(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容し、かつ液体の液面に対して上方にある頂壁を有する容器と、液体を前記容器の外部へ供給する液体供給口と、前記容器内の液体の消費状態を検出する液体センサと、前記容器内において互いに液体が連通するように少なくとも二つの液体収容室を仕切る第１隔壁とを備え、
前記少なくとも二つの液体収容室は、大気と連通する通気側液体収容室と、上方に前記液体センサを配備した検出側液体収容室と、を含み、
前記少なくとも二つの液体収容室を互いに連通させる連通口が前記隔壁の下方に形成されており、
外部に液体を供給する液体供給口を前記通気側液体収容室と連通するように形成されており、
前記検出側液体収容室の内壁から延びて、前記検出側液体収容室内を、互いに液体が連通するように少なくとも二つの検出側液体収容小室に仕切る第２隔壁をさらに有し、
前記液体収容小室を連通させる連通口が前記第２隔壁の下方に形成されており、
前記液体センサは、前記検出側液体収容小室にそれぞれ配備されており、
前記少なくとも二つの検出側液体収容小室について、前記液体供給口に遠い前記検出側液体収容小室ほど容量が小さいことを特徴とする液体容器。
【請求項２】
前記検出側液体収容室の容量は、前記通気側液体収容室の容量の半分またはそれより小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
【請求項３】
前記検出側液体収容室には、液体を保持する毛細管力が作用しないことを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
【請求項４】
前記検出側液体収容室の前記頂壁には気泡を捕らえる凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
【請求項５】
前記液体センサは、前記容器の内方に開口して液体を保持するキャビティを有することを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
【請求項６】
前記液体センサは振動を生ずる振動部を有する圧電装置であり、前記振動部に残留する残留振動によって発生する逆起電力に基づいて、前記液体の消費状態を検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の液体容器。
【請求項７】
前記液体センサは少なくとも液体の音響インピーダンスを検出し、この音響インピーダンスに基づいて液体の消費状態を検出することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の液体容器。
【請求項８】
当該液体容器は、インク滴を吐出する記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に装着され、前記記録ヘッドへ前記容器内の液体を供給することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の液体容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体容器内の液体の消費状態を検出する液体センサを有する液体容器に関し、より詳しくは、インクジェット記録装置において、記録ヘッドへ液体を供給する液体容器内の液体の消費状態を検知する液体センサと、容器内を仕切る隔壁とを有する液体容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、圧力発生室を加圧する圧力発生手段と、加圧されたインクをノズル開口からインク滴として吐出するノズル開口とを備えたインクジェット記録ヘッドをキャリッジに搭載する。インクジェット記録装置は、インクタンクのインクを流路を介して記録ヘッドに供給しながら印刷を継続可能に構成されている。インクタンクは、インクが消費された時点で、ユーザが簡単に交換できるように着脱可能なカートリッジとして構成されている。
【０００３】
従来、インクカートリッジのインク消費の管理方法として、記録ヘッドでのインク滴の吐出数やメンテナンスにより吸引されたインク量をソフトウエアにより積算してインク消費を計算により管理する方法と、インクカートリッジに液面検出用の電極または圧電装置を取付けることにより、実際にインクが所定量消費された時点を管理する方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ソフトウェアによりインク滴の吐出数やインク量を積算してインク消費を計算上で管理する方法は、ユーザサイドでの印刷形態等により誤差が生じたり、また同一カートリッジの再装着時には大きな誤差が生じるという問題がある。また、使用環境により、例えば室温が極端な高低、あるいはインクカートリッジの開封後の経過時間などによってインクカートリッジ内の圧力やインクの粘度が変化して、計算上のインク消費量と実際の消費量との間に無視できない誤差が生じてしまうという問題もあった。
【０００５】
一方、電極によりインクが消費された時点を管理する方法は、インクの実量を検出できるため、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、また電極のシール構造が複雑化する問題がある。また、電極の材料として、通常は導電性が良く耐腐食性も高い貴金属を使用するので、インクカートリッジの製造コストがかさむという問題もあった。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、製造工程が多くなり結果として製造コストがかさんでしまうという問題もあった。
【０００６】
また、圧電装置によりインクが消費された時点を管理する方法において、下記不具合がある。インクカートリッジが印字時の走査等により振動し、インクが波打つ場合に、気泡が生ずる場合がある。それによって、容器内のインクが少ない場合であっても、インクが波打ち圧電装置に誤ってインクが付着した場合には、圧電装置がインクエンドを検出すべきところを容器内にインクがまだ充分にあると誤って検出してしまう虞がある。また、気泡が圧電装置に付着した場合には、容器内にインクが満たされているにもかかわらず、インクが無いと誤って検出する虞がある。
【０００７】
さらに、インクカートリッジ内のインクエンドの状態を検出するためには、インクカートリッジにおいて圧電装置を配備する位置が限定されるという問題がある。例えば、インクの液面に対して下方にある壁に圧電装置を配備すれば、圧電装置はインクエンドを検出できる。一方で、インクの液面に対して上方にある壁に圧電装置を配備すれば、圧電装置はインクエンドを検出できない。
【０００８】
そこで本発明は、液体残量を正確に検出でき、かつ複雑なシール構造を不要とした液体容器を提供することを目的とする。
【０００９】
また、液体容器内の液体が波打ち、または泡立つことを防止することを目的とする。
【００１０】
さらに、液体容器内の液体が波打ち、または泡立った場合においても、圧電装置が、正確に液面の検出をし、液体の消費量を正確に検出できる液体容器を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに液体容器内の液体が消費されたときの状態を検出することができ、かつ圧電装置を配備する位置が液体の液面に対して上方にある壁であっても、液体の消費状態を検出できる液体容器を提供することを目的とする。
【００１２】
この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明に従った液体容器の第１の形態によると、液体を収容し、かつ液体の液面に対して上方にある頂壁を有する容器と、液体を容器の外部へ供給する液体供給口と、容器内の液体の消費状態を検出する液体センサと、容器内において互いに液体が連通するように少なくとも二つの液体収容室を仕切る第１隔壁とを備える。少なくとも二つの液体収容室は、大気と連通する通気側液体収容室と、頂壁に前記液体センサを配備した検出側液体収容室と、を含む。前記少なくとも二つの液体収容室を互いに連通させる連通口が前記隔壁の下方に形成されており、外部に液体を供給する液体供給口を通気側液体収容室と連通するように形成されており、検出側液体収容室の内壁から延びて、検出側液体収容室内を、互いに液体が連通するように少なくとも二つの検出側液体収容小室に仕切る第２隔壁をさらに有し、液体収容小室を連通させる連通口が第２隔壁の下方に形成されており、液体センサは、検出側液体収容小室にそれぞれ配備されており、前記少なくとも二つの検出側液体収容小室について、液体供給口に遠い検出側液体収容小室ほど容量が小さい。
【００１４】
好適には、検出側液体収容室の容量は、通気側液体収容室の容量の半分またはそれより小さい。
【００１５】
好適には、検出側液体収容室には、液体を保持する毛細管力が作用しない。
【００１６】
好適には、検出側液体収容室の頂壁には気泡を捕らえる凹部が形成されている。液体センサは、容器の内方に開口して液体を保持するキャビティを有していてもよい。
【００１７】
好適には、液体センサは振動を生ずる振動部を有しする圧電装置であり、振動部が振動を発生した後、振動部に残留する残留振動によって逆起電力を発生し、この逆起電力に基づいて液体の消費状態を検出する。また、好適には、液体容器は、インク滴を吐出する記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に装着され、記録ヘッドへ容器内の液体を供給する。
【００１８】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２０】
図１は、本発明が適用される液体容器の実施例として、単色、例えばブラックインク用のインクカートリッジの一実施形態の断面図である。図１のインクカートリッジは、上記に説明した方法のうちの、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ることによって共振周波数を検出して液体容器内の液面の位置や液体の有無を検出する方法に基づいている。液体を検出する液体センサの一実施例としてアクチュエータ１０６が用いられている。インクＫを収容し、かつインクＫの液面に対して上方にある頂壁１０３０を有する容器１と、インクＫを容器１の外部へ供給するインク供給口２と、容器１内のインクＫの消費状態を検出するアクチュエータ１０６と、容器１内において互いにインクＫが連通するように少なくとも二つのインク収容室を仕切る第１隔壁１９３ａとを備える。少なくとも二つのインク収容室は、大気と連通する通気側インク収容室１２３ａと、頂壁１０３０にアクチュエータ１０６を配備した検出側インク収容室１２３ｂと、を含む。
【００２１】
大気と連通する通気側インク収容室１２３ａには、頂壁１０３０に通気孔２３３が配備される。通気孔２３３は、図５の実施例のように逆止弁を使用すればよい。ただし、通気孔２３３は、図５の逆止弁に限定しない。インクＫが消費され容器１内が極端に負圧になると、通気孔２３３によって容器１の外部から通気側インク収容室１２３ａへ空気が導入され、容器１内が負圧になるのを防止する。よって、インクＫが消費されるにしたがって通気側インク収容室１２３ａには、通気孔２３３を介して空気が導入され、インクＫの液面が低下する。一方、隔壁１９３ａと頂壁１０３０との間は、液密に結合される。よって、インクＫが消費された場合でも、インクＫの液面が隔壁１９３ａの下端１９３ａａに達するまでは容器１のうち検出側インク収容室１２３ｂには、インクＫが満たされた状態になっている。インクの消費が進み、インクＫの液面が隔壁１９３ａの下端１９３ａａに到達したときに、検出側インク収容室１２３ｂに気体が侵入する。それによって、検出側インク収容室１２３ｂに残存していたインクＫがインク供給口２の側へ流出し、アクチュエータ１０６周辺は、インクＫから大気へ変更する。それによって、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ内がインクエンドであることを検出することができる。従って、本実施例によれば、インクエンドであるインクＫの液面のレベルを決定するのは、下端１９３ａａである。また、インクの液面に対してほぼ垂直に延びる側壁１０１０と隔壁１９３ａとの間の幅によって検出側インク収容室１２３ｂの容量が決定される。従って、側壁１０１０と隔壁１９３ａとの間の幅および下端１９３ａａのインクの液面に対して垂直の方向の高さによって、インクエンドを検出するときに容器１内に残存するインクの量を設定できる。
【００２２】
検出側インク収容室１２３ｂの容量は、通気側インク収容室１２３ａの容量の半分またはそれより小さいことが好ましい。しかし、検出側インク収容室１２３ｂには、インクＫを保持するような毛細管力は作用しない。
【００２３】
また、通気孔の構造の詳細は、図５において記載する。
【００２４】
また、本実施例に従ったインクカートリッジのインク供給口２にはパッキン４及び弁体６が設けられている。図３に示すように、パッキン４は記録ヘッド３１に連通するインク供給針３２と液密に係合する。弁体６は、バネ５によってパッキン４に対して常時弾接されている。インク供給針３２が挿入されると、弁体６はインク供給針３２に押されてインク流路を開放し、容器１内のインクがインク供給口２およびインク供給針３２を介して記録ヘッド３１へ供給される。容器１の上壁の上には、インクカートリッジ内のインクに関する情報を格納した半導体記憶手段７が装着されている。
【００２５】
隔壁１９３ａが存在しない場合には、インクカートリッジが印字時の走査等により振動し、インクが波打つ場合に、気泡が生ずる場合がある。それによって、容器1内のインクが少ない場合であっても、インクが波打ちアクチュエータ１０６に誤ってインクが付着した場合には、アクチュエータ１０６がインクエンドを検出すべきところを容器１内にインクがまだ充分にあると誤って検出してしまう虞がある。また、気泡がアクチュエータ１０６に付着した場合には、容器１内にインクが満たされているにもかかわらず、インクが無いと誤って検出する虞がある。
【００２６】
しかし、本発明の液体容器の実施例によれば、インクカートリッジが印字時の走査等により振動した場合であっても、隔壁によって、インクが圧電装置付近において波打つことを防止する。インクが圧電装置付近において波打つことを防止することによって、気泡が生ずることを防止する。また、通気側インク収容室に気泡が生じたとしても、隔壁は通気側インク収容室と検出側インク収容室とを気密または液密に隔てる。従って、隔壁は、気泡がアクチュエータ１０６に接近し、接触するのを防止する。
【００２７】
隔壁の大きさ、厚さ、形、柔軟性および材料に限定は無い。したがって、隔壁は、比較的大きくしてもよく、小さくしてもよい。また、隔壁は、比較的厚くしてもよく、薄くしてもよい。また、隔壁は、正方形でもよく、長方形でもよい。好ましくは、インクカートリッジの形状に応じて隔壁の形状、大きさおよび厚さを変更する。また、隔壁は、鋼質な材料から形成してもよく、柔軟な材料から形成してもよい。例えば、プラスチック、テフロン、ナイロン、ポリプロピレン、ＰＥＴなどがある。好ましくは、隔壁は、気体および液体を通過させない材料である。また、好ましくは、容器と隔壁とは、一体的に成形できるように同じ材料から形成される。それによって、インクカートリッジの製造行程が短縮化される。
【００２８】
図２は、複数種類のインクを収容するインクカートリッジの外部から観察した斜視図を示す。図２は、容器８の壁のうち、インクＫの液面に対して上方にある頂壁１０３８の側からの斜視図である。容器８は、３つのインク室９、１０及び１１に分割される。それぞれのインク室には、インク供給口１２、１３及び１４が形成されている。それぞれのインク室９、１０及び１１の頂壁１０３８には、アクチュエータ１５、１６および１７が、容器８に配設された貫通孔（図示せず）を介して各インク室内に収容されているインク接触できるように取付けられている。さらに、それぞれのインク室９、１０及び１１の内部には、図１の実施例によるインクカートリッジと同様に、隔壁（図示せず）が配備されている。各インク室９、１０及び１１に設けられた隔壁は、各インク室９、１０及び１１を通気側インク収容室と検出側インク収容室（図示せず）とに隔てる。
【００２９】
図３は、図１及び図２に示したインクカートリッジに適したインクジェット記録装置の要部の実施形態を示す断面図である。記録用紙の幅方向に往復動可能なキャリッジ３０は、サブタンクユニット３３を備えていて、記録ヘッド３１がは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。図３においては、図１または図２に示すインクカートリッジを使用している。しかし、他の図面に示されたインクカートリッジを使用してもよい。
【００３０】
容器１のインク供給口２をサブタンクユニット３３のインク供給針３２に挿通すると、弁体６がバネ５に抗して後退し、インク流路が形成され、容器１内のインクがインク室３４に流れ込む。インク室３４にインクが充填された段階で、記録ヘッド３１のノズル開口に負圧を作用させて記録ヘッド３１にインクを充填した後、記録動作を実行する。
【００３１】
記録動作により記録ヘッド３１においてインクが消費されると、膜弁３６の下流側の圧力が低下するので、膜弁３６が開弁する。膜弁３６が開くことにより、インク室３４のインクはインク供給路３５を介して記録ヘッド３１に流れこむ。記録ヘッド３１へのインクの流入に伴なって、容器１のインクは、インク供給針３２を介してサブタンクユニット３３に流れ込む。
【００３２】
図４は、本発明が適用される液体容器の実施例としてインクカートリッジの他の実施形態の断面図である。本実施例におけるインクカートリッジでは、インクＫの液面に対して上方にある頂壁１０３９がインクＫの液面に対して傾斜する。アクチュエータ１０６は頂壁１０３９に配設された貫通孔１ｃを介してインクＫと接触できるように配備される。隔壁１９３ｃは、頂壁１０３９からインクの液面に対して下方へ延びている。さらに、本実施例では、検出側インク収容室１２３ｂ内の頂壁１０３９から延びて、検出側インク収容室１２３ｂ内を、互いにインクが連通するように少なくとも二つの検出側インク収容小室１１２３ａ、１１２３ｂに仕切る第２隔壁１９３ｄを有している。２つのアクチュエータ１０６ａ、１０６ｂは、検出側インク収容小室１１２３ａ、１１２３ｂのそれぞれの頂壁１０３９に配備されている。
【００３３】
また、インク供給口２に近い通気側インク収容室１２３ａの容量は、当該通気側インク収容室１２３ａよりインク供給口２から遠い検出側インク収容室１２３ｂの容量よりも大きい。さらに、検出側インク収容室１２３ｂのうち、インク供給口２に近い検出側インク収容小室１１２３ａの容量は、当該検出側インク収容小室１１２３ａよりインク供給口２から遠い検出側インク収容小室１１２３ｂの容量よりも大きい。従って、まず、通気側インク収容室１２３ａのインクが消費される。インクが消費されるに従って通気側インク収容室１２３ａのインクの液面が低下する。一方で、隔壁１９３ｃｃと頂壁１０３９とは気密または液密に接続されているので、インクの液面が隔壁１９３ｃの下端１９３ｃｃに達するまでは、検出側インク収容室１２３ｂはインクで満たされている。次に、通気側インク収容室１２３ａのインクの液面が隔壁１９３ｃの下端１９３ｃｃに達すると、検出側インク収容小室１１２３ａのインクが流出することによって、検出側インク収容小室１１２３ａのインクが消費され始める。インクが消費されるに従って検出側インク収容室１１２３ａのインクの液面が低下する。一方で、隔壁１９３ｄｄと頂壁１０３９とは気密または液密に接続されているので、インクの液面が隔壁１９３ｄの下端１９３ｄｄに達するまでは、検出側インク収容小室１１２３ｂはインクで満たされている。最後に、検出側インク収容室１１２３aのインクの液面が隔壁１９３ｄの下端１９３ｄｄに達すると、検出側インク収容小室１１２３ｂのインクが流出することによって、検出側インク収容小室１１２３ｂのインクが消費され始める。
【００３４】
従って、アクチュエータ１０６ａ、１０６ｂは、段階的にインクの消費状態を検出することができる。また、インク供給口２に近い通気側インク収容室１２３ａから、検出側インク収容室１１２３ａ、検出側インク収容室１１２３ｂへと容量が小さくなっていくことによって、アクチュエータ１０６ａ、１０６ｂがインクを検出する頻度が次第に頻繁となる。したがって、インクの残量が少量になると検出の頻度が多くなるように設定できる。
【００３５】
図４におけるインクカートリッジにおける容器は１つの第２隔壁を有するが、他の実施例としてさらに、容器は検出側インク収容室１２３ｂ内を、三つ以上の検出側インク収容小室に仕切るように複数の第２隔壁を設けてもよい。複数の第２隔壁は、検出側インク収容室１２３ｂ内を二つ以上の検出側インク収容小室に仕切る。二つ以上の検出側インク収容小室のそれぞれの容量は、容器の壁のうち、互いに対向する少なくとも二つの側壁のうち一方の側壁から他方の側壁に向かうにしたがって、徐々に変化させてもよい。好ましくは、図４に示すように、検出側インク収容小室のそれぞれの容量は、インク供給口２に近い検出側インク収容小室からインク供給口２に遠い検出側インク収容小室へ向かって次第に小さくする。それによって、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ内のインクＫが徐々に消費されていく様子を検出することができる。また、インク供給口２に近い検出側インク収容小室からインク供給口２から遠い検出側インク収容小室へと徐々に小さくなっているので、図４の実施例のインクカートリッジと同様に、アクチュエータ１０６が、インク量の減少を検出する時間的な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。
【００３６】
さらに、図４の実施例では、複数のアクチュエータ１０６ａ、１０６ｂのうちアクチュエータ１０６ａは、隔壁１９３ｃの近傍に配備される。アクチュエータ１０６ｂは、隔壁１９３ｄの近傍に配備される。それによって、通気側インク収容室１２３ａ内のインクが隔壁１９３ｃの下端１９３ｃに達しないうちに気泡Ｇが検出側インク収容室１２３ｂに侵入または発生しても、気泡Ｇは、頂壁１０３９と隔壁１９３ｃとの境界または頂壁１０３９と側壁との境界のうち、インクの液面に対して上方の境界に溜まる。したがって、アクチュエータ１０６に気泡Ｇが付着することがない。
【００３７】
図５は、アクチュエータ１０６を用いたインクカートリッジの更に他の実施形態を示す。図５（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隔壁２２２を有する。第１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隙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へ流れることができる。第１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隔壁２２４が、形成されている。第２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隙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。
【００３８】
第１隔壁２２２によって、通気側インク収容室２２５ａおよび検出側インク収容室が形成される。第２隔壁２２４によって、検出側インク収容小室２２５ｂおよび検出側インク収容小室２２７が形成される。通気側インク収容室２２５ａの容量は、検出側インク収容小室２２５ｂの容量より大きい。第１隔壁２２２及び第２隔壁２２４の間には、毛管現象を発生させるだけの間隙を有する検出側インク収容小室２２７が形成される。したがって、通気側インク収容室２２５ａのインクは、検出側インク収容小室２２７の毛細管力により、検出側インク収容小室２２７に集められる。また、第１隔壁２２２があるので、気体や気泡が検出側インク収容小室２２５ｂへ混入するのを防止することができる。さらに、検出側インク収容小室２２５ｂ内のインクの水位は、安定的に徐々に下降できる。インク供給口２３０から見て、通気側インク収容室２２５ａは、検出側インク収容小室２２５ｂより奥に形成されているので、通気側インク収容室２２５ａのインクが消費された後、検出側インク収容小室２２５ｂのインクが消費される。また、検出側インク収容小室２２７によって通気側インク収容室２２５ａから検出側インク収容小室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。従って、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、検出側インク収容小室２２７が、インクを保持するので、インクが検出側インク収容小室２２５ｂから通気側インク収容室２２５ａへ逆流するのを防ぐ。
【００３９】
検出側インク収容小室２２５ｂのインク供給口２３０側の頂壁１０１３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、検出側インク収容小室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、検出側インク収容小室２２５ｂ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。
【００４０】
インクカートリッジ２２０Ａの頂壁１０１３には、通気孔２３３が配設される。また、通気孔２３３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の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、インクカートリッジ２２０Ａの通気孔２３３からのインク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内に極端な負圧が発生すると、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からのインクの排出を促す。
【００４１】
図５（Ｂ）及び（Ｃ）は、逆止弁２２８の詳細の断面を示す。図５（Ｂ）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内に負圧が生じると、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５（Ｃ）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では、インクカートリッジ２２０内に負圧が生じると、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からのインクの排出を促す。
【００４２】
図６は、アクチュエータ１０６を用いたインクカートリッジの更に他の実施形態としてインクカートリッジ１８０を示す。図６のインクカートリッジ１８０Ａは、容器１９４のうち、インクの液面に対して上方にある頂壁１９４ｃから下方に延びる隔壁２１２ａを有する。隔壁２１２ａによって、容器１９４内は、通気側インク収容室２１３ａおよび検出側インク収容室２１３ｂに隔てられる。隔壁２１２ａの下端２１２ａａと容器１９４の底壁１ａとは所定の間隔が空けられているので、通気側インク収容室２１３ａと検出側インク収容室２１３ｂとは連通している。検出側インク収容室２１３ｂには、容器１９４の頂壁１９４ｃにアクチュエータ１０６が装着されている。検出側インク収容室２１３ｂの容量は、通気側インク収容室２１３ａの容量より小さい。検出側インク収容室２１３ｂの容量は、通気側インク収容室２１３ａの容量の半分より小さいことが好ましい。
【００４３】
検出側インク収容室２１３ｂの頂壁１９４ｃには、インクカートリッジ１８０Ａに入る気泡を捕らえる凹部であるバッファ２１４ａが形成される。図６において、バッファ２１４ａは、容器１９４の頂壁１９４ｃから上方へ張出す凹部として形成される。検出側インク収容室２１３ｂにインクが満たされているときに誤って気泡が検出側インク収容室２１３ｂに侵入したときに、バッファ２１４ａは、その気泡を捕獲する。それによって、アクチュエータ１０６に気泡が付着するのを防止する。従って、アクチュエータ１０６は、容器１９４にインクが有るのにもかかわらず、インクが無いと誤って検出することを防止する。さらに、検出側インク収容室２１３ｂの容量を隔壁２１２ａの長さを変更したり、隔壁２１２ａと側壁１９４ｂとの幅を変更することによって、インクエンドを検出した後に残存する所定のインク量を変えることができる。
【００４４】
図７は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図７のインクカートリッジ１８０Ｂでは、隔壁２１２ｂがＬ字型に形成される。隔壁２１２ｂは、頂壁１９４ｃから延びている。隔壁２１２ｂの下端２１２ｂｂが、図６の実施例における隔壁２１２aの下端２１２ａａと比較して長い。従って、通気側インク収容室２１３ａにある気体は検出側インク収容室２１３ｂに侵入することが比較的困難になる。よって、アクチュエータ１０６に気泡が付着することによって、アクチュエータ１０６が誤ってインクエンドを検出することをさらに抑制することができる。尚、下端２１２ｂｂと容器１９４の底壁１ａとの間には間隙が設けられる。下端２１２ｂｂと底壁１ａとの間隙には、インクが保持されるような毛細管力は発生しない。
【００４５】
図８は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図８のインクカートリッジ１８０Ｃでは、隔壁２１２ｃがインクの液面に対して傾斜するように配備される。隔壁２１２ｃは頂壁１９４ｃから延びている。インクカートリッジ１８０Ｃの側壁１９４ｂと隔壁２１２ｃとの間の間隔は、インクの液面に対して下方へ向かって次第に狭まっている。従って、通気側インク収容室２１３ａにある気体は検出側インク収容室２１３ｂに侵入することが比較的困難になる。よって、アクチュエータ１０６が、気泡により誤ってインクエンドを検出することをさらに抑制することができる。尚、下端２１２ｃｃと容器１９４の底壁１ａとの間には間隙が設けられる。隔壁２１２ｃの下端２１２ｃｃと側壁１９４ｂとの間隙には、インクが保持されるような毛細管力は発生しない。
【００４６】
図９は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図９のインクカートリッジ１８０Ｄでは、第１隔壁２１２ｄは、頂壁１９４ｃからインクの液面に対して下方へ延びている。さらに、第２隔壁２１２ｅは、第１隔壁２１２ｄから側壁１９４ｂへ向かってインク液面に対してほぼ平行に延びている。第１隔壁２１２ｄは、容器１９４内を通気側インク収容室２１３ａと検出側インク収容室とに隔てる。また、第２隔壁２１２ｅは、検出側インク収容室内を第１検出側インク収容室２１３ｃと第２検出側インク収容室２１３ｄとに隔てる。インクカートリッジ１８０Ｄの底壁１ａと第１隔壁２１２ｄとの間には間隙が設けられている。また、インクカートリッジ１８０Ｄの側壁１９４ｂと第２隔壁２１２ｅの一端２１２ｄｄとの間には間隙が設けられている。頂壁１９４ｃの一部分には凹部が設けられ、気泡を受容するバッファ２１４ａが配設される。
【００４７】
隔壁２１２ｄから側壁１９４ｂにむかって延びている第２隔壁２１２ｅの一端は、気体を収容するバッファ２１４ａの直下位置まで延びている。従って、まず、第１隔壁２１２ｄが、第１検出側インク収容室２１３ｃに気泡が侵入するのを防止する。気泡が、誤って第１検出側インク収容室２１３ｃに侵入してしまった場合には、気泡は第２隔壁２１２ｅによってバッファ２１４ａの直下位置まで導かれる、それによって、気泡は、バッファ２１４ａへ受容される。従って、第２検出側インク収容室２１３ｄ内にあるアクチュエータ１０６に気泡が付着することによって、アクチュエータ１０６が誤ってインクエンドを検出することをさらに抑制することができる。
【００４８】
図１０は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図１０のインクカートリッジ１８０Ｅでは、図６と同様の隔壁２１２ａを備える。隔壁２１２ａは、頂壁１９４ｃからインクの液面に対して下方へ延びている。隔壁２１２ａは、容器１９４内を通気側インク収容室２１３ａと検出側インク収容室２１３ｂとに隔てる。インクカートリッジ１８０Ｅの底壁１ａと隔壁２１２ａとの間には間隙が設けられている。さらに、頂壁１９４ｃの一部分には凹部が設けられ、気泡を受容するバッファ２１４ｂが配設される。バッファ２１４ｂには、アクチュエータ１０６との間にテーパー面１０４０が設けられている。
【００４９】
従って、まず、隔壁２１２ａが、検出側インク収容室２１３ｂに気泡が侵入するのを防止する。気泡が、誤って検出側インク収容室２１３ｂに侵入してしまった場合には、気泡はバッファ２１４ｂへ直接に受容されるか、またはテーパー面１０４０に沿ってバッファ２１４ｂへ誘導される。従って、アクチュエータ１０６に気泡が付着することによって、アクチュエータ１０６が誤ってインクエンドを検出することをさらに抑制することができる。尚、バッファの形状および大きさについては、他の任意の形状または大きさにすることができる。
【００５０】
図１１は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図１１のインクカートリッジ１８０Ｆでは、頂壁１９４ｃの一部分に容器１９４の内側へ突出する突部２１４ｆが設けられている。アクチュエータ１０６は突部２１４ｆの底部に配備される。隔壁２１２ｆは、頂壁１９４ｃからインクの液面に対して下方へ延びている。アクチュエータ１０６と隔壁２１２ｆとの間、およびアクチュエータ１０６と容器１９４の側壁１９４ｂとの間には、それぞれバッファ２１４ｃが設けられる。従って、アクチュエータ１０６の周囲は、バッファ２１４ｃで取り囲まれているため、アクチュエータには気泡が付着しにくい。
【００５１】
図１２は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図１２のインクカートリッジ１８０Ｇでは、隔壁２１２ｇは、頂壁１９４ｃからインクの液面に対して下方へ延びている。隔壁２１２ｇは、容器１９４内を通気側インク収容室２１３ａと検出側インク収容室２１３ｂとに隔てる。頂壁１９４ｃには凹凸が設けられ、２つのアクチュエータ１０６が容器の内側へ突出している部分に配備されている。頂壁１９４ｃの凹部は気泡を受容するバッファ２１４ｄとして作用する。アクチュエータを２つ配備したことにより、より信頼性の高い検出を行うことができる。
【００５２】
図１３は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図１３のインクカートリッジ１８０Ｉは、容器１９４の頂壁１９４ｃから下方に延びる複数の隔壁２１２ｈ、２１２ｉ、２１２ｊおよび２１２ｋを有する。尚、隔壁２１２ｈは第１隔壁であり、隔壁２１２ｉ、２１２ｊおよび２１２ｋは第２隔壁である。隔壁２１２ｈ、２１２ｉ、２１２ｊおよび２１２ｋの下端２１２ｈｈ、２１２ｉｉ、２１２ｊｊおよび２１２ｋｋと容器１９４の底壁１ａとは所定の間隔が空けられているので、容器１９４の底部は連通している。インクカートリッジ１８０Ｉは複数の隔壁２１２ｈ、２１２ｉ、２１２ｊおよび２１２ｋのそれぞれによって区画された通気側インク収容室２１３ａおよび複数の検出側インク収容小室２１３ｈ、２１３ｉ、２１３ｊ、２１３ｋを有する。通気側インク収容室２１３ａおよび複数の検出側インク収容小室２１３ｈ、２１３ｉ、２１３ｊおよび２１３ｋの底部は互いに連通する。複数の検出側インク収容小室２１３ｈ、２１３ｉ、２１３ｊおよび２１３ｋのそれぞれの頂壁１９４ｃにアクチュエータ１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｊおよび１０６ｋが装着されている。各アクチュエータ１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｊおよび１０６ｋは、容器１９４の検出側インク収容小室２１３ｈ、２１３ｉ、２１３ｊおよび２１３ｋのそれぞれの頂壁１９４ｃのほぼ中央に配置される。インク収容室の容量はインク供給口１８７側の通気側インク収容小室２１３ａが最も大きい。また、インク供給口１８７から遠くなるに従い、インク収容室の容量は徐々に小さくなっている。したがって、インク供給口１８７から遠い検出側インク収容小室２１３ｋの容量がインク収容室の中で最も小さい。
【００５３】
気体が通気孔２３３から導入されるので、インク供給口１８７側の通気側インク収容室２１３ａから検出側インク収容小室２１３ｋへとインクが消費される。即ち、インク供給口１８７に最も近い通気側インク収容室２１３ａのインクが消費されて、通気側インク収容室２１３ａのインクの水位が下がっている間、他の検出側インク収容小室にはインクが満たされている。通気側インク収容室２１３ａのインクの液面が隔壁２１２ｈの下端２１２ｈｈに達すると、空気が検出側インク収容小室２１３ｈに侵入し、検出側インク収容小室２１３ｈ内のインクが消費され始める。この時点で、検出側インク収容小室２１３ｉ、２１３ｊおよび２１３ｋには、インクが満たされている。さらに、検出側インク収容小室２１３ｈ内のインクの液面が隔壁２１２ｉの下端２１２ｉｉに達すると、空気が検出側インク収容小室２１３ｉに侵入し、検出側インク収容小室２１３ｉ内のインクが消費され始める。このように、通気側インク収容室２１３ａから検出側インク収容小室２１３ｋへと順番にインクが消費される。
【００５４】
アクチュエータ１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｊおよび１０６ｋがそれぞれの検出側インク収容小室ごとに頂壁１９４ｃに配置されている。従って、アクチュエータ１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｊおよび１０６ｋ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、インク収容室の容量が、インク供給口１８７の近くの通気側インク収容室２１３ａから検出側インク収容小室２１３ｋへと徐々に小さくなっている。従って、アクチュエータ１０６ｈ、１０６ｉ、１０６ｊおよび１０６ｋがインク量の減少を検出する時間間隔は徐々に小さくなり、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。
【００５５】
図１４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１４（Ａ）は、アクチュエータ１０６の拡大平面図である。図１４（Ｂ）は、アクチュエータ１０６のＢ−Ｂ断面を示す。図１４（Ｃ）は、アクチュエータ１０６のＣ-Ｃ断面を示す。
【００５６】
アクチュエータ１０６は、ほぼ中央に円形状の開口１６１を有する基板１７８と、開口１６１を被覆するように基板１７８の一方の面（以下、表面という）に配備される振動板１７６と、振動板１７６の表面の側に配置される圧電層１６０と、圧電層１６０を両方からはさみこむ上部電極１６４および下部電極１６６と、上部電極１６４と電気的に結合する上部電極端子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。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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、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。
【００６１】
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。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。
【００６２】
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。
【００６３】
圧電層１６０の材料としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）または鉛を使用しない鉛レス圧電膜を用いることが好ましく、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。
【００６４】
上述したように構成されるアクチュエータ１０６は、液体を収容する容器に適用することができる。例えば、インクジェット記録装置に用いられるインクカートリッジやインクタンク、あるいは記録ヘッドを洗浄するための洗浄液を収容した容器などに装着することができる。
【００６５】
圧電装置（アクチュエータ）は、振動現象を利用することで、液体容器内の液体の状態（液体容器内の液体の有無、液体の量、液体の水位、液体の種類、液体の組成を含む）を検出することである。具体的な振動現象を利用した液体容器内の液体の状態の検出としてはいくつかの方法が考えられる。例えば弾性波発生手段が液体容器の内部に対して弾性波を発生し、液面あるいは対向する壁によって反射する反射波を受波することで、液体容器内の媒体およびその状態の変化を検出する方法がある。また、これとは別に、振動する物体の振動特性から音響インピーダンスの変化を検知する方法もある。音響インピーダンスの変化を利用する方法としては、圧電素子を有する圧電装置またはアクチュエータの振動部を振動させ、その後に振動部に残留する残留振動によって生ずる逆起電力を測定することによって、共振周波数または逆起電力波形の振幅を検出することで音響インピーダンスの変化を検知する方法や、測定機、例えば伝送回路等のインピーダンスアナライザによって液体のインピーダンス特性またはアドミッタンス特性を測定し、電流値や電圧値の変化または、振動を液体に与えたときの電流値や電圧値の周波数による変化を測定する方法がある。本実施例において、アクチュエータ１０６は、上記のいずれの方法によって液体容器内の液体の状態を検出するのに使用してもよい。
【００６６】
図１４に示されるアクチュエータ１０６は、液体容器の所定の場所に、キャビティ１６２を液体容器内に収容される液体と接触するように装着される。液体容器に液体が十分に収容されている場合には、キャビティ１６２内およびその外側は液体によって満たされている。一方、液体容器の液体が消費され、アクチュエータの装着位置以下まで液面が降下すると、キャビティ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し、それによって、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。
【００６７】
図１５は、アクチュエータ１０６をモジュール体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はアクチュエータ１０６を取付構造体１０２と一体的に形成され、インクカートリッジの容器の所定個所に装着される。モジュール体１００は、インク液中の少なくとも音響インピーダンスの変化を検出することにより、容器1内の液体の消費状態を検知するように構成されている。本実施形態のモジュール体１００は、容器１にアクチュエータ１０６を取り付けるための液体容器取付部１０１を有する。液体容器取付部１０１は、平面がほぼ矩形の基台１１２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を載せた構造となっている。リードワイヤ１０４がアクチュエータ１０６の電極端子に電気的に接続するように設けられている。取付構造体１０２が、アクチュエータ１０６をインクカートリッジへの取り付けを容易にする。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。
【００６８】
図１６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状の基台４０２上に円柱状の円柱部４０３が形成されている。更に、圧電装置装着部４０５は、円柱部４０３上に立てられた板状要素４０６および凹部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が配置される。なお、板状要素４０６の先端は所定角度に面取りされていて、インクカートリッジに形成された孔へ装着する際に嵌めやすくなっている。
【００６９】
図１７（Ａ）はモジュール体７００Ｂを容器１に装着したときのインク容器の断面図を示す。本実施例では取付構造体の１つとしてモジュール体７００Ｂを使用する。モジュール体７００Ｂは、液体容器取付部３６０が容器１の内部に突出するようにして容器１に装着されている。取付プレート３５０には貫通孔３７０が形成され、貫通孔３７０とアクチュエータ１０６の振動部が面している。更に、モジュール体７００Ｂの底壁には孔３８２が形成され、圧電装置装着部３６３が形成される。アクチュエータ１０６が孔３８２の一方を塞ぐようにして配備される。したがって、インクは、圧電装置装着部３６３の孔３８２及び取付プレート３５０の貫通孔３７０を介して振動板１７６と接触する。圧電装置装着部３６３の孔３８２及び取付プレート３５０の貫通孔３７０は、共にインク溜部を形成する。圧電装置装着部３６３とアクチュエータ１０６とは、取付プレート３５０及びフィルム部材によって固定されている。液体容器取付部３６０と容器１との接続部にはシーリング構造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１７（Ａ）のモジュール体７００Ｂと容器１とは別体であるが、図１７（Ｂ）ようにモジュール体７００Ｂの圧電装置装着部を容器１の一部で構成してもよい。
【００７０】
図１７（Ａ）のモジュール体７００Ｂは、図１５および図１６に示したリードワイヤのモジュール体への埋め込みが不要となる。そのため成形工程が簡素化される。更に、モジュール体７００Ｂの交換が可能となりリサイクルが可能となる。
【００７１】
インクカートリッジが揺れる際にインクが容器１の上面あるいは側面に付着し、容器１の上面あるいは側面から垂れてきたインクがアクチュエータ１０６に接触することでアクチュエータ１０６が誤作動する可能性がある。しかし、モジュール体７００Ｂは液体容器取付部３６０が容器１の内部に突出しているので、容器１の上面や側面から垂れてきたインクによりアクチュエータ１０６が誤作動しない。
【００７２】
また、図１７（Ａ）の実施例では、振動板１７６と取付プレート３５０の一部のみが、容器１内のインクと接触するように容器１に装着される。図１７（Ａ）の実施例では、図１５および図１６に示したリードワイヤの電極のモジュール体への埋め込みが不要となる。そのため成形工程が簡素化される。更に、アクチュエータ１０６の交換が可能となりリサイクルが可能となる。
【００７３】
図１７（Ｂ）は、アクチュエータ１０６を容器１に装着したときの実施例としてインク容器の断面図を示す。図１７（Ｂ）の実施例によるインクカートリッジでは、保護部材３６１はアクチュエータ１０６とは別体として容器１に取り付けられている。従って、保護部材３６１とアクチュエータ１０６とはモジュールとして一体となっていないが、一方で、保護部材３６１はアクチュエータ１０６にユーザーの手が触れないように保護することができる。アクチュエータ１０６の前面に設けられる孔３８０は、容器１の側壁に配設されている。アクチュエータ１０６は、圧電層１６０、上部電極１６４、下部電極１６６、振動板１７６及び取付プレート３５０を含む。取付プレート３５０の上面に振動板１７６が形成され、振動板１７６の上面に下部電極１６６が形成されている。下部電極１６６の上面には圧電層１６０が形成され、圧電層１６０の上面に上部電極１６４が形成されている。したがって、圧電層１６０の主要部は、上部電極１６４の主要部及び下部電極１６６の主要部によって上下から挟まれるように形成されている。圧電層１６０、上部電極１６４、及び下部電極１６６のそれぞれの主要部である円形部分は、圧電素子を形成する。圧電素子は振動板１７６上に形成される。圧電素子及び振動板１７６の振動領域はアクチュエータが実際に振動する振動部である。取付プレート３５０には貫通孔３７０が設けられている。更に、容器１の側壁には孔３８０が形成されている。したがって、インクは、容器１の孔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１７（Ｂ）の実施例では、アクチュエータ１０６は保護部材３６１により保護されているのでアクチュエータ１０６を外部との接触から保護できる。
【００７４】
尚、図１７（Ａ）および（Ｂ）の実施例における取付プレート３５０に代えて、図１４の基板１７８を使用してもよい。
【００７５】
図１７（Ｃ）はアクチュエータ１０６を含むモールド構造体６００を備える実施形態を示す。本実施例では、取付構造体の１つとしてモールド構造体６００を使用する。モールド構造体６００はアクチュエータ１０６とモールド部３６４とを有する。アクチュエータ１０６とモールド部３６４とは一体に成形されている。モールド部３６４はシリコン樹脂等の可塑性の材料によって成形される。モールド部３６４は内部にリードワイヤ３６２を有する。モールド部３６４はアクチュエータ１０６から延びる２本の足を有するように形成されている。モールド部３６４はモールド部３６４と容器１とを液密に固定するために、モールド部３６４の２本の足の端が半球状に形成される。モールド部３６４はアクチュエータ１０６が容器１の内部に突出するよう容器１に装着され、アクチュエータ１０６の振動部は容器１内のインクと接触する。モールド部３６４によって、アクチュエータ１０６の上部電極１６４、圧電層１６０、及び下部電極１６６はインクから保護されている。
【００７６】
図１７（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が必要ないので、インクが容器１から漏れにくい。また、容器１の外部からモールド構造体６００が突出しない形態であるので、アクチュエータ１０６を外部との接触から保護することができる。インクカートリッジが揺れる際に、インクが容器１の上面あるいは側面に付き、容器１の上面あるいは側面から垂れてきたインクが、アクチュエータ１０６に接触することで、アクチュエータ１０６が、誤作動する可能性がある。モールド構造体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１０６が誤作動しない。
【００７７】
図１８はインクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図１８（Ａ）はインクカートリッジ１８０Ｊの断面図、図１８（Ｂ）は図１８（Ａ）に示したインクカートリッジ１８０Ｊの頂壁１９４ｃを拡大した断面図、及び図１８（Ｃ）はその正面からの透視図である。インクカートリッジ１８０Ｊは、半導体記憶手段７とアクチュエータ１０６とが同一の回路基板６１０上に形成されている。図１８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、半導体記憶手段７は回路基板６１０の上方に形成され、アクチュエータ１０６は同一の回路基板６１０において半導体記憶手段７の下方に形成されている。
【００７８】
アクチュエータ１０６の周囲を囲むように異型Ｏリング６１４が、側壁１９４ｂに装着される。側壁１９４ｂには、回路基板６１０を容器１９４に接合するためのカシメ部６１６が複数形成されている。カシメ部６１６によって回路基板６１０を容器１９４に接合し、異型Ｏリング６１４を容器１９４に押しつけることで、アクチュエータ１０６の振動領域がインクと接触することをできるようにしつつ、インクカートリッジの外部と内部とを液密に保つ。
【００７９】
半導体記憶手段７及び半導体記憶手段７付近には端子６１２が形成されている。端子６１２は半導体記憶手段７とインクジェット記憶装置等の外部との間の信号の受け渡しをする。半導体記憶手段７は、例えばＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な半導体メモリによって構成されてもよい。半導体記憶手段７とアクチュエータ１０６とが同一の回路基板６１０上に形成さているので、アクチュエータ１０６及び半導体記憶手段７をインクカートリッジ１８０Ｃに取付ける際に１回の取付け工程で済む。また、インクカートリッジ１８０Ｃの製造時及びリサイクル時の作業工程が簡素化される。更に、部品の点数が削減されるので、インクカートリッジ１８０Ｃの製造コストが低減できる。また、隔壁２１２Ｊが、頂壁１９４ｃからインクの液面に対して下方へ延びている。隔壁２１２Ｊは、インクが波打ち、あるいは泡立つことを防止する。それによって、アクチュエータ１０６が誤って動作することを防止する。
【００８０】
アクチュエータ１０６は、容器１９４内のインクの消費状態を検知する。半導体記憶手段７はアクチュエータ１０６が検出したインク残量などインクの情報を格納する。すなわち、半導体記憶手段７は検出する際に用いられるインク及びインクカートリッジの特性等の特性パラメータに関する情報を格納する。半導体記憶手段７は、予め、容器１９４内のインクがフルのとき、即ちインクが容器１９４内に満たされたとき、又は容器１９４内のインクがエンドのとき、即ち容器１９４内のインクが消費されたときの共振周波数を特性パラメータの一つとして格納する。容器１９４内のインクがフル又はエンド状態の共振周波数は、容器が初めてインクジェット記録装置に装着されたときに格納されてもよい。また、容器１９４内のインクがフル又はエンド状態の共振周波数は、容器１９４の製造中に格納されてもよい。半導体記憶手段７に予め容器１９４内のインクがフル又はエンドのときの共振周波数を格納し、インクジェット記録装置側で共振周波数のデータを読出すことによりインク残量を検出する際のばらつきを補正できるので、インク残量が基準値まで減少したことを正確に検出することができる。
【００８１】
図１９は、本発明のインクカートリッジの更に他の実施例を示す。図１９のインクカートリッジ１８０Ｋは、容器１９４の頂壁１９４ｃから下方に延びる複数の隔壁２１２ｍ、２１２ｎ、２１２ｐおよび２１２ｑを有する。尚、隔壁２１２ｍは第１隔壁であり、隔壁２１２ｎ、２１２ｐおよび２１２ｑは第２隔壁である。隔壁２１２ｍ、２１２ｎ、２１２ｐおよび２１２ｑの下端２１２ｍｍ、２１２ｎｎ、２１２ｐｐおよび２１２ｑｑと容器１９４の底壁１ａとは所定の間隔が空けられているので、容器１９４の底部は連通している。また、隔壁２１２ｍ、２１２ｎ、２１２ｐおよび２１２ｑは、通気孔２３３に近い側から順に長くなっている。従って、下端２１２ｍｍ、２１２ｎｎ、２１２ｐｐおよび２１２ｑｑと容器１９４の底壁１ａとの間隔は、隔壁２１２ｍ、２１２ｎ、２１２ｐおよび２１２ｑの順に狭くなっている。
【００８２】
さらに、インクカートリッジ１８０Ｋは、複数の隔壁２１２ｍ、２１２ｎ、２１２ｐおよび２１２ｑのそれぞれによって区画された通気側インク収容室２１３ａおよび複数の検出側インク収容小室２１３ｍ、２１３ｎ、２１３ｐ、２１３ｑを有する。通気側インク収容室２１３ａおよび複数の検出側インク収容小室２１３ｍ、２１３ｎ、２１３ｐ、２１３ｑの底部は互いに連通する。複数の検出側インク収容小室２１３ｍ、２１３ｎ、２１３ｐ、２１３ｑのそれぞれの頂壁１９４ｃにアクチュエータ１０６ｍ、１０６ｎ、１０６ｐおよび１０６ｑが装着されている。各アクチュエータ１０６ｍ、１０６ｎ、１０６ｐおよび１０６ｑは、容器１９４の検出側インク収容小室２１３ｍ、２１３ｎ、２１３ｐ、２１３ｑのそれぞれの頂壁１９４ｃのほぼ中央に配置される。
【００８３】
インクが消費されると通気孔２３３から気体が導入される。よって、通気孔２３３に近い通気側インク収容室２１３ａから検出側インク収容小室２１３ｑへとインクが消費される。従って、まず、通気孔２３３に最も近い通気側インク収容室２１３ａのインクが消費されて、通気側インク収容室２１３ａのインクの水位が下がっている間、他の検出側インク収容小室にはインクが満たされている。通気側インク収容室２１３ａのインクの液面が隔壁２１２ｍの下端２１２ｍｍに達すると、空気が検出側インク収容小室２１３ｍに侵入し、検出側インク収容小室２１３ｍ内のインクが消費され始める。この時点で、検出側インク収容小室２１３ｎ、２１３ｐおよび２１３ｑには、インクが満たされている。さらに、検出側インク収容小室２１３ｍ内のインクの液面が隔壁２１２ｎの下端２１２ｎｎに達すると、空気が検出側インク収容小室２１３ｎに侵入し、検出側インク収容小室２１３ｎ内のインクが消費され始める。よって、通気側インク収容室２１３ａから検出側インク収容小室２１３ｑへと順番にインクが消費される。
【００８４】
隔壁の下端２１２ｍｍ、２１２ｎｎ、２１２ｐｐおよび２１２ｑｑの順で、それらの下端と底壁１ａとの間隔が次第に狭くなっているので、通気側インク収容室２１３ａ、検出側インク収容小室２１３ｍ、２１３ｎ、２１３ｐ、２１３ｑの順でインクが消費されていくと共に、同じ順で気体が誤って侵入することをより効果的に防止する。例えば、検出側インク収容小室２１３ｍ、２１３ｎに気体が誤って侵入し、アクチュエータ１０６ｍ、１０６ｎが誤ってインクが無いと検出した場合であっても、隔壁２１２ｍ、２１２ｎより長い隔壁２１２ｐ、２１２ｑが、検出側インク収容小室２１３ｐ、２１３ｑに気体が侵入することを防止するので、アクチュエータ１０６ｐ、１０６ｑが誤ってインクを無いと検出することが無い。従って、本実施例においては、アクチュエータ１０６ｑが最後にインクが無いことを検出し、かつアクチュエータ１０６ｑが最も確実にインクエンドを検出ことができる。
【００８５】
さらに、隔壁２１２ｍ、２１２ｎ、２１２ｐおよび２１２ｑがインクの波打ちを防止するため、容器１９４内において気泡が生ずるのを防止する。
【００８６】
また、図１９における隔壁２１２ｍ、２１２ｎ、２１２ｐおよび２１２ｑの相互の間隔および隔壁２１２ｑと容器１の側壁１９４ｂとの間隔をそれぞれ等しくしてもよい。かかる場合には、隔壁２１２ｍ、２１２ｎ、２１２ｐおよび２１２ｑの長さを調節することによって、各検出側インク収容小室２１３ｍ、２１３ｎ、２１３ｐ、２１３ｑの容積を調節することができる。
【００８７】
図２０は、図１４にアクチュエータ１０６を用いたインクカートリッジ及びインクジェット記録装置のヘッド部周辺の一部の実施形態を示す。本実施例においては、図６のインクカートリッジ１８０Ａを使用する。しかし、図７から図１３のインクカートリッジのいずれのインクカートリッジを使用してもよい。さらに、他の形態のインクカートリッジを使用することに差し支えない。複数のインクカートリッジ１８０Ａは、それぞれのインクカートリッジ１８０Ａに対応した複数のインク導入部１８２及びホルダー１８４を有するインクジェット記録装置に装着される。複数のインクカートリッジ１８０Ａ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１８０Ａのそれぞれの頂壁には、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。複数のインクカートリッジ１８０Ａのそれぞれの頂壁には、アクチュエータ１０６、隔壁２１２ａが配備されている。アクチュエータ１０６をインクカートリッジ１８０Ａに装着することによって、インクカートリッジ１８０Ａ内のインク残量を検出する。隔壁２１２ａはインクの波打ちおよび泡立ちを防止する。
【００８８】
図２１は、インクジェット記録装置のヘッド部周辺の詳細を示す。本実施例においては、図６のインクカートリッジ１８０Ａを使用する。しかし、図７から図１３のインクカートリッジ１８０Ｂからインクカートリッジ１８０Ｉのいずれのインクカートリッジを使用してもよい。さらに、他の形態のインクカートリッジを使用することは差し支えない。インクジェット記録装置は、インク導入部１８２、ホルダー１８４、ヘッドプレート１８６、及びノズルプレート１８８を有する。インクを噴射するノズル１９０がノズルプレート１８８に複数形成されている。インク導入部１８２は空気供給口１８１とインク導入口１８３とを有する。空気供給口１８１はインクカートリッジ１８０Ａに空気を供給する。インク導入口１８３はインクカートリッジ１８０Ａからインクを導入する。インクカートリッジ１８０Ａは空気導入口１８５とインク供給口１８７とを有する。空気導入口１８５はインク導入部１８２の空気供給口１８１から空気を導入する。インク供給口１８７はインク導入部１８２のインク導入口１８３にインクを供給する。インクカートリッジ１８０Ａがインク導入部１８２から空気を導入することによって、インクカートリッジ１８０Ａからインク導入部１８２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１８０Ａ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。インクはインクカートリッジ１８０Ａからインク導入部１８２を介してヘッドへ供給され、ノズルから記録媒体に吐出される。それによって、インクジェット記録装置は、記録媒体に印字する。
【００８９】
以上、キャリッジに装着される、キャリッジと別体のインクカートリッジにおいて、インクカートリッジ又はキャリッジにアクチュエータ１０６を装着する場合について述べたが、キャリッジと一体化され、キャリッジと共に、インクジェット記録装置に装着されるインクタンクにアクチュエータ１０６を装着してもよい。更に、キャリッジと別体の、チューブ等を介して、キャリッジにインクを供給するオフキャリッジ方式のインクタンクにアクチュエータ１０６を装着してもよい。またさらに、記録ヘッドと容器とが一体となって交換可能に構成されたインクカートリッジに、本発明のアクチュエータを装着してもよい。
さらに、液体容器の実施例としてインクカートリッジに代替して洗浄液カートリッジを使用してもよい。かかる場合は、本明細書におけるインクカートリッジの語を洗浄液カートリッジを読みかえるものとする。
【００９０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９１】
【発明の効果】
本発明に従った液体容器は、液体の残量を正確に検出でき、かつ容器を液密に保持するための複雑なシール構造を不要とする。
【００９２】
本発明に従った液体容器は、液体容器内の液体が波打ち、または泡立つことを防止する。
【００９３】
本発明に従った液体容器は、液体容器内の液体が波打ち、または泡立った場合においても、圧電装置が、正確に液面の検出をし、液体容器の消費量を正確に検出できる。
【００９４】
本発明に従った液体容器は、液体容器内の液体の有無を検出することができ、かつ圧電装置を配備する位置が液体の液面に対して上方にある壁であっても、液体の消費状態を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  単色、例えばブラックインク用のインクカートリッジの一実施例を示す図である。
【図２】  複数種類のインクを収容するインクカートリッジの一実施例を示す図である。
【図３】  図１及び２に示したインクカートリッジに適したインクジェット記録装置の一実施例を示す図である。
【図４】  アクチュエータ１０６、１５、１６、及び１７の製造方法を示す図である。
【図５】  図４に示したアクチュエータ１０６の他の実施形態を示す図である。
【図６】  本発明のインクカートリッジの他の実施例を示す図である。
【図７】  本発明のインクカートリッジの更に他の実施例を示す図である。
【図８】  本発明のインクカートリッジの更に他の実施例を示す図である。
【図９】  本発明のインクカートリッジの更に他の実施例を示す図である。
【図１０】  本発明のインクカートリッジの更に他の実施形態を示す図である。
【図１１】  図１０に示したインクカートリッジの他の実施形態を示す図である。
【図１２】  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１３】  本発明のインクジェット記録装置の実施形態の断面を示す図である。
【図１４】  アクチュエータ１０６の詳細を示す図である。
【図１５】モジュール体を示す斜視図である図である。
【図１６】  モジュール体の他の実施形態を示す図である。
【図１７】  モジュール体の更に他の実施形態を示す図である。
【図１８】  インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す図である。
【図１９】  本発明のインクカートリッジの更に他の実施例を示す図である。
【図２０】  図１４に示したアクチュエータ１０６を用いたインクカートリッジ及びインクジェット記録装置の実施形態を示す図である。
【図２１】  インクジェット記録装置の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１・・・容器
１ａ・・・底壁
１ｃ、４０ａ・・・貫通孔
２・・・インク供給口
４・・・パッキン
５・・・バネ
６・・・弁体
７・・・半導体記憶手段
８・・・容器
９、１０、１１・・・部屋
１２、１３、１４・・・インク供給口
２０・・・固定基板
３０・・・キャリッジ
３１・・・記録ヘッド
３２・・・インク供給針
３３・・・サブタンクユニット
３４・・・インク室
３５・・・インク供給路
３６・・・膜弁
３８・・・弁体
１００、４００、７００・・・モジュール
１０２・・・取付構造体
１０４、３６２・・・リードワイヤ
１０６・・・アクチュエータ
１１０・・・プレート
１１２・・・基台
１１６・・・円柱部
１２３、１２４、２１３、２２５・・・インク収容室
１２３ａ・・・通気側インク収容室
１２３ｂ・・・検出側インク収容室
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
１７８・・・基板
１８０・・・インクカートリッジ
１８１・・・空気供給口
１８２・・・インク導入部
１８３・・・インク導入口
１８４・・・弁部
１８５・・・空気導入口
１８６・・・ヘッドプレート
１８７・・・インク供給口
１８８・・・ノズルプレート
１８９・・・切替弁
１９０・・・ノズル
１９３、２１２、２２２、２２４・・・隔壁
１９４・・・容器
１９４ａ・・・底面
１９４ｂ・・・側壁
１９４ｃ・・・頂壁
２１３・・・収容室
２１４・・・バッファ
２２０・・・インクカートリッジ
２２８・・・逆止弁
２３０・・・インク供給口
２３２・・・弁
２３２ａ・・・羽根
２３３・・・通気孔
２３５・・・バネ
３５０・・・取付プレート
３６０・・・基台部
３６４・・・モールド部
３７０・・・貫通孔
３７２・・・シーリング構造
４０２・・・取付構造体
４０３・・・基台
４１３・・・凹部
６００・・・取付構造体
６１０・・・基板
６１２・・・端子
１０３１・・・頂壁
１１２３ａ、１１２３ｂ・・・検出側インク収容小室
Ｋ・・・インク
【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】
0004029544.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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