(57)【要約】【課題】インク収容容器に収容されているインク量の判断精度を向上する。【解決手段】処理対象カートリッジのインク無し時の固有振動数ｆＥから一定比率だけ低い基準振動数ｆｓを基準として駆動信号周波数Ｆを算出する。具体的には、基準振動数ｆｓを１／（２ｋ＋１）倍した数値を駆動信号周波数Ｆとする。こうすることにより、インク有り時、インク無し時の双方における応答信号の振幅を有効に励起することができ、インク量判断処理の精度を向上できる。【選択図】図９
2007301922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリと印刷材収容容器に収容されている印刷材の量を検出するための圧電素子とを備える前記印刷材収容容器が着脱可能に装着される印刷装置であって、
前記メモリから、前記圧電素子を駆動するための駆動信号の周波数に関する周波数情報を取得する取得手段と、
前記圧電素子に対して、前記周波数情報に基づき決定される周波数の前記駆動信号を供給する供給手段と、
前記駆動信号の供給停止後に、前記圧電素子の振動に伴い出力される応答信号を検出する検出手段と、
前記応答信号に含まれる前記圧電素子の振動周波数を測定する測定手段と、
前記振動周波数に基づき、前記印刷材収容容器に前記印刷材が存在するかを判断する判断手段と、を備え、
前記駆動信号の周波数は、前記印刷材収容容器に前記印刷材が前記存在しない場合の前記圧電素子の前記振動周波数である第１基準周波数より一定比率低い第２基準周波数の、１／（２ｋ＋１）（ｋは１以上の任意の整数）倍である、印刷装置。
【請求項２】
請求項１記載の印刷装置であって、
前記周波数情報は、前記駆動信号の周波数を規定する駆動信号周波数情報を含んでおり、
前記供給手段は、前記駆動信号周波数情報により規定される周波数で、前記駆動信号を前記圧電素子へ供給する、印刷装置。
【請求項３】
請求項１記載の印刷装置であって、
前記周波数情報は、前記第１基準周波数を規定する第１基準周波数情報を含んでおり、
前記印刷装置は、更に、
前記第１基準周波数情報に基づき、前記第２基準周波数を算出し、前記算出された第２基準周波数を、１／（２ｋ＋１）倍した数値を前記駆動信号の周波数に決定する第１の決定手段、を備える印刷装置。
【請求項４】
請求項１記載の印刷装置であって、
前記周波数情報は、前記第２基準周波数を規定する第２基準周波数情報を含んでおり、
前記印刷装置は、更に、
前記第２基準周波数情報により規定される前記第２基準周波数を、１／（２ｋ＋１）倍しした数値を、前記駆動信号の周波数に決定する第２の決定手段、を備える印刷装置。
【請求項５】
印刷材収容容器に収容されている印刷材の量を検出するための圧電素子と、前記印刷材収容容器に前記印刷材が存在しない場合の前記圧電素子の固有振動数に関する周波数情報が記憶されているメモリと、を備える前記印刷材収容容器が着脱可能に装着される印刷装置であって、
前記周波数情報を、前記検出の対象となる印刷材収容容器の前記メモリから取得する取得手段と、
前記固有振動数が取りうる固有振動数範囲を分割した複数の振動数範囲のそれぞれに前記駆動信号の周波数を規定する駆動信号周波数情報を関連づける振動数範囲情報を、予め記憶する記憶手段と、
前記複数の振動数範囲のうち、前記周波数情報により規定される前記固有波数が含まれる該当振動数範囲を選択する選択手段と、
前記該当振動数範囲に関連づけられている前記駆動信号周波数情報により規定される前記駆動信号の周波数で、前記駆動信号を前記印刷材収容容器の前記圧電素子へ供給する供給手段と、
前記駆動信号の供給停止後に、前記圧電素子から出力される前記応答信号を検出する検出手段と、
前記応答信号に含まれる前記圧電素子の振動周波数を測定する測定手段と、
前記振動周波数に基づき、前記印刷材収容容器に前記印刷材が存在するかを判断する判断手段と、を備え、
前記駆動信号の周波数は、前記各振動数範囲の最大周波数より一定比率低い周波数の、１／（２ｋ＋１）（ｋは１以上の任意の整数）倍の周波数である、印刷装置。
【請求項６】
メモリおよび印刷材収容容器に収容されている印刷材の量を検出するための圧電素子を備える前記印刷材収容容器が着脱可能に装着される印刷装置が実行する印刷材量検出方法であって、
前記メモリから、前記圧電素子を駆動するための駆動信号の周波数に関する周波数情報を取得し、
前記圧電素子に対して、前記周波数情報に基づき決定される周波数の前記駆動信号を供給し、
前記駆動信号の供給停止後に、前記圧電素子の振動に伴い出力される応答信号を検出し、
前記応答信号に含まれる前記圧電素子の振動周波数を測定し、
前記振動周波数に基づき、前記印刷材収容容器に前記印刷材が存在するかを判断する印刷材量検出方法であって、
前記駆動信号の周波数は、前記印刷材収容容器に前記印刷材が前記存在しない場合の前記圧電素子の前記振動周波数である第１基準周波数より一定比率低い第２基準周波数の、１／（２ｋ＋１）（ｋは１以上の任意の整数）倍である、印刷材量検出方法。
【請求項７】
印刷材収容容器に収容されている印刷材の量を検出するための圧電素子と、前記印刷材収容容器に前記印刷材が存在しない場合の前記圧電素子の固有振動数に関する周波数情報が記憶されているメモリと、を備える前記印刷材収容容器が着脱可能に装着される印刷装置が実行する印刷材量検出方法であって、
前記周波数情報を、前記検出の対象となる印刷材収容容器の前記メモリから取得し、
前記固有振動数が取りうる固有振動数範囲を分割した複数の振動数範囲のそれぞれに前記駆動信号の周波数を規定する駆動信号周波数情報を関連づける周波数情報の、前記複数の振動数範囲のうち、前記周波数情報により規定される前記振動周波数が含まれる該当振動数範囲を選択し、
前記該当振動数範囲に関連づけられている前記駆動信号周波数情報により規定される前記駆動信号の周波数で、前記駆動信号を前記印刷材収容容器の前記圧電素子へ供給し、
前記駆動信号の供給停止後に、前記圧電素子から出力される前記応答信号を検出し、
前記応答信号に含まれる前記圧電素子の振動周波数を測定し、
前記振動周波数に基づき、前記印刷材収容容器に前記印刷材が存在するかを判断する印刷材量検出方法であって、
前記駆動信号の周波数は、前記各振動数範囲の最大周波数より一定比率低い周波数の、１／（２ｋ＋１）（ｋは１以上の任意の整数）倍の周波数である、印刷材量検出方法。
【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る印刷材収容容器内の印刷材の量を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式の印刷装置に装着されるインク収容容器には、残存するインクの量を検出するためのセンサを備えているものがある。センサには、例えば、電圧を印加すると伸縮する性質を有する圧電素子が用いられる。センサは、圧電素子への電圧の印加後に残留振動を生じ、この残留振動により出力信号を出力する。このような圧電素子を有するセンサを用いてインク量の検出を行う場合、印刷装置は、圧電素子に電圧を印加し、センサから出力される出力信号の周波数を測定することにより、インク収容容器内にインクが残存するか否かを判断する。具体的には、印刷装置は、出力信号に含まれるセンサの振動周波数を測定することにより、インク収容容器内にインクが残存するか否かを判断する。
【０００３】
圧電素子に印加する電圧の周波数を、センサとインク収容容器内に収容されているインクとの共振周波数とすることにより、センサの振動の振幅を大きくし、振動周波数の測定精度を向上している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３９７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、インク収容容器のセンサには製造過程において製造誤差が生じているが、センサを駆動する駆動信号は一定であるため、インク収容容器内に同量のインクが残存していても、センサから出力される出力信号は異なる。そのため、センサの製造誤差や、インクの残存状態に応じて、圧電素子の振動の振幅が小さくなることがあり、圧電素子の振動周波数を安定して精度良く測定することが困難である。この結果、インク収容容器に収容されているインク量を精度良く検出できないという問題がある。
【０００６】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、インク収容容器に収容されているインク量の判断の精度向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、第１の態様として印刷材収容容器に収容されている印刷材の印刷材の量を測定する印刷装置を提供する。
本発明の印刷装置は、メモリと印刷材収容容器に収容されている印刷材の量を検出するための圧電素子とを備える前記印刷材収容容器が着脱可能に装着されており、
前記メモリから、前記圧電素子を駆動するための駆動信号の周波数に関する周波数情報を取得する取得手段と、
前記圧電素子に対して、前記周波数情報に基づき決定される周波数の前記駆動信号を供給する供給手段と、
前記駆動信号の供給停止後に、前記圧電素子の振動に伴い出力される応答信号を検出する検出手段と、
前記応答信号に含まれる前記圧電素子の振動周波数を測定する測定手段と、
前記振動周波数に基づき、前記印刷材収容容器に前記印刷材が存在するかを判断する判断手段と、を備え、
前記駆動信号の周波数は、前記印刷材収容容器に前記印刷材が前記存在しない場合の前記圧電素子の前記振動周波数である第１基準周波数より一定比率低い第２基準周波数の、１／（２ｋ＋１）（ｋは１以上の任意の整数）倍であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の印刷装置によれば、第１基準周波数より一定比率低い第２基準周波数の１／（２ｋ＋１）倍の駆動信号の周波数で駆動信号を圧電素子に供給でき、印刷材収容容器に収容されている印刷材の量の検出精度を向上できる。
【０００９】
本発明の印刷装置において、
前記周波数情報は、前記駆動信号の周波数を規定する駆動信号周波数情報を含んでおり、
前記供給手段は、前記駆動信号周波数情報により規定される周波数で、前記駆動信号を前記圧電素子へ供給してもよい。
【００１０】
本発明の印刷装置によれば、簡易に駆動信号の周波数を取得でき、印刷装置の処理負荷を軽減できる。
【００１１】
本発明の印刷装置において、
前記周波数情報は、前記第１基準周波数を規定する第１基準周波数情報を含んでおり、
前記印刷装置は、更に、
前記第１基準周波数情報に基づき、前記第２基準周波数を算出し、前記算出された第２基準周波数を、１／（２ｋ＋１）倍した数値を前記駆動信号の周波数に決定する第１の決定手段、を備えてもよい。
【００１２】
また、本発明の印刷装置において、
前記周波数情報は、前記第２基準周波数を規定する第２基準周波数情報を含んでおり、
前記印刷装置は、更に、
前記第２基準周波数情報により規定される前記第２基準周波数を、１／（２ｋ＋１）倍しした数値を、前記駆動信号の周波数に決定する第２の決定手段、を備えてもよい。
【００１３】
本発明の印刷装置によれば、印刷材収容容器に備えられているメモリから取得した周波数情報を用いて、印刷材収容容器に収容されている印刷材の量の検出に適した駆動信号の周波数を、簡易に算出できる。
【００１４】
本発明は、第２の態様として、印刷材収容容器に収容されている印刷材の量を検出する印刷装置を提供する。
本発明の印刷装置は、印刷材収容容器に収容されている印刷材の量を検出するための圧電素子と、前記印刷材収容容器に前記印刷材が存在しない場合に、前記圧電素子に供給される駆動信号に応答して前記圧電素子から出力される応答信号に含まれる前記圧電素子の振動周波数に関する周波数情報が記憶されているメモリと、を備える前記印刷材収容容器が着脱可能に装着されており、
前記周波数情報を、前記検出の対象となる印刷材収容容器の前記メモリから取得する取得手段と、
前記固有振動数が取りうる固有振動数範囲を分割した複数の振動数範囲のそれぞれに前記駆動信号の周波数を規定する駆動信号周波数情報を関連づける振動数範囲情報を、予め記憶する記憶手段と、
前記複数の振動数範囲のうち、前記周波数情報により規定される前記振動周波数が含まれる該当振動数範囲を選択する選択手段と、
前記該当振動数範囲に関連づけられている前記駆動信号周波数情報により規定される前記駆動信号の周波数で、前記駆動信号を前記印刷材収容容器の前記圧電素子へ供給する供給手段と、
前記駆動信号の供給停止後に、前記圧電素子から出力される前記応答信号を検出する検出手段と、
前記応答信号に含まれる前記圧電素子の振動周波数を測定する測定手段と、
前記振動周波数に基づき、前記印刷材収容容器に前記印刷材が存在するかを判断する判断手段と、を備え、
前記駆動信号の周波数は、前記各振動数範囲の最大周波数より一定比率低い周波数の、１／（２ｋ＋１）（ｋは１以上の任意の整数）倍の周波数であることを要旨とする。
【００１５】
本発明の印刷装置によれば、予め、振動数範囲ごとに駆動信号の周波数を関連づけておくことができるため、簡易な構成で、印刷材収容容器に収容されている印刷材残量の検出時に、印刷材収容容器に適した駆動信号の周波数で駆動信号を圧電素子に供給できる。従って、本発明の印刷装置を利用することにより、印刷材の量の検出精度を向上できる。
【００１６】
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。また、本発明は、上述した印刷装置としての構成の他に、印刷装置による印刷材検出方法、印刷装置に印刷材残量を検出させるためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体等としても構成できる。いずれの構成においても、上述した各態様を適宜適用可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスクや、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ハードディスク等種々の媒体を利用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき、適宜図面を参照しながら説明する。
【００１８】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．システム構成：
第１実施例の印刷システムの概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、印刷システムの概略構成を示す説明図である。印刷システムは、プリンタ２０、コンピュータ９０を備える。プリンタ２０は、コネクタ８０を介してコンピュータ９０と接続されている。
【００１９】
プリンタ２０は、副走査送り機構、主走査送り機構、ヘッド制御機構、および、各機構を制御する主制御部４０を備える。副走査送り機構は、紙送りモータ２２およびプラテン２６を備える。副走査送り機構は、紙送りモータの回転をプラテンに伝達することによって用紙Ｐを副走査方向に搬送する。主走査送り機構は、キャリッジモータ３２、プーリ３８、キャリッジモータ３２とプーリ３８との間に張設された駆動ベルト３６、および、プラテン２６の軸と並行に設けられた摺動軸３４を備える。摺動軸３４は、駆動ベルト３６に固定されたキャリッジ３０を摺動可能に保持している。キャリッジモータ３２の回転は、駆動ベルト３６を介してキャリッジ３０に伝達される。キャリッジ３０は、摺動軸３４に沿ってプラテン２６の軸方向（主走査方向）に往復動する。ヘッド制御機構は、キャリッジ３０に搭載された印刷ヘッドユニット６０を備える。ヘッド制御機構は、印刷ヘッドを駆動して用紙Ｐ上にインクを吐出させる。プリンタ２０は、更に、ユーザによるプリンタの種々の設定や、プリンタのステータスの確認に利用される操作部７０を備える。
【００２０】
印刷ヘッドユニット６０は、印刷ヘッドとカートリッジ装着部を備える。カートリッジ装着部には、６つのインクカートリッジ１００ａ〜１００ｆが装着される。印刷ヘッドユニット６０は、更に、サブ制御部５０を備える。
【００２１】
印刷ヘッドユニット６０の構成およびインクカートリッジの概略構成について、図２を用いて説明する。図２は、印刷ヘッドユニット６０の概略構成を示す説明図である。図２に示すように、印刷ヘッドユニット６０は、インクカートリッジ１００ａ〜１００ｆが装着されるカートリッジ装着部６２および印刷ヘッド６９を備える。また、印刷ヘッドユニット６０は、図１に示すサブ制御部５０を備える（図２では図示省略）。
【００２２】
カートリッジ１００ｂ〜１００ｆは、カートリッジ１００ａと同様の構成であるため、以下では、カートリッジ１００ａを例示して説明し、カートリッジ１００ｂ〜１００ｆについての説明を省略する。図２に示すように、インクカートリッジ（本実施例では、以降、単に「カートリッジ」と呼ぶ）１００ａは、筐体１０２と、筐体１０２の底部に設けられているインク供給口１０４と、筐体１０２の一つの側面の下方に設けられているセンサ１１０と、筐体１０２の他の一つの側面に設けられている端子板１２０およびメモリ１３０を備える。
【００２３】
筐体１０２は、内部にインクを収容するインク収容室１０３を有している。インクは、インク供給口１０４を介して排出される。センサ１１０には２つの電極が設けられており、端子板１２０は、センサ１１０に設けられている２つの電極に接続される２つの端子１２１、１２２を備える。
【００２４】
カートリッジ１００ａのメモリ１３０には、インクカートリッジ１００ａに収容されているインク量の判断処理において用いられる周波数情報１３５が記憶されている。周波数情報１３５は、カートリッジ１００ａの圧電素子１１２を駆動するための駆動信号の周波数を表し、カートリッジ１００ａの製造時にメモリ１３０に書き込まれる。周波数情報１３５については、後述する。
【００２５】
カートリッジ装着部６２は、各カートリッジを装着する個別装着部６２ａ〜６２ｆを備える。個別装着部６２ａ〜６２ｆは、それぞれインク導入部６４と端子板６６とを備える。例えば、個別装着部６２ａにインクカートリッジ１００ａが搭載されると、インク導入部６４にカートリッジ１００ａのインク供給口１０４が挿入され、インクを個別装着部６２ａの印刷ヘッド６９に導く。また、個別装着部６２ａにカートリッジ１００ａが搭載されると、個別装着部６２ａの端子板６６の２つの端子６７、６８は、カートリッジ１００ａに設けられている端子板１２０の２つの端子１２１、１２２と電気的に接続される。各個別装着部６２ａ〜６２ｆの端子板６６の２つの端子６７、６８は、サブ制御部５０と電気的に接続されている。すなわち、サブ制御部５０は、２つの端子板６６、端子板１２０を介して各カートリッジ１００ａ〜１００ｆのセンサ１１０と電気的に接続される。
【００２６】
印刷ヘッド６９は、複数のノズルと、複数の圧電素子とを含み、各圧電素子に印加される電圧に応じて、各ノズルからインク滴を吐出し、用紙Ｐ上にドットを形成する。本実施例では、圧電素子にはピエゾ素子を利用する。
【００２７】
Ａ２．プリンタの回路構成：
プリンタ２０の回路構成について、図３および図４を用いて説明する。図３は、本実施例における主制御部４０の電気的構成を示す説明図である。図４は、本実施例におけるサブ制御部５０およびカートリッジ１００ａの電気的構成を示す説明図である。
【００２８】
主制御部４０は、ＣＰＵ４１、メモリ４３、クロック信号を生成する発振器４４、周辺機器と信号の授受を行う周辺機器入出力部（ＰＩＯ）４５、駆動信号生成回路４６、駆動バッファ４７および分配出力器４８を備える。これらは、バス４９を介して接続されている。また、バス４９は、コネクタ８０とも接続されており、主制御部４０は、バス４９およびコネクタ８０を介してコンピュータ９０と接続されている。このように接続されることにより、以上の各構成要素は相互にデータの授受が可能となる。
【００２９】
駆動バッファ４７は、印刷ヘッド６９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。分配出力器４８は、駆動信号生成回路４６から供給される駆動信号を所定のタイミングで印刷ヘッド６９に分配する。
【００３０】
駆動信号生成回路４６は、分配出力器４８を介して印刷ヘッド６９に供給されるヘッド駆動信号ＰＳと、サブ制御部５０を介してカートリッジ１００ａ〜１００ｆのセンサ１１０の圧電素子１１２に供給されるセンサ駆動信号ＤＳとを生成する。本実施例では、以降、「駆動信号」とはセンサ駆動信号を指す。駆動信号生成回路４６は、生成した駆動信号ＤＳを、サブ制御部５０を介してセンサ１１０へ供給する。
【００３１】
具体的には、駆動信号生成回路４６は、図示しない演算器、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）および増幅回路を備える。演算器は、電圧波形データを用いて生成すべき電圧の波形を示すデジタル信号を生成する。Ｄ／Ａ変換器は、生成されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。増幅回路は、アナログ信号を増幅して、所望の波形を有する駆動信号を生成する。
【００３２】
サブ制御部５０は、主制御部４０と協働して、カートリッジ１００ａ〜１００ｆに関連する処理を実行する回路である。図４には、カートリッジ１００ａ〜１００ｆに関連する処理のうち、インク量判断処理に必要な部分を選択的に示している。サブ制御部５０は、図４に示すように、計算機５１と、３つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、増幅部５２とを備える。
【００３３】
計算機５１は、ＣＰＵ５１１、メモリ５１３、インターフェース５１４、および、サブ制御部５０内の構成要素およびカートリッジ１００ａ〜１００ｆと信号の授受を行うための入出力部（ＳＩＯ）５１５を備える。主制御部４０の上記各構成要素は、バス５１９を介して接続されている。計算機５１は、インターフェース５１４を介して主制御部４０と信号の授受を行う。計算機５１は、ＳＩＯ５１５を介して３つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する。また、計算機５１は、ＳＩＯ５１５を介して増幅部５２からの出力を受信する。また、計算機５１は、ＳＩＯ５１５を介して、カートリッジ装着部６２に装着されているカートリッジ１００ａ〜１００ｆのメモリ１３０から、メモリ１３０に格納されている周波数情報１３５を取得する。
【００３４】
第１のスイッチＳＷ１は、１チャネルのアナログ第１のスイッチである。第１のスイッチＳＷ１の一方の端子は主制御部４０の駆動信号生成回路４６に接続されており、他方の端子は、第２のスイッチＳＷ２および第３のスイッチＳＷ３に接続されている。第１のスイッチＳＷ１は、センサ１１０に駆動信号ＤＳを供給する際にオン状態に設定され、センサ１１０からの応答信号ＲＳを検出する際にオフ状態に設定される。
【００３５】
第２のスイッチＳＷ２は、６チャネルのアナログ第１のスイッチである。第２のスイッチＳＷ２の一方の側の１つの端子は第１のスイッチＳＷ１および第３のスイッチＳＷ３に接続されており、他方の側の６つの端子は、６つのカートリッジ１００ａ〜１００ｆのそれぞれのセンサ１１０の一方の電極に接続されている。なお、各センサ１１０の他方の電極は接地されている。第２のスイッチＳＷ２を順次切り換えることにより、６つのカートリッジ１００ａ〜１００ｆが順次選択される。
【００３６】
第３のスイッチＳＷ３は、１チャネルのアナログ第１のスイッチである。第３のスイッチＳＷ３の一方の端子は第１のスイッチＳＷ１および第２のスイッチＳＷ２と接続されており、他方の端子は、増幅部５２と接続されている。第３のスイッチＳＷ３は、センサ１１０に駆動信号ＤＳを供給する際にオフ状態に設定され、センサ１１０からの応答信号ＲＳを検出する際にオン状態に設定される。
【００３７】
増幅部５２は、オペアンプを含んでおり、応答信号ＲＳと基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、応答信号の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以上である場合にはハイ信号を出力し、応答信号ＲＳの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ未満である場合にはロー信号を出力するコンパレータとして機能する。従って、増幅部５２からの出力信号ＱＣは、ハイ信号とロー信号のみからなるデジタル信号となる。
【００３８】
ＣＰＵ４１は、増幅部５２から出力された出力信号ＱＣをカウントして、圧電素子１１２の周波数を測定し、この周波数に基づき、インクカートリッジに収容されているインクの量を判断する。インク量の判断処理については後述する。
【００３９】
Ａ３．インクカートリッジおよびセンサの詳細構成：
インクカートリッジおよびセンサの詳細構成について、図５および図６を用いて説明する。図５は、インクカートリッジの構成を例示する正面図（図５（ａ））および側面図（図５（ｂ））である。図６（ａ）および図６（ｂ）は、インクカートリッジに設けられたセンサ周辺部の断面図である。
【００４０】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、カートリッジ１００ａの筐体１０２はインクを収容する複数の収容室を備える。主収容室ＭＲＭは、収容室全体の容積の大部分を占める。第１の副収容室ＳＲＭ１は、底面においてインク供給口１０４と連通している。第２の副収容室ＳＲＭ２は、底面近傍において主収容室ＭＲＭと連通している。
【００４１】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５（ｂ）のＡ−Ａ断面で切断したセンサ周辺部を、上方から見た断面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、センサ１１０は、圧電素子１１２とセンサアタッチメント１１３とを備える。圧電素子１１２は、圧電部１１４と、圧電部１１４を挟む２つの電極１１５、１１６を備え、センサアタッチメント１１３に設置されている。圧電部１１４は、強誘電体であり、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１−ｘ）Ｏ３）で形成されている。センサアタッチメント１１３内には、ブリッジ流路ＢＲが略コの字形状に形成されている。センサアタッチメント１１３は、ブリッジ流路ＢＲと圧電素子１１２との間が薄膜状に形成されている。このように構成することにより、ブリッジ流路ＢＲを含む圧電素子１１２の周辺部分は圧電素子１１２と共に振動する。
【００４２】
カートリッジ１００ａに収容されているインクは、図５（ａ）、（ｂ）および図６（ａ）、（ｂ）において、実線矢印で示すように流動する。具体的には、主収容室ＭＲＭに収容されているインクは、底面近傍から第２の副収容室ＳＲＭ２に流入する。第２の副収容室ＳＲＭ２に流入したインクは、第２の側面孔７６、センサアタッチメント１１３のブリッジ流路ＢＲおよび第１の側面孔７５を通って、第１の副収容室ＳＲＭ１に流入する。第１の副収容室ＳＲＭ１に流入したインクは、インク供給口１０４を通って、印刷ヘッドユニット６０に供給される。
【００４３】
図６（ａ）は、カートリッジ１００ａにインクが所定量以上存在する状態（本実施例では、以降、「インク有り時」と言う）を示す。インク有り時は、図６（ａ）に示すように、センサ１１０の一部であるセンサアタッチメント１１３内に形成されたブリッジ流路ＢＲ内にインクが充填されている状態である。換言すれば、インク有り時とは、カートリッジ１００ａにおいてセンサ１１０が設置されている位置（インク検出位置）にインクが存在しており、センサアタッチメント１１３の、ブリッジ流路ＢＲと圧電素子１１２とに挟まれている薄膜状の部分（インク検出領域）にインクが接触している状態である。
【００４４】
一方、図６（ｂ）は、カートリッジ１００ａにインクが所定量未満しか存在しない状態（本実施例では、以降、「インク無し時」と言う）を示す。インク無し時には、ブリッジ流路ＢＲ内にインクが充填されていない状態である。換言すれば、インク無し時とは、インク検出位置にインクが存在せず、インク検出領域にインクが接触していない状態である。
【００４５】
Ａ４．圧電素子の動作：
圧電素子１１２の動作について説明する。プリンタ２０からカートリッジ１００ａに設けられている圧電素子１１２に駆動信号が供給され電圧が印加されると、圧電素子１１２は伸縮する。圧電素子１１２への駆動信号の供給が中止され電圧の印加が中止されると、圧電素子１１２は、駆動信号の供給の中止前に生じていた伸縮に応じて振動（残留振動）する。
【００４６】
圧電素子１１２からは残留振動に伴う応答信号が出力される。応答信号の周波数は、圧電素子１１２の残留振動の固有振動数と同一の値である。圧電素子１１２の残留振動の固有振動数は、インク検出領域にインクが接触しているかによって大きく異なる。換言すれば、圧電素子１１２は、インク有り時とインク無し時とにおいて異なる固有振動数を有する。具体的には、インク有り時の圧電素子１１２の固有振動数Ｈ１は遅く、インク無し時の圧電素子１１２の固有振動数Ｈ２は早い。よって、プリンタ２０は、圧電素子１１２の残留振動に伴う応答信号の周波数を測定し、測定された周波数がいずれの固有振動数Ｈ１、Ｈ２に近いかによってインクが所定量以上残存するかを判断する。以降、本実施例では、圧電素子１１２の残留振動に伴う応答信号の周波数を振動周波数と呼ぶ。
【００４７】
Ａ５．駆動信号周波数および振動周波数について：
ここで、振動周波数の検出精度を向上させるための駆動信号について説明する。既述の通り、プリンタ２０は、カートリッジに設けられている圧電素子に駆動信号を供給し、センサから出力される応答信号の周波数を測定することによりカートリッジに収容されているインクの量を判断している。このため、応答信号の振動周波数の検出精度を向上する観点からは、応答信号の振幅を大きくすることが望まれる。従って、応答信号の振動周波数の検出精度を向上するためには、駆動信号の周波数をセンサの固有振動数に揃えることが好ましい。センサの固有振動数と同じ周波数の駆動信号を圧電素子に供給することにより、圧電素子は共振し、振幅の大きい応答信号を出力するからである。
【００４８】
従来は、プリンタ２０は、インク無し時の固有振動数Ｈ２と同じ周波数で駆動信号をセンサ１１０に供給してカートリッジ内のインク量が所定量未満かを判断し、次に、インク有り時の固有振動数Ｈ１と同じ周波数で駆動信号をセンサ１１０に供給してカートリッジ内のインク量が所定量以上かを判断する、という２回の判断処理を行っている。この場合、判断時間が長くなるという問題がある。
【００４９】
そこで、固有振動数Ｈ１および固有振動数Ｈ２を以下の（式１）の関係となるようにカートリッジの構造を調整する。
【００５０】
Ｈ２＝（２ｋ＋１）＊Ｈ１  （ｋは１以上の整数）…（式１）
【００５１】
なお、固有振動数Ｈ１およびＨ２を上記（式１）の関係とするために、カートリッジの製造過程において、例えば、カートリッジのブリッジ流路ＢＲの形状やセンサアタッチメント１１３の剛性を調整する。
【００５２】
上記のように構成することにより、１種類の駆動信号でインク有り時およびインク無し時における残留振動の振幅を有効に励起でき、その結果、検出精度を維持しつつ１度の判断処理でインク量を判断できる。この理由を、図７を用いて説明する。図７は、本実施例における圧電素子の固有振動の波形を例示する説明図である。図７には、駆動信号のパルス波形３００と、インク有り時（固有振動数Ｈ１）の圧電素子の固有振動の波形３１０と、インク無し時（固有振動数Ｈ２）の圧電素子の固有振動の波形３２０とが表されている。以下では、圧電素子１１２の変位方向に関して、圧電素子１１２からカートリッジの内側方向を正方向とし、圧電素子１１２からカートリッジの外側方向を負方向とする。なお、本図では、（式１）において、ｋ＝１である。
【００５３】
パルス波形３００に示すように、圧電素子に供給される駆動信号は略台形形状の矩形パルスである。パルス波形３００が最小電圧ＶＬから最大電圧ＶＨに立ち上がるまでの期間、すなわち、圧電素子に電荷が蓄積される充電期間ｔ０〜ｔ１では、圧電素子１１２は、カートリッジの内側方向である正方向に変位する。パルス波形３００が最大電圧ＶＨで維持される保持期間ｔ１〜ｔ２では、圧電素子１１２は、正方向に変位されたそのままの状態を維持する。パルス波形３００が最大電圧ＶＨから最小電圧ＶＬに下降するまでの期間、すなわち、圧電素子の電荷が放出される放電期間ｔ２〜ｔ３では、圧電素子１１２は、カートリッジの外側方向である負方向に変位する。パルス波形３００が最小電圧ＶＬで維持される期間、すなわち、圧電素子１１２に電圧が印加されていない非印加期間ｔ３〜ｔ４では、圧電素子１１２は、負方向に変位されたそのままの状態を維持する。時刻ｔ４では、センサへの駆動信号ＤＳの供給が終了する。
【００５４】
図７に示すように、波形３１０により表されるインク有り時の圧電素子の固有振動（固有振動数Ｈ１）が正の最大の振動速度をもって変位する時点ｔａ（以下、本実施例では、正の最大速度時点ｔａと呼ぶ）においてパルス波形３００が立ち上がり始めるため、圧電素子は振動方向に助勢され、固有振動が負の最大の振動速度をもって変位する時点ｔｂ（以下、本実施例では、負の最大速度時点ｔｂと呼ぶ）においてパルス波形３００が立ち下がり始めるため、圧電素子は振動方向に助勢される。負の最大速度時点ｔｂは、正の最大速度時点ｔａの半周期後の時点にあたる。一般に、振動は、振動速度が最大となる時点においてその振動方向に助勢されると、最も有効に励起される。そのため、パルス波形３００により表される駆動信号によれば、固有振動数Ｈ１であるインク有り時の圧電素子の固有振動は効果的に励起される。従って、固有振動数と同一の周波数を有する駆動信号が供給されると、インク有り時の固有振動数Ｈ１であるセンサの残留振動も効果的に励起され、プリンタ２０により行われる応答信号ＲＳの検出処理に充分な振幅を生じる。
【００５５】
一方、波形３２０により表されるインク無し時のセンサの残留振動（固有振動数Ｈ２）では、波形３１０と同様に、正の最大速度時点ｔａにおいて正の最大の振動速度で変位し、負の最大速度時点ｔｂにおいて負の最大の振動速度で変位する。従って、パルス波形３００により表される駆動信号によれば、固有振動数Ｈ２であるインク無し時のセンサの残留振動も効果的に励起され、プリンタ２０により行われる応答信号ＲＳの検出処理に充分な振幅を生じる。
【００５６】
以上のように、（式１）の関係となるようにカートリッジを調整することにより、１回の検出処理でインクの量が所定量以上であるか所定量未満であるかを判断することもできる。
【００５７】
しかしながら、製造過程においてカートリッジ・センサには製造誤差が生じるため、必ず上記（式１）の関係となるようにカートリッジ、センサを製造することは困難である。従って、一般的に、カートリッジにおいて、固有振動数Ｈ１、固有振動数Ｈ２はそれぞれ目標とする振動数と誤差がある。この誤差について、図８を用いて説明する。図８は、本実施例におけるカートリッジの固有振動数の誤差範囲を例示する説明図である。図８（ａ）は、インク有り時におけるセンサの固有振動数の誤差範囲を示しており、図８（ｂ）は、インク無し時におけるセンサの固有振動数の誤差範囲を示している。
【００５８】
図８（ａ）に示すように、インク有り時の固有振動数ＨＦの誤差範囲ＥＲ１は「ＨＦｍｉｎ（ＫＨｚ）〜ＨＦｍａｘ（ＫＨｚ）」である。一方、図８（ｂ）に示すように、インク無し時の固有振動数ＨＥの誤差範囲ＥＲ２は「ＨＥｍｉｎ（ＫＨｚ）〜ＨＥｍａｘ（ＫＨｚ）」である。
【００５９】
固有振動数ＨＦを駆動信号の周波数に設定した場合のインク無し時の応答信号の周波数について説明する。固有振動数ＨＦと同じ値の周波数の駆動信号を圧電素子に供給した場合、インク無し時の処理対象カートリッジのセンサの固有振動数ＨＥが以下に示す（式２）の範囲内に含まれていれば、充分な精度を見込める。本実施例では、以降、（式２）により表される範囲を検出可能範囲ＤＲと呼ぶ。
【００６０】
（駆動信号周波数Ｆ＊３）−α％≦固有振動数ＨＥ≦（駆動信号周波数Ｆ＊３）＋α％  …（式２）
【００６１】
（式２）において、α＝０の場合、つまり、駆動信号周波数Ｆ＊３＝固有振動数ＨＥの場合、固有振動数ＨＥが駆動周波数Ｆの奇数倍となり、インク無し時の処理対象カートリッジのセンサの残留振動が最も有効に励起される。（式２）における数値αは、製造過程における製造試験に基づき算出される誤差許容率であり、本実施例ではα＝８である。
【００６２】
処理対象カートリッジの固有振動数ＨＥが検出可能範囲ＤＲ（ＤＲｍｉｎ（ＫＨｚ）〜ＤＲｍａｘ（ＫＨｚ））に含まれていれば、センサの残留振動は有効に励起され、応答信号の振幅を増幅できる。しかし、処理対象カートリッジの固有振動数ＨＥが、検出可能最小振動数ＤＲｍｉｎ（ＫＨｚ）未満（図８（ｂ）におけるハッチング範囲）である場合には、センサの残留振動は有効に励起されず、応答信号の検出精度が低下する。
【００６３】
一方、固有振動数ＨＥを基準にして駆動信号の周波数に設定した場合のインク有り時の応答信号の精度について説明する。駆動信号周波数Ｆで駆動信号を圧電素子に供給した場合、処理対象カートリッジのインク有り時の固有振動数ＨＦが「駆動信号周波数Ｆ±２５％」の範囲内であれば、センサの残留振動は有効に励起される。しかし、処理対象カートリッジの固有振動数ＨＦが「駆動信号周波数Ｆ−２５％」より低い周波数（図８（ａ）におけるハッチング範囲）である場合には、センサの残留振動は有効に励起されず応答信号の検出精度が低下する。ここで、前述のように、インク有り時の固有振動数ＨＦの誤差範囲ＥＲ１は「ＨＦｍｉｎ（ＫＨｚ）〜ＨＦｍａｘ（ＫＨｚ）」であり、インク無し時の固有振動数ＨＥの誤差範囲ＥＲ２は「ＨＥｍｉｎ（ＫＨｚ）〜ＨＥｍａｘ（ＫＨｚ）」であるが、製造過程の試験においてインク無し時の固有振動数ＨＥを測定し、以下の（式３）を用いて固有振動数ＨＦを算出できる。
【００６４】
ｆＦ＝（ｆＥ―ＨＥｍｉｎ）＊（ＨＦｍａｘ−ＨＦｍｉｎ）／（ＨＥｍａｘ−ＨＥｍｉｋｎ）＋ＨＦｍｉｎ  …（式３）
【００６５】
上記（式３）で求められたインク有り時の固有振動数ＨＦが上述した「駆動信号周波数Ｆ±２５％」の範囲内であれば、圧電素子のインク無し時の残留振動は有効に励起される。
【００６６】
ここで、圧電素子１１２のインク無し時の固有振動数ＨＦは、製造試験において求めることができるが、実際にカートリッジがインク無し状態となった際に、ブリッジ流路ＢＲのセンサ１１０側の壁面にインクが若干付着しているために、固有振動数ＨＥより低い振動数で振動する、という問題がある。
【００６７】
そこで本発明は、カートリッジごとのインク無し時の固有振動数ＨＥより一定比率（β％）低い振動数の２ｋ＋１倍の数値を駆動信号の周波数として算出する。本実施例では、算出された駆動信号周波数を規定する周波数情報１３５を各カートリッジのメモリ１３０に、予め記憶させておく。以下に、本発明の駆動信号の周波数の算出について説明する。なお、βの値は、αと等値もしくはαより若干低い程度が好ましい。αより高いとインク有り時の応答信号が有効に励起されないためである。本実施例では、β％＝７％である。βの値は製造試験の結果に基づき決定される。
【００６８】
図９に示すように、処理対象カートリッジのインク無し時の固有振動数ＨＥからβ％だけ低い振動数（以降、本実施例では基準振動数ｆｓと呼ぶ）を基準として駆動信号周波数Ｆを算出する。具体的には、基準振動数ｆｓを１／（２ｋ＋１）倍した数値を駆動信号周波数Ｆとする。固有振動数ＨＥと駆動信号周波数Ｆの関係は、以下の（式４）のように表される。なお、本実施例において、関数round(x)は、ｘの小数点第２位を四捨五入した数値を返す関数である。
【００６９】
駆動信号周波数Ｆ＝round（（固有振動数ＨＥ―β％）＊｛１／（２ｋ＋１）｝）…（式４）
【００７０】
本実施例では、ｋ＝１であり、基準振動数ｆｓ＝固有振動数ＨＥ―β％であるため、駆動信号周波数Ｆは、以下の（式５）のように表すことができる。
【００７１】
駆動信号周波数Ｆ＝round｛基準周波数ｆｓ＊（１／３）｝  …（式５）
【００７２】
このように、本実施例では、処理対象カートリッジの固有振動数より一定比率低い振動数の１／（２ｋ＋１）倍の振動数と同一の値を駆動信号周波数とすることにより、インク有り時、インク無し時の双方における応答信号の振幅を有効に励起することができる。
【００７３】
Ａ６．インク量判断処理：
プリンタ２０の主制御部４０およびサブ制御部５０が協働して実行するインク量判断処理について、図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、本実施例におけるインク量判断処理を説明するフローチャートである。図１１は、本実施例における駆動信号の生成について説明する波形図である。図１２は、本実施例における周波数測定処理を説明するタイミングチャートである。
【００７４】
インク量判断処理は、カートリッジに収容されているインクの量が所定量以上であるか所定量未満であるかを、カートリッジごとに判断する処理である。インク量判断処理は、例えば、プリンタ２０の電源投入時に実行される。
【００７５】
主制御部４０のＣＰＵ４１は、インク量判断処理を開始すると、６つのカートリッジ１００ａ〜１００ｆの中から、インク量判断処理の処理対象となるカートリッジを選択する（ステップＳ１０１）。本実施例では、カートリッジ１００ａが処理対象のカートリッジとして選択される（以降、カートリッジ１００ａを処理対象カートリッジ１００ａとも呼ぶ）。
【００７６】
主制御部４０は、処理対象カートリッジ１００ａに備えられている圧電素子１１２を駆動するための駆動信号周波数を規定する周波数情報１３５を取得する（ステップＳ１０２）。具体的には、主制御部４０は、サブ制御部５０に処理対象カートリッジ１００ａのメモリ１３０に格納されている周波数情報１３５を取得させるコマンドを、サブ制御部５０の計算機５１に対して送信する。計算機５１のＣＰＵ５１１はコマンドの指示に従って、周波数情報１３５を取得してサブ制御部５０に対して送信する。
【００７７】
主制御部４０は、駆動信号を生成するための種々のパラメータであって、周波数情報１３５以外のパラメータを、メモリ４３から取得する（ステップＳ１０３）。主制御部４０は、周波数情報１３５を含む取得したパラメータを用いて駆動信号を生成する。（ステップＳ１０４）。
【００７８】
駆動信号の生成について、図１１を用いて具体的に説明する。ＣＰＵ４１は、まず、取得した駆動信号を生成するためのパラメータに基づき、更新周期τごとの出力電圧を求める。更新周期τは、例えば０．１μｓ（クロック周波数＝１０ＭＨｚ）〜０．０５ＫＨｚ（クロック周波数＝２０ＫＨｚ）である。図１１に示す部分パルス波形Ｓ１を例にすると、パラメータには、駆動電圧Ｖｈ、駆動電圧Ｖｈと基準電圧Ｖｒｅｆの関係を規定する比率、最小電圧から最大電圧まで一定の傾きで上昇させる時間割合Ｄｕａ、最大電圧を維持する時間割合Ｄｈａ、最大電圧から最小電圧まで一定の傾きで下降させる時間割合Ｄｄａ、および駆動信号の周期Ｔが含まれる。時間割合Ｄｈａおよび時間割合Ｄｄａは、時間割合Ｄｕａを基準として設定されている。
【００７９】
周期Ｔ＝１／駆動信号周波数Ｆであり、メモリ１３０に書き込まれている周波数情報１３５によって規定される駆動信号周波数Ｆに基づき算出される。上述の種々のパラメータのうち、周期Ｔ以外のパラメータは、予めメモリ４３に記憶されている。なお、基準電圧Ｖｒｅｆは、圧電素子１１２であるピエゾ素子における基準となる変形状態を定めている。本実施例では、基準電圧Ｖｒｅｆは駆動電圧Ｖｈの４０％であり、従って、駆動電圧Ｖｈと基準電圧Ｖｒｅｆの関係を規定する比率として値「０．４」がメモリ４３に記憶されている。また、「Ｄｕａ：Ｄｈａ：Ｄｄａ＝１：９：１」である。
【００８０】
ＣＰＵ４１は、サブ制御部５０を介して検出対象となるカートリッジ１００ａのメモリ１３０から周波数情報１３５を取得し、メモリ４３から周期Ｔ以外のパラメータを取得する。ＣＰＵ４１は、周波数情報１３５および取得したパラメータに含まれる時間割合Ｄｕａ，Ｄｈａ，Ｄｄａを用いて、最小電圧から最大電圧まで一定の傾きで上昇させる上昇時間Ｄｕ、最大電圧を維持する維持時間Ｄｈ、最大電圧から最小電圧まで一定の傾きで下降させる下降時間Ｄｄを求める。ここで、本実施例では、ＣＰＵ４１は、最小電圧から最大電圧まで一定の傾きで上昇させる時間Ｄｕと最大電圧を維持する時間Ｄｈとの合計時間が周期Ｔの半分の時間となるように各時間Ｄｕ〜Ｄｄを算出する。
【００８１】
次に、ＣＰＵ４１は、メモリ４３に記憶されているパラメータに基づいて、基準電圧Ｖｒｅｆ、最大電圧ＶＨを算出する。ＣＰＵ４１は、前述の時間Ｄｕ〜Ｄａを用いて、更新周期τごとの出力電圧を定める。そして、ＣＰＵ４１は、求められた更新周期τごとの出力電圧に基づき、更新周期τごとのＤＡＣ値を算出する。ＤＡＣ値とは、駆動信号の生成に利用される情報であり、更新周期τごとに出力すべき電圧を駆動信号生成回路４６に指示するための情報である。
【００８２】
ＣＰＵ４１は、上述した種々のパラメータ、時間Ｄｕ〜時間Ｄｄ、および、ＤＡＣ値を用いて出力すべき電圧を駆動信号生成回路４６に指示する。駆動信号生成回路４６は、ＣＰＵ４１からの指示に応じて図１１に示す駆動信号を出力する。
【００８３】
図１０に戻り、インク量判断処理の説明を続ける。主制御部４０は、設定されたパラメータを用いて駆動信号を生成して圧電素子に対して出力し、周波数測定処理を実行する（ステップＳ１０５）。図１２に示すタイミングチャートを参照しながら、周波数測定処理について説明する。図１２に示すクロック信号ＣＬＫ、測定コマンドＣＭおよびスイッチ制御信号ＳＳは、周波数測定処理において、主制御部４０のＰＩＯ４５からサブ制御部５０の計算機５１に送信される信号である。測定コマンドＣＭには、周波数測定処理の実行を指示する命令と共に、処理対象カートリッジを指定する情報が含まれる。駆動信号ＤＳは、既述のように、主制御部４０の駆動信号生成回路４６からサブ制御部５０を介して、処理対象カートリッジ１００ａの圧電素子１１２に供給される信号である。応答信号ＲＳは、駆動信号ＤＳが供給された後に、センサの残留振動に伴って生じる信号である。
【００８４】
サブ制御部５０の計算機５１は、スイッチ制御信号ＳＳの第１パルスＰ１を受信したタイミングで、先に受信している測定コマンドＣＭに従って第２のスイッチＳＷ２を制御し、処理対象カートリッジ１００ａの圧電素子１１２をサブ制御部５０と接続状態にする。更に、計算機５１は、スイッチ制御信号の第１パルスＰ１を受信したタイミングで、第１のスイッチＳＷ１を接続状態に、第３のスイッチＳＷ３を非接続状態にする。こうすることにより、駆動信号生成回路４６と、処理対象カートリッジ１００ａの圧電素子１１２とが電気的に接続され、駆動信号ＤＳを圧電素子１１２に印加可能となる。また、増幅部５２は、駆動信号生成回路４６および圧電素子１１２と電気的に切り離され、駆動信号ＤＳが増幅部５２に印加されない。
【００８５】
この状態で、駆動信号生成回路４６から駆動信号ＤＳが出力され、処理対象カートリッジ１００ａの圧電素子１１２に印加される。駆動信号ＤＳの印加が終了するタイミングで、主制御部４０は、スイッチ制御信号ＳＳに第２パルスＰ２を発生させる。サブ制御部５０の計算機５１は、スイッチ制御信号ＳＳの第２パルスＰ２を受信したタイミングで、第１のスイッチＳＷ１を非接続状態とする。第１のスイッチを接続状態とするタイミングから第１のスイッチＳＷ１を非接続状態とするまでの期間を駆動電圧印加期間Ｔ１と呼ぶ。
【００８６】
駆動電圧印加期間Ｔ１終了後、駆動信号ＤＳによって振動を励起された圧電素子１１２は、振動に伴う歪みに応じて、応答信号ＲＳを出力する。主制御部４０は、第２パルスＰ２の発生後、スイッチ制御信号ＳＳに第３パルスＰ３を発生させる。サブ制御部５０の計算機５１は、スイッチ制御信号ＳＳの第３パルスＰ３を受信したタイミングで、第３のスイッチＳＷ３を接続状態にする。この結果、圧電素子１１２からの応答信号ＲＳは、増幅部５２に入力される。
【００８７】
増幅部５２は、既述のとおりコンパレータとして機能し、応答信号ＲＳの波形に応じたデジタル信号である出力信号ＱＣを計算機５１に出力する。サブ制御部５０の計算機５１は、出力信号ＱＣ基づいて、応答信号ＲＳの振動周波数ＶＦを算出する。計算機５１は、算出された振動周波数ＶＦを主制御部４０に送信する。
【００８８】
主制御部４０は、振動周波数ＶＦを取得すると、振動周波数ＶＦに基づき処理対象カートリッジ１００ａのインク量を判断する（ステップＳ１０６）。主制御部４０は、振動周波数ＶＦが上述した固有振動数Ｈ１に近似する場合には、処理対象カートリッジ１００ａのインク量は所定量以上であると判断する（ステップＳ１０７）。主制御部４０は、振動周波数ＶＦが上述した固有振動数Ｈ２に近似する場合には、処理対象カートリッジ１００ａのインク量は所定量未満であると判断する（ステップＳ１０８）。
【００８９】
主制御部４０は、インク量の判断結果をコンピュータ９０に送信する。こうすることにより、コンピュータ９０は、受信したインク量の判断結果をユーザに通知できる。
【００９０】
以上説明した第１実施例の印刷システムによれば、処理対象カートリッジのインク無し時の固有振動数より一定比率低い振動数を駆動信号周波数とすることにより、インク有り時およびインク無し時のいずれの場合にも、圧電素子の残留振動を有効に励起でき、応答信号の振幅を増幅できる。従って、応答信号の周波数の測定精度を向上できる。
【００９１】
また、本実施例の印刷システムによれば、各カートリッジのメモリに、予め、インク有り時およびインク無し時ともに各カートリッジの圧電素子を有効に励起できる駆動信号周波数を規定する周波数情報が書き込まれているため、簡易に駆動信号周波数を取得できる。
【００９２】
また、本発明の印刷システムによれば、カートリッジが、インク有り時およびインク無し時のいずれの状態であっても、１回の検出処理でインク量を判断でき、インク量検出の処理時間を短縮できるとともに、センサの劣化を抑制できる。
【００９３】
Ｂ．第２実施例
上述した第１実施例では、各インクカートリッジのメモリに、それぞれのインク無し時の固有振動に基づく駆動信号周波数を記憶させ、記憶されている駆動信号周波数を読み出して、これに基づき駆動信号を生成した。第２実施例では、次のような態様で提供される。第２実施例のプリンタ２０は、インク無し時の固有振動数の誤差範囲を複数の振動数範囲に分け、振動数範囲ごとに駆動信号周波数を関連づけた周波数テーブルを予め備えている。第２実施例の各インクカートリッジのメモリには、各インクカートリッジのインク無し時の固有振動数が含まれる振動数範囲を表すランク情報が記憶されている。プリンタ２０は、ランクテーブルと処理対象カートリッジのメモリに記憶されているランク情報とに基づき、駆動信号周波数を決定する。なお、第２実施例のシステム構成は、第１実施例と同様である。
【００９４】
Ｂ１．機能ブロック：
図１３は、第２実施例における主制御部４０ａの内部構成を例示する説明図である。主制御部４０ａは、メモリ４３に予め周波数テーブル４３ａが記憶されていること以外は、第１実施例の主制御部４０と同様である。
【００９５】
Ｂ２．周波数テーブル：
周波数テーブル４３ａについて説明する。図１４は、本実施例における周波数テーブル４３ａを例示する説明図である。周波数テーブル４３ａは、ランク、振動数範囲および駆動信号周波数情報を含む。振動数範囲は、誤差範囲ＥＲ２をほぼ等間隔に区切った各小範囲を表す。ランクは、各小範囲を識別するための識別情報である。
【００９６】
駆動信号周波数情報は、駆動信号生成回路４６が生成する駆動信号周波数Ｆを規定する情報である。駆動信号周波数Ｆは、以下の（式６）により算出される。なお、本実施例では、各振動数範囲の最大値を最大周波数ＨＥ（ｎ）ｍａｘと呼ぶ。ｎは、ランクＡ〜Ｆを表し、例えば、駆動信号周波数ＦｃはランクＣの駆動信号周波数を表し、最大周波数ＨＥ（ｃ）ｍａｘはランクＣの振動数範囲の最大周波数（Ｃｍａｘ（ＫＨｚ））を表す。
【００９７】
駆動信号周波数Ｆｎ＝round（（最大周波数ＨＥ（ｎ）ｍａｘ―β％）＊｛１／（２ｋ＋１）｝）…（式６）
【００９８】
本実施例では、ｋ＝１であるため、駆動信号周波数Ｆは、以下の（式７）のように表すことができる。
【００９９】
駆動信号周波数Ｆ＝round｛（最大周波数ＨＥ（ｎ）ｍａｘ―β％）＊（１／３）｝  …（式７）
【０１００】
Ｂ３．駆動信号周波数の決定：
本実施例において、駆動信号周波数の決定について説明する。本実施例では、ランク情報が、処理対象カートリッジに設けられているメモリの周波数情報１３５に含まれている。ランク情報は、周波数テーブル４３ａにおけるいずれの振動数範囲に、処理対象カートリッジのインク無し時の固有振動数ＨＥが含まれるかを表す。本実施例では、処理対象カートリッジのメモリ１３０のランク情報には「Ｄ」が書き込まれている。
【０１０１】
主制御部４０のＣＰＵ４１は、サブ制御部５０を介して処理対象カートリッジのメモリ１３０からランク情報を取得する。ＣＰＵ４１は、取得したランク情報と、主制御部４０のメモリ４３に格納されている周波数テーブル４３ａとにより、駆動信号周波数を決定する。具体的には、ＣＰＵ４１は、周波数テーブル４３ａを参照して、取得したランク情報と一致するランクに関連づけられている駆動信号周波数情報を参照し、駆動信号周波数を決定する。例えば、ＣＰＵ４１は、取得したランク情報が「Ｄ」である場合、周波数テーブル４３ａからランク「Ｄ」に関連づけられている駆動信号周波数（Ｆｄ１（ＫＨｚ））を駆動信号周波数Ｆに決定する。
【０１０２】
以上説明した第２実施例の印刷システムによれば、ランク情報に対して駆動信号周波数が一意に定まる。よって、予め、周波数テーブル４３ａのランク数分（本実施例では５通り分）の駆動信号を用意しておくことにより、インク量検出処理の都度、駆動信号を生成するための種々の計算を行う負荷を軽減できる。従って、応答信号の検出精度を高く維持しながら、処理時間を短縮できる。
【０１０３】
Ｃ．変形例：
（１）上述した第１実施例では、カートリッジに備えられているメモリには、駆動信号周波数を規定する情報が書き込まれているが、他の情報、例えば、カートリッジのインク無し時の固有振動数が書き込まれていても良い。この場合、予め、βの値を主制御部４０に記憶しておくことが望ましい。主制御部４０のＣＰＵ４１は、処理対象カートリッジのメモリから処理対象カートリッジのインク無し時の固有振動数を取得し、βの値を用いて駆動信号周波数を簡易に算出できる。
【０１０４】
（２）また、カートリッジに備えられているメモリには、カートリッジのインク無し時の固有振動数より一定比率（β％）低い基準周波数がかきこまれていてもよい。この場合、主制御部４０のＣＰＵ４１は、処理対象カートリッジのメモリから取得した基準周波数を１／（２ｋ＋１）倍することにより、簡易に、インク量の検出に適した駆動信号周波数を算出できる。
【０１０５】
（３）上述の第２実施例では、処理対象カートリッジ１００ａのインク無し時の固有振動数ＨＥが属するランク情報がメモリに記憶されていたが、例えば、固有振動数ＨＥそのものがメモリに記憶されていてもよい。
【０１０６】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】第１実施例における印刷システムの概略構成を示す説明図。
【図２】第１実施例における印刷ヘッドユニットの概略構成を示す説明図。
【図３】第１実施例における主制御部の電気的構成を示す説明図。
【図４】第１実施例におけるサブ制御部およびカートリッジの電気的構成を示す説明図。
【図５】第１実施例におけるインクカートリッジの構成を例示する説明図。
【図６】第１実施例におけるセンサ周辺部の構成を例示する断面図。
【図７】第１実施例における圧電素子の固有振動の波形を例示する説明図。
【図８】第１実施例におけるートリッジの固有振動数の誤差範囲を例示する説明図。
【図９】第１実施例における検出可能範囲を例示する説明図。
【図１０】第１実施例におけるインク量判断処理を説明するフローチャート。
【図１１】第１実施例における駆動信号の生成について説明する波形図。
【図１２】第１実施例における周波数測定処理を説明するタイミングチャート。
【図１３】第２実施例における主制御部の内部構成を例示する説明図。
【図１４】第２実施例における周波数テーブルを例示する説明図である。
【符号の説明】
【０１０８】
２０…プリンタ
２２…モータ
２６…プラテン
３０…キャリッジ
３２…キャリッジモータ
３４…摺動軸
３６…駆動ベルト
３８…プーリ
４０…主制御部
４０ａ…主制御部
４１…ＣＰＵ
４３…メモリ
４３ａ…周波数テーブル
４４…発振器
４６…駆動信号生成回路
４７…駆動バッファ
４８…分配出力器
４９…バス
５０…サブ制御部
５１…計算機
５２…増幅部
６０…印刷ヘッドユニット
６２…カートリッジ装着部
６２ａ…個別装着部
６４…インク導入部
６６…端子板
６７…端子
６９…印刷ヘッド
７０…操作部
７５…第１の側面孔
７６…第２の側面孔
８０…コネクタ
９０…コンピュータ
１００ａ…カートリッジ
１０２…筐体
１０３…インク収容室
１０４…インク供給口
１１０…センサ
１１２…圧電素子
１１３…センサアタッチメント
１１４…圧電部
１１５…電極
１２０…端子板
１２１…端子
１３０…メモリ
１３５…周波数情報
３００…パルス波形
５１１…ＣＰＵ
５１３…メモリ
５１４…インターフェース
５１９…バス
【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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