JP2009255418A

JP2009255418A - 液体検出装置

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Publication number: JP2009255418A
Application number: JP2008108069A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Nishihara; 雄一西原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2009-11-05

Abstract

【課題】外部要因に伴う液量検出精度の低下の抑制または防止。
【解決手段】制御回路１３は、センサ駆動回路１１に対して検出信号の出力を要求すると共に、スイッチＳＷ１をオンする。制御回路１３は、信号検出回路１２に対して液体の有無の判定を要求すると共に、液体検出部２１に対する検出信号の駆動波形の入力が終了したタイミングでスイッチＳＷ１をオフして接地部１７と液体検出部２１とを電気的に遮断する。制御回路１３は、信号検出回路１２によって検出された検出結果信号に基づいて、外部要因に起因する液体検出部２１の特性変動を検出し、検出信号補正テーブルＴ１を用いて検出結果信号に現れる特性変動の影響を低減または解消するための検出信号の補正値を決定する。制御回路１３は補正値に基づいて、以降の検出信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体収容体における液量を検出する液体検出装置および液体収容体における液量を検出する液量検出方法に関する。

液体収容体、例えば、インクカートリッジ、における液量を検出するために液量検出センサ、例えば、圧電素子を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、圧電素子に対して所定の波形を有する検出信号を印加して電歪させ、電歪後の残留振動によって発生する残留振動波形を用いて液量が検出される。

特開２００１−１４６０３０号公報

しかしながら、一般的に、圧電素子を用いた液量検出センサは、内部抵抗（絶縁抵抗）を有しており、外部要因によって絶縁抵抗（抵抗の低下）が変化すると逆起電圧波形に傾きが発生し、検出精度が低下するという問題があった。

なお、上記課題は、液量検出センサとして用いられる場合のみならず、残留振動波形を用いた検出技術に共通して発生し得る課題である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、外部要因に伴う液量検出精度の低下の抑制または防止を目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下の種々の態様を採る。

第１の態様は、液体収容体が有する液体検出部を介して液体収容体における液量を検出するための液体検出装置を提供する。第１の態様に係る液体検出装置は、前記液体検出部に対して検出信号を出力する検出信号出力部と、前記検出信号の入力を受けて前記液体検出部から出力される検出結果信号を用いて外部要因に起因する前記液体検出部の特性変動を検出する検出部と、前記検出された特性変動に基づいて、前記検出信号を補正する検出信号補正部とを備える。

第１の態様に係る液体検出装置によれば、液体検出部から出力される検出結果信号を用いて外部要因に起因する液体検出部の特性変動を検出し、検出した特性変動に基づいて、検出信号を補正するので、外部要因に伴う液量検出精度の低下を抑制または防止することができる。

第１の態様に係る液体検出装置において、前記外部要因は前記検出部に電流リークをもたらす周辺環境の変化であっても良い。この場合には、周辺環境の変化に伴う液体検出部の特性変動を検出することができる。

第１の態様に係る液体検出装置において、前記検出信号補正部は前記電流リークに伴う電圧変動を打ち消すように前記検出信号を補正しても良い。この場合には、検出部の劣化に伴う液量検出精度の低下を抑制または防止することができる。

第１の態様に係る液体検出装置において、前記液体検出部は圧電素子を備えており、前記液体収容体は備えられている圧電素子に固有の検出信号に関する情報を格納する記憶装置を備えており、前記検出信号出力部は、前記記憶装置に格納されている前記圧電素子に固有の検出信号に関する情報に基づいて前記液体検出部に対して前記検出信号を出力しても良い。この場合には、圧電素子毎に適当な検出信号を用いることが可能となり、液量検出精度を向上させることができる。

第２の態様は、液体検出部を備える液体収容体における液量を検出するための液量検出方法を提供する。第２の態様に係る液量検出方法は、前記液体検出部に対して検出信号を出力し、前記検出信号の入力を受けて前記液体検出部から出力される検出結果信号を用いて外部要因に起因する前記液体検出部の特性変動を検出し、前記検出された特性変動に基づいて、前記検出信号を補正し、前記補正された検出信号を用いて前記液体収容体における液量を検出することを備える。

第２の態様に係る液量検出方法によれば、外部要因に起因する液体検出部の特性変動を検出し、検出された特性変動に基づいて、検出信号を補正し、補正された検出信号を用いて液体収容体における液量を検出するので、外部要因に伴う液量検出精度の低下を抑制または防止することができる。また、第２の態様は、第１の態様と同様にして種々の態様にて実現され得る。さらに、第２の態様は、コンピュータプログラム、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤといったコンピュータ読み取り可能媒体に記録されたコンピュータプログラムとしても実現され得る。

以下、本発明に係る液体検出装置および液量検出方法について図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。

・液体検出装置および液体収容体の構成
図１および図２を参照して本実施例に係る液体検出装置の構成について説明する。図１は本実施例に係る液体検出装置と液体収容体の機能的な内部構成を示すブロック図である。図２は本実施例に係る液体検出装置が備える制御回路の機能的な内部構成を示すブロック図である。

本実施例に係る液体検出装置１０は、センサ駆動回路１１、信号検出回路１２、制御回路１３、スイッチＳＷ１、装置側駆動端子１４、装置側接地端子１５を備えている。液体収容体２０は、液体検出部２１、液体収容室２３、収容体側駆動端子２４、収容体側接地端子２５を備えている。本実施例では、液体検出装置１０と液体収容体２０とは別体の構成を取り、液体収容体２０は液体検出装置１０に対して脱着可能に装着される。液体検出装置１０と液体収容体２０とは、装置側駆動端子１４と収容体側駆動端子２４、装置側接地端子１５と収容体側接地端子２５がそれぞれ接触することによって電気的に接続される。

・液体収容体の構成：
説明を容易にするため、液体収容体の構成から説明する。液体検出部２１は、液体収容室２３内に所定量以上の液体が存在するか否か、すなわち、液体収容室２３に液体が存在するか否かを検出する。本実施例において用いられる液体検出部２１は、第１の電極２１ａと第２の電極２１ｂとによって挟持された圧電素子２１ｃを液量センサとして用いている。なお、液体検出部２１は、圧電素子２１ｃに限らず、その他の電気−機械エネルギ変換素子、液量に関する情報を電気的な信号として出力可能な素子をセンサとして用いることができる。

液体検出部２１の第１の電極２１ａは収容体側駆動端子２４と接続され、第２の電極２１ｂは収容体側接地端子２５と接続されている。収容体側駆動端子２４、第１の電極２１ａを介して、圧電素子２１ｃに対して電圧が印加されると、電圧が印加された圧電素子２１ｃは、逆圧電効果により歪む。この状態で、圧電素子２１ｃに対して所定周波数の駆動信号を印加して、収容体側駆動端子２４または収容体側接地端子２５に対する電圧の印加を解除すると、圧電素子２１ｃは液体検出部２１を含む系は固有振動数（共振周波数）にて自由振動する。圧電素子２１ｃは、液体検出部２１を含む系の固有振動数にて残留振動し、残留振動によって逆起電力を発生し、逆起電力の変動に応じた残留振動周波数（残留振動波形）を有する逆起電圧信号（検出結果信号）を出力する。検出結果信号は、収容体側駆動端子２４、収容体側接地端子２５のうち、電圧の印加が解除された端子に出力される。

ここで、液体検出部２１を含む系には液体収容室２３、すなわち液体も含まれるため、液体の有無によって固有振動数が異なってくる。したがって、液体検出部２１を含む系に液体が含まれる場合の共振周波数に対応する周波数信号、または液体検出部２１を含む系に液体が含まれない場合の共振周波数に対応する周波数信号を液体検出部２１に印加すると、液体検出部２１から出力される検出結果信号に基づいて、液体検出部２１を含む系に液体が含まれるか否かを判定することができる。あるいは、液体検出部２１を含む系に液体が含まれる場合と含まれない場合のいずれの場合、すなわち、液体収容体２０に液体が含まれる場合と含まれない場合のいずれにも検出結果信号を得ることができる共通の検出信号を用いても良い。共通の検出信号を用いる場合には、単一の信号を用いて液体検出部２１を含む系に液体が含まれる場合と、含まれない場合の双方を検出することができる。

具体的な判定方法：
（１）別々の検出信号を用いる場合には、液体が含まれている場合または液体が含まれていない場合に液体検出部２１を含む系が取り得る共振周波数の範囲に含まれる周波数信号を入力周波数信号として用い、液体検出部２１を含む系が取り得る共振周波数範囲の検出結果信号を得ることができた場合に、液体検出部２１を含む系に液体が存在するか否かを判定することができる。ここで、液体検出部２１を含む系が取り得る共振周波数範囲とするのは、部品の精度誤差等に起因して変化し得る液体検出部２１を含む系の共振周波数は変化し得るからである。
（２）共通の検出信号を用いる場合には、検出信号を入力した結果得られた検出結果信号が、液体検出部２１を含む系に液体が含まれる場合に得られる液体有り周波数範囲に含まれるか、あるいは、液体検出部２１を含む系に液体が含まない場合に得られる液体無し周波数範囲に含まれるかによって、液体検出部２１を含む系に液体が存在するか否かを判定することができる。

本実施例における圧電素子２１ｃは、第１の電極２１ａと第２の電極２１ｂとの間に内部抵抗（絶縁抵抗）を有している。圧電素子２１ｃの絶縁抵抗は、一般的に湿度が高くなるに連れて抵抗値が低下する特性を有しており、抵抗値が低下すると第１の電極２１ａと第２の電極２１ｂとの間にリーク電流が発生し、第１の電極２１ａに対する検出信号の印加を解除すると第１の電極２１ａの電位が第２の電極２１ｂの電圧に近づき、第２の電極２１ｂに対する接地電圧の印加を解除（接地部１７との接続を遮断）すると第２の電極２１ｂの電位が第１の電極２１ａの電圧に近づく。したがって、第１の電極２１ａまたは第２の電極２１ｂに出力される検出結果信号に含まれる残留振動波形が傾いてしまい、残留振動波形に基づいた共振周波数の検出精度が低下してしまう。

・液体検出装置の構成：
装置側駆動端子１４には、第１の信号線Ｌ１を介してセンサ駆動回路１１が接続されている。装置側接地端子１５には、第２の信号線Ｌ２を介して接地部１７が接続されている。第２の信号線Ｌ２には、接地部１７と装置側接地端子１５とを電気的に接続または遮断するためのスイッチＳＷ１が配置されている。スイッチＳＷ１としては、各種トランジスタを始め、種々のスイッチング回路を用いることができる。

センサ駆動回路１１は、液体収容体２０に備えられている液体検出部２１に対して、所定の駆動電圧および駆動波形を有する駆動信号（検出信号）を印加する。検出信号は、例えば、次のようにして生成される。センサ駆動回路１１には、予め所定周波数の駆動波形データが格納されており、センサ駆動回路１１は、駆動波形データを取り込み、ディジタル−アナログ変換した後に、積分処理を実行することにより、所定の駆動波形を有する所定電圧の検出信号を生成する。すなわち、検出信号は所定個数の駆動波形を備えた所定電圧の駆動信号である。センサ駆動回路１１は、液体収容体２０の液体収容室２３に十分に液体が残存している場合、すなわち、液体検出部２１を含む系に液体が含まれている場合の固有振動数と同等の振動周波数、または、液体収容室２３に液体が所定量以下しか残存していない場合、すなわち、液体検出部２１を含む系に液体が含まれていない場合の固有振動数に適合する駆動波形を用いて液体検出部２１を駆動する。

信号検出回路１２は、装置側接地端子１５と、第２の信号線Ｌ２および第３の信号線Ｌ２１を介して接続されている。信号検出回路１２には、スイッチＳＷ１がオフされると、装置側接地端子１５に入力された検出結果信号が入力される。信号検出回路１２は、入力された検出結果信号を用いて、液体収容体２０に液体が存在するか否かを検出（判定）する。具体的には、検出結果信号に含まれる残留振動波形に基づく振動周波数を測定することで、液体収容体２０に液体が存在するか否かを検出（判定）する。既述のように検出結果信号の振動周波数は、液体検出部２１と共に振動する液体検出部２１の周囲の構造体（筐体や液体）の固有振動数を表し、液体収容室２３に残存する液体量に応じて変化する。したがって、上述の検出信号を用いて駆動された液体検出部２１から、検出に用いた振動周波数を含む所定範囲の振動周波数を有する検出結果信号または検出に用いた振動周波数に対して予め対応付けられている振動周波数を有する検出結果信号が測定できたか否かに基づき、液体収容室２３に所定量以上の液体が残存しているか否かを判定することができる。

制御回路１３には、センサ駆動回路１１、信号検出回路１２、スイッチＳＷ１が制御信号線を介して接続されている。制御回路１３は、図２に示すように、演算処理を実行するための中央演算装置（ＣＰＵ）１３１、演算結果および液体検出処理実行プログラム等を記憶するメモリ１３２、ＣＰＵ１３１およびメモリ１３２と、外部回路（センサ駆動回路１１、信号検出回路１２）、スイッチＳＷ１とを電気的に接続する入出力インターフェース１３３が備えられている。ＣＰＵ１３１、メモリ１３２および入出力インターフェース１３３は内部バス１３４によって相互に接続されている。

メモリ１３２には、検出実行モジュールＭ１、判定実行モジュールＭ２、検出信号補正モジュールＭ３、検出信号補正テーブルＴ１が格納されている。各モジュールＭ１〜Ｍ３はＣＰＵ１３１によって実行されることによって、以下の機能を実現する。検出実行モジュールＭ１は、センサ駆動回路１１に対して検出信号の出力を要求すると共に、スイッチＳＷ１をオンする。判定実行モジュールＭ２は、信号検出回路１２に対して液体の有無の判定を要求すると共に、液体検出部２１に対する検出信号の駆動波形の入力が終了したタイミングでスイッチＳＷ１をオフして接地部１７と液体検出部２１（第２の電極２１ｂ）とを電気的に遮断する。検出信号補正モジュールＭ３は、信号検出回路１２によって検出された検出結果信号に基づいて、外部要因に起因する液体検出部２１の特性変動を検出し、検出信号補正テーブルＴ１を用いて検出結果信号に現れる特性変動の影響を低減または解消するための検出信号の補正値を決定する。検出信号補正モジュールＭ３によって決定された補正値は検出実行モジュールＭ１に送信され、補正値を受信した検出実行モジュールＭ１は受信した補正値に基づいて、以降の検出信号を出力する。検出信号補正テーブルＴ１は、検出された特性変動に対応する検出信号の補正値を複数格納している。

・外部要因に起因する液体検出部の特性変動：
図３は外部要因の影響を受けない場合における液体検出部の特性を示す説明図である。図４は外部要因の影響を受けた場合における液体検出部の特性を示す説明図である。図５は外部要因の影響を受けた場合における検出信号を補正する概念を示す説明図である。図３から図５において横軸は時間、縦軸は信号振幅（電圧変化）を示し、上段は第１の電極２１ａにおける信号変化、下段は第２の電極２１ｂにおける信号変化を示す。検出信号と表示されている期間は、第１の電極２１ａに対して所定の矩形波を有する検出信号が入力され、第２の電極２１ｂは接地部１７と接地されている。検出結果信号と表示されている期間は、第２の電極２１ｂが接地部１７と切り離されることによって開始され、第１の電極２１ａには矩形波を伴わない検出信号電圧が継続して印加され、第２の電極２１ｂには検出結果信号として残留振動波形を伴う信号が現れる。

本実施例に係る液体検出部２１は絶縁抵抗を有している。既述の通り、絶縁抵抗は、周辺環境の変化、たとえば、周辺温度変化、周辺湿度変化によってその特性値が変化する。具体的には、絶縁抵抗は環境湿度が高くなると抵抗値が低下する特性を有しており、液体検出部２１の特性に影響を与える外部要因の１つとなり得る。また、液体検出部２１における絶縁抵抗の特性（抵抗値）は経年劣化によっても変動し得る。

絶縁抵抗が所期の特性（抵抗値）を有している場合には、図３に示すように、液体検出部２１の第２の電極２１ｂを接地部１７と切り離した後、第２の電極２１ｂの電位は接地電圧に維持される。したがって、残留振動波形（共振周波数）を容易に抽出することが可能となり、液体収容体２０に液体が所定量以上存在するか否かを精度良く判定することができる。なお、図３では説明を容易にするために、戻り電圧が発生していない態様に基づいて説明しているが、残留振動波形（共振周波数）の抽出精度に影響を与えない程度の戻り電圧が発生している場合も、外部要因の影響を受けない場合に含まれることは言うまでもない。

一方、絶縁抵抗の値が低下している場合には、図４に示すように、液体検出部２１の第２の電極２１ｂを接地部１７と切り離した後、第２の電極２１ｂの電位は第１の電極２１ａの電圧に向かって変化（上昇）する。すなわち、戻り電圧が発生する。残留振動波形は検出結果信号の電圧、すなわち戻り電圧に重畳されているため、残留振動波形の抽出が容易でなくなり、液体収容体２０に液体が所定量以上存在するか否かの判定精度が低下する。

図４に示す、外部要因の影響を受けていることが検出された場合には、図５に示すように、検出結果信号の期間における検出信号の電圧を戻り電圧を相殺するように、あるいは、低減するように補正する。検出信号を補正することによって、液体検出部２１の第２の電極２１ｂを接地部１７と切り離した後における第２の電極２１ｂの電位を接地電圧に維持することができる。

・外部要因の影響の検出および具体的な補正手順
図６は外部要因の影響を受けた場合の戻り電圧の時間変化を模式的に示す説明図である。図７は検出信号の補正手順を説明するための説明図である。図８は検出信号を補正するために用いられる検出信号補正テーブルＴ１の一例を示す説明図である。

図６には、絶縁抵抗の値の低下の度合いが小さい場合（抵抗値の低下幅が小さい場合）の戻り電圧の時間経過特性線ＰＬ１、絶縁抵抗の値の低下の度合いが大きい場合（抵抗値の低下幅が大きい場合）の戻り電圧の時間経過特性線ＰＬ２が示されている。液体検出部２１が外部要因の影響を受けているか否かは、判定のしきい値となる判定戻り電圧ＶTHに到達するまでの到達時間ＴTHを計測することによって判定することができる。すなわち、本実施例では、絶縁抵抗の値が、検出結果信号からの共振周波数の抽出に大きく影響を与える程、低下した場合に、液体検出部２１は外部要因の影響を受けていると判定される。ここで、大きな影響とは、液体収容体２０における液量判定の精度が低下する場合、すなわち、検出結果信号から抽出された共振周波数を用いた液量判定の精度が低下する場合を意味する。

この他にも、液体検出部２１が外部要因の影響を受けているか否かは、判定時間Ｔdにおける戻り電圧Ｖｄに基づいて判定することができる。なお、判定時間Ｔｄは液体検出部２１の第２の電極２１ｂを接地部１７と切り離した後の一度のタイミングであってもよく、あるいは複数回のタイミングであっても良い。この場合には、絶縁抵抗の値の変化をより詳細に検出することが可能となり、絶縁抵抗の値の変化による液体検出部２１が外部要因の影響をより細かに抑制、排除することができる。

検出信号に対する補正波形は、到達時間ＴTHに基づいて決定することができる。例えば、予め到達時間ＴTHと時間経過特性線ＰＬ１、ＰＬ２とを対応づけておくことで、判定時間ＴTHに基づいて時間経過特性線ＰＬ１、ＰＬ２を推定することができる。時間経過特性線ＰＬ１、ＰＬ２が推定されると、推定された時間経過特性線ＰＬ１、ＰＬ２とは逆相となるように検出信号を補正すれば良い。

あるいは、判定時間Ｔdにおける戻り電圧Ｖｄに基づいて判定する場合には、検出信号に対する補正波形は、判定時間Ｔdにおける戻り電圧Ｖｄに基づいて決定することができる。例えば、予め判定時間Ｔｄと戻り電圧Ｖｄとの関係から、時間経過特性線ＰＬ１、ＰＬ２と判定時間Ｔｄとを対応づけておくことで、判定時間Ｔｄに基づいて時間経過特性線ＰＬ１、ＰＬ２を推定することができる。時間経過特性線ＰＬ１、ＰＬ２が推定されると、推定された時間経過特性線ＰＬ１、ＰＬ２とは逆相となるように検出信号を補正すれば良い。

具体的には、例えば、図７に示すように、液体検出部２１の第２の電極２１ｂを接地部１７と切り離した後の５回の経過時間時Ｔ１〜Ｔ５における補正電圧Ｖ１〜Ｖ５を定め、検出信号が定められた補正電圧Ｖ１〜Ｖ５を満たすように検出信号を補正すれば良い。経過時間時Ｔ１〜Ｔ５と補正電圧Ｖ１〜Ｖ５とは、例えば、図８に示すように、推定された時間経過特性線毎に予め検出信号補正テーブルＴ１に格納されていても良い。この場合には、時間経過特性線を推定し、最も近い補正電圧Ｖ１〜Ｖ５を取るように検出信号が出力される。判定時間Ｔdにおける戻り電圧Ｖｄに基づいて判定する場合には、より適切な時間経過特性線を推定することが可能となり、より適切な補正電圧を得ることができる。また、判定時間Ｔdにおける戻り電圧Ｖｄに基づいて判定する場合には、検出信号補正テーブルＴ１を用いることなく、判定に用いられた複数の戻り電圧Ｖｄに基づいて、動的に補正電圧を決定（設定）しても良い。

なお、上記の例では、液体収容体２０に液体が存在するか否かを判定するために用いられる液体検出信号を用いて液体検出部２１の特性変動を検出しているが、液体検出信号に代えて、液体検出部２１の特性変動を検出するための特性検査信号を用いても良い。この場合には、特性検査信号を用いて液体検出部２１の特性変動が検査され、検査結果に基づいて、液体検出信号が補正されても良い。液体検出信号の補正に当たっては、例えば、特性検査信号が適用された際の液体検出部２１の特性変化（経過時間に対する電位変化）に基づいて、経過時間と液体検出信号の補正電圧とを予め対応付けて検出信号補正テーブルとして備え、経過時間をパラメータとして補正電圧を取得すれば良い。

液体検出装置１０の動作について簡単に説明する。検出実行モジュールＭ１は、スイッチＳＷ１をオンすると共に、センサ駆動回路１１を介して所定の駆動波形を伴う初期検出信号を液体検出部２１の第１の電極２１ａに印加する。第１の電極２１ａに対する駆動波形の入力が完了した後、検出実行モジュールＭ１は、スイッチＳＷ１をオフする。このとき、液体検出部２１の第１の電極２１ａの電位は検出信号電圧に維持されている。スイッチＳＷ１がオフされることによって、液体検出部２１の第２の電極２１ｂには、残留振動波形を伴う検出結果信号が出力され、信号検出回路１２によって検出結果信号が検出される。検出信号補正モジュールＭ３は、信号検出回路１２によって検出された検出結果信号に基づいて、外部要因に起因する液体検出部２１の特性変動を上述の手法によって検出する。検出信号補正モジュールＭ３は、検出した液体検出部２１の特性変動並びに検出信号補正テーブルＴ１に基づいて、検出結果信号に現れる特性変動の影響を低減または解消するための検出信号の補正値を決定する。検出実行モジュールＭ１は、検出信号補正モジュールＭ３によって決定された補正値に基づき、以降、補正された検出信号を液体検出部２１に対して出力する。

液体収容体２０に所定量以上の液体が存在するか否かの判定は、検出信号補正モジュールＭ３による、液体検出部２１の特性が変動しているか否かの判定が終了した後に実行される。すなわち、検出実行モジュールＭ１によって、補正された検出信号が液体検出部２１に対して入力され、判定実行モジュールＭ２は、液体検出部２１から出力され、信号検出回路１２によって検出された検出結果信号に基づいて、液体収容体２０に液体が所定量以上の存在するか否かを判定する。なお、検出信号補正モジュールＭ３による、液体検出部２１の特性が変動しているか否かの判定は、液体検出装置１０が起動される毎に、あるいは液体検出装置１０の作動中に所定のタイミング毎に実行されても良い。

・液体検出装置および液体収容体の適用例：
図９は本実施例における液体収容体２０の適用例を示す説明図である。図１０は本実施例に係る液体検出装置１０の適用例を示す説明図である。本実施例に係る液体検出装置１０は印刷装置１００として、液体収容体２０はインクカートリッジＣＡとして実現され得る。インクカートリッジＣＡは、収容しているインクに関する情報を格納し、印刷装置１００によって読み書きが実行され得る記憶装置２１０を備えていても良い。

記憶装置２１０には、少なくとも収容体側駆動端子２４および収容体側接地端子２５、データ端子が備えられている。また、記憶装置２１０には、液体検出部２１における圧電素子２１ｃに固有の検出信号に関する情報を格納していても良い。この場合には、圧電素子２１毎に適当な周波数波形を有する検出信号を用いることが可能となり、十分な振幅を有する残留振動波形を検出することができるので、液量検出精度を向上させることができる。

印刷装置１００は、図１０に示すように、制御回路１１０、印刷部を備えている。印刷部は、キャリッジ１０１に搭載された印字ヘッドＩＨ１〜ＩＨ４を駆動してインクの吐出およびドット形成を行う機構と、このキャリッジ１０１をキャリッジモータ１０２によってプラテン１０４の軸方向に往復動させる機構と、紙送りモータ１０５によって印刷用紙Ｐを搬送する機構とを備えている。キャリッジ１０１をプラテン１０４の軸方向に往復動させる機構は、プラテン１０４の軸と並行に架設されたキャリッジ１０１を摺動可能に保持する摺動軸１０６と、キャリッジモータ１０２の間に無端の駆動ベルト１０７を張設するプーリ１０８と、キャリッジ１０１の原点位置を検出する位置検出センサ（図示しない）等から構成されている。印刷用紙Ｐを搬送する機構は、プラテン１０４、プラテン１０４を回転させる紙送りモータ１０５、図示しない給紙補助ローラ、紙送りモータ１０５の回転をプラテン１０４および給紙補助ローラに伝えるギヤトレイン（図示省略）から構成されている。

キャリッジ１０１にはインクカートリッジＣＡ１〜ＣＡ４が装着される装着部が形成されている。インクカートリッジＣＡ１には黒（Ｋ）インクが収容され、インクカートリッジＣＡ２にはシアン（Ｃ）インク、インクカートリッジＣＡ３にはマゼンタ（Ｍ）インク、インクカートリッジＣＡ４にはイエロ（Ｙ）インクが収容されている。なお、この他に、ライトシアン（ＬＣ）インク，ライトマゼンタ（ＬＭ）インク，ダークイエロ（ＤＹ），ライトブラック（ＬＢ）インク、レッド（Ｒ）インク、ブルー（Ｂ）インクのインクカートリッジＣＡが装着されても良い。

キャリッジ１０１の各装着部には上述の装置側駆動端子１４および装置側接地端子１５を含む外部端子群が備えられており、インクカートリッジＣＡに備えられている収容体側駆動端子２４、収容体側接地端子２５と接触することによって、制御回路１１０は、液体検出部２１に対して駆動信号を印加し、検出信号を得ることができる。

制御回路１１０は、印刷装置１００における印刷処理を実行する。制御回路１１０は液体検出装置１０を含んでいる。

以上説明した本実施例に係る液体検出装置１０によれば、外部要因によって液体検出部２１の特性が変動した場合であっても、外部要因による影響を低減または除外するように検出信号を補正することができるので、外部要因による液量検出精度の低下を防止または低減することができる。

本実施例に係る液体検出装置１０によれば、液体検出部２１の特性を測定することもできる。例えば、液体検出部２１の特性検査時に、液体検出部２１の戻り電圧特性を検出し、戻り電圧を打ち消す駆動波形を用いることによって、絶縁抵抗の値の変化に影響されることなく液体検出部２１（圧電素子２１ｃ）の特性を正確に測定することができる。

本実施例に係る液体検出装置１０によれば、外部要因に起因する液体検出部２１の特性変動が抑制または排除されるので、戻り電圧を考慮する必要がなくなり、検出信号として高い電圧の検出信号を用いることができる。この結果、振幅が十分に大きく強い検出結果信号を得ることが可能となり、外乱ノイズの影響を受けることなく精度の高い液量検出を実行することができる。

その他の実施例：
（１）上記実施例では外部要因して液体検出部２１が有する絶縁抵抗の値の低下を例にとって説明したが、外部要因には例えば、周期的な外来ノイズが含まれる。本実施例に係る液体検出装置１０は、周期的な外来ノイズが検出結果信号の電圧の経時変化に与える影響を検知し、検知した影響を抑制または除外するように検出信号を補正することができる。

（２）上記実施例では、検出信号補正モジュールＭ３によって、液体検出部２１の特性が変動しているか否かを判定した後に、判定実行モジュールＭ２による液体収容体２０に所定量以上の液体が存在するか否かの判定が実行されたが、判定実行モジュールＭ２による液量判定と共に実行されても良い。すなわち、液量判定のタイミングにて液体検出部２１の特性の変動の有無、液体収容体２０における液量の判定が同時に実行されても良い。この場合には、液体検出部２１の特性の変動が検出された場合には、液体収容体２０における液量の判定結果を無効とし、液体検出部２１の特性の変動が検出されなかった場合には、液体収容体２０における液量の判定結果を有効として扱えばよく、時間短縮を図ることができる。

（３）上記実施例では、第２の電極２１ｂと接地部１７とを遮断し、第２の電極２１ｂ上に検出結果信号を得ているが、第１の電極２１ａとセンサ駆動回路１１とを遮断して第１の電極２１ａ上に検出結果信号を得ても良い。この場合には、第２の電極２１ｂに対して、第１の電極２１ａの電位の低下を抑制する電圧を伴う補正信号を入力すればよい。

（４）上記実施例では、液体検出部２１の特性変化に起因する液体収容体２０に格納されている液体の検出精度の低下の抑制または防止の適用例を用いて説明したが、この他にも液体検出部２１、すなわち、圧電素子自身の機能検査にも適用することができる。例えば、圧電素子の検査時に、対象となる圧電素子の絶縁抵抗特性のばらつきを求め、ばらつきを是正、またはばらつきが所望の範囲に収まるように検査信号に対して補正をかけても良い。

（５）上記実施例では、液体収容体２０であるインクカートリッジＣＡがキャリッジ１０１上に装着される、いわゆるオンキャリッジタイプの例を取って説明したが、上記実施例は、インクカートリッジＣＡがキャリッジ１０１上に装着されないオフキャリッジタイプの印刷装置に対しても適用可能であることは言うまでもない。

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

本実施例に係る液体検出装置と液体収容体の機能的な内部構成を示すブロック図である。本実施例に係る液体検出装置が備える制御回路の機能的な内部構成を示すブロック図である。外部要因の影響を受けない場合における液体検出部の特性を示す説明図である。外部要因の影響を受けた場合における液体検出部の特性を示す説明図である。外部要因の影響を受けた場合における検出信号を補正する概念を示す説明図である。外部要因の影響を受けた場合の戻り電圧の時間変化を模式的に示す説明図である。検出信号の補正手順を説明するための説明図である。検出信号を補正するために用いられる検出信号補正テーブルの一例を示す説明図である。本実施例における液体収容体の適用例を示す説明図である。本実施例に係る液体検出装置の適用例を示す説明図である。

符号の説明

１０…液体検出装置
１１…センサ駆動回路
１２…信号検出回路
１３…制御回路
１４…装置側駆動端子
１５…装置側接地端子
１７…接地部
２０…液体収容体
２１…液体検出部
２１ａ…第１の電極
２１ｂ…第２の電極
２１ｃ…圧電素子
２３…液体収容室
２４…収容体側駆動端子
２５…収容体側接地端子
１００…印刷装置
１０１…キャリッジ
１０２…キャリッジモータ
１０４…プラテン
１０５…紙送りモータ
１０６…摺動軸
１０７…駆動ベルト
１０８…プーリ
１１０…制御回路
１３１…ＣＰＵ
１３２…メモリ
１３３…入出力インターフェース
１３４…内部バス
２１０…記憶装置
ＣＡ…インクカートリッジ
ＣＡ１…インクカートリッジ
ＣＡ２…インクカートリッジ
ＣＡ３…インクカートリッジ
ＣＡ４…インクカートリッジ
ＩＨ１〜ＩＨ５…印字ヘッド
Ｌ１…第１の信号線
Ｌ２…第２の信号線
Ｌ２１…第３の信号線
Ｍ１…検出実行モジュール
Ｍ２…判定実行モジュール
Ｍ３…検出信号補正モジュール
Ｐ…印刷用紙
ＳＷ１…スイッチ
Ｔ１…検出信号補正テーブル

Claims

液体収容体が有する液体検出部を介して液体収容体における液量を検出するための液体検出装置であって、
前記液体検出部に対して検出信号を出力する検出信号出力部と、
前記検出信号の入力を受けて前記液体検出部から出力される検出結果信号を用いて外部要因に起因する前記液体検出部の特性変動を検出する検出部と、
前記検出された特性変動に基づいて、前記検出信号を補正する検出信号補正部とを備える液体検出装置。
請求項１に記載の液体検出装置において、
前記外部要因は前記検出部に電流リークをもたらす周辺環境の変化である液体検出装置。
請求項２に記載の液体検出装置において、
前記検出信号補正部は前記電流リークに伴う電圧変動を打ち消すように前記検出信号を補正する液体検出装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の液体検出装置において、
前記液体検出部は圧電素子を有し、
前記液体収容体は備えられている圧電素子に固有の検出信号に関する情報を格納する記憶装置を備えており、
前記検出信号出力部は、前記記憶装置に格納されている前記圧電素子に固有の検出信号に関する情報に基づいて前記液体検出部に対して前記検出信号を出力する液体検出装置。
液体検出部を備える液体収容体における液量を検出するための液量検出方法であって、
前記液体検出部に対して検出信号を出力し、
前記検出信号の入力を受けて前記液体検出部から出力される検出結果信号を用いて外部要因に起因する前記液体検出部の特性変動を検出し、
前記検出された特性変動に基づいて、前記検出信号を補正し、
前記補正された検出信号を用いて前記液体収容体における液量を検出する液量検出方法。