(57)【要約】【課題】インクの有無に関わらず、残留振動を励起させる。【解決手段】本発明のインク量検出方法は、インクを収容するインク収容部の所定位置に設けられた圧電素子に駆動信号を印加し、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インク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インクの有無を検出する。そして、本発明では、前記駆動信号は、前記所定位置に前記インクがあるときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第１駆動波形部と、前記所定位置に前記インクがないときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第２駆動波形部と、を含むことを特徴とする。【選択図】  図２１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
液量検出方法であって、
前記駆動信号は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第１駆動波形部と、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第２駆動波形部と、を含む
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液量検出方法であって、
前記第１駆動波形部と前記第２駆動波形部のうち、前記共振周波数の低い方の波形部が先に前記圧電素子に印加される
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の液量検出方法であって、
前記共振周波数の低い方の波形部を複数回連続して前記圧電素子に印加した後、前記共振周波数の高い方の波形部を前記圧電素子に印加する
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項４】
請求項１に記載の液量検出方法であって、
前記第１駆動波形部を前記圧電素子に印加した後、前記第２駆動波形部を前記圧電素子に印加する
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項５】
請求項４に記載の液量検出方法であって、
前記第１駆動波形部を複数回連続して前記圧電素子に印加した後、前記第２駆動波形部を前記圧電素子に印加する
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液量検出方法であって、
前記第１駆動波形部及び前記第２駆動波形部は、前記残留振動の共振周波数に応じた期間だけ、前記圧電素子を駆動する
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項７】
請求項６に記載の液量検出方法であって、
前記第１駆動波形部は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の周期の１／４の期間だけ前記圧電素子を駆動する信号である
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の液量検出方法であって、
前記第２駆動波形部は、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の周期の１／４の期間だけ前記圧電素子を駆動する信号である
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の液量検出方法であって、
駆動信号生成部が、前記液体収容部に収容された液体を吐出するための吐出用駆動信号を生成し、
前記圧電素子とは別の駆動素子が前記吐出用駆動信号により駆動されて、ノズルから前記液体が吐出され、
前記駆動信号生成部が、前記第１駆動波形部及び前記第２駆動波形部を含む前記駆動信号を生成し、
前記圧電素子が前記駆動信号により駆動される
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の液量検出方法であって、
スイッチを切り替えることにより、前記駆動信号生成部が生成した信号を、前記駆動素子及び前記圧電素子のうちの一方に印加する
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の液量検出方法であって、
前記駆動信号生成部が生成した信号を、前記圧電素子に印加するスイッチを備える
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載の液量検出方法であって、
液体を吐出するヘッドの制御回路を動作させるための電源の電圧よりも、前記駆動信号の電圧の方が高い
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の液量検出方法であって、
前記液体収容部の中の液体の状態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量検出方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の液量検出方法であって、
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量検出方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の液量検出方法であって、
前記液体がインクであることを特徴とする液量検出方法。
【請求項１６】
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
液量検出方法であって、
前記駆動信号は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第１駆動波形部と、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第２駆動波形部と、を含み、
前記第１駆動波形部を複数回連続して前記圧電素子に印加した後、前記第２駆動波形部を前記圧電素子に印加し、
前記第１駆動波形部は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の周期の１／４の期間だけ前記圧電素子を駆動する信号であり、
前記第２駆動波形部は、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の周期の１／４の期間だけ前記圧電素子を駆動する信号であり、
駆動信号生成部が、前記液体収容部に収容された液体を吐出するための吐出用駆動信号を生成し、
前記圧電素子とは別の駆動素子が前記吐出用駆動信号により駆動されて、ノズルから前記液体が吐出され、
前記駆動信号生成部が、前記第１駆動波形部及び前記第２駆動波形部を含む前記駆動信号を生成し、
前記圧電素子が前記駆動信号により駆動され、
スイッチを切り替えることにより、前記駆動信号生成部が生成した信号を、前記駆動素子及び前記圧電素子のうちの一方に印加し、
液体を吐出するヘッドの制御回路を動作させるための電源の電圧よりも、前記駆動信号の電圧の方が高く、
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、
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おり、
前記液体がインクである
ことを特徴とする液量検出方法。
【請求項１７】
液体を収容する液体収容部であって、前記液体収容部の所定位置に圧電素子が設けられた液体収容部を、取り外し可能に装着する装着部と、
前記圧電素子に印加するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号を前記圧電素子に印加し、その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、コントローラと、
を備えるプリンタであって、
前記駆動信号は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第１駆動波形部と、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第２駆動波形部と、を含む
ことを特徴とするプリンタ。
【請求項１８】
コンピュータと、前記コンピュータと接続されたプリンタと、を備える印刷システムであって、
前記プリンタは、
液体を収容する液体収容部であって、前記液体収容部の所定位置に圧電素子が設けられた液体収容部を、取り外し可能に装着する装着部と、
前記圧電素子に印加するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号を前記圧電素子に印加し、その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、コントローラと、
を備え、
前記駆動信号は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第１駆動波形部と、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第２駆動波形部と、を含む
ことを特徴とする印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液量検出方法、プリンタ及び印刷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタでは、インク滴を用紙に吐出することによって、用紙にドットを形成する。そして、用紙の所定の位置にドットを形成することにより、無数のドットから構成される印刷画像が用紙に印刷される。このようなプリンタでは、印刷によりインクを消費する。そして、インクが切れたとき、ユーザは、インクカートリッジの交換を行う。
【０００３】
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、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、圧電素子の出力信号に基づいて、インク残量を検出する方法が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４６０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この検出方法では、残留振動の共振周波数の違いを利用している。つまり、圧電素子により検出された残留振動の共振周波数が、例えば３０ｋＨｚならばインクがあり、例えば１００ｋＨｚならばインクがない等として、圧電素子の取付位置でのインクの有無を検出している。
【０００５】
しかし、圧電素子の取付位置にインクがあるときの残留振動の共振周波数で圧電素子を駆動すると、圧電素子の取付位置にインクがないときに、残留振動が生じにくくなる。また、圧電素子の取付位置にインクがないときの残留振動の共振周波数で圧電素子を駆動すると、圧電素子の取付位置にインクがあるときに、残留振動が生じにくくなる。この結果、インクの有無を正確に検出できないおそれがある。
【０００６】
また、最初に、圧電素子の取付位置にインクがあるときの残留振動の共振周波数で圧電素子を駆動して、圧電素子の取付位置にインクがあるかを検出し、次に、圧電素子の取付位置にインクがないときの残留振動の共振周波数で圧電素子を駆動して、圧電素子の取付位置にインクがないかを検出したのでは、２回検出動作が必要になり、検出時間が長くなる。
【０００７】
そこで、本発明は、圧電素子の取付位置のインクの有無に関わらず、検出に十分な残留振動を励起させる駆動信号を、圧電素子に印加することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上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の所定位置に設けられた圧電素子に駆動信号を印加し、
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
液量検出方法であって、
前記駆動信号は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第１駆動波形部と、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第２駆動波形部と、を含むことを特徴とする。
【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の所定位置に設けられた圧電素子に駆動信号を印加し、
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
液量検出方法であって、
前記駆動信号は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第１駆動波形部と、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第２駆動波形部と、を含む
ことを特徴とする液量検出方法。  
このような液量検出方法によれば、前記所定位置での液体の有無に関わらず、残留振動を励起させることができる。
【００１２】
かかる液量検出方法であって、前記第１駆動波形部と前記第２駆動波形部のうち、前記共振周波数の低い方の波形部が先に前記圧電素子に印加されることが望ましい。共振周波数の低い振動の方が、減衰しにくいからである。また、前記共振周波数の低い方の波形部を複数回連続して前記圧電素子に印加した後、前記共振周波数の高い方の波形部を前記圧電素子に印加することが望ましい。共振周波数の低い振動の方が、振幅が大きくなりにくいからである。
【００１３】
かかる液量検出方法であって、前記第１駆動波形部を前記圧電素子に印加した後、前記第２駆動波形部を前記圧電素子に印加することが望ましい。前記所定位置に液体がある場合の方が、残留振動が減衰しにくいからである。また、前記第１駆動波形部を複数回連続して前記圧電素子に印加した後、前記第２駆動波形部を前記圧電素子に印加することが望ましい。前記所定位置に液体がある場合の方が、残留振動の振幅が大きくなりにくいからである。
【００１４】
かかる液量検出方法であって、前記第１駆動波形部及び前記第２駆動波形部は、前記残留振動の共振周波数に応じた期間だけ、前記圧電素子を駆動することが望ましい。また、前記第１駆動波形部は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の周期の１／４の期間だけ前記圧電素子を駆動する信号であることが好ましい。これにより、前記所定位置に液体があるときに、残留振動が励起される。また、前記第２駆動波形部は、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の周期の１／４の期間だけ前記圧電素子を駆動する信号であることが好ましい。これにより、前記所定位置に液体がないときに、残留振動が励起される。
【００１５】
かかる液量検出方法であって、駆動信号生成部が、前記液体収容部に収容された液体を吐出するための吐出用駆動信号を生成し、前記圧電素子とは別の駆動素子が前記吐出用駆動信号により駆動されて、ノズルから前記液体が吐出され、前記駆動信号生成部が、前記第１駆動波形部及び前記第２駆動波形部を含む前記駆動信号を生成し、前記圧電素子が前記駆動信号により駆動されることが望ましい。これにより、駆動信号生成部を兼用することができる。
【００１６】
かかる液量検出方法であって、スイッチを切り替えることにより、前記駆動信号生成部が生成した信号を、前記駆動素子及び前記圧電素子のうちの一方に印加することが望ましい。これにより、駆動信号生成部が生成した信号を、前記駆動素子及び前記圧電素子のうちの一方に、選択的に印加することができる。但し、前記駆動信号生成部が生成した信号を、前記圧電素子に印加するスイッチを備えても良い。
【００１７】
かかる液量検出方法であって、液体を吐出するヘッドの制御回路を動作させるための電源の電圧よりも、前記駆動信号の電圧の方が高いことが望ましい。これにより、高い電圧で、圧電素子を駆動することができる。
【００１８】
かかる液量検出方法であって、前記液体収容部の中の液体の状態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が望ましい。これにより、液体収容部内の液体の状態（例えば振動等）の影響を受けずに、残留振動を検出することができる。
【００１９】
かかる液量検出方法であって、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が望ましい。これにより、振動板の共振周波数を精度良く検出できる。
【００２０】
かかる液量検出方法であって、前記液体がインクであることが望ましい。これにより、例えばプリンタに用いられるインクカートリッジのインク残量を検出することができる。
【００２１】
液体を収容する液体収容部であって、前記液体収容部の所定位置に圧電素子が設けられた液体収容部を、取り外し可能に装着する装着部と、
前記圧電素子に印加するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号を前記圧電素子に印加し、その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、コントローラと、
を備えるプリンタであって、
前記駆動信号は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第１駆動波形部と、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第２駆動波形部と、を含む
ことを特徴とするプリンタ。  
このようなプリンタであれば、前記所定位置での液体の有無に関わらず、残留振動を励起させることができ、精度良く液量を検出することができる。
【００２２】
コンピュータと、前記コンピュータと接続されたプリンタと、を備える印刷システムであって、
前記プリンタは、
液体を収容する液体収容部であって、前記液体収容部の所定位置に圧電素子が設けられた液体収容部を、取り外し可能に装着する装着部と、
前記圧電素子に印加するための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号を前記圧電素子に印加し、その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、コントローラと、
を備え、
前記駆動信号は、前記所定位置に前記液体があるときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第１駆動波形部と、前記所定位置に前記液体がないときの前記残留振動の共振周波数で前記圧電素子を駆動するための第２駆動波形部と、を含む
ことを特徴とする印刷システム。  
このような印刷システムによれば、前記所定位置での液体の有無に関わらず、残留振動を励起させることができ、精度良く液量を検出することができる。
【００２３】
＝＝＝印刷システムの構成＝＝＝
＜全体構成について＞
図１は、印刷システム１００の構成を説明する図である。例示した印刷システム１００は、印刷装置としてのプリンタ１と、印刷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、この印刷システム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＝＝＝
＜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＝＝＝
＜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り、駆動信号生成部に相当する。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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、用紙に大ドットが形成される。
【００６３】
＜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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
＝＝＝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。
【００６７】
インクカートリッジ８７には、内部にインクを収容するためのインク収容部８７１が設けられている。また、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
＜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８１の液面が下がり、インク収容部８１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。
【００７２】
ピエゾ素子９１１は、振動板９１２に設けられている。振動板９１２は、カートリッジ８７の開口部を塞ぐように、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。
【００７３】
＜振動部９１の構成＞
図１３Ａは、振動部の詳細な構成を説明するための平面図である。図１３Ｂは、Ｂ−Ｂ断面図である。図１３Ｃは、Ｃ−Ｃ断面図である。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
＜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。
【００７９】
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のインク残量がインク量Ｑであることが検出される。
【００８０】
＜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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
図１７Ａ〜図１７Ｃは、信号検出部９６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。
【００８４】
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。
【００８５】
＜ピエゾ素子９１１を駆動する駆動信号（参考例）＞
まず、２つの参考例の駆動信号について説明する。本実施形態では、振動板９１２は、インクに接触しているとき、共振周波数が３０ｋＨｚ（周期が３３．３μｓ）である。また、インクに接触していないとき、共振周波数は１００ｋＨｚ（周期が１０μｓ）である。このように、振動板９１２が特定の共振周波数で残留振動するならば、残留振動を励起するように、ピエゾ素子９１２に印加する駆動信号を共振周波数にすることが望ましい。
【００８６】
図１８Ａは、振動板９１２がインクに接触しているときの共振周波数３０ｋＨｚに合わせた駆動信号（第１参考駆動信号と呼ぶ）の波形の説明図である。図１８Ｂは、振動板９１２がインクに接触していないときの共振周波数１００ｋｚに合わせた駆動信号（第２参考駆動信号と呼ぶ）の波形の説明図である。それぞれの駆動信号は周波数が異なるだけなので、ここでは、図１８Ａの駆動信号について説明する。
【００８７】
第１参考駆動信号は、期間Ｔ１１で生成される第１波形部ＳＳ１１と、期間Ｔ１２で生成される第２波形部ＳＳ１２と、期間Ｔ１３で生成される第３波形部ＳＳ１３と、期間Ｔ１４で生成される第３波形部ＳＳ１４とを有する。各期間は約８．３μｓであり、全体としては３３．３μｓである（第２参考駆動信号の場合、各期間は約２．５μｓであり、全体として１０μｓである）。
【００８８】
第１波形部ＳＳ１１がピエゾ素子９１１に印加されると、振動板９１２は、インク収容部８７１の内側に向かって変位する。つまり、期間Ｔ１１の間、振動板９１２は、インク収容部８７１の内側に向かって変位し続ける。そして、第２波形部ＳＳ１２がピエゾ素子９１１に印加されると、振動板９１２は変位を止めて、ホールド状態になる。そして、第３波形部ＳＳ１３がピエゾ素子９１１に印加されると、振動板９１２は、インク収容部８７１の外側に向かって変位する。つまり、期間Ｔ１３の間、振動板９１２は、インク収容部８７１の外側に向かって変位し続ける。そして、第４波形部ＳＳ１４がピエゾ素子９１１に印加されると、振動板９１２は変位を止めて、ホールド状態になる。なお、期間Ｔ１４の後、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】
第１参考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、期間Ｔ１１と期間Ｔ１３のときである。そして、第１波形部ＳＳ１１や第３波形部ＳＳ１３がピエゾ素子９１１に印加されると、振動板９１２がインクに接触しているときの残留振動の共振周波数で、ピエゾ素子９１１が駆動される。このため、振動板９１２がインクに接触しているときに、ピエゾ素子９１２に第１波形部ＳＳ１１及び第３波形部ＳＳ１３が印加されると、残留振動の共振周波数で振動板９１２が変位するため、選択スイッチ６５が切られた後の残留振動が大きく励起される。
【００９０】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、第１参考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では振動板９１２がインクに接触しており、図１９Ｂでは振動板９１２がインクに接触していない。  
図１９Ａに示されるとおり、振動板９１２がインクに接触しているときに、第１参考駆動信号がピエゾ素子９１１に印加されると、残留振動が大きく励起され、ピエゾ素子９１１の出力信号が大きくなる。この結果、信号検出部９５のコンパレータ９５１ｂが出力する２値化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。  
一方、図１９Ｂに示されるとおり、振動板９１２がインクに接触していないときに、第１参考駆動信号がピエゾ素子９１１に印加されると、ピエゾ素子９１１から出力される信号が小さくなる。なぜなら、振動板９１２がインクに接触していないときの残留振動の共振周波数は１００ｋＨｚであり、３３ｋＨｚでピエゾ素子９１１を駆動する第１参考駆動信号を印加しても、残留振動が励起され難いからである。この結果、信号検出部９５のコンパレータ９５１ｂが出力する２値化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。
【００９１】
図２０Ａ及び図２０Ａは、第２参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加した後のピエゾ素子の出力信号である。図２０Ａでは振動板９１２がインクに接触しており、図２０Ｂでは振動板９１２がインクに接触していない。  
この場合、第１参考駆動信号の場合と逆の現象が起こる。すなわち、振動板９１２にインクが接触しているときは、ピエゾ素子９１１の出力信号が小さくなる。一方、振動板９１２にインクが接触していないときは、ピエゾ素子９１１の出力信号が大きくなる。つまり、振動板９１２にインクが接触しているとき、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できなくなる。一方、振動板９１２にインクが接触していないとき、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】
したがって、振動板９１２にインクが接触していることを検出するのは、第１参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加することが望ましい。一方、振動板９１２にインクが接触していないことを検出するのは、第２参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加することが望ましい。
【００９３】
しかし、振動板９１２にインクが接触しているか否かを検出する際に、まず第１参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加して残留振動を検出し、次に第２参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加して残留振動を検出したのでは、検出に時間がかかってしまう。かといって、第１参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加した直後に第２参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加したのでは、振動板９１２がインクに接触している場合に、第１参考駆動信号により励起された３０ｋＨｚの振動が、第２参考駆動信号の印加中に減少してしまう。  
そこで、本実施形態では、１つの駆動信号を印加するだけで、インクの有無に関わらずに振動板９１２の残留振動を励起させるような、特殊な駆動信号をピエゾ素子９１１に印加している。
【００９４】
＜ピエゾ素子９１１を駆動する駆動信号（本実施形態）＞
図２１は、本実施形態の駆動信号の波形の説明図である。この駆動信号は、期間Ｔ１で生成される第１波形部ＳＳ１と、期間Ｔ２で生成される第２波形部ＳＳ２と、期間Ｔ３で生成される第２波形部ＳＳ３と、期間Ｔ４で生成される第４波形部ＳＳ４とを有する。期間Ｔ１は８．３μｓ（第１参考駆動信号の期間Ｔ１１と同じ）であり、期間Ｔ２は１１．２μｓであり、期間Ｔ３は２．５μｓ（第２参考駆動信号の期間Ｔ２３と同じ）であり、期間Ｔ４は１１．２μｓである。本実施形態の駆動信号の周期は、全体として、３３．３μｓ（第１参考駆動信号と同じ）である。
【００９５】
第１波形部ＳＳ１がピエゾ素子９１１に印加されると、振動板９１２は、インク収容部８７１の内側に向かって変位する。つまり、期間Ｔ１１の間、振動板９１２は、インク収容部９７１の内側に向かって変位する。仮に、このとき振動板９１２がインクに接触していれば、３０ｋＨｚの振動が励起される。そして、第２波形部ＳＳ２がピエゾ素子９１１に印加されると、振動板９１２は変位を止めて、ホールド状態になる。そして、第３波形部ＳＳ３がピエゾ素子に印加される。仮に、このとき振動板９１２がインクに接触していなければ、１００ｋＨｚの振動が励起される。そして、第４波形部ＳＳ４がピエゾ素子９１１に印加された後、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から出力される。
【００９６】
図２２Ａ及び図２２Ｂは、本実施形態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の出力信号である。図２２Ａでは振動板９１２がインクに接触しており、図２２Ｂでは振動板９１２がインクに接触していない。
【００９７】
振動板９１２がインクに接触している場合において、本実施形態の駆動信号を印加した場合（図２２Ａ参照）と第１参考駆動信号を印加した場合（図１９Ａ参照）とを比較すると、ピエゾ素子９１１からの出力信号の大きさに大差はない。一般的に、共振周波数が低い振動は、共振周波数が高い振動よりも減衰しにくい。したがって、第１波形部ＳＳ１が印加されて３０ｋＨｚの振動が励起された後に、１００ｋＨｚの振動を励起するための第３波形部ＳＳ３が印加されても、３０ｋＨｚの振動の減衰が少なかったと考えられる。このため、本実施形態の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加すれば、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。
【００９８】
また、振動板９１２がインクに接触している場合において、本実施形態の駆動信号を印加した場合（図２２Ａ参照）と第２参考駆動信号を印加した場合（図２０Ａ参照）とを比較すると、本実施形態の方が、ピエゾ素子９１１からの出力信号が大きい。これは、本実施形態の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加することによって、３０ｋＨｚの残留振動が励起されていることを意味している。このため、本実施形態の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加すれば、信号検出部９５のコンパレータ９５１ｂが出力する２値化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。
【００９９】
振動板９１２がインクに接触していない場合において、本実施形態の駆動信号を印加した場合（図２２Ｂ参照）と第１参考駆動信号を印加した場合（図２０Ｂ参照）とを比較すると、本実施形態の方が、ピエゾ素子９１１からの出力信号が大きい。これは、第１参考駆動信号を印加した場合には、１００ｋＨｚの振動がほとんど励起されないからである。また、本実施形態の駆動信号を印加した場合には、第３波形部ＳＳ３により１００ｋＨｚの振動が励起されているからである。このため、本実施形態の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加すれば、信号検出部９５のコンパレータ９５１ｂが出力する２値化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。
【０１００】
振動板９１２がインクに接触していない場合において、本実施形態の駆動信号を印加した場合（図２２Ｂ参照）と第２参考駆動信号を印加した場合（図２０Ｂ参照）とを比較すると、本実施形態の方が、若干、ピエゾ素子９１１からの出力信号が小さくなる。これは、第２参考駆動信号の場合では、第１波形部ＳＳ２１と第３波形部ＳＳ２３の２つの波形部によって１００ｋＨｚの振動を励起しているのに対して、本実施形態の場合では、第３波形部ＳＳ３のみで１００ｋＨｚの振動を励起しているためである。但し、振動板９１２がインクに接触していない場合、ピエゾ素子９１１が駆動されると振動板９１２が変位し易いので、本実施形態のように第３波形部のみで振動を励起しても、残留振動の検出に十分な振幅が得られている。また、第２参考駆動信号の場合では、期間Ｔ２４のホールド時間が１００ｋＨｚの振動周期の１／４に相当し、１００ｋＨｚの振動が減衰しにくいのに対し、本実施形態では、期間Ｔ４のホールド時間が１００ｋＨｚの振動周期とずれているため、１００ｋＨｚの振動のエネルギーが軽減してしまう。但し、本実施形態の場合でも、１００ｋＨｚの振動を励起した後、比較的早期に残留振動の検出が開始されるので、振動の減衰の影響は少なく、残留振動の検出に十分な振幅が得られている。
【０１０１】
そして、図２２Ａ及び図２２Ｂに示されるとおり、本実施形態の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加すれば、振動板９１２がインクに接触しているか否かに関わらず、残留振動の検出に十分な振幅が得られる。このため、１回の駆動信号の印加によってインクの有無を検出できるので、検出時間を短縮できる。
【０１０２】
＜ピエゾ素子９１１を駆動する駆動信号（本実施形態の改良例）＞
図２３は、本実施形態の駆動信号の波形の改良例の説明図である。この改良例では、まず、前述の第１参考駆動信号を２回連続してピエゾ素子９１１に印加させた直後に、前述の実施形態の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加させる。すなわち、改良例では、３０ｋＨｚの振動を励起させる波形部（図１８Ａの第１波形部ＳＳ１１・第３波形部ＳＳ１３や図２１の第１波形部ＳＳ１）を５回連続してピエゾ素子９１１に印加させた後、１００ｋＨｚの振動を励起させる波形部（図２１の第３波形部Ｓ３）を印加させる。
【０１０３】
振動板９１２がインクに接触している場合、残留振動の振幅を大きくするためには、それまでに振動板９１２を大きく変位させる必要がある。そこで、この改良例では、３０ｋＨｚ（振動板９１２がインクに接触しているときの残留振動の共振周波数と同じ周波数）で繰り返しピエゾ素子９１１を駆動している。このため、もし振動板９１２がインクに接触していれば、第１参考駆動信号を２回連続して印加させたときに、振動板９１２が大きく変位した状態になっている。そして、３０ｋＨｚの振動は、一度大きく励起されると１００ｋＨｚの振動と比較して減衰しにくいので、その後に１００ｋＨｚの振動を励起するための第３波形部ＳＳ３（図２１参照）が印加されても、３０ｋＨｚの振動の減衰は少ない。このため、この改良例の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加すれば、前述の実施形態よりも、３０ｋＨｚの残留振動を精度良く検出できる。
【０１０４】
また、振動板９１２がインクに接触していない場合、ピエゾ素子９１１が駆動されると振動板９１２が変位し易いので、１回だけ図２１の第３波形部ＳＳ３をピエゾ素子９１１に印加すれば、残留振動の検出に十分な振幅が得られる。
【０１０５】
ところで、図２４は、比較例の駆動信号の説明図である。この比較例では、まず、前述の第２参考駆動信号を２回連続してピエゾ素子９１１に印加させた直後に、前述の実施形態の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加させる。この場合、最初に１００ｋＨｚで繰り返しピエゾ素子９１１を駆動しているので、振動板９１２がインクに接触していない場合、振動板９１２が大きく変位した状態になっている。  
しかし、１００ｋＨｚの振動は、３０ｋＨｚの振動と比較して減衰しやすいので、その後に３０ｋＨｚの振動を励起するための第１波形部ＳＳ１が印加されると、急激に振幅が減衰してしまう。この結果、比較例では、１００ｋＨｚの残留振動の検出の精度が前述の実施形態と大差がないにもかかわらず、検出時間が余分にかかってしまう。このため、この比較例の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加よりも、前述の実施形態の駆動信号をピエゾ素子９１１に印加する方が良い。
【０１０６】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上記の実施形態は、主としてプリンタ１を有する印刷システム１００について記載されているが、その中には、駆動信号の印加方法や液体吐出システム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。
【０１０７】
＜インクについて＞
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から吐出させる液体は、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。
【０１０８】
＜他の応用例について＞
また、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。
【０１０９】
＝＝＝まとめ＝＝＝
（１）前述の実施形態では、インクカートリッジ８７には、インクを収容するインク収容部８７１が設けられている。このインク収容部８７１には開口部８７１ａが設けられており、この開口部８７１ａの位置に、液面検出部９０の振動部９１のピエゾ素子９１１（圧電素子の一例）が設けられている（図１１、図１２Ａ参照）。
【０１１０】
ピエゾ素子９１の取付位置にインクがある場合（振動板９１２がインクに接触している場合）、残留振動の共振周波数は３０ｋＨｚになる。また、ピエゾ素子９１１の取付位置にインクがない場合（振動板９１２がインクに接触していない場合）、残留振動の共振周波数は１００ｋＨｚになる。このため、プリンタ側コントローラ６０は、ピエゾ素子９１１に駆動信号を印加させ、駆動信号の印加後の残留振動によるピエゾ素子９１１からの出力信号を検出すれば、ピエゾ素子９１１の出力信号の周波数に基づいて、ピエゾ素子９１１の取付位置でのインクの有無を検出することができる。そして、インクありの状態から、インク無しの状態に検出結果が切り替わったとき、インクの液面がピエゾ素子９１１の取付位置の高さに達したことが検出されるので、インク収容部８７１の中のインクの量を検出することができる。
【０１１１】
ここで、第１参考駆動信号（図１８Ａ参照）をピエゾ素子に印加すれば、３０ｋＨｚの残留振動を励起することができる。しかし、ピエゾ素子９１１の取付位置にインクがない場合、第１参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加しても、残留振動が励起されにくい（図１９Ｂ参照）。同様に、ピエゾ素子９１１の取付位置にインクがある場合、第２参考駆動信号（図１８Ｂ参照）をピエゾ素子９１１に印加しても、残留振動が励起されにくい（図２０Ａ参照）。このため、一方の駆動信号のみをピエゾ素子９１１に印加しただけでは、残留振動が励起されない場合があるので、誤検出するおそれがある。
【０１１２】
但し、ピエゾ素子９１１の取付位置のインクの有無を検出する際に、まず第１参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加して残留振動を検出し、次に第２参考駆動信号をピエゾ素子９１１に印加して残留振動を検出したのでは、検出に時間がかかってしまう。
【０１１３】
そこで、本実施形態では、駆動波形生成回路７０（図２参照）が、３０ｋＨｚの残留振動を励起させるための第１波形部ＳＳ１（図２１参照、第１駆動波形部の一例）と、１００ｋＨｚの残留振動を励起させるための第３波形部ＳＳ３（図２１参照、第２駆動波形部の一例）とを含む駆動信号（図２１参照）を生成し、この駆動信号をピエゾ素子９１１に印加する。これにより、ピエゾ素子９１１の取付位置のインクの有無に関わらず、検出に十分な残留振動を励起させることができる。
【０１１４】
（２）前述の実施形態では、励起させるべき共振周波数の低い第１波形部ＳＳ１が、第３波形部ＳＳ３よりも先に、ピエゾ素子９１１に印加される（図２１参照）。低い周波数の振動は、一度励起されると減衰しにくい性質があるからである。但し、減衰後でも十分な振幅があれば、１００ｋＨｚの振動を励起させる駆動波形部を先にピエゾ素子９１１に印加しても良い。
【０１１５】
（３）前述の実施形態では、第１参考駆動信号を２回連続してピエゾ素子９１１に印加し、更に第１波形部ＳＳ１をピエゾ素子９１１に印加した後、第３波形部ＳＳ３をピエゾ素子９１１に印加している（図２３参照）。高い周波数の振動は小さいエネルギーで十分な振幅が得られるが、低い周波数の振動は十分な振幅が得られるまで大きなエネルギーを必要とするためである。
【０１１６】
（４）前述の実施形態では、インクがあるときの残留振動を励起させるための第１波形部ＳＳ１（図２１参照、第１駆動波形部の一例）をピエゾ素子９１１に印加した後、インクがないときの残留振動を励起させるための第３波形部ＳＳ３（図２１参照、第２駆動波形部の一例）をピエゾ素子９１１に印加している。インクがあるときの残留振動の方が、インクがないときの残留振動よりも、減衰しにくい性質があるからである。
【０１１７】
（５）前述の実施形態では、インクがあるときの残留振動を励起させる第１参考駆動信号を２回連続してピエゾ素子９１１に印加し、更に第１波形部ＳＳ１をピエゾ素子９１１に印加した後、インクがないときの残留振動を励起させる第３波形部ＳＳ３をピエゾ素子９１１に印加している。インクがあるときの残留振動は、十分な振幅を得るために大きなエネルギーを必要とするためである。
【０１１８】
（６）前述の実施形態では、第１波形部ＳＳ１（第１駆動波形部の一例）及び第３波形部ＳＳ３（第２駆動波形部の一例）は、残留振動の共振周波数に応じた期間だけ、ピエゾ素子を駆動している。このようにするからこそ、第１波形部ＳＳ１は３０ｋＨｚの残留振動を励起することができ、第３波形部ＳＳ３は１００ｋＨｚの残留振動を励起することができるのである。
【０１１９】
（７）前述の実施形態では、第１波形部ＳＳ１は、３０ｋＨｚの残留振動の周期（３３．３μｓ）の１／４である８．３μｓの期間だけ、圧電素子を駆動する信号である。これにより、第１波形部ＳＳ１は３０ｋＨｚの残留振動を励起することができる。
【０１２０】
（８）前述の実施形態では、第３波形部ＳＳ３は、１００ｋＨｚの残留振動の周期（１０．０μｓ）の１／４である２．５μｓの期間だけ、圧電素子を駆動する信号である。これにより、第３波形部ＳＳ３は１００ｋＨｚの残留振動を励起することができる。
【０１２１】
但し、第１波形部ＳＳ１や第３波形部ＳＳ３は、残留振動の周期の１／４の期間だけ圧電素子を駆動するものに限られるものではない。また、前述の駆動信号は台形波であるが、これに限られるものではない。  
例えば、図２５は、第３波形部ＳＳ３の他の例である。図中の第１波形部ＳＳ１は前述のものと同じであり、第２波形部ＳＳ２及び第４波形部ＳＳ４は、前述のものと期間が若干短くなっている。この例の第３波形部ＳＳ３は、残留振動の１／２の期間だけ圧電素子を駆動する。また、この第３波形部ＳＳ３は、サイン波である。このような駆動信号であっても、１００ｋＨｚの残留振動を励起することができる。
【０１２２】
（９）前述の実施形態では、駆動信号生成回路７０が、吐出用駆動信号ＣＯＭを生成している。そして、ピエゾ素子４１７（駆動素子の一例）が吐出用駆動信号ＣＯＭにより駆動されて、ノズルからインク滴が吐出される。また、前述の実施形態では、吐出用駆動信号を生成する駆動信号生成回路７０が、第１波形部ＳＳ１及び第３波形部ＳＳ３を含む駆動信号を生成する（図２１参照）。そして、この駆動信号により、ピエゾ素子９１１が駆動される。  
つまり、前述の実施形態では、駆動信号生成回路７０は、インクを吐出するための駆動信号と、インクの量を検出するための駆動信号を生成する。これにより、２種類の駆動信号生成回路を設ける必要がないので、装置の構成を簡略化できる。
【０１２３】
（１０）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（駆動素子の一例）又はピエゾ素子９１１（圧電素子の一例）のうちの一方に印加する。
【０１２４】
（１１）但し、前述の実施形態のように、駆動信号生成回路７０が生成した駆動信号を、ピエゾ素子４１７又はピエゾ素子９１１のうちのいずれか一方のみに印加する構成に限られるものではない。例えば、全てのノズルに対応する画素データを「００」にしておけば、ピエゾ素子９１１（圧電素子の一例）へ駆動信号を印加する際に、その駆動信号がスイッチ８５に印加されていても良い。つまり、選択スイッチ６５は、ピエゾ素子９１１に駆動信号を印加するときに、ピエゾ素子４１７（駆動素子の一例）への駆動信号の印加を切らなくても良い。
【０１２５】
（１２）前述の実施形態では、ヘッドの制御回路は、不図示の５Ｖの電源により動作している。仮に、この５Ｖの電源でピエゾ素子９１１を駆動しても、電圧が低いので、検出に十分な残留振動を励起することができない。  
一方、駆動信号生成回路７０は、インク滴を吐出させるようにピエゾ素子４１７を駆動する必要があるので、大きな電圧変化を伴う駆動信号を生成する必要がある。前述の実施形態では、この駆動信号生成回路７０により生成された駆動信号をピエゾ素子９１１に印加させているので、ピエゾ素子９１１を大きく伸縮させることができ、検出に十分な残留振動を励起させることができる。
【０１２６】
（１３）前述の実施形態では、バッファ室９２（図１２Ａ参照）が設けられている。これにより、インク収容部の中のインクが振動しても、その振動の影響が振動板９１２に伝わらないようにすることができる。これにより、ピエゾ素子９１１は、振動板９１２の共振周波数を精度良く検出することができる。
【０１２７】
（１４）前述の実施形態では、インク収容部８７１の開口部８７１ａが振動板９１２により塞がれている。このため、振動板９１２のうち、開口部８７１ａの範囲内の部分が振動する。そして、ピエゾ素子９１１の中心は、開口部８７１ａの中心とほぼ一致している。これにより、ピエゾ素子９１１は、振動板９１２の共振周波数を精度良く検出することができる。
【０１２８】
（１５）前述の実施形態では、プリンタに用いられるインクカートリッジに収容されたインクの残量を検出している。しかし、検出対象となる液体は、インクに限られるものではない。  
例えば、液体を吐出して半導体に回路を形成するような半導体製造装置に本液量検出方法を適用すれば、加工液の液量を検出することができる。このように、本実施形態は、液体収容部に収容された液体の液量を圧電素子を用いて検出する液量検出方法に、広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】印刷システムの構成を説明する図である。
【図２】コンピュータ、及びプリンタ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の構成を示す図である。図３Ｂは、本実施形態のプリンタの構成を説明する側面図である。
【図４】ヘッドの構造を説明するための断面図である。
【図５】駆動信号生成回路の構成を説明するブロック図である。
【図６】波形生成回路の入力と、波形生成回路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】キャリッジとインクカートリッジの断面図である。
【図１２】図１２Ａは、液面検出部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、振動部の詳細な構成を説明するための平面図である。図１３Ｂは、Ｂ−Ｂ断面図である。図１３Ｃは、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】信号検出部の構成の説明図である。
【図１６】増幅部の構成の説明図である。
【図１７】図１７Ａは、圧電素子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、コンパレータからの出力信号を示す図である。
【図１８】図１８Ａは、第１参考駆動信号の波形の説明図である。図１８Ｂは、第２参考駆動信号の波形の説明図である。
【図１９】図１９Ａは、振動板がインクに接触しているときに、第１参考駆動信号をピエゾ素子に印加した後のピエゾ素子の出力信号である。図１９Ｂは、振動板がインクに接触していないときに、第１参考駆動信号をピエゾ素子に印加した後のピエゾ素子の出力信号である。
【図２０】図２０Ａは、振動板がインクに接触しているときに、第２参考駆動信号をピエゾ素子に印加した後のピエゾ素子の出力信号である。図２０Ｂは、振動板がインクに接触していないときに、第２参考駆動信号をピエゾ素子に印加した後のピエゾ素子の出力信号である。
【図２１】本実施形態の駆動信号の波形の説明図である。
【図２２】図２２Ａは、振動板がインクに接触しているときに、本実施形態の駆動信号をピエゾ素子に印加した後のピエゾ素子の出力信号である。図２２Ｂは、振動板がインクに接触していないときに、本実施形態の駆動信号をピエゾ素子に印加した後のピエゾ素子の出力信号である。
【図２３】本実施形態の駆動信号の波形の改良例の説明図である。
【図２４】比較例の駆動信号の説明図である。
【図２５】第３波形部ＳＳ３の他の例の説明図である。
【符号の説明】
【０１３０】
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、
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、８６  選択スイッチ、
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、９６  増幅部、９７  パルス幅検出部、
１００  印刷システム、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】
2006142515.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006142515.tif 000007
【図６】
2006142515.tif 000008
【図７】
2006142515.tif 000009
【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】
2006142515.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2006142515.tif 000026
【図２５】
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