(57)【要約】【課題】一種類の駆動信号を印加するだけで圧電素子の取付位置における液体の有無の何れの状態も正確に検出可能な液体収容容器等を提供する。【解決手段】液体を収容する液体収容部と、該液体収容部の所定位置に設けられ、駆動信号のｎ個のパルスが印加された後に残留振動を生じる圧電素子であって、該残留振動によって出力信号を出力する圧電素子と、を備え、前記所定位置に液体が無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体収容容器。  ｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）−１／２｝／（２ｎ―１）×ν１   ≦ν０≦｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）＋１／２｝／（２ｎ―１）×ν１    ここでｋは１以上の任意の整数である。【選択図】  図２０
2006212828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する液体収容部と、
該液体収容部の所定位置に設けられ、駆動信号のｎ個のパルスが印加された後に残留振動を生じる圧電素子であって、該残留振動によって出力信号を出力する圧電素子と、を備え、
前記所定位置に液体が無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体収容容器。
｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）−１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
≦ν０≦｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）＋１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
ここでｋは１以上の任意の整数である。
【請求項２】
請求項１に記載の液体収容容器において、
前記共振周波数ν０及び前記共振周波数ν１が、以下の関係を満足することを特徴とする液体収容容器。
ν０＝（２ｋ＋１）×ν１
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体収容容器において、
前記パルスの印加期間の大きさは、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の振動周期の半分であることを特徴とする液体収容容器。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の液体収容容器において、
前記駆動信号が複数個のパルスを有する場合には、前記パルスの印加周期は、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の振動周期と同じであることを特徴とする液体収容容器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の液体収容容器において、
前記液体収容部の中の液体の振動の影響を前記圧電素子が受けないようにするためのバッファ室が、前記所定位置の近傍に設けられていることを特徴とする液体収容容器。
【請求項６】
請求項５に記載の液体収容容器において、
前記液体収容部には開口部が設けられており、
前記開口部が振動板により塞がれており、
前記振動板に前記圧電素子が設けられており、
前記開口部の中心と前記圧電素子の中心が一致していることを特徴とする液体収容容器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の液体収容容器において、
前記液体はインクであり、
前記液体収容容器はインクカートリッジであることを特徴とする液体収容容器。
【請求項８】
インクを収容するインク収容部と、
該インク収容部の所定位置に設けられ、駆動信号のｎ個のパルスが印加された後に残留振動を生じる圧電素子であって、該残留振動によって出力信号を出力する圧電素子と、を備え、
前記インク収容部の中のインクの振動の影響を前記圧電素子が受けないようにするためのバッファ室が、前記所定位置の近傍に設けられており、
前記インク収容部には開口部が設けられており、
前記開口部が振動板により塞がれており、
前記振動板に前記圧電素子が設けられており、
前記開口部の中心と前記圧電素子の中心が一致しており、
前記パルスの印加期間は、前記所定位置にインクが有る時の残留振動の振動周期の半分であり、
前記駆動信号が複数個のパルスを有する場合には、前記パルスの印加周期は、前記所定位置にインクが有る時の残留振動の振動周期と同じであり、
前記所定位置にインクが無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置にインクが有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体収容容器。
ν０＝（２ｋ＋１）×ν１
ここでｋは１以上の任意の整数である。
【請求項９】
媒体へ向けてノズルから吐出するための液体を収容する液体収容部と、
該液体収容部の所定位置に設けられ、駆動信号のｎ個のパルスが印加された後に残留振動を生じる圧電素子であって、該残留振動によって出力信号を出力する圧電素子と、を備え、
前記所定位置に液体が無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体吐出装置。
｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）−１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
≦ν０≦｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）＋１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
ここでｋは１以上の任意の整数である。
【請求項１０】
液体を収容する液体収容部の所定位置に設けられた圧電素子に、駆動信号のｎ個のパルスを印加し、
前記駆動信号の印加後の残留振動による前記圧電素子からの出力信号を検出し、
前記所定位置での前記液体の有無による前記残留振動の共振周波数の違いを利用して、前記出力信号に基づいて前記所定位置での液体の有無を検出する液体量検出方法であって、
前記所定位置に液体が無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体量検出方法。
｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）−１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
≦ν０≦｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）＋１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
ここでｋは１以上の任意の整数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収容容器、液体吐出装置、及び液体量検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置としてのインクジェットプリンタは、液体としてのインクを用紙に吐出することによって前記用紙の所定位置に多数のドットを形成し、これによって印刷画像を印刷する。そして、このようなプリンタでは、印刷によりインクを消費し、インクが切れたときには、ユーザは、液体収容容器としてのインクカートリッジの交換を行う。
【０００３】
このインクカートリッジ内のインク量を検出する方法としては、インクカートリッジに取り付けられた圧電素子に駆動信号を印加し、駆動信号の印加後の残留振動による圧電素子からの出力信号を検出し、この検出結果に基づいてインク残量を検出する方法が知られている。
【０００４】
そして、この検出方法では、インクの有無を正確に検出すべく、二種類の駆動信号を使用する。一方の駆動信号の周波数は、インクが無い時の残留振動の共振周波数に揃えられ、これによってインク無し状態の残留振動の振幅を大きく励起し、他方の駆動信号の周波数は、インクが有る時の残留振動の共振周波数に揃えられ、これによって、インク有り状態の残留振動の振幅を大きく励起する。そして、これによって、インクの有無の検出精度を高めている（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１１２４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この方法では、最初にインク有り状態の残留振動の共振周波数の駆動信号で圧電素子を駆動して、圧電素子の取付位置にインクが有るかを検出し、次いでインク無し状態の残留振動の共振周波数の駆動信号で圧電素子を駆動して、圧電素子の取付位置にインクが無いかを検出することになり、つまり、二種類の駆動信号を印加することから計２回の検出動作が必要となって、検出時間が長くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一種類の駆動信号を印加するだけで圧電素子の取付位置における液体の有無の何れの状態も正確に検出可能な液体収容容器、液体吐出装置、及び液体量検出方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための主たる発明は、
液体を収容する液体収容部と、
該液体収容部の所定位置に設けられ、駆動信号のｎ個のパルスが印加された後に残留振動を生じる圧電素子であって、該残留振動によって出力信号を出力する圧電素子と、を備え、
前記所定位置に液体が無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体収容容器。
【０００８】
｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）−１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
≦ν０≦｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）＋１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
ここでｋは１以上の任意の整数である。
【０００９】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
液体を収容する液体収容部と、
該液体収容部の所定位置に設けられ、駆動信号のｎ個のパルスが印加された後に残留振動を生じる圧電素子であって、該残留振動によって出力信号を出力する圧電素子と、を備え、
前記所定位置に液体が無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体収容容器。  
｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）−１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
≦ν０≦｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）＋１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
ここでｋは１以上の任意の整数である。
【００１２】
このような液体収容容器によれば、液体無し時の共振周波数ν０及び液体有り時の共振周波数ν１は、上記関係式で規定される範囲に収められている。従って、所定のパルスを有する駆動信号を一種類だけ選定して圧電素子に印加すれば、液体の有無の何れの状態においても圧電素子に大きな残留振動を励起させることができ、その結果、前記所定位置における液体の有無を正確に検出可能となる。つまり、二種類の駆動信号を用いずに一種類の駆動信号のみを用いて、液体の有無の正確な検出を行うことができる。
【００１３】
かかる液体収容容器において、前記共振周波数ν０及び前記共振周波数ν１が、以下の関係を満足するのが望ましい。  
ν０＝（２ｋ＋１）×ν１
このような液体収容容器によれば、液体無し時の共振周波数ν０は、液体有り時の共振周波数ν１の２ｋ＋１倍になっている。従って、所定のパルスを有する駆動信号を一種類だけ選定して圧電素子に印加すれば、液体の有無の何れの状態においても圧電素子に、より一層大きな残留振動を励起させることができ、その結果、前記所定位置における液体の有無をより正確に検出可能となる。つまり、二種類の駆動信号を用いずに一種類の駆動信号のみを用いて、液体の有無の正確な検出をより確実に行うことができる。
【００１４】
かかる液体収容容器において、前記パルスの印加期間の大きさは、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の振動周期の半分であるのが望ましい。  
このような液体収容容器によれば、前記駆動信号によって励起される残留振動の振幅を確実に大きくすることができる。
【００１５】
かかる液体収容容器において、前記駆動信号が複数個のパルスを有する場合には、前記パルスの印加周期は、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の振動周期と同じであるのが望ましい。  
このような液体収容容器によれば、前記駆動信号が複数個のパルスを有する場合に、前記駆動信号によって励起される残留振動の振幅を確実に大きくすることができる。
【００１６】
かかる液体収容容器において、前記液体収容部の中の液体の振動の影響を前記圧電素子が受けないようにするためのバッファ室が、前記所定位置の近傍に設けられているのが望ましい。  
このような液体収容容器によれば、液体収容部内の液体の振動の影響を受けずに、残留振動を検出することができる。
【００１７】
かかる液体収容容器において、前記液体収容部には開口部が設けられており、
前記開口部が振動板により塞がれており、
前記振動板に前記圧電素子が設けられており、
前記開口部の中心と前記圧電素子の中心が一致していることを特徴とする液体収容容器。  
このような液体収容容器によれば、振動板の共振周波数を精度良く検出できる。
【００１８】
かかる液体収容容器において、前記液体はインクであり、
前記液体収容容器はインクカートリッジであるのが望ましい。
【００１９】
このような液体収容容器によれば、二種類の駆動信号を用いずに一種類の駆動信号のみを用いて、液体の有無の正確な検出を実行可能なインクカートリッジを提供できる。
【００２０】
また、インクを収容するインク収容部と、
該インク収容部の所定位置に設けられ、駆動信号のｎ個のパルスが印加された後に残留振動を生じる圧電素子であって、該残留振動によって出力信号を出力する圧電素子と、を備え、
前記インク収容部の中のインクの振動の影響を前記圧電素子が受けないようにするためのバッファ室が、前記所定位置の近傍に設けられており、
前記インク収容部には開口部が設けられており、
前記開口部が振動板により塞がれており、
前記振動板に前記圧電素子が設けられており、
前記開口部の中心と前記圧電素子の中心が一致しており、
前記パルスの印加期間は、前記所定位置にインクが有る時の残留振動の振動周期の半分であり、
前記駆動信号が複数個のパルスを有する場合には、前記パルスの印加周期は、前記所定位置にインクが有る時の残留振動の振動周期と同じであり、
前記所定位置にインクが無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置にインクが有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体収容容器。  
ν０＝（２ｋ＋１）×ν１
ここでｋは１以上の任意の整数である。  
このような液体収容容器によれば、記述のほぼ全ての効果を奏するため、本発明の目的が最も有効に達成される。
【００２１】
また、媒体へ向けてノズルから吐出するための液体を収容する液体収容部と、
該液体収容部の所定位置に設けられ、駆動信号のｎ個のパルスが印加された後に残留振動を生じる圧電素子であって、該残留振動によって出力信号を出力する圧電素子と、を備え、
前記所定位置に液体が無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体吐出装置の実現も可能である。  
｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）−１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
≦ν０≦｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）＋１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
ここでｋは１以上の任意の整数である。
【００２２】
また、液体を収容する液体収容部の所定位置に設けられた圧電素子に、駆動信号のｎ個のパルスを印加し、
前記駆動信号の印加後の残留振動による前記圧電素子からの出力信号を検出し、
前記所定位置での前記液体の有無による前記残留振動の共振周波数の違いを利用して、前記出力信号に基づいて前記所定位置での液体の有無を検出する液体量検出方法であって、
前記所定位置に液体が無い時の残留振動の共振周波数ν０と、前記所定位置に液体が有る時の残留振動の共振周波数ν１とが、以下の関係を満足することを特徴とする液体量検出方法の実現も可能である。  
｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）−１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
≦ν０≦｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）＋１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
ここでｋは１以上の任意の整数である。
【００２３】
＝＝＝液体吐出システム１００の構成＝＝＝
＜全体構成について＞
図１は、液体吐出システム１００の構成を説明する図である。例示した液体吐出システム１００は、液体吐出装置としてのプリンタ１と、液体吐出制御装置としてのコンピュータ１１０とを含んでいる。具体的には、この液体吐出システム１００は、プリンタ１と、コンピュータ１１０と、表示装置１２０と、入力装置１３０と、記録再生装置１４０とを有している。
【００２４】
プリンタ１は、用紙、布、フィルム等の媒体に画像を印刷する。コンピュータ１１０は、プリンタ１と通信可能に接続されている。そして、プリンタ１に画像を印刷させるため、コンピュータ１１０は、その画像に応じた印刷データをプリンタ１に出力する。このコンピュータ１１０には、アプリケーションプログラムやプリンタドライバ等のコンピュータプログラムがインストールされている。表示装置１２０は、ディスプレイを有している。この表示装置１２０は、例えば、コンピュータプログラムのユーザーインタフェースを表示するためのものである。入力装置１３０は、例えば、キーボード１３１やマウス１３２である。記録再生装置１４０は、例えば、フレキシブルディスクドライブ装置１４１やＣＤ−ＲＯＭドライブ装置１４２である。
【００２５】
＝＝＝コンピュータ１１０＝＝＝
＜コンピュータ１１０の構成について＞
図２は、コンピュータ１１０、及びプリンタ１の構成を説明するブロック図である。まず、コンピュータ１１０の構成について簡単に説明する。このコンピュータ１１０は、前述した記録再生装置１４０と、ホスト側コントローラ１１１とを有している。記録再生装置１４０は、ホスト側コントローラ１１１と通信可能に接続されており、例えばコンピュータ１１０の筐体に取り付けられている。ホスト側コントローラ１１１は、コンピュータ１１０における各種の制御を行うものであり、前述した表示装置１２０や入力装置１３０も通信可能に接続されている。このホスト側コントローラ１１１は、インタフェース部１１２と、ＣＰＵ１１３と、メモリ１１４とを有する。インタフェース部１１２は、プリンタ１との間に介在し、データの受け渡しを行う。ＣＰＵ１１３は、コンピュータ１１０の全体的な制御を行うための演算処理装置である。メモリ１１４は、ＣＰＵ１１３が使用するコンピュータプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、磁気ディスク装置等によって構成される。このメモリ１１４に格納されるコンピュータプログラムとしては、前述したように、アプリケーションプログラムやプリンタドライバがある。そして、ＣＰＵ１１３は、メモリ１１４に格納されているコンピュータプログラムに従って各種の制御を行う。
【００２６】
プリンタドライバは、コンピュータ１１０に、画像データを印刷データに変換させ、この印刷データをプリンタ１へ送信する。印刷データは、プリンタ１が解釈できる形式のデータであって、各種のコマンドデータと、画素データＳＩ（図８等を参照。）とを有する。コマンドデータとは、プリンタ１に特定の動作の実行を指示するためのデータである。このコマンドデータには、例えば、給紙を指示するコマンドデータ、搬送量を示すコマンドデータ、排紙を指示するコマンドデータがある。
【００２７】
＝＝＝プリンタ１＝＝＝
＜プリンタ１の構成について＞
図３Ａは、本実施形態のプリンタ１の構成を示す図である。図３Ｂは、本実施形態のプリンタ１の構成を説明する側面図である。なお、以下の説明では、図２も参照する。
【００２８】
プリンタ１は、用紙搬送機構２０、キャリッジ移動機構３０、ヘッドユニット４０、検出器群５０、プリンタ側コントローラ６０、及び駆動信号生成回路７０を有する。なお、本実施形態において、プリンタ側コントローラ６０及び駆動信号生成回路７０は、共通のコントローラ基板ＣＴＲに設けられている。また、ヘッドユニット４０は、ヘッド制御部ＨＣと、ヘッド４１とを有している。
【００２９】
このプリンタ１では、プリンタ側コントローラ６０によって制御対象部、すなわち用紙搬送機構２０、キャリッジ移動機構３０、ヘッドユニット４０（ヘッド制御部ＨＣ、ヘッド４１）、及び駆動信号生成回路７０が制御される。これにより、プリンタ側コントローラ６０は、コンピュータ１１０から受け取った印刷データに基づき、用紙Ｓに画像を印刷させる。また、検出器群５０の各検出器は、プリンタ１内の状況を監視している。そして、各検出器は、検出結果をプリンタ側コントローラ６０に出力する。各検出器からの検出結果を受けたプリンタ側コントローラ６０は、その検出結果に基づいて制御対象部を制御する。
【００３０】
＜用紙搬送機構２０について＞
用紙搬送機構２０は、媒体を搬送させる媒体搬送部に相当する。この用紙搬送機構２０は、用紙Ｓを印刷可能な位置に送り込んだり、この用紙Ｓを搬送方向に所定の搬送量で搬送させたりする。この搬送方向は、キャリッジ移動方向と交差する方向である。そして、用紙搬送機構２０は、給紙ローラ２１と、搬送モータ２２と、搬送ローラ２３と、プラテン２４と、排紙ローラ２５とを有する。給紙ローラ２１は、紙挿入口に挿入された用紙Ｓをプリンタ１内に自動的に送るためのローラであり、この例ではＤ形の断面形状をしている。搬送モータ２２は、用紙Ｓを搬送方向に搬送させるためのモータであり、その動作は、プリンタ側コントローラ６０によって制御される。搬送ローラ２３は、給紙ローラ２１によって送られてきた用紙Ｓを、印刷可能な領域まで搬送するためのローラである。この搬送ローラ２３の動作も搬送モータ２２によって制御される。プラテン２４は、印刷中の用紙Ｓを、この用紙Ｓの裏面側から支持する部材である。排紙ローラ２５は、印刷が終了した用紙Ｓを搬送するためのローラである。
【００３１】
＜キャリッジ移動機構３０について＞
キャリッジ移動機構３０は、ヘッドユニット４０が取り付けられたキャリッジＣＲをキャリッジ移動方向に移動させるためのものである。キャリッジ移動方向には、一側から他側への移動方向と、他側から一側への移動方向が含まれている。なお、ヘッドユニット４０はヘッド４１を有するので、キャリッジ移動方向はヘッド４１の移動方向に相当し、キャリッジ移動機構３０はヘッド４１を移動方向に移動させるヘッド移動部に相当する。そして、このキャリッジ移動機構３０は、キャリッジモータ３１と、ガイド軸３２と、タイミングベルト３３と、駆動プーリー３４と、従動プーリー３５とを有する。キャリッジモータ３１は、キャリッジＣＲを移動させるための駆動源に相当する。このキャリッジモータ３１は、プリンタ側コントローラ６０によって動作が制御される。そして、キャリッジモータ３１の回転軸には、駆動プーリー３４が取り付けられている。この駆動プーリー３４は、キャリッジ移動方向の一端側に配置されている。駆動プーリー３４とは反対側のキャリッジ移動方向の他端側には、従動プーリー３５が配置されている。タイミングベルト３３は、キャリッジＣＲに接続されているとともに、駆動プーリー３４と従動プーリー３５に架け渡されている。ガイド軸３２は、キャリッジＣＲを移動可能な状態で支持する。このガイド軸３２は、キャリッジ移動方向に沿って取り付けられている。従って、キャリッジモータ３１が動作すると、キャリッジＣＲは、このガイド軸３２に沿ってキャリッジ移動方向に移動する。
【００３２】
キャリッジＣＲには、取り外し可能にインクカートリッジ８７が装着される。インクカートリッジ８７には、インクが収容されており、このインクがヘッド４１に供給される。なお、本実施形態のインクカートリッジ８７には、収容しているインクの残量を検出するための液面検出部９０（後述）が設けられている。
【００３３】
＜ヘッドユニット４０について＞
ヘッドユニット４０は、インクを用紙Ｓに向けて吐出させるためのものである。このヘッドユニット４０は、キャリッジＣＲに取り付けられている。このヘッドユニット４０が有するヘッド４１は、ヘッドケース４２の下面に設けられている。また、ヘッドユニット４０が有するヘッド制御部ＨＣは、ヘッドケース４２の内部に設けられている。なお、このヘッド制御部ＨＣについては、後で詳しく説明する。
【００３４】
図４は、ヘッド４１の構造を説明するための断面図である。例示したヘッド４１は、流路ユニット４１Ａと、アクチュエータユニット４１Ｂとを有する。流路ユニット４１Ａは、ノズルＮｚが設けられたノズルプレート４１１と、インク貯留室４１２ａとなる開口部が形成された貯留室形成基板４１２と、インク供給口４１３ａが形成された供給口形成基板４１３とを有する。アクチュエータユニット４１Ｂは、圧力室４１４ａとなる開口部が形成された圧力室形成基板４１４と、圧力室４１４ａの一部を区画する振動板４１５と、供給側連通口４１６ａとなる開口部が形成された蓋部材４１６と、振動板４１５の表面に形成されたピエゾ素子（圧電素子）４１７とを有する。このヘッド４１には、インク貯留室４１２ａから圧力室４１４ａを通ってノズルＮｚに至る一連の流路が形成されている。使用時において、この流路はインクで満たされており、ピエゾ素子４１７を変形させることで、対応するノズルＮｚからインクを吐出させることができる。従って、このヘッド４１において、ピエゾ素子４１７は、インクを吐出させるための動作を実行可能な素子に相当する。
【００３５】
そして、各ノズルＮｚからは、量が異なる複数種類のインクを吐出させることができる。例えば、各ノズルＮｚからは、大ドットを形成し得る量の大インク滴、中ドットを形成し得る量の中インク滴、及び小ドットを形成し得る量の小インク滴からなる３種類のインクを吐出させることができる。これにより、プリンタ１は、用紙Ｓ上の各画素において、ドット無し、小ドット、中ドット及び大ドットの４階調を表現できる。
【００３６】
＜検出器群５０について＞
検出器群５０は、プリンタ１の状況を監視するためのものである。図３Ａ、図３Ｂに示すように、この検出器群５０には、リニア式エンコーダ５１、ロータリー式エンコーダ５２、紙検出器５３、及び光学センサ５４等が含まれている。リニア式エンコーダ５１は、キャリッジＣＲ（ヘッド４１、ノズルＮｚ）のキャリッジ移動方向の位置を検出するためのものである。ロータリー式エンコーダ５２は、搬送ローラ２３の回転量を検出するためのものである。紙検出器５３は、印刷される用紙Ｓの先端位置を検出するためのものである。光学センサ５４は、キャリッジＣＲ上に設けられ、対向する位置の用紙Ｓの有無を検出可能であり、例えば、移動中に用紙Ｓの端部を検出することにより用紙Ｓの幅を検出することができる。
【００３７】
＜プリンタ側コントローラ６０について＞
プリンタ側コントローラ６０は、プリンタ１の制御を行うものである。このプリンタ側コントローラ６０は、インタフェース部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリ６３と、制御ユニット６４とを有する。インタフェース部６１は、外部装置であるコンピュータ１１０との間で、データの受け渡しを行う。ＣＰＵ６２は、プリンタ１の全体的な制御を行うための演算処理装置である。メモリ６３は、ＣＰＵ６２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ等の記憶素子によって構成される。そして、ＣＰＵ６２は、メモリ６３に記憶されているコンピュータプログラムに従い、各制御対象部を制御する。例えば、ＣＰＵ６２は、制御ユニット６４を介して用紙搬送機構２０やキャリッジ移動機構３０を制御する。
【００３８】
また、ＣＰＵ６２は、ヘッド４１の動作を制御するためのヘッド制御信号をヘッド制御部ＨＣに出力したり、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号を駆動信号生成回路７０に出力したりする。ヘッド制御信号には、転送用クロックＣＬＫ、画素データＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号等が含まれる。また、駆動信号ＣＯＭを生成させるための制御信号については、後述するＤＡＣ値が含まれる。
【００３９】
＜駆動信号生成回路７０について＞
駆動信号生成回路７０は、ピエゾ素子を駆動するための駆動信号を生成するものである。本実施形態では、駆動信号生成回路７０は、それぞれノズル毎に設けられている複数のピエゾ素子４１７に共通に用いられる吐出用駆動信号ＣＯＭ、又は、後述するインク量の検出のために設けられている検出用ピエゾ素子９１１を駆動するための検出用駆動信号、を駆動信号として生成する。
【００４０】
図５は、駆動信号生成回路７０の構成を説明するブロック図である。この駆動信号生成回路７０は、波形生成回路７１と、電流増幅回路７２とを有している。図６は、波形生成回路７１に入力されるＤＡＣ値と、波形生成回路７１から出力される出力電圧との関係を説明する図である。
【００４１】
波形生成回路７１は、Ｄ／Ａ変換器７１１と、電圧増幅回路７１２とを有している。Ｄ／Ａ変換器７１１は、ＤＡＣ値に応じた電圧信号を出力する電気回路である。このＤＡＣ値は、電圧増幅回路７１２から出力させる電圧（以下、出力電圧ともいう。）を指示するための情報であり、メモリ６３に記憶された波形データに基づき、ＣＰＵ６２から出力される。本実施形態において、ＤＡＣ値は１０ビットのデータによって構成されているが、便宜上、図では１６進数で示している。
【００４２】
電圧増幅回路７１２は、Ｄ／Ａ変換器７１１からの出力電圧を、ピエゾ素子４１７の動作に適した電圧まで増幅する。本実施形態の電圧増幅回路７１２では、Ｄ／Ａ変換器７１１からの出力電圧を、最大４０数Ｖまで増幅する。そして、増幅後の出力電圧は、制御信号Ｓ_Ｑ１及び制御信号Ｓ_Ｑ２として電流増幅回路７２に出力される。
【００４３】
例えば、ＣＰＵ６２からＤ／Ａ変換器７１１Ａに入力されたＤＡＣ値が１６進数で「２４Ｅｈ」の場合（２進数で「１００１００１１１０」の場合）、電圧増幅回路７１２で増幅された後の出力電圧は２５Ｖとなる。また、ＣＰＵ６２からＤ／Ａ変換器７１１に入力されたＤＡＣ値が１６進数で「０ｈ」の場合（２進数で「００００００００００」の場合）、電圧増幅回路７１２で増幅された後の出力電圧は１．４Ｖとなり、入力されたＤＡＣ値が１６進数で「３ＦＦ」の場合（２進数で「１１１１１１１１１１」の場合）、電圧増幅回路７１２で増幅された後の出力電圧は４２．３２Ｖとなる。すなわち、波形生成回路７１の最低出力電圧は１．４Ｖであり、ＣＰＵ６２から入力されるＤＡＣ値が１つ大きくなると、波形生成回路の出力電圧が０．０４Ｖだけ上昇する。
【００４４】
電流増幅回路７２は、多数のピエゾ素子４１７が支障なく動作できるように、十分な電流を供給するための回路である。電流増幅回路７２は、トランジスタ対７２１を有する。そして、このトランジスタ対７２１は、互いのエミッタ端子同士が接続されたＮＰＮ型のトランジスタＱ１とＰＮＰ型のトランジスタＱ２を有する。ＮＰＮ型のトランジスタＱ１は、駆動信号の電圧上昇時に動作するトランジスタである。このＮＰＮ型のトランジスタＱ１は、コレクタが電源に、エミッタが駆動信号の出力信号線に、それぞれ接続されている。ＰＮＰ型のトランジスタＱ２は、電圧降下時に動作するトランジスタである。ＰＮＰ型のトランジスタＱ２は、コレクタが接地（アース）に、エミッタが駆動信号の出力信号線に、それぞれ接続されている。なお、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１とＰＮＰ型のトランジスタＱ２のエミッタ同士が接続されている部分の電圧（駆動信号の電圧）は、符号ＦＢで示すように、電圧増幅回路７１２へフィードバックされている。
【００４５】
そして、この電流増幅回路７２は、波形生成回路７１からの出力電圧によって動作が制御される。例えば、出力電圧が上昇状態にあると、制御信号Ｓ_Ｑ１によってＮＰＮ型のトランジスタＱ１がオン状態となる。これに伴い、電流Ｉ１が流れて、駆動信号の電圧も上昇する。一方、出力電圧が降下状態にあると、制御信号Ｓ_Ｑ２によってＰＮＰ型のトランジスタＱ２がオン状態となる。これに伴い、電流Ｉ２が流れて、駆動信号の電圧も降下する。なお、出力電圧が一定である場合、ＮＰＮ型のトランジスタＱ１もＰＮＰ型のトランジスタＱ２もオフ状態となる。その結果、駆動信号は一定電圧となる。
【００４６】
＜駆動信号生成回路７０の動作について＞
図７Ａは、駆動信号生成回路７０により生成される駆動信号の一部分を説明する図である。図７Ｂは、電流増幅回路７２の出力電圧を、電圧Ｖ１から電圧Ｖ４まで降下させる動作を説明するための図である。
【００４７】
プリンタ側コントローラ６０のＣＰＵ６２は、まず、駆動信号を生成するためのパラメータに基づき、更新周期τ毎の出力電圧を求める。図７Ａに示される駆動パルスＰＳ´を例に挙げると、パラメータとしては、駆動電圧Ｖｈと、この駆動電圧Ｖｈと基準電圧Ｖｃの関係を規定する比率と、中間電圧ＶＣを維持する時間ＰＷｈ１と、中間電圧ＶＣから最低電圧ＶＬまで一定の傾きで電圧を降下させる時間ＰＷｄ１と、最低電圧ＶＬを維持する時間ＰＷｈ２と、最低電圧ＶＬから最高電圧ＶＨまで一定の傾きで電圧を上昇させる時間ＰＷｃ１と、最高電圧ＶＨを維持する時間ＰＷｈ３と、最高電圧ＶＨから中間電圧ＶＣまで一定の傾きで電圧を降下させる時間ＰＷｄ２と、中間電圧ＶＣを維持する時間ＰＷｈ４がある。
【００４８】
ここで、駆動電圧Ｖｈは、駆動パルスＰＳ´における最高電圧ＶＨと最低電圧ＶＬの電圧差である。言い換えれば、ピエゾ素子４１７における最低電位（最低電圧ＶＬによって定まる電位）と最高電位（最高電圧ＶＨによって定まる電位）の差に相当する。基準電圧Ｖｃは、ピエゾ素子４１７における基準となる変形状態を定めている。本実施形態は、この基準電圧Ｖｃを、駆動電圧Ｖｈの４０％としている。このため、駆動電圧Ｖｈと基準電圧Ｖｃの関係を規定する比率として、値「０．４」が記憶されている。中間電圧ＶＣは、最低電圧ＶＬに基準電圧Ｖｃを加算して得られた電圧である。また、最高電圧ＶＨは、最低電圧ＶＬに駆動電圧Ｖｈを加算して得られた電圧である。そして、これらのパラメータは、メモリ６３に記憶されている。
【００４９】
ＣＰＵ６２は、メモリ６３に記憶されているパラメータに基づいて、駆動電圧Ｖｈを定める。駆動電圧Ｖｈを定めると、ＣＰＵ６２は、基準電圧Ｖｃ、中間電圧ＶＣ、最高電圧ＶＨを算出する。そして、ＣＰＵ６２は、前述した時間ＰＷｈ１〜時間ＰＷｈ４を用いて、更新周期τ毎の出力電圧を求める。この更新周期τは、例えば０．１μｓ（クロックＣＬＫ＝１０ＭＨｚ）〜０．０５μｓ（クロックＣＬＫ＝２０ＭＨｚ）である。そして、求められた更新周期τ毎の出力電圧に基づいて、更新周期τ毎のＤＡＣ値が定められ、例えばメモリ６３の作業領域（図示せず）に記憶される。
【００５０】
駆動信号を生成する場合には、ＣＰＵ６２は、更新周期τ毎のＤＡＣ値を、Ｄ／Ａ変換器７１１Ａへ順次出力する。図７Ｂの例では、クロックＣＬＫで規定されるタイミングｔ（ｎ）で電圧Ｖ１に対応するＤＡＣ値が出力される。これにより、周期τ（ｎ）にて、電圧増幅回路７１２からは電圧Ｖ１が出力される。そして、更新周期τ（ｎ＋４）までは、電圧Ｖ１に対応するＤＡＣ値がＣＰＵ６２からＤ／Ａ変換器７１１に順次入力され、電圧増幅回路７１２からは電圧Ｖ１が出力され続ける。また、タイミングｔ（ｎ＋５）では、電圧Ｖ２に対応するＤＡＣ値がＣＰＵ６２からＤ／Ａ変換器７１１に入力される。これにより、周期τ（ｎ＋５）にて、電圧増幅回路７１２の出力は、電圧Ｖ１から電圧Ｖ２へ降下する。同様に、タイミングｔ（ｎ＋６）では、電圧Ｖ３に対応するＤＡＣ値がＣＰＵ６２からＤ／Ａ変換器７１１に入力され、電圧増幅回路７１２の出力が電圧Ｖ２から電圧Ｖ３へ降下する。以下同様に、ＤＡＣ値がＤ／Ａ変換器７１１に順次入力されるため、電圧増幅回路７１２から出力される電圧は、次第に降下する。そして、周期τ（ｎ＋１０）にて、電圧増幅回路７１２の出力は電圧Ｖ４まで降下する。
【００５１】
このようにして、図７Ａに示される信号が、波形生成回路７１から出力され、電流増幅回路７２から駆動信号として出力される。
【００５２】
＜ヘッド制御部ＨＣについて＞
図８は、ヘッド制御部ＨＣの構成を説明するブロック図である。図９には、吐出用駆動信号ＣＯＭが示されている。
【００５３】
図に示すように、ヘッド制御部ＨＣには、プリンタ側コントローラ６０から、ヘッド制御信号が入力される。また、駆動信号生成回路７０から出力される駆動信号が、ヘッド制御部ＨＣの上流側に設けられた選択スイッチ６５に入力される。選択スイッチ６５がヘッド制御部ＨＣ側の端子に接続すると、駆動信号生成回路７０から出力される駆動信号が、複数のピエゾ素子に共通に用いられる吐出用駆動信号ＣＯＭとして、ヘッド制御部ＨＣに入力される。
【００５４】
ヘッド制御部ＨＣは、第１シフトレジスタ８１Ａと、第２シフトレジスタ８１Ｂと、第１ラッチ回路８２Ａと、第２ラッチ回路８２Ｂと、デコーダ８３と、制御ロジック８４と、スイッチ８５と、を備えている。制御ロジック８４を除いた各部、すなわち、第１シフトレジスタ８１Ａと、第２シフトレジスタ８１Ｂと、第１ラッチ回路８２Ａと、第２ラッチ回路８２Ｂと、デコーダ８３と、スイッチ８５は、それぞれピエゾ素子４１７毎に設けられる。なお、ピエゾ素子４１７はノズル毎に設けられているので、言い換えると、これらの各部は、ノズル毎に設けられていることになる。
【００５５】
ヘッド制御部ＨＣは、プリンタ側コントローラ６０からの印刷データ（画素データＳＩ）に基づき、インクを吐出させるための制御を行う。本実施形態では、画素データが２ビットで構成されており、クロック信号ＣＬＫに同期して、この画素データが記録ヘッド４１へ送られてくる。この画素データは、上位ビット群から下位ビット群の順で送られる。本実施形態のヘッド４１の各ノズル列は、１番目のノズル＃１から１８０番目のノズル＃１８０までの１８０個のノズルを有する。このため、画素データは、ノズル＃１の上位ビット、ノズル＃２の上位ビット、…、ノズル＃１７９の上位ビット、ノズル＃１８０の上位ビット、ノズル＃１の下位ビット、ノズル＃２の下位ビット、…、ノズル＃１７９の下位ビット、ノズル＃１８０の下位ビットの順で送られてくる。この結果、各画素データの上位ビット群が第１シフトレジスタ８１Ａにセットされ、下位ビット群が第２シフトレジスタ８１Ｂにセットされる。
【００５６】
各第１シフトレジスタ８１Ａにはそれぞれ第１ラッチ回路８２Ａが電気的に接続され、各第２シフトレジスタ８１Ｂにはそれぞれ第２ラッチ回路８２Ｂが電気的に接続されている。そして、プリンタ側コントローラ６０からのラッチ信号ＬＡＴがＨレベルになると、つまり、ラッチパルスが第１ラッチ回路８２Ａ及び第２ラッチ回路８２Ｂに入力されると、第１ラッチ回路８２Ａは第１シフトレジスタ８１Ａの上位ビットをラッチし、第２ラッチ回路８２Ｂは第２シフトレジスタ８１Ｂの下位ビットをラッチする。
【００５７】
第１ラッチ回路８２Ａ及び第２ラッチ回路８２Ｂには、デコーダ８３が電気的に接続されている。第１ラッチ回路８２Ａ及び第２ラッチ回路８２Ｂにラッチされた画素データ（上位ビットと下位ビットの組）はそれぞれ、デコーダ８３に入力される。
【００５８】
図９には、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨが示されている。また、この図には、波形選択信号ｑ０〜ｑ３が示されている。  
制御ロジック８４には、ＣＰＵ６２からラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨが入力される。制御ロジック８４は、ラッチ信号ＬＡＴ及びチェンジ信号ＣＨに基づいて、図９に示される波形選択信号ｑ０〜ｑ３を生成する。制御ロジック８４により生成された波形選択信号ｑ０〜ｑ３は、各デコーダ８３に入力される。
【００５９】
デコーダ８３は、第１ラッチ回路８２Ａと第２ラッチ回路８２Ｂにラッチされた画素データに基づいて、スイッチ８５のオンオフを制御するスイッチ制御信号ＳＷを出力する。画素データが「００」の場合、デコーダ８３は、スイッチ制御信号ＳＷとして波形選択信号ｑ０を出力する。画素データが「０１」の場合、デコーダ８３は、スイッチ制御信号ＳＷとして波形選択信号ｑ１を出力する。画素データが「１０」の場合、デコーダ８３は、スイッチ制御信号ＳＷ１として波形選択信号ｑ２を出力する。画素データが「１１」の場合、デコーダ８３は、スイッチ制御信号ＳＷとして波形選択信号ｑ３を出力する。スイッチ制御信号ＳＷがＨレベルであればスイッチ８５はオン状態になり、Ｌレベルであればオフ状態になる。
【００６０】
各スイッチ８５には駆動信号ＣＯＭが共通に入力される。スイッチ８５がオン状態であれば、駆動信号ＣＯＭがピエゾ素子４１７に入力される。スイッチ８５がオフ状態であれば、駆動信号ＣＯＭはピエゾ素子４１７に入力されない。スイッチ８５の出力側は、ピエゾ素子４１７に電気的に接続されている。スイッチ８５がオンオフすることにより、駆動信号ＣＯＭを構成する波形部がピエゾ素子４１７に選択的に印加される。
【００６１】
図９には、ピエゾ素子４１７に印加される印加信号が示されている。この結果、画素データが「００」の場合、駆動信号ＣＯＭに含まれる６つのパルスはどれも印加されず、ピエゾ素子４１７が駆動されず、インク滴は吐出されない。画素データが「０１」の場合、駆動信号ＣＯＭに含まれる１つのパルスが印加され、このパルスに応じてピエゾ素子４１７が駆動され、小インク滴が吐出され、用紙Ｓに小ドットが形成される。同様に、画素データが「１０」の場合、駆動信号ＣＯＭに含まれる２つのパルスが印加され、用紙Ｓに中ドットが形成される。また、画素データが「１１」の場合、駆動信号ＣＯＭに含まれる６つのパルスが印加され、用紙Ｓに大ドットが形成される。
【００６２】
＜印刷処理について＞
図１０は、印刷処理を説明するフローチャートである。前述した構成を有するプリンタ１では、プリンタ側コントローラ６０が、メモリ６３に格納されたコンピュータプログラムに従って、制御対象部（用紙搬送機構２０、キャリッジ移動機構３０、ヘッドユニット４０、駆動信号生成回路７０）を制御して、これらの処理を行う。従って、このコンピュータプログラムは、これらの処理を実行するため、制御対象部を制御するためのコードを有する。
【００６３】
この印刷処理は、印刷命令の受信（Ｓ１０）、給紙動作（Ｓ２０）、ドット形成動作（Ｓ３０）、搬送動作（Ｓ４０）、排紙判断（Ｓ５０）、排紙動作（Ｓ６０）、及び印刷終了判断（Ｓ７０）を有している。以下、各処理について、簡単に説明する。
【００６４】
印刷命令の受信（Ｓ１０）は、コンピュータ１１０からの印刷命令を受信する処理である。この処理において、プリンタ側コントローラ６０はインタフェース部６１を介して印刷命令を受信する。  
給紙動作（Ｓ２０）は、印刷対象となる用紙Ｓを移動させ、印刷開始位置（所謂頭出し位置）に位置決めする動作である。この動作において、プリンタ側コントローラ６０は、搬送モータ２２を駆動するなどして、給紙ローラ２１や搬送ローラ２３を回転させる。  
ドット形成動作（Ｓ３０）は、用紙Ｓにドットを形成するための動作である。この動作において、プリンタ側コントローラ６０は、キャリッジモータ３１を駆動したり、駆動信号生成回路７０やヘッド４１に対して制御信号を出力したりする。これにより、ヘッド４１の移動中にノズルＮｚからインクが吐出され、用紙Ｓにドットが形成される。  
搬送動作（Ｓ４０）は、用紙Ｓを搬送方向へ移動させる動作である。この動作において、プリンタ側コントローラ６０は、搬送モータ２２を駆動して搬送ローラ２３を回転させる。この搬送動作により、先程のドット形成動作によって形成されたドットとは異なる位置に、ドットを形成することができる。  
排紙判断（Ｓ５０）は、印刷対象となっている用紙Ｓに対する排出の要否を判断する動作である。この判断は、例えば、印刷データの有無に基づき、プリンタ側コントローラ６０によって行われる。  
排紙処理（Ｓ６０）は、用紙Ｓを排出させる処理であり、先程の排紙判断で「排紙する」と判断されたことを条件に行われる。この場合、プリンタ側コントローラ６０は、排紙ローラ２５を回転させることで、印刷済みの用紙Ｓを外部に排出させる。  
印刷終了判断（Ｓ７０）は、印刷を続行するか否かの判断である。この判断も、プリンタ側コントローラ６０によって行われる。
【００６５】
＝＝＝インク量の検出方法＝＝＝
＜概要＞
図１１は、キャリッジＣＲ及びキャリッジＣＲに装着されたインクカートリッジ８７の断面図である。
【００６６】
インクカートリッジ（液体収容容器）８７には、内部にインクを収容するためのインク収容部（液体収容部）８７１が設けられている。また、インクカートリッジ８７には、インクを供給するための供給部８７２が設けられている。キャリッジＣＲには針Ｐが設けられており、インクカートリッジ８７がキャリッジＣＲに装着されると、針Ｐが供給部８７２に突き刺さり、インク収容部８７１の中のインクが供給部８７２からヘッド４１へ供給されるようになる。
【００６７】
印刷によりインクを消費すると、インク収容部８７１内のインクの量が減り、インク収容部８７１内のインクの液面が下がってくる。そこで、本実施形態では、インク収容部８７１内の所定位置（検出位置と呼ぶ）に、液面検出部９０が設けられている。この液面検出部９０は、検出位置でのインクの有無を検出することにより、インク収容部８７１内のインクの液面が検出位置に達したことを検出する。これにより、プリンタ側コントローラ６０は、液面検出部９０からの検出結果に基づいて、インク収容部８７１内のインクの残量を検出することができる。
【００６８】
プリンタ側コントローラ６０は、インク収容部８７１内のインクの液面が検出位置に達したことを検出した場合、コンピュータ１１０にその旨を通知する。コンピュータ１１０は、その検出結果に基づいて、インクカートリッジ８７のインク残量を表示装置１２０に表示する。もちろん、検出結果に基づいて、プリンタ側コントローラ６０やコンピュータ１１０がユーザに対して警告を行っても良いし、他の動作をしても良い。
【００６９】
なお、インク量の検出処理は、プリンタ１の電源投入時や、インクカートリッジ８７の交換時に行われる。また、所定のジョブの前後に行っても良い。また、インクの吐出回数をプリンタ１がカウントし、そのカウント値が所定値に達したときに、インク量の検出処理が行われても良い。
【００７０】
＜液面検出部９０の構成＞
図１２Ａは、液面検出部９０の構成の説明図である。液面検出部９０は、振動部９１と、バッファ室９２と、第１インク流路９３、第２インク流路９４とを備えている。振動部９１は、ピエゾ素子９１１と、振動板９１２とを有する。バッファ室９２は、インク収容部８７１及び第１インク流路９３の状態によって、振動部９１の近傍のインクの振動が影響を受けないようにするためのインク室である。このバッファ室９２とインク収容部８７１とは、第１インク流路９３及び第２インク流路９４とを介して連結されている。インク収容部８７１の液面が下がり、インク収容部８７１の液面が振動部９１よりも低い位置に変化すると、第１インク流路９３から空気が流入し、振動部９１はインクに接しなくなる。仮に、振動部９１がインク収容部８７１のインクに直接接していると、表面張力の影響により、インク収容部８７１内の液面が振動部９１よりも低くなっても、振動部９１がインクに接する可能性がある（図１２Ｂ参照）。本実施形態では、第１インク流路９３・第２インク流路９４により、毛細管現象を利用して、インク収容部８７１内の液面が振動部９１よりも低くなると速やかに振動部９１はインクに接しなくなるので、インク収容部８７１内の液面の位置を正確に検出できる。
【００７１】
ピエゾ素子９１１は、振動板９１２に設けられている。振動板９１２は、インクカートリッジ８７の開口部８７１ａを塞ぐように、インクカートリッジ８７の側面に設けられている。すなわち、振動板９１２の一方の面にはピエゾ素子９１１が設けられ、他方の面にはインク又は空気が接している。振動板９１２がインクに接するか空気に接するかは、インク収容部８７１の中のインクの液面の高さに応じて、変わることになる。
【００７２】
＜振動部９１の構成＞
図１３Ａは、振動部９１の詳細な構成を説明するための平面図である。また、図１３Ｂは、図１３Ａ中のＢ−Ｂ断面図であり、図１３Ｃは、図１３Ａ中のＣ−Ｃ断面図である。
【００７３】
ピエゾ素子９１１は、圧電層９１１ａ、上部電極９１１ｂ及び下部電極９１１ｃから構成される。圧電層９１１ａ、上部電極９１１ｂ及び下部電極９１１ｃは、主要部が円形になっている。この円形部分において、圧電層９１１ａは、上部電極９１１ｂと下部電極９１１ｃに挟み込まれる。この上部電極９１１ｂに上部電極端子９１１ｄが電気的に結合する。また、下部電極９１１ｃに下部電極端子９１１ｅが電気的に結合する。また、下部電極端子９１１ｅは、下部電極９１１ｃに電気的に接続するように、振動板９１２の表面に形成される。一方、上部電極端子９１１ｄは、補助電極９１１ｆを介して上部電極９１１ｂと電気的に接続するように、振動板９１２の表面に形成される。これにより、圧電層９１１ａ及び上部電極９１１ｂが補助電極９１１ｆに支持される構成になり、機械的強度を向上できる。
【００７４】
下部電極９１１ｃは、インク収容部８７１の開口部８７１ａの反対側の振動板９１２の表面に位置している。下部電極９１１ｃの円形部分の中心は、インク収容部８７１の開口部８７１ａの中心とほぼ一致する。なお、下部電極９１１ｃの円形部分の面積は、開口部８７１ａの面積よりも小さい。一方、上部電極９１１ｂの円形部分の中心は、インク収容部８７１の開口部８７１ａの中心とほぼ一致する。なお、上部電極９１１ｂの円形部分の面積は、開口部８７１ａの面積よりも小さく、かつ下部電極９１１ｃの円形部分の面積よりも大きい。圧電層９１１ａの円形部分の中心は、開口部８７１ａの中心とほぼ一致する。また、圧電層９１１ａの円形部分の面積は、開口部８７１ａの面積よりも小さく、上部電極９１１ｂ及び下部電極９１１ｃの円形部分の面積よりも大きい。
【００７５】
ピエゾ素子９１１を構成する圧電層９１１ａ、上部電極９１１ｂ及び下部電極９１１ｃの円形部分の中心は、開口部８７１ａの中心とほぼ一致する。一方、振動板９１２の振動部分は、開口部８７１ａによって決定される。したがって、ピエゾ素子９１１の中心が、振動板９１２の振動部分の中心とほぼ一致する。これにより、振動板９１２が振動するとき、ピエゾ素子９１１は、ノイズの影響が少ない状態で、振動板９１２の共振周波数に応じた信号を出力できる。
【００７６】
なお、本実施形態では、圧電層９１１ａは、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を使用している。しかし、これに限られるものではなく、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）でもよく、鉛レス圧電膜を用いても良い。要するに、圧電効果の得られる材料であれば良い。
【００７７】
＜液面検出の原理＞
ピエゾ素子９１１に駆動信号が印加されると、ピエゾ素子９１１が伸縮し、振動板９１２が図１２Ａ中の矢印の方向に振動する。ピエゾ素子９１１への駆動信号の印加を止めても、振動板９１２には残留振動が生じている。この残留振動は、振動板９１２がインクに接触しているか否かによって、その性質が大きく変化する。振動板９１２がインクに接触しているとき、残留振動の周波数は低くなり、残留振動の振幅は小さい。一方、振動板９１２がインクに接触していないとき、残留振動の周波数は高くなり、残留振動の振幅は大きくなる。振動板９１２が残留振動により振動すると、ピエゾ素子９１１は振動板９１２を残留振動に応じて伸縮し、信号を出力する。すなわち、振動板９１２がインクに接触しているとき、ピエゾ素子９１１は、周波数が低く、振幅の小さい信号を出力する。一方、振動板９１２がインクに接触していないとき、ピエゾ素子９１１は、周波数が高く、振幅の大きい信号を出力する。このため、ピエゾ素子９１１から出力される信号の周波数を検出できれば、振動板９１２の位置まで液面が達したか否かを検出でき、インク収容部８７１の中のインクの量を検出できる。
【００７８】
図１４は、インク収容部８７１内のインクの量と残留振動の周波数との関係を示すグラフである。インク収容部８７１内のインク量がＱになる前は、インクの液面が振動板９１２よりも上に位置し、振動板９１２がインクに接しているので、残留振動の周波数は低い。一方、インク収容部８７１内のインク量がＱになったとき、インクの液面が振動板９１２よりも下に位置し、振動板９１２がインクに接しなくなるので、残留振動の周波数が高くなる。ところで、インク収容部８７１の容量や液面検出部９０の取付位置は設計上決まっているため、液面検出部９０が液面を検出したときのインク収容部８７１内のインク量Ｑも既知の値である。このため、残留振動の周波数が低い状態から高い状態に変化したとき、インクカートリッジ８７のインク残量がインク量Ｑであることが検出される。
【００７９】
＜信号検出部９５の構成＞
選択スイッチ６５（図８参照）がピエゾ素子９１１側の端子に接続すると、駆動信号生成回路７０から出力される駆動信号が、ピエゾ素子９１１に印加される。これにより、振動板９１２が振動する。そして、選択スイッチ６５が切れると、ピエゾ素子９１１が残留振動に応じて信号を出力し、その信号が信号検出部９５に入力される。
【００８０】
図１５は、信号検出部９５の構成の説明図である。信号検出部９５は、ピエゾ素子９１１から出力される信号の周期（又は周波数）を検出し、検出結果をプリンタ側コントローラ６０へ出力する。この信号検出部９５は、増幅部９５１と、パルス幅検出部９５２とを有する。
【００８１】
図１６は、増幅部９５１の構成の説明図である。増幅部９５１では、ピエゾ素子９１１からの信号に含まれる低周波成分をコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とからなる高域通過フィルタによって除去し、オペアンプ９５１ａにより増幅する。次に、オペアンプ９５１ａの出力をコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２とからなる高域通過フィルタに通過させることにより、基準電圧Ｖｒｅｆを中心に上下に振動する信号に変換する。そして、増幅部９５１のコンパレータ９５１ｂによって基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、基準電圧より高いか否かによって信号を２値化する。
【００８２】
図１７Ａ乃至図１７Ｃは、信号検出部９５内に流れる信号の説明図である。図１７Ａは、ピエゾ素子９１１が残留振動に応じて出力する信号を示す図である。図１７Ｂは、オペアンプ９５１ａの出力をコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２からなる高域通過フィルタに通過させた後の信号、及び基準電圧Ｖｒｅｆを示す図である。すなわち、コンパレータ９５１ｂに入力される信号である。図１７Ｃは、コンパレータからの出力信号を示す図である。すなわち、パルス幅検出部９５２に入力される信号である。
【００８３】
パルス幅検出部９５２は、図１７Ｃに示されるパルスが入力されると、パルスの立ち上がりでカウント値をリセットし、その後のクロック信号毎にカウント値をインクリメントし、次のパルスの立ち上がりでのカウント値をプリンタ側コントローラ６０に出力する。プリンタ側コントローラ６０は、パルス幅検出部９５２の出力するカウント値に基づいて、すなわち、信号検出部９５から出力される検出結果に基づいて、ピエゾ素子９１１の出力する信号の周期を検出することができる。
【００８４】
＜振動板９１２の残留振動の検出精度を高め得る駆動信号について＞
ここで、前記振動板９１２の残留振動の検出精度を高め得る駆動信号について説明する。一般に振動板９１２には固有の共振周波数が存在し、その共振周波数と同じ周波数の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加すると、振動板９１２の振幅は大きくなりピエゾ素子９１１からは大きな振幅の信号が出力される。このため、残留振動の信号の検出精度を高める観点からは、駆動信号の周波数を振動板９１２の共振周波数に揃えるのが望ましい。
【００８５】
一方、前記共振周波数は、振動板９１２がインクに接触している時のインク有り状態と、インクに接触していない時のインク無し状態とで大きく異なる。よって、通常はインク有り無しの各状態に対応した共振周波数ν１，ν０の駆動信号をそれぞれ印加しないと、残留振動の振幅を大きくする励起効果は得られず、もって、ピエゾ素子９１１が出力する信号の周期を精度良く検出できない。
【００８６】
このことを、インク有り状態の振動板９１２の共振周波数ν１が３０ＫＨｚで、インク無し状態の共振周波数ν０が６０ＫＨｚである場合を例に詳細に説明する。
【００８７】
図１８Ａは、インク有り状態の残留振動の波形図である。また、図１８Ｂは、その周波数を、インク有り状態の共振周波数ν１の３０ＫＨｚに合わせた駆動信号の波形図である。なお、前記図１８Ａを含め、以下で説明に供する残留振動の波形図は、見易くすべく振幅を一定にした正弦波様に示しているが、実際には、波形の振幅は時間とともに減衰する。また、以下では、図１２の振動板９１２の変位方向に関して、インク収容部８７１の内側に向かって変位する場合を正方向とし、その逆の外側に向かって変位する場合を負方向と定義する。
【００８８】
図１８Ｂに示すように、この駆動信号は矩形パルスである。そして、その立ち上がり時点ｔｕでは、振動板９１２は、インク収容部８７１の内側方向たる正方向に変位し、立ち上がり後の印加期間では、振動板９１２は変位を止めてホールド状態になり、立ち下がり時点ｔｄでは、振動板９１２は、インク収容部８７１の外側方向たる負方向に変位し、立ち下がり後の非印加状態では、振動板９１２は変位を止めてホールド状態になる。なお、この非印加状態において、選択スイッチ６５が切られて、振動板９１２が残留振動し、その残留振動に応じた信号がピエゾ素子９１１から出力される。
【００８９】
ここで、この駆動信号がピエゾ素子９１１に印加される場合、振動板９１２が変位するのは、立ち上がり時点ｔｕと立ち下がり時点ｔｄの時である。そして、これら立ち上がり時点ｔｕ及び立ち下がり時点ｔｄの時間間隔たる印加期間は１６．７μｓであり、これは、図１８Ａに示すインク有り状態における残留振動の共振周期３３．３μｓの半分の大きさになっている。  
よって、立ち上がり時点ｔｕでは、インク有り状態の振動板９１２は正方向に変位を助長され、そこから前記共振周期の半周期後の立ち下がり時点ｔｄでは負方向に変位を助長され、これによって、振動板９１２は、インク有り状態の残留振動の共振周波数で変位させられるため、選択スイッチ６５が切られた後の残留振動は大きく励起される。
【００９０】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、この駆動信号をピエゾ素子９１１に印加した後のピエゾ素子９１１の出力信号であり、図１９Ａにはインク有り状態の出力信号を、また、図１９Ｂにはインク無し状態の出力信号を示している。
【００９１】
図１９Ａに示すように、インク有り状態においてピエゾ素子９１１に駆動信号が印加されると、上述したように振動板９１２は共振周波数の３０ＫＨｚで変位されるために、振動板９１２の残留振動は大きく励起され、ピエゾ素子９１１の出力信号の振幅は大きくなる。この結果、ピエゾ素子９１１から出力される信号にノイズが入っても、プリンタ側コントローラ６０は、ピエゾ素子９１１の出力する信号の周期を精度良く検出できる。
【００９２】
一方、図１９Ｂに示すように、インク無し状態において駆動信号がピエゾ素子９１１に印加されても、ピエゾ素子９１１の出力信号の振幅は小さい。これは、インク無し状態における振動板９１２の残留振動の共振周波数は６０ＫＨｚであり、３０ＫＨｚでピエゾ素子９１１を駆動させる図１８Ｂの駆動信号を印加しても、振動板９１２に残留振動が励起され難いからである。そして、この場合には、ピエゾ素子９１１から出力される信号にノイズが入ると、プリンタ側コントローラ６０は、ピエゾ素子９１１の出力する信号の周期を正確に検出することができなくなる。
【００９３】
このため、インク無し状態に対してもピエゾ素子９１１の出力信号を正確に検出するには、当該インク無し状態における振動板９１２の残留振動の共振周波数６０ＫＨｚと同じ周波数の駆動信号として、例えば、その印加期間が、インク無し状態における残留振動の共振周期１６．７μｓの半分の大きさの８．３μｓの矩形パルスをピエゾ素子９１１に印加する必要がある。
【００９４】
すなわち、インクの有無の検出を正確に行うためには、先ず最初にインク有り状態の残留振動の共振周波数ν１でピエゾ素子９１１を駆動してピエゾ素子９１１の取付位置にインクが有るかを検出し、しかる後に、インク無し状態の残留振動の共振周波数ν０でピエゾ素子９１１を駆動してピエゾ素子９１１の取付位置にインクが無いかを検出するという、二回の検出動作が必要となる。そして、その場合には、検出時間が長くなってしまうという問題が生じる。
【００９５】
但し、インク有り状態の共振周波数ν１とインク無し状態の共振周波数ν０とを所定の関係に設定しさえすれば、インク有り状態の残留振動を有効に励起する駆動信号によって、インク無し状態の残留振動も有効に励起させることができて、もって、一回の検出動作でインクの有無の両方を正確に検出可能である。
【００９６】
そこで、本実施形態にあっては、インク有り状態の共振周波数ν１とインク無し状態の共振周波数ν０とを、以下で説明する所定の関係に設定することによって、一種類の駆動信号の印加でインク有り無しの両状態の残留振動を有効に励起している。そして、その結果、検出精度を高く維持しながらも、検出時間の短縮化を図っているのである。
【００９７】
＜所定の関係について＞
この所定の関係について、先ず、その理想の関係から説明する。この理想の関係とは、前記インク無し状態の残留振動の共振周波数ν０と、インク有り状態の残留振動の共振周波数ν１とが、下式（１）を満足する関係のことである。なお、式（１）中のｋは１以上の任意の整数である。  
ν０＝（２ｋ＋１）×ν１  …  （１）
そして、このような共振周波数ν０，ν１に設定してやれば、インク有り状態の残留振動を最も有効に励起する駆動信号を用いて、インク無し状態の残留振動も最も有効に励起可能となり、その結果、一回の検出動作だけでインクの有無の正確な検出を行えるようになる。ちなみに、このような共振周波数ν０，ν１への設定手法としては、図１２Ａの開口部９７１ａ、バッファー室９２、第１インク流路９３、及び第２インク流路９４の形状や、振動板９１２の剛性を調整すること等が挙げられる。
【００９８】
図２０Ａ及び図２０Ｂに、式（１）を満たす残留振動の波形図を示す。図２０Ａには、インク有り状態の残留振動の一例として、共振周波数ν１が３０ＫＨｚの波形が示されており、また、その下の図２０Ｂには、インク無し状態の残留振動の一例として、式（１）中のｋ＝１であるところの共振周波数ν０が９０ＫＨｚの波形が示されている。また、図２０Ｃには、図２０Ａのインク有り状態の残留振動を最も有効に励起する駆動信号の一例として、一つの矩形パルスからなる駆動信号が示されている。
【００９９】
図２０Ｃに示すように、矩形パルスの印加期間の大きさは、前記インク有り状態の残留振動を最も有効に励起させるべく、当該残留振動の振動周期Ｔ１の半分になっている。これは、一般に振動は、その振動速度が最大となる時点にて、その振動方向に助勢されると最も有効に励起されるからである。図示例の矩形パルスは、図２０Ａの３０ＫＨｚの残留振動が正の最大の振動速度をもって変位する時点ｔａ（以下、正の最大速度時点ｔａと言う）で立ち上がり、そこから半周期後の時点たる前記残留振動が負の最大の振動速度をもって変位する時点ｔｂ（以下、負の最大速度時点ｔｂと言う）で立ち下がる。よって、この駆動信号によれば、３０ＫＨｚたるインク有り状態の残留振動は、最も効果的に助長され最も有効に励起される。
【０１００】
一方、図２０Ｂの９０ＫＨｚたるインク無し状態の残留振動を見ると、当該残留振動も、前記正の最大速度時点ｔａで、正の最大の振動速度をもって変位するとともに、前記負の最大速度時点ｔｂでは負の最大の振動速度をもって変位する。従って、当該インク無し状態の残留振動に対しても、図２０Ｃの矩形パルスは振動を打ち消さずに最も有効に助長するように作用し、これによって残留振動は最も有効に励起される。
【０１０１】
以上、ここでは、前記理想の関係の一例として、ｋ＝１の場合を説明したが、上述の説明は、ｋが１以外の整数の場合についても成立するのは言うまでもない。
【０１０２】
ちなみに、前記理想の関係を満足しない端的な例としては、例えば、下式（１’）の場合が挙げられる。ここで、式（１’）中のｋは１以上の任意の整数である。  
ν０＝（２ｋ）×ν１    …  （１’）
この式（１’）を満たす残留振動の波形図を図２１Ａ乃至図２１Ｂに示す。図２１Ａには、インク有り状態の残留振動の一例として、前述の図２０Ａと同じ共振周波数ν１が３０ＫＨｚの波形が示されており、また、その下の図２１Ｂには、インク無し状態の残留振動の一例として、式（１’）中のｋ＝１であるところの共振周波数ν０が６０ＫＨｚの波形が示されている。また、その下の図２１Ｃには、図２１Ａのインク有り状態の残留振動を最も有効に励起する駆動信号の一例として、前述の図２０Ｃと同じ一つの矩形パルスからなる駆動信号が示されている。
【０１０３】
上述したように、当該駆動信号は、図２１Ａの３０ＫＨｚたるインク有り状態の残留振動に対しては、その振動を最も有効に励起する。しかしながら、図２１Ｂの６０ＫＨｚたるインク無し状態の残留振動に対しては有効に励起することはできない。これは、当該６０ＫＨｚの残留振動は、前記正の最大速度時点ｔａでは、正の最大の振動速度をもって変位するが、前記負の最大速度時点ｔｂにおいては、負ではなく正の最大の振動速度をもって変位しているからである。
【０１０４】
すなわち、図２１Ｃに示すように前記負の最大速度時点ｔｂでは駆動信号の矩形パルスは立ち下がるため、仮に残留振動が図２０Ｂのように負の振動速度をもって変位していれば当該残留振動は、前記矩形パルスの立ち下がりによって振動を助長されるが、図２１Ｂの６０ＫＨｚの残留振動は、正の最大の振動速度をもって変位しており、このことから、矩形パルスは残留振動を打ち消す方向に作用してしまうからである。
【０１０５】
従って、上記の式（１’）の関係を満足するようにインク有り無し状態の各共振周波数ν１，ν０を設定すると、インク有り状態の残留振動を有効に励起する駆動信号では、インク無し状態の残留振動を励起することはできず、つまり、一つの駆動信号の印加によってインク有り無しの両状態の残留振動の有効な励起を達成できない。そして、その結果、検出時間の短縮化を図れないことになる。
【０１０６】
＜理想の関係の許容範囲について＞
前述の理想の関係たる式（１）のν０＝（２ｋ＋１）×ν１を満足するように、インク有り無し状態の各共振周波数ν１，ν０を設定できれば申し分ないが、通常は、この式（１）で規定される共振周波数ν１，ν０にピンポイントで合わせ込むのは難しい。そのため、前述の励起効果が認められる許容範囲があると設計上便利である。
【０１０７】
この許容範囲を考慮した関係式について結論から先に言うと、当該関係式は下式（２）のように表され、つまり、式（２）は、式（１）で規定されるν０に対して±ν１／２だけ、ν０の範囲を拡大していることになる。  
｛（２ｋ＋１）−１／２｝×ν１
≦ν０≦｛（２ｋ＋１）＋１／２｝×ν１    …  （２）
この許容範囲は、次のような考え方に基づいている。
【０１０８】
一般に、図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、駆動信号の矩形パルスの立ち上がり時点ｔｕにおいて、残留振動が正の最大の振動速度をもって変位する場合に、前記矩形パルスの立ち下がり時点ｔｄにおいては、前記残留振動が、図２２Ｂに示すような負の最大速度でなくとも、少なくとも図２２Ｃに示すような負の振動速度で変位していれば、前記矩形パルスの立ち下がりによって当該残留振動はうち消されずに有効に励起されると考えられる。逆に、前記矩形パルスの立ち下がり時点ｔｄにおいて図２２Ｄのように残留振動が正の振動速度で変位していると、矩形パルスの立ち下がりによって残留振動はうち消されることになり有効には励起されないと考えられる。
【０１０９】
ここで、図２２Ａに示すように、矩形パルスの立ち上がり時点ｔｕ及び立ち下がり時点ｔｄは、図２２Ｅの前記インク有り状態の残留振動を最も有効に励起するように設定されるため、これら立ち上がり時点ｔｕ及び立ち下がり時点ｔｄは、それぞれに、インク有り状態の残留振動における正の最大速度時点ｔａ及び負の最大速度時点ｔｂに一致している。
【０１１０】
従って、図２２Ｆに示すように、インク無し状態の残留振動が、インク有り状態の残留振動の正の最大速度時点ｔａにおいて正の最大の振動速度をもって変位するとともに、インク有り状態の残留振動の負の最大速度時点ｔｂにおいては、最大ではなくとも負の振動速度をもって変位していれば、当該インク無し状態の残留振動も前記駆動信号によって励起され、すなわち励起効果が認められるはずである。そして、そのような励起効果が認められる範囲が、前述の許容範囲となっているのである。
【０１１１】
これを念頭におき、先ず、前記許容範囲の上限値ν０max（＝｛（２ｋ＋１）＋１／２｝×ν１）について考えてみる。図２３Ａは、共振周波数ν１が３０ＫＨｚのインク有り状態の残留振動の波形であり、図２３Ｂには、この３０ＫＨｚの残留振動を最も有効に励起する駆動信号を示している。また、図２３Ｃ乃至図２３Ｆは、何れもインク無し状態の残留振動の波形を示している。図２３Ｃは、前述の理想の関係たるν０ｉ＝（２ｋ＋１）×ν１を満足する理想共振周波数ν０ｉの振動波形であり、前述と同様にｋが１であるためν０ｉは９０ＫＨｚである。そして、以下、下の図の振動波形ほど、その周波数が、前記理想共振周波数ν０ｉよりも高い側へ外れている。例えば、図２３Ｄに記載の振動波形の周波数は、前記理想共振周波数ν０ｉの９０ＫＨｚよりも１／４×ν１だけ高い９７．５ＫＨｚであり、その下の図２３Ｅに記載の振動波形の周波数は、前記理想共振周波数ν０ｉの９０ＫＨｚよりも１／２×ν１だけ高い１０５ＫＨｚであり、更に下の図２３Ｆに記載の振動波形の周波数は、前記理想共振周波数ν０ｉの９０ＫＨｚよりも３／４×ν１だけ高い１１２．５ＫＨｚである。
【０１１２】
ここで、図２３Ｄの振動波形については、前記正の最大速度時点ｔａにおいて振動速度が正の最大速度となっており、また、前記負の最大速度時点ｔｂにおいては振動速度が負である。従って、図２３Ｂに示すインク有り状態の残留振動を最も有効に励起する駆動信号、すなわち、前記最大速度時点ｔａにて立ち上がると共に前記最大速度時点ｔｂにて立ち下がる矩形パルスによって、当該図２３Ｄの残留振動も助長され励起されることとなり、もって、この周波数は、前記許容範囲内である。
【０１１３】
一方、図２３Ｆの振動波形にあっては、前記正の最大速度時点ｔａにおいては振動速度が正の最大速度であるが、前記負の最大速度時点ｔｂにおいて振動速度が正になっている。よって、この残留振動は、前記正の最大速度時点ｔａでは図２３Ｂの矩形パルスの立ち上がりによって助長され励起されるが、前記負の最大速度時点ｔｂでは矩形パルスの立ち下がりによって振動をうち消されてしまい励起されない。すなわち、図２３Ｂに示すような、前記最大速度時点ｔａにて立ち上がると共に前記最大速度時点ｔｂにて立ち下がる矩形パルスによっては、この図２３Ｆの残留振動は有効に励起されず、もって、この周波数は許容範囲外となる。
【０１１４】
このことから、これら図２３Ｄの周波数と図２３Ｆの周波数との間に、インク無し状態の残留振動が前記駆動信号によって有効に励起され得る周波数の上限値ν０maxが存在することになるが、この周波数の残留振動が図２３Ｅに示されている。
【０１１５】
すなわち、当該図２３Ｅの振動波形は、前記正の最大速度時点ｔａにおいて振動速度が正の最大速度であり、また、前記負の最大速度時点ｔｂにおいては振動速度が零である。従って、図２３Ｂの駆動信号、すなわち前記正の最大速度時点ｔａにて立ち上がり前記負の最大速度時点ｔｂにて立ち下がる矩形パルスによって、その振動は立ち上がりにおいては有効に助長されるが、立ち下がりにおいては助長も打ち消されもしない中立の状態であり、もって、この図２３Ｅの周波数が許容範囲の上限値ν０maxとなる。なお、この図２３Ｅの振動波形の周波数は、上述したように前記理想共振周波数ν０ｉよりもν１／２だけ高い周波数であり、もって、許容範囲の上限値ν０maxは、以下のように表現される。  
ν０max＝ν０ｉ＋ν１／２
＝｛（２ｋ＋１）＋１／２｝×ν１
【０１１６】
次に、前記許容範囲の下限値ν０min（＝｛（２ｋ＋１）−１／２｝×ν１）について考えてみる。前述の図２３Ａ及び図２３Ｂと同様、図２４Ａには共振周波数ν１が３０ＫＨｚのインク有り状態の残留振動の波形を示し、図２４Ｂには、この３０ＫＨｚの残留振動を最も有効に励起する駆動信号を示している。また、図２４Ｃ乃至図２４Ｆは、何れもインク無し状態の残留振動の波形を示している。図２４Ｃは、前述の理想の関係たるν０ｉ＝（２ｋ＋１）×ν１を満足する理想共振周波数ν０ｉの振動波形であり、前述と同様にｋが１であるためν０ｉは９０ＫＨｚである。そして、以下、下の図の振動波形ほど、その周波数が、前記理想共振周波数ν０ｉよりも低い側へ外れている。例えば、図２４Ｄに記載の振動波形の周波数は、前記理想共振周波数ν０ｉの９０ＫＨｚよりも１／４×ν１だけ低い８２．５ＫＨｚであり、その下の図２４Ｅに記載の振動波形の周波数は、前記理想共振周波数ν０ｉの９０ＫＨｚよりも１／２×ν１だけ低い７５ＫＨｚであり、更にその下の図２４Ｆに記載の振動波形の周波数は、前記理想共振周波数ν０ｉの９０ＫＨｚよりも３／４×ν１だけ低い６７．５ＫＨｚである。
【０１１７】
ここで、図２４Ｄの振動波形については、前記正の最大速度時点ｔａにおいて振動速度が正の最大速度となっており、また、前記負の最大速度時点ｔｂにおいては振動速度が負である。従って、図２４Ｂに示すインク有り状態の残留振動を最も有効に励起する駆動信号、すなわち、前記最大速度時点ｔａにて立ち上がると共に前記最大速度時点ｔｂにて立ち下がる矩形パルスによって、当該図２４Ｄの残留振動も助長され励起されることとなり、もって、この周波数は、前記許容範囲内である。
【０１１８】
一方、図２４Ｆの振動波形にあっては、前記正の最大速度時点ｔａにおいては振動速度が正の最大速度であるが、前記負の最大速度時点ｔｂにおいては振動速度が正になっている。よって、この残留振動は、前記正の最大速度時点ｔａでは図２４Ｂの矩形パルスの立ち上がりによって助長され励起されるが、前記負の最大速度時点ｔｂでは矩形パルスの立ち下がりによって振動をうち消されてしまい励起されない。すなわち、図２４Ｂに示すような、前記最大速度時点ｔａにて立ち上がると共に前記最大速度時点ｔｂにて立ち下がる矩形パルスによっては、この図２４Ｆの残留振動は有効に励起されず、もって、この周波数は許容範囲外となる。
【０１１９】
このことから、これら図２４Ｄの周波数と図２４Ｆの周波数との間に、インク無し状態の残留振動が前記駆動信号によって有効に励起され得る周波数の下限値ν０minが存在することになるが、この周波数の残留振動が、図２４Ｅに示されている。
【０１２０】
すなわち、当該図２４Ｅの振動波形は、前記正の最大速度時点ｔａにおいて振動速度が正の最大速度であり、また、前記負の最大速度時点ｔｂにおいては振動速度が零である。従って、図２４Ｂの駆動信号、すなわち前記正の最大速度時点ｔａにて立ち上がり前記負の最大速度時点ｔｂにて立ち下がる矩形パルスによっては、その振動は立ち上がりにおいては有効に助長されるが、立ち下がりにおいては助長も打ち消されもしない中立の状態であり、もって、この図２４Ｅの周波数が許容範囲の下限値ν０minとなる。なお、この図２４Ｅの振動波形の周波数は、上述したように前記理想共振周波数ν０ｉよりもν１／２だけ低い周波数であり、もって、許容範囲の下限値ν０minは、以下のように表現される。  
ν０min＝ν０ｉ−ν１／２
＝｛（２ｋ＋１）−１／２｝×ν１
【０１２１】
＜駆動信号が複数の矩形パルスを有している場合＞
以上の説明は、駆動信号が一つの矩形パルスを有している場合であったが、駆動信号が複数たるｎ個の矩形パルスを有している場合には、前記許容範囲を考慮した関係式（２）は、下式（３）のようになる。  
｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）−１／２｝／（２ｎ―１）×ν１
≦ν０≦｛（２ｋ＋１）×（２ｎ−１）＋１／２｝／（２ｎ―１）×ν１  …（３）
なお、当該式（３）の意味するところは、前記理想の関係の式（１）で規定される理想共振周波数ν０ｉ（＝（２ｋ＋１）×ν１）から、±ν１／｛２×（２ｎ―１）｝だけ外れてもインク無し状態の残留振動に対する駆動信号の励起効果を奏することができるということである。
【０１２２】
以下、図２５Ａ乃至図２５Ｇを参照しつつ、この式（３）について説明する。  
図２５Ａには、前述と同様に、インク有り状態の残留振動の一例として、共振周波数ν１が３０ＫＨｚの振動波形が示されており、その下の図２５Ｂには、前記インク有り状態の残留振動を最も有効に励起する駆動信号の一例として、式（３）中のｎ＝３であるところの、三つの矩形パルスからなる駆動信号が示されている。
【０１２３】
また、図２５Ｃ乃至図２５Ｇには、インク無し状態の残留振動の一例として、式（３）の許容範囲となる三つの周波数と、許容範囲外となる二つの周波数とが示されている。すなわち、図２５Ｅには、前記式（３）の範囲の中間値である理想共振周波数ν０ｉの一例として、式（３）中のｋ＝１であるところの９０ＫＨｚの振動波形が示されている。また、その上の図２５Ｄには、前記理想共振周波数ν０ｉよりも１／｛２×（２ｎ―１）｝×ν１だけ高い周波数であるところの式（３）の上限値ν０maxの一例として、９３ＫＨｚ（＝｛（２×１＋１）×（２×３−１）＋１／２｝／（２×３―１）×３０）の振動波形が示されており、その上の図２５Ｃには、前記上限値ν０maxを超える９６ＫＨｚの振動波形が示されている。また、図２５Ｅの下の図２５Ｆには、前記理想共振周波数ν０ｉよりも１／｛２×（２ｎ―１）｝×ν１だけ低い周波数であるところの式（３）の下限値ν０minの一例として、８７ＫＨｚ（＝｛（２×１＋１）×（２×３−１）−１／２｝／（２×３―１）×３０）の振動波形が示されており、その下の図２５Ｇには、前記下限値ν０minを下回る８４ＫＨｚの振動波形が示されている。
【０１２４】
図２５Ｂに示すように、駆動信号の矩形パルスは、その印加期間の大きさが該残留振動の振動周期Ｔ１の半分であり、且つ、印加周期は前記残留振動の共振周期Ｔ１と揃えられている。そして、このような駆動信号によれば、インク有り状態の残留振動を最も有効に励起することができる。これは、図２５Ａ及び図２５Ｂに示すように、三つの全矩形パルスに亘って、その立ち上がりを残留振動の前記正の最大速度時点ｔａに揃えつつ、その立ち下がりを残留振動の前記負の最大速度時点ｔｂに揃えることができるためである。
【０１２５】
ここで、インク無し状態の残留振動のうちで、図２５Ｅに示す理想共振周波数の９０ＫＨｚの残留振動を見てみると、前記正の最大速度時点ｔａの全時点にて、正の最大の振動速度をもって変位しているとともに、前記負の最大速度時点ｔｂの全時点においても、負の最大の振動速度をもって変位している。従って、当該理想共振周波数ν０ｉの場合にはインク無し状態の残留振動に対しても、前記駆動信号の三つの全矩形パルスは最も有効に励起する。
【０１２６】
一方、図２５Ｄに示す前記上限値ν０maxたる９３ＫＨｚの振動波形は、前記正の最大速度時点ｔａにおいては、その振動速度が正の最大速度か若しくは正の振動速度をもって変位している。従って、三つの全矩形パルスに亘り、その立ち上がりによって残留振動は有効に助長され励起される。しかし、前記負の最大速度時点ｔｂのうちで最初の時点ｔｂと、その次の時点ｔｂでは少なくとも負の振動速度をもって変位しているが、最後の時点ｔｂでは振動速度が零となっている。よって、最後の時点ｔｂ以外は、矩形パルスの立ち上がり及び立ち下がりによって、残留振動は有効に助長され励起され得るが、最後の時点ｔｂでは、その振動速度が零であるが故に、振動は助長も打ち消されもしない中立の状態である。
【０１２７】
そして、これよりも周波数が高くなると、図２５Ｃの９６ＫＨｚの周波数のように、少なくとも前記負の最大速度時点ｔｂのうちの最後の時点ｔｂにおいて、残留振動は、正の振動速度をもって変位するようになる。そして、この場合には、図２５Ｂの最後たる三つ目の矩形パルスは、その立ち下がりにて前記残留振動をうち消すように作用してしまい、もって、当該周波数の残留振動は有効には励起されず、当該９６ＫＨｚの周波数は許容範囲外となり、その結果、前記図２５Ｄの９３ＫＨｚが式（３）の上限値ν０maxとなるのである。
【０１２８】
他方、図２５Ｆに示す前記下限値ν０minたる８７ＫＨｚの振動波形は、前記正の最大速度時点ｔａにおいて、その振動速度が正の最大速度か若しくは正の振動速度をもって変位している。従って、三つの全矩形パルスに亘り、その立ち上がりによって残留振動は有効に助長され励起される。しかし、前記負の最大速度時点ｔｂのうちの最初の時点ｔｂ及びその次の時点ｔｂでは少なくとも負の振動速度をもって変位しているが、最後の時点ｔｂでは振動速度が零となっている。よって、最後の時点ｔｂ以外は、矩形パルスの立ち上がり及び立ち下がりによって、残留振動は有効に助長され励起され得るが、最後の時点ｔｂでは、その振動速度が零であるが故に、振動は助長も打ち消されもしない中立の状態である。
【０１２９】
そして、これよりも周波数が低くなると、図２５Ｇの８４ＫＨｚの周波数のように、少なくとも前記負の最大速度時点ｔｂのうちの最後の時点ｔｂにおいて、残留振動は、正の振動速度をもって変位するようになる。そして、この場合には、図２５Ｂの最後たる三つ目の矩形パルスは、その立ち下がりにて前記残留振動をうち消すように作用してしまい、もって、当該周波数の残留振動は有効には励起されず、当該８４ＫＨｚの周波数は許容範囲外となり、その結果、前記図２５Ｆの８７ＫＨｚが式（３）の下限値ν０minとなるのである。
【０１３０】
以上、ここでは、駆動信号が複数の矩形パルスを有している場合の一例として、ｎ＝３の場合を説明したが、上述の説明は、ｎが３以外の整数の場合についても成立するのは言うまでもない。
【０１３１】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上記実施形態は、主として、液体収容容器としてのインクカートリッジ８７及び液体吐出装置としてのプリンタ１について記載されているが、その中には、液体量検出方法等の開示が含まれている。また、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【０１３２】
前述の実施形態では、プリンタ１が説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、液体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体吐出装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。
【０１３３】
前述の実施形態では、ピエゾ素子９１１に印加する駆動信号は、矩形パルスから構成されていたが、この駆動信号は、インク有り状態の振動板９１２の残留振動を最も有効に励起するものであれば何等これに限るものではなく、例えば、台形形状のパルスから構成されていても良い。
【０１３４】
前述の実施形態は、プリンタ１の実施形態であったので、液体状の染料インク又は顔料インクをノズルＮｚから吐出させていた。しかし、ノズルＮｚから吐出させるインクは、液体状であれば、このようなインクに限られるものではない。
【０１３５】
前述の実施形態では、選択スイッチ６５（図８参照）を切り替えることにより、駆動信号生成回路７０が生成した信号を、ピエゾ素子４１７又はピエゾ素子９１１のうちの一方に印加するようにしたが、このような構成に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】液体吐出システム１００の構成を説明する図である。
【図２】コンピュータ１１０、及びプリンタ１の構成を説明するブロック図である。
【図３】図３Ａは、本実施形態のプリンタ１の構成を示す図である。図３Ｂは、本実施形態のプリンタ１の構成を説明する側面図である。
【図４】ヘッド４１の構造を説明するための断面図である。
【図５】駆動信号生成回路７０の構成を説明するブロック図である。
【図６】波形生成回路７１の入力と、波形生成回路７１の出力との関係を説明する図である。
【図７】図７Ａは、駆動信号生成回路７０により生成される駆動信号の一部分を説明する図である。図７Ｂは、電流増幅回路７２の出力電圧を、電圧Ｖ１から電圧Ｖ４まで降下させる動作を説明するための図である。
【図８】ヘッド制御部ＨＣの構成を説明するブロック図である。
【図９】吐出用駆動信号ＣＯＭが示されている。
【図１０】印刷処理を説明するフローチャートである。
【図１１】キャリッジＣＲとインクカートリッジ８７の断面図である。
【図１２】図１２Ａは、液面検出部９０の構成の説明図である。図１２Ｂは、表面張力の影響の説明図である。
【図１３】図１３Ａは、振動部９１の詳細な構成を説明するための平面図である。図１３Ｂは、図１３Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。図１３Ｃは、図１３Ａ中のＣ−Ｃ断面図である。
【図１４】インク量と残留振動の周波数との関係を示すグラフである。
【図１５】信号検出部９５の構成の説明図である。
【図１６】増幅部９５１の構成の説明図である。
【図１７】図１７Ａは、ピエゾ素子９１１の出力信号を示す図である。図１７Ｂは、基準信号Ｖｒｅｆを示す図である。図１７Ｃは、コンパレータ９５１ｂからの出力信号を示す図である。
【図１８】図１８Ａは、インク有り状態の残留振動の波形図である。図１８Ｂは、その周波数を、インク有り状態の共振周波数ν１の３０ＫＨｚに合わせた駆動信号の波形図である。
【図１９】駆動信号をピエゾ素子９１１に印加した後のピエゾ素子９１１の出力信号である。図１９Ａはインク有り状態の出力信号であり、図１９Ｂはインク無し状態の出力信号である。
【図２０】図２０Ａは、インク有り状態の残留振動の一例としての、共振周波数ν１が３０ＫＨｚの波形図である。図２０Ｂは、インク無し状態の残留振動の一例としての、式（１）中のｋ＝１であるところの共振周波数ν０が９０ＫＨｚの波形図である。図２０Ｃは、図２０Ａのインク有り状態の残留振動を最も有効に励起する駆動信号の一例としての、一つの矩形パルスからなる駆動信号である。
【図２１】図２１Ａは、インク有り状態の残留振動の一例としての、共振周波数ν１が３０ＫＨｚの波形図である。図２１Ｂは、インク無し状態の残留振動の一例として、式（１’）中のｋ＝１であるところの共振周波数ν０が６０ＫＨｚの波形図である。図２１Ｃは、図２１Ａのインク有り状態の残留振動を最も有効に励起する駆動信号の一例としての、一つの矩形パルスからなる駆動信号である。
【図２２】理想の関係の許容範囲を説明するための図である。
【図２３】前記許容範囲の上限値ν０maxを説明するための図である。
【図２４】前記許容範囲の下限値ν０minを説明するための図である。
【図２５】駆動信号が複数の矩形パルスを有している場合における、前記理想の関係の許容範囲を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１  プリンタ、
２０  用紙搬送機構、２１  給紙ローラ、２２  搬送モータ、２３  搬送ローラ、
２４  プラテン、２５  排紙ローラ、
３０  キャリッジ移動機構、３１  キャリッジモータ、３２  ガイド軸、
３３  タイミングベルト、３４  駆動プーリー、３５  従動プーリー、
４０  ヘッドユニット、４１  ヘッド、４１Ａ  流路ユニット、
４１１  ノズルプレート、４１２  貯留室形成基板、４１２ａ  インク貯留室、
４１３  供給口形成基板、４１３ａ  インク供給口、
４１Ｂ  アクチュエータユニット、４１４  圧力室形成基板、４１４ａ  圧力室、
４１５  振動板、４１６  蓋部材、４１６ａ  供給側連通口、４１７  ピエゾ素子、
４２  ヘッドケース、
５０  検出器群、５１  リニア式エンコーダ、５２  ロータリー式エンコーダ、
５３  紙検出器、５４  光学センサ、
６０  プリンタ側コントローラ、６１  インタフェース部、６２  ＣＰＵ、
６３  メモリ、６４  制御ユニット、６５  選択スイッチ
７０  駆動信号生成回路、７１  波形生成回路、７２  電流増幅回路
８１Ａ  第１シフトレジスタ、８１Ｂ  第２シフトレジスタ、
８２Ａ  第１ラッチ回路、８２Ｂ  第２ラッチ回路、８３  デコーダ、
８４  制御ロジック、８５  スイッチ、
８７  インクカートリッジ、８７１  インク収容部、８７１ａ  開口部、
９０  液面検出部、９１  振動部、９１１  ピエゾ素子、９１２  振動板、
９２  バッファ室、９３  第１インク流路、９４  第２インク流路、
９５  信号検出部、９５１  増幅部、９５２  パルス幅検出部、
１００  液体吐出システム、１１０  コンピュータ、１１１  ホスト側コントローラ、
１１２  インタフェース部、１１３  ＣＰＵ、１１４  メモリ、１２０  表示装置、
１３０  入力装置、１３１  キーボード、１３２  マウス、１４０  記録再生装置、
１４１  フレキシブルディスクドライブ装置、１４２  ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、
Ｓ  用紙、ＨＣ  ヘッド制御部、ＣＲ  キャリッジ、Ｎｚ  ノズル
【図１】
2006212828.tif 000003
【図２】
2006212828.tif 000004
【図３】
2006212828.tif 000005
【図４】
2006212828.tif 000006
【図５】
2006212828.tif 000007
【図６】
2006212828.tif 000008
【図７】
2006212828.tif 000009
【図８】
2006212828.tif 000010
【図９】
2006212828.tif 000011
【図１０】
2006212828.tif 000012
【図１１】
2006212828.tif 000013
【図１２】
2006212828.tif 000014
【図１３】
2006212828.tif 000015
【図１４】
2006212828.tif 000016
【図１５】
2006212828.tif 000017
【図１６】
2006212828.tif 000018
【図１７】
2006212828.tif 000019
【図１８】
2006212828.tif 000020
【図１９】
2006212828.tif 000021
【図２０】
2006212828.tif 000022
【図２１】
2006212828.tif 000023
【図２２】
2006212828.tif 000024
【図２３】
2006212828.tif 000025
【図２４】
2006212828.tif 000026
【図２５】
2006212828.tif 000027