１９４の収容室２１３の上面１９４ｃのほぼ中央に配置される。収容室２１３の容量はインク供給口１８７側が最も大きく、インク供給口１８７から容器本体１９４の奥へ遠ざかるにつれて、収容室２１３の容量が徐々に小さくなっている。したがって、アクチュエータ１０６が配置される間隔はインク供給口１８７側が広く、インク供給口１８７から容器本体１９４の奥へと遠ざかるにつれ、狭くなっている。
【００７６】
インクは、インク供給口１８７から排出され、空気が空気導入口１８５から入るので、インク供給口１８７側の収容室２１３からインクカートリッジ１８０Ｇの奥の方の収容室２１３へとインクが消費される。例えば、インク供給口１８７に最も近い収容室２１３のインクが消費されて、インク供給口１８７に最も近い収容室２１３のインクの液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のインクの液位が下がり始める。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。
【００７７】
このように、アクチュエータ１０６がそれぞれの収容室２１３ごとに容器本体１９４の上面１９４ｃに間隔をおいて配置されているので、アクチュエータ１０６はインク量の減少を段階的に検出することができる。更に、収容室２１３の容量が、インク供給口１８７から収容室２１３の奥へと徐々に小さくなっているので、アクチュエータ１０６が、インク量の減少を検出する時間間隔が徐々に小さくなり、インクエンドに近づくほど頻度を高く検出することができる。
【００７８】
図９（Ａ）に示したインクカートリッジ１８０Ｇの場合、インク供給口１８７から最も遠い収容室２１３にインクを充填することは困難である。特に、奥の方が収容室２１３が狭いのでインクを充填することが困難である。更に、インク供給口１８７から最も遠い収容室２１３に装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に残留する気泡を除去して、そこにインクを充填することは更に困難である。
【００７９】
この場合、図５から図８に示したインク充填装置及びインク充填方法を用いることによって、収容室２１３及び収容室２１３に装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に容易にインクを充填することができる。また、インク供給口１８７から最も遠い収容室２１３にインクを充填するために、インク供給口１８７から最も遠い収容室２１３の上部に開口を設けて、その開口からインクを充填してから、インク供給口１８７に近い収容室２１３の方へとインクを充填してもよい。また、インク供給口に近い収容室２１３から先にインク供給口から遠い収容室２１３へとインクを充填してもよい。
【００８０】
図９（Ｂ）のインクカートリッジ１８０Ｈは、容器本体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の下端と容器本体１９４の底面とは所定の間隔が空けられているので、容器本体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２１３ａ及び２１３ｂの底部は互いに連通する。インク供給口１８７側の収容室２１３ａの容量はインク供給口１８７から見て奥の方の収容室２１３ｂの容量より大きい。収容室２１３ｂの容量は、収容室２１３ａの容量の半分より小さいことが好ましい。
【００８１】
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９（Ｂ）において、バッファ２１４は、容器本体１９４の側壁１９４ｂから上方に延びる溝として形成される。バッファ２１４はインク収容室２１３ｂ内に侵入した気泡を捕らえるので、気泡によってアクチュエータ１０６がインクエンドと検出する誤作動を防止することができる。また、アクチュエータ１０６を収容室２１３ｂの上面１９４ｃに設けることにより、インクニアエンドが検出されてから完全にインクエンド状態になるまでのインク量に対して、ドットカウンタによって把握した収容室２１３ａでのインクの消費状態に対応した補正をかけることで、最後までインクを消費することができる。更に、収容室２１３ｂの容量を隔壁２１２の長さや間隔を変えたりすることなどによって調節することにより、インクニアエンド検出後の消費可能インク量を変えることができる。
【００８２】
図９（Ｂ）に示したインクカートリッジ１８０Ｈの場合、インク供給口１８７から遠い側の収容室２１３ｂにインクを充填することは困難である。更に、収容室２１３ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に残留する気泡を除去して、そこにインクを充填することは更に困難である。この場合、図５から図８に示したインク充填装置及びインク充填方法を用いることによって、収容室２１３ｂ及び収容室２１３ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に容易にインクを充填することができる。また、インク供給口１８７から遠い側の収容室２１３ｂにインクを充填するために、バッファ２１４の上部に開口を設けて、その開口からインクを充填してから、インク供給口１８７に近い収容室２１３ａの方へとインクを充填してもよい。また、インク供給口に近い側の収容室２１３ａから先にインク供給口から遠い側の収容室２１３ｂへとインクを充填してもよい。
【００８３】
図９（Ｃ）に示したインクカートリッジ１８０Ｉは、図９（Ｂ）のインクカートリッジ１８０Ｈの収容室２１３ｂに多孔質部材２１６を充填して構成されている。多孔質部材２１６は、収容室２１３ｂ内の上面から下面までの全空間を埋めるように設置される。多孔質部材２１６は、アクチュエータ１０６と接触する。インクカートリッジＩが倒れたときや、キャリッジ上での往復運動中に空気がインク収容室２１３ｂ内に侵入してしまい、これがアクチュエータ１０６の誤作動を引き起こす可能性がある。しかし、多孔質部材２１６が備えられていれば、空気を捕らえてアクチュエータ１０６に空気が入るのを防ぐことができる。また、多孔質部材２１６はインクを保持するのでインクカートリッジが揺れることにより、インクがアクチュエータ１０６にかかってアクチュエータ１０６がインク無しをインク有りと誤検出するのを防ぐことができる。多孔質部材２１６は最も容量が小さい収容室２１３に設置することが好ましい。
【００８４】
また、アクチュエータ１０６を収容質２１３ｂの上面１９４ｃに設けることにより、インクニアエンドが検出されてから完全にインクエンド状態になるまでのインク量に補正をかけ、最後までインクを消費することができる。更に、収容室２１３ｂの容量を隔壁２１２の長さや間隔を変えたりすることなどによって調節することにより、インクニアエンド検出後の消費可能インク量を変えることができる。
【００８５】
図９（Ｃ）に示したインクカートリッジ１８０Ｉの場合、インク供給口１８７から遠い側の、多孔質部材２１６が設置された収容室２１３ｂにインクを充填することは困難である。更に、収容室２１３ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に、気泡を残留させることなくインクを充填することは更に困難である。この場合、図５から図８に示したインク充填装置及びインク充填方法を用いることによって、収容室２１３ｂ、収容室２１３ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２、及び多孔質部材２１６に容易にインクを充填することができる。また、インク供給口１８７から遠い側の収容室２１３ｂにインクを充填するために、バッファ２１４の上部に開口を設けて、その開口からインクを充填してから、インク供給口１８７に近い側の収容室２１３ａの方へとインクを充填してもよい。また、インク供給口１８７に近い側の収容室２１３ａから先にインク供給口１８７から遠い側の収容室２１３ｂへとインクを充填してもよい。
【００８６】
図９（Ｄ）に示したインクカートリッジ１８０Ｊは、図９（Ｃ）のインクカートリッジ１８０Ｉの多孔質部材２１６を孔径の異なる２種類の多孔質部材２１６Ａ及び２１６Ｂで構成したものである。多孔質部材２１６Ａは、多孔質部材２１６Ｂの上方に配置されている。上側の多孔質部材２１６Ａの孔径は、下側の多孔質部材２１６Ｂの孔径より大きい。もしくは、多孔質部材２１６Ａは、多孔質部材２１６Ｂよりも液体親和性が低い部材で形成される。
【００８７】
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内のインクが下側の多孔室部材２１６Ｂに集まり、保持される。したがって、一度空気がアクチュエータ１０６まで到達してインク無しを検出すると、インクが再度アクチュエータに到達してインク有りと検出することが無い。更に、アクチュエータ１０６から遠い側の多孔質部材２１６Ｂにインクが吸収されることで、アクチュエータ１０６近傍のインクの捌けが良くなり、インク有無を検出するときの音響インピーダンス変化の変化量が大きくなる。また、アクチュエータ１０６を収容室２１３ｂの上面１９４ｃに設けることにより、インクニアエンドが検出されてから完全にインクエンド状態になるまでのインク量に補正をかけ、最後までインクを消費することができる。更に、収容室２１３ｂの容量を隔壁２１２の長さや間隔を変えたりすることなどによって調節することにより、インクニアエンド検出後の消費可能インク量を変えることができる。
【００８８】
図９（Ｄ）に示したインクカートリッジ１８０Ｊの場合、インク供給口１８７から遠い側の、多孔質部材２１６Ａ及び２１６Ｂが設置された収容室２１３ｂにインクを充填することは困難である。更に、収容室２１３ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に、気泡を残留させることなくインクを充填することは更に困難である。この場合、図５から図８に示したインク充填装置及びインク充填方法を用いることによって、多孔質部材２１６Ａ及び２１６Ｂが設置された収容室２１３ｂ及び収容室２１３ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に容易にインクを充填することができる。また、インク供給口１８７から遠い側の収容室２１３ｂにインクを充填するために、バッファ２１４の上部に開口を設けて、その開口からインクを充填してから、インク供給口１８７に近い側の収容室２１３ａの方へとインクを充填してもよい。また、インク供給口１８７に近い側の収容室２１３ａから先にインク供給口１８７から遠い側の収容室２１３ｂへとインクを充填してもよい。
【００８９】
図１０は、図９（Ｃ）に示したインクカートリッジ１８０Ｉの変形例を示す断面図である。図１０に示すインクカートリッジ１８０Ｋの多孔質部材２１６は、多孔質部材２１６の下部の水平方向の断面積が、容器本体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、孔径が小さくなるよう設計されている。図１０（Ａ）のインクカートリッジ１８０Ｋは、多孔質部材２１６の下の方の孔径が小さくなるように圧縮するために側壁にリブが設けられている。
【００９０】
多孔質部材２１６下部の孔径は圧縮されることにより、小さくなっているので、インクは多孔質部材２１６下部へと集められ、保持される。アクチュエータ１０６から遠い側の多孔質部材２１６下部にインクが吸収されることで、アクチュエータ１０６近傍のインクの捌けが良くなり、インク有無を検出するときの音響インピーダンス変化の変化量が大きくなる。したがって、インクが揺れることによってインクカートリッジ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。
【００９１】
一方、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）のインクカートリッジ１８０Ｌは、多孔質部材２１６の下部の水平方向の断面積が、容器本体１９４の幅方向において、容器本体１９４の底面にむけて徐々に小さくなるよう圧縮するために、収容室２１３ｂの水平方向の断面積が容器本体１９４の底面の方向にむけて徐々に小さくなっている。
【００９２】
多孔質部材２１６下部の孔径は圧縮されることにより、小さくなっているので、インクは多孔質部材２１６下部へと集められ、保持される。アクチュエータ１０６から遠い側の多孔質部材２１６Ｂ下部にインクが吸収されることで、アクチュエータ１０６近傍のインクの捌けが良くなり、インク有無を検出するときの音響インピーダンス変化の変化量が大きくなる。したがって、インクが揺れることによって、インクカートリッジ１８０Ｌ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。
【００９３】
図１０に示したインクカートリッジ１８０Ｋ及び１８０Ｌの場合、インク供給口１８７から遠い側の、多孔質部材２１６が設置された収容室２１３ｂにインクを充填することは困難である。また、収容室２１３ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に、気泡を残留させることなくインクを充填することは更に困難である。この場合、図５から図８に示したインク充填装置及びインク充填方法を用いることによって、収容室２１３ｂ及び収容室２１３ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２及び多孔質部材２１６に容易にインクを充填することができる。また、インク供給口１８７から遠い側の収容室２１３ｂにインクを充填するために、バッファ２１４の上部に開口を設けて、その開口からインクを充填してから、インク供給口１８７に近い側の収容室２１３ａの方へとインクを充填してもよい。また、インク供給口１８７に近い側の収容室２１３ａから先にインク供給口１８７から遠い側の収容室２１３ｂへとインクを充填してもよい。
【００９４】
図１１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例を示す。図１１（Ａ）のインクカートリッジ２２０Ａは、インクカートリッジ２２０Ａの上面から下方へと延びるように設けられた第１の隔壁２２２を有する。第１の隔壁２２２の下端とインクカートリッジ２２０Ａの底面との間には所定の間隔が空けられているので、インクは、インクカートリッジ２２０Ａの底面を通じてインク供給口２３０へ流入できる。第１の隔壁２２２よりインク供給口２３０側には、インクカートリッジ２２０Ａの底面より上方に延びるように第２の隔壁２２４が形成されている。第２の隔壁２２４の上端とインクカートリッジ２２０Ａ上面との間には所定の間隔が空けられているので、インクは、インクカートリッジ２２０Ａの上面を通じてインク供給口２３０へ流入できる。
【００９５】
第１の隔壁２２２によって、インク供給口２３０から見て、第１の隔壁２２２の奥の方に第１の収容室２２５ａが形成される。一方、第２の隔壁２２４によって、インク供給口２３０から見て第２の隔壁２２４の手前側に第２の収容室２２５ｂが形成される。第１の収容室２２５ａの容量は、第２の収容室２２５ｂの容量より大きい。第１の隔壁２２２及び第２の隔壁２２４の間に、毛管現象を起こせるだけの間隔が空けられることにより、毛管路２２７が形成される。したがって、第１の収容室２２５ａのインクは、毛管路２２７の毛細管力により、毛管路２２７に集められる。そのため、気体や気泡が収容室２２５ｂへ混入するのを防止することができる。また、収容室２２５ｂ内のインクの液位は、安定的に徐々に下降できる。インク供給口２３０から見て、第１の収容室２２５ａは、第２の収容室２２５ｂより奥に形成されているので、第１の収容室２２５ａのインクが消費された後、第２の収容室２２５ｂのインクが消費される。
【００９６】
インクカートリッジ２２０Ａのインク供給口２３０側の側壁、すなわち第２の収容室２２５ｂのインク供給口２３０側の側壁には、アクチュエータ１０６が装着されている。アクチュエータ１０６は、第２の収容室２２５ｂ内のインクの消費状態を検知する。アクチュエータ１０６を、第２の収容室２２５ｂの側壁に装着することによって、インクエンドにより近い時点でのインク残量を安定的に検出することができる。更に、アクチュエータ１０６を第２の収容室２２５ｂの側壁に装着する高さを変えることにより、どの時点でのインク残量をインクエンドにするかを、自由に設定することができる。毛管路２２７によって収容室２２５ａから収容室２２５ｂへインクが供給されることにより、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ２２０Ａの横揺れによるインクの横揺れの影響を受けないので、アクチュエータ１０６は、インク残量を確実に測定できる。更に、毛管路２２７が、インクを保持するので、インクが第２の収容室２２５ｂから第１の収容室２２５ａへ逆流するのを防ぐ。
【００９７】
インクカートリッジ２２０Ａの上面には、逆止弁２２８が設けられている。逆止弁２２８によって、インクカートリッジ２２０Ａが横揺れしたときに、インクがインクカートリッジ２２０Ａ外部に漏れるのを防ぐことができる。更に、逆止弁２２８をインクカートリッジ２２０Ａの上面に設置することで、インクのインクカートリッジ２２０Ａからの蒸発を防ぐことができる。インクカートリッジ２２０Ａ内のインクが消費されて、インクカートリッジ２２０Ａ内の負圧が逆止弁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に空気を吸入し、その後閉じてインクカートリッジ２２０Ａ内の圧力を一定に保持する。
【００９８】
図１１（Ｃ）及び（Ｄ）は、逆止弁２２８の詳細の断面を示す。図１１（Ｃ）の逆止弁２２８は、ゴムにより形成された羽根２３２ａを有する弁２３２を有する。インクカートリッジ２２０の外部との通気孔２３３が、羽根２３２ａに対向してインクカートリッジ２２０に設けられる。羽根２３２ａによって、通気孔２３３が開閉される。逆止弁２２８は、インクカートリッジ２２０内のインクが減少し、インクカートリッジ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の内側に開き、外部の空気をインクカートリッジ２２０内に取り入れる。図１１（Ｄ）の逆止弁２２８は、ゴムにより形成された弁２３２とバネ２３５とを有する。逆止弁２２８は、インクカートリッジ２２０内の負圧が逆止弁２２８の圧力を越えると、弁２３２がバネ２３５を押圧して開き、外部の空気をインクカートリッジ２２０内に吸入し、その後閉じてインクカートリッジ２２０内の負圧を一定に保持する。
【００９９】
図１１（Ｂ）のインクカートリッジ２２０Ｂは、図１１（Ａ）のインクカートリッジ２２０Ａにおいて逆止弁２２８を設ける代わりに第１の収容室２２５ａに多孔質部材２４２を配置している。多孔質部材２４２は、インクカートリッジ２２０Ｂ内のインクを保持すると共に、インクカートリッジ２２０Ｂが横揺れしたときに、インクがインクカートリッジ２２０Ｂの外部へ漏れるのを防ぐ。
【０１００】
インクカートリッジ２２０Ａの場合、逆止弁２８２からインクを供給すると、毛管路２２７のために、アクチュエータ２２５ｂが装着された第２の収容室２２５ｂにインクが十分に充填されないことがある。更にインク供給口２３０からインクを充填するとしても毛管路２２７の毛細管力のために第１の収容室２２５ａにインクが十分に充填することが困難である。また、収容室２２５ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に、気泡を残留させることなくインクを充填することは更に困難である。この場合、図５から図８に示したインク充填装置及びインク充填方法を用いることによって、収容室２２５ａ、２２５ｂ、及び収容室２２５ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に容易にインクを充填することができる。例えば図５のインク充填装置を使用した場合、まず、インクカートリッジ２２０Ａを真空容器１４内に設置する。次に逆止弁２２８を閉じて真空ポンプ１０によりインク供給口２３０から空気を吸引して減圧する。次にインクカートリッジ２２０Ａにインクを充填するには、インク供給口２３０からインクを充填してもよいし、インク供給口２３０を閉じて、逆止弁２２８からインクを充填してもよい。
【０１０１】
インクカートリッジ２２０Ｂの場合、インク供給室２２５ａの上部に設けられた開口２５０からインクを供給すると、多孔質部材２４２及び毛管路２２７のために、アクチュエータ２２５ｂが装着された第２の収容室２２５ｂにインクが十分に充填されないことがある。更にインク供給口２３０からインクを充填するとしても多孔質部材２４２及び毛管路２２７の毛細管力のために第１の収容室２２５ａにインクが十分に充填することが困難である。更に、収容室２２５ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に、気泡を残留させることなくインクを充填することは更に困難である。この場合、図５から図８に示したインク充填装置及びインク充填方法を用いることによって、収容室２２５ａ、２２５ｂ、及び収容室２２５ｂに装着されたアクチュエータ１０６のキャビティ１６２に容易にインクを充填することができる。例えば図５のインク充填装置を使用する場合、まず、インクカートリッジ２２０Ｂを真空容器１４の内部に設置する。次にインク供給口２３０を閉じて真空ポンプ１０により収容室２２５ａの上部に設けられた開口２５０から空気を吸引して減圧する。次にインクカートリッジ２２０Ｂにインクを充填するには、インク供給口２３０からインクを充填してもよいし、インク供給口２３０を閉じて、開口２５０からインクを充填してもよい。
【０１０２】
図１２は、アクチュエータ１０６を液体容器に取り付けるための取付構造体の一形態としてのモジュール体１００を示す斜視図である。図１２には、アクチュエータ１０６をモジュール体１００に装着した状態が示されている。モジュール体１００はインクカートリッジの所定個所に装着される。モジュール体１００に装着されたアクチュエータ１０６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、インクカートリッジ内の液体の消費状態を検知するように構成されている。
【０１０３】
本実施形態のモジュール体１００は、インクカートリッジにアクチュエータ１０６を取り付けるための液体容器取付部１０１を有する。また、アクチュエータ１０６をモジュール体１００に装着するための圧電装置装着部１０５が設けられる。液体容器取付部１０１は、平面がほぼ矩形の基台１０２上に駆動信号により発振するアクチュエータ１０６を収容した円柱部１１６を載せた構造になっている。また、モジュール体１００が、インクカートリッジに装着されたときに、モジュール体１００のアクチュエータ１０６が外部から接触できないように構成されているので、アクチュエータ１０６を外部の接触から保護することができる。なお、円柱部１１６の先端側エッジは丸みが付けられていて、インクカートリッジに形成された孔へ装着する際に嵌めやすくなっている。
【０１０４】
図１３は、本発明が適用される単色、例えばブラックインク用のインクカートリッジの一実施形態の断面図である。図１３のインクカートリッジにおいては、圧電素子を有する圧電装置（アクチュエータ）の振動部を振動させ、その後に振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を測定することによって、共振周波数または逆起電力波形の振幅を検出することで音響インピーダンスの変化を検知する方法によりインクの消費状態が検出される。音響インピーダンスの変化を検知する手段としてアクチュエータ１０６が用いられる。
【０１０５】
インクを収容する容器本体１には、記録装置のインク供給針に接合するインク供給口２が設けられている。容器本体１の底面１ａの外側には、アクチュエータ１０６が貫通孔１ｃを介して内部のインクと接触できるように取付けられている。インクＫがほぼ消費されつくした段階、つまりインクニアエンドとなった時点で、アクチュエータ１０６と接触する媒体がインクから気体へと変更するべく、アクチュエータ１０６はインク供給口２よりも若干上方の位置に設けられている。なお、振動を発生する手段を独立して設け、アクチュエータ１０６を単に検知手段として用いても良い。
【０１０６】
図１４は、図１３に示したインクカートリッジに適したインクジェット記録装置の要部を示す断面図である。インク供給口２にはパッキン４及び弁体６が設けられている。図１４に示すように、パッキン４は記録ヘッド３１に連通するインク供給針３２と液密に係合する。弁体６は、バネ５によってパッキン４に対して常時弾接されている。インク供給針３２が挿入されると、弁体６はインク供給針３２に押されてインク流路を開放し、容器本体１内のインクがインク供給口２およびインク供給針３２を介して記録ヘッド３１へ供給される。容器本体１の上壁の上には、インクカートリッジ内のインクに関する情報を格納した半導体記憶手段７が装着されている。
【０１０７】
記録用紙の幅方向に往復動可能なキャリッジ３０は、サブタンクユニット３３を備えていて、記録ヘッド３１がサブタンクユニット３３の下面に設けられている。また、インク供給針３２はサブタンクユニット３３のインクカートリッジ搭載面側に設けられている。
【０１０８】
上述した本実施形態によるインクカートリッジは、容器本体内の液体に対して疎液性である疎液部を有するので、以下でこの点について説明する。
【０１０９】
図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）は、それぞれ、従来の材料と、任意の液体に対して疎液性である材料とを示す図である。疎液性は、任意の液体との疎液性を意味し、疎水性、疎油性、撥水性、撥油性、離水性、離油性、超疎水性、超疎油性、超撥水性、超撥油性、超離水性、超離油性等を含む。液体Ｌと材料Ｂ１または材料Ｂ２とはそれぞれ接触角θ１または接触角θ２で接触する。図１５（Ａ）において、接触角θ１は接触角θ２に比較して小さい。接触角θ１は約３０度から約６０度である。材料Ｂ１は、疎液処理が施されておらず疎液性を有さないからである。
【０１１０】
一方で、図１５（Ｂ）において、接触角θ２は接触角θ１より大きく、材料Ｂ２が液体Ｌと疎液性を示す。よって、材料Ｂ２は液体Ｌに対して疎液性の材料である。本実施形態においては、疎液部に対する液体の接触角は約６０度以上であり、１８０度に近ければ近いほど好ましい。
【０１１１】
疎液部は、材料自体を疎液性にしてもよい。また、材料自体が疎液性でない場合であっても、疎液性の材料を被覆することによって、疎液性にしてもよい。疎液性の高い材料は、液体との関係において液体の表面張力が大きい材料といってもよい。
【０１１２】
図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）は、アクチュエータ１０６が容器本体１の側壁に取り付けられている部分を拡大した断面図である。図１６（Ａ）は疎液部を有しない比較例の断面図である。図１６（Ｂ）は疎液部を有する本実施形態の断面図である。
【０１１３】
図１６（Ａ）の比較例においては疎液部がないため、アクチュエータ１０６の周辺にインクが無いときにインクが振動領域１７６ａに誤って付着した場合に、インク滴Ｍがそこに滞留する。また、振動領域１７６ａの周辺にインクが付着しても、インク滴Ｍが垂れ下がって振動領域１７６ａに誤って付着する場合がある。それにより、アクチュエータ１０６は、インクが無いにもかかわらず、インクが有ると誤って検出するおそれがある。
【０１１４】
一方で、図１６（Ｂ）における本実施形態において、疎液部は容器本体１内のインクに対して疎インク性を有する部分を意味する。アクチュエータ１０６は容器本体１内のインクと疎インク性である疎液部を有する。振動板１７６のうち、少なくともインクと接触する振動領域１７６ａが疎液部に含まれる。振動領域１７６ａが疎液部に含まれることによって、アクチュエータ１０６の周辺にインクが無いときにインクが振動領域１７６ａに誤って付着しても、インクとの接触角が大きいので、インクは、振動領域１７６ａに滞留することができず、インクの自重によって落下する。従って、アクチュエータ１０６は、インクが無いにもかかわらず、インクが有ると誤って検出することがない。
【０１１５】
振動領域１７６ａの周辺を疎液部に含めても良い。例えば、キャビティ１６２の内側面１６１ａを疎液部に含めてもよい。さらに、容器本体１の内方へ向かう基板１７８の基板裏面１７８ａを疎インク性として疎液部に含めてもよい。また、アクチュエータ１０６だけでなく、容器本体１の貫通孔１ｃや容器本体１の内壁面１ｄを疎インク性とすることによって、アクチュエータ１０６および容器本体１を疎液部に含めてもよい。このように、振動領域１７６ａの周辺を疎液部にすることによって、誤って付着したインクがキャビティ１６２や貫通口１ｃに滞留することがない。それにより、アクチュエータ１０６は、インクが無いにもかかわらず、インクが有ると誤って検出することがない。
【０１１６】
さらに、アクチュエータ１０６、容器本体１およびインク供給口２を含め、インクカートリッジ内のインクが接触している部分の全部を疎インク性にしてもよい。かかる場合には、インクカートリッジ内のインクと接触する部分の全部が疎液部になる。
【０１１７】
インクカートリッジ内部の全体を疎液部にすることにより、容器本体１の内部やアクチュエータ１０６にインクが滞留しない。よって、インクカートリッジ内のインク全部を無駄なく使い切ることができる。
【０１１８】
このように疎液部を有するインクカートリッジを用いた場合、インクを再充填する際に、インクカートリッジ内にインクが残存しないため、大気に触れることによって質の低下した古いインクを混合させることなく、新しいインクを再充填することができる。
【０１１９】
さらに、インクカートリッジ内にインクが残存しないため、インクカートリッジをリサイクルする際には、容器本体１内を洗浄する必要が無い、もしくはごく簡単な洗浄で十分である。例えば、空のインクカートリッジを洗浄する場合に、容器本体１内に収容されていたインクよりもインクカートリッジ内の内壁やアクチュエータ１０６と親和性の高い洗浄液で軽く濯げばよい。より詳細には、インクカートリッジが水性のインクを使用していた場合には、インクカートリッジ内部とより親和性が高い油性の洗浄液で軽く濯げばよい。従って、インクカートリッジをリサイクルする際の洗浄時間が短時間で済む。よって、インクカートリッジをリサイクルするためのコストが低廉になる。
【０１２０】
洗浄液は、インクより高い親液性を有すればよく、特に限定はない。インクより高い親液性を有する洗浄液は、インクカートリッジの内壁やアクチュエータ１０６とより馴染み易い。従って、インクカートリッジ内に残存していた不純物などを簡単に洗い流すことができる。
【０１２１】
キャビティ１６２内にインクを残存させないために、キャビティ１６２内を疎インク性にしつつ、キャビティ１６２の周辺の基板裏面１７８ａを親液性（親インク性）にしてもよい。
【０１２２】
親液性は、任意の液体との親和性を意味し、親水性、親油性、超親水性、超親油性等を含む。また、親液部に対する液体の接触角は約３０度以下であり、０度に近ければ近いほど好ましい。
【０１２３】
さらに、貫通孔１ｃ内にインクを残存させないために、キャビティ１６２内、基板裏面１７８ａおよび貫通孔１ｃの内壁を疎インク性にしつつ、貫通孔１ｃの周辺の内側面１ｄを親インク性にしてもよい。それによって、キャビティ１６２や貫通孔１ｃ内のインクは、キャビティ１６２内や貫通孔１ｃ内に残存しにくく、かつ基板裏面１７８ａや内側面１ｄを伝って容器本体１の下方へ流出しやすくなる。また、アクチュエータ１０６およびその周辺にインクが付着した場合であっても、インクは滞留することなく流れ落ちる。
【０１２４】
キャビティ１６２内に液体容器内の液体が残存しない場合には、キャビティ１６２内または貫通孔１ｃ内のインクが残存する場合と比較して、アクチュエータ１０６が検知する少なくとも音響インピーダンスの変化が顕著になる。よって、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ内のインクの有無をより顕著かつ正確に検出することができる。
【０１２５】
ところで、キャビティ１６２内または貫通孔１ｃ内を疎インク性にすることによって、インクカートリッジ内にインクを充填する場合に、インクがキャビティ１６２内または貫通孔１ｃ内に充填することが困難になる。
【０１２６】
しかしながら、本実施形態においては、上述したように、インクカートリッジの製造においてインクを容器本体１内に充填するとき、またはインクカートリッジを再利用するときに、インクカートリッジ内部を真空引きなどによって負圧にし、その負圧を利用してインクカートリッジ内にインクを充填または再充填する。このため、キャビティ１６２内または貫通孔１ｃ内が疎インク性であるにもかかわらず、それらの内部にインクが満たされる。
【０１２７】
図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）は、アクチュエータ１０６が容器本体１の側壁に取り付けられている部分を拡大した断面図である。インクの液面がアクチュエータ１０６を通過した後に、誤ってアクチュエータ１０６に付着しようとするインク滴も図示している。
【０１２８】
図１７（Ａ）は、比較例を示す図である。貫通口１ｃおよびキャビティ１６２内が疎インク性でないので、インク滴は、アクチュエータ１０６および貫通口１ｃに付着し、滞留する。従って、アクチュエータ１０６はインクカートリッジ内のインクが無いにもかかわらず、有ると誤って検出するおそれがある。
【０１２９】
図１７（Ｂ）は、本実施形態を示す図である。貫通口１ｃおよびキャビティ１６２内を疎インク性にすることによって、インク滴は、アクチュエータ１０６に付着することができず、表面張力により球形に近い形状を維持したまま下方へ落する。従って、アクチュエータ１０６はインクカートリッジ内のインクの有無を誤って検出することが無い。
【０１３０】
次に、疎液性の材料について説明する。疎液部を形成するための疎液性の材料は特に限定されない。従って、任意の疎液性の材料を使用することができる。疎液性の強い材料としては、フッ素系樹脂（フルオロアルキル化合物）、やシリコーン系樹脂を含む材料が一般的である。例えば、フルオロオレフィンや、パーフロロ基を有するフッ素系樹脂は、熱的及び化学的に安定であり、耐水性、耐薬品性、耐溶剤性、離型性、耐摩擦性、撥水性等に優れる。シリコーン系樹脂は、撥水撥油性に優れるが、高度を保持するためにアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の他の樹脂との併用、変性によって塗料の組成が構成されることが多い。
【０１３１】
より詳細には、ラッカー型フッ素樹脂材料、フッ素系紫外線硬化型材料、熱硬化型フッ素樹脂材料、フッ素系シランカップリング剤、フッ素樹脂粒子を分散したエポキシ樹脂組成物、含フッ素エポキシ樹脂組成物、フッ素含有ジオール、テフロン（ＰＴＦＥ）がある。
【０１３２】
また、シランカップリング剤、シリコーン界面活性剤、シリコーンゴム、ペトロラタム、水酸基含有シリコーン、シリコーンとアクリル樹脂の２成分系を用いるもの、エチルシリケート、Ｎ−ブチルシリケート、Ｎ−プロピルシリケート、クロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、などがある。
【０１３３】
さらに、エポキシ樹脂、カチオン重合触媒、ジグライム、ＰＰ、ＰＥ、ＰＡ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＳＦ、ＰＥＳ、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、ＯＰＰ、ＰＶＣ、マレイン化石油樹脂アルカリ塩、パラフィン系ワックス、光触媒を利用したものでもよい。
【０１３４】
所定の材料の表面に疎液性の材料を被覆する方法も特に限定されない。従って、疎液性の材料を被覆するための任意の方法を使用することができる。疎液性の材料を被覆する方法としては、例えば、メッキ処理、コーティング、被膜層の貼付、堆積などの方法がある。その他の既知の任意の技術を用いて疎液性の材料を被覆すればよい。例えば、コーティングによる方法の場合、疎液部が回転する前にもしくは回転しているときに疎液性の液体を垂らし、疎液部を回転させることによって被覆するスピンコートや、疎液部を疎液性の液体に浸漬することによって被覆するディップコートや、ロールによって疎液性の液体を親液部に塗布するロールコートによるコーティングなどで塗布してもよい。また、単に刷毛などによって親液性の液体を疎液部に塗布してもよい。また、疎液部は疎液性の材料から形成される被膜層を所定箇所に貼付することによって形成してもよい。また、堆積による方法としては、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、スパッタリング、真空蒸着がある。
【０１３５】
材料の表面の粗度が撥水性に影響する場合がある。例えば、接触角が９０度以上の材料を粗面化処理することによって疎液性が高まる。
【０１３６】
また、例えば、材料がフラクタル構造を有する疎水性の材料の場合には、その材料は表面の粗度を高めると超撥水表面または超撥油表面になる。従って、フラクタル構造を有する疎液性の材料の表面を粗面化処理することによって、疎液部を形成してもよい。ただし、粗面化処理することによって疎液性になる材料であれば、フラクタル構造を有する材料に限定しない。
【０１３７】
本実施形態における疎液部を有するインクカートリッジの製造方法としては以下の方法が挙げられる。
【０１３８】
第１の方法は、図２のアクチュエータ１０６をキャビティ１６２が露出するように所定の治具に備えもしくはマスキングする。疎液部を形成するための装置に所定の治具を取り付け、キャビティ１６２の内部を疎液性にする。その後にモジュール体１００にアクチュエータ１０６を取り付け、モジュール体１００をインクカートリッジに取り付ける。所定の治具はキャビティ１６２の部分に孔を設けた樹脂、金属の材料から形成される。また、熱可塑性樹脂を用いてキャビティ１６２以外の部分をマスキングしてもよい。
【０１３９】
この方法によれば、アクチュエータ１０６にのみ疎液部を形成することができる。また、アクチュエータ１０６をモジュール体１００に取り付ける前に疎液部を形成するようにしたので、疎液部を形成するためにはアクチュエータ１０６のみを取り扱うことができれば足りる。従って、インクカートリッジの製造設備を比較的小さくすることができる。それにより、同一のインクカートリッジを製造するためのコストを低減させることができる。
【０１４０】
第２の方法は、まず初めにモジュール体１００に図２のアクチュエータ１０６を装着する。その後にアクチュエータ１０６をキャビティ１６２が露出するように所定の治具に備えもしくはマスキングする。疎液部を形成するための装置に所定の治具を取り付け、キャビティ１６２の内部またはキャビティ１６２の内部およびその周辺のモジュール体１００を疎液性にする。その後にモジュール体１００をインクカートリッジに取り付ける。
【０１４１】
この方法によれば、アクチュエータ１０６の周辺にあるモジュール体１００の部分をキャビティ１６２の内部と同時に疎液化処理することによって、キャビティ１６２の内部およびその周辺のモジュール体１００を疎液性にすることができる。
【０１４２】
第３の方法は、まず初めにモジュール体１００に図２のアクチュエータ１０６を装着し、モジュール体１００をインクカートリッジに取り付ける。その後にアクチュエータ１０６をキャビティ１６２が露出するように所定の治具に備えもしくはマスキングする。疎液部を形成するための装置に所定の治具を取り付け、キャビティ１６２の内部またはキャビティ１６２の内部およびその周辺のモジュール体１００を疎液性にする。
【０１４３】
この方法によれば、アクチュエータ１０６、モジュール体１００およびインクカートリッジの内部を同時に疎液化処理することによって、キャビティ１６２の内部およびその周辺のモジュール体１００さらにインクカートリッジの内部を疎液性にすることができる。
【０１４４】
モジュール体１００についても、インクと接触する部分を疎液性にしてもよい。
【０１４５】
図１８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例を示す裏側から見た斜視図である。容器３０８は、隔壁により３つのインク室３０９、３１０及び３１１に分割される。それぞれのインク室には、インク供給口３１２、３１３及び３１４が形成されている。それぞれのインク室３０９、３１０及び３１１の底面３０８ａには、アクチュエータ３１５、３１６および３１７が、容器３０８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り付けられている。この例によるインクカートリッジの容器３０８内またはアクチュエータ３１５、３１６および３１７も、それぞれ疎液性を有する。また、各インク室３０９、３１０及び３１１の内壁が疎インク性になるように形成してもよい。
【０１４６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の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】
【０１４７】
【図１】本発明の参考例による液体容器の一実施形態であるインクカートリッジ、及びこのインクカートリッジが装着されるインクジェット記録装置の要部を示した斜視図である。
【図２】図１に示したインクカートリッジに装着されるアクチュエータの詳細を示す図である。
【図３】図１に示したインクカートリッジにインクが一杯に充填されたときのアクチュエータのキャビティの部分を拡大して示した断面図である。
【図４】図２に示したアクチュエータを先端に設置したモジュール体をインクカートリッジに装着したときの容器本体の底部近傍の断面図である。
【図５】本発明による液体充填方法の一実施形態によってインクカートリッジにインクを充填するためのインク充填装置の構成を示す図である。
【図６】本発明による液体充填方法の他の実施形態によってインクカートリッジにインクを充填するためのインク充填装置の構成を示す図である。
【図７】図５に示したインク充填装置を用いたインク充填の手順を示す図である。
【図８】図６に示したインク充填装置を用いたインク充填の手順を示す図である。
【図９】本発明の参考例による液体容器の他の実施形態であるインクカートリッジを示す図である。
【図１０】図９（Ｃ）に示したインクカートリッジの変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の参考例による液体容器の他の実施形態であるインクカートリッジを示す図である。
【図１２】図２に示したアクチュエータを容器本体に取り付けるためのモジュール体をアクチュエータと共に示す斜視図である。
【図１３】本発明の参考例による液体容器の一実施形態である、単色、例えばブラックインク用のインクカートリッジの断面図である。
【図１４】図１３に示したインクカートリッジに適したインクジェット記録装置の要部のを示す断面図である。
【図１５】ある液体に対して親液性である材料と疎液性である材料とを示す図である。
【図１６】図２に示したアクチュエータが容器本体に取り付けられている部分を拡大した断面図である。
【図１７】図２に示したアクチュエータが容器本体の側壁に取り付けられている部分を拡大した断面図である。
【図１８】本発明の参考例による液体容器の一実施形態である複数種類のインクを収容するインクカートリッジを示す裏側から見た斜視図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１、１９４  容器本体
１ｃ  貫通孔
１ｄ  内側面
２、１８７、２３０、３１２、３１３、３１４  インク供給口
１０、１６  真空ポンプ
１２、１８  インクタンク
１４  真空容器
２４、２６  インク供給チューブ
２８  空気吸引チューブ
３０  キャリッジ
３１  記録ヘッド
１００  モジュール体
１０６、３１５、３１６、３１７  アクチュエータ
１６１  開口
１６２  キャビティ
１７６  振動板
１７６ａ  振動領域
１７８  基板
１８０、２２０Ａ、２２０Ｂ  インクカートリッジ
１８５  空気導入口
１８６  記録ヘッド
２１２  隔壁
２１３、２１３ａ、２１３ｂ  収容室
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
２３３  通気孔
２５０  開口
３０９、３１０、３１１  インク室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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