JPH0749984B2 - 液体レベル検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、容器内の導電性液体の量を自動的に検出する
装置に関し、特に、プリンタ等におけるインク容器内の
インク量を検出するインクレベル検出装置に関する。

［従来の技術］ 現在出力機器として多く用いられているインクジェット
式のプリンタは、様々な方法でインクの残量あるいはイ
ンク切れを自動的に検出し表示ランプを点灯させるなど
してユーザに知らせる。その方法の１つとして、インク
の導電性を利用するものがある。この方法を用いてイン
ク残量を検出するプリンタの多くは、インク容器内に互
いに同一の高さになるように配された１対の電極の一方
に所定の電圧（以下、これを検索電圧または検索信号と
呼ぶ。）を付与し、このときの他方の電極の電位を検出
することによってインク残量を検出する。インク容器内
のインク面の高さが１対の電極の先端部の高さよりも高
ければ、１対の電極の一方に付与された電圧は導電性を
有するインクを他方に伝達される。しかし、インク面に
高さが１対の電極の先端部の高さよりも低ければ、１対
の電極の一方に付与された電圧は他方の電極に伝達され
ない。したがって、他方の電極の電位を検出すればイン
ク面の高さが電極の先端部の高さよりも高いか低いかが
判定される。つまり、インク残量が１対の電極の先端部
の高さという１つの検出レベルを基準に検出される。こ
のような方式でインクが容器内のどの高さまで入ってい
るか（以下、この“高さ”をインクレベルと呼ぶ。）、
すなわち、インク残量をより正確に検出するには、イン
ク容器内に複数の異なる高さに配された複数対の電極を
用いることが考えられるであろう。以下、このような電
極を検出電極と呼ぶ。

第３図はそのような場合の一例として、カラープリンタ
における各色のインク残量を２つの検出レベルを基準に
検出する場合に考えられる、インクレベル検出機構の一
例を示す図である。図を参照して、イエロー（Ｙ）のイ
ンクが収容されたインク容器１には２対の検出電極ey1
およびey2が配され、マゼンタ（Ｍ）のインクが収容さ
れたインク容器２にも２対の検出電極em1およびem2が配
され、シアン（Ｃ）のインクが収容されたインク容器３
にも２対の検出電極ec1およびec2が配され、ブラック
（ｂ）のインクが収容されたインク容器４にも２対の検
出電極eb1およびeb2が配される。これら各２対の検出電
極の先端はそれぞれ、各インク容器における異なる高
さ、レベル１とレベル２とに位置する。検出回路11は、
各対の検出電極の一方に所定の電圧を印加したたときの
他方の電位（以下、これを検出電圧と呼ぶ。）を検出す
ることによってインクが容器内のどの高さまで入ってい
るか、すなわち、インクレベルを検出し、その検出結果
に応じた検出出力を出力する。たとえば、図を参照し
て、インク容器１のインクレベルはレベル１とレベル２
との中間である。したがって、この場合には、レベル１
の高さに位置する検出電極対ey1の各検出電極は互いに
絶縁されるため、一方の検出電極に検索電圧が印加され
ても他方の検出電極には電流が流れず他方の検出電極の
電位は変化しない。しかし、レベル２の高さに位置する
検出電極対ey2の各検出電極は、導電性を有するインク
を介して互いに接続される。したがって、検出電極対ey
2の一方の検出電極に検索電圧が印加されると、他方の
検出電極に電流が流れ他方の検出電極の電位が変化す
る。したがって、検出電極対ey1およびey2からは互いに
異なる検出電圧が得られる。この場合、検出回路11は、
インク切れまでには、まだ余裕があることを示す検出出
力を出力する。

次に、インク容器２の場合、インクレベルはレベル１よ
りも高い。したがって、検出電極em1およびem2のどちら
からも、インクレベルがそのレベルより高いことを示す
検出電圧が得られる。この場合には、検出回路11はイン
ク残量が十分であることを示す検出出力を出力する。

次に、インク容器３の場合、インクレベルはレベル２よ
りも低い。したがって、検出電極対ec1およびec2のどち
らの対からも、インクレベルがそのレベルよりも低いこ
とを示す検出電圧が得られる。この場合には検出回路11
はインク残量がわずかであることを示す検出出力を出力
する。

インク容器４のインクレベルはインク容器１と同様にレ
ベル１よりも低くレベル２よりも高い範囲内にある。し
たがって、検出電極対eb1およびeb2からはインク容器１
の検出電極対ey1およびey2から得られる検出電圧と同様
の検出電圧が得られ、検出回路11はインク容器１の場合
と同じ検出出力を出力する。

これらの検出出力は、インクの残量をユーザに知らせる
表示ランプ等の表示手段を機能させるために用いられ
る。

以上のようにして、インク残量（インクレベル）はレベ
ル１以上，レベル２以上レベル１以下，およびレベル２
以下の３レベルのうちのいずれであるかが判別される。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、インクの残量をより正確に検出するため
には、各インク容器内にはその先端が互いに異なる高さ
に位置する複数対の検出電極が配されるであろう。した
がって、インクの色の数、すなわち、インク容器の数を
N,検出レベル数、すなわち、検出電極対数をＬとする
と、インクの残量を検出するためにインク容器内に配さ
れる検出電極の総数は、2N×Ｌで表わされる。ところ
で、インクの残量を正確に知るには、多くの検出電極対
を互いに異なる高さに配し、検出レベル数を多くすれば
よい。その場合、検出レベル数の増加に伴い、検出電極
の総数は上式に従って増加し非常に多くなる。ところ
が、このような検出電極の増加は、そのインクレベル検
出機構を含む装置（この例の場合は、プリンタ）の製造
コストを上昇させるという問題点があった。

本発明の目的は上記のような問題点を解決し、インクレ
ベルを検出するための検出電極数を節減しながらカラー
プリンタのインク残量検出に代表される、複数の容器内
の導電性液体のレベル検出を正確に行なうことができる
液体レベル検出装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記のような目的を達成するために本発明に係る、導電
性液体のレベルを検出するための液体レベル検出装置
は、複数の容器の各々の複数のレベルに関連して各レベ
ルに平行に、かつ、複数の容器に共通に設けられる少な
くとも１つの共通電極と、複数の容器の各々ごとにレベ
ルに垂直に配設される１個の固有電極と、少なくとも１
つの共通電極の各々に個別に、または、複数の固有電極
に共通の検索電圧を印加して、各固有電極からその電位
変化を検出する検出手段とを備えた。

［作用］ 本発明に係る液体レベル検出装置は以上のように構成さ
れるため、容器内に配される検出電極の総数は、容器の
数と、共通電極の数、すなわち、検出レベルの数との和
である。したがって、容器内の液体レベルを検出するた
めに容器内に配される検出電極の数は、各容器内に検出
レベルの数と同じ数の検出電極対を設ける場合よりも少
なくなる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す、カラープリンタの各
色のインクの残量を検出するインクレベル検出装置の概
略ブロック図である。図を参照して、このインクレベル
検出装置は、４個の並置されたインク容器１（イエロー
のインクが収容される。）,2（マゼンタのインクが収容
される。）,3シアンのインクが収容される。），および
４（ブラックのインクが収容される。）に共通に設けら
れる検出電極１およびl2と、各インク容器にそれぞれ
配置される検出電極e1,e2,e3およびe4と、検出電極e1〜
e4に接続されるアナログデータセレクタ５と、アナログ
スイッチ６と、パルス状の検索信号を発生する検索信号
発生部７と、２つの異なる基準電圧V_ref1およびV_ref2を
発生する基準電圧発生部８と、CPU（中央演算処理装
置）９と、検出出力発生部10とを含む。以後の説明にお
いて、検出電極１およびl2を共通電極と呼び、各イン
ク容器に固有の検出電極e1,e2,e3,およびe4を固有電極
を呼ぶ。固有電極e1,e2,e3,およびe4の先端の各インク
容器内における高さはすべて等しく、共通電極１およ
びl2の各インク容器内における高さもすべて等しく共通
電極１およびl2は互いに平行である。以後の説明にお
いては、共通電極ｌの高さをレベル１とし、固有電極
e1,e2,e3,およびe4のそれぞれの先端の高さをレベル２
とする。本実施例において、共通電極l2は接地される。

次に、このインクレベル検出装置の動作について説明す
る。

まず、CPU9はどの色のインク残量を検出するかを指定す
る検出インク選択信号をアナログデータセレクタ５に出
力するとともに、インクレベルをレベル１とレベル２の
どちらと比較するか（検出レベルの選択）を指定する検
出レベル選択信号をアナログスイッチ６に出力する。

アナログスイッチ６は、CPU9からの検出レベル選択信号
に応じて検索信号発生部７からの検索信号を共通電極
１または固有電極e1,e2,e3,およびe4に選択的に付与す
るとともに、基準電圧発生部８からの出力電圧V_ref1お
よびV_ref2のうちどちらかを検出出力発生部10に入力す
る。検索信号が共通電極１に付与された場合、インク
レベルがレベル１よりも上にあるインク容器に配される
固有電極には検索信号が伝達されるがインクレベルがレ
ベル１よりも下にあるインク容器に配される固有電極に
は検索信号が伝達されない。つまり、検索信号が共通電
極１に付与されることによって、各容器内のインクレ
ベルはレベル１と比較される。逆に、検索信号が固有電
極e1,e2,e3,およびe4に付与された場合、インクレベル
がレベル２よりも上にあるインク容器に配される固有電
極は接地電位を与えられている共通電極l2にインクを介
して接続されるため付与された検索信号をアナログデー
タセレクタ５に伝達できない。しかし、インクレベルが
レベル２よりも下にあるインク容器に配される固有電極
に付与された検索信号はそのままアナログデータセレク
タ５に入力される。つまり、検索信号が固有電極e1,e2,
e3,およびe4に付与されることによって、各容器内のイ
ンクレベルはレベル２と比較される。

アナログデータセレクタ５は、CPU9からの検出インク選
択信号に応じて、固有電極e1,e2,e3,およびe4のそれぞ
れの出力電圧のうちの１つを選択し検出出力発生部10に
入力する。具体的にはアナログデータセレクタ５は、イ
エロー，マゼンタ，シアン，およびブラックのそれぞれ
の色のインクを指定する検出インク選択信号に対してそ
れぞれ固有電極e1,e2,e3,およびe4のそれぞれの出力電
圧を出力する。

検出出力発生部10は、アナログスイッチ６を介して入力
される基準電圧発生部８からの基準電圧V_ref1またはV
_ref2と、アナログデータセレクタ５の出力電圧、すなわ
ち、選択された固有電極の出力電圧とを比較し、その比
較結果に応じたレベルの電圧を検出出力として出力す
る。基準電圧V_ref1と基準電圧V_ref2のどちらが検出出力
発生部10に入力されるかは、CPU9からアナログスイッチ
６に与えられる検出レベル選択信号、すなわち、インク
レベルをレベル１とレベル２のどちらと比較するかによ
って決められる。先の説明のように、インクレベルがレ
ベル１と比較される場合、固有電極はインクレベルがレ
ベル１よりも上にある場合にのみアナログデータセレク
タ５に検索信号を伝達する。逆にインクレベルがレベル
２と比較される場合、固有電極はインクレベルがレベル
２よりも下にある場合のみアナログデータセレクタ５に
検索信号を伝達する。つまり、インクレベルがレベル１
と比較される場合とレベル２と比較される場合とではイ
ンクレベルの検出レベル（レベル１またはレベル２）に
対する高低に対応する固有電極からの出力電圧が異な
る。そこで、検出出力発生部10からの検出出力が検出レ
ベルの選択にかかわらず、常にインクレベルの検出レベ
ルに対する高低を示す２レベルとなるように、基準電圧
V_ref1およびV_ref2は設定される。

以上のように、本実施例では、検索信号を共通電極１
と固有電極e1,e2,e3,およびe4とに切換えて付与した場
合の各固有電極からの出力電圧を検出することにより、
各色のインク残量を２つの検出レベルをもとに検出でき
る。以上のようにして、インクレベル（インク残量）が
レベル１以上，レベル２以上１以下，およびレベル２以
上のうちのいずれであるかが判別される。

なお、本実施例においては、インクレベルを２つの基準
レベルをもとに検出するための検索信号を共通電極の１
つと、すべての固有電極とに切換えて付与したが、共通
電極にのみ切換えて付与してもよい。第２図は、そのよ
うな場合のインク容器部の構成の一例を示す図である。
図を参照して、各インク容器1,2,3,および４に配される
固有電極e1,e2,e3,およびe4の先端は、先の実施例の場
合と異なり、互いに平行な共通電極１およびl2のどち
らよりも低い位置にある。固有電極e1,e2,e3,およびe4
はシナログデータセレクタ５のみに接続され、共通電極
１およびl2はともにアナログスイッチ６に接続され
る。つまり、先の実施例においてアナログスイッチ６の
固有電極e1,e3,e3,およびe4が接続される端子に共通電
極l2が接続される（第１図参照）。したがって、検索信
号は共通電極１とl2とに切換えて付与される。この場
合、共通電極１に検索信号が付与されることによって
各容器内のインクレベルは共通電極１の高さ（図中レ
ベル１）と比較され、共通電極l2に検索信号が付与され
ることによって各容器内のインクレベルは共通電極l2の
高さ（図中レベル２）と比較される。この場合には、検
出レベルの設定に応じて検出出力発生部10に与えられる
基準電圧は、２値に切換えられる必要はなく一定値でよ
い。

なお、上記２実施例における検出信号発生部10からの検
出出力はインク残量をユーザに知らせるための表示手段
とを機能させるために用いられればよい。一般的には、
後述の実施例のように、共通電極をすべて固有電極の先
端よりも高い位置に配し検索信号を共通電極のそれぞれ
に切換えて付与するのが望ましい。この場合、検出レベ
ルの数は共通電極の数に等しいので、各インク容器内に
配される検出電極の総数は、インクの色の数、すなわ
ち、インク容器の数をＮ、検出レベル数をＬとすると、
Ｌ＋Ｎで表わせる。したがって、検出電極総数は第３図
に示される種類のインクレベル検出機構における数、す
なわち、2N×Ｌに比べはるかに小さくなる。特に、イン
ク残量を正確に検出するために検出レベル数を大きくし
た場合に、この効果はより顕著になる。また、このよう
な検出電極総数の節減に伴い、インクレベル検出装置内
の入出力ポート数も節減される。なお、インクの色の数
（インク容器の数）および検出レベルの数はともに上記
実施例における値４個と２個とに限定されず任意の設定
されてよい。また、上記実施例においては、回路部品数
を減らすために、各固有電極の出力電圧を個別に取出す
手段としてアナログデータセレクタを用いたが、これと
同様の機能を有する他のものを用いてもよい。さらに、
検索信号を共通電極（または固有電極および共通電極）
のそれぞれに切換えて付与するための手段もアナログス
イッチに限定されず、検出出力部の入力信号形式に適す
るものが用いられればよい。さらに、検索信号の型式は
本実施例におけるパルス型式に限定されないが、インク
を電気分解させないような交流周波数およびレベルを有
するものでなければならない。また、どの色のインクの
残量を検出するか、およびインクレベルをどの検出レベ
ルと比較するかを指定する選択信号は必ずしもCPUから
直接出力される必要はなく、他の制御部等から出力され
てもよい。

本実施例においては、本発明に係る液体レベル検出装置
をカラープリンタのインクレベル検出装置として用いた
が、容器内の導電性液体の量を検出するための他の装置
に用いられることも可能である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明に係る液体レベル検出装置によれ
ば、より少ない数の検出電極を用いて、液体レベルを少
なくとも１つの検出レベルと比較し複数の容器内の液体
残量を検出することができる。したがって、検出電極数
を節減しながら複数の容器内の、液体残量の検出を正確
に行なうことが可能となる。その結果、装置内における
入出力ポート数が節減され、この液体レベル検出装置を
含む各種の装置の製造コストも低下する。したがってこ
のような液体レベル検出装置をカラープリンタ等に用い
れば、製造コストを上げることなくインク残量を正確に
検出できる高性能のインクレベル検出装置を備えたプリ
ンタ等を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
他の実施例を示す図、第３図は従来技術から考えられる
インクレベル検出機構の一例を示す図である。 図において、1,2,3,および４はインク容器、５はアナロ
グデータセレクタ、６はアナログスイッチ、７は検索信
号発生部、８は基準電圧発生部、９はCPU、10は検出出
力発生部、11は検出回路である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の容器内に収容される導電性液体のレ
   ベルを検出するための液体レベル検出装置であって、 前記複数の容器の各々の少なくとも１つのレベルに関連
   して各レベルに平行に、かつ、前記複数の容器に共通に
   設けられる少なくとも１つの共通電極と、 前記複数の容器の各々ごとにレベルに垂直に配設される
   １個の固有電極と、 前記少なくとも１つの共通電極の各々に個別に、また
   は、複数の固有電極に共通に検索電圧を印加して、各固
   有電極からその電位変化を検出する検出手段とを備え
   た、液体レベル検出装置。