(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の液体収容空間に液体を収容する容器と、前記液体を前記容器の外部へ供給する液体供給口と、前記容器内の前記液体の消費状態を圧電素子を用いて検出する圧電装置であって、前記中空の液体収容空間に向けて開口する開口と、前記開口によって振動領域が規定された振動部と、を含み、前記開口を介して前記中空の液体収容空間内の液体が前記振動部に接触するように構成されると共に、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ように構成された、圧電装置と、前記中空の液体収容空間の内部の前記圧電装置に対向する位置に配備され、前記容器に振動が加えられた場合でも、前記中空の液体収容空間内の液体が前記圧電装置付近において波打つことを防止する防波壁と、を備えることを特徴とする液体容器。
【請求項２】
前記圧電装置と前記防波壁との間には間隙が設けら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３】
前記間隙には毛細管力が作用しないことを特徴とする請求項２に記載の液体容器。
【請求項４】
前記圧電装置と前記防波壁との間の毛細管力は、前記液体を保持する程度の毛細管力より小さいことを特徴とする請求項２に記載の液体容器。
【請求項５】
前記防波壁は、前記容器に対して固定するように、前記容器の内壁から延び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６】
前記圧電装置は、前記容器の壁のうち、前記液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延びている側壁に配備され、
前記防波壁は、前記液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延び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７】
前記圧電装置は、前記容器の壁のうち、前記液体の液面に対して下方にある底壁に配備され、
前記防波壁は、前記液体の液面に対してほぼ平行の方向に延び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８】
前記容器は、前記液体の液面に対して下方にある底壁を有し、前記防波壁は、前記底壁から延び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９】
前記容器は、前記液体の液面に対して上方にある頂壁を有しており、前記防波壁は、前記頂壁から延びていることを特徴とする請求項６に記載の液体容器。
【請求項１０】
前記防波壁は前記頂壁まで延び、前記防波壁と前記頂壁との境界は気密かつ液密に結合しており、かつ前記防波壁と前記底壁との境界には前記液体が通過する連通口が配設されることを特徴とする請求項９に記載の液体容器。
【請求項１１】
前記防波壁は前記液体の液面に対して傾斜して延び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１２】
前記容器は前記液体の液面に対してほぼ垂直に延びる側壁を有し、前記防波壁は前記側壁から延びていることを特徴とする請求項１１に記載の液体容器。
【請求項１３】
前記防波壁を境として前記圧電装置がある側の頂壁に、気体を収容できる凹部が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の液体容器。
【請求項１４】
前記防波壁の少なくとも一部分と前記容器の壁面との間に毛細管力発生部があることを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
【請求項１５】
前記防波壁は、前記防波壁の端の少なくとも一部分が前記圧電装置が配備される壁面に向かうように屈曲している屈曲部を有し、前記防波壁と前記圧電装置との間には毛細管力が作用せず、かつ前記屈曲部と前記圧電装置が配備される壁面との間には毛細管力が作用することを特徴とする請求項１４に記載の液体容器。
【請求項１６】
前記容器は、前記液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延びている側壁を有しており、前記防波壁は、前記側壁から延びていることを特徴とする請求項７に記載の液体容器。
【請求項１７】
前記容器は防波壁を複数有し、前記防波壁のうち、少なくとも１つの前記防波壁が前記圧電装置と対向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１８】
前記容器は、前記液体の液面に対して上方にある頂壁と、前記液体の液面に対して下方にある底壁と、を有しており、複数の前記防波壁は、前記頂壁と前記底壁とから交互に延びていることを特徴とする請求項１７に記載の液体容器。
【請求項１９】
前記容器は、前記液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延びる第１側壁と、前記第１側壁と対向する側で前記液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延びる第２側壁を有しており、前記複数の防波壁は、前記第１側壁と前記第２側壁とから交互に延びていることを特徴とする請求項１７に記載の液体容器。
【請求項２０】
前記容器は、互いに隣接する少なくとも二つの壁面を有し、
前記圧電装置は、前記少なくとも二つの壁面の境界にある境界部に配備され、  前記防波壁の一端は前記少なくとも二つの壁面のうち一方の壁面から延び、他端は他方の壁面から延び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２１】
前記防波壁は、ほぼ平面の形状であ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】
前記容器は、前記防波壁によって少なくとも二つの液体収容室に仕切られ、前記二つの液体収容室のうち、前記液体供給口に比較的に近い供給口側液体収容室には多孔質部材を配備し、前記液体供給口から比較的に遠い奥側液体収容室には前記圧電装置が配備されることを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
【請求項２３】
前記防波壁が多孔質部材であることを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
【請求項２４】
前記多孔質部材は負圧発生部材であることを特徴とする請求項２２または請求項２３のいずれかに記載の液体容器。
【請求項２５】
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２４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圧電装置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圧電装置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】
ところで、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】
【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。
【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。
【０００７】
また、インクカートリッジに圧電装置を取付けることによりインクの消費状態を管理する場合に、印字時におけるインクカートリッジの走査によって、インクカートリッジ内のインクが波打ち、または泡立つことがある。インクが圧電装置付近において波打ち、または泡立つことによって、インクやインクの泡が圧電装置に付着する。圧電装置に付着したインクやインクによって、圧電装置はインクの消費量を正確に検出することができない場合が生ずる。
【０００８】
そこで本発明は、液体の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、液体容器内の圧電装置付近において液体が波打ち、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】
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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明に従った液体容器の第１の形態によると、液体を収容する容器と、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圧電装置と、容器内部の圧電装置に対向する位置に配備される防波壁と、を備える。
【００１３】
好ましくは、圧電装置と防波壁との間には間隙が設けられている。好ましくは、間隙には毛細管力が作用しない。または、圧電装置と防波壁との間の毛細管力は、液体を保持する程度の毛細管力より小さい。
【００１４】
圧電装置は、容器の内方に向けて開口するキャビティを有していてもよい。
【００１５】
好ましくは、防波壁は、容器に対して固定するように、容器の内壁から延びている。好ましくは。防波壁は、液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延びている。また、好ましくは、防波壁は、液体の液面に対してほぼ平行の方向に延びている。
【００１６】
容器は、液体の液面に対して下方にある底壁を有し、防波壁は、底壁から延びていてもよい。防波壁は液体の液面に対して傾斜して延びていてもよい。
【００１７】
好ましくは、容器は、液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延びている側壁を有している。側壁と防波壁との間の間隙は、液体の液面に対して上方へいくにしたがって広がっていてもよい。
【００１８】
好ましくは、容器は、液体の液面に対して上方にある頂壁をさらに有しており、防波壁は頂壁まで延びている。防波壁と頂壁との境界は気密かつ液密に結合しており、かつ防波壁と底壁との境界には液体が通過する連通口が配設されていてもよい。
【００１９】
好ましくは、当該液体容器は、防波壁を境として圧電装置がある側の頂壁に、気体を収容できる凹部が形成されている。
【００２０】
防波壁は、頂壁から延びていてもよい。好ましくは、防波壁と頂壁との境界は気密かつ液密に閉じており、防波壁を境として圧電装置がある側の頂壁に、気泡を捕らえる凹部が形成されている。
【００２１】
好ましくは、容器は、液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延びている側壁を有する。防波壁は、側壁から延びていてもよい。また、防波壁は複数個配備されてもよい。
【００２２】
好ましくは、容器は、液体の液面に対して上方にある頂壁と、液体の液面に対して下方にある底壁と、を有している。複数の防波壁は、頂壁と底壁とから交互に延びていてもよい。
【００２３】
好ましくは、容器は、液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延びる第１側壁と、第１側壁と対向する側で液体の液面に対してほぼ垂直の方向に延びる第２側壁を有している。複数の防波壁は、第１側壁と第２側壁とから交互に延びていてもよい。
【００２４】
好ましくは、容器は、互いに隣接する少なくとも二つの壁面を有する。圧電装置は、少なくとも二つの壁面の境界にある境界部に配備されていてもよい。さらに、好適には、防波壁は、防波壁の一端は前少なくとも二つの壁面のうち一方の壁面から延び、他端は他方の壁面の壁から延びている。
【００２５】
防波壁は、ほぼ平面の形状であってもよく、Ｌ字の形状であってもよく、さらに球の形状の一部分であってもよい。また、防波壁は、防波壁の端の少なくとも一部分が圧電装置が配備される壁面に向かうように屈曲している屈曲部を有し、防波壁と圧電装置との間には毛細管力が作用せず、かつ屈曲部と圧電装置が配備される壁面との間には毛細管力が作用するように設計してもよい。
【００２６】
容器は、防波壁によって少なくとも二つの液体収容室に仕切られていてもよい。かかる場合、好ましくは、二つの液体収容室のうち、液体供給口に比較的に近い供給口側液体収容室には多孔質部材を配備し、液体供給口から比較的に遠い奥側液体収容室には圧電装置が配備される。好ましくは、防波壁と容器とは同じ材料によって一体的に形成されている。防波壁は、少なくとも一部分がメッシュ構造であってもよく、防波壁が多孔質部材であってもよい。さらに、多孔質部材は負圧発生部材であってもよい。
【００２７】
好ましくは、圧電装置は振動を生ずる振動部を有し、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。好ましくは、当該液体容器は、インク滴を吐出する記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に装着され、記録ヘッドへ容器内の液体を供給する。
【００２８】
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。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を詳細に説明する。以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００３０】
本発明の基本的概念は、振動現象を利用することで、液体容器内の液体の状態（液体容器内の液体の有無、液体の量、液体の水位、液体の種類、液体の組成を含む）を検出することである。具体的な振動現象を利用した液体容器内の液体の状態の検出としてはいくつかの方法が考えられる。例えば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。
【００３１】
本実施例においては、圧電装置またはアクチュエータを使用することによって、圧電装置またはアクチュエータの振動部に残留する残留振動により液体容器内の媒体およびその状態の変化を検出する。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は後述する。
【００３２】
図１から図１３は、本発明に従った液体容器の実施例として、例えば、単色のブラックインク用のインクカートリッジの一形態の断面図である。本実施例に従ったインクカートリッジは、液体Ｋを収容する容器１と、液体Ｋを容器１の外部へ供給するインク供給口２と、容器１内のインクの消費状態を検出するアクチュエータ１０６と、アクチュエータ１０６に対向する位置に配備される防波壁と、を備える。
【００３３】
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１８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。
【００３４】
図１（Ａ）は、本発明に従ったインクカートリッジの一実施例の側断面図を示す。尚、図１から図４では、防波壁１１９２ａ〜防波壁１１９２ｄは、インクの液面に対してほぼ水平に延びている。また、アクチュエータ１０６はインクの液面に対して下方にある底壁１ａに配備されている。図1（Ａ）に示すようにインクを収容する容器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１の底壁１ａの外側には、アクチュエータ１０６が容器に設けられた貫通孔１ｃを介して内部のインクに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、弾性波の伝達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。アクチュエータ１０６は、自ら振動を発生することなく、単にインクカートリッジに生ずる振動を検出する手段として用いても良い。
【００３５】
図１（Ｂ）は、本発明に従ったインクカートリッジの一実施例の正面からみた断面図を示す。図１（Ｂ）に示すように、容器１は、インクの液面に対してほぼ垂直の方向に延びている側壁１０２０を有する。防波壁１１９２ａは、容器１の側壁１０２０に取り付けられることによって、容器１に対して固定されている。
【００３６】
アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ａとの間には間隙が設けられている。インクカートリッジ内にインクが満たされている場合には、アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ａとの間の間隙には、インクが満たされる。一方、インクカートリッジ内のインクが消費された場合には、アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ａとの間の間隙には、インクが保持されないように設計する。即ち、アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ａとの間には、インクを保持するような毛細管力が無い。
【００３７】
容器１には貫通孔１ｃが配設されているので、容器１内のインクが消費されてもインクが貫通孔１ｃに残存する。したがって、インクカートリッジが印字時の走査等により振動し、インク供給口２の近傍にあるインクが波打つ場合でも、予め貫通孔１ｃにインクが残存するので、アクチュエータ１０６にインクが誤って付着するということはない。よって、アクチュエータ１０６は、インクの有無を誤って検出することは少ない。
【００３８】
本発明に従ったインクカートリッジは、アクチュエータ１０６と対向するように防波壁が配備されている。したがって、インク供給口２の近傍にあるインクが波打ったとしても、防波壁がアクチュエータ１０６に波打ったインクが接触することをも防止する。よって、さらにアクチュエータ１０６は、インクの有無を誤って検出することはなくなる。
【００３９】
また、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。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。しかし、本実施例の構成によれば、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、防波壁によって、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、気泡が生じたとしても、防波壁はアクチュエータ１０６に対向するように配備されるため、防波壁は、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。
【００４０】
防波壁の大きさ、厚さ、形、柔軟性および材料に限定は無い。したがって、防波壁は、さらに大きくしてもよく、小さくしてもよい。また、防波壁は、さらに厚くしてもよく、薄くしてもよい。また、また、防波壁は、正方形でもよく、長方形でもよく、多角形や楕円形でもよい。また、防波壁は、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。さらに、防波壁は、気密または液密の材料から形成してもよく、逆に、通気または液体を通過させる材料から形成してもよい。例えば、気密または液密の材料としては、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。一方、通気または液体を通過させる材料としては、ナイロン等から組成される多孔質材料やメッシュ構造を有する材料などがある。また、防波壁に使用される多孔質材料は、負圧発生部材であってもよい。
【００４１】
好ましくは、容器１と防波壁とは、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。
【００４２】
尚、インクの消費に伴い、インクカートリッジの内部が極度の負圧になるとインク供給口２からインクを記録ヘッドへ供給できなくなるので、インクカートリッジの内部が極度の負圧ならないように、容器の一部に通気孔（図示せず）を配設する。
【００４３】
図２は、本発明に従ったインクカートリッジの他の実施例の側断面図を示す。図２に示すように、防波壁１１９２ｂは、容器１のうち、インクの液面に対して垂直に延びる側壁１０３０に取り付けられている。本実施例に従ったインクカートリッジの正面からみた断面図は、図１（Ｂ）または図３（Ｂ）のいずれかに示す断面図と同一である。
【００４４】
本実施例におけるインクカートリッジにおいては、防波壁１１９２ｂは、図1の防波壁１１９２ａと比較して長く延びている。したがって、防波壁１１９２ｂは、アクチュエータ１０６をインクの波から防ぐ効果が高い。
【００４５】
図３（Ａ）は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の側断面図を示す。図３（Ａ）に示すように、容器１の壁のうち、インクの液面に対して垂直に延びる側壁１０１０および側壁１０３０が互いに対向するように位置する。防波壁１１９２ｃは、側壁１０１０から側壁１０３０まで延びている。
【００４６】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のインクカートリッジを正面からみた断面図を示す。側壁１０２０と防波壁１１９２ｃとの間は、インクが通過できるように間隙が設けられている。
【００４７】
図４は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の側断面図を示す。本実施例においては、アクチュエータ１０６は、底壁１ａに設けられている傾斜面に配備されている。防波壁１１９２ｄは、容器の内壁のうちインク供給口２の近傍から、アクチュエータ１０６と対向するように延びている。
【００４８】
図５（Ａ）は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の側断面図を示す。
【００４９】
尚、図５から図７までにおいて、アクチュエータ１０６は、インクの液面に対して垂直に延びる側壁１０３０に配備されている。また、図５から図７までにおいて、防波壁１１９２ｅ〜１１９２ｇは、インクの液面に対してほぼ垂直、即ち、側壁１０３０とほぼ平行に延びている。
【００５０】
防波壁１１９２ｅは、アクチュエータ１０６に直面するように、対向する位置に配備される。防波壁１１９２ｅは、底壁１ａから延びる。また、頂壁１０４０と防波壁１１９２ｅとの間には間隙を有する。
【００５１】
図５（Ｂ）は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の正面からみた断面図を示す。防波壁１１９２ｅと側壁１０２０との間にはインクが通過できる間隙を有する。それによって、インクが消費された場合でも、容器１のうち防波壁１１９２ｅによって仕切られるアクチュエータ１０６の側にのみインクが残存することがない。したがって、アクチュエータ１０６の周辺におけるインクの液面のレベルは、容器１の他の領域のインクの液面のレベルと常に等しい。よって、アクチュエータ１０６がインクの消費状態を誤って検出することが無い。
【００５２】
また、防波壁１１９２ｅの底壁１ａからの長さは、アクチュエータ１０６のインクの液面に対する高さや、インクの粘性等によりインクの波の生じやすさにしたがって変更できる。さらに、防波壁１１９２ｅと側壁１０２０との間隙の間隔も、アクチュエータ１０６のインクカートリッジの幅方向に対する位置、アクチュエータ１０６の振動領域の大きさ、またはインクの性質に応じて変更できる。
【００５３】
図６（Ａ）は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の側断面図を示す。アクチュエータ１０６は、側壁１０３０に配備されている。防波壁１１９２ｆは、アクチュエータ１０６に直面するように、対向する位置に配備される。防波壁１１９２ｆは、頂壁１０４０から延びる。また、底壁１ａと防波壁１１９２ｆとの間には間隙を有する。
【００５４】
図６（Ｂ）は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の正面からみた断面図を示す。防波壁１１９２ｆと側壁１０２０との間は、液密に結合される。それによって、インクが消費された場合でも、容器１のうち防波壁１１９２ｆによって仕切られるアクチュエータ１０６の側にのみインクが残存する。しかし、インクの液面が防波壁１１９２ｆの下端１９２ａに到達したときに、容器１のうち防波壁１１９２ｆによって仕切られるアクチュエータ１０６の側に気体が侵入する。それによって、容器１のうち防波壁１１９２ｆによって仕切られるアクチュエータ１０６の側に残存していたインクがインク供給口２の側へ流出し、アクチュエータ１０６周辺は、インクから気体へ変更する。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のインクがインクエンドであることを検出することができる。本実施例によれば、インクエンドであるインクの液面のレベルを決定するのは、下端１９２ａである。したがって、アクチュエータ１０６は、インクの液面に対して下端１９２ａより上方に配備されている限り、壁面１０３０のいずれの位置に配備されてもよい。尚、容器１のうち防波壁１１９２ｆによって仕切られるインク供給口２の側の頂壁には、気体を導入する通気孔が配備される。
【００５５】
図７（Ａ）は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の側断面図を示す。アクチュエータ１０６は、容器１の壁のうち、インクの液面に垂直な側壁１０３０に配備されている。防波壁１１９２ｇは、アクチュエータ１０６に直面するように、対向する位置に配備される。防波壁１１９２ｇは、底壁１ａから、頂壁１０４０まで延びている。
【００５６】
図７（Ｂ）は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の正面からみた断面図を示す。防波壁１１９２ｇと側壁１０２０との間にはインクが通過できる間隙を有する。それによって、インクが消費された場合でも、容器１のうち防波壁１１９２ｇによって仕切られるアクチュエータ１０６の側にのみインクが残存することがない。したがって、アクチュエータ１０６の周辺におけるインクの液面のレベルは、容器１の他の領域のインクの液面のレベルと常に等しい。
【００５７】
また、防波壁１１９２ｇと側壁１０２０との間隙の間隔は、アクチュエータ１０６のインクカートリッジの幅方向に対する位置や、インクの性質に応じて変更できる。
【００５８】
本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の側断面図を図８から図１０に示す。尚、図８から図１０においては、アクチュエータ１０６は、インク供給口２が配設される側壁１０１０に配備されている。
【００５９】
図８において、防波壁１１９２ｉは、アクチュエータ１０６に直面するように、対向する位置に配備される。防波壁１１９２ｉは、インクカートリッジのインク供給口２の近傍の内壁のうち、インク供給口２の外壁ともなっている供給口壁２ａから延びている。一方で、頂壁１０４０と防波壁１１９２ｉとの間には、間隙が設けられている。
【００６０】
本実施例によるインクカートリッジの正面からみた断面図は図５（Ｂ）と類似するので図８においては、省略する。防波壁１１９２ｉと側壁１０２０との間には間隙がある。したがって、インクが消費された場合でも、図５の実施例と同様に、容器１のうち防波壁１１９２ｉによって仕切られるアクチュエータ１０６の側にのみインクが残存することがない。したがって、アクチュエータ１０６の周辺におけるインクの液面のレベルは、容器１の他の領域のインクの液面のレベルと常に等しい。
【００６１】
図９において、防波壁１１９２ｊは、アクチュエータ１０６に直面するように、対向する位置に配備される。防波壁１１９２ｊは、頂壁１０４０から延びている。一方で、供給口壁２ａと防波壁１１９２ｊとの間には、間隙が設けられている。
【００６２】
本実施例によるインクカートリッジの正面からみた断面図は図６（Ｂ）と類似するので図９においては、省略する。防波壁１１９２ｊと側壁１０２０との間は、液密に結合される。したがって、図６の実施例と同様に、アクチュエータ１０６は、インクの液面に対して下端１９２ａより上方に配備されている限り、壁面１０３０のいずれの位置に配備されてもよい。
【００６３】
図１０において、防波壁１１９２ｋは、アクチュエータ１０６に直面するように、対向する位置に配備される。防波壁１１９２ｋは、頂壁１０４０から、供給口壁２ａまで延びている。
【００６４】
本実施例によるインクカートリッジの正面からみた断面図は図７（Ｂ）と類似するので図１０においては、省略する。防波壁１１９２ｋと側壁１０２０（図７（Ｂ）参照）との間には間隙がある。したがって、インクが消費された場合でも、図５の実施例と同様に、容器１のうち防波壁１１９２ｋによって仕切られるアクチュエータ１０６の側にのみインクが残存することがない。したがって、アクチュエータ１０６の周辺におけるインクの液面のレベルは、容器１の他の領域のインクの液面のレベルと常に等しい。
【００６５】
本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の側断面図を図１１から図１３に示す。尚、図１１から図１３において、アクチュエータ１０６は、インクの液面に対して下方にある底壁１ａと、インクの液面に対して垂直に延びる側壁１０３０と、の境界に配備されている。
【００６６】
図１１においては、防波壁１１９２ｍは、その一端を底壁１ａに取り付けられ、その他端を側壁１０３０に取り付けられることによって固定される。防波壁１１９２ｍは、アクチュエータ１０６に直面するように配備される。防波壁１１９２ｍは、インクの液面に対して傾斜して配備される。本実施例の場合、容器１の壁のうち、側壁１０２０と防波壁１１９２ｍとの間に間隙がある。したがって、インクが消費された場合でも、アクチュエータ１０６の周辺におけるインクの液面のレベルは、容器１の他の領域のインクの液面のレベルと常に等しい。また、本実施例の場合、防波壁１１９２ｍは、ほぼ平面形状である。
【００６７】
本実施例に従ったインクカートリッジでは、アクチュエータ１０６を容器１の壁の境界に配備するので、インクカートリッジの製造時において、アクチュエータ１０６の位置付けが容易になる。また、防波壁１１９２ｍの長さまたは幅を小さくすることができるので、材料の負担が小さい。さらに、防波壁１１９２ｍを容器１と独立した部材として製造した場合であっても、容器１の壁の境界に位置付けることは、比較的容易である。したがって、インクカートリッジの製造を容易にする。
【００６８】
図１２においては、アクチュエータ１０６および防波壁１１９２ｎの取り付け位置については、図１１と同様である。一方で、防波壁１１９２ｎの形状は、本実施例の場合、球殻の形状の一部分である。防波壁１１９２ｎを球殻の形状にすることによって、アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ｎのすべての部分との距離が等しくなる。それによって、防波壁１１９２ｎが、アクチュエータ１０６が検出する残留振動に影響を与えない。
【００６９】
また、防波壁１１９２ｎは、中空の円筒形状の一部分としてもよい。
【００７０】
図１３においては、アクチュエータ１０６および防波壁１１９２ｐの取り付け位置については、図１１と同様である。一方で、防波壁１１９２ｐの形状は、本実施例の場合、Ｌ字の形状である。防波壁１１９２ｐは、側壁１０３０と底壁１ａとから等距離だけ離間するように配備される。防波壁１１９２ｐをＬ字の形状にし、防波壁１１９２ｐとアクチュエータ１０６との間に毛細管力が作用しない程度に防波壁１１９２ｐとアクチュエータ１０６との間隙を小さくすることによって、アクチュエータ１０６周辺での波打ち、および泡立ちをより効果的に防止することができる。
【００７１】
図１４は、複数種類のインクを収容するインクカートリッジの一実施例を示す裏側から見た斜視図である。容器８は、隔壁により３つのインク収容室９、１０及び１１に分割される。それぞれのインク収容室には、インク供給口１２、１３及び１４が形成されている。それぞれのインク収容室９、１０及び１１の底面８ａには、アクチュエータ１５、１６および１７が配備される。アクチュエータ１５、１６および１７は、容器８に設けられた貫通孔（図示せず）を介して各インク収容室内に収容されているインクに接触できるように取付けられている。
【００７２】
３つの異なる防波壁（図示せず）が、各インク収容室９、１０及び１１内において、図１から図３に示すようにアクチュエータ１５、１６および１７に対抗する位置に配備されればよい。
【００７３】
図１５は、複数種類のインクを収容するインクカートリッジの他の実施例を示す裏側から見た斜視図である。容器８は、隔壁により３つのインク収容室９、１０及び１１に分割される。それぞれのインク収容室には、インク供給口１２、１３及び１４が形成されている。それぞれのインク収容室９、１０及び１１のインクの液面に対して垂直に延びる側壁１０２８には、アクチュエータ１５、１６および１７が、配備される。アクチュエータ１５、１６および１７は、容器８に設けられた貫通孔（図示せず）を介して各インク収容室内に収容されているインクに接触できるように取付けられている。尚、アクチュエータ１６は、インク収容室９とインク収容室１０との隔壁またはインク収容室１０とインク収容室１１との隔壁のいずれか一方に配備すれば足りる。
【００７４】
防波壁（図示せず）は、アクチュエータ１５、１６および１７に対向するように配備する。さらに、各インク収容室９、１０及び１１内において、インクの液面に対して垂直の方向へ延びるように配備すればよい。
【００７５】
図１６は、複数種類のインクを収容するインクカートリッジの他の実施例を示す裏側から見た斜視図である。容器８は、隔壁により３つのインク収容室９、１０及び１１に分割される。それぞれのインク収容室には、インク供給口１２、１３及び１４が形成されている。アクチュエータ１５、１６および１７は、それぞれのインク供給口１２、１３および１４のすぐ上に配備されている。アクチュエータ１５、１６および１７は、容器８に設けられた貫通孔（図示せず）を介して各インク収容室内に収容されているインクに接触できるように取付けられている。
【００７６】
防波壁は、各インク収容室９、１０及び１１内において、図８から図１１に示すように、アクチュエータ１０６と対向する位置に配備されればよい。
【００７７】
図１７は、複数種類のインクを収容するインクカートリッジの他の実施例を示す裏側から見た斜視図である。容器８は、図１４から図１６と同様の構成要素を有する。底面８ａには、インクの液面に対して傾斜する傾斜面１０２５がある。アクチュエータ１５、１６および１７は、それぞれのインク収容室９，１０および１１の傾斜面１０２５に配備される。
【００７８】
防波壁は、各インク収容室９、１０及び１１内において、図４に示すように配備されればよい。
【００７９】
さらに、アクチュエータ１５、１６および１７は、容器８の互いに隣接する壁の境界に設けてもよい。かかる場合には、防波壁は、各インク収容室９、１０及び１１内において、図１１から図１３のように配備すればよい。
【００８０】
図１８は、図１に示したインクカートリッジに適したインクジェット記録装置の要部の実施形態を示す断面図である。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。尚、本実施例においては図１に示したインクカートリッジが使用されている。従って、防波壁１１９２ａがアクチュエータ１０６と対向する位置に配備されている。しかし、図２から図１７に示したインクカートリッジを図１に示したインクカートリッジに代えて使用してもよい。従って、本実施例に図２から図１７の防波壁を使用してもよい。
【００８１】
図１９は、本発明に従った液体容器の実施例として、サブタンクユニット３３の実施例の断面図を示す。サブタンクユニット３３は、インク供給針３２、インク収容室３４、膜弁３６、及びフィルタ３７を有する。インク収容室３４内には、インクカートリッジからインク供給針３２を介して供給されるインクが収容される。膜弁３６は、インク収容室３４とインク供給路３５との間の圧力差により開閉するよう設計されている。インク供給路３５は記録ヘッド３１に連通しており、インクが記録ヘッド３１まで供給される構造となっている。
【００８２】
さらに、アクチュエータ１０６は、サブタンクユニット３３の壁のうち、インクの液面に対して垂直に延びる側壁１０５０に配備されるように構成してもよい。アクチュエータ１０６は、側壁１０５０に配設された貫通孔１００１ｃを介してインク収容室３４内のインクと接触するように取り付けられる。防波壁１１９２ｑは、アクチュエータ１０６に対向するように、フィルタ３７からインクの液面の上方へ向かって延びている。インクの液面に対して上方にある頂壁１０６０と防波壁１１９２ｑとの間には間隙がある。
【００８３】
アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ｑとの間には間隙が設けられている。インクカートリッジ内にインクが満たされている場合には、アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ｑとの間の間隙には、インクが満たされる。一方、インクカートリッジ内のインクが消費された場合には、アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ｑとの間の間隙には、インクが保持されないように設計する。即ち、アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ｑとの間には、インクを保持するような毛細管力が無い。
【００８４】
側壁１０５０の方向からみたサブタンクユニット３３の断面図は、図５（Ｂ）に示したインクカートリッジにおける断面図に類似する。側壁１０５０に隣接する側壁（図示せず）と防波壁１１９２ｑとの間には、間隙が設けられている。アクチュエータ１０６の周辺におけるインクの液面のレベルは、容器１の他の領域のインクの液面のレベルと常に等しい。従って、インク収容室３４内のインクが消費されるとともに側壁１０５０と防波壁１１９２ｑとの間のインクの液面も下がる。よって、アクチュエータ１０６がインクの消費状態を誤って検出することが無い。
【００８５】
また、防波壁１１９２ｑのフィルタ３７からの長さは、アクチュエータ１０６のインクの液面に対する位置や、インクの粘性等によりインクの波の生じやすさにしたがって変更できる。さらに、防波壁１１９２ｑと側壁１０２０との間隙の間隔も、アクチュエータ１０６のサブタンクユニット３３に対する位置、アクチュエータ１０６の振動領域の大きさ、またはインクの性質に応じて変更できる。
【００８６】
図１８に示すように、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収容室３４に流れ込む。インク収容室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。
【００８７】
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、図４に示すように、膜弁３６が弁体３８から離れて開弁する。膜弁３６が開くことにより、インク収容室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。
【００８８】
尚、アクチュエータ１０６および防波壁は、インクカートリッジまたはサブタンクユニットのいずれかに配備すれば足りるが、インクカートリッジおよびサブタンクユニットの両方に配備してもよい。
【００８９】
アクチュエータ１０６および防波壁が、インクカートリッジおよびサブタンクユニットの両方に配備されることによって、インクカートリッジまたはサブタンクユニットのインクエンドをさらに精度良く検出することができる。例えば、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出した後、記録ヘッドが吐出するドット数をソフト的に計測し、ドット数が所定のドット数に達した場合、またはサブタンクユニット３３に配備されたアクチュエータ１０６がインクエンドを検出した場合、のうちいずれか一方の場合が生じたときに記録を停止するよう設定できる。さらに、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出した後のドット数が所定のドット数に達した場合、およびサブタンクユニット３３に配備されたアクチュエータ１０６がインクエンドを検出した場合、の両方の場合が生じたときに記録を停止するよう設定してもよい。
【００９０】
記録装置の動作期間中には、予め設定された周期でアクチュエータ１０６に駆動信号が供給されるように設計してもよい。
【００９１】
図２０は、本発明に従った液体容器の実施例として、サブタンクユニット３３の他の実施例の断面図を示す。アクチュエータ１０６は、側壁１０５０に配備される。防波壁１１９２ｒは、インクの液面に対して上方にある頂壁１０６０からインクの液面に対して下方へ延びる。防波壁１１９２ｒの下端１９２ａとフィルタ３７との間には間隙がある。また、防波壁１１９２ｒと側壁１０５０に隣接する側壁との間に間隙を設けてある。図１９の実施例と同様に、防波壁１１９２ｒとアクチュエータ１０６との間には、インクを保持するような毛細管力は無い。
【００９２】
防波壁１１９２ｒと側壁１０５０に隣接する側壁との間に間隙を設けてあるので、アクチュエータ１０６の周辺におけるインクの液面のレベルは、容器３４の他の領域のインクの液面のレベルに等しい。したがって、アクチュエータ１０６のインクの液面に対する位置によって、インクエンドを検出する。
【００９３】
図２１は、本発明に従った液体容器の実施例として、サブタンクユニット３３のさらに他の実施例の断面図を示す。アクチュエータ１０６は、側壁１０５０に配備される。防波壁１１９２ｓは、頂壁１０６０からフィルタ３７まで延びる。図１９の実施例と同様に、防波壁１１９２ｓとアクチュエータ１０６との間には、インクを保持する程度の毛細管力は無い。
【００９４】
また、防波壁１１９２ｓと側壁１０５０に隣接する側壁との間には間隙が設けられている。従って、アクチュエータ１０６の周辺におけるインクの液面のレベルは、容器３４内の他の領域のインクの液面のレベルに等しい。
【００９５】
図２２および図２３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。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２２（Ａ）は、アクチュエータ１０６の拡大平面図である。図２２（Ｂ）は、アクチュエータ１０６のＢ−Ｂ断面を示す。図２２（Ｃ）は、アクチュエータ１０６のＣ-Ｃ断面を示す。さらに図２３（Ａ)および図２３（Ｂ)は、アクチュエータ１０６の等価回路を示す。また、図２３（Ｃ)および図２３（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２３（Ｅ)および図２３（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。
【００９６】
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、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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
図２２および図２３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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
媒体の音響インピーダンスの変化を検出するには、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、媒体に一定電圧を印加し、周波数を変えて媒体に流れる電流を測定する。または、伝送回路は、媒体に一定電流を供給し、周波数を変えて媒体に印加される電圧を測定する。伝送回路で測定された電流値または電圧値の変化は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。
【０１０８】
上記の方法とは別に、アクチュエータは、液体の音響インピーダンスの変化を共振周波数のみの変化を用いて検出することができる。液体の音響インピーダンスの変化を利用する方法として、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共振周波数を検出する方法を用いる場合には、例えば圧電素子を利用することができる。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素子であり、アクチュエータの振動部の振幅によって逆起電力の大きさが変化する。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しやすい。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。従って、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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
周波数ｆｍは、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である。共振周波数ｆｓとすると、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に対しわずかな誤差を生ずる。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を共振周波数に代えて使用する。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。
【０１１１】
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周波数ｆｍを測定する方法と、アクチュエータの振動部における残留振動振動によって生ずる逆起電力を測定することによって共振周波数ｆｓを測定する方法と、によって特定される共振周波数に差がほとんど無いことが実験によって証明されている。
【０１１２】
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する。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。
【０１１３】
本発明のアクチュエータ１０６にはキャビティ１６２が設けられ、それによって、アクチュエータ１０６の振動領域に液体容器内の液体が残るように設計できる。その理由は次の通りである。
【０１１４】
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。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。そこで、逆にそこに液体を残存した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。
【０１１５】
また、図２３（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。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。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し、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。
【０１１６】
ここで、図２２および図２３を参照しながら逆起電力の測定によ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。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。圧電層１６０のうち、上部電極１６４および下部電極１６６に挟まれた部分には電界が生じる。その電界によって、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。
【０１１７】
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、電圧を印加した後に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の振動部を振動させるため、圧電層１６０をも変形する。従って、圧電層１６０は逆起電力を発生する。その逆起電力は、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ため、液体容器内の液体の状態を検出することができる。
【０１１８】
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。
【０１１９】
図２２（Ｃ）は、本実施例において、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の断面図である。図２３（Ａ)および図２３（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。
【０１２０】
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、さらに詳細には、図２３（Ａ)に示すように、
Ｍact＝Ｍpzt＋Ｍelectrode1＋Ｍelectrode2＋Ｍvib        （式２）
と表される。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。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、本実施例では、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。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。
【０１２１】
尚、図２３（Ａ)、図２３（Ｂ)、図２３（Ｄ)、図２３（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。
【０１２２】
1/Ｃact＝（1/Ｃpzt）＋（1/Ｃelectrode1）＋（1/Ｃelectrode2）＋（1/Ｃvib）      （式３）
式２および式３より、図２３（Ａ)は、図２３（Ｂ)のように表すこともできる。
【０１２３】
コンプライアンスＣactは、振動部の単位面積に圧力をかけたときの変形によって媒体を受容できる体積を表す。また、コンプライアンスＣactは、変形のし易さを表すといってもよい。
【０１２４】
図２３（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２３（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の最大値を表す。Ｍ’ maxは、
【０１２５】
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。）
【０１２６】
で表される。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の作用によって、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。
【０１２７】
波数kは、
ｋ＝２＊π＊ｆact／ｃ        （式５）
（factは液体が触れていないときの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。）
【０１２８】
で表される。
【０１２９】
図２３（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２３（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。
【０１３０】
図２３（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。式４は、例えば、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なった場合には、
【０１３１】
Ｍ’＝ρ*ｔ/Ｓ        （式６）
と表せる。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。この振動領域が半径ａの円形の場合は、Ｓ＝π*ａ2である。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なった場合には、式６に従う。
【０１３２】
ここで、図２３（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。
【０１３３】
図２３（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２３（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。
【０１３４】
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し、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２３（Ｃ)のＭ’maxから図２３（Ｅ)のＭ’cavへ移行する過程における付加イナータンスをＭ’varとすると、液体容器内の液体の収容状態によって、媒体の厚さｔが変化するため、付加イナータンスＭ’varが変化し、共振周波数ｆｓも変化することになる。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有無を検出することができる。ここで、図２３（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、
【０１３５】
Ｍ’cav＝ρ*ｄ/Ｓ        （式７）
となる。
【０１３６】
また、媒体が互いに種類の異なる液体であっても、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´が変化し、共振周波数ｆｓも変化する。従って、共振周波数ｆｓを特定することで、液体の種類を検出できる。
尚、アクチュエータ１０６の振動部にインクまたは空気のいずれか一方のみが接触し、混在していない場合には、式４によって計算しても、Ｍ’の相違を検出できる。
【０１３７】
図２４（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。
【０１３８】
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、アクチュエータ１０６のキャビティ１６２のｄ(図２２（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２３（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。例えば、インクカートリッジの底面にアクチュエータ１０６をインクの液面に対してほぼ水平に配備する。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の高さ以下に達すると、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。
【０１３９】
また、アクチュエータ１０６の振動領域を大きくまたは長くし、かつ縦に配置することによってインクの消費による液面の位置にしたがって、式６中のＳが変化する。従って、アクチュエータ１０６は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。例えば、インクカートリッジの側壁にアクチュエータ１０６をインクの液面に対してほぼ垂直に配備する。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’が減少するので、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の径２ａ（図２３（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。
【０１４０】
図２４(Ａ)の曲線Ｘは、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、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。
【０１４１】
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。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とすると、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、
【０１４２】
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。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。
【０１４３】
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、
【０１４４】
1/Ｍ’＝1/Ｍ’air＋1/Ｍ’ink＝Ｓair/（ρair*ｔair）+Ｓink/（ρink*ｔink）    （式９）
となる。
【０１４５】
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については、式７、式８および式９によって計算することができる。
【０１４６】
一方、基板１７８が厚く、即ち、キャビティ１６２の深さｄが深く、ｄが媒体の厚さｔink-maxに比較的近い場合や、液体容器の高さに比して振動領域が非常に小さいアクチュエータを用いる場合には、実際上はインクが徐々に減少する過程を検出するというよりはインクの液面がアクチュエータの装着位置より上位置か下位置かを検出することになる。換言すると、アクチュエータの振動領域におけるインクの有無を検出することになる。例えば、図２４(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検出することができる。
【０１４７】
図２４（Ｂ）は、図２４（Ａ）の曲線Ｙにおけるインクの密度とインクおよび振動部の共振周波数ｆｓとの関係を示す。液体の例としてインクを挙げている。図２４（Ｂ）に示すように、インク密度が高くなると、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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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の、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。
【０１５０】
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の作用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ことによる振動部の質量の増加分をいう。
【０１５１】
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。この場合にはＭ’が変化しないので、共振周波数ｆｓも変化しない。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ないことになる。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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、
【０１５５】
Ｍ’max＞ρ＊ｄ/πa2        （式１０）
である。式１０を展開すると
【０１５６】
ａ／ｄ＞３＊π／８        （式１１）
という条件が求められる。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。円形でない場合の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及び長さ等のディメンジョンと深さの関係が導き出せる。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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ることで、圧電層１６０がたわみ変形する。この残留振動が圧電層１６０に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よる振動によ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。
【０１６０】
図２５(Ａ) および図２５（Ｂ）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２５(Ａ) および図２５（Ｂ）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２５(Ａ) および図２５（Ｂ）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。
【０１６１】
図２５(Ａ) および図２５（Ｂ）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することによって、インクの有無を検出する。
【０１６２】
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。デジタル信号を４カウントから８カウントまでの間をＨｉｇｈとし、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。
【０１６３】
図２５（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２５（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２５（Ａ）と図２５（Ｂ）とを比較すると、図２５（Ａ）の方が図２５（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。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する。それによって、共振周波数を求める。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。尚、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２５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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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、所定期間だけデジタル信号をＨｉｇｈとし、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のである。
【０１６６】
さらに、図２５(Ａ)および図２５(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も、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。より詳細には、例えば、図２５(Ａ)の逆起電力波形の頂点と図２５(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、所定時間にデジタル信号をＨｉｇｈとし、逆起電力波形が基準電圧を横切った場合には、インクが無いと判断する。逆起電力波形が基準電圧を横切らない場合には、インクが有ると判断する。
【０１６７】
図２６は、アクチュエータ１０６の製造方法を示す。複数のアクチュエータ１０６（図２６の例では４個）が一体に形成されている。図２６に示した複数のアクチュエータの一体成形物を、それぞれのアクチュエータ１０６において切断することにより、図２７に示すアクチュエータ１０６を製造する。図２６に示す一体成形された複数のアクチュエータ１０６のそれぞれの圧電素子が円形である場合、一体成形物をそれぞれのアクチュエータ１０６において切断することにより、図２２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。
【０１６８】
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。圧電素子１７４は、圧電振動板又は圧電層１６０、上電極又は上部電極１６４、及び下電極又は下部電極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。
【０１６９】
振動板１７６上に複数（図２６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。４個のアクチュエータ１０６は、それぞれ別々に切断されて個別に使用される。
【０１７０】
図２７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。
【０１７１】
図２８は、図２７に示したアクチュエータ１０６の全体の断面を示す。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、かつ弾性変形可能な材料によって形成されている。貫通孔１７８ａと対向するように、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２８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に、図２８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。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、電極と圧電層とを合わせた圧電素子の高さ以上の高さを有する。
【０１７２】
図２９は、図２６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９４０にプレスあるいはレーザー加工等を用いて貫通孔９４０ａを穿孔する。グリーンシート９４０は焼成後に基板１７８となる。グリーンシート９４０はセラミック等の材料で形成される。次に、グリーンシート９４０の表面にグリーンシート９４１を積層する。グリーンシート９４１は、焼成後に振動板１７６となる。グリーンシート９４１は、酸化ジルコニア等の材料で形成される。次に、グリーンシート９４１の表面に導電層９４２、圧電層１６０、導電層９４４を圧膜印刷等の方法で順次形成する。導電層９４２は、後に下部電極１６６となり、導電層９４４は、後に上部電極１６４となる。次に、形成されたグリーンシート９４０、グリーンシート９４１、導電層９４２、圧電層１６０、及び導電層９４４を乾燥して焼成する。スペーサ部材９４７、９４８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。スペーサ部材９４７、９４８は、グリーンシート９４０、９４１と同材料を印刷、あるいはグリーンシートを積層して形成する。このスペーサ部材９４７，９４８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上に、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、さらに安定した高さとすることができる。
【０１７３】
導電層９４２の形成時に導電層９４４との接続部９４４’及びスペーサ部材９４７及び９４８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９４２及び導電層９４４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。
【０１７４】
図３０は、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３０に示したインクカートリッジには、容器１の内部に設けられた貫通孔１ｃに対向するようにインク吸収体７４が、防波壁として配置されている。アクチュエータ７０は、貫通孔１ｃに対向するように容器１の底面に固定される。インク吸収体７４は、インクカートリッジ内でのインクの波や気泡が貫通孔１ｃに侵入するのを防止する。それによって、インクの波や気泡がアクチュエータ７０に接近し、付着するのを防止する。
【０１７５】
ただし、インク吸収体７４は、アクチュエータ７０の付近の多孔質部分７４ａの孔径より、インク供給口２の付近の多孔質部分７４ｂの孔径を小さく設計する。また、インク供給口２の付近の多孔質部分の毛細管力が、インクを保持する程度の毛細管力より小さくなるように設計する。
【０１７６】
それによって、容器１内のインクが消費されてインク吸収体７４がインクから露出すると、インク吸収体７４のインクが自重により流れ出してインク供給口２にインクが流れる。インクが消費され尽くすと、インク吸収体７４は、それらの毛細管力により貫通孔１ｃに残存しているインクを吸い上げるので、貫通孔１ｃの凹部からインクが排出される。そのため、インクエンド時においてアクチュエータ７０の残留振動が変化するので、インクエンドを更に確実に検出することができる。
【０１７７】
従って、インク吸収体７４は、アクチュエータ７０をインクの波から保護するとともに、貫通孔１ｃに残存するインクを吸収し、アクチュエータ７０がインクエンドを検出するのに役立つ。
【０１７８】
図３１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３１（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の底壁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。防波壁としてインク吸収体７８が、容器１の内部に設けられた貫通孔１ｃ内および貫通孔１ｃの周辺に配置されている。インク吸収体７８は、貫通孔１ｃ内に設けられたインク吸収体７８ａおよび貫通孔１ｃの周辺に設けられたインク吸収体７８ｂを有する。
【０１７９】
図３１（Ｂ）は、図３１（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３１（Ｃ）は、図３１（Ｂ）に示したアクチュエータ６５０、および貫通孔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に取り付けられた圧電素子７３とを有する。振動板７２は、弾性変形可能で耐インク性を備える。本実施例では、圧電素子７３および貫通孔１ｃは細長い円形である。
【０１８０】
図３２は貫通孔１ｃの他の実施形態を示す。図３２（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３１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３２（Ａ）においては、貫通孔１ｃは、側面１ｄが上下方向に斜めであり外側に拡大して開いている。図３２（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いる。上方にある段差部１ｆが、下方にある段差部１ｅより広くなっている。図３２（Ｃ）においては、貫通孔１ｃは、インクＫを排出しやすい方向、すなわち供給口２の方向へ延びる溝１ｇを有する。
【０１８１】
尚、防波壁（図示せず）は、アクチュエータ６５０に対向するように配備される。
【０１８２】
図３２（Ａ）から（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２２および図２３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ので、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が残存している場合と大きく異ならせることができるので、インクエンドをより確実に検出することができる。
【０１８３】
図３３（Ａ）は、アクチュエータの他の実施形態を示す斜視図である。図３３（Ｂ）は、図３３（Ａ）の実施例によるアクチュエータ６７０を配備したインクカートリッジの部分的な側断面図である。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、他方の面には圧電素子８２が取り付けられる。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。また、アクチュエータ６７０は、図２２の実施例によるアクチュエータ１０６のうち、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。従って、インクカートリッジを製造する際に製造工程を短縮することができ、コストを低減させる。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。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２２の実施例によるアクチュエータ１０６を、図３０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。また、図３３（Ｂ）に示すように、防波壁１１９２ｕが、窪み８１の近傍にアクチュエータ６７０と対向するように配備されている。
【０１８４】
図３４はアクチュエータのさらに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を構成する基板または取付プレート７９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。
【０１８５】
尚、本実施例においても図３３（Ｂ）と同様に、防波壁（図示せず）が、パッキン７６の近傍にアクチュエータ６７０と対向するように配備されてもよい。しかし、防波壁（図示せず）が、メッシュの形態であるか、または多孔質材のようはインクを通過させる材料の場合は、予め、パッキン７６の周縁に取り付けられていてもよい。防波壁がインクを通過される部材である場合、アクチュエータ６６０はインクの検出をすることができるからである。かかる場合、防波壁１１９２ｕは、アクチュエータ６７０と一体的にインクカートリッジに取り付けられる。かかる場合、防波壁をインクカートリッジに取り付ける行程が省略できるので、製造行程が短縮され、製造のサイクルタイムや製造コストが低減される。
【０１８６】
図３５は、貫通孔１ｃの更に他の実施形態の平面を示す。図３５（Ａ）から（Ｃ）にそれぞれ示したように、貫通孔１ｃの平面形状は、アクチュエータ１０６が取り付け可能な可能な形状であれば、円形、矩形、及び三角形などの任意の形状でよい。
【０１８７】
図３６は、アクチュエータ１０６を取り付けモジュール体１００として一体形成した構成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を載せた構造となっている。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凹部へ装着する際に嵌めやすくなっている。
【０１８８】
図３７は、図３６に示したモジュール体１００の構成を示す分解図である。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。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を収容できるよう中心部に開口部１１４が形成され、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凹部１１３が形成されている。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およびプレート１１０は、液体容器取付部１０１に一体として取り付けられる。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し、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。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。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。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。
【０１８９】
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１０４、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１０４、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。更に、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。
【０１９０】
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２２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、貫通孔１１２とキャビティ１６２は、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ので、インクの水位変化を検出することができる。
【０１９１】
図３８は、モジュール体４００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。
【０１９２】
図３９は、図３８に示したモジュール体４００の構成を示す分解斜視図である。図３６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。
【０１９３】
本実施形態によれば、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は矩形状に形成されている。リードワイヤ４０４ａ及び４０４ｂ、アクチュエータ１０６、フィルム４０８、及びプレート４１０は基台４０２に対して着脱可能として構成しても良い。アクチュエータ１０６、フィルム４０８、及びプレート４１０は、開口部４１４の中心を通り、開口部４１４の平面に対して鉛直方向に延びる中心軸に対して対称に配置されている。更に、アクチュエータ４０６、フィルム４０８、及びプレート４１０の中心は、開口部４１４のほぼ中心軸上に配置されている。
【０１９４】
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。
【０１９５】
図４０は、モジュール体の更に他の実施形態を示す。図３６に示したモジュール体１００と同様に、図４０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およびプレート５１０は、液体容器取付部５０１に一体として取り付けられる。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。
【０１９６】
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。そのため、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。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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
図４１は、図３６に示したモジュール体１００を容器１に装着したときの容器１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。Ｏリングでシールが出来るようにモジュール体１００は図３１で説明したような円柱部を備えることが好ましい。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。また、モジュール体１００に限られず、図３８に示したモジュール体４００、図４０に示したモジュール体５００、又は図４２に示したモジュール体７００Ａ及び７００Ｂ、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。
【０１９９】
図４２（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４２（Ａ）のモジュール体７００Ｂと容器１とは別体であるが、図４２（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。
【０２００】
図４２（Ａ）のモジュール体７００Ｂは、図３６から図４０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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
また、図４２（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４２（Ａ）の実施例では、図３６から図４０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。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。
【０２０３】
図４２（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４２（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４２（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。
【０２０４】
尚、図４２（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２２の基板１７８を使用してもよい。
【０２０５】
図４２（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。
【０２０６】
図４２（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。
【０２０７】
図４３は、図２２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。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及びホルダー１８４を有するインクジェット記録装置に装着される。複数のインクカートリッジ１８０は、それぞれ異なった種類、例えば色のインクを収容する。複数のインクカートリッジ１８０の底面には、少なくとも音響インピーダンス検出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。
【０２０８】
尚、防波壁（図示せず）は、アクチュエータ１０６と対向するようにインクカートリッジ１８０内に配備される。
【０２０９】
図４４は、インクジェット記録装置のヘッド部周辺の詳細を示す。インクジェット記録装置は、インク導入部１８２、ホルダー１８４、ヘッドプレート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１８０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１８０からインクを導入する。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１８３にインクを供給する。インクカートリッジ１８０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１８０からインク導入部１８２へのインクの供給を促す。
【０２１０】
尚、防波壁（図示せず）は、アクチュエータ１０６と対向するようにインクカートリッジ１８０内に配備される。
【０２１１】
図４５は、図４４に示したインクカートリッジ１８０の他の実施形態を示す。図４５（Ａ）のインクカートリッジ１８０Ａは、上下方向に斜めに形成された底面１９４ａにアクチュエータ１０６が装着されている。インクカートリッジ１８０の容器１９４の内部には、容器１９４の内部底面から所定の高さの、アクチュエータ１０６と直面する位置に防波壁１１９２ｖが設けられている。アクチュエータ１０６が、容器１９４の上下方向に対し斜めに装着されているので、インクの掃けが良好になる。
【０２１２】
アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ｖとの間には、インクで満たされた間隙が形成される。また、防波壁１１９２ｖとアクチュエータ１０６のアクチュエータ１０６との間隔は、毛細管力によりインクが保持されない程度に空けられている。容器１９４が横揺れしたときに、横揺れによって容器１９４内部にインクの波が発生し、その衝撃によって、気体や気泡がアクチュエータ１０６によって検出されてアクチュエータ１０６が誤作動する可能性がある。防波壁１１９２ｖを設けることによって、アクチュエータ１０６付近のインクの波を防ぎ、アクチュエータ１０６の誤作動を防ぐことができる。
【０２１３】
図４５（Ｂ）のインクカートリッジ１８０Ｂのアクチュエータ１０６は、容器１９４の供給口の側壁上に装着されている。インク供給口１８７の近傍であれば、アクチュエータ１０６は、容器１９４の側壁又は底面に装着されてもよい。防波壁１１９２ｗは、アクチュエータ１０６に対向するように容器１９４内のインク供給口１８７の付近に配備される。防波壁１１９２ｗは、インクの波を効果的に防ぐためにＬ字型に成形されている。また、アクチュエータ１０６は容器１９４の幅方向の中心に装着されることが好ましい。インクは、インク供給口１８７を通過して外部に供給されるので、アクチュエータ１０６をインク供給口１８７の近傍に設けることにより、インクニアエンド時点までインクとアクチュエータ１０６とが確実に接触する。したがって、アクチュエータ１０６はインクニアエンドの時点を確実に検出することができる。
【０２１４】
更に、アクチュエータ１０６をインク供給口１８７の近傍に設けることで、容器をキャリッジ上のカートリッジホルダに装着する際に、容器上のアクチュエータ１０６とキャリッジ上の接点との位置決めが確実となる。その理由は、容器とキャリッジとの連結において最も重要なのは、インク供給口と供給針との確実な結合である。少しでもずれがあると供給針の先端を痛めてしまったりあるいはＯリングなどのシーリング構造にダメージを与えてしまいインクが漏れ出してしまうからである。このような問題点を防ぐために、通常インクジェットプリンタは容器をキャリッジにマウントする時に正確な位置合わせができるような特別な構造を有している。よって供給口近傍にアクチュエータを配置させることにより、アクチュエータの位置合わせも同時に確実なものとなるのである。さらに、アクチュエータ１０６を容器１９４の幅方向の中心に装着することで、より確実に位置合わせすることができる。容器が、ホルダへの装着時に幅方向中心線を中心として軸揺動した場合に、もっともその揺れが少ないからである。
【０２１５】
図４６はインクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図４６（Ａ）はインクカートリッジ１８０Ｃの断面図、図４６（Ｂ）は図４６（Ａ）に示したインクカートリッジ１８０Ｃの側壁１９４ｂを拡大した断面図、及び図４６（Ｃ）はその正面からの透視図である。インクカートリッジ１８０Ｃは、半導体記憶手段７とアクチュエータ１０６とが同一の回路基板６１０上に形成されている。図４６（Ａ）に示すように、防波壁１１９２ｘが、アクチュエータ７００に対向するように容器１９４内に配備されている。図４６（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。アクチュエータ１０６の周囲を囲むように異型Ｏリング６１４が、側壁１９４ｂに装着される。側壁１９４ｂには、回路基板６１０をインクの容器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をかしめることによって回路基板６１０をインクの容器１９４に接合し、異型Ｏリング６１４を回路基板６１０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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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、すなわちインクが容器１９４内に満たされたとき、又はエンドのとき、すなわち容器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。
【０２１９】
図４７は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図４７（Ａ）に示すインクカートリッジ１８０Ｅは、容器１９４の側壁１９４ｂに上下方向に長いアクチュエータ６０６を装着する。防波壁１１９２ｘが、アクチュエータ６０６の振動領域の全体に対向するように容器１９４内に配備される。上下方向に長いアクチュエータ６０６によって、容器１９４内のインク残量の変化を連続的に検出することができる。アクチュエータ６０６の長さは、側壁１９４ｂに高さの半分以上の長さを有することが望ましく、図４７（Ａ）においては、アクチュエータ６０６は側壁１９４ｂのほぼ上端からほぼ下端までの長さを有する。従って、防波壁１１９２ｘも側壁１９４ｂのほぼ上端からほぼ下端までの長さを有する。防波壁１１９２ｘを設けることによって、アクチュエータ６０６付近のインクの波を防ぎ、アクチュエータ６０６の誤作動を防ぐことができる。また、防波壁１１９２ｘはインクが揺動することに発生した気泡がアクチュエータ６０６に侵入するのを防ぐ。
【０２２０】
図４７（Ｂ）に示すインクカートリッジ１８０Ｆは、容器１９４の側壁１９４ｂに複数のアクチュエータ１０６を装着し、複数のアクチュエータ１０６の直面に防波壁１１９２ｘを備える。容器１９４の内部には、側壁１９４ｂの内部側面から所定の間隔をおいて上下方向に長い防波壁１１９２ｘが設けられている。アクチュエータ１０６と防波壁１１９２ｘとの間には、インクで満たされた間隙が形成される。また、防波壁１１９２ｘとアクチュエータ１０６との間隔は、毛細管力によりインクが保持されない程度に空けられている。容器１９４が横揺れしたときに横揺れによって容器１９４内部にインクの波が発生し、その衝撃によって気体や気泡がアクチュエータ１０６によって検出されてしまい、アクチュエータ１０６が誤作動する可能性がある。図４７（Ｂ）の実施例と同様に、防波壁１１９２ｘを設けることによって、アクチュエータ１０６付近のインクの波立ちを防ぎ、アクチュエータ１０６の誤作動を防ぐことができる。また、防波壁１１９２ｘはインクが揺動することで発生した気泡がアクチュエータ１０６に侵入するのを防ぐ。
【０２２１】
図４８は、インクカートリッジ１８０の更に他の実施形態を示す。図４８（Ａ）のインクカートリッジ１８０Ｇは、容器１９４内のインクの液面に対してそれぞれ上方および下方にある頂壁１０８０および底壁１０９０を有する。複数の防波壁２１２ａは、頂壁１０８０から底壁１０９０に向かって延びている。それぞれの防波壁２１２ａの下端と容器１９４の底面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１８０Ｇは複数の防波壁２１２ａ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１９４の壁のうち、インク供給口１８７と対向する側の側壁１０７０にアクチュエータ１０６が装着されている。アクチュエータ１０６は、容器１９４の幅方向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が配置される側からインク供給口１８７の側へと向かうにしたがって、収容室２１は広くなっている。
【０２２２】
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のインクの水位が下がっている間、他の収容室２１３にはインクが満たされている。インク供給口１８７に最も近い収容室２１３のインクが消費され尽くすと、空気が、インク供給口１８７から数えて２番目の収容室２１３に侵入し、２番目の収容室２１３内のインクが消費され始めて、２番目の収容室２１３のインクの水位が下がり始める。この時点で、インク供給室１８７から数えて３番目以降の収容室２１３には、インクが満たされている。このように、インク供給口１８７に近い収容室２１３から遠い収容室２１３へと順番にインクが消費される。
【０２２３】
アクチュエータ１０６がインク供給口１８７から遠い収容室２１３に容器配置されているので、アクチュエータ１０６はインクエンドを検出することができる。また、複数の防波壁２１２ａが防波壁となり、インクの波をより効果的に防止することができる。
【０２２４】
図４８（Ｂ）のインクカートリッジ１８０Ｈは、容器１９４内のインクの液面に対してそれぞれ上方および下方にある頂壁１０８０および底壁１０９０を有する。複数の防波壁２１２ｂは、頂壁１０８０と底壁１０９０とから交互に延びている。複数の防波壁２１２ｂのうち、底壁１０９０から延びている防波壁２１２ｂと、容器１９４の幅方向にある側壁（図示せず）と、の間には間隙を有する。従って、各収容室２１３のインクの液面のレベルは等しい。
【０２２５】
また、複数の防波壁２１２ｂのうち、上壁１０９０から延びている防波壁２１２ｂと、容器１９４の幅方向にある側壁（図示せず）と、の間は、液密または気密に結合してもよい。複数の防波壁２１２ｂのうち、アクチュエータ１０６に最も近い防波壁２１２ｂが頂壁１０８０から延びている場合、容器１９４内のインクの液面のレベルがアクチュエータ１０６に最も近い防波壁２１２ｂの下端２１２ｆに達したときに、アクチュエータ１０６に最も近い収容室２１３へ気体が侵入する。従って、アクチュエータ１０６が、インクエンドを検出するときのインクの液面のレベルは、下端２１２ｆのインクの液面に対する上下の位置によって決まる。
【０２２６】
図４８（Ｃ）のインクカートリッジ１８０Ｉにおいては、アクチュエータ１０６は、側壁１０８０のうち頂壁１０８０との境界付近に配備されている。インクカートリッジ１８０Ｉは、防波壁２１２ｃによって仕切られる少なくとも二つの収容室２１３ａおよび収容室２１３ｂを有する。二つの収容室のうち、インク供給口１８７に比較的に近い供給口側収容室２１３ａには多孔質部材１１００を配備する。二つの収容室のうち、インク供給口１８７から比較的に遠い奥側収容室２１３ｂにはアクチュエータ１０６を配備する。収容室２１３ｂの頂壁１０８０には、インクカートリッジ１８０Ｉの製造時や不使用のまま長期間放置した場合に入る気泡を捕らえる凹部であるバッファ２１４が形成される。図４８（Ｃ）において、バッファ２１４は、容器１９４の側壁１９４ｂから上方に張り出す凹部として形成される。多孔質部材１１００およびバッファ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、収容室２１３ｂの容量や防波壁２１２ｃの長さを変えることによって、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。
【０２２７】
図４８（Ｄ）のインクカートリッジ１８０Ｊにおいては、複数の防波壁２１２ｄが、容器１９４の側壁１０７０および側壁１１１０から交互に延びている。また、防波壁２１２ｄは、その一端２１２ｄｄがそれぞれインクの液面の上方へ向かうように傾斜する。ただし、防波壁２１２ｄと、容器１９４の側壁１０７０と側壁１１１０との間に介在する側壁（図示せず）と、の間には、インクを通過させる程度の間隙が設けられる。従って、防波壁２１２ｄ上にはインクが残留しない。複数のアクチュエータ１０６が、容器１９４の壁のうち、インクの液面に対してほぼ垂直に延びる側壁１０７０に配備される。複数のアクチュエータ１０６は、互いにインク液面に対して異なる高さに配備される。それによって、インクの消費状態を段階的に検出できる。本実施例においては、バッファ２１４が、頂壁１０８０のうち、アクチュエータ１０６が配備される側壁１０７０の付近に配設されている。
【０２２８】
図４９は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の平断面図を示す。本実施例のインクカートリッジ１８０Ｋにおいて、アクチュエータ１０６が、インク供給口１８７に対向する位置にある側壁１０７０に配備される。複数の防波壁２１２ｅは、側壁１０７０とインク供給口１８７が配設される側面との間を介在する第１の側壁１１２０ａおよび第２の側壁１１２０ｂから交互に延びている。側壁１１２０ａおよび側壁１１２０ｂによって、インクの波からアクチュエータ１０６を効果的に防護するとともに、気泡の発生を抑制する。
【０２２９】
図５０は、本発明に従ったインクカートリッジのさらに他の実施例の平断面図を示す。本実施例のインクカートリッジ１８０Ｌにおいて、アクチュエータ１０６が、インク供給口１８７に対向する位置にある側壁１０７０に配備される。防波壁２１２ｇは、防波壁の端の少なくとも一部分がアクチュエータ１０６が配備される側壁１０７０に向かうように屈曲している屈曲部８００を有し、防波壁２１２ｇとアクチュエータ１０６との間には毛細管力が作用しない。また、屈曲部８００と側壁１０７０との間には毛細管力が作用するような間隙が設けられる。したがって、気泡がアクチュエータ１０６と防波壁２１２ｇとの間に侵入することを防止する。一方で、アクチュエータ１０６の周辺のインクは、インクカートリッジ１０８Ｌの他のインクの水位と等しい。従って、アクチュエータ１０６は、インクカートリッジ１０８Ｌ内のインクの消費状態を正確に検知できる。
【０２３０】
図５１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５１（Ａ）のインクカートリッジ２２０Ａは、インクカートリッジ２２０Ａの壁のうち、インクの液面に対して上方にある頂壁１０８１からインクの液面に対して下方へと延びている第１の防波壁２２２を有する。第１の防波壁２２２の下端とインクカートリッジ２２０Ａの底壁１０９１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の防波壁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の防波壁２２４が、形成されている。第２の防波壁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。
【０２３１】
第１の防波壁２２２によって、インク供給口２３０から見て、第１の防波壁２２２の奥の方に第１の収容室２２５ａが形成される。一方、第２の防波壁２２４によって、インク供給口２３０から見て第２の防波壁２２２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の防波壁２２２及び第２の防波壁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、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。
【０２３２】
インクカートリッジ２２０Ａのインク供給口２３０側の側壁１０７１、すなわち第２の収容室２２５ｂのインク供給口２３０側の側壁１０７１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、側壁１０７１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を側壁１０７１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の供給室２２５ｂから第１の供給室２２５ａへ逆流するのを防ぐ。
【０２３３】
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。
【０２３４】
図５１（Ｃ）及び（Ｄ）は、逆止弁２２８の詳細の断面を示す。図５１（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５１（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。
【０２３５】
図５１（Ｂ）のインクカートリッジ２２０Ｂは、図５１（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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
【発明の効果】
本発明に従った液体容器は、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する。
【０２３９】
本発明に従った液体容器は、液体容器内の液体が圧電装置付近において波打ち、または泡立つことを防止できる。
【０２４０】
さらに、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、液体の消費量を正確に検出できる。
【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】単色、例えばブラックインク用のインクカートリッジの他の実施例を示す図である。
【図３】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４】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５】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６】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】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】本発明のインクカートリッジの更に他の実施形態を示す図である。
【図１４】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１５】複数種類のインクを収容するインクカートリッジの他の実施例を示す図である。
【図１６】複数種類のインクを収容するインクカートリッジのさらに他の実施例を示す図である。
【図１７】複数種類のインクを収容するインクカートリッジのさらに他の実施例を示す図である。
【図１８】本発明のインクジェット記録装置の実施形態の部分的な断面を示す図である。
【図１９】本発明に従ったサブタンクユニットの実施例の断面図を示す図である。
【図２０】本発明に従ったサブタンクユニットの実施例の断面図を示す図である。
【図２１】本発明に従ったサブタンクユニットの他の実施例の断面図を示す図である。
【図２２】アクチュエータ１０６の詳細を示す図である。
【図２３】アクチュエータ１０６およびその周辺の詳細を示す図である。
【図２４】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２５】アクチュエータ１０６の逆起電力波形を示す図である。
【図２６】アクチュエータ１０６の他の実施形態を示す図である。
【図２７】図２６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２８】図２８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２９】図２６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３０】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３１】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３２】貫通孔１ｃの他の実施形態を示す図である。
【図３３】アクチュエータの更に他の実施形態を示す図である。
【図３４】アクチュエータの他の実施形態を示す図である。
【図３５】貫通孔１ｃの更に他の実施形態の平面を示す図である。
【図３６】モジュール体を示す斜視図である図である。
【図３７】モジュール体の構成を示す分解図である。
【図３８】モジュール体の他の実施形態を示す図である。
【図３９】モジュール体の構成を示す分解図である。
【図４０】モジュール体の更に他の実施形態を示す図である。
【図４１】図３６に示したモジュール体１００を容器１に装着した断面の例を示す図である。
【図４２】モジュール体の更に他の実施形態を示す図である。
【図４３】図２２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４４】インクジェット記録装置の詳細を示す図である。
【図４５】図４４に示したインクカートリッジ１８０の他の実施形態を示す図である。
【図４６】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４７】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４８】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４９】インクカートリッジ１８０の他の実施形態を示す図である。
【図５０】インクカートリッジ１８０の他の実施形態を示す図である。
【図５１】モジュール体を用いたインクカートリッジの更に他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１・・・容器
１ａ・・・底面
１ｂ・・・側壁
１ｃ、９４０ａ・・・貫通孔
１ｄ、・・・側面
１ｅ、１ｆ・・・段差部
１ｇ、１ｈ・・・溝
２・・・インク供給口
３、１５、１６、１７、、７０・・・アクチュエータ
４・・・パッキン
５・・・バネ
６・・・弁体
７・・・半導体記憶手段
８・・・容器
８ａ・・・底面
９、１０、１１・・・部屋
１２、１３、１４・・・インク供給口
２０・・・固定基板
２１、２３・・・導電材料層
２１ａ、２３ａ・・・接続端子
２２・・・グリーンシート
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・・・インク収容室
３５・・・インク供給路
３６・・・膜弁
３７・・・フィルタ
３８・・・弁体
６７・・・板材
７１・・・接着剤層
７２、８０、１７８・・・基板
７３、８２、圧電振動板
７４、７５・・・防波壁
７６・・・パッキン
７７・・・カシメ孔
８１・・・窪み
１００、４００，５００、７００・・・モジュール
１０２・・・基台部
１０４、３６２・・・リードワイヤ
１０６、６５０、６６０、６７０・・・アクチュエータ
１０８・・・フィルム
１１０・・・プレート
１１２・・・キャビティ
１１３・・・凹部
１１４・・・開口部
１１６・・・円柱部
１６０・・・圧電層
１６２、３７０・・・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・・・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
１９４・・・容器
１９４ａ・・・底面
１９４ｂ・・・側壁
２１２、２２７、１１９２・・・防波壁
２１３、２１３ａ、２１３ｂ・・・収容室
２１４・・・バッファ
２２０・・・インクカートリッジ
２２２・・・防波壁
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
３５０・・・取付プレート
３６０・・・基台部
３６４・・・モールド部
３７０・・・キャビティ
３７２・・・シーリング構造
４０２、５０２・・・基台
４０３・・・円柱状の台
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・・・取付構造体
６０６・・・アクチュエータ
６１０・・・基板
６１２・・・端子
９４０、９４１・・・グリーンシート
９４２、９４４・・・導電層
９４４’・・・接続部
９４７、９４８・・・補助導電層
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】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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