(57)【要約】【課題】  圧電素子を用いて印刷材の状態を検出する印刷装置において、その検出精度を向上させる。【解決手段】印刷装置２０は、圧電素子ＰＺＴを備えるインクカートリッジが装着される。印刷装置２０は、圧電素子駆動電圧を生成する駆動電圧生成回路４６と、圧電素子駆動電圧を圧電素子ＰＺＴに印加して圧電素子ＰＺＴを振動させる電圧印加手段と、圧電素子ＰＺＴに印加されて圧電素子ＰＺＴを振動させる圧電素子ＰＺＴから圧電効果によって出力される電圧の周波数を測定する周波数測定手段と、電圧の周波数として検出された振動体の固有振動数に基づいて、インクカートリッジのインクの状態を判定する状態判定手段とを備える。圧電素子駆動電圧は、印刷材が所定の状態にある場合における圧電素子ＰＺＴの固有振動数に対応する周波数成分を多く含む波形を有する。【選択図】  図１１
2006088605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷装置であって、
印刷材が収容される印刷材収容体と、
前記印刷材収容体に配置される圧電素子と、
前記印刷材が所定の状態にある場合における前記圧電素子の固有振動数に対応する周波数成分を多く含む波形を有する圧電素子駆動電圧を生成する電圧生成手段と、
前記生成された圧電素子駆動電圧を前記圧電素子に印加して前記圧電素子を振動させる電圧印加手段と、
前記圧電素子駆動電圧の印加後において、振動する前記圧電素子から圧電効果によって出力される電圧の周波数を測定する周波数測定手段と、
前記電圧の周波数として検出された前記圧電素子の固有振動数に基づいて、前記印刷材の状態を判定する状態判定手段と、
を備える印刷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記圧電素子駆動電圧の波形は、前記固有振動数における振動の周期と同じ周期で、前記圧電素子に放電を複数回繰り返させる波形である印刷装置。
【請求項３】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記圧電素子駆動電圧の波形は、前記固有振動数における振動の周期と同じ周期で、前記圧電素子に充電と放電を複数回繰り返させる波形である印刷装置。
【請求項４】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記圧電素子駆動電圧の波形は、前記固有振動数における振動の周期と同じ周期で、電圧の降下を複数回繰り返す波形である印刷装置。
【請求項５】
請求項１に記載の印刷装置において、
前記圧電素子駆動電圧の波形は、前記固有振動数における振動の周期と同じ周期で、電圧の上昇と電圧の降下とを複数回繰り返す波形である印刷装置。
【請求項６】
請求項１にないし請求項５に記載の印刷装置において、
前記固有振動数は、前記収容室の印刷材が所定量以上である場合における第１の固有振動数であり、
前記状態判定手段は、前記検出された前記圧電素子の振動数が前記第１の固有振動数である場合には、前記収容室の印刷材は所定量以上であると判定する印刷装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５に記載の印刷装置において、
前記固有振動数は、前記収容室の印刷材が所定量未満である場合における第２の固有振動数であり、
前記状態判定手段は、前記検出された前記圧電体の振動数が前記第２の固有振動数である場合には、前記収容室の印刷材は所定量未満であると判定する印刷装置。
【請求項８】
印刷装置であって、
印刷材が収容される印刷材収容体と、
前記印刷材収容体に配置される圧電素子と、
前記収容室の印刷材が第１の状態にある場合における前記圧電素子の第１の固有振動数に対応する周波数成分と、前記収容室の印刷材が第２の状態にある場合における前記圧電素子の第２の固有振動数に対応する周波数成分を両方多く含む波形を有する圧電素子駆動電圧を生成する電圧生成手段と、
前記生成された圧電素子駆動電圧を前記圧電素子に印加して前記圧電素子を振動させる電圧印加手段と、
前記圧電素子駆動電圧の印加後において、振動する前記圧電素子から圧電効果によって出力される電圧の周波数を測定する周波数測定手段と、
前記電圧の周波数として検出された前記圧電素子の固有振動数に基づいて、前記印刷材の状態を判定する状態判定手段と、
を備える印刷装置。
【請求項９】
請求項８に記載の印刷装置において、
電圧の上昇と電圧の降下とを含む単位波形に含まれる前記第１の固有振動数に対応する周波数成分が前記第２の固有振動数に対応する周波数成分より少ない場合には、前記圧電素子駆動電圧の波形は、前記単位波形を前記第１の固有振動数における振動の周期と同じ周期で複数回繰り返す波形である印刷装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の印刷装置において、
前記第１の状態は、前記収容室に印刷材が所定量以上存在する状態であり、
前記第２の状態は、前記収容室に印刷材が所定量未満しか存在しない状態であり、
前記状態判定手段は、前記検出された前記圧電素子の振動数が前記第１の固有振動数である場合には、前記収容室の印刷材は所定量以上であると判定し、前記検出された前記圧電素子の振動数が前記第２の固有振動数である場合には、前記収容室の印刷材は所定量未満であると判定する印刷装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０に記載の印刷装置において、
前記電圧生成手段は、任意の波形の電圧を生成可能な電圧生成回路である印刷装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１に記載の印刷装置は、さらに、
駆動電圧を印加されることによって印刷を実行する印刷ヘッドと、
前記電圧生成手段によって生成された電圧の出力先を、前記印刷ヘッドと前記圧電素子とのいずれかに切り替える切り替え手段とを備え、
前記電圧生成手段は、前記印刷ヘッドに印加されるヘッド駆動電圧を生成する手段としても機能する印刷装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２に記載の印刷装置において、
前記印刷材収容体は、前記印刷装置に着脱可能な収容体である印刷装置。
【請求項１４】
印刷材収容体に備えられた圧電素子を用いて、前記印刷材収容体に収容された印刷材の状態を検出する方法であって、
前記印刷材が所定の状態にある場合における前記圧電素子の固有振動数に対応する周波数成分を多く含む波形を有する圧電素子駆動電圧を生成し、
前記圧電素子に前記生成された圧電素子駆動電圧を印加して前記圧電素子を振動させ、
前記圧電素子駆動電圧の印加後において、振動する前記圧電素子から圧電効果によって出力される電圧の周波数を測定し、
前記電圧の周波数として検出された前記圧電素子の振動数に基づいて、前記印刷材の状態を判定する方法。
【請求項１５】
印刷材収容体に備えられた圧電素子を用いて、前記印刷材収容体に収容された印刷材の状態を検出する方法であって、
前記収容室の印刷材が第１の状態にある場合における前記圧電素子の第１の固有振動数に対応する周波数成分と、前記収容室の印刷材が第２の状態にある場合における前記圧電素子の第２の固有振動数に対応する周波数成分を両方多く含む波形を有する圧電素子駆動電圧を生成し、
前記圧電素子に前記生成された圧電素子駆動電圧を印加して前記圧電素子を振動させ、
前記圧電素子駆動電圧の印加後において、振動する前記圧電素子から圧電効果によって出力される電圧の周波数を測定し、
前記電圧の周波数として検出された前記圧電素子の振動数に基づいて、前記印刷材の状態を判定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷装置に関し、特に、印刷装置に装着された印刷材収容体に収容された印刷材の状態を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷材を収容した印刷材収容体（例えば、インクカートリッジ）を装着して、印刷を実行する印刷装置（例えば、インクジェットプリンタ）において、収容している印刷材の状態を検出し、適正な管理を行ないたいという要請が存在する。例えば、容器内に残存するインクの量を測定し、カートリッジ内のインク量を管理することが行われている。
【０００３】
このような、インク残量を検出する技術の１つに、圧電素子をインク量を測定するセンサとして用いるものが知られている。この技術では、カートリッジ内部のインクが収容される空間（キャビティ）に圧電素子を臨ませ、圧電素子にパルス電圧を印加して、圧電素子を振動させる。この結果生じる圧電素子の振動によって、圧電素子とその周辺領域からなる振動体を共振させる。この共振振動によって圧電素子から出力される電圧の周波数を測定することによって、圧電素子とその周辺領域からなる振動体の固有振動数を得る。そして、得られた固有振動数の違いから、インク量を検出している（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−１３６６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、印加するパルス電圧の波形や回数について考慮されていないため、この結果生じる圧電素子の振動によっては、圧電素子とその周辺領域からなる振動体を十分に共振させることができず、共振振動によって圧電素子から出力される電圧が小さくなる場合があった。この結果、電圧の周波数を正しく測定できず、インク残量を精度良く検出できないおそれがあった。このような課題は、インクカートリッジのインク残量の検出に限らず、圧電素子をセンサとして用いて印刷材の状態を検出する技術において、共通する課題であった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、圧電素子をセンサとして用いて印刷材の状態を検出する印刷装置において、その検出精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明は印刷装置を提供する。本発明の第１の態様に係る印刷装置は、前記印刷材収容体に配置される圧電素子と、前記印刷材が所定の状態にある場合における前記圧電素子の固有振動数に対応する周波数成分を多く含む波形を有する圧電素子駆動電圧を生成する電圧生成手段と、前記生成された圧電素子駆動電圧を前記圧電素子に印加して前記圧電素子を振動させる電圧印加手段と、前記圧電素子駆動電圧の印加後において、振動する前記圧電素子から圧電効果によって出力される電圧の周波数を測定する周波数測定手段と、前記電圧の周波数として検出された前記圧電素子の固有振動数に基づいて、前記印刷材の状態を判定する状態判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の態様に係る印刷装置によれば、印刷材が所定の状態にある場合における圧電素子の固有振動数に対応する周波数成分を多く含む波形を有する電圧が圧電素子に印加されるため、印刷材が所定の振動数に対応する状態にある場合には、共振現象によって圧電素子を所定の固有振動数で十分に振動させることができる。この結果、圧電素子から圧電効果によって出力される電圧において、所定の固有振動数に対応する周波数の成分が大きくなる。したがって、出力される電圧の周波数を測定して、圧電素子の固有振動数を検出する際に、印刷材が所定の固有振動数に対応する状態にある場合には、確実に所定の固有振動数を検出することができる。そうすると、印刷材が所定の固有振動数に対応する状態にあることを精度良く判定することができる。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る印刷装置において、前記圧電素子駆動電圧の波形は、前記固有振動数における振動の周期と同じ周期で、前記圧電素子に放電を複数回繰り返させる波形であっても良く、前記固有振動数における振動の周期と同じ周期で、前記圧電素子に充電と放電を複数回繰り返させる波形であっても良い。また、前記圧電素子駆動電圧の波形は、前記固有振動数における振動の周期と同じ周期で、電圧の降下を複数回繰り返す波形であっても良く、前記固有振動数における振動の周期と同じ周期で、電圧の上昇と電圧の降下とを複数回繰り返す波形であっても良い。こうすれば、圧電素子を所定の振動数と同じ周期で歪ませることによって、印刷材が所定の固有振動数に対応する状態にある場合には、共振現象によって圧電素子を所定の固有振動数で十分に振動させることができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る印刷装置において、前記固有振動数は、前記収容室の印刷材が所定量以上である場合における第１の固有振動数であり、前記状態判定手段は、前記検出された前記圧電素子の振動数が前記第１の固有振動数である場合には、前記収容室の印刷材は所定量以上であると判定しても良い。こうすれば、収容室の印刷材は所定量以上であることを精度良く判定することができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る印刷装置において、前記固有振動数は、前記収容室の印刷材が所定量未満である場合における第２の固有振動数であり、前記状態判定手段は、前記検出された前記圧電体の振動数が前記第２の固有振動数である場合には、前記収容室の印刷材は所定量未満であると判定しても良い。こうすれば、収容室の印刷材は所定量未満であることを精度良く判定することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、印刷装置を提供する。本発明の第２の態様に係る印刷装置は、印刷材が収容される印刷材収容体と、前記印刷材収容体に配置される圧電素子と、前記収容室の印刷材が第１の状態にある場合における前記圧電素子の第１の固有振動数に対応する周波数成分と、前記収容室の印刷材が第２の状態にある場合における前記圧電素子の第２の固有振動数に対応する周波数成分を両方多く含む波形を有する圧電素子駆動電圧を生成する電圧生成手段と、前記生成された圧電素子駆動電圧を前記圧電素子に印加して前記圧電素子を振動させる電圧印加手段と、前記圧電素子駆動電圧の印加後において、振動する前記圧電素子から圧電効果によって出力される電圧の周波数を測定する周波数測定手段と、前記電圧の周波数として検出された前記圧電素子の固有振動数に基づいて、前記印刷材の状態を判定する状態判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の態様に係る印刷装置によれば、第１の固有振動数に対応する周波数成分と第２の固有振動数に対応する周波数成分を両方多く含む波形を有する電圧が圧電素子に印加されるため、印刷材が第１または第２の状態にある場合には、共振現象によって圧電素子を第１または第２の固有振動数で十分に振動させることができる。この結果、圧電素子から圧電効果によって出力される電圧において、第１または第２の固有振動数に対応する周波数の成分が大きくなる。したがって、出力される電圧の周波数を測定して、圧電素子の固有振動数を検出する際に、印刷材が第１または第２の状態にある場合には、確実に第１または第２の固有振動数を検出することができる。そうすると、印刷材が第１または第２の振動数に対応する状態にあることを精度良く判定することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様に係る印刷装置において、前記圧電素子駆動電圧の波形は、電圧の上昇と電圧の降下とを含む単位波形に含まれる前記第１の固有振動数に対応する周波数成分が前記第２の固有振動数に対応する周波数成分より少ない場合には、前記圧電素子駆動電圧の波形は、前記単位波形を前記第１の固有振動数における振動の周期と同じ周期で複数回繰り返す波形であっても良い。こうすれば、圧電素子を第１の固有振動数と同じ周期で歪ませる波形となるので、少ない第１の固有振動数に対応する周波数成分を多くすることができる。この結果、第１の振動数に対応する周波数成分と第２の固有振動数に対応する周波数成分を両方多く含む波形を得ることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る印刷装置において、前記第１の状態は、前記収容室に印刷材が所定量以上存在する状態であり、前記第２の状態は、前記収容室に印刷材が所定量未満しか存在しない状態であり、前記状態判定手段は、前記検出された前記圧電素子の振動数が前記第１の固有振動数である場合には、前記収容室の印刷材は所定量以上であると判定し、前記検出された前記圧電素子の振動数が前記第２の固有振動数である場合には、前記収容室の印刷材は所定量未満であると判定しても良い。こうすれば、収容室の印刷材は所定量以上であることまたは収容室の印刷材は所定量未満であることを精度良く判定することができる。
【００１５】
上記態様に係る印刷装置において、前記電圧生成手段は、任意の波形の電圧を生成可能な電圧生成回路であっても良い。かかる場合には、上述した圧電素子駆動電圧を容易に生成することができる。
【００１６】
上記態様に係る印刷装置は、さらに、駆動電圧を印加されることによって印刷を実行する印刷ヘッドと、前記電圧生成手段によって生成された電圧の出力先を、前記印刷ヘッドと前記圧電素子とのいずれかに切り替える切り替え手段とを備え、前記電圧生成手段は、前記印刷ヘッドに印加されるヘッド駆動電圧を生成する手段としても機能しても良い。こうすれば、印刷に用いるノズル駆動素子駆動電圧を生成する手段と、印刷材の状態の検出に用いる圧電素子駆動電圧を生成する手段を同一の手段で実現することができる。
【００１７】
上記態様に係る印刷装置において、前記印刷材収容体は、前記印刷装置に着脱可能な収容体であっても良い。こうすれば、着脱可能な印刷材収容体の印刷材の状態を精度良く判定することができる。
【００１８】
本発明の第３の態様は、印刷材収容体に備えられた圧電素子を用いて、前記印刷材収容体に収容された印刷材の状態を検出する方法を提供する。本発明の第３の態様に係る方法は、前記印刷材が所定の状態にある場合における前記圧電素子の固有振動数に対応する周波数成分を多く含む波形を有する圧電素子駆動電圧を生成し、前記圧電素子に前記生成された圧電素子駆動電圧を印加して前記圧電素子を振動させ、前記圧電素子駆動電圧の印加後において、振動する前記圧電素子から圧電効果によって出力される電圧の周波数を測定し、前記電圧の周波数として検出された前記圧電素子の振動数に基づいて、前記印刷材の状態を判定することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る方法によれば、本発明の第１の態様に係る印刷装置と同様の作用・効果を得ることができる。また、本発明の第３の態様に係る方法は、本発明の第１の態様に係る印刷装置と同様に種々の態様にて実現され得る。
【００２０】
本発明の第４の態様は、印刷材収容体に備えられた圧電素子を用いて、前記印刷材収容体に収容された印刷材の状態を検出する方法を提供する。本発明の第４の態様に係る方法は、前記収容室の印刷材が第１の状態にある場合における前記圧電素子の第１の固有振動数に対応する周波数成分と、前記収容室の印刷材が第２の状態にある場合における前記圧電素子の第２の固有振動数に対応する周波数成分を両方多く含む波形を有する圧電素子駆動電圧を生成し、前記圧電素子に前記生成された圧電素子駆動電圧を印加して前記圧電素子を振動させ、前記圧電素子駆動電圧の印加後において、振動する前記圧電素子から圧電効果によって出力される電圧の周波数を測定し、前記電圧の周波数として検出された前記圧電素子の振動数に基づいて、前記印刷材の状態を判定することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第４の態様に係る方法によれば、本発明の第２の態様に係る印刷装置と同様の作用・効果を得ることができる。また、本発明の第４の態様に係る方法は、本発明の第２の態様に係る印刷装置と同様に種々の態様にて実現され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明にかかる画像処理装置について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。
【００２３】
Ａ．実施例：
・印刷装置およびインクカートリッジの構成：
図１〜図３を参照して、本実施例に係る印刷装置およびインクカートリッジの概略構成について説明する。図１は、本発明の実施例としての印刷装置の概略構成図である。  図２は、印刷ヘッドユニットと、これに装着される本実施例に係るインクカートリッジを示す斜視図である。図３は、インクカートリッジの筐体に装備されたセンサの断面を示す断面図である。
【００２４】
印刷装置２０は、紙送りモータ２２によって印刷用紙Ｐを副走査方向に搬送する副走査送り機構と、キャリッジモータ２４によってキャリッジ３０をプラテン２６の軸方向（主走査方向）に往復動させる主走査送り機構と、キャリッジ３０に搭載された印刷ヘッドユニット６０を駆動してインクの吐出およびドット形成を制御するヘッド駆動機構と、これらの紙送りモータ２２，キャリッジモータ２４，印刷ヘッドユニット６０および操作パネル３２との信号のやり取りを司る計算機である制御回路４０とを備えている。制御回路４０は、ＰＣインターフェース８０を介してコンピュータ９０に接続されている。
【００２５】
印刷用紙Ｐを搬送する副走査送り機構は、紙送りモータ２２の回転をプラテン２６に伝達するギヤトレイン２３を備える。また、キャリッジ３０を往復動させる主走査送り機構は、プラテン２６の軸と並行に架設されキャリッジ３０を摺動可能に保持する摺動軸３４と、キャリッジモータ２４との間に無端の駆動ベルト３６を張設するプーリ３８と、キャリッジ３０の原点位置を検出する位置センサ３９とを備えている。
【００２６】
印刷ヘッドユニット６０は、図２に示すように、複数（例えば、本実施例では６つ）のインクカートリッジC１〜C６を装着可能なカートリッジ装着部６２と、印刷ヘッド６８と、インクカートリッジC１〜C６に関連する処理を実行する専用回路であるカートリッジ処理専用回路５０（図２では、図示省略）とを備えている。
【００２７】
印刷ヘッド６８は、図示は省略するが、複数のノズルと各ノズルに備えられたピエゾ素子とを有し、電圧がピエゾ素子に印加されることによって、インク滴をノズルから吐出して印刷を実行する。
【００２８】
カートリッジ装着部６２は、装着可能なインクカートリッジ数分のインク導入部６６およびセンサ端子板１００を備えている。インク導入部６６は、インクカートリッジC１〜C６がカートリッジ装着部６２に装着された際に、上述したインクカートリッジC１〜C６のインク供給口７４に挿入され、インクを印刷ヘッド６８に導入する。端子板１００には、インクカートリッジ７０のセンサ端子板１１０に配置された端子に対応する端子１０４および１０５が配置されている。
【００２９】
続いて、インクカートリッジC１〜C６について説明する。図２に示すように、インクカートリッジC１〜C６は、印刷材としてのインクが一種類収容される収容体である。インクカートリッジC１〜C６は、内部にインクを収容するインク収容室ＲＭが形成された筐体７１と、印刷装置２０にインクを供給するためのインク供給口７４と、インク残量の検出に用いられるセンサ７２と、上述したカートリッジ装着部６２の端子板１００に対応する端子板１１０とを備えている。インク供給口７４は、筐体７１の下部に設置され、センサ７２は、筐体７１の側部に設置されている。インクカートリッジC１〜C６の端子板１１０には、インクカートリッジC１〜C６がカートリッジ装着部６２に装着された際に、上述したカートリッジ装着部６２の端子１０４および１０５と接触して電気的に接続される端子１１４および１１５が配置されている。
【００３０】
センサ７２は、図３に示すように、圧電効果を有する圧電素子ＰＺＴ（例えば、ピエゾ素子）と、圧電素子ＰＺＴに電圧を印可する２つの電極７２０、７２１と、センサアタッチメント７２２とを備える。電極７２０、７２１は、それぞれ上述した端子１１４、１１５に接続されている。センサアタッチメント７２２は、圧電素子ＰＺＴからインク収容室ＲＭと筐体７１とに振動を伝える薄膜を有するセンサ７２の構造部である。このように構成することで、インク収容室ＲＭの少なくとも一部を含む圧電素子ＰＺＴの周辺部分（以下、単に周辺部分という。）は、圧電素子ＰＺＴと一体となって振動する。
【００３１】
図３（ａ）は、インクが所定量以上残存していて、インクの液面がセンサＳＳの位置より高い状態を示している。図３（ｂ）は、インクが所定量未満しか残存しておらず、インクの液面がセンサ７２の位置より低い状態を示している。図３（ａ）に示すように、インクの液面がセンサ７２の位置より高い状態、すなわち、インク収容室ＲＭのインクが所定量以上である場合には、圧電素子ＰＺＴの周辺部分にはインクが充填されている。一方で、インクの液面がセンサ７２の位置より低い状態、すなわち、インク収容室ＲＭのインクが所定量未満である場合には、圧電素子ＰＺＴの周辺分にはインクが充填されていない。この結果、圧電素子ＰＺＴは、収容室ＲＭのインク量が所定量以上である場合（以下、インク有り時という。）と、収容室ＲＭのインク量が所定量未満である場合（以下、インク無し時という。）とで異なる固有振動数で振動する。すなわち、ここでいう圧電素子ＰＺＴの固有振動数とは、圧電素子ＰＺＴごとに１つに定まる値ではなく、圧電素子ＰＺＴの周辺部分の影響を受けて定まる値であり、周辺部分の状態（本実施例ではインクの有無）に応じて変化する値である。例えば、本実施例におけるインクカートリッジでは、インク有り時の固有振動数Ｈ1は３０ＫＨｚ、インク無し時の固有振動数Ｈ2は１１０ＫＨｚであった。このような振動特性は、インクカートリッジの形状、材質、インクの材質等、種々の要因によって変化するものであって、上述の値に限られるものではない。
【００３２】
図４〜図６を参照して、プリンタ２０の制御回路４０およびカートリッジ処理専用回路５０の構成について説明する。図４は、制御回路４０の内部構成を示す説明図である。図５は、制御回路４０の駆動電圧生成回路の内部構成を示す説明図である。図６は、カートリッジ処理専用回路５０の内部構成を示す説明図である。
【００３３】
制御回路４０の内部には、ＣＰＵ４１と、ＰＲＯＭ４２と、ＲＡＭ４３と、クロック信号を生成する発信器４４と、紙送りモータ２２やキャリッジモータ２４やカートリッジ処理専用回路５０等と信号のやり取りを行う周辺機器入出力部（ＰＩＯ）４５と、後述する駆動電圧生成回路４６と、駆動バッファ４７が設けられている。駆動バッファ４７は、印刷ヘッド６８にドットのオン・オフ信号を供給するバッファとして使用される。これらは互いにバス４９で接続されている。また、バス４９には、外部のコンピュータ９０を接続するＰＣインターフェース８０が接続されている。この結果、これらの各構成要素は、相互にデータのやり取りが可能となっている。また、制御回路４０には、駆動電圧生成回路４６からの出力電圧を印刷ヘッド６８に所定のタイミングで分配する分配出力器４８も設けられている。制御回路４０は、紙送りモータ２２やキャリッジモータ２４の動きと同期をとりながら、所定のタイミングでドットデータを駆動バッファ４７に出力する。
【００３４】
駆動電圧生成回路４６は、分配出力器４８を介して印刷ヘッド６８に備えられた圧電素子に印加される印刷ヘッド駆動電圧ＣＯＭ１と、カートリッジ処理専用回路５０を介して、インクカートリッジＣ１〜Ｃ６に備えられたセンサ７２の圧電素子ＰＺＴに印加されるセンサ駆動電圧ＣＯＭ２とを生成する回路である。駆動電圧生成回路４６は、図５に示すように、制御回路４０から与えられる駆動波形データを記憶するメモリ４６１と、メモリ４６１から読み出された駆動波形データを一時的に保持する第１ラッチ４６２と、第１ラッチ４６２の出力と後述する第２ラッチ４６４の出力とを加算する加算器４６３と、第２ラッチ４６４と、第２ラッチ４６４の出力をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器４６６と、変換されたアナログ信号を増幅して駆動電圧を出力する増幅部４６７と、駆動電圧の出力先を、分配出力器４８とカートリッジ処理専用回路５０とで切り替える切替スイッチ４６８を備えている。
【００３５】
加算器４６３と第２ラッチ４６４とは、駆動波形データを累算する累算部４６５を構成する。駆動電圧生成回路４６には、制御回路４０から種々の信号が供給される。即ち、メモリ６０には、第１のクロック信号ＣＬＫ１と、駆動波形データを表すデータ信号と、アドレス信号と、アドレスラッチ信号とが供給されている。また、第１ラッチ４６２には、第２のクロック信号ＣＬＫ２と、リセット信号ＲＥＳＥＴとが供給されている。第２ラッチ４６４には、第３のクロック信号ＣＬＫ３と、リセット信号ＲＥＳＥＴとが供給されている。第１と第２ラッチ４６２，４６４に供給されるリセット信号ＲＥＳＥＴは、同じものである。
【００３６】
カートリッジ処理専用回路５０は、制御回路４０と連携して、インクカートリッジＣ１〜Ｃ６に備えられたセンサ７２を駆動してインク残量を判定する回路である。インクカートリッジ処理専用回路５０は、図６に示すように、計算機５１と、アナログスイッチ５３、５４、Ｓ１〜Ｓ６と、アンプ部５２とを備えている。計算機５１の内部には、ＣＰＵ５１１と、ＰＲＯＭ５１２と、ＲＡＭ５１３と、制御回路４０と信号のやり取りを行うインターフェース５１４と、カートリッジ処理専用回路５０内部の構成要素と信号のやり取りを行う内部入出力部（ＳＩＯ）５１５とを備えている。これらは互いにバス５１９で接続されている。計算機５１は、インターフェース５１４を介して制御回路４０と信号のやり取りが可能である。また、計算機５１は、ＳＩＯ５１５を介して各アナログスイッチ５３、５４、Ｓ１〜Ｓ６を制御し、ＳＩＯ５１５を介してアンプ部５２の出力を受信する。
【００３７】
アナログスイッチ５３、５４、Ｓ１〜Ｓ６は、それぞれ２つの電極を有し、計算機５１の制御に従って、２つの電極間を電気的に接続した状態（以下、接続状態という。）と電気的に遮断した状態（以下、遮断状態という。）とに切り替える。アナログスイッチ５３は、上述したセンサ駆動電圧ＣＯＭ２の入力線とカートリッジ処理専用回路５０との接続／遮断を切り替えるスイッチである（以下、駆動電圧用スイッチという。）。アナログスイッチ５４は、アンプ部５２に対して信号を入力する入力線とアンプ部５２との接続／遮断を切り替えるスイッチである（以下、アンプ用スイッチという。）。アナログスイッチＳ１〜Ｓ６は、６つのインクカートリッジＣ１〜Ｃ６のうち、アンプ部５２やセンサ駆動電圧ＣＯＭ２の入力線と、センサ７２（ＰＺＴ）が電気的に接続されるインクカートリッジを選択するスイッチ（以下、カートリッジ選択スイッチという。）である。例えば、カートリッジ選択スイッチＳ１が接続状態とされ、他のカートリッジ選択スイッチＳ２〜Ｓ６が遮断状態とされている場合、インクカートリッジＣ１が選択されていることとなる。
【００３８】
・印刷装置２０の動作：
図７〜図８を参照して、先ず、駆動電圧生成回路４６の動作について説明する。図７は、メモリ４６１（図５参照）に波形データを書きこむタイミングを示すタイミングチャートである。図８は、駆動電圧生成回路４６（図５参照）において駆動電圧を生成していく過程を示す説明図である。
【００３９】
駆動電圧ＣＯＭ（ヘッド駆動電圧ＣＯＭ１またはセンサ駆動電圧ＣＯＭ２）の生成に先立って、波形データおよびその波形データを書き込むアドレスが、それぞれデータ信号およびアドレス信号として、制御回路４０からメモリ４６１に入力される。データ信号は、１ビット単位の信号であり、図７に示すように、第１のクロック信号ＣＬＫ１を同期信号とするシリアル転送によって、１ビットずつ転送される。すなわち、波形データは、まず、第１のクロック信号ＣＬＫ１に同期して、複数ビット分のデータ信号として、メモリ４６１に入力される。その後、入力されたデータ信号を格納するための書きこみ先のアドレスを示すアドレス信号と、アドレスラッチ信号とが、メモリ４６１に入力される。メモリ４６１は、このアドレスラッチ信号が入力されたタイミングでアドレス信号を読み取り、データ信号として入力された波形データをアドレス信号が示すアドレスに書きこむ。
【００４０】
メモリ４６１への波形データの書きこみが終了した後、メモリ４６１に対して、読み出すべき波形データが記録されたアドレス（以下、読み出しアドレスという。）を示すアドレス信号が入力されると、メモリ４６１から第１ラッチ４６１へ、そのアドレスに記録された波形データが出力される。図８に示す例では、先ず、読出しアドレスとしてアドレスＢが入力され、メモリ４６１から対応する波形データΔＶ１が出力されている。その後、第２のクロック信号ＣＬＫ２のパルスが発生すると、出力された波形データ（例えば、ΔＶ１）が第１ラッチ４６１に保持される。この状態で、次に第３のクロック信号ＣＬＫ３のパルスが発生すると、第２ラッチ４６４の出力と、第１ラッチ４６２の出力とが加算器４６３に入力されて加算され、その加算結果が第２ラッチ４６４に保持される。即ち、図８に示したように、一旦、アドレス信号に対応した波形データ（例えば、ΔＶ１）が第１のラッチに保持されると、その後、第３のクロック信号ＣＬＫ３を受けるたびに、第２ラッチ４６４の出力には、その波形データの値が累算されていく。
【００４１】
第２ラッチ４６４の出力は、第３のクロック信号ＣＬＫ３を受けるたびに、上述したように加算器４６３に入力されると共に、デジタル／アナログ変換器４６６にも入力される。具体的には、第２ラッチ４６４の出力が１８ビットのデータである場合には、上位１０ビット分をデジタル／アナログ変換器４６６に入力し、１８ビットのデータ全体を加算器４６３に再入力しても良い。
【００４２】
制御回路４０は、タイミングを計って、読み出しアドレスを示すアドレス信号をメモリ４６１に、第２のクロック信号ＣＬＫ２を第１ラッチ４６２に出力することによって、第１ラッチ４６１に保持される波形データを切り替えることができる。
【００４３】
図８に示す例では、アドレスＢには波形データとしてΔＶ１が格納され、アドレスＡには波形データとしてΔＶ２が格納され、アドレスＣには波形データとしてΔＶ３が格納されているものとする。波形データΔＶ１は、正の値をとり、クロック信号ＣＬＫ３の１周期ｔ当たりΔＶ１ずつ、第２ラッチ４６４の出力値を増加させる。波形データΔＶ２は、ゼロであり、第２ラッチ４６４の出力値を一定に維持する。波形データΔＶ３は、負の値をとり、クロック信号ＣＬＫ３の１周期ｔ当たりΔＶ３ずつ、第２ラッチ４６４の出力値を減少させる。制御回路４０は、第１ラッチ４６１に保持される波形データを、ΔＶ１−ΔＶ２−ΔＶ３と切り替えている。この結果、図８（ａ）に示すように、上昇−維持−低下と段階的に変化する信号が、第２ラッチ４６４から出力される。
【００４４】
デジタル／アナログ変換器４６６は、連続的に入力された第２ラッチ４６４の出力信号（数値データ）を、図８（ｂ）に示すようなアナログ信号に変換して出力する。
【００４５】
増幅部４６７は、出力されたアナログ信号を増幅して最終的に出力される駆動電圧を生成する。制御回路４０は、切替スイッチ４６８を制御することによって、生成された駆動電圧をヘッド駆動電圧ＣＯＭ１として分配出力器４８に対して出力するか、センサ駆動電圧ＣＯＭ２としてカートリッジ処理専用回路５０に対して出力するかを選択的に切り替えることができる。
【００４６】
以上説明したように、駆動電圧生成回路４６は、データ信号（波形データ（ΔＶ１等））、アドレス信号、クロック信号（ＣＬＫ１〜ＣＬＫ３）といった制御回路４０からの制御信号に基づいて、任意の波形を有する駆動電圧を生成することができる回路である。
【００４７】
続いて、図９〜図１１を参照して、インク残量判定処理について説明する。図９および図１０は、インク残量判定処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。図９では、理解の容易のため、制御回路４０（ＣＰＵ４１）が実行する処理のフローチャートと、カートリッジ処理専用回路５０の計算機５１（ＣＰＵ５１１）が実行する処理のフローチャートとを並記している。図１１は、インク残量判定処理における種々の信号および電圧の変化を示すタイミングチャートである。
【００４８】
インク残量判定処理は、各インクカートリッジＣ１〜Ｃ６の収容室ＲＭに収容されたインクの残量を各カートリッジごとに判定する処理である。本実施例に係る印刷装置２０では、駆動電圧生成回路４６は、ヘッド駆動電圧ＣＯＭ１を生成する回路と、センサ駆動電圧ＣＯＭ２を生成する回路とを兼ねている。したがって、本処理は、印刷ヘッド６８に備えられたピエゾ素子を駆動している時、すなわち、印刷を実行している最中は、実行できない。もちろん、本処理専用に、駆動電圧生成回路を備えている場合には、このような制限はない。本処理は、具体的には、以下のようなタイミングで実行される。
・インクカートリッジＣ１〜Ｃ６が交換された時
・印刷装置２０の電源投入時
・印刷を一定量実行した後（例えば、１ページ分印刷を実行した後）
・印刷ヘッドに備えられたノズルを清掃する処理（いわゆるフラッシング処理）を実行した後
【００４９】
インク残量判定処理の実行を開始すると、制御回路４０は、カートリッジ処理専用回路５０の計算機５１に対して、コマンドを送信する（ステップＳ２０１）。このコマンドには、インク残量判定処理の実行を指示する命令と共に、インク残量判定処理の対象となるインクカートリッジを指定する情報が含まれる。
【００５０】
計算機５１は、制御回路４０からのコマンドの受信の有無を常に監視しており（ステップＳ１０１）、コマンドを受信した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）には、コマンドに含まれる情報により指定された処理対象のインクカートリッジを選択する（ステップＳ１０２）。ここで、処理対象のインクカートリッジを選択するとは、上述した６つのカートリッジ選択スイッチＳ１〜Ｓ２を制御して、処理対象のインクカートリッジに対応するカートリッジ選択スイッチを接続状態とし、他の５つのカートリッジ選択スイッチを遮断状態にすることをいう。処理対象のインクカートリッジを選択すると、計算機５１は、イネーブル信号がハイになるまで待機している（ステップＳ１０３）。
【００５１】
制御回路４０は、コマンドを送信した後、所定のタイミングでイネーブル信号をハイにして計算機５１に対して送信する（ステップＳ２０２）。計算機５１は、イネーブル信号がハイにされると（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、上述した駆動電圧用スイッチ５３を接続状態にして、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の入力線と選択されたインクカートリッジのセンサ７２（圧電素子）とを電気的に接続する（ステップＳ１０４）。
【００５２】
制御回路４０は、イネーブル信号をハイにした後、所定のタイミングで駆動電圧生成回路４６（図５参照）を制御して、図１１に示すように略台形を２回繰り返す波形（詳細は後述する。）を有するセンサ駆動電圧ＣＯＭ２を生成させ、カートリッジ処理専用回路５０に対して出力させる（ステップＳ２０３）。出力されたセンサ駆動電圧ＣＯＭ２は、図１１に示すように、上述したステップＳ１０２において選択されたインクカートリッジのセンサ７２（圧電素子ＰＺＴ）に印加される。すなわち、制御回路４０は、圧電素子駆動電圧ＣＯＭ２を圧電素子ＰＺＴに印加する電圧印加手段として機能する。この結果、センサ駆動電圧ＣＯＭ２が印加された圧電素子ＰＺＴは圧電効果によって急激に歪ませられる。この圧電素子ＰＺＴの歪みによって、圧電素子ＰＺＴは、周辺部分と一体になって振動する。圧電素子ＰＺＴが振動すると、その振動に応じて、圧電素子ＰＺＴに歪みが生じる。圧電素子ＰＺＴに歪みが生じると、圧電効果により、圧電素子ＰＺＴから電圧が出力される。図１１に示すように、センサ電圧（または、図６：Ｐ点の電圧）は、センサ駆動電圧ＣＯＭ２印加後において、略波状の電圧変化を示しているが、これが圧電効果により圧電素子ＰＺＴから出力される電圧（以下、センサ出力電圧という。）である。センサ出力電圧の周波数は、圧電素子ＰＺＴの振動数と対応している。
【００５３】
計算機５１は、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の出力（印加）が終了するまで待機（ステップＳ１０５）しており、印加が終了したタイミングで、上述した駆動電圧用スイッチ５３を遮断状態にして、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の入力線と選択されたインクカートリッジのセンサ７２（圧電素子）とを電気的に切断する。これは、アンプ部５２に誤って高い電圧が印加されるのを防ぐためである。
【００５４】
計算機５１は、駆動電圧用スイッチ５３を遮断後、所定時間待機する（ステップＳ１０７）。図１１においては、記号Ｔ2で示す期間が、本ステップにおける待機期間に該当する。この待機期間は、圧電素子ＰＺＴの振動に含まれる振動成分のうち、ノイズの原因になる不要振動を減衰させるための時間である。この待機期間中に、検出対象である固有振動数以外の振動数を有する振動成分は大部分が減衰する。この結果、図１１に示すように、センサ出力電圧からノイズが減少して、圧電素子ＰＺＴの固有振動数の検出が容易になる。
【００５５】
待機期間を経過すると、計算機５１は、上述したアンプ用スイッチ５４を接続状態にする（ステップＳ１０８）。この結果、上述したセンサ出力電圧がアンプ部５２に入力される。アンプ部５２は、周知のオペアンプ等で構成され、入力された電圧が基準値Ｖ_ref（例えば、０Ｖ）以下である場合にはロー信号を出力し、基準値Ｖ_ref以上である場合にはハイ信号を出力するコンパレータとして機能する。この結果、アンプ部５２からは、図１１に示すように、センサ出力電圧の周期的変化に対応したデジタル信号が出力される。
【００５６】
計算機５１は、アンプ部５２から出力されたデジタル信号を解析することによって、センサ出力電圧の周波数Ｈを測定する（ステップＳ１０９）。具体的には、計算機５１は、例えば、最初に受信したアンプ部５２の出力の立ち上がりエッジＥ１から６番目の立ち上がりエッジＥ６までの期間Ｔ3（図１１参照）に含まれるクロック信号をカウントする。そして、計算機５１は、カウント数とクロック周期とに基づいてセンサ出力電圧の周波数Ｈを算出する。センサ出力電圧の周波数Ｈは、上述した圧電素子ＰＺＴの固有振動数を示している。
【００５７】
計算機５１は、センサ出力電圧の周波数の測定結果を、制御回路４０に出力して（ステップＳ１１０）、本処理を終了する。
【００５８】
一方、制御回路４０は、計算機５１から出力されるセンサ出力電圧の周波数の測定結果を受信するまで待機しており（ステップＳ２０４）、測定結果を取得する（ステップＳ２０５）。その後、制御回路４０は、イネーブル信号をローに戻し（ステップＳ２０５）、取得したセンサ出力電圧の周波数の測定結果（圧電素子ＰＺＴの固有振動数Ｈ）に基づいて、処理対象であるインクカートリッジのインクの残量を判定する（ステップＳ２０６）。
【００５９】
センサ出力電圧の周波数として検出された圧電素子ＰＺＴの固有振動数Ｈが、上述したインク有り時の固有振動数Ｈ1（本実施例では、３０ＫＨｚ）であれば、制御回路４０は、収容室ＲＭのインク量は所定量以上であると判断する（ステップＳ２０７）。一方、検出された圧電素子ＰＺＴの固有振動数Ｈが、上述したインク無し時の固有振動数Ｈ2（本実施例では、１１０ＫＨｚ）であれば、制御回路４０は、収容室ＲＭのインク量は所定量未満であると判断する（ステップＳ２０８）。
【００６０】
次に、図１２〜図１４を参照して、センサ７２に印加されるセンサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形と、センサ駆動電圧ＣＯＭ２に対応するセンサ出力電圧について説明する。図１２は、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形の一例を示す説明図である。図１３は、周波数領域におけるセンサ出力電圧特性を示す説明図である。図１４は、インク有り時およびインク無し時における周波数領域におけるセンサ出力電圧を示す説明図である。
【００６１】
図１２（ａ）は、充電期間と放電期間を含む波形（以下、単位波形）を１つだけ有する波形である（以下、一回波形ともいう。）。単位波形は、ＧＮＤ（０Ｖ）から所定の電圧値（例えば、３６Ｖ）まで電圧が上昇する期間（時刻ｔ1〜時刻ｔ2：圧電素子ＰＺＴに電荷が充電される期間）と、電圧が変化しない期間（時刻ｔ2〜時刻ｔ3：圧電素子ＰＺＴに電荷が保持される期間）と、所定の電圧値（例えば、３６Ｖ）からＧＮＤ（０Ｖ）まで電圧が降下する期間（時刻ｔ3〜時刻ｔ4）とから構成される略台形の波形である。
【００６２】
図１２（ｂ）は、本実施例において用いられるセンサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形である。この波形は、上述した単位波形を所定の周期で２回繰り返した波形である（以下、２回波形ともいう。）。所定の周期は、インク有り時の固有振動数Ｈ1における振動の周期と同じ周期であり、図１２に示すように、１／Ｈ1（ｓｅｃ）周期である。
【００６３】
図１２（ｃ）は、上述した単位波形を２回波形と同じ１／Ｈ1（ｓｅｃ）周期で３回繰り返した波形である（以下、３回波形ともいう。）。
【００６４】
１回波形、２回波形、３回波形それぞれの電圧をセンサ駆動電圧としてセンサ７２に印加した場合におけるセンサ出力電圧の違いについて説明する。図１３に示す出力電圧特性は、１回波形のセンサ駆動電圧をセンサに印加した場合におけるセンサ出力電圧（１回波形に対応するセンサ出力電圧という。）を１として、２回波形および３回波形のセンサ駆動電圧を印可した場合におけるセンサ出力電圧（それぞれ、２回波形、３回波形に対応するセンサ出力電圧という。）の相対的な値をそれぞれ周波数領域において示している。
【００６５】
２回波形に対応するセンサ出力電圧は、周波数Ｈ1を中心とする周波数領域においてセンサ出力電圧が１回波形に対応するセンサ出力電圧より増加している。一方で、周波数Ｈ1から離れた周波数領域（例えば、周波数Ｈ2付近の領域）においてセンサ出力電圧が１回波形に対応するセンサ出力電圧より低下している。
【００６６】
３回波形に対応するセンサ出力電圧は、周波数Ｈ1を中心とする周波数領域において、２回波形に対応するセンサ出力電圧よりさらに増加している。ただし、増加している周波数領域は、２回波形よりも狭い。換言すると、２回波形および３回波形に対応するセンサ出力電圧特性は正規分布関数で表せると仮定すれば、２回波形に対応するセンサ出力電圧特性の分散は、３回波形に対応するセンサ出力電圧特性の分散より大きいということになる。そして、周波数Ｈ1から離れた周波数領域（例えば、周波数Ｈ2付近の領域）においてセンサ出力電圧が２回波形に対応するセンサ出力電圧よりさらに低下している。
【００６７】
これは、単位波形を固有振動数Ｈ1における振動の周期と同じ周期で複数回繰り返すと、センサ駆動電圧ＣＯＭ２に含まれる固有振動数Ｈ1に対応する周波数Ｈ1の成分が増加し、逆に、固有振動数Ｈ1以外の振動数に対応する周波数成分（例えば、周波数Ｈ2の成分）は減少するためである。
【００６８】
次に、図１４を参照して、インク有り時（図１４（ａ））、および、インク無し時（図１４（ｂ））における周波数領域におけるセンサ出力電圧について説明する。先ず、１回波形（単位波形）に対応するセンサ出力電圧（図１４（ａ）、（ｂ）において、それぞれ波線で示されている。）について説明する。実験によると、インク有り時、すなわち、圧電素子ＰＺＴの固有振動数がＨ1である時においては、１回波形に対応するセンサ出力電圧は、検出すべき固有振動数Ｈ1に対応する周波数Ｈ1の成分が小さく周囲のノイズのなかに埋もれてしまい、周波数Ｈ1を精度良く測定するのが困難な場合があった。一方、インク無し時、すなわち、圧電素子ＰＺＴの固有振動数がＨ2である時においては、１回波形に対応するセンサ出力電圧は、検出すべき固有振動数Ｈ2に対応する周波数Ｈ2の成分が十分に大きく、上述したインク有り時における周波数Ｈ1の成分の３〜４倍ほどのピークを示した。これは、この１回波形（単位波形）は、固有振動数Ｈ1に対応する周波数Ｈ1の成分が少なく、インク有り時において圧電素子ＰＺＴを固有振動数Ｈ1で十分に共振させることができないことを示している。一方で、この１回波形（単位波形）は、固有振動数Ｈ2に対応する周波数Ｈ2の成分が十分に多く、インク無し時において圧電素子ＰＺＴを固有振動数Ｈ2で十分に共振させることができることを示している。
【００６９】
次に、２回波形に対応するセンサ出力電圧（図１４（ａ）、（ｂ）において、それぞれ実線で示されている。）について説明する。実験によると、インク有り時においては、２回波形に対応するセンサ出力電圧は、検出すべき固有振動数Ｈ1に対応する周波数Ｈ1の成分が、１回波形の場合と比較して十分大きくなり、周波数Ｈ1を十分精度良く測定可能なレベルとなった。一方、インク無し時においては、２回波形に対応するセンサ出力電圧は、検出すべき固有振動数Ｈ2に対応する周波数Ｈ2の成分が１回波形の場合と比較すれば小さくなったものの、依然として周波数Ｈ2を精度良く測定するのに十分なレベルであった。結果として、２回波形に対応するセンサ出力電圧において、インク有り時における周波数Ｈ1の成分と、インク無し時における周波数Ｈ2の成分とが同程度であった。これは、単位波形を固有振動数Ｈ1における振動の周期と同じ周期で複数回繰り返すことによって、２回波形は、単位波形と比較して周波数Ｈ1の成分が増加し、周波数Ｈ2の成分が減少したため、周波数Ｈ1の成分と周波数Ｈ2の成分がバランス良く含まれる波形となっていると考えられる。この結果、この２回波形は、インク有り時においては圧電素子ＰＺＴを固有振動数Ｈ1で十分に共振させることができ、インク無し時においても圧電素子ＰＺＴを固有振動数Ｈ2で十分に共振させることができると考えられる。
【００７０】
さらに、比較のため、３回波形に対応するセンサ出力電圧（図１４（ａ）、（ｂ）において、それぞれ実線で示されている。）についても説明しておく。実験によると、インク有り時においては、３回波形に対応するセンサ出力電圧は、検出すべき固有振動数Ｈ1に対応する周波数Ｈ1の成分が、２回波形の場合と比較して、さらに、大きくなった。一方、インク無し時においては、３回波形に対応するセンサ出力電圧は、検出すべき固有振動数Ｈ2に対応する周波数Ｈ2の成分が１回波形の場合と比較して、さらに、小さくなり、周囲のノイズのなかに埋もれてしまい、周波数Ｈ1を精度良く測定するのが困難な場合があった。これは、この３回波形は、２回波形と比較して周波数Ｈ1の成分がさらに増加し、インク有り時において圧電素子ＰＺＴを固有振動数Ｈ1で十分に共振させることができることを示している。一方で、この３回波形は、２回波形と比較して周波数Ｈ2の成分がさらに減少し、インク無し時において圧電素子ＰＺＴを固有振動数Ｈ2で十分に共振させることができなくなったしまったことを示している。
【００７１】
以上の知見により、本実施例では、上述した２回波形を採用し、インク有り時の固有振動数Ｈ1とインク無し時の固有振動数Ｈ2とを共に精度良く検出可能としている。
【００７２】
以上説明したように、本実施例に係る印刷装置２０によれば、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形を調整して固有振動数Ｈ1に対応する周波数成分を多く含む波形としているので、インクが固有振動数Ｈ1に対応する状態にある場合には、センサ出力電圧において固有振動数Ｈ1に対応する周波数の成分を十分に大きくすることができ、確実にその固有振動数Ｈ1をセンサ出力電圧の周波数として検出することができる。そうすると、インクが固有振動数Ｈ1に対応する状態、すなわち、収容室ＲＭのインクが所定量以上であることを精度良く判定することができる。
【００７３】
また、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形を、固有振動数Ｈ1に対応する振動の周期と同じ周期で、単位波形を繰り返す波形とすることによって、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形に含まれる固有振動数Ｈ1に対応する周波数成分を容易に多くすることができる。
【００７４】
また、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形を調整して固有振動数Ｈ1に対応する周波数成分を多く含むと供に、固有振動数Ｈ2に対応する周波数成分も多く含む波形としているので、インクが固有振動数Ｈ2に対応する状態にある場合においても、センサ出力電圧において固有振動数Ｈ2に対応する周波数の成分を十分に大きくすることができ、確実にその固有振動数Ｈ2をセンサ出力電圧の周波数として検出することができる。そうすると、インクが固有振動数Ｈ1に対応する状態だけでなく、インクが固有振動数Ｈ2に対応する状態、すなわち、収容室ＲＭのインクが所定量未満であることも精度良く判定することができる。
【００７５】
さらに、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の生成を、任意の波形の電圧を生成可能な駆動電圧生成回路４６によって、生成しているので、容易に所定の周波数成分を多く含むセンサ駆動電圧を生成することができる。
【００７６】
また、印刷ヘッド６８の駆動に用いられるヘッド駆動電圧ＣＯＭ１とセンサ駆動電圧ＣＯＭ２は、ひとつの駆動電圧生成回路４６によって実現される。したがって、センサ駆動電圧ＣＯＭ２を生成するために部品点数が増加することもない。
【００７７】
Ｂ．変形例：
上記実施例において説明したインクカートリッジＣ１〜Ｃ６以外にも、センサ７２の配置等のインクカートリッジの構成には種々の態様が考えられる。以下に、その具体例を説明する。
・インクカートリッジの他の態様：
図１５および図１６を用いて、本変形例に係る印刷装置およびインクカートリッジの概略構成について説明する。図１５は、変形例に係るインクカートリッジＣ１〜Ｃ６の正面図（図１６（ａ））および側面図（図１６（ｂ））である。図１６は、インクカートリッジの筐体に装備されたセンサの断面（図１５におけるＡ−Ａ断面）を示す断面図である。
【００７８】
変形例に係るインクカートリッジＣ１〜Ｃ６は、図１５に示すように、上記実施例に係るインクカートリッジＣ１〜Ｃ６と同様にして筐体７１とインク供給口７４とセンサ７２と端子板１１０とを備えている（図１５（ａ）において端子板１１０は図示省略）。
【００７９】
変形例に係るインクカートリッジＣ１〜Ｃ６の筐体７１の内部は、上記実施例に係るインクカートリッジＣ１〜Ｃ６と異なり、区画リブ７７によって、メイン収容室ＭＲＭと、第１のサブ収容室ＳＲＭ１と、第２のサブ収容室ＳＲＭ２とに区画されている。メイン収容室ＭＲＭは、全収容室容積の大部分を占めている。
【００８０】
第１のサブ収容室ＳＲＭ１は、底面においてインク供給口７４と連通している（図１５参照）。また、第１のサブ収容室ＳＲＭ１は、筐体７１の側面に形成された第１の側面孔７５を介して、センサ７２のセンサアタッチメント７２２に形成されたブリッジ流路ＢＲと連通している（図１６参照）。
【００８１】
第２のサブ収容室ＳＲＭ２は、底面近傍において、メイン収容室ＭＲＭと連通している（図１５参照）。また、第２のサブ収容室ＳＲＭ２は、筐体７１の側面に形成された第２の側面孔７６を介して、センサ７２のセンサアタッチメント７２２に形成されたブリッジ流路ＢＲと連通している（図１６参照）。
【００８２】
センサ７２は、図１６に示すように、上記実施例に係るセンサ７２と同様に、圧電素子ＰＺＴと、電極７２０、７２１と、センサアタッチメント７２２とを備える。センサアタッチメント７２２は、上記実施例に係るセンサアタッチメント７２２と形状が異なり、図１６に示すように、上述したブリッジ流路ＢＲが略コの字形状に形成されている。ブリッジ流路ＢＲは、一端が第１の側面孔７５と連通し、他端が第２の側面孔７６と連通している。これによって、第２のサブ収容室ＳＲＭ２から第１のサブ収容室ＳＲＭ１へのインクの流入が可能となっている。
【００８３】
変形例に係るインクカートリッジＣ１〜Ｃ６に収容されたインクは、図１５および図１６において、矢印で示すように移動する。すなわち、メイン収容室ＭＲＭに収容されているインクは、底面近傍から第２のサブ収容室ＳＭＲ２に入り、第２の側面孔７６−センサアタッチメント７２２のブリッジ流路ＢＲ−第１の側面孔７５を通って、第１のサブ収容室ＳＭＲ１に入る。そして、インクは、第１のサブ収容室ＳＭＲ１からインク供給口７４を通って、プリンタ２０に供給される。
【００８４】
図１６（ａ）は、インクが所定量以上残存している状態（インク有り時）を示している。図１６（ｂ）は、インクが所定量未満しか残存していない状態（インク無し時）を示している。図１６（ａ）に示すように、インク収容室ＲＭのインクが所定量以上である場合には、上述したブリッジ流路ＢＲにはインクが充填されている。すなわち、圧電素子ＰＺＴの周辺部分にインクが充填されている状態になる。一方で、インク収容室ＲＭのインクが所定量未満である場合には、第２のサブ収容室ＳＲＭ２からブリッジ流路ＢＲにインクが流入されなくなり、ブリッジ流路ＢＲにはインクが充填されていない。すなわち、圧電素子ＰＺＴの周辺部分にはインクが充填されていない状態になる。この結果、上記実施例におけるインクカートリッジと同様に、圧電素子ＰＺＴは、インク有り時と、インク無し時とで異なる固有振動数で振動する。この結果、変形例に係るインクカートリッジを用いる印刷装置２０においても、上記実施例に係る印刷装置と同様の作用・効果を得ることができる。
【００８５】
・その他の変形例：
上記実施例では、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形は、固有振動数Ｈ1における振動の周期と同じ周期で単位波形を繰り返しているが、繰り返しの周期はこれに限られるものではなく、任意の周期を用いることができる。この結果、センサ出力電圧において、任意の振動数に対応する周波数成分を増加させることができる。例えば、単位波形の形状や、カートリッジの振動特性等によっては、インク無し時における固有振動数Ｈ2に対応する周波数成分を多くした波形を生成したい場合もある。かかる場合には、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、固有振動数Ｈ2における振動の周期と同じ周期で単位波形を繰り返しても良い。こうすれば、固有振動数Ｈ2に対応する周波数成分を多くした波形を有するセンサ駆動電圧ＣＯＭ２を容易に生成することができ、図１７（ｃ）に示すように、センサ出力電圧において、固有振動数Ｈ2に対応する周波数Ｈ2の成分を増加させることができる。
【００８６】
上記実施例では、センサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形を、インク有り時における固有振動数Ｈ1と、インク無し時固有振動数Ｈ2とを、一度の測定で検出できる波形としているが、インク有り時における固有振動数Ｈ1の測定と、インク無し時固有振動数Ｈ2の測定とを２回に分けて実行しても良い。かかる場合には、インク有り時における固有振動数Ｈ1の測定においては、図１２に示す波形を用いてセンサ出力電圧において、固有振動数Ｈ1に対応する周波数Ｈ1の成分を増加させ、インク無し時における固有振動数Ｈ2の測定においては、図１７に示す波形を用いてセンサ出力電圧において、固有振動数Ｈ2に対応する周波数Ｈ2の成分を増加させれば良い。かかる場合には、他方の周波数成分の減少を考慮する必要がないので、繰り返し回数をさらに増加させても良い（例えば、４回波形、５回波形等を用い得る）。
【００８７】
インクカートリッジの圧電素子ＰＺＴの固有振動数Ｈ1は、製造バラツキにより一定でない場合がある。かかる場合には、製造バラツキの統計値、例えば、固有振動数の平均値や中間値を用いて、繰り返しの周期を定めても良い。また、製造時に、固有振動数を測定し、測定した固有振動数を記憶させたメモリをインクカートリッジに備えるようにしても良い。かかる場合には、印刷装置の制御回路がメモリから固有振動数の値を読み出し、この値に基づいて繰り返しの周期を定めることができる。
【００８８】
上記実施例では、インクカートリッジの圧電素子ＰＺＴの固有振動数Ｈ1を検出することによって、インクが所定量未満であるか、所定量以上であるかを判定しているが、インクの状態の変化によって圧電素子ＰＺＴの固有振動数が変化する関係にあれば、インクの種々の状態を検出可能である。
【００８９】
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲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。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例としての印刷装置２０の概略構成図。
【図２】印刷ヘッドユニットと、これに装着される本実施例に係るインクカートリッジを示す斜視図。
【図３】インクカートリッジの筐体に装備されたセンサの断面を示す断面図。
【図４】制御回路４０の内部構成を示す説明図。
【図５】制御回路４０の駆動電圧生成回路の内部構成を示す説明図。
【図６】カートリッジ処理専用回路５０の内部構成を示す説明図。
【図７】メモリ４６１に波形データを書きこむタイミングを示すタイミングチャート。
【図８】駆動電圧生成回路４６において駆動電圧を生成していく過程を示す説明図
【図９】インク残量判定処理の処理ルーチンを示す第１のフローチャート。
【図１０】インク残量判定処理の処理ルーチンを示す第２のフローチャート。
【図１１】インク残量判定処理における種々の信号および電圧の変化を示すタイミングチャート。
【図１２】センサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形の一例を示す第１の説明図。
【図１３】周波数領域におけるセンサ出力電圧特性を示す説明図。
【図１４】インク有り時およびインク無し時における周波数領域におけるセンサ出力電圧を示す説明図。
【図１５】変形例に係るインクカートリッジＣ１〜Ｃ６の正面図および側面図。
【図１６】変形例に係るインクカートリッジの筐体に装備されたセンサの断面を示す断面図。
【図１７】センサ駆動電圧ＣＯＭ２の波形の一例を示す第２の説明図。
【符号の説明】
【００９１】
２０…印刷装置
２２…紙送りモータ
２３…ギヤトレイン
２４…キャリッジモータ
２６…プラテン
３０…キャリッジ
３２…操作パネル
３４…摺動軸
３６…駆動ベルト
３８…プーリ
３９…位置センサ
４０…制御回路
４６…駆動電圧生成回路
５０…カートリッジ処理専用回路
５１…計算機
５３、５４、Ｓ１〜Ｓ６…アナログスイッチ
５２…アンプ部
８０…ＰＣインターフェース
６０…印刷ヘッドユニット
６２…カートリッジ装着部
６６…インク導入部
６８…印刷ヘッド
Ｃ１〜Ｃ６…インクカートリッジ
７１…筐体
７２…センサ
７４…インク供給口
７５…第１の側面孔
７６…第２の側面孔
７７…区画リブ
９０…コンピュータ  
１００、１１０…端子板
１０４、１０５、１１４、１１５…端子
ＲＭ…インク収容室
ＭＲＭ…メイン収容室
ＳＲＭ１…第１のサブ収容室
ＳＲＭ２…第２のサブ収容室
ＰＺＴ…圧電素子
【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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