(57)【要約】【課題】インク容器内に収められているインクの残量を、安価な構成で、且つ精度よく検出することが可能なインク残量検出装置、インク残量検出方法、インク残量検出プログラム、及び画像記録装置を提供する。【解決手段】インク界面検出部２は、インク容器１２内のインク液１３へ超音波を送信し、インク液１３の界面で反射して到来する当該超音波の反射波を受信する送受信部４を少なくとも有している。制御部８は、インク残量判定部９に基づいて、送受信部４より送信した超音波をインク液１３の界面上で２方向に走査したときに送受信部４で受信される当該反射波の受信結果に基づいて、インク液１３の残量を判定する。【選択図】      図１
2008265079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク容器内のインクの残量を検出するインク残量検出装置において、
前記インク容器内のインクへ超音波を送信し、当該インクの界面で反射して到来する当該超音波の反射波を受信する送受信部を少なくとも有しているインク界面検出部と、
前記インク界面検出部による検出結果に基づいて前記容器内のインクの残量を判定するインク残量判定部と、を少なくとも備え、
前記インク残量判定部は、前記送受信部より送信した超音波を前記インクの界面上で２方向に走査したときに当該送受信部で受信される前記反射波の受信結果に基づいて、前記インクの残量を判定する、ことを特徴とするインク残量検出装置。
【請求項２】
前記送受信部は、超音波の送信及び受信を行う複数の送受信素子を一列に並べて構成されており、
前記複数の送受信素子から送信される超音波を当該送受信素子毎に移相して、前記送受信部より送信した超音波を前記インクの界面上で２方向に走査させる可変移相部を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載のインク残量検出装置。
【請求項３】
前記可変移相部は、前記反射波の受信によって前記複数の送受信素子の各々から出力される電気信号を合成する前に当該電気信号を当該送受信素子毎に移相することで、前記送受信部による当該反射波の受信特性に指向性を与えることを特徴とする請求項２に記載のインク残量検出装置。
【請求項４】
前記インク残量判定部は、前記送受信部が超音波を送信してから前記反射波を受信するまでの経過時間に基づいて当該送受信部から前記界面までの距離を算出し、当該距離に基づいて前記インクの残量を判定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインク残量検出装置。
【請求項５】
前記インク残量判定部は、前記経過時間が所定の時間以上である場合に、前記距離の算出を行うことを特徴とする請求項４に記載のインク残量検出装置。
【請求項６】
前記インク残量判定部は、前記超音波を前記インクの界面上で２方向に走査したときの２つの走査線を１つずつ含む当該インクの２つの断面の面積を算出し、当該面積に基づいて当該インクの残量を判定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインク残量検出装置。
【請求項７】
前記インク残量判定部は、前記送受信部が所定の値以上の強度で受信した超音波を前記インクの界面で反射した反射波とみなし、当該反射波の受信結果に基づいて、前記インクの残量を判定する、ことを特徴とする請求項１に記載のインク残量検出装置。
【請求項８】
前記インク容器は、可撓性を有していることを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載のインク残量検出装置。
【請求項９】
インクを貯えるインク容器と、
前記インク容器内のインクを記録媒体に吐出して画像記録を行う画像記録部と、
請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載のインク残量検出装置と、を少なくとも備える、ことを特徴とする画像記録装置。
【請求項１０】
インク容器内のインクの残量を検出するインク残量検出装置において当該インクの残量を検出する方法であって、
前記インク容器内のインクへ超音波を送信し、
前記インクの界面で反射して到来する前記超音波の反射波を受信し、
前記送信した超音波を前記インクの界面上で２方向に走査したときに受信される前記反射波の受信結果に基づいて、前記インク容器内のインクの残量を判定する、ことを特徴とするインク残量検出方法。
【請求項１１】
インク容器内のインクの残量を検出するインク残量検出装置において行われる当該インクの残量の検出を演算処理装置に行わせるためのプログラムであって、
超音波の送受信部を制御して前記インク容器内のインクへ超音波を送信させる処理と、
前記送受信部を制御して前記インクの界面で反射して到来する前記超音波の反射波を受信させる処理と、
前記送受信部から送信された超音波を前記インクの界面上で２方向に走査したときに当該送受信部で受信される前記反射波の受信結果に基づいて、前記インク容器内のインクの残量を判定する処理と、
を前記演算処理装置に行わせることを特徴とするインク残量検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像記録技術に関し、特に画像記録に用いられる、インク容器内に貯えられたインクの残量を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像記録装置には、コピー装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置等がある。コピー装置は、画像読み取り機構が設けられており、その読み取り機構で読み込まれた原稿の記録データ（例えば図形や文字情報）に基づき紙やシート等の記録媒体上にインクを定着させることで画像記録を行う。プリンタ装置は、ユーザのコンピュータ等から送信される記録データに基づき記録媒体上にインクを定着させることで画像記録を行う。また、ファクシミリは、電話回線等を介して送信されてきた記録データに基づき記録媒体上にインクを定着させることで画像記録を行う。
【０００３】
前述した画像記録装置においては、記録ヘッドにおけるインクジェットヘッドを有し、記録データに基づきこのインクジェットヘッドの複数のノズルから記録媒体上にインク滴を飛翔させる構成のプリンタ装置が知られている。このようなプリンタ装置では、一般に交換可能な密閉型のインク容器を使用するため、ユーザにインク残量を通知する目的で、インク容器内部のインク残量を検出する構成を備える場合がある。
【０００４】
従来のインク残量検出技術においては、例えば特許文献１に、インク残量を検出する技術が開示されている。この技術は、インク容器の底面に配置した送受信素子若しくはインク供給口のある面よりも更に鉛直下側に配置した送受信素子を用いて伝達させた超音波が、インク液面で反射して当該送受信素子へ戻ったことを検出し、この超音波の送信から当該送受信素子に戻るまでの所要時間を計測することで、この所要時間に基づいてインク容器内のインクの液面レベルの値を検出している。
【０００５】
この他、インク容器内のインク消費を管理する技術としては、記録ヘッドによって吐出されたインク滴の数と、記録ヘッドのメンテナンス工程で吸引されたインク量とをソフトウェアにより積算して、インク消費量を計算上で管理する技術や、インク容器内に液面検出用の電極を取付けておき、実際にインクが所定量消費された時点をこの電極で検出する技術などが知られている。
【０００６】
また、タンク内の液化ガスの液面レベルを検出する技術としては、例えば特許文献２に、開示されている。この技術は、タンク外部底面と圧電素子との間に整合層を設け、この整合層の厚みｄをｄ＝λ／２（但し、λは圧電素子の固有の反共振点周波数の波長）とし、圧電素子を厚み方向に縦振動させて超音波をタンク内に発射したときにタンク内の液化ガスの液面で全反射して戻ってくる超音波を圧電素子で受信し、このときの超音波の発射から受信までの時間を計測し、この時間に基づいて当該液面レベルの絶対値を検出している。
【特許文献１】特開平１０−１７５３１２号公報
【特許文献２】特開２０００−３１４６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した特許文献１に開示されている技術では、インクタンクの底面から伝播させた超音波がインク液面で反射して再び当該底面に戻るまでの時間差の計測結果に基づいてインク液面レベルの値を求め、この値からインク残量を検出している。このため、形状が変化する可撓性のインク容器におけるインクパックではインク残量を求めることができないという課題がある。
【０００８】
また、前述したインク消費量を計算上で管理する技術では、使用環境の違い、例えば使用室内の温度や湿度の高低、インク容器の開封後の経過時間の違い、ユーザサイドでの使用頻度の違い等によってインク容器内の圧力やインクの粘度が変化すると、計算上のインク消費量と実際の消費量との間に無視できない誤差が生じてしまう虞がある。また、例えばインク容器を一旦取り外した後に同一のインク容器を再度画像記録装置へ装着した場合に、積算されたカウント値が一旦リセットされると、実際のインク残量が分からなくなってしまうという課題もある。
【０００９】
また、前述した特許文献２に開示されている技術では、整合層を設ける必要がある。更に、特許文献２に開示されている技術では、圧電素子と整合層の界面との接合もしくは整合層とタンク界面との接合に不備があると共振が生じ、圧電素子、整合層、あるいはタンクを破断する可能性がある。
【００１０】
そこで本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、インク容器内に収められているインクの残量を、安価な構成で、且つ精度よく検出することが可能なインク残量検出装置、インク残量検出方法、インク残量検出プログラム、及び画像記録装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するために、本発明の態様のひとつであるインク残量検出装置は、インク容器内のインクの残量を検出するインク残量検出装置において、インク容器内のインクへ超音波を送信し、当該インクの界面で反射して到来する当該超音波の反射波を受信する送受信部を少なくとも有しているインク界面検出部と、インク界面検出部による検出結果に基づいて容器内のインクの残量を判定するインク残量判定部と、を少なくとも備え、インク残量判定部は、送受信部より送信した超音波をインクの界面上で２方向に走査したときに当該送受信部で受信される反射波の受信結果に基づいて、インクの残量を判定する、ことを特徴とする。
【００１２】
なお、本発明の態様のひとつには、本発明に係るインク残量検出装置と、インク容器内のインクを記録媒体に吐出して画像記録処理を行う画像記録部と、を少なくとも備える画像記録装置も含まれる。
【００１３】
また、本発明の別の態様のひとつであるインク残量検出方法は、インク容器内のインクの残量を検出するインク残量検出装置において当該インクの残量を検出する方法であって、インク容器内のインクへ超音波を送信し、インクの界面で反射して到来する超音波の反射波を受信し、送信した超音波をインクの界面上で２方向に走査したときに受信される反射波の受信結果に基づいて、インク容器内のインクの残量を判定する、ことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の更なる別の態様のひとつであるインク残量検出プログラムは、インク容器内のインクの残量を検出するインク残量検出装置において行われる当該インクの残量の検出を演算処理装置に行わせるためのプログラムであって、超音波の送受信部を制御してインク容器内のインクへ超音波を送信させる処理と、送受信部を制御してインクの界面で反射して到来する超音波の反射波を受信させる処理と、送受信部から送信された超音波をインクの界面上で２方向に走査したときに当該送受信部で受信される反射波の受信結果に基づいて、インク容器内のインクの残量を判定する処理と、を演算処理装置に行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、インク容器内に収められているインクの残量を、安価な構成で、且つ精度よく検出することが可能なインク残量検出装置、インク残量検出方法、インク残量検出プログラム、及び画像記録装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係るインク残量検出装置の構成例と、他の構成要素を省略してインク容器のみで示される本発明に係る画像記録装置の構成例とを概念的なブロック図で示している。
【００１７】
なお、この画像記録装置１１は、コピー装置やプリンタ装置、ファクシミリ装置など、記録データに基づいて記録媒体に対し画像記録する装置のいずれでもよい。
画像記録装置１１に備えられるインク残量検出装置１は、図１に示されるように、インク容器１２内に収められているインク液１３の残量を検出するものであり、インク界面検出部２と制御部８とを備えて構成されている。
【００１８】
インク界面検出部２は、インク液１３の界面を検出するインク界面センサ３と、インクの残量を算出するインク残量算出部７とを備えて構成されている。
インク界面センサ３は、超音波の送受信を行って自身が発する超音波の反射波を検出するセンサである。インク界面センサ３は、送受信部４と吸音部材５とが備えられており、それらが支持部材６に支持されて構成されている。
【００１９】
送受信部４は、例えば圧電振動子であり、インク残量算出部７による制御下で超音波の送信及び受信を行う。
吸音部材５は、送受信部４から発せられた超音波のうちインク液１３の界面の位置検出への影響（干渉など）を考慮し、それを吸音するための部材である。
【００２０】
インク残量算出部７は、送受信部４の制御を行うと共に、その制御結果に基づくインク液１３の界面間の距離の算出を行う。
制御部８は、インク残量検出装置を含む画像記録装置１１全体の各種動作制御を司るものであり、その詳細については後述する。
【００２１】
インク残量判定部９は、インク残量の判定を行う。このインク残量判定部９は、例えば制御部８が読み出し実行するプログラムとすることで、インク残量判定の機能をなす構成とする。また、インク残量判定部９は、例えば制御部８が実行する信号処理回路とすることで、インク残量判定の機能をなす構成としてもよい。なお、以下の説明においては、インク残量判定部９を、制御部８に記憶されるプログラムと想定して説明する。また、このプログラムは、制御部８に代わり、コンピュータ等の情報処理装置に実行させることで、インク残量判定の機能をなす構成としてもよい。
【００２２】
次に図２について説明する。
図２は、本発明に係る画像記録装置が備えるインク経路の一例を示している。なお、同図においては、図面上の下側が鉛直下方の方向として示されている。
【００２３】
インク容器１２の下面には、インク供給管２１の一端が接続されている。インク供給管２１の他端には、リザーバタンク２３内のインク液１３に浸されている。
インク容器１２直下のインク供給管２１の内側面にはインク界面センサ３が設置されており、インク液１３に浸されている。インク界面センサ３は、前述したように、インク残量算出部７による制御の下で、インク容器１２内に収められているインク液１３への超音波の送信と、インク液１３の界面で反射して戻ってくる当該超音波の受信と、を行う。
【００２４】
この他、インク供給管２１の途中には、開閉弁２２が設けられている。
密閉構造であるリザーバタンク２３の上面には、大気開放弁２４−１を備える大気開放管２５−１が設けられている。また、リザーバタンク２３内では、一端が分配器２７に接続されているインク液供給チューブ２６の他端がインク液１３に浸されている。
【００２５】
密閉構造である分配器２７の上面には、大気開放弁２４−２を備える大気開放管２５−２が設けられている。また、分配器２７の下面には、インク入液流路２８が設けられている。このインク入液流路２８には、インク流路封止機構２９を介して記録ヘッド３０が接続されている。記録ヘッド３０は、その下方に搬送される記録媒体３１に対してインク液１３を吐出する。なお、記録ヘッド３０の下面の高さ位置は、リザーバタンク２３内におけるインク液１３の界面（インク液面）の高さよりも高さＨだけ高い位置に配置されている。
【００２６】
インク液１３は、図２において、大気開放弁２４−１を閉じた状態で、開閉弁２２と大気開放弁２４−２とが開放されると、インク容器１２からリザーバタンク２３を介して分配器２７へと送られる。分配器２７内のインク液１３は、その後、インク入液流路２８を通って記録ヘッド３０へと送られ、その記録ヘッド３０の複数のノズルから記録媒体３１に向けて吐出される。なお、インク液１３は、大気開放弁２４−２を閉じた状態で開閉弁２２と大気開放弁２４−１とを開放されると、インク容器１２からリザーバタンク２３へと送られる。
【００２７】
次に図３について説明する。
図３は、図１におけるインク残量検出装置のより詳細な構成例と、このインク残量検出装置を制御する制御部の構成例とを概念的なブロック図で示している。
【００２８】
なお、図３では、インク残量検出装置１の制御も画像記録装置１１の制御部が司る構成例で示している。インク残量検出装置１を制御する制御部は、前述したように、画像記録装置１１が備える制御部８ではなく、他の制御部としてもよい。
【００２９】
インク界面検出部２は、前述したように、送受信部４と吸音部材５とが備えられており、それらが支持部材６に支持されて構成されているが、同図においては吸音部材５及び支持部材６を省略している。
【００３０】
送受信部４は、送受信素子３６−１乃至３６−ｎを少なくとも備えている。なお、この送受信素子３６−１乃至３６−ｎの個数は、同図において１６個で示されているが、他の個数でもよい。
【００３１】
インク残量算出部７は、パルス信号を発振させて生成する発振部３２と、このパルス信号を遅延させることで移相させる可変移相部３７と、受信したパルス信号を合成する合成部３３と、合成したパルス信号を検波する検波部３４と、パルス信号が生成されてから、インク容器１２中のインク液１３の界面で反射した後に受信されて検波されるまでの時間を計測する計測部３５と、を備えて構成されている。
【００３２】
制御部８は、インク残量判定部９の指示に基づいて、インク残量算出部７に備えられている発振部３２でパルス信号が生成さる。この生成されたパルス信号は、可変位相部３７に入力される。可変移相部３７は、このパルス信号の移相を施し移相後の信号を送受信部４の送受信素子３６−１乃至３６−ｎへ出力して超音波を放射させ、インク液１３へと送信する。
【００３３】
図３では、本発明に係る実施形態において、制御部８がインク残量検出装置１、及び画像記録装置１１全体の各種動作を統括制御する構成例を示している。制御部８は、ＭＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４４、及びＩ／Ｆ部４５を備えている。なお、これらは、バス
４７を介して相互に接続されており、ＭＰＵ４１の管理の下で各種のデータを相互に授受可能に構成されている。
【００３４】
ＭＰＵ（演算処理装置：マイクロプロセッサユニット）４１は、インク残量検出装置１、及び画像記録装置１１全体の動作を制御する情報処理装置である。
ＲＯＭ４２には、ＭＰＵ４１によって実行される制御プログラム４３が予め記憶されている。ＭＰＵ４１は、この制御プログラム４３を実行することによって、画像記録装置１１全体の動作制御を行う。また、ＲＯＭ４２には、インク残量判定部９としての機能をなすための制御プログラムも予め記憶されている。ＭＰＵ４１は、インク残量判定部９としての制御プログラムを実行することによって、インク残量算出部７を機能させる。
【００３５】
ＲＡＭ４４は、ＭＰＵ４１が各種のプログラムを実行する際に必要に応じて作業用記憶領域として使用するメモリである。
Ｉ／Ｆ（インタフェース）部４５は、画像記録装置１１の各部と制御部８との間で行わ
れる各種のデータ授受を管理する。なお、Ｉ／Ｆ部４５は、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル
）変換器４６も備えている。Ａ／Ｄ変換器４６は、送受信部４で受信される超音波の受信レベルに対応したアナログ電気信号をデジタルデータに変換してＭＰＵ４１へ送付する。
【００３６】
なお、このＡ／Ｄ変換器４６のサンプリング周波数は、超音波の周波数の８倍程度（例えば超音波の周波数が５メガヘルツの場合に、４０メガヘルツ）とすることが好ましいが、この関係は必須ではない。
【００３７】
また、ＭＰＵ４１自身がＡ／Ｄ変換機能を備える場合には、当該機能を使用して電気信号からデジタルデータへの変換を行うようにしてもよい。
可変移相器制御通信線αは、可変移相部３７でのパルス信号の移相量の指示を行う。
【００３８】
パルス信号通信線βは、可変移相部３７より送受信部４への送信パルス信号の伝達と、送受信部４より可変移相部３７への反射パルス信号の伝達とを行う。
計測結果通信線γは、計測部３７より制御部８へ計測結果を伝達する。
【００３９】
次に図４について説明する。
図４は、本発明に係るインク残量検出装置の実施形態１として、インク容器周辺の構成例を示している。
【００４０】
本実施形態１に係るインク液１３の残量の検出の様子を、図２乃至図１０を用いて説明する。
なお、図４に示されるインク容器１２には、インク界面センサ３が設けられている図２のインク供給管２１がインク容器接続部５４で接続されているものとする。また、インク容器１２には、不図示のインク弁が設けられているものとする。このインク弁は、インク容器１２がインク容器接続部５４に接続されたときに開放状態となり、インク容器１２がインク容器接続部５４から取り外されたときに閉止される構成を有するものとする。
【００４１】
なお、このインク弁は、開放状態において、前述したインク界面センサ３内の送受信部４から送信されてインク液面５３を含むインク界面で反射される超音波を遮らないように構成されていることは言うまでもない。
【００４２】
インク容器１２内のインク液１３の残量を検出するには、まず、インク界面センサ３内の送受信部４に備えられている送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク液面５３を含むインク界面までの距離の算出を第一走査方向５５に沿って順次行う。
【００４３】
制御部８は、発振部３２に指示を与えて所定レベルのパルス信号を生成させる。生成されたパルス信号は、可変移相部３７へ送られる。また、発振部３２は、パルス信号の生成開始を計測部３５へ伝える。
【００４４】
可変移相部３７は、発振部３２から送られてきたパルス信号に対して移相を施し、移相後のパルス信号を送受信素子３６−１乃至３６−ｎへ出力することで超音波を空間に放射させる。すると、送受信素子３６−１乃至３６−ｎから送信された超音波は、指向性を有する送信波５１となってインク液面５３を含むインク界面へ向けて送信される。
【００４５】
その後、この送信波５１は、インク液面５３を含むインク界面で反射して反射波５２となる。インク界面センサ３内の送受信部４に備えられている送受信素子３６−１乃至３６−ｎは、この反射波５２を受信し、その受信レベルに対応した電気信号を可変移相部３７へ送る。
【００４６】
可変移相部３７は、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各々から送られてきた信号に対して移相を施し、合成部３３へ出力する。合成部３３は、この信号を合成する処理を行って検波部３４へ出力する。このように合成された信号は、送受信素子３６−１乃至３６−ｎが、この超音波を受信する場合においても、反射波５２の向きに指向性を有するようになる。
【００４７】
検波部３４は、合成された電気信号を検波し、その信号レベルに対応したデジタルデータに変換して計測部３５へと渡す。
計測部３５は、前述したパルス信号の発生指示を行ってから反射波５２に対応するデジタルデータを受け取るまでに要した時間を計測し、この計測結果、すなわち超音波が送受信素子３６−１乃至３６−ｎとインク液面５３を含むインク界面との間の一往復に要した時間と、予め制御部に記憶されている超音波のインク液１３中での伝達速度とを参照することにより、送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク液面５３を含むインク界面までの距離を算出する。
【００４８】
第一走査方向５５に沿う所定の数ポイントでこの距離の算出が完了した場合には、次に第一走査方向５５に直交している第二走査方向５６に沿う所定の数ポイントで、送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク液面５３を含むインク界面までの距離の算出を順次行う。このように、本実施形態１に係るインク液１３の残量の検出では、直交する２方向でインク液面５３を含むインク界面までの距離を求めるので、送受信素子３６−１乃至３６−ｎは例えば送受信部４に２組用意し、それぞれを直交して配置しておき、第一走査方向５５での測定時と第二走査方向５６での測定時とで使い分けるようにする。
【００４９】
なお、このときに距離の算出を行うポイントの個数は、多くするとインク液１３の残量の検出精度が向上するものの演算処理量も増加してしまうので、この点に留意して適宜決定するようにする。
【００５０】
ここで図５について説明する。
図５は、本発明に係るインク残量検出装置が備えるインク界面センサの構成例を模式的に示している。
【００５１】
インク界面センサ３は、前述したように、一列に並べられている送受信素子３６−１乃至３６−ｎと吸音部材５とが備えられており、それらが支持部材６に支持されて構成されている。
【００５２】
送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各々は、電気信号であるパルス信号を入力するとその信号レベルに応じた超音波の放射を行い、超音波を受音するとその受音レベルに応じた信号レベルの電気信号を出力する。
【００５３】
ここで、送受信素子３６−１乃至３６−ｎによる超音波が、送信特性において指向性を得る際の原理について説明する。
図６は、インク界面センサの送受信素子による超音波の送信時における物理的作用を説明している。
【００５４】
可変移相部３７は、各送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各位置に応じて移相を施したパルス信号を、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各々より超音波として送信させる。
なお、ここでは、このとき送信される超音波の周波数を５メガヘルツとするが、他の周波数としてもよい。
【００５５】
このとき、可変移相部３７は、所望の方向へ超音波を送信するための処理として、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各々が超音波を送信したときにその波面が当該所望の方向に対して直交するように、その移相量を調整する。
【００５６】
ここで、可変移相部３７により施される各送信素子３６−１乃至３６−ｎへのパルス信号移相量は、下記の［数１］式に従って設定する。
【００５７】
【数１】
2008265079.tif 000003
この［数１］式において、δk は、送信素子３６−kへのパルス信号に対する移送量であり、λは送信する超音波のインク液１３内での波長であり、ｄk は基準位置（例えば送信素子３６−１）から送信素子３６−ｋまでの距離である。また、θは、送信角度６１（各送信素子３６−１乃至３６−ｎが並べられている方向と合成された超音波の波面とのなす角度）である。
【００５８】
可変移相部３７は、この［数１］式に従って移相させたパルス信号を各送信素子３６−１乃至３６−ｎへ与えることにより、所望の方向へ送信波５１を送信させる。
なお、超音波のインク液１３内での波長は、インク液１３（溶媒）を、送信する超音波の周波数で除算すると求めることができる。なお、インク液１３の各溶媒による音速の例としては、溶媒がグリセリンの場合で１９２０メートル／秒であり、溶媒が水の場合で１４８０メートル／秒であり、更に溶媒が油の場合で１３９０メートル／秒である。
【００５９】
次に図７について説明する。
図７は、インク界面センサの送受信素子による超音波の受信時における物理的作用を説明している。
【００６０】
インク液面５３を含むインク界面で反射した超音波は、各送受信素子３６−１乃至３６−ｎに到来する。各送受信素子３６−１乃至３６−ｎは、この超音波を受信するとパルス信号を励起して可変移相部３７へ出力する。
【００６１】
可変移相部３７は、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各々から送られてきたパルス信号に対して移相処理を施して合成部３３へ出力する。合成部３３は、このパルス信号の合成処理を行って検波部３４へ出力する。送受信素子３６−１乃至３６−ｎが受信する超音波は、この移相処理及び合成処理により、受信方向において指向性が施される。
【００６２】
ここで、送受信素子３６−１乃至３６−ｎによる超音波が、受信特性において指向性を得る際の原理について図７を用いて説明する。
ここでの説明では、超音波である反射波５２を各送受信素子３６−１乃至３６−ｎが受信する場合を想定する。なお、この場合における受信対象の超音波は、図７に示されるように、矢印の向きで波面が揃っているものとし、このときの受信角度６２（平行波とみなせる反射波５２の波面と、各送信素子３６−１乃至３６−ｎが並べられている方向とのなす角度）をθとする。
【００６３】
可変移相部３７は、超音波を受信したことによって送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各々に励起したパルス信号に対し、移相処理を行う。また、合成部３３は、超音波を受信したことによって送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各々に励起したパルス信号に対し、移相処理が施されたパルス信号の合成処理を行う。このときの移相処理及び合成処理は、下記の［数２］式に従って行う。
【００６４】
【数２】
2008265079.tif 000004
この［数２］式においては、Ｅｓｕｍ（ｔ）が合成部３３からの合成出力であり、Ａk が送受信素子３６−ｋにかけられる重み（送受信素子３６−ｋの能率）であり、ｊが電流密度である。
【００６５】
送受信素子３６−１乃至３６−ｎでの超音波の受信においては、この［数２］式に従って移相処理及び合成処理を行うことにより、指向性が与えられる。
次に図８について説明する。
【００６６】
図８は、本発明に係るインク残量検出装置の送受信素子から出力されインク容器内のインクで反射された電気信号の波形の一例を示している。この図８においては、横軸が超音波を送信してからの経過時間を示しており、縦軸が合成部３３による合成後の電気信号の信号レベル（すなわち超音波の受信レべル）を示している。
【００６７】
図８に示されている波形を時間経過に沿って説明する。
まず、波形７１は、超音波の送信直後に得られる波形として、送受信素子３６−１乃至３６−ｎ自身の送信した超音波を直接受信した際の波形が示されている。また、波形７１に続いて得られる波形７２は、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの送信した超音波がインク液１３中に放射された後にインク液中のインク弁（不図示）で反射され、この反射波を受信した際の波形が示されている。この波形７２の受信後しばらくしてから得られる波形７４は、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの送信した超音波がインク液１３中に放射された後に、インク液面５３を含むインク界面で反射して受信された際の波形が示されている。
【００６８】
なお、以下の説明では、波形７１を「送信波形」と称することとし、波形７２を「インク弁反射波形」と称することとし、波形７４を「インク界面反射波形」と称することとする。
【００６９】
送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク液面５３を含むインク界面までの距離の検出には、これらの３つの波形のうち、送信波形７１及びインク弁反射波形７２は不要であり、インク界面反射波形７４のみを必要とする。ここで、送受信素子３６−１乃至３６−ｎ及びインク弁の物理的な位置関係は、変動することはないので、送受信素子３６−１乃至３６−ｎが超音波を送信してからこれらの波形が受信されるまでの経過時間が一定であることは明らかである。また、送信波形７１及びインク弁反射波形７２は、どちらもインク界面反射波形７４よりも先に受信されることも明らかである。
【００７０】
そこで、インク残量検出装置１のインク残量判定部９では、図８に示されるように、インク残量算出部７による検波開始時間７３を予め設定しておき、送受信素子３６−１乃至３６−ｎが超音波を送信してからこの検波開始時間７３が経過するまでに受信した超音波についての波形を無視するようにする。すなわち、検波開始時間７３は、送信波形７１及びインク弁反射波形７２の両方が得られる経過時間よりも長く、且つ、インク界面反射波形７４が最も早くに得られるときの経過時間よりも短く設定しておくようにする。インク残量判定部９は、このように設定しておくことにより、送受信素子３６−１乃至３６−ｎから得た信号波形から、送信波形７１とインク弁反射波形７２とを除外することが可能となり、インク残量算出部７によるインク界面反射波形７４に基づく適切なインク液面５３を含むインク界面までの距離の算出を行わせる。
【００７１】
更に、インク残量判定部９は、検波開始時間７３に加え、界面反射基準値７５を設定しておき、送受信素子３６−１乃至３６−ｎでの受信レベルが界面反射基準値７５に満たない波形をインク残量算出部７に無視させるようにする。ここで、界面反射基準値７５は、許容されている最大量のインク液１３がインク容器１２に満たされているときに得られるインク界面反射波形７４の最大値よりも小さい値に設定しておくようにする。インク残量判定部９は、このように設定しておくことにより、送受信素子３６−１乃至３６−ｎから得た信号波形からノイズ成分に相当する波形を除外し、インク残量演算部７によるインク界面反射波形５４の抽出をより適切なものとする。従って、インク残量判定部９では、インク残量算出部７によるインク界面反射波形７４に基づくインク液１３の界面までの距離の算出精度を更に高めることができるようになる。
【００７２】
次に、以上のようにして得られた、送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク液面５３を含むインク界面までの距離の算出結果に基づいて、インク液１３の残量を求める手法について図９Ａ、図９Ｂ及び図１０を参照しながら説明する。
【００７３】
図９Ａは、本発明に係るインク残量検出装置の実施形態１として、インク容器内のインク液の第一走査方向を含む断面での断面積の算出法を説明している。
また、図９Ｂは、本発明に係るインク残量検出装置の実施形態１として、インク容器内のインク液の第二走査方向を含む断面での断面積の算出法を説明している。
【００７４】
これら算出は、インク残量検出装置１の制御部８がインク残量判定部９に基づきインク界面検出部２を制御することで行われる。
まず制御部８は、インク残量判定部９に基づいて、前述したようにして第一走査方向５５に従って超音波の送受信を繰り返すことで各送受信方向におけるインク液面５３を含むインク界面までの距離を算出した後に、図９Ａに示される三角形８１−ｋ（１≦ｋ≦ｎ）、すなわち、第一走査方向５５上で距離を求めた隣接２点と、超音波の送受信点との計３点が囲まれる三角形８１−ｋを算出する。
【００７５】
続いて制御部８は、インク残量判定部９に基づいて、前述したようにして第二走査方向５６に従って超音波の送受信を繰り返すことで各送受信方向におけるインク液面５３を含むインク界面までの距離を算出した後に、図９Ｂに示す三角形８２−ｋ（１≦ｋ≦ｎ）、すなわち、第二走査方向５６上で距離を求めた隣接２点と、超音波の送受信点との計３点が囲まれる三角形８２−ｋを、図９Ａと同様に算出する。
【００７６】
以下、このようにして算出された三角形８１−ｋ及び８２−ｋを「仮想三角形」と称することとする。図１０は、図９Ａ及び図９Ｂに示されるように算出される仮想三角形を説明している。
【００７７】
この仮想三角形８１−ｋ及び８２−ｋの面積Ｓは、下記の式で求めることができる。
【００７８】
【数３】
2008265079.tif 000005
なお、この［数３］式において、ａが仮想三角形８１−ｋ及び８２−ｋにおける第一辺８３−ｋの距離であり、ｂが仮想三角形８１−ｋ及び８２−ｋにおける第二辺８４−ｋの距離であり、θが第一辺８３−ｋと第二辺８４−ｋとのなす角８５−ｋの角度である。
【００７９】
制御部８は、インク残量判定部９に基づいて、この［数３］式の使用により、第一走査方向５５における仮想三角形８１−１〜８１−ｎの各々の面積を算出し、その算出結果の総和を求める。この総和は、インク容器１２内のインク液１３における第一走査方向５５を含む断面の断面積Ｓｘとなる。更に、制御部８は、同様にインク残量判定部９に基づいて、第二走査方向５６における仮想三角形８２−１〜８２−ｎの各々の面積を算出し、その算出結果の総和を求めることで、インク容器１２内のインク液１３における第二走査方向５６を含む断面の断面積Ｓｙも算出する。
【００８０】
インク容器１２内のインク液１３の残量Ｖは、このようにして得られた断面積Ｓｘ及びＳｙより、便宜的に下記の［数４］式で求める。
【００８１】
【数４】
2008265079.tif 000006
この［数４］式では、インク液１３の体積を厳密に求めるものではないが、インク容器１２内のインク液１３の残量を、インク容器１２に充満時のインク液１３の量に対する相対的な値として用いる限りにおいて、十分利用可能となる。なお、インク液１３の相対的な残量は、インク液１３を充満させたときのインク容器１２に前述したようにして超音波の送受信を行い、このときのインク液１３の量を［数４］式により予め求めておき、インク液１３の残量とこの値とを対比する（例えば比率を求める）ことで求める。
【００８２】
次に図１１について説明する。
図１１は、本発明に係るインク残量検出装置のインク残量判定部によって行われるインク残量判定処理の処理内容をフローチャートで示している。
【００８３】
制御部８のＭＰＵ４１は、前述した図３に示されるように、ＲＯＭ４２に記憶されている所定の制御プログラムを読み出して実行する。制御部８のＭＰＵ４１が、制御プログラムのうちインク残量判定処理のための制御プログラムを実行することによりインク残量判定部９として機能する。
【００８４】
インク残量判定部９に基づいて実行する制御部８は、Ｓ１において、まずインク残量検出の開始指示を取得したか否かを判定する処理を行う。ここで、制御部８は、当該開始指示を取得したと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）、Ｓ２に処理を進め、当該開始指示を取得していないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）、当該開始指示を取得するまでこのＳ１の判定処理を繰り返す。
【００８５】
次に制御部８は、Ｓ２において、超音波発振処理、すなわち、発振部３２を制御してパルス信号を発生させ、発生したパルス信号を可変移相部３７へ印加させる処理を行う。
次に制御部８は、Ｓ３において、移相処理、すなわち、可変移相部３７を制御して、発振部３２から印加されているパルス信号を、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各位置に応じて移相する処理を行う。
【００８６】
次に制御部８は、Ｓ４において、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの全てに対するパルス信号の移相処理を完了したか否かを判定する処理を行う。ここで、制御部８は、移相処理を全て完了したと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）、Ｓ５に処理を進め、移相処理を未だ完了していないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）、Ｓ３へと処理を戻して残りの移相処理を行う。
【００８７】
次に制御部８は、Ｓ５において、超音波を送信する処理、すなわち、移相させたパルス信号を可変移相部３７から送受信素子３６−１乃至３６−ｎへと印加させて超音波を送信させる処理を行う。
【００８８】
次に制御部８は、Ｓ６において、反射超音波を受信する処理、すなわち、送信された超音波についてのインク液面５３を含むインク界面からの反射波が送受信素子３６−１乃至３６−ｎで受信されることにより送受信素子３６−１乃至３６−ｎから出力されるパルス信号を可変移相部３７へ印加する処理を行う。
【００８９】
次に制御部８は、Ｓ７において、反射超音波の移相処理、すなわち、可変移相部３７を制御して、送受信素子３６−１乃至３６−ｎから印加されているパルス信号を、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各位置に応じて移相する処理を行う。
【００９０】
次に制御部８は、Ｓ８において、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各々から可変移相部３７に印加されるパルス信号の移相処理を全て完了したか否かを判定する処理を行う。
ここで、制御部８は、移相処理を全て完了したと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）、Ｓ９に処理を進め、移相処理を未だ完了していないと判定したとき（判定結果がＮｏのとき）、Ｓ７へと処理を戻して残りの移相処理を行う。
【００９１】
次に制御部８は、Ｓ９において、移相後反射超音波の合成処理、すなわち、移相させたパルス信号を可変移相部３７から合成部３３へと印加させて超音波を合成させ、合成後の反射超音波を合成部３３から検波部３４へと印加させる処理を行う。
【００９２】
次に制御部８は、Ｓ１０において、反射超音波の検波処理、すなわち、検波部３４を制御して、合成後の反射超音波を検波させ、その信号レベルに対応したデジタルデータに変換して計測部３５へ渡す処理を行う。
【００９３】
次に制御部８は、Ｓ１１において、受信した反射超音波に基づいてインク液面５３を含むインク界面と送受信素子３６−１乃至３６−ｎとの間の距離を算出する処理を行う。この算出処理では、まず、検波部３４にて検波されたパルス信号の波形の監視をし、図８に示される界面反射基準値７５以上の信号レベルであるインク界面反射波形７４を取り出す。そして、この算出処理では、送受信素子３６−１乃至３６−ｎから超音波を送信してからこのインク界面反射波形７４を受信するまでの経過時間の計測結果を計測部３５から取得し、この経過時間にインク液１３中の超音波の音速を乗算し、更にその乗算結果の１／２の値を求める。この値は、インク液面５３を含むインク界面と送受信素子３６−１乃至３６−ｎとの間の距離となる。
【００９４】
次に制御部８は、Ｓ１２において、インク液面５３を含むインク界面と送受信素子３６−１乃至３６−ｎとの間の距離の算出を、第一走査方向５５及び第二走査方向５６のうち現在の走査方向に沿う所定の全てのポイントで完了したか否かを判定する処理を行う。ここで、制御部８は、現在の走査方向に沿う所定の全てのポイントでの当該距離の算出を完了したと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）、Ｓ１４に処理を進める。一方、制御部８は、現在の走査方向に沿う所定のポイントにおいて当該距離の算出が未だ残っていると判定したとき（判定結果がＮｏのとき）、Ｓ１３に処理を進める。制御部８は、Ｓ１３において、可変移相部３７での移相量の設定を変更して、超音波の送信方向が当該距離の未算出のポイントへ向かうようにする処理を行い、その後はＳ２へと処理を戻して前述した処理を再度繰り返す。
【００９５】
次に制御部８は、Ｓ１４において、インク液面５３を含むインク界面と送受信素子３６−１乃至３６−ｎとの間の距離の算出を、第一走査方向５５に直交する第二走査方向５６に沿う所定の全てのポイントで完了したか否かを判定する処理を行う。ここで、制御部８は、第二走査方向５６に沿う所定の全てのポイントでの当該距離の算出を完了したと判定したとき（判定結果がＹｅｓのとき）、Ｓ１６に処理を進める。一方、制御部８は、第二走査方向５６に沿う所定のポイントにおいての当該距離の算出が未だ残っていると判定したとき（判定結果がＮｏのとき）、Ｓ１５に処理を進める。制御部８は、Ｓ１５において、送受信素子３６−１乃至３６−ｎを第二走査方向５６での超音波の送受信用のものに変更する処理を行い、その後はＳ２へと処理を戻して前述した処理を再度繰り返す。
【００９６】
次に制御部８は、Ｓ１６において、前述した［数３］式及び［数４］式の演算を実行してインク容器１２内のインク液１３の残量を求める処理を行い、その後はこの図１１の処理を終了する。
【００９７】
以上までの処理がインク残量判定処理である。制御部８のＭＰＵ４１は、インク残量判定処理として、インク残量判定部９の制御プログラムを実行することにより、インク容器１２内のインク液１３の残量を検出することができる。
【００９８】
以上説明したように、本発明に係る実施形態１によれば、超音波の送受信を行う送受信素子３６−１乃至３６−ｎ、可変移相部３７、発振部３２、合成部３３、及び検波部３４を設けることで、所望する方向への超音波の送信と、所望する方向からの反射波の受信とを可能にした。本発明に係る実施形態１によれば、このような簡単な構成により、インク液１３を変質させることなく、インク液１３の残量を精度良く求められるようになるので、インク容器１２内のインク液１３を使い切ることができ、経済的である。
【００９９】
次に本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２について説明する。
本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２では、容器の形状が変化する可撓性容器内に収められているインクの残量を、安価な構成で、且つ精度よく検出する。
【０１００】
本実施形態２の説明では、前述した実施形態１と同様の部分については詳細な説明を省略し、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。
なお、本実施形態２は、前述した図１のインク残量検出装置の構成例と、画像記録装置の構成例とを概念的に示すブロック図に対応している。
【０１０１】
また、本実施形態２は、前述した図２の画像記録装置が備えるインク経路に対応している。
また、本実施形態２は、前述した図３のインク残量検出装置の構成例をより詳細に示す概念的なブロック図に対応している。
【０１０２】
更に、本実施形態２は、前述した図１１のインク残量検出装置のインク残量判定部によって行われるインク残量判定処理の処理内容を示すフローチャートに対応している。
図１２は、本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器周辺の構成例を示している。
【０１０３】
図４に示される実施形態１に係るインク容器１２では、例えば硬質プラスチック樹脂である直方体形状のインクカートリッジの構成で示されていた。これに対し、図１２に示される本実施形態２に係るインク容器９１では、例えばポリエチレン製である俵形状の袋（インクパック）の構成で示されている。なお、図１２に示されるインク容器９１の形状は、インク液１３が充満している状態であり、インク液１３の残量が減ってくるとインク容器９１は萎んで偏平する（例えばＺ軸方向の高さが低くなり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の長さが部分的に長くなる）。つまり、このインク容器９１内のインク液の界面の形状は、インク容器９１の内側面の形状となる。
【０１０４】
以下、このような、インク残量により形状が変化する可撓性のインク容器９１を使用した本実施形態２におけるインク液１３の残量の検出の様子を説明する。
なお、図１２に示されるインク容器９１には、インク界面センサ３が設置されている図２のインク供給管２１がインク容器接続部５４で接続されているものとする。また、インク容器９１には、不図示のインク弁が設けられているものとする。このインク弁は、インク容器９１がインク容器接続部５４に接続されたときに開放状態となり、インク容器９１がインク容器接続部５４から取り外されたときには閉止される構成を有するものとする。
【０１０５】
なお、このインク弁は、開放状態において、前述したインク界面センサ３内の送受信部４から送信されてインク界面で反射される超音波を遮らないように構成されていることは言うまでもない。
【０１０６】
インク容器９１内のインク液１３の残量を検出するには、まず、インク界面センサ３内の送受信部４に備えられている送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク界面までの距離の算出を第一走査方向５５に沿って順次行う。
【０１０７】
図１３Ａは、本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器内のインク液の第一走査方向を含むＺＸ平面における断面を模式的に示している。
制御部８は、発振部３２に指示を与えて所定レベルのパルス信号を生成させる。生成されたパルス信号は、可変移相部３７へ送られる。また、発振部３２は、パルス信号の生成開始を計測部３５へ伝える。
【０１０８】
可変移相部３７は、発振部３２から送られてきたパルス信号に対して移相を施し、移相後のパルス信号を送受信素子３６−１乃至３６−ｎへ出力することで超音波を空間に放射させる。すると、送受信素子３６−１乃至３６−ｎから送信された超音波は、指向性を有する送信波５１となってインク界面へ向けて送信される。
【０１０９】
その後、この送信波５１は、インク界面で反射して反射波５２となる。インク界面センサ３内の送受信部４に備えられている送受信素子３６−１乃至３６−ｎは、この反射波５２を受信し、その受信レベルに対応した電気信号を可変移相部３７へ送る。
【０１１０】
可変移相部３７は、送受信素子３６−１乃至３６−ｎの各々から送られてきた信号に対して移相を施し、合成部３３へ出力する。合成部３３は、この信号を合成する処理を行って検波部３４へ出力する。このように合成された信号は、送受信素子３６−１乃至３６−ｎが、この超音波を受信する場合においても、反射波５２の向きに指向性を有するようになる。
【０１１１】
検波部３４は、合成された電気信号を検波し、その信号レベルに対応したデジタルデータに変換して計測部３５へと渡す。
計測部３５は、前述したパルス信号の発生指示を行ってから反射波５２に対応するデジタルデータを受け取るまでに要した時間を計測し、この計測結果、すなわち超音波が送受信素子３６−１乃至３６−ｎとインク界面との間の一往復に要した時間と、予め制御部に格納されている超音波のインク液１３中での伝達速度とを参照することにより、送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク界面までの距離を算出する。
【０１１２】
第一走査方向５５に沿う所定の数ポイントでこの距離の算出が完了した場合には、次に第一走査方向５５に直交している第二走査方向５６に沿う所定の数ポイントで、送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク界面までの距離の算出を順次行う。
【０１１３】
図１３Ｂは、本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器内のインク液の第二走査方向を含むＺＹ平面における断面を模式的に示している。
このように、本実施形態２に係るインク液１３の残量の検出では、直交する２方向でインク界面までの距離を求めるので、送受信素子３６−１乃至３６−ｎは例えば送受信部４に２組用意して直交して配置しておき、第一走査方向５５での測定時と第二走査方向５６での測定時とで使い分けるようにする。
【０１１４】
なお、このときに距離の算出を行うポイントの個数は、多くするとインク液１３の残量の検出精度が向上するものの演算処理量も増加してしまうので、この点に留意して適宜決定するようにする。
【０１１５】
以上のように、送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク容器９１内のインク液１３の界面上の各ポイントまでの距離の算出は、実施形態１における、超音波を送受信して行う送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク容器１２内のインク液１３の界面上の各ポイントまでの距離の算出と同様に行うことができる。従って、本実施形態２におけるインク界面センサ３の構造は、図５に示される実施形態１におけるものと同様のものでよい。
【０１１６】
また、本実施形態２では、図５に構造を示したインク界面センサ３を用いるので、送受信素子３６−１乃至３６−ｎでの超音波の送受信に指向性を持たせるための可変移相部３７の制御も、図６及び図７を用いて説明した実施形態１におけるものをそのまま利用することができる。更に、本実施形態２では、合成部３３による合成後の電気信号の信号波形からインク界面で反射した波形を適切に抽出する手法についても、図８を用いて説明した実施形態１におけるものと同様のものをそのまま利用することができる。
【０１１７】
次に、以上のようにして得られた、送受信素子３６−１乃至３６−ｎからインク界面までの距離の算出結果に基づいて、インク容器９１内のインク液１３の残量を求める手法について図１４Ａ及び図１４Ｂを参照しながら説明する。
【０１１８】
図１４Ａは、本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器内のインク液の第一走査方向を含む断面での断面積の算出方法を説明している。
また、図１４Ｂは、本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器内のインク液の第二走査方向を含む断面での断面積の算出方法を説明している。
【０１１９】
これら算出は、インク残量検出装置１の制御部８がインク残量判定部９に基づきインク界面検出部２を制御することで行われる。
まず制御部８は、インク残量判定部９に基づいて、前述したようにして第一走査方向５５に従って超音波の送受信を繰り返すことで各送受信方向におけるインク界面までの距離を算出した後に、図１４Ａに示す三角形８１−ｋ（１≦ｋ≦ｎ）、すなわち、第一走査方向５５上で距離を求めた隣接２点と、超音波の送受信点との計３点が囲まれる三角形８１−ｋを算出する。
【０１２０】
続いて制御部８は、インク残量判定部９に基づいて、前述したようにして第二走査方向５６に従って超音波の送受信を繰り返すことで各送受信方向におけるインク界面までの距離を算出した後に、図１４Ｂに示す三角形８２−ｋ（１≦ｋ≦ｎ）、すなわち、第二走査方向５６上で距離を求めた隣接２点と、超音波の送受信点との計３点が囲まれる三角形８２−ｋを、図１４Ａと同様に算出する。
【０１２１】
以下、このようにして算出された三角形８１−ｋ及び８２−ｋを、実施形態１と同様に、図１０に示した仮想三角形として考える。
仮想三角形８１−ｋ及び８２−ｋの面積Ｓは、前掲した［数３］式により求めることができる。制御部８は、インク残量判定部９に基づいて、［数３］式の使用により、第一走査方向５５における仮想三角形８１−１〜８１−ｎの各々の面積を算出し、その算出結果の総和を求める。この総和は、インク容器９１内のインク液１３における第一走査方向５５を含む断面の断面積Ｓｘとなる。更に、制御部８は、同様にインク残量判定部９に基づいて、第二走査方向５６における仮想三角形８２−１〜８２−ｎの各々の面積を算出し、その算出結果の総和を求めることで、インク容器９１内のインク液１３における第二走査方向５６を含む断面の断面積Ｓｙも算出する。
【０１２２】
インク容器９１内のインク液１３の残量Ｖは、このようにして得られた断面積Ｓｘ及びＳｙより、前掲した［数４］式により便宜的に求める。
インク液１３の相対的な残量は、インク液１３を充満させたときのインク容器９１に前述したようにして超音波の送受信を行い、このときのインク液１３の量を［数４］式により予め求めておき、インク液１３の残量をこの値と対比する（例えば比率を求める）ことで求める。
【０１２３】
なお、図１に示した画像記録装置１１で本実施形態２のインク容器９１内のインク残量を検出するには、制御部８のＭＰＵ４１がＲＯＭ４２に記憶されている所定の制御プログラムを読み出して実行する。制御部８のＭＰＵ４１が、制御プログラムのうちインク残量判定処理のための制御プログラムを実行することによりインク残量判定部９として機能させ、図１１に処理内容を示したものと同様のインク残量判定処理を行わせればよい。
【０１２４】
以上説明したように、本発明に係る実施形態２によれば、超音波の送受信を行う送受信素子３６−１乃至３６−ｎ、可変移相部３７、発振部３２、合成部３３、及び検波部３４を設けることで、所望する方向への超音波の送信と、所望する方向からの反射波の受信とを可能にした。本発明に係る実施形態２によれば、このような簡単な構成により、インク液１３を変質させることなく、可撓性のインク容器９１内のインク液１３の残量が精度良く求められるようになるので、インク容器９１内のインク液１３を使い切ることができるようになり、経済的である。
【０１２５】
以上、本発明の実施形態についてそれぞれ説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明に係るインク残量検出装置の構成例と、他の構成要素を省略してインク容器のみで示される本発明に係る画像記録装置の構成例とを概念的に示すブロック図である。
【図２】本発明に係る画像記録装置が備えるインク経路の一例を示す図である。
【図３】図１におけるインク残量検出装置の構成例をより詳細に示す概念的なブロック図である。
【図４】本発明に係るインク残量検出装置の実施形態１として、インク容器周辺の構成を示した図である。
【図５】本発明に係るインク残量検出装置が備えるインク界面センサの構造を模式的に示した図である。
【図６】インク界面センサの送受信素子による超音波の送信時における物理的作用を説明する図である。
【図７】インク界面センサの送受信素子による超音波の受信時における物理的作用を説明する図である。
【図８】本発明に係るインク残量検出装置の送受信素子から出力されインク容器内のインクで反射された電気信号の波形の一例を示す図である。
【図９Ａ】本発明に係るインク残量検出装置の実施形態１として、インク容器内のインク液の第一走査方向を含む断面での断面積の算出法を説明する図である。
【図９Ｂ】本発明に係るインク残量検出装置の実施形態１として、インク容器内のインク液の第二走査方向を含む断面での断面積の算出法を説明する図である。
【図１０】図９Ａ及び図９Ｂで示されるように算出される仮想三角形を説明する図である。
【図１１】本発明に係るインク残量検出装置のインク残量判定部によって行われるインク残量判定処理の処理内容をフローチャートで示した図である。
【図１２】本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器周辺の構成例を示した図である。
【図１３Ａ】本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器内のインク液の第一走査方向を含むＺＸ平面における断面を模式的に示した図である。
【図１３Ｂ】本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器内のインク液の第二走査方向を含むＺＹ平面における断面を模式的に示した図である。
【図１４Ａ】本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器内のインク液の第一走査方向を含む断面での断面積の算出方法を説明する図である。
【図１４Ｂ】本発明に係るインク残量検出装置の実施形態２として、インク容器内のインク液の第二走査方向を含む断面での断面積の算出方法を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１  インク残量検出装置
２  インク界面検出部
３  インク界面センサ
４  送受信部
５  吸音部材
６  支持部材
７  インク残量算出部
８  制御部
９  インク残量判定部
１１  画像記録装置
１２，９１  インク容器
１３  インク液
２１  インク供給管
２２  開閉弁
２３  リザーバタンク
２４−１，２４−２  大気開放弁
２５−１，２５−２  大気開放管
２６  インク液供給チューブ
２７  分配器
２８  インク入液流路
２９  インク流路封止機構
３０  記録ヘッド
３１  記録媒体
３２  発振部
３３  合成部
３４  検波部
３５  計測部
３６−１乃至３６−ｎ  送受信素子
３７  可変位相部
４１  ＭＰＵ
４２  ＲＯＭ
４３  制御プログラム
４４  ＲＡＭ
４５  Ｉ／Ｆ部
４６  Ａ／Ｄ変換部
４７  バス
５１  送信波
５２  受信波
５３  インク液面
５４  インク容器接続部
５５  第一走査方向
５６  第二走査方向
６１  送信角度
６２  受信角度
７１  送信波形
７２  インク弁反射波形
７３  検出開始時間
７４  インク界面反射波形
７５  界面反射基準値
８１−１乃至８１−ｎ，８１−ｋ，８２−１乃至８２−ｎ，８２−ｋ  仮想三角形
８３−ｋ  第一辺
８４−ｋ  第二辺
８５−ｋ  第一辺と第二辺とのなす角
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図５】
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