(57)【要約】【課題】インクを変質させることなく、容器内のインクの残量若しくは種類の検出を精度良く行う。【解決手段】送受信素子４は、インク容器１２に収められているインク液１３へ超音波の送信を行う。このとき、送受信素子４から送信がされた超音波をインク液１３へと伝達する伝達部材３の内部において、この超音波についての近距離音場を形成させる。送受信素子４は、この送信がされた超音波がインク液１３の液面で反射して到来する超音波の受信を行う。インク残量演算部７は、この送信から受信までに要した経過時間に基づいてインク液１３の残量を算出する。【選択図】      図１
2007152861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク容器に収められているインクの検出を行うための制御部を備える画像記録装置のインク検出装置において、
超音波の送信及び受信を行う送受信素子と、
前記送受信素子からの前記超音波を少なくとも吸音する吸音部材と、
前記送受信素子と前記インクとの間に介在させて前記送受信素子から送信された前記超音波を前記インクへと伝達し、前記送受信素子から送信された前記超音波についての近距離音場が内部に形成される伝達部材と、
前記送受信素子が前記超音波を送信してから前記インクの液面で反射した前記超音波を前記送受信素子が受信するまでに要した経過時間に基づいて、前記インクの残量を算出するインク残量演算部と、
前記送受信素子と、前記吸音部材と、前記伝達部材とを支持する支持部材と、
を有することを特徴とする画像記録装置のインク検出装置。
【請求項２】
前記伝達部材は、前記送受信素子から送信される超音波についての近距離音場限界距離以上の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項３】
前記伝達部材は、超音波の伝達速度が前記インクよりも速い素材からなることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項４】
前記伝達部材は、アルミニウムであることを特徴とする請求項３に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項５】
前記インク残量演算部は、前記経過時間に基づいて前記送受信素子と前記液面との距離を算出し、前記距離に基づいて前記残量を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項６】
前記インク残量演算部は、前記経過時間が所定の時間以上であるときに、前記経過時間に基づいて前記残量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項７】
前記インク残量演算部は、前記送受信素子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液面で反射したものとみなして前記残量を算出することを特徴とする請求項６に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項８】
前記インク残量演算部は、前記制御部に記憶されるプログラムを有することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置のインク残量検出装置。
【請求項９】
インク容器に収められているインクの検出を行うための制御部を備える画像記録装置のインク検出装置において、
超音波の送信及び受信を行う送受信素子と、
前記送受信素子からの前記超音波を少なくとも吸音する吸音部材と、
前記送受信素子と前記インクとの間に介在させて前記送受信素子から送信された前記超音波を前記インクへと伝達し、前記送受信素子から送信された前記超音波についての近距離音場が内部に形成される伝達部材と、
前記送受信素子と、前記吸音部材と、前記伝達部材とを支持する支持部材と、
前記インク容器内部で前記インクに浸された反射機構と、
前記反射機構を支持する反射機構支持部材と、
前記送受信素子が前記超音波を送信してから前記インクの液面で反射した前記超音波を前記送受信素子が受信するまでに要した経過時間に基づいて、前記インクの種類の判別を行うインク種類判定部と、
を有することを特徴とする画像記録装置のインク検出装置。
【請求項１０】
前記反射機構支持部材は、前記反射機構と同一の材質を有することを特徴とする請求項９に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項１１】
前記インク種類判定部は、前記経過時間に基づいて前記超音波の前記インクにおける伝達速度を算出し、前記伝達速度に基づいて前記インクの種類の判別を行うことを特徴とする請求項９に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項１２】
前記インク種類判定部は、前記経過時間が所定の時間以上であるときに、前記経過時間に基づいて前記判別を行うことを特徴とする請求項９に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項１３】
前記インク種類判定部は、前記送受信素子が所定の値以上の強度で受信した超音波を前記反射機構で反射した超音波とみなして前記判別を行うことを特徴とする請求項１２に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項１４】
前記インク種類判定部は、前記制御部に記憶されるプログラムを有することを特徴とする請求項９に記載の画像記録装置のインク検出装置。
【請求項１５】
インク容器に収められているインクの検出を行う方法であって、
前記インクへ超音波の送信を行い、
前記送信がされた超音波を前記インクへと伝達する伝達部材の内部において前記超音波についての近距離音場を形成させ、
前記送信がされた超音波が前記インクの液面で反射して到来する前記超音波の受信を行い、
前記送信から前記受信までの経過時間を計時し、
前記経過時間に基づいて前記インクの残量を算出する、
ことを特徴とするインク検出方法。
【請求項１６】
インク容器に収められているインクの検出を行う方法であって、
前記インクへ超音波の送信を行い、
前記送信がされた超音波を前記インクへと伝達する伝達部材の内部において前記超音波についての近距離音場を形成させ、
前記容器の内部において前記インクに浸された状態で支持されている反射機構で反射して到来する、前記送信がされた超音波の受信を行い、
前記送信から前記受信までの経過時間を計時し、
前記経過時間に基づいて前記インクの種類を判別する、
ことを特徴とするインク検出方法。
【請求項１７】
インク容器に収められているインクの検出を情報処理装置に行わせるためのプログラムであって、
超音波の送受信を行う送受信素子に前記超音波の送信を行わせて前記超音波を前記送受信素子から前記インクへと伝達する伝達部材の内部において前記超音波についての近距離音場を形成させる処理と、
前記送信がされた超音波が前記インクの液面で反射して到来する前記超音波を前記送受信素子に受信させる処理と、
前記送信から前記受信までの経過時間を計時する処理と、
前記経過時間に基づいて前記インクの残量を算出する処理と、
を情報処理装置に行わせるためのプログラム。
【請求項１８】
インク容器に収められているインクの検出を情報処理装置に行わせるためのプログラムであって、
超音波の送受信を行う送受信素子に前記超音波の送信を行わせて前記超音波を前記送受信素子から前記インクへと伝達する伝達部材の内部において前記超音波についての近距離音場を形成させる処理と、
前記インク容器の内部において前記インクに浸された状態で支持されている反射機構で反射して到来する、前記送信がされた超音波を前記送受信素子に受信させる処理と、
前記送信から前記受信までの経過時間を計時する処理と、
前記経過時間に基づいて前記インクの種類を判定する処理と、
を情報処理装置に行わせるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを収容しておく容器内のインクの検出を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像記録装置には、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等がある。複写機は、画像読み取り装置等の原稿を読み取る機構が設けられており、その読み取り機構にて読み込まれ原稿の画像を印刷用紙上に印写し定着させることにより画像記録を行う。プリンタは、コンピュータ等より送られてきた画像を印刷用紙上に印写し定着させることにより画像記録を行う。また、ファクシミリ装置は、電話回線等を介して送られてきた画像を印刷用紙上に印写し定着させることにより画像記録を行う。
【０００３】
インクジェットヘッドを有し、紙その他の記録媒体へインク滴を飛ばして図形や文字等を記録媒体上に形成して記録するプリンタが最近脚光を浴びている。このプリンタは、一般に交換可能な密閉型のインク容器を使用するため、インク容器内部のインク残量を検出し表示する目的でインク残量検出センサを設ける必要がある。
【０００４】
従来のインク残量検出センサとして、例えば特許文献１に開示されているものが知られている。このセンサは、インク容器内部のインクに浸されるように配置される２本のステンレス製の電極を設けるようにし、この電極間に電圧を印加してインクの電極間の抵抗値を監視することで容器内部のインク残量を検出する。
【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、記録ヘッドによって吐出されたインク滴の数と、印字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により検出することでインク消費を管理する技術などが知られている。
【０００６】
また、例えば特許文献２には、インク容器の底面に配置され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され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と戻る超音波を検波する制御部と、その送受信素子から超音波を送信してから当該超音波がインク液面で反射して再び当該送受信素子に戻るまでの所要時間を、当該制御部を介して計測する計測部と、当該計測部で計測した所要時間からインク容器内のインクの液面レベルの値を検出する制御部とを用いてインク残量を計測する技術が開示されている。
【特許文献１】特公平３−５５３１３号公報
【特許文献２】特開平１０−１７５３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上掲した特許文献１にも開示されているような、インク残量の検出のためにインクに電極を接触させる技術では、電極を介してインクに電流を流すため、インク材が電気分解されてインクが変質するという問題があった。
【０００８】
また、インク消費量を計算上で管理するという前述した技術では、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、ユーザサイドでの使用頻度の違いなどにより、インク容器内の圧力やインクの粘度が変化してしまうため、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ことがあった。また、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は、積算されたカウント値が一旦リセットされてしまうため、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。
【０００９】
また、上掲した特許文献２に開示されている装置では、近距離音場の現象を考慮していないという問題がある。この問題について説明する。
図１２は、圧電素子により発生させる超音波の伝達の様子を示したものである。同図は、超音波送信機構１１２内に収められた圧電素子１１１から媒質１１３へと超音波が伝わっていく様子を示している。ここで、媒質１１３中の白い部位は音圧の高い部位を示しており、黒い部位は音圧の低い部位を示している。
【００１０】
同図に示されているように、媒質１１３において、圧電素子１１１より遠方の部位である遠距離音場１１５では、白い部位の模様は安定しており、鋭い直進性を示している。これに対し、圧電素子１１１近辺の近距離音場１１４では白い部位が細かな模様となっていて音圧の変化が複雑であることが示されている。この近距離音場１１４は、圧電素子１１１から放射される超音波のうち、その中心部から放射されたものとその端部から放射されたものとが干渉して生じるものであり、近距離干渉体（フレネルゾーン）などとも呼ばれている。
【００１１】
上掲した特許文献２に開示されている技術では、このような近距離音場における超音波の特性を考慮していないため、この特性の影響によりインク液面の反射波の特定ができないことがあり、インク残量が適切に得られない場合があった。
【００１２】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、インクを変質させることなく、容器内のインクの残量若しくは種類の検出を精度良く行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の画像記録装置のインク検出装置は、インク容器に収められているインクの検出を行うための制御部を備える画像記録装置のインク検出装置において、超音波の送信及び受信を行う送受信素子と、送受信素子からの超音波を少なくとも吸音する吸音部材と、送受信素子とインクとの間に介在させて送受信素子から送信された超音波をインクへと伝達し、送受信素子から送信された超音波についての近距離音場が内部に形成される伝達部材と、送受信素子が超音波を送信してからインクの液面で反射した超音波を送受信素子が受信するまでに要した経過時間に基づいて、インクの残量を算出するインク残量演算部と、送受信素子と、吸音部材と、伝達部材とを支持する支持部材と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る画像記録装置のインク検出装置は、インク容器に収められているインクの検出を行うための制御部を備える画像記録装置のインク検出装置において、超音波の送信及び受信を行う送受信素子と、送受信素子からの超音波を少なくとも吸音する吸音部材と、送受信素子とインクとの間に介在させて送受信素子から送信された超音波を前記インクへと伝達し、送受信素子から送信された超音波についての近距離音場が内部に形成される伝達部材と、送受信素子と、吸音部材と、伝達部材とを支持する支持部材と、インク容器内部でインクに浸された反射機構と、反射機構を支持する反射機構支持部材と、送受信素子が前記超音波を送信してからインクの液面で反射した超音波を送受信素子が受信するまでに要した経過時間に基づいて、インクの種類の判別を行うインク種類判定部と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のインク検出方法は、インク容器に収められているインクの検出を行う方法であって、インクへ超音波の送信を行い、送信がされた超音波をインクへと伝達する伝達部材の内部において超音波についての近距離音場を形成させ、送信がされた超音波がインクの液面で反射して到来する超音波の受信を行い、送信から受信までの経過時間を計時し、経過時間に基づいてインクの残量を算出することを特徴とする。
【００１６】
本発明のインク検出方法は、インク容器に収められているインクの検出を行う方法であって、インクへ超音波の送信を行い、送信がされた超音波をインクへと伝達する伝達部材の内部において超音波についての近距離音場を形成させ、容器の内部においてインクに浸された状態で支持されている反射機構で反射して到来する、送信がされた超音波の受信を行い、送信から受信までの経過時間を計時し、経過時間に基づいてインクの種類を判別することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のプログラムは、インク容器に収められているインクの検出を情報処理装置に行わせるためのプログラムであって、超音波の送受信を行う送受信素子に超音波の送信を行わせて超音波を送受信素子からインクへと伝達する伝達部材の内部において超音波についての近距離音場を形成させる処理と、送信がされた超音波がインクの液面で反射して到来する超音波を送受信素子に受信させる処理と、送信から受信までの経過時間を計時する処理と、経過時間に基づいて前記インクの残量を算出する処理を情報処理装置に行わせること特徴とする。
【００１８】
また、本発明のプログラムは、インク容器に収められているインクの検出を情報処理装置に行わせるためのプログラムであって、超音波の送受信を行う送受信素子に超音波の送信を行わせて超音波を送受信素子からインクへと伝達する伝達部材の内部において超音波についての近距離音場を形成させる処理と、インク容器の内部においてインクに浸された状態で支持されている反射機構で反射して到来する、送信がされた超音波を送受信素子に受信させる処理と、記送信から受信までの経過時間を計時する処理と、経過時間に基づいてインクの種類を判定する処理と、を情報処理装置に行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、以上のようにすることにより、インクを変質させることなく、容器内のインクの残量若しくは種類の検出を精度良く行うことができるようになるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】
まず図１について説明する。同図は、本実施例に係るインク検出装置１を有している画像記録装置１１の概念的なブロック図である。なお、この画像記録装置１１は、プリンタ装置やファクシミリ装置、コピー装置など、画像データに基づいて被記録材に対し画像を記録する装置のいずれでもよい。
【００２２】
図１において、画像記録装置１１に備えられているインク検出装置１は、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、インク液面検出センサ２とインク残量演算部７とを備えて構成されている。
【００２３】
インク液面検出センサ２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。インク液面検出センサ２は、伝達部材３と送受信素子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。
【００２４】
伝達部材３は、送受信素子４とインク液１３との間に介在させる部材であり、送受信素子４から送信された超音波のインク液１３への伝達と、インク液１３の液面で反射して戻ってきた超音波の送受信素子４への伝達とを行う。
【００２５】
送受信素子４は例えば圧電振動子であり、制御部１４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、送受信素子４から発せられた超音波のうちインク液１３の液面の高さ検出への影響（干渉など）が考えられるものを吸音する部材である。
【００２６】
制御部１４は画像記録装置１１全体の各種動作制御を行うものであり、送受信素子４に対する制御とその制御結果とに基づいてインク液１３の液面の高さを算出するインク残量演算部７として機能させる、又はインク残量演算部７は制御部１４に記憶されるプログラムとしてもよいし、このプログラムは、制御部14以外の情報処理装置に記憶させてもよい。
【００２７】
インク残量演算部７は、送受信素子４へ超音波の送信指示を行ってから、インク液１３の液面で反射して戻ってきた超音波を送受信素子４が検出するまでに要した時間に基づいて、インク液１３の液面の高さを算出する。
【００２８】
次に図２について説明する。同図は、画像記録装置１１におけるインク液１３の経路を示している。なお、同図においては下方向が鉛直下方方向である。
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の他端はリザーバタンク２３内のインク液１３に浸されている。
【００２９】
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液面検出センサ２が設置されており、インク液１３に浸されている。前述したように、インク液面検出センサ２は、制御部１４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の液面で反射して戻ってくる当該超音波の受信とを行う。
【００３０】
この他、インク供給管２１におけるインク液面検出センサ２からリザーバタンク２３への途中には開閉弁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を備えている大気開放管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がインク液１３に浸されている。
【００３１】
密閉構造である分配器２７の上面には、大気開放弁２４−２を備えている大気開放管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は、インク流路封止機構２９を介してインクヘッド３０と接続されている。インクヘッド３０は、その下方に搬送される画像記録媒体３１に対してインク液１３を噴射する。なお、インクヘッド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の液面高さよりも高さＨだけ高い位置に配置されている。
【００３２】
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とを開放すれば、インク液１３は、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を通ってインクヘッド３０へと送られて画像記録媒体３１へと吐出される。なお、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とを開放すれば、インク液１３は、インク容器１２からリザーバタンク２３へと送られる。
【００３３】
次に図３について説明する。同図は、インク液面検出センサ２の構造を模式的に示したものである。
前述したように、インク液面検出センサ２は、伝達部材３と送受信素子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。
【００３４】
制御部１４で発生させたパルス信号が不図示の通信線に入力されると、送受信素子４は超音波を発生させる。この超音波は伝達部材３を伝わりインク液１３へと送信される。送信された超音波は図３に矢印で示されている送信波伝達方向４２の向き（送受信素子４からインク液１３への向き）にインク液１３中を伝わり、やがてインク液１３の液面で反射される。反射した超音波はインク液１３及び伝達部材３を介して送受信素子４へと伝わる。送受信素子４がこの超音波を受信すると、その受信レベルに対応した電気信号が不図示の通信線から出力されて制御部１４へと送られる。
【００３５】
ここで、伝達部材３の送信波伝達方向４２の方向の厚み４１は、下記の［数１］式が成立するように形成される。
【００３６】
【数１】
2007152861.tif 000003
この［数１］式の右辺は、近距離音場限界距離、すなわち近距離音場の限界点の位置を示す式として周知である。ここで、［数１］式において、ｘは図３における伝達部材３の厚み４１であり、Ｄは円形状の振動子である送受信素子４の直径、ｆは送受信素子４から送信される超音波の周波数である。また、ｋは伝達部材３の弾性定数であり、ρは伝達部材３の密度である。従って、伝達部材３内での音速（音の伝達速度）をｃとすると、下記の［数２］式が成立することは周知である。
【００３７】
【数２】
2007152861.tif 000004
［数１］式に従い、厚み４１が近距離音場限界距離以上になるように伝達部材３を形成すると、送受信素子４から発せられる超音波についての前述した近距離音場は伝達部材３の内部に形成される。つまり、インク液面検出センサ２から送信される超音波についての音場は、インク液１３中では前述した遠距離音場のみが形成されることとなる。前述したように、遠距離音場における超音波はその挙動が安定しているので、インク液１３の液面で反射して戻ってくる超音波の波形も安定したものとなる。従って、インク液面検出センサ２によるこの反射波の検出結果も明瞭なものとなるので、この検出結果に基づいて得られるインク液１３の液面高さの検出結果の精度も向上するのである。
【００３８】
また、上記［数１］式及び［数２］式から明らかなように、音の伝達速度がインク液１３よりも速い材料を伝達部材３として送受信素子４とインク液１３との間に伝達部材３を介在させることにより、送受信素子４とインク液１３とを直接接触させる場合に比べ、近距離音場の形成される距離を短くすることができる。
【００３９】
なお、本実施例においては、インク液１３よりも超音波の伝達速度が速く、且つ軽量で加工の容易なアルミニウムを伝達部材として使用して伝達部材３を構成するが、他の材料を使用してもよい。ここで、インク液１３の溶媒として一般的であるグリセリン、水、油と、本実施例において伝達部材３として使用するアルミニウムとの各々についての、密度、音速、及び近距離音場距離の一覧表を下記に示しておく。
【００４０】
【表１】
2007152861.tif 000005
なお、上記の表は、送受信素子４の直径が５ｍｍであって超音波の周波数が５０００ｋＨｚ（５ＭＨｚ）の場合の値を記した。従って、上記の表からは、アルミニウム材を伝達部材３として使用する場合には、厚み４１を概ね５ｍｍ以上とすればよいことが分かる。
【００４１】
次に図４について説明する。同図は、本実施例におけるインク容器１２周辺部分の構成の詳細を示した図である。同図を用いて、本実施例におけるインク液１３の残量の検出の様子を説明する。
【００４２】
なお、同図において、インク容器１２とインク供給管２１とはインク容器接合部５６において接合されている。また、インク弁５４は、インク容器１２をインク供給管２１に接合させている場合には開放状態となり、インク容器１２をインク供給管２１から取り外したときには閉止されるように構成されている。
【００４３】
まず、制御部１４は、所定レベルのパルス信号を発生させ、発生させたパルス信号を送受信素子４へ送り出す。送受信素子４は、このパルス信号に基づいて超音波を生成し、送信波５２としてインク液面５１へ向けて送信する。この送信波５２はインク液面５１で反射して反射波５３となる。
【００４４】
送受信素子４は反射波５３を受信し、その受信レベルに対応した電気信号を制御部１４へ送る。制御部１４は、この電気信号を、その信号レベルに対応したデジタルデータに変換してインク残量演算部７へと渡す。
【００４５】
インク残量演算部７は、前述したパルス信号の発生指示を行ってから反射波５３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４とインク液面５１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４からインク液面５１までの距離を算出する。このようにして得られた距離から、送受信素子４とインク残量無し基準位置５５（すなわちインク容器１２の内下面）までの距離を減じた値が、インク容器１２内のインク液１３の残量を表している。
【００４６】
ここで図５について説明する。同図は、本実施例において送受信素子４から出力される電気信号の波形の例を示している。なお、同図において、横軸は経過時間を表しており、縦軸は電気信号の信号レベル、すなわち超音波の受信レベル（受信量）を表している。
【００４７】
この波形を時間経過に沿って説明すると、波形６１は、送受信素子４自身の送信した超音波が直接受信されて得られたものである。また、波形６２は、送受信素子４の送信した超音波が伝達部材３で反射した後に送受信素子４で受信されて得られたものである。また、波形６３は、送受信素子４の送信した超音波が伝達部材３を経てインク液１３中に放射された後にインク弁５４で反射して送受信素子４で受信されて得られたものである。また、波形６５は、送受信素子４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５１で反射して送受信素子４で受信されて得られたものである。
【００４８】
なお、以下の説明では、波形６１を「送信波形」と称することとし、波形６２を「伝達部材反射波形」と称することとし、波形６３を「インク弁反射波形」と称することとし、波形６５を「液面反射波形」と称することとする。
【００４９】
インク液１３の残量の検出には、これらの波形のうち、送信波形６１、伝達部材反射波形６２、及びインク弁反射波形６３は不要であり、液面反射波形６５のみが必要である。ここで、送受信素子４、伝達部材３、及びインク弁５４の物理的な位置関係が変動することはないので、送受信素子４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は一定であり、そのいずれもが液面反射波形６５よりも先に受信されることは明らかである。
【００５０】
そこで、インク残量演算部７では、検波開始時間６４を設定しておき、送受信素子４が超音波を送信してから、この検波開始時間６４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。
【００５１】
ここで、検波開始時間６４は、送信波形６１、伝達部材反射波形６２、及びインク弁反射波形６３のいずれもが得られる経過時間よりも長く、且つ、液面反射波形６５が最も早くに得られるときの経過時間（すなわち、インク液面５１がインク残量無し基準位置５５に位置しているときに液面反射波形６５が得られるまでの経過時間）よりも短く設定しておくとよい。このように設定しておくことにより、インク残量演算部７では、送受信素子４から得た信号波形から送信波形６１、伝達部材反射波形６２、及びインク弁反射波形６３を除外することが可能となり、液面反射波形６５に基づく適切なインク液１３の残量の検出が行われる。
【００５２】
また、インク残量演算部７では、検波開始時間６４に加えて液面反射基準値６６を設定しておき、送受信素子４での受信レベルが液面反射基準値６６に満たない超音波についての波形も無視するようにする。
【００５３】
ここで、液面反射基準値６６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液面反射波形６５の最大値よりも小さい値に設定しておくとよい。このように設定しておくことにより、インク残量演算部７では、送受信素子４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て液面反射波形６５を適切に抽出することができ、液面反射波形６５に基づくインク液１３の残量の検出が精度良く行えるようになる。
【００５４】
次に図６について説明する。同図は、制御部１４のハードウェア構成を示している。
図６において、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７４、及びＩ／Ｆ部７５はバス７７を介して相互に接続されており、ＣＰＵ７１の管理の下で各種のデータを相互に授受することができる。
【００５５】
ＣＰＵ（中央演算装置）７１は画像記録装置１１全体の動作を制御する情報処理装置である。
ＲＯＭ７２には、ＣＰＵ７１によって実行される制御プログラム７３が予め格納されている。ＣＰＵ７１は、この制御プログラム７３を実行することによって、インク残量演算部７として機能することが可能となると共に、画像記録装置１１全体の動作制御が可能となる。
【００５６】
ＲＡＭ７４は、ＣＰＵ７１が制御プログラム７３を実行する際に必要に応じて作業用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７５は、画像記録装置１１の各部と制御部１４との間で行われる各種のデータ授受を管理する。また、Ｉ／Ｆ部７５はアナログ−デジタル変換器７６を有しており、送受信素子４から送られてくる、超音波の受信レベルに対応した電気信号（アナログ信号）をデジタルデータへと変換してＣＰＵ７１へ送付する。なお、ＣＰＵ７１自身がアナログ−デジタル変換機能を備えている場合には、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。
【００５７】
次に図７について説明する。同図は、インク残量検出処理の処理内容をフローチャートで示したものである。ＣＰＵ７１は、制御プログラム７３を実行することによって、この処理を実現する。
【００５８】
図７において、まず、Ｓ１では、超音波送信処理、すなわち、パルス信号を発生させて送受信素子４へ印加し、超音波をインク液１３へ送信させる処理が行われる。前述したように、送受信素子４が備えられているインク液面検出センサ２は図３に示したような構造を有しているので、超音波を送受信素子４に送信させると、当該超音波についての近距離音場が伝達部材３の内部に形成される。
【００５９】
Ｓ２では、Ｓ１の処理を実行してからの経過時間の計時を行い、経過時間が図５に示した検波開始時間６４を経過したか否かを判定する処理が行われる。ここで、経過時間が検波開始時間６４を経過したと判定されたとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ３に処理を進め、経過時間が検波開始時間６４を未だ経過していないと判定されたとき（判定結果がＮｏのとき）には検波開始時間６４を経過するまでこのＳ２の処理を繰り返す。
【００６０】
このＳ２の処理により、検波開始時間６４が経過するまでに送受信素子４で受信された超音波についての波形が無視され、経過時間が検波開始時間６４以上であるときに、当該経過時間に基づくインク液１３の残量の算出が行われる。
【００６１】
Ｓ３では、送受信素子４が送信した超音波についてのインク液面５１からの反射波を送受信素子４に受信させ、当該反射波が受信されたか否かを判定する処理が行われる。この処理は、具体的には、送受信素子４から制御部１４へと送られてくる電気信号の波形の監視をし、図５に示した液面反射波形６５を検出したか否かを液面反射基準値６６との大小比較により判定する処理である。
【００６２】
このＳ３の処理において、送受信素子４が液面反射基準値６６以上の強度で超音波を受信したことによりインク液面５１からの反射波を受信したと判定されたとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ４に処理を進める。一方、インク液面５１からの反射波を未だ受信していないと判定されたとき（判定結果がＮｏのとき）には、この反射波を受信するまでこのＳ３の判定処理を繰り返す。
【００６３】
Ｓ４では、経過時間取得処理、すなわち、Ｓ１の処理を実行してからの経過時間の計時結果を取得する処理が行われる。
Ｓ５では、インク残量算出処理が行われる。この処理では、まず、Ｓ４の処理によって取得された経過時間にインク液１３内での音速（前掲した［表１］参照）を乗じて、送受信素子４とインク液面５１との間の往復の距離を算出する。続いて、この距離を１／２倍して送受信素子４からインク液面５１までの距離を算出する。そして、この値と、既知であるインク容器１２の内部形状とより、インク容器１２内のインク液１３の残量を求める。ここで、インク残量無し基準位置５５とインク液面検出センサ２との距離や伝達部材３の厚み４１による影響分を除外する演算を行って、インク液１３の残量の算出精度を向上させてもよい。
【００６４】
以上のＳ２からＳ５にかけての処理を行っている制御部１４は、インク残量検出部７としての機能、すなわち、送受信素子４が超音波を送信してからインク液面５１で反射した当該超音波を送受信素子４が受信するまでに要した経過時間に基づいて、インク容器１２内のインク液１３の残量を算出する機能を提供している。
【００６５】
Ｓ６では、Ｓ５の処理によって得られたインク液１３の残量を、画像記録装置１１を利用している上位装置（不図示）等へ通知する処理が行われ、その後はこのインク残量検出処理を終了する。
【００６６】
以上のように、本実施例においては、超音波の送受信を行う送受信素子４とインク液１３との間に伝達部材３を設け、伝達部材３の内部にて超音波における短距離音場を形成させている。本実施例によれば、このような簡単な構成により、インク液１３の液面に短距離音場が位置すると生じることとなる不要な反射波を除去するための処理等を行うことなく、また、インク液１３を変質させることなく、インク液１３の液面の反射波を正確に検出できるようなる。また、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１２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。
【実施例２】
【００６７】
次に実施例２について説明する。本実施例は、インク容器内に収められているインク液の残量の検出に加えて、当該インク液の種類の検出をも行うというものである。
なお、本実施例の説明において、前述した実施例１におけるものと共通の構成要素には同一の符号を付すこととしてその説明は省略する。また、本実施例において、前述した実施例１におけるものと共通の作用・効果についてはその説明を省略する。
【００６８】
まず図８について説明する。同図は、本実施例に係るインク検出装置１を有している使用している画像記録装置１１の概念的なブロック図である。
図８に示した画像記録装置１１が図１に示したものと異なる点は、制御部１４がインク種類判定部８として機能させる点、及び、超音波を反射する反射機構８１が反射機構支持部材８２に支持されてインク容器１２内に設けられている点にある。尚、インク種類判定部８は制御部１４に記憶されるプログラムとしてもよいし、このプログラムは、制御部14以外の情報処理装置に記憶させてもよい。
【００６９】
インク種類判定部８は、送受信素子４へ超音波の送信指示を行ってから、反射機構８１の液面で反射して戻ってきた超音波を送受信素子４が検出するまでに要した時間に基づいて、インク液１３の種類を検出する。
【００７０】
なお、本実施例に係る画像記録装置１１におけるインク液１３の経路は、図２に示した実施例１に係るものと同様である。また、インク液面検出センサ２の構造についても、図３に示した実施例１に係るものと同様である。また、本実施例においても、アルミニウムを伝達部材３として使用する。
【００７１】
次に図９について説明する。同図は、本実施例におけるインク容器１２周辺部分の構成の詳細を示した図である。同図を用いて、本実施例におけるインク液１３の種類の判別の様子を説明する。
【００７２】
前述したように、本実施例においては、制御部１４がインク種類判定部８としても機能する点、及び、超音波を反射する反射機構８１が反射機構支持部材８２に支持されてインク容器１２内に設けられている点が実施例１と異なっており、この点において、図９は図４と異なっている。
【００７３】
まず、制御部１４は、所定レベルのパルス信号を発生させ、発生させたパルス信号を送受信素子４へ送り出す。送受信素子４は、このパルス信号に基づいて超音波を生成し、送信波５２及び９１としてインク液面５１へ向けて送信する。このうち送信波５２は、実施例１と同様、インク液面５１で反射して反射波５３となる。一方、送信波９１は、インク容器１２の内部においてインク液１３に浸された状態で保持されている反射機構８１で反射して反射波９２となる。
【００７４】
送受信素子４は反射波５３及び９２を受信し、その受信レベルに対応した電気信号を制御部１４へ送る。制御部１４は、この電気信号を、その信号レベルに対応したデジタルデータに変換してインク残量演算部７及びインク種類判定部８へと渡す。
【００７５】
インク残量演算部７は、前述したパルス信号の発生指示を行ってから反射波５３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、この計測結果に基づき、実施例１と同様にして、インク容器１２内のインク液１３の残量を得る。
【００７６】
これに対し、インク種類判定部８は、前述したパルス信号の発生指示を行ってから反射波９２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する。そして、この計測結果、すなわち超音波が送受信素子４と反射機構８１との間の一往復に要した時間と、既知である送受信素子４と反射機構８１との間の一往復の距離とから、超音波のインク液１３中での伝達速度（音速）を算出する。そして、このようにして算出された音速より、インク液１３の種類を特定する。ここで、このインク種類の特定は、前掲した［表１］に例示したような、インク液１３の種類と音速との関係を表しているテーブルを予め用意しておき、上述したようにして算出された音速に対応するインク種類を当該テーブルの参照により求めるようにする。
【００７７】
なお、反射機構８１と反射機構支持部材８２とは同一の材質の部材としてもよい。こうすることにより、これらを一体成形等により容易に形成することができる。
ところで、インク残量検出用とインク種類検出用として、送受信素子４から別個の超音波を送信するようにしてもよい。但し、インク液面５１で反射して送受信素子４へと戻ってくる超音波と、反射機構８１で反射して送受信素子４へと戻ってくる超音波とは、送受信素子４での受信レベルが明確に異なるので、このことを利用して送受信素子４から送信した超音波を両者で共用することもできる。
【００７８】
ここで図１０について説明する。同図は、本実施例において送受信素子４から出力される電気信号の波形の例を示している。なお、同図において、横軸は経過時間を表しており、縦軸は電気信号の信号レベル、すなわち超音波の受信レベル（受信量）を表している。
【００７９】
図１０に示した波形が図５に示した実施例１に係るものと異なる点は、波形１０１の存在する点にある。波形１０１は、送受信素子４の送信した超音波が伝達部材３を経てインク液１３中に放射された後に反射機構８１で反射して送受信素子４で受信されて得られたものである。以降、この波形１０１を「反射機構反射波形」と称することとする。
【００８０】
インク残量演算部７では、検波開始時間６４及び液面反射基準値６６を実施例１と同様に設定しておくようにする。こうすることにより、送受信素子４から得た信号波形から液面反射波形６５を適切に抽出することができ、液面反射波形６５に基づくインク液１３の残量の検出が精度良く行えるようになる。
【００８１】
一方、インク種類判定部８では、検波開始時間６４に加えて反射機構反射波基準値１０２を設定しておき、送受信素子４が超音波を送信してから、検波開始時間６４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と共に、受信レベルが反射機構反射波基準値１０２に満たない超音波についての波形も無視する。
【００８２】
ここで、反射機構反射波基準値１０２は、液面反射波形６５の最大値、すなわち、音波の伝達効率が最良である（音波の減衰が最小である）インク液１３のインク液面５１がインク残量無し基準位置５５に位置しているときに得られる液面反射波形６５の最大値よりも大きく設定しておくとよい。このように設定しておくことにより、インク種類判定部８では、送受信素子４から得た信号波形から不要な波形を除外して反射機構反射波形１０１のみを適切に抽出することができ、反射機構反射波形１０１に基づくインク液１３の種類の検出が行われる。
【００８３】
なお、インク残量演算部７では、送受信素子４から得た信号波形のうち、検波開始時間６４より後のものであって、その最大値が液面反射基準値６６よりも大きく且つ反射機構反射波基準値１０２よりも小さいものを液面反射波形６５と判定するようにしてもよい。あるいは、インク種類判定部８が反射機構反射波形１０１を検出したときには、その後に液面反射基準値６６を上回った信号波形を液面反射波形６５と判定するようにしてもよい。
【００８４】
次に制御部１４の詳細について説明する。
本実施例における制御部１４のハードウェア構成は、図６に示した実施例１におけるものと同様である。但し、ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に予め格納されている制御プログラム７３を実行すると、図７に示したものと同様のインク残量検出処理を行うことに併せ、図１１にその処理内容をフローチャートにより示したインク種類判別処理を行う。
【００８５】
以下、インク種類検出処理の処理内容について、図１１に沿って説明する。
図１１において、まず、Ｓ１では、超音波送信処理、すなわち、パルス信号を発生させて送受信素子４へ印加し、超音波をインク液１３へ送信させる処理が行われる。前述したように、送受信素子４が備えられているインク液面検出センサ２は図３に示したような構造を有しているので、超音波を送受信素子４に送信させると、当該超音波についての近距離音場が伝達部材３の内部に形成される。
【００８６】
Ｓ２では、Ｓ１の処理を実行してからの経過時間の計時を行い、経過時間が図１０に示した検波開始時間６４を経過したか否かを判定する処理が行われる。ここで、経過時間が検波開始時間６４を経過したと判定されたとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ１１に処理を進め、経過時間が検波開始時間６４を未だ経過していないと判定されたとき（判定結果がＮｏのとき）には検波開始時間６４を経過するまでこのＳ２の処理を繰り返す。
【００８７】
このＳ２の処理により、検波開始時間６４が経過するまでに送受信素子４で受信された超音波についての波形が無視され、経過時間が検波開始時間６４以上であるときに、当該経過時間に基づくインク液１３の種類の判別が行われる。
【００８８】
Ｓ１１では、送受信素子４が送信した超音波についての反射機構８１からの反射波を送受信素子４に受信させ、当該反射波が受信されたか否かを判定する処理が行われる。この処理は、具体的には、送受信素子４から制御部１４へと送られてくる電気信号の波形の監視をし、図１０に示した反射機構反射波形１０１を検出したか否かを反射機構反射波基準値１０２との大小比較により判定する処理である。
【００８９】
このＳ１１の処理において、送受信素子４が反射機構反射波基準値１０２以上の強度で超音波を受信したことにより反射機構８１からの反射波を受信したと判定されたとき（判定結果がＹｅｓのとき）にはＳ４に処理を進め、反射機構８１からの反射波を未だ受信していないと判定されたとき（判定結果がＮｏのとき）には、この反射波を受信するまでこのＳ１１の判定処理を繰り返す。
【００９０】
Ｓ４では、経過時間取得処理、すなわち、Ｓ１の処理を実行してからの経過時間の計時結果を取得する処理が行われる。
Ｓ１２では、インク種類判定処理が行われる。この処理では、まず、既知である送受信素子４と反射機構８１との間の一往復の距離を、Ｓ４の処理によって取得された経過時間で除算してインク液１３内での超音波の音速（伝達速度）を算出する。そして、予めＲＯＭ７２に格納されている、前掲した［表１］に例示したような、インク液１３の種類と音速との関係を表しているテーブルを参照し、上述したようにして算出された音速に対応するインク種類を当該テーブルから選択する。こうしてインク液１３の種類が判別される。なお、ここで、インク残量無し基準位置５５とインク液面検出センサ２との距離や伝達部材３の厚み４１による影響分を除外する演算を行って、インク液１３の種類の判別の精度を向上させてもよい。
【００９１】
なお、以上のＳ２、Ｓ１１、Ｓ４、及びＳ１２の処理を行っている制御部１４は、インク種類判定部８としての機能、すなわち、送受信素子４が超音波を送信してから反射機構８１で反射した当該超音波を送受信素子４が受信するまでに要した経過時間に基づいて、インク液１３の種類の判別を行う機能を提供している。
【００９２】
Ｓ１３では、Ｓ１２の処理によって得られたインク液１３の種類を、画像記録装置１１を利用している上位装置（不図示）等へ通知する処理が行われ、その後はこのインク種類判別処理を終了する。
【００９３】
以上のように、本実施例では、実施例１の構成に加えて、インク容器１２内に反射機構８１を設け、この反射機構８１において反射させた超音波についても送受信素子４で受信するようにしている。本実施例によれば、この構成により、実施例１と同様の作用・効果が得られると共に、インク液１３を伝わる超音波の音速を求めることが可能となる結果、インク液１３の種類が検出できる。従って、例えばインク液１３の色毎にインク溶媒を異ならせておくことで、インク容器１２の形状を収容するインク液１３の各色で同一としたときのインク液１３の誤投入を防止することもできる。また、インク液１３の種類が検出できるので、品質の粗悪なインク液１３によるインクヘッド３０の損傷防止のために従来行われていた、インク容器１２への記録素子の設置も不要となる。
【００９４】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、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】
【００９５】
【図１】実施例１に係るインク検出装置を有している画像記録装置の概念的なブロック図である。
【図２】画像記録装置におけるインク液の経路を示した図である。
【図３】インク液面検出センサの構造を模式的に示した図である。
【図４】実施例１におけるインク容器周辺部分の構成の詳細を示した図である。
【図５】実施例１において送受信素子から出力される電気信号の波形の例を示す図である。
【図６】制御部のハードウェア構成を示す図である。
【図７】インク残量検出処理の処理内容をフローチャートで示した図である。
【図８】実施例２に係るインク検出装置を有している画像記録装置の概念的なブロック図である。
【図９】実施例２におけるインク容器周辺部分の構成の詳細を示した図である。
【図１０】実施例２において送受信素子から出力される電気信号の波形の例を示す図である。
【図１１】インク種類検出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】圧電素子により発生させる超音波の伝達の様子を示した図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  インク検出装置
２  インク液面検出センサ
３  伝達部材
４  送受信素子
５  吸音部材
６  支持部材
７  インク残量演算部
８  インク種類判定部
１１  画像記録装置
１２  インク容器
１３  インク液
１４  制御部
２１  インク供給管
２２  開閉弁
２３  リサーバタンク
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  インクヘッド
３１  画像記録媒体
４１  伝達部材の厚み
４２  送信波伝達方向
５１  インク液面
５２  インク液面への送信波
５３  インク液面からの反射波
５４  インク弁
５５  インク残量無し基準位置
５６  インク容器接合部
６１  送信波形
６２  伝達部材反射波形
６３  インク弁反射波形
６４  検波開始時間
６５  液面反射波形
６６  液面反射基準値
７１  ＣＰＵ
７２  ＲＯＭ
７３  制御プログラム
７４  ＲＡＭ
７５  Ｉ／Ｆ部
７６  アナログ−デジタル変換器
７７  バス
８１  反射機構
８２  反射機構支持部材
９１  反射機構への送信波
９２  反射機構からの反射波
１０１  反射機構反射波形
１０２  反射機構反射波基準値
１１１  圧電素子
１１２  超音波送信機構
１１３  媒質
１１４  近距離音場
１１５  遠距離音場
【図１】
2007152861.tif 000006
【図２】
2007152861.tif 000007
【図３】
2007152861.tif 000008
【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】
2007152861.tif 000013
【図９】
2007152861.tif 000014
【図１０】
2007152861.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
2007152861.tif 000017