(57)【要約】【課題】振動素子に接するインク等の媒体との共振による残留振動をノイズ等の影響を受けずに確実に検出して、インク検出精度及び信頼性を高めるようにしたインク残量検出装置を提供する【解決手段】インクタンク１１に設けられた圧電素子１２と、圧電素子１２に対して励振パルスを印加する励振パルス生成部１３と、インクタンク１１内の媒体との共振による残留振動に基づく圧電素子１２からの逆起電力波形の周波数を検出する検出部１４と、検出された周波数に基づいてインクの有無を判定する判定部１５とを備える。検出部１４は、予めインク有り、無しに合わせてそれぞれ想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させる２つのバンドパスフィルタ２２Ａ、２２Ｂと、逆起電力波形を二値化してカウントし、所定番目から所定数のパルスの間の時間を計測し、この時間に基づいて逆起電力波形の周波数を検出する周波数測定部１５０を有する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクに設けられた振動素子と、この振動素子に対して励振パルスを印加する励振パルス生成部と、インクタンク内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出する検出部と、検出部で検出された周波数に基づいてインクの有無を判定する判定部とを備えたインクタンクのインク残量検出装置であって、
前記検出部が、予めインク有り又は無しに合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させる少なくとも１つのフィルタ手段と、振動素子からの逆起電力波形を二値化してカウントし、所定番目から所定数のパルスの間の時間を計測し、この時間に基づいて逆起電力波形の周波数を検出する周波数検出手段とを有することを特徴とするインク残量検出装置。
【請求項２】
前記フィルタ手段が、予めインク有り又は無しにそれぞれ合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させるインク有り用の帯域通過フィルタとインク無し用の帯域通過フィルタとから成り、前記周波数検出手段は前記インク有り用の帯域通過フィルタ又はインク無し用の帯域通過フィルタを通過した逆起電力波形の周波数を検出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３】
前記周波数検出手段が、前記インク有り用の帯域通過フィルタを通過した逆起電力波形の周波数を検出するインク有り用の周波数カウンタと、前記インク無し用の帯域通過フィルタを通過した逆起電力波形の周波数を検出するインク無し用の周波数カウンタとから成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】
前記インク有り用の帯域通過フィルタと前記インク無し用の帯域通過フィルタは、各中心周波数がインク有り又は無しそれぞれの場合における前記振動素子の共振周波数に合わせてあり、各通過帯域が前記振動素子の個体バラツキを許容できる大きさに設定されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載のインク残量検出装置。
【請求項５】
前記インク有り用の帯域通過フィルタと前記インク無し用の帯域通過フィルタ双方の通過帯域の間に不感帯域が設けられていることを特徴とする、請求項２乃至４のいずれかに記載のインク残量検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のインク残量検出装置を有することを特徴とする、インクジェット式プリンタ。
【請求項７】
印刷に用いるインクを収容し、インクジェット式プリンタに搭載されるインクカートリッジであって、該インクカートリッジに設けられた振動素子と、この振動素子に対して励振パルスを印加する励振パルス生成部と、インクカートリッジ内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出する検出部と、検出部で検出された周波数に基づいてインクの有無を判定する判定部とを備え、
前記検出部が、予めインク有り又は無しに合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させる少なくとも１つのフィルタ手段と、振動素子からの逆起電力波形を二値化してカウントし、所定番目から所定数のパルスの間の時間を計測し、この時間に基づいて逆起電力波形の周波数を検出する周波数検出手段とを有することを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項８】
前記フィルタ手段が、予めインク有り又は無しにそれぞれ合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させるインク有り用の帯域通過フィルタとインク無し用の帯域通過フィルタとから成り、前記周波数検出手段は前記インク有り用の帯域通過フィルタ又はインク無し用の帯域通過フィルタを通過した逆起電力波形の周波数を検出することを特徴とする、請求項７に記載のインクカートリッジ。
【請求項９】
前記周波数検出手段が、前記インク有り用の帯域通過フィルタを通過した逆起電力波形の周波数を検出するインク有り用の周波数カウンタと、前記インク無し用の帯域通過フィルタを通過した逆起電力波形の周波数を検出するインク無し用の周波数カウンタとから成ることを特徴とする、請求項８に記載のインクカートリッジ。
【請求項１０】
前記インク有り用の帯域通過フィルタと前記インク無し用の帯域通過フィルタは、各中心周波数がインク有りまたは無しそれぞれの場合における前記振動素子の共振周波数に合わせてあり、各通過帯域が前記振動素子の個体バラツキを許容できる大きさに設定されていることを特徴とする、請求項８又は９に記載のインクカートリッジ。
【請求項１１】
前記インク有り用の帯域通過フィルタと前記インク無し用の帯域通過フィルタ双方の通過帯域の間に不感帯域が設けられていることを特徴とする、請求項８乃至１０のいずれかに記載のインクカートリッジ。
【請求項１２】
更に、インクジェット式プリンタとの間で電波を送受信するアンテナと、該アンテナを介して前記インクジェット式プリンタから受信した信号を復調して制御部に入力すると共に、前記制御部から受信した信号を変調して前記アンテナを介して前記インクジェット式プリンタに送信するＲＦ変換部とを有することを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれかに記載のインクカートリッジ。
【請求項１３】
前記励振パルス生成部、検出部、判定部、フィルタ手段、周波数検出手段、及びＲＦ変換部が専用のＩＣチップとしてカートリッジに設けられていることを特徴とする、請求項８乃至１２のいずれかに記載のインクカートリッジ。
【請求項１４】
インクタンクに設けられた振動素子に対して励振パルスを印加して、インクタンク内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出し、検出された周波数に基づいてインクの有無を判定する、インクタンクのインク残量検出方法であって、
前記振動素子からの逆起電力波形に対し、フィルタ手段により予めインク有り又は無しに合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させ、該通過させた波形を二値化してカウントし、所定番目から所定数のパルスの間の時間を計測し、この時間に基づいて前記逆起電力波形の周波数を検出することを特徴とするインク残量検出方法。
【請求項１５】
インクジェット式プリンタにおける印字ヘッドから吐出されるインクのドット数を計数することによりインク残量を検出する方法と請求項１４記載のインク残量検出方法を併用することを特徴とするインク残量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット式プリンタのインク残量検出装置及び検出方法に関し、特に、音響インピーダンスの変化を検出してインクジェット式プリンタのインクタンクにおけるインク残量を検出するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インクジェット式プリンタは、圧力発生室を加圧する圧力発生手段と、加圧されたインクをインク滴として吐出するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドが搭載されたキャリッジと、流路を介して記録ヘッドに供給されるインクを収容するインクタンクとを備えており、連続印刷が可能なように構成されている。
【０００３】
ここで、インクタンクは、インクが消費された時点で、ユーザが簡単に交換できるように、記録装置に対して着脱可能なカートリッジとして構成されているものが一般的である。
【０００４】
ところで、従来インクカートリッジのインク消費の管理方法としては、記録ヘッドによって吐出されるインク滴のカウント数と、印字ヘッドのメンテナンス行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、計算上でインク消費を管理する方法や、インクカートリッジに直接液面検出用の電極を二本取り付けることによって、実際にインクが所定量消費された時点を検知することにより、インク消費を管理する方法等が知られている。
【０００５】
しかしながら、ソフトウェアによりインク滴の吐出数や吸引されたインク量を積算してインク消費を計算上で管理する方法は、使用環境により、例えば使用室内の温度や湿度の高低，インクカートリッジの開封後の経過時間，ユーザサイドでの使用頻度の違い等によって、インクカートリッジ内の圧力やインクの粘度が変化してしまい、計算上のインク消費量と実際の消費量との間に無視できない誤差が生じてしまうという問題があった。また、インクジェットヘッドの個体差により、１ドット当たりのインク量がばらつくことによっても、計算上のインク消費量と実際の消費量との間に誤差が生じてしまうという問題があった。さらに、同一カートリッジを一旦外し、再度装着した場合には、積算されたカウント値が一旦リセットされてしまうので、実際のインク残量が分からなくなってしまうという問題もあった。
【０００６】
一方、電極によりインクが消費された時点を管理する方法は、インク消費のある一点の実量を検出できるため、インク残量を高い信頼性で管理することができる。しかしながら、インクの液面を検出するためには、インクが導電性である必要があるので、使用できるインクの種類が限定されてしまう。また、電極とインクカートリッジとの間の液密構造が複雑化するという問題がある。さらに、電極の材料としては、通常は導電性が良好で耐腐蝕性も高い貴金属を使用するので、インクカートリッジの製造コストが高くなってしまうという問題もあった。さらに、二本の電極をそれぞれインクカートリッジの別な場所に装着する必要があるため、製造工程が複雑化し、結果として製造コストが高くなってしまうという問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、例えば圧電素子等の振動素子の残留振動周波数に基づいて、インクの有無を検出するようにしたインク残量検出装置も提案されている。即ち、圧電素子等の振動素子と、かかる振動素子に接する媒体（インク、空気等）とが共振状態である時の、圧電素子等の振動素子の残留振動周波数とは、圧電素子等の振動素子とこれに接する媒体との共振周波数のことであり、上記のインク残量検出装置は、この共振周波数の変化によって媒体であるインクの状態を検知するものである。
【０００８】
ところで、広く各種電子機器等においては、省電力の観点から、駆動電圧を低く設定する傾向が広まってきており、インクジェット式プリンタにおいても、駆動電圧の低電圧化の要求が高まってきている。
【０００９】
上述したインク残量検出装置においては、従来例えば５Ｖの駆動電圧により圧電素子をパルス駆動することにより、上述した残留振動周波数を求めるようにしている。
【００１０】
しかしながら、駆動電圧の低電圧化に伴って、上記圧電素子の駆動電圧を例えば３．３Ｖに設定すると、低電圧化により、圧電素子に付与される振動が小さくなるので、上述した残留振動の振幅も小さくなり、この残留振動による検出信号のレベルが低下することになる。
【００１１】
従って、この残留振動の検出信号に基づいて、インクタンク内のインクの有無を検出する場合に、検出信号のレベルが低下することから、例えばインクジェット式プリンタのモータ類によるノイズ或いはヘッド駆動波形の誘導によるノイズ等の影響を受け易い。このように、振動素子の残留振動周波数に基づきインクの有無を検出するインク残量検出装置では、ノイズに敏感であり、ノイズの大きい環境下では検出精度が低下すると共に、場合によっては検出が困難になってしまうという問題がある。
【００１２】
また、かかるインク残量検出装置では、インク等の液面の位置がセンシング素子として機能する圧電素子等の振動素子と略等しい位置（インク有無の境界領域）にある時に、キャリッジ等の移動に伴うインク等の液面の泡立ちや波打ちが生じると、インクの有無につき誤検出を行う虞れがある。
【００１３】
そこで、本発明の課題は、圧電素子等の振動素子に励振を付与して、振動素子に接するインク等の媒体との共振による残留振動を、ノイズ等の影響を受けずに確実に検出して、インク検出精度及び信頼性を高めるようにしたインクジェット式プリンタのインク残量検出技術を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の課題は、圧電素子等の振動素子に励振を付与して、振動素子に接するインク等の媒体との共振による残留振動を、キャリッジ等の移動によりインク等の液面の泡立ちや波打ちを生じた場合でも、誤検出を防止可能なインクジェット式プリンタのインク残量検出技術を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、振動素子からの逆起電力波形に対し、予めインク有り又は無しに合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させる少なくとも１つのフィルタ手段を設け、このフィルタ手段を通過した逆起電力波形の周波数を検出することで、ノイズ等の影響を受けずに確実にインクの有無を判定するようにした。
【００１６】
即ち、本発明のインク残量検出装置では、インクタンクに設けられた振動素子と、この振動素子に対して励振パルスを印加する励振パルス生成部と、インクタンク内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出する検出部と、検出部で検出された周波数に基づいてインクの有無を判定する判定部とを備えたインクタンクのインク残量検出装置であって、前記検出部が、予めインク有り又は無しに合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させる少なくとも１つのフィルタ手段と、振動素子からの逆起電力波形を二値化してカウントし、所定番目から所定数のパルスの間の時間を計測し、この時間に基づいて逆起電力波形の周波数を検出する周波数検出手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、少なくとも１つのフィルタ手段により、ノイズを透過させることなく、インクタンク内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出できるので、確実にインクの有無を判定することができる。
【００１８】
また、本発明のインク残量検出装置においては、前記フィルタ手段が、予めインク有り又は無しにそれぞれ合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させるインク有り用の帯域通過フィルタとインク無し用の帯域通過フィルタとから成り、前記周波数検出手段は前記インク有り用の帯域通過フィルタ又はインク無し用の帯域通過フィルタを通過した逆起電力波形の周波数を検出することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、予めインク有り又は無しにそれぞれ合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させるインク有り用の帯域通過フィルタ又はインク無し用の帯域通過フィルタを通過した逆起電力波形だけにつき、その周波数を検出できるので、ノイズ等の影響を受けずに確実にインクの有無を判定することができる。
【００２０】
また、本発明のインク残量検出装置においては、前記周波数検出手段が、前記インク有り用の帯域通過フィルタを通過した波形の周波数を検出するインク有り用の周波数カウンタと、前記インク無し用の帯域通過フィルタを通過した波形の周波数を検出するインク無し用の周波数カウンタとから成ることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、インク有り用の帯域通過フィルタ及びインク有り用の周波数カウンタ、並びにインク無し用の帯域通過フィルタ及びインク無し用の周波数カウンタという並列に設けられた２つの測定回路で同時に残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出できる。
【００２２】
また、本発明のインク残量検出装置においては、前記インク有り用の帯域通過フィルタと前記インク無し用の帯域通過フィルタは、各中心周波数がインク有り／無しそれぞれの場合における前記振動素子の共振周波数に合わせてあり、各通過帯域が前記振動素子の個体バラツキを許容できる大きさに設定されていることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、センサの個体バラツキを許容しつつ本発明をインクジェット式プリンタに適用し得る。
【００２４】
また、本発明のインク残量検出装置においては、前記インク有り用の帯域通過フィルタと前記インク無し用の帯域通過フィルタ双方の通過帯域の間に不感帯域が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、インク等の液面の位置が振動素子と略等しい位置（インク有無の境界領域）にある時でも、キャリッジ等の移動に伴うインク等の液面の泡立ちや波打ちに基因するインクの有無の誤検出を防止可能である。
【００２６】
また、本発明のインクカートリッジにおいては、印刷に用いるインクを収容し、インクジェット式プリンタに搭載されるインクカートリッジであって、該インクカートリッジに設けられた振動素子と、この振動素子に対して励振パルスを印加する励振パルス生成部と、インクカートリッジ内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出する検出部と、検出部で検出された周波数に基づいてインクの有無を判定する判定部とを備え、
前記検出部が、予めインク有り又は無しに合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させる少なくとも１つのフィルタ手段と、振動素子からの逆起電力波形を二値化してカウントし、所定番目から所定数のパルスの間の時間を計測し、この時間に基づいて逆起電力波形の周波数を検出する周波数検出手段とを有することを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、少なくとも１つのフィルタ手段により、ノイズを透過させることなく、インクカートリッジ内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出できるので、確実にインクの有無を判定することができる。
【００２８】
また、本発明のインクジェット式プリンタのインク残量検出方法では、インクタンク内に設けられた振動素子に対して励振パルスを印加して、インクタンク内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出し、検出された周波数に基づいてインクの有無を判定する、インクジェット式プリンタで使用されるインクタンクのインク残量検出方法であって、前記振動素子からの逆起電力波形に対し、フィルタ手段により予めインク有り又は無しに合わせて想定された所定の周波数帯域の波形のみを通過させ、該通過させた波形を二値化してカウントし、所定番目から所定数のパルスの間の時間を計測し、この時間に基づいて前記逆起電力波形の周波数を検出することを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、フィルタ手段により、ノイズを透過させることなく、インクタンク内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数を検出できるので、確実にインクの有無を判定することができる。
【００３０】
更に、本発明のインクジェット式プリンタのインク残量検出方法では、インクジェット式プリンタにおける印字ヘッドから吐出されるインクのドット数を計数することによりインク残量を検出する方法と上記インク残量検出方法を併用することを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、インクのドット数を計数することによりインク残量を検出する方法だけによる場合よりも、より正確なインクエンドの検出が可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態に係るインク残量検出装置について説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００３３】
図１は、本発明によるインク残量検出装置の第１の実施形態の構成を示している。図１において、インク残量検出装置１０は、インクジェット式プリンタに着脱可能に構成されたカートリッジ形式のインクタンク１１内に設けられた振動素子としての圧電素子１２と、この圧電素子１２に対して励振パルスを印加するための励振パルス生成部１３と、この圧電素子１２に発生するインクとの共振による残留振動に基づく逆起電力波形の周波数を検出する検出部１４と、インクの有無を判定する判定部１５と、これらの励振パルス生成部１３、検出部１４及び判定部１５を制御する制御部２００とから構成されている。
【００３４】
ここで、図１における圧電素子１２は、実際には、インクジェット式プリンタのキャリッジに搭載された印字ヘッドユニットに着脱可能な異なる色のインクを収容した複数のインクタンク１１に対してそれぞれ設けられている。
【００３５】
上記圧電素子１２は、例えば、ピエゾ素子であって、印加される電圧により変位して、媒体、即ち、インクタンク１１内のインク或いは空気と共振し、この共振による残留振動を生じるように構成されている。尚、この残留振動によって、圧電素子１２には逆起電力波形が発生する。
【００３６】
励振パルス生成部１３は、二種類の励振パルスを前もって登録してあり、これらの励振パルスを選択して出力するように構成されている。
【００３７】
ここで、二種類の励振パルスのうち、第一の種類の励振パルスは、インクタンク１１内にインクが有るときのインクとの共振による残留振動に対応したパルス幅及び周期を有する励振パルスであり、第二の励振パルスは、インクタンク１１内にインクが無いときの空気との共振による残留振動に対応したパルス幅及び周期を有する励振パルスである。
【００３８】
上記検出部１４は、図示の場合、増幅部１６、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂ、周波数測定部１５０から構成されている。周波数測定部１５０は、更に、パルス数計数部１７０及びパルス幅測定部１８０を有している。
【００３９】
上記増幅部１６は、例えば、図２に示すように、圧電素子１２からの逆起電力波形をオペアンプ１６ａにより増幅し、基準電圧Ｖｒｅｆを振動の中心とした波形とするように構成されている。
【００４０】
上記インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂは、それぞれその中心周波数をインクが有る場合、無い場合に、本実施形態のインク残量検出装置により得られる出力波形の周波数に合わせたバンドパスフィルタ（帯域通過フィルタ）である。即ち、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａは、その中心周波数をインクが有る場合の出力波形の周波数である１００ｋＨｚに合わせてある。一方、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂは、その中心周波数をインクが無い場合の出力波形の周波数である１６０ｋＨｚに合わせてある。
【００４１】
そして、上記インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂは、それぞれ中心周波数の±１０ｋＨｚの通過帯域幅を有している。これは、センサとしての圧電素子１２の個体バラツキを考慮したものである。即ち、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａは、９０ｋＨｚ〜１１０ｋＨｚの通過帯域幅を有している。一方、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂは、１５０ｋＨｚ〜１７０ｋＨｚの通過帯域幅を有している。従って、両フィルタの通過帯域幅の中間の周波数領域である１１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚは、センサとしての一種の不感帯域になるように設定されている。
【００４２】
本実施形態の第１の特徴点は、このように、それぞれ中心周波数をインクが有る場合、無い場合の出力波形の周波数に合わせた２つのバンドパスフィルタ（帯域通過フィルタ）を用いた点にある。
【００４３】
また、第２の特徴点は、両フィルタの通過帯域幅を、センサとしての個体バラツキを考慮すると共に、両フィルタの通過帯域幅の中間の周波数領域が上述した不感帯域になるように設定した点にある。
【００４４】
上記周波数測定部１５０は、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａとインク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂの２つのフィルタに対し、１個だけ設けられた周波数カウンタであり、制御部２００からの制御信号によりインク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａとインク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂのいずれかに接続を切り替えられるようになっている。
【００４５】
この周波数測定部１５０におけるパルス数計数部１７０は、増幅部１６からインク有り用バンドバスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ又はインク無し用バンドバスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂを介して入力された逆起電力波形を、コンバレータにより基準電圧Ｖｒｅｆと比較して、逆起電力波形が基準電圧Ｖｒｅｆより高い場合に信号を出力することにより二値化し、この二値化された逆起電力波形のパルスをカウントして、所定番目から所定数のパルス（例えば５番目から８番目のパルス）の間の時間だけＨレベルとなる時間計測パルスを発生する。また、パルス幅測定部１８０は、パルス数計数部１７０からの時間計測パルスのパルス幅を測定して、単位時間当たりのパルス数を計算して、逆起電力波形のパルスの周波数を検出する。
【００４６】
上記判定部１５は、検出部１４で検出された逆起電力波形のパルスの周波数に基づいて、インクタンク１１内の圧電素子１２が設けられた高さ位置におけるインクの有無を判定し、判定結果を、例えば、インクジェット式プリンタのプリンタ本体に設けられた制御部２００に出力する。
【００４７】
上記制御部２００は、例えば、マイコン、ＣＰＵ等から構成されており、本発明によるインク残量検出方法に従って、励振パルス生成部１３、検出部１４及び判定部１５を制御して、後述するようにインク残量の検出を行なうようになっている。
【００４８】
尚、制御部２００は、プリンタ本体の主制御部がその機能を備えるように構成されていてもよい。
【００４９】
本発明の第１の実施形態によるインク残量検出装置１０は、以上のように構成されており、本発明の第１の実施形態によるインク残量検出方法に基づいて、図３のフローチャートに従って、以下のように動作する。
【００５０】
先ず、ステップＡ１にて、制御部２００が再測定フラグをクリアした後、ステップＡ２にて、制御部２００が制御信号を送出して周波数測定部１５０の接続をインク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａに切り替える。ステップＡ３にて、励振パルス生成部１３により、ターゲット周波数即ち励振パルスとしてインクが有るときの励振パルスを選択して、この励振パルスを発生させると、これにより、圧電素子１２は、図４（Ａ）に示す励振パルスが印加されることにより振動する。インクタンク１１内のインクは、圧電素子１２の振動により共振する結果、圧電素子１２には、この共振による残留振動を発生する。そして、制御部２００は、検出部１４を制御して、以下のようにして圧電素子１２の残留振動の周波数を測定する。
【００５１】
即ち、圧電素子１２は、インクタンク１１内のインクとの共振による残留振動により、図４（Ｂ）に示すように、逆起電力波形を発生する。
【００５２】
この逆起電力波形は、図４（Ｃ）に示すように、増幅部１６のオペアンプ１６ａで基準電圧Ｖｒｅｆを中心として増幅される。インクタンク１１内のセンサ位置、即ち、圧電素子１２がある位置よりもインク液面が高い場合（インク有りの場合）には、この逆起電力波形は、センサの固体バラツキにより９０ＫＨｚ〜１１０ＫＨｚの間の周波数を有している。従って、その周波数がインク有り用バンドバスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａの通過帯域幅内なので、インク有り用バンドバスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａを通過し、周波数測定部１５０のパルス数計測部１７０に入力される。そして、パルス数計数部１７０が、この逆起電力波形を、図４（Ｄ）に示すように、コンパレータにより基準電圧Ｖｒｅｆと比較して二値化し、この二値化信号をカウントして、図４（Ｅ）に示すように、所定番目から所定数のパルス（図示の場合、５番目から８番目のパルス）の間の時間だけＨレベルとなる時間計測パルスを発生する。
【００５３】
これにより、パルス幅測定部１８０が、この時間計測パルスのパルス幅を測定して、このパルス幅から残留振動周波数を求める。尚、この時、インクジェット式プリンタのモータやヘッド駆動波形の誘導による高周波ノイズ等が圧電素子１２からのセンサ系に印加されたとしても、かかる高周波ノイズ等は、その周波数がインク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａの通過帯域幅内にはないので、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａを通過することはできず、従って、周波数測定部１５０のパルス数計数部１７０に入力されることはない。
【００５４】
続いて、ステップＡ４にて、制御部２００は、例えば所定時間内に上記時間計測パルスの生成を確認する等により、インクとの共振による圧電素子１２の残留振動の周波数測定が成功したか否かを判定し、成功した場合には、ステップＡ５にて、その周波数を出力して、判定部１５により、インクの有無を判定して、インク残量検出の動作を終了する。
【００５５】
ここで、判定部１５は、残留振動周波数がインク有りの場合の周波数範囲内かを判別することにより、インクの有無を判定する。
【００５６】
尚、残留振動周波数がインク有りの場合に該当しない場合には、ステップＡ４における測定失敗の場合と同様に処理されてもよい。
【００５７】
これに対して、上記ステップＡ４にて、残留振動の周波数測定が失敗した場合には、ステップＡ６にて、制御部２００が制御信号を送出して周波数測定部１５０の接続をインク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂに切り替える。そして、ステップＡ７にて、ターゲット周波数即ち圧電素子１２の励振パルスとしてインクが無いときの第二の励振パルスを選択して、この第二の励振パルスを発生させると、これにより、圧電素子１２が振動して、インクタンク１１内のインク或いは空気と共振する。圧電素子１２は、インク或いは空気との共振により残留振動を発生する。そして、制御部２００は、後述するように検出部１４を制御して、圧電素子１２の残留振動の周波数を測定する。
【００５８】
続いて、ステップＡ８にて、制御部２００は、残留振動の周波数測定が成功したか否かを判定し、成功した場合には、同様にステップＡ５にて、その周波数を出力して、判定部１５により、インク無しを判定して、インク残量検出の動作を終了する。
【００５９】
尚、残留振動周波数がインク無しの場合の周波数範囲内に該当しない場合には、ステップＡ８における測定失敗の場合と同様に処理されてもよい。
【００６０】
また、上記ステップＡ９にて、再測定フラグが立っていない場合には、制御部２００は、ステップＡ１０にて、再測定フラグを立てた後、ステップＡ１１にて、インクジェット式プリンタのプリンタヘッドを移動させるためのキャリッジモータ及び紙送りモータが停止し、さらにインク吐出が停止するまで待って、ステップＡ２に戻る。これにより、上記キャリッジモータ及び紙送りモータによるノイズやインク吐出の際の駆動波形信号によるノイズ等の影響を排除して、再度インク残量検出を行なう。
【００６１】
これに対して、上記ステップＡ９にて、再測定フラグが立っている場合には、上記ステップＡ１０からステップＡ１１を経て、ステップＡ２からステップＡ８にてインク残量の再測定を行なっているので、制御部２００は、ステップＡ１２にて、インク残量検出失敗として、例えばインクジェット式プリンタの印刷動作を停止させる等の適宜の処理を行なって、インク残量検出の動作を終了する。
【００６２】
上述した実施形態においては、励振パルス生成部１３は、インク有りの場合及びインク無しの場合の圧電素子１２の残留振動に対応した二種類の励振パルスが前もって登録されており、先ず、インク有りの場合の第一の励振パルスにより、残留振動の周波数を測定して、測定失敗したときには、インク無しの場合の第二の励振パルスにより残留振動の周波数を測定するようにしている。
【００６３】
この場合、インク残量検出装置１０による残留振動周波数の測定（図３のステップＡ３、Ａ７の内容）は、図５に示したフローチャートに従って、以下のようになされる。
【００６４】
即ち、上述した図３のフローチャートのステップＡ２にてターゲット周波数をインクありに設定したら、図５のフローチャートにおいて、先ず、ステップＢ１にて、制御部２００が励振パルス生成部１３により、ターゲットパルスとしての第一の励振パルスのパルス数（Ｐｎ）を１個（Ｐｎ＝１）に設定する。ステップＢ２にて、励振パルス生成部１３は、この第一の励振パルス（インクありに合わせたパルス）を１個発生させ、この励振パルスを圧電素子１２に印加する。
【００６５】
そして、ステップＢ３にて、制御部２００は、検出部１４を制御して、圧電素子１２に発生するインクとの共振による残留振動に基づく逆起電力パルスを増幅部１６のオペアンプ１６ａにより増幅し、ステップＢ４にて、コンパレータ１６ｂにより基準電圧Ｖｒｅｆと比較して二値化する。
【００６６】
続いて、制御部２００は、ステップＢ５にて、パルス数計数部１７０により、上記二値化信号をカウントして、所定番目から所定数のパルス（例えば５番目から８番目のパルス）の間の時間だけＨレベルとなる時間計測パルスを発生させ、パルス幅測定部１８０により、上記時間計測パルスのパルス幅を計測し、圧電素子１２の残留振動の周波数を測定する。
【００６７】
そして、制御部２００は、ステップＢ６にて、所定時間内にパルス幅の計測ができたか否か、即ち時間計測がタイムアウトしたか否かを判定し、タイムアウトした場合（ステップＢ６でＹｅｓ）には、ステップＢ７にて、ｎが最大値に達したか否か判定し、ｎが最大値に達してない場合には、ステップＢ８にて、パルス数を１個増やして（ｎ＝ｎ＋１）２個として、ステップＢ２に戻り、再測定する。これを繰り返し、ステップＢ７にて、ｎが最大値に達するまで（Ｐｎ＝Ｐｎｍａｘ）パルス数を増やしても検出できなかった場合は（ステップＢ７でＹｅｓ）、ステップＢ９にて、インク残量検出（測定）失敗として、上述した図３のフローチャートのステップＡ４からＡ６に進む。即ち、ターゲットパルスとして第二の励振パルス（インク無しに合わせたパルス）を設定する。
【００６８】
これに対して、ステップＢ６にて、タイムアウトしなかった場合には、制御部２００は、ステップＢ１０にて、残留振動の周波数がインク有りの場合の周波数範囲内か否かを判定し、残留振動の周波数がインク有りの周波数内である場合には、ステップＢ１１にて、インク有りと判定し、インク残量検出（測定）成功となり、上述した図３のフローチャートのステップＡ４からＡ５に進む。
【００６９】
また、ステップＢ１０にて、残留振動の周波数がインク有りの周波数内でない場合には、ステップＢ１２にて、残留振動の周波数がインク無しの場合の周波数範囲内か否かを判定し、残留振動の周波数がインク無しの周波数内である場合には、ステップＢ１３にて、インク無しと判定し、同様に、インク残量検出（測定）成功となり、上述した図３のフローチャートのステップＡ４からＡ５に進む。これに対して、ステップＢ１２にて、残留振動の周波数がインク無しの周波数内でない場合には、インクの有無の判定ができないので、ステップＢ７に進んで、タイムアウトと同様の処理を行う。即ち、Ｐｎｍａｘまでパルス数を増やしていきながら、測定を繰り返す。尚、図３のステップＡ７の動作（Ａ７からＡ８に進む場合）も、以上と同様に、図５のフローチャートに従う。
【００７０】
このようにして、複数個の励振パルスを使用して、インクタンク１１内のインクとの共振による圧電素子１２の残留振動周波数を測定することにより、より一層正確なインクの有無の判定を行なうことができる。
【００７１】
さて、本実施形態と同様に振動素子の残留振動周波数を利用するインク残量検出装置であっても、従来のものでは、前述したように、インク等の液面の位置がセンシング素子として機能する圧電素子等の振動素子と略等しい位置（インク有無の境界領域）にある時に、キャリッジ等の移動に伴うインク等の液面の泡立ちや波打ちが生じると、インクの有無につき誤検出を行う虞れがあった。
【００７２】
しかしながら、本実施形態のインク残量検出装置では、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａの通過帯域幅とインク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂの通過帯域幅との間の周波数領域である１１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚは、センサとしての一種の不感帯域になるように設定されているので、インクタンク１１内のインクの液面の位置が圧電素子１２と略等しい位置（インク有無の境界領域）にある時に、キャリッジ等の移動に伴い生じるインク液面の泡立ちや波打ちによる出力のバサつきは、この不感帯域により遮断されるので、上述した誤検出が行われることが無い。即ち、この場合には、図３のフローチャートにおけるステップＡ３、Ａ７のいずれの残留振動周波数測定においても、測定失敗となり、結局、ステップＡ１１に至り、インクジェット式プリンタのプリンタヘッドを移動させるためのキャリッジモータ及び紙送りモータが停止し、さらにインク吐出が停止するまで待って、ステップＡ２に戻り、上記キャリッジモータ及び紙送りモータによるノイズやインク吐出の際の駆動波形信号によるノイズ等の影響を完全に排除して、再度インク残量検出を行なうことになる。
【００７３】
このように、本実施形態のインク残量検出装置では、キャリッジ等の移動によりインク液面の泡立ちや波打ちを生じた場合でも、誤検出を防止可能である。
【００７４】
また、図３のフローチャートにおけるステップＡ３、Ａ７のいずれの残留振動周波数測定において、上述したように、インクジェット式プリンタのモータやヘッド駆動波形の誘導による高周波ノイズ等が圧電素子１２からのセンサ系に印加されたとしても、かかる高周波ノイズ等は、その周波数がインク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ及びインク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂの通過帯域幅内にはないので、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ又はインク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂを通過することはできず、従って、周波数測定部１５０のパルス数計数部１７０に入力されることはない。従って、かかるノイズの影響を排除した正確なインクの有無等の検出が可能である。
【００７５】
尚、本実施形態のインク残量検出装置では、キャリッジモータ等のモータ類やインク吐出用の駆動波形信号によるノイズの影響を排除できるので、インクジェット式プリンタの印刷動作を停止しないでも、即ち、キャリッジモータ及び紙送りモータを停止し、更に、駆動波形信号によるインク吐出を停止しないでも、比較的正確なインクの有無等の検出が可能であるという効果がある。このため、キャリッジの移動（主走査）中にも検出が可能であるが、検出のタイミングとしては、停止位置から加速して定速状態で印字し、減速して停止に至る一連のキャリッジの移動動作のうち、定速状態で印字中に検出を行うのが好適である。上述したキャリッジの移動に伴うインク等の液面の泡立ちや波打ちが比較的少ないからである。
【００７６】
図６は、本発明によるインク残量検出装置の第２の実施形態の構成を示している。本実施形態のインク残量検出装置の基本的構成は、上述した第１の実施形態のものと略同様であり、以下、同様の部分には同様の参照符号を付して、その説明を省略する。図６において、検出部１４´は、増幅部１６、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａに接続された周波数測定部１５０Ａ、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂ、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂに接続された周波数測定部１５０Ｂから構成されている。周波数測定部１５０Ａは、更に、パルス数計数部１７０Ａ及びパルス幅測定部１８０Ａを有しており、周波数測定部１５０Ｂは、更に、パルス数計数部１７０Ｂ及びパルス幅測定部１８０Ｂを有している。このように、本実施形態では、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ及びそれに接続された周波数測定部１５０Ａ、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂ及びそれに接続された周波数測定部１５０Ｂという２つの周波数測定回路を持ち、インク有りの場合のパルスの周波数とインク無しの場合のパルスの周波数をそれぞれの回路で測定することを特徴としている。本発明の第２の実施形態によるインク残量検出装置１０´は、以上のように構成されており、本発明の第２の実施形態によるインク残量検出方法に基づいて、図７のフローチャートに従って、以下のように動作する。
【００７７】
先ず、ステップＣ１にて、制御部２００が再測定フラグをクリアした後、ステップＣ２Ａ及びＣ２Ｂにて、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａと周波数測定部１５０Ａから成るインク有り用ＢＰＦ回路、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂと周波数測定部１５０Ｂから成るインク無し用ＢＰＦ回路のそれぞれで圧電素子１２の残留振動の周波数を同時に測定する。即ち、ステップＣ２Ａでは、励振パルス生成部１３により、ターゲット周波数即ち励振パルスとしてインクが有るときの励振パルスを選択して、この励振パルスを発生させる。これにより、図４（Ａ）〜（Ｅ）に示すように圧電素子１２の残留振動の周波数が測定される。また、ステップＣ２Ｂでは、励振パルス生成部１３により、ターゲット周波数即ち励振パルスとしてインクが無いときの励振パルスを選択して、この励振パルスを発生させる。これにより、図４（Ａ）〜（Ｅ）に示すように圧電素子１２の残留振動の周波数が測定される。
【００７８】
尚、この時、インクジェット式プリンタのモータやヘッド駆動波形の誘導による高周波ノイズ等が圧電素子１２からのセンサ系に印加されたとしても、かかる高周波ノイズ等は、その周波数がインク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａの通過帯域幅内にはなく、また、インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂの通過帯域幅内にもないので、インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ又はインク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ｂを通過することはできず、従って、かかるノイズが残留振動の周波数測定に影響を及ぼすことが無い。
【００７９】
続いて、ステップＣ３にて、制御部２００は、例えば所定時間内に上記時間計測パルスの生成を確認する等により、インク有り用ＢＰＦ回路で圧電素子１２の残留振動の周波数測定が成功したか否かを判定し、成功した場合には、ステップＣ４にて、その周波数を出力して、判定部１５により、インク有りを判定して、インク残量検出の動作を終了する。ここで、判定部１５は、残留振動周波数がインク有りの場合の周波数範囲内かを判別することにより、インクの有無を判定する。
【００８０】
これに対して、上記ステップＣ３にて、残留振動の周波数測定が失敗した場合には、ステップＣ５にて、制御部２００は、同様に所定時間内に上記時間計測パルスの生成を確認する等により、インク無し用ＢＰＦ回路で圧電素子１２の残留振動の周波数測定が成功したか否かを判定し、成功した場合には、ステップＣ４にて、その周波数を出力して、判定部１５により、インク無しを判定して、インク残量検出の動作を終了する。ここで、判定部１５は、残留振動周波数がインク無しの場合の周波数範囲内かを判別することにより、インク無しを判定する。
【００８１】
これに対して、上記ステップＣ５にて、残留振動の周波数測定が失敗した場合には、ステップＣ６にて、再測定フラグが立っているか否かを判定して、再測定フラグが立っていない場合には、制御部２００は、ステップＣ７にて、再測定フラグを立てた後、ステップＣ８にて、インクジェット式プリンタのプリンタヘッドを移動させるためのキャリッジモータ及び紙送りモータが停止し、さらにインク吐出が停止するまで待って、ステップＣ２Ａ及びＣ２Ｂに戻る。これにより、上記キャリッジモータ及び紙送りモータによるノイズやインク吐出の際の駆動波形信号によるノイズ等の影響を排除して、再度インク残量検出を行なう。
【００８２】
これに対して、上記ステップＣ６にて、再測定フラグが立っている場合には、上記ステップＣ７からステップＣ８を経て、ステップＣ２Ａ及びＣ２ＢからステップＣ５にてインク残量の再測定を行っているので、制御部２００は、ステップＣ９にて、インク残量検出失敗として、例えばインクジェット式プリンタの印刷動作を停止させる等の適宜の処理を行って、インク残量検出の動作を終了する。本実施形態のインク残量検出装置１０´は、以上のように動作することにより、上述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００８３】
図８は、本発明の第３の実施形態に係るプリンタ３００の全体構成を示すブロック図である。図示のプリンタ３００は、プリンタコントローラ３１０とプリントエンジン３２０とから構成されている。プリンタコントローラ３１０は、ホストコンピュータ４００からの印刷データ等を受信するインターフェース（以下「ホストＩ／Ｆ」という）３１１と、プリンタ３００に入力された印刷データを一時的に蓄えておくための入力バッファ３１２Ａ、入力バッファ３１２Ａに蓄えられた印刷データが解釈され印刷用イメージデータとして展開される出力（イメージ）バッファ３１２Ｂ、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ３１３と、ＣＰＵ３１４と、プリンタ（印字）ヘッド３２２側へヘッドデータ等を送り出すための印字制御回路や各種のモータドライバ等を含む特定用途向半導体集積回路（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ、以下、「ＡＳＩＣ」という）から成る印字制御ＡＳＩＣ３１５と、イメージデータ及び駆動信号等をプリントエンジン３２０に送信するためのインターフェース（以下「メカＩ／Ｆ」という）３１６とを備えている。ホストＩ／Ｆ３１１、入力バッファ３１２Ａ、出力（イメージ）バッファ３１２Ｂ、ＲＯＭ３１３、ＣＰＵ３１４、印字制御ＡＳＩＣ３１５、メカＩ／Ｆ３１６等は、バス３１７により相互に接続されている。
【００８４】
ホストＩ／Ｆ３１１は、ホストコンピュータ４００との間の送受信のためにデータを一時的に蓄えるＦＩＦＯバッファ等を備え、ホストコンピュータ４００からの印刷コマンド乃至データを受信する。入力バッファ３１２Ａは、ホストＩ／Ｆ３１１内のＦＩＦＯバッファが受信した印刷データ等が一時的に記憶される。出力（イメージ）バッファ３１２Ｂには、印刷コマンド乃至データを解析した後の、例えば、ラスタグラフィックス形式のイメージデータが展開される。ＲＯＭ３１３は、ＣＰＵ３１４等によって実行される各種制御プログラム等を記憶している。また、ＲＯＭ３１３は、図示しないフォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等も記憶している。ＣＰＵ３１４は、本実施形態のプリンタにおける各種制御の中心的役割を担うものである。
【００８５】
プリントエンジン３２０は、印字ヘッド３２２と、キャリッジ機構３２４と、紙送り機構３２６とを備えている。紙送り機構３２６は、紙送りモータ及び紙送りローラ等からなり、記録紙等の印刷記憶媒体を順次送りだして副走査を行うものである。キャリッジ機構３２４は、印字ヘッド３２２を搭載するキャリッジと、該キャリッジをタイミングベルト等を介して走行させるキャリッジモータ等からなり、印字ヘッド３２２を主走査させるものである。尚、本実施形態のインクタンク１１´を構成するインクカートリッジは、キャリッジの筐体内に嵌め込まれてセットされている。印字ヘッド３２２は、副走査方向に、例えば９６個の多数のノズルから成る各色毎のインクジェットノズル列を有し、所定のタイミングで各ノズルからインク滴を吐出させる。
【００８６】
図示しないイメージスキャナ等を介してホストコンピュータ４００に取り込まれたグラフィックスデータは、ホストコンピュータ４００上のプリンタドライバによりプリンタ３００が解釈可能なデータ（制御コマンド及び印刷データ）に変換される。この変換されたデータは、ホストコンピュータ４００上のオペレーティングシステム（ＯＳ）が管理しながらホストコンピュータ４００のインタフェース部（Ｉ／Ｆ部）から接続ケーブル４１５を介してプリンタ３００に送られる。
【００８７】
プリンタ３００では、まず、そのホストＩ／Ｆ３１１が受信し、その制御コマンド及び印刷データがＣＰＵ３１４により解釈されて、出力（イメージ）バッファ３１２Ｂにて印刷用イメージデータに展開され、プリントエンジン３２０により印刷が実行される。尚、インク残量を含むプリンタステータス等のプリンタの状態は、プリンタ３００側の図示しない状態確認部によりリアルタイムに管理されており、ホストＩ／Ｆ３１１内の図示しないデータ送信部を介してホストコンピュータ４００に伝達され、ホストコンピュータ４００上のプリンタドライバにより、例えば、インク残量が図示しないモニタ画面上に表示される。
【００８８】
本実施形態の特徴は、上述した第１又は第２の実施形態に係るインク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０´によるインク残量検出方法をソフトウエアによるインク残量計算方法（ソフトカウント）と併用する点にある。尚、このインク残量計算方法に係るソフトウエアプログラムは、ＣＰＵ３１４によって実行されるＲＯＭ３１３内に格納された制御プログラム等から構成される。
【００８９】
本実施形態によるでは、ソフトウエアによるインク残量計算方法として、プリンタ（印字）ヘッド３２２より吐出されたインクドット数を計数し、これに１ドット当たりのインク量を乗算して消費したインク量を求め、未使用時のインク総量からこの消費インク量を減算し、更に、インク吸引（ポンピング）等のヘッドクリーニングのメンテナンス用に使用したインク量も減算することによりインク残量を計算する方法を用いる。
【００９０】
このソフトカウントによるインク残量計算式は、以下の数式（１）で表される。
【００９１】
Ｉ（ｒｅｍａｉｎ）　＝　Ｉ（ｆｕｌｌ）　−　（Ｃｏｕｎｔ　＊　ｄＩ）　−　Ｉ（ｍａｉｎｔａｉｎ）−−−（１）
ここに、
Ｉ（ｒａｍａｉｎ）　：　インクの残量
Ｉ（ｆｕｌｌ）　：　インクカートリッジ未使用時のインク量
Ｃｏｕｎｔ　：　ドットカウント数
ｄＩ　：　１ドット当たりのインク量
Ｉ（ｍａｉｎｔａｉｎ）　：　ヘッドクリーニング等のメンテナンス用に使用したインク量である。ここで、ｄＩはヘッドの個体差及びインクの状態によってばらつきがあるが、インク切れによる空打ちを防止するため、想定し得る最大のｄＩで計算する。
【００９２】
従って、このソフトウェアによるインク残量計算方法では、インク消費に伴い、計算上のインク残量と実際のインク残量との間に、徐々に誤差が蓄積される。このため、図８に示すように、例えば、インクタンク（インクカートリッジ）、１１’の底からある高さの（インク液面）位置８１までしかインクを消費していないのに、上記ドットカウント上はインクエンドとされる場合も考えられる。換言すれば、図８に示すインクタンク１１’の底からインク液面位置８１までの部分（矢印８２で示す）は、ソフトウエアによるインク残量計算方法において、インクカートリッジ１本分に含まれる計算誤差であり、インク切れによる空打ちを防止するためのマージンとして許容しなければならない。
【００９３】
そこで、本実施形態では、上記ソフトウエアによるインク残量計算方法に上述した第１又は第２の実施形態に係るインク残量検出方法を併用することにより、インクを最後まで使い切ること、換言すれば、より正確なインクエンドの検出を可能とする。
【００９４】
即ち、本実施形態では、上述した第１又は第２の実施形態に係わるインク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０’におけるセンシング素子としての圧電素子１２を、図８に示すように、インクタンク１１’の側面、ソフトカウントによる限界であるインク液面位置８１よりも高い位置に設ける。より正確なインクエンド検出のためには、インク液面８１よりも高く、かつインクタンク１１’の底に近い位置に設けることが望ましい。インクタンク（インクカートリッジ）、１１’に十分な量インクが入っている場合には、圧電素子１２を含むインク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０’によりインク有りと判定される。そこで、インク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０’によるインク残量の検出を続け、そのインク有無の境界領域（初めてインク無しとされた時点）では（矢印８３で示す）、圧電素子１２が固定された位置から残りのインク量は正確に分かるので、この時点でソフトウエアによるインク残量計算において蓄積された計算誤差を解消し、ここから改めてドットカウントを行い、インクエンドまでインクを消費する。図８における矢印８３の領域でも、ソフトウエアによるインク残量計算には誤差が含まれるが、インク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０’がインク無しを検出するまでの領域で蓄積された誤差は補正されているため、インク液面位置８４までインクを使用することができ、インクエンド時にインクカートリッジ（インクタンク１１’）に残るインク残量を減らすことが出来る。
【００９５】
図８に示すように、圧電素子１２は、ソフトカウントによる限界であるインク液面位置８１よりも高い位置に設ける。従ってインク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０’によりインク有りと判断されているにもかかわらず、ソフトウエアによるインク残量計算によりインクエンドとなった場合には、インク残量検出装置（インクレベルセンサ）に何らかの不具合が生じたと考えられるので、インク切れによる空打ちを防ぐために、その時点でインクエンドとする。以下、本実施形態のインク残量検出方法を図９のフローチャートを用いて説明する。
【００９６】
先ず、ステップＤ１にて、インクカートリッジ（インクタンク１１´）が使用開始され、ステップＤ２にて、印刷動作が実行されるにつれ、インクが消費されて、インクカートリッジ（インクタンク１１´）内のインクが減っていく。ステップＤ３にて、上述したソフトカウントによりインク残量を計算する。ステップＤ４にて所定のタイミングで、インク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０´によるインク残量検出を行う。そして、インク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０´がインク無しを検知したか否かを判定し（ステップＤ５）、インク無しを検知した場合には（ステップＤ５でＹｅｓ）、上述したソフトカウントによるインク残量計算式を補正する（ステップＤ６）。
【００９７】
即ち、インク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０´の圧電素子１２の位置からインクタンク１１´の底までのインク量（矢印８３）をＩ（ｆｅｗ）とすると、センサがインク無しを検出した時点で、
Ｉ（ｒｅｍａｉｎ）　＝　Ｉ（ｆｅｗ）
Ｉ（ｆｕｌｌ）　＝　Ｉ（ｆｅｗ）
Ｃｏｕｎｔ　＝　０
Ｉ（ｍａｉｎｔａｉｎ）　＝　０
と設定することにより、それまでの累積計算誤差をゼロにすることができ、そこから改めてソフトカウントによるインク残量計算を行いながら印刷することで、インクエンドと判断された時にカートリッジに残るインク残量を減らすことができる。
【００９８】
更に、インク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０´がインク無しを検出した時点で、計算上のインク残量と実インク残量の差から、上記ｄＩを補正することができる。この補正後のｄＩを使ってインク残量検出装置（インクレベルセンサ）１０又は１０´の圧電素子１２より下の部分のインク残量計算を行うことにより、より正確なインクエンド判定が可能となり、インク残量をより一層減らすことができる。尚、印刷モードによって１ドット当たりのインク量が異なる場合には、吐出モードごとにそれぞれのドットをカウントしておき、各モードのインク量の比率を用いて、インク残量計算、及び計算式の補正を行えば良い。
【００９９】
以上のように、インク残量計算式を補正（ステップＤ６）したら、ステップＤ７にて、印刷動作を続行する。これにより、更に、インクが消費されて、インクカートリッジ（インクタンク１１´）内のインクが減っていく。ステップＤ８にて、上述したソフトカウントによりインク残量を計算する。そして、ソフトカウントによるインク残量が０になったか否かを判定し（ステップＤ９）、インク残量が０になった場合には（ステップＤ９でＹｅｓ）、インクエンドと判断し（ステップＤ１０）、上述したように、図８に示したホストコンピュータ４００上のプリンタドライバにより、図示しないモニタ画面上にインクエンドを表示する等して、ユーザに通知して（ステップＤ１１）、インク残量検出の動作を終了する。
【０１００】
一方、ステップＤ５においてインク無しを検知しなかった場合には（ステップＤ５でＮｏ）、ソフトカウントによるインク残量が０であるか否かを判定し（ステップＤ１２）、０である場合は（ステップＤ１２でＹｅｓ）、インクカートリッジ（インクタンク１１´）異常と判断し（ステップＤ１３）、モニタ画面上にインクカートリッジ異常等を表示する等して、ユーザに通知して（ステップＤ１４）、インク残量検出の動作を終了する。一方、０でない場合は（ステップＤ１２でＮｏ）、ステップＤ２に戻り印刷動作を続行する。
【０１０１】
以上のように、本実施形態のインク残量検出方法によれば、ソフトウエアによるインク残量計算方法と上述した第１又は第２の実施形態に係るインク残量検出方法を併用することにより、インクを最後まで使い切ること、換言すれば、より正確なインクエンドの検出が可能になる。
【０１０２】
上述した実施形態においては、振動素子として、例えばピエゾ素子等の圧電素子が使用されているが、これに限らず、例えば電歪素子，磁歪素子等の他の圧電素子、あるいは他の振動素子を使用してもよい。
【０１０３】
また、上述した実施形態においては、インクタンク１１は一つのみ図示されているが、これに限らず、所謂４色乃至７色等のカラー印刷を行なうインクジェット式プリンタにおいては、各色毎のインクタンク毎に振動素子を備えて、各振動素子毎に、インク等の媒体との共振による残留振動に基づく逆起電力波形の周波数を検出して、インク残量の検出を行なうようにしてもよいことは明らかである。
【０１０４】
一方、上述した実施形態においては、インクタンク１１内にインク残量検出装置１０を１個のみ設ける例について説明したが、インクタンク１１の内壁面に高さ（深さ）位置を異ならせて複数のインク残量検出装置を設置しておき、それぞれのインク残量検出装置に印加する励振パルスをインク有り用／無し用と切替えながら測定してもよい。このようにすれば、インクの有無だけでなく、インクの残量レベルを測定することも可能となる。
【０１０５】
また、上述した実施形態においては、インク有り用の励振パルスとインク無し用の励振パルスの２種類の励振パルスを予め登録しておくようにしたが、物性、例えば、粘度の異なるインクを使用する場合を想定して、複数種類の励振パルスを予め登録しておくようにすることも可能である。
【０１０６】
次に、図１０乃至図１２を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。本発明のインク残量検出装置は、インクジェット式プリンタに着脱可能に装着されるインクカートリッジに設けることも可能であり、本実施形態はこのような例を示している。
【０１０７】
図１０は、本実施形態のインク残量検出装置が設けられるインクカートリッジ１００の外観斜視図である。インクカートリッジ１００は、消耗品として内部に１種類のインクを収容する筐体１４０を備えている。筐体１４０の下部には、後述するプリンタにインクを供給するためのインク供給口１１０が設けられている。筐体１４０の上部には、プリンタと電波により通信するためのループアンテナ１２０や専用ＩＣチップにより構成されるロジック回路１３０が備えられている。筐体１４０の側部には、インク残量の計測に利用されるセンサＳＳが装備されている。センサＳＳは、ロジック回路１３０に電気的に接続されている。
【０１０８】
図１１は、インクカートリッジ１００の筐体１４０の側部に装備されたセンサＳＳの断面を示す断面図である。センサＳＳは、上述した圧電素子１２と、圧電素子１２に電圧を印可する２つの電極１１０、１１１と、センサアタッチメント１１２とを備える。電極１１０、１１１は、ロジック回路１３０に接続されている。センサアタッチメント１１２は、圧電素子１２からインクと筐体１４０とに振動を伝える薄膜を有するセンサＳＳの構造部である。
【０１０９】
図１１（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（図１０）より高い場合を示している。図１１（ｂ）は、インクが所定量以上残存しておらず、インクの液面がセンサＳＳの位置より低い場合を示している。これらの図から分かるように、インクの液面がセンサＳＳの位置より高い場合には、センサＳＳとインクと筐体１４０とが振動体となるが、インクの液面がセンサＳＳの位置より低い場合には、センサＳＳと筐体１４０とセンサＳＳに付着した少量のインクのみが振動体となる。この結果、圧電素子１２周辺の振動特性がインクの残量に応じて変化することになる。本実施形態でも、このような振動特性の変化を利用して、インクの残量の計測が行われる。なお、計測の方法の詳細については前述した第１及び第２の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【０１１０】
図１２は、インクカートリッジ１００に備えられた専用ＩＣチップにより構成されるロジック回路１３０を中心としたブロック図である。ロジック回路１３０は、前述した第１及び第２の実施形態と同様に、圧電素子１２に対して励振パルスを印加するための励振パルス生成部１３と、この圧電素子１２に発生するインクとの共振による残留振動に基づく逆起電力波形の周波数を検出する検出部１４と、インクの有無を判定する判定部１５と、これらの励振パルス生成部１３、検出部１４及び判定部１５を制御する制御部２００に加え、ＲＦ変換部２０２を備えている。
【０１１１】
ＲＦ変換部２０２は、ループアンテナ１２０を介してプリンタ３０２から受信した電波を復調する復調部（図示せず）と、制御部２００から受信した信号を変調してプリンタ３０２に送信するための変調部（図示せず）とを備えている。プリンタ３０２は、ループアンテナ１２０を用いて所定の周波数の搬送波でベースバンド信号をインクカートリッジ１００に送信している。一方、インクカートリッジ１００は、搬送波を用いずにループアンテナ１２０の負荷を変動させることによりループアンテナ１２０のインピーダンスを変動させることができる。インクカートリッジ１００は、このインピーダンスの変動を利用して信号をプリンタ３０２に送信する。このようにして、インクカートリッジ１００とプリンタ３０２とは、双方向通信を行うことができる。
【０１１２】
尚、ロジック回路１３０は、以上の構成に加え、ＲＦ変換部２０２が受信した搬送波を整流して所定の電圧（たとえば５Ｖ）で電力を生成する電力発生部（図示せず）を備えている。この電力発生部は、ＲＦ変換部２０２と、制御部２００等に電力を供給する。尚、電力発生部が生成した所定の電圧をセンサＳＳが要求する所定の電圧に昇圧して検出部１４に電力を供給するためのチャージポンプ回路を備えていても良い。
【０１１３】
以上のように、本実施形態では、振動素子のみならず、励振パルス生成部、検出部、判定部、フィルタ手段、及び周波数検出手段をインクカートリッジに設けたので、インクカートリッジ内の媒体との共振による残留振動に基づく振動素子からの逆起電力波形の周波数をインクカートリッジ自体で検出できるので、確実にインクの有無を判定することができる。
【０１１４】
また、インクカートリッジごとの個体差に影響を受けることなく、例えば、インクカートリッジが交換された場合等でも、正確な検出が可能である。
【０１１５】
また、本実施形態では、インクカートリッジ１００とプリンタ３０２側とは、無線通信により情報のやり取りを行っており、プリンタ本体は、印刷のためにキャリッジと共に移動するインクカートリッジ１００と、接点の接触不良等の虞れがなく、安定的に情報のやり取りを行うことが可能である。
【０１１６】
以上述べたように、本発明によれば、圧電素子等の振動素子に励振を付与して、振動素子に接するインク等の媒体との共振による残留振動を、ノイズ等の影響を受けずに確実に検出して、インク検出精度及び信頼性を高めることができる。また、キャリッジ等の移動によりインク等の液面の泡立ちや波打ちを生じた場合でも、誤検出を防止し得る。
【０１１７】
更に、ソフトウエアによるインク残量計算方法と併用することにより、より正確なインクエンドの検出が可能となる。
【０１１８】
尚、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、上述した実施形態で述べたインク残量検出装置及び検出方法、インクジェット式プリンタ、そのプリンタに用いられるインクカートリッジやプリンタヘッドの他、それらの方法又は装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等により実現することもできる。
【０１１９】
本発明におけるインクジェット式プリンタとは、インクを吐出する印字ヘッドを備えた印刷機構を有する記録装置を含むものであり、この印刷機構を有するファクシミリ、複写機、プロッタ等もインクジェット式プリンタとして含んでいる。
【０１２０】
更に、本発明におけるインクとは、印字ヘッドにより吐出可能な媒体全般を指すものであり、印刷や印字以外に用いる液体（例えば基板等の任意の場所に吐出する導電体等）を含んでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインク残量検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のインク残量検出装置における検出部の増幅部の具体的構成例を示す配線図である。
【図３】図１のインク残量検出装置におけるインク残量検出の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１の残留振動の周波数測定における各部の信号を示すタイムチャートである。
【図５】図１のインク残量検出装置における残留振動周波数測定（図３に示したフローチャートにおけるステップＡ３、Ａ７）の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るインク残量検出装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６のインク残量検出装置におけるインク残量検出の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るインク残量検出方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第３の実施形態におけるインク残量検出の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るインクカートリッジの外観斜視図である。
【図１１】図１０に示したインクカートリッジの側部に装備されたセンサ部の断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るインクカートリッジのインク残量検出回路等の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１０、１０´　　インク残量検出装置、
１１、１１´　　インクタンク（インクカートリッジ）、
１２　　圧電素子（振動素子）、　１３　　励振パルス生成部、
１４　　検出部、　１５　　判定部、　１６　　増幅部、
２２Ａ　インク有り用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、
２２Ｂ　インク無し用バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、
１５０　周波数測定部、　１５０Ａ　　周波数測定部、
１５０Ｂ　周波数測定部、　１７０　パルス数計数部、
１７０Ａ　　パルス数計数部、　１７０Ｂ　パルス数計数部、
１８０　　パルス幅測定部、　１８０Ａ　　パルス幅測定部、
１８０Ｂ　パルス幅測定部、　２００　　制御部
【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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