JPH09174878A - 検出システム - Google Patents

検出システム

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JPH09174878A
JPH09174878A JP8314388A JP31438896A JPH09174878A JP H09174878 A JPH09174878 A JP H09174878A JP 8314388 A JP8314388 A JP 8314388A JP 31438896 A JP31438896 A JP 31438896A JP H09174878 A JPH09174878 A JP H09174878A
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ink
voltage
phase
capacitor
tank
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JP8314388A
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Joseph F Stephany
エフ．ステファニー ジョセフ
Gary A Kneezel
エー．ニーゼル ゲイリー
John H Slowik
エイチ．スロウィック ジョン
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Xerox Corp
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクのレベル及びタイプを検出するシステ
ムを提供する。 【解決手段】 インクタンク８の両側に容量プレート８
Ａ、８Ｂを配置することによってインクタンク８にコン
デンサが生成され、プレート間のインクはコンデンサの
誘導体として作用する。ＡＣ電位２２がコンデンサに印
加される。プレートを介する電流の流れの変化は位相感
知ブリッジ回路２４において検出され、デジタル信号が
生成されてコントローラ２０内のプロセッサに送られ、
低インクレベル信号に変換される。出力信号は特定のイ
ンクのタイプを識別するためにも使用され、これはイン
ク容量対キャパシタンスの特徴曲線上の点を比較するこ
とによって行われる。

Description

【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プリ
ンタに関し、より詳細には、供給容器内のインクのレベ
ル及び使用されている特定のインクの種類等、インク供
給システムの特性を検出するインクレベル感知システム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタは、近接離間さ
れるドットの制御パターンで用紙などの印刷媒体上にイ
ンクを射出するものであり、ブラック又はカラー画像を
形成し得る。カラー画像を形成する場合には複数のイン
クジェットプリントヘッドを使用でき、各ヘッドには関
連するインクカートリッジから異なる色のインクが供給
される。
【０００３】プロッタのような広域型 (wide format)キ
ャリッジタイプのサーマルインクジェットプリンタは、
一印刷あたり比較的大量のインクを使用する。空になっ
たインク供給部を取り替える回数を少なくするために
は、（１色あたり約０．１〜１リットル又はそれ以上
の）大量のインクを含むインク供給部を有することが好
ましい。移動キャリッジタイプを使用する場合、比較的
大きな固定インクリザーバと移動するプリントヘッドに
取り付けられる移動可能な小さいインクリザーバに接続
される柔軟な供給ライン構造を使用することが有益であ
る。これは、プリントヘッドの動作を提供するキャリッ
ジが走査の両端部で周期的加速を受けるためである。従
って、大きなキャリッジ装着インクリザーバは、迅速な
キャリッジ加速及びプリントヘッドの位置の正確な制御
を得るためには大きな駆動モータ及び頑丈な構造を必要
とする。小さなキャリッジ装着使い捨てインクリザーバ
は、頻繁に取り替えが必要であるという不利な点を有す
る。このような使い捨てインクリザーバはインクジェッ
トプリントヘッドに含まれていることが時折あり、カー
トリッジが空になると両方とも捨てられる。
【０００４】移動キャリッジ上の部分幅プリントヘッド
又はページ幅プリンタのいずれにおいても、プリントジ
ョブ中にインクがなくならないようにインク供給カート
リッジを取り替えるか又はリフィルすることをユーザに
警告する低インクレベル警告を有することが望ましい。
目下、（インクジェットプロッティングなどの）いくつ
かの用途においては、出力プリントにおいて１つ又はそ
れより多くの色がなくなるよりも、残量の疑わしい容器
を取り替える方が費用がかからないため、長いプリント
ジョブを開始する前に新しいプリントカートリッジを取
り付けることを選択するユーザもいる。
【０００５】インク供給容器内のインクの減少レベル、
即ち低レベルを検出する種々の従来技術の方法及びデバ
イスが既知である。
【０００６】米国特許第５，２８９，２１１号は低イン
ク検出システムを開示しており、これはインクが含浸し
たフォーム（泡）リザーバ内に浸漬される一対の電極を
含んでいる。電極はブリッジ回路に接続されており、こ
れは２つの電極間のインクの電気抵抗を測定している。
【０００７】米国特許第５，４１４，４５２号は論理回
路を使用しており、これは射出された液滴の数を計算
し、その数と、インクリザーバ内のインクの既知の値に
相当する液滴の最大数とを比較している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】理解されるように、従
来技術の参照物のいくつかは電極間のインクの電気抵抗
の変化を測定することに依存する方法を開示している。
しかし、このような方法は電極とインクとの間の直接接
触を必要としており、これは物質的に相溶性の関係を持
つ場合もある。従来技術の方法のいくつかに関連する更
なる問題は、インク供給容器内のインクが完全に消耗さ
れた場合のみに信号が生成されるということである。イ
ンクが完全になくなる前にユーザがインクカートリッジ
を取り替えることができるように、完全なインク消耗の
前の一定のレベルにおいて低インクレベルを示す信号を
提供することが望ましい。
【０００９】使用されているインクのタイプを検出する
付加機能と結合し得るインクレベル感知システムを提供
することも望ましい。このような機能によって、プリン
タドライバは、例えばカラーインクを有するカートリッ
ジを使用したブラックインクのプリント、あるいは備え
付けのタイプのプリントヘッド用にデザインされていな
いインク等誤ったインクのタイプを使用し、それがプリ
ント性能又は信頼性の問題を生じうるようなプリント動
作を防いだり警告することが可能になる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の好適な実施の形
態において、接続されたプリントヘッドにインクを供給
するインク供給タンクの内壁又は外壁上に位置する２つ
の平行なコンデンサプレートの間にインクが誘電媒体を
構成するコンデンサを形成することによって、該タンク
内のインクの低レベルを検出するシステムが提供され
る。ここでＡＣ電圧を生じるコンデンサに回路が接続さ
れるが、この回路を介して流れるＡＣ電流は、同相分及
び９０°異相分に分かれる。これらの成分(components)
はそれぞれ、タンク内のインクのキャパシタンスに比例
し、抵抗に反比例する。タンク内のインクレベルが減少
するにつれ、キャパシタンスは減少し、抵抗は増加す
る。キャパシタンス及び抵抗は、外部回路において測定
可能である。所定値のキャパシタンスを選択し、低イン
クレベル信号を生成することができる。更に、異相分と
同相分の比をとることにより、上記平行なコンデンサプ
レート間のインクのタイプの特性が示される。この比は
電気の漏れと誘電定数との比に等しく、これは各インク
のタイプに対して唯一の数である。
【００１１】代わりの実施の形態において、ＡＣ源は所
定の周波数範囲を有する電圧制御発振器である。ここで
は第１の実施の形態と同一の回路が使用されるが、コン
デンサにかかるＡＣ定電圧源の代わりにプリンタ内の埋
め込みプロセッサが発振器を制御し、これにより該発振
器が所定の周波数範囲を掃引するようにしている。位相
検出された出力は、インクのリアクタンス及び消失に比
例する。インクレベルは前述のように決定されるが、イ
ンクの識別は共振が生じる周波数によって決定される。
共振ピーク点(plot)は、キャパシタンス対周波数をプロ
ットすることによって得られる。これは、マクスウェル
−ワグナー(Maxwell-Wagner)効果と呼ばれる。得られる
プロットはそれぞれのインクのタイプによって異なり、
共振周波数の変化とコンピュータメモリに記憶された特
定タイプの特性との間で様々な変更がなされる。
【００１２】概して、本発明はプリントヘッドにインク
を供給するインク供給タンク内に含まれるインクの所定
の特性を検出するシステムに関し、前記インク供給タン
ク内のインクの両側に配置されるコンデンサプレートを
含むと共に該インクがその間のギャップを部分的に又は
完全に埋める誘電物質を形成するコンデンサと、前記コ
ンデンサプレート間に印加される電位源と、前記コンデ
ンサに接続され、前記タンク内のインクのレベル又は前
記タンク内のインクの誘電定数のいずれかを表す出力信
号を生成する回路手段と、を備える。
【００１３】より詳細には、本発明はプリントヘッドに
インクを供給するインク供給タンク内に含まれるインク
のレベルを検出するシステムに関し、前記インク供給タ
ンク内のインクの両側に配置されるコンデンサプレート
を含むと共に該インクがその間のギャップを部分的に又
は完全に埋める誘電物質を形成するコンデンサと、前記
コンデンサプレート間に印加されるＡＣ電圧源と、前記
コンデンサに接続され、前記インクの所定の特性を表す
出力信号を生成し、前記コンデンサと接地との間に接続
され、また前記コンデンサプレートを帯電する電流に比
例し、又前記タンク内のインクのレベルの関数として変
化する電圧を有すると共に前記ＡＣ電圧源と同相の成分
及び９０°異相の成分を有する抵抗手段を含む回路手段
と、前記印加された電圧信号から得られる信号と前記抵
抗器の出力とを入力として受け取り、前記印加された電
圧と同相である前記電流の振幅に比例するＤＣ電圧と、
前記印加された電圧と９０°異相である前記電流の振幅
に比例する直角位相ＤＣ電圧とを出力として生成する位
相検出手段と、該位相検出手段の前記出力を前記タンク
内の前記インクのレベルを表すデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換手段と、前記デジタル信号を低インクレベル
指示に変換する手段と、を含む。
【００１４】更に、前述の検出システムにおいて、前記
電位源は選択された周波数範囲を有する電圧制御発振器
であり、ここで前記回路手段は、前記コンデンサを介し
て流れ前記電圧と９０°異相である電流に比例すると共
に前記タンク内のインクのレベルの関数として変化する
電圧が印加される抵抗手段と、前記印加された電圧信号
から得られる信号と前記抵抗器の出力とを入力として受
け取り、前記印加された電圧と同相である前記電流の振
幅に比例するＤＣ電圧と、前記印加された電圧と９０°
異相である前記電流の振幅に比例する直角位相ＤＣ電圧
とを出力として生成する位相検出手段と、該位相検出手
段の前記出力を前記タンク内の前記インクのレベルを表
すデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記デジ
タル信号を低インクレベル指示に変換する手段と、前記
インクのリアクタンス及び消失の変化を測定する一方で
前記周波数範囲を掃引する手段と、前記変化を変換して
特定の誘電定数のインクのタイプを識別する手段と、を
含むことを特徴とする。
【００１５】また、本発明はインクタンク内のインクの
容量を検出する方法を含み、該インクの両側にプレート
を配置して該インクがこれらの間に誘電体を形成するコ
ンデンサを形成し、前記コンデンサにＡＣ電圧を印加
し、前記コンデンサと直列に抵抗負荷を接続し、印加さ
れたＡＣ電圧と同相である電流の振幅に比例する第１の
出力電圧信号を生成し、印加された電圧と９０°異相で
ある電流の振幅に比例する第２の出力電圧信号を生成
し、前記２つの電圧をデジタル出力に変換し、該デジタ
ル出力をシステムプロセッサに記憶されたインクの電気
キャパシタンスに対するインク容量を表す曲線上の点を
提供する所定の参照レベルと比較し、前記曲線上の特定
の点が識別されると低インクレベル信号を生成するステ
ップとを含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１はページ幅（全幅）のインク
ジェットプリントシステムを示しており、これにインク
タンク８からインクの供給を受ける。インクタンク８の
インクレベルは、本発明によるインクレベル感知システ
ムによって監視される。インクレベル感知システムは、
フルカラーページ幅プリンタ及び走査タイプのシステム
を含む他のタイプのプリンタに適用できる。走査タイプ
のシステムにおいて、部分幅プリントヘッドはプリント
ゾーンを介して移動する走査キャリッジ上に装着されて
おり、タンク又はカートリッジからインクが供給される
プリントヘッドはキャリッジ上に一体的に装着されるか
又は遠隔位置からチューブを介して接続される。
【００１７】図１を参照すると、全幅ブラックプリント
ヘッド１０は記録媒体１２上に書き込むように配置され
ており、記録媒体１２は所定間隔移動されて (indexed)
矢印１４の方向に移動する。プリントヘッド１０は複数
のモジュール１０Ａから組み立てられており、その内容
が本文に援用される米国特許第５，２２１，３９７号に
記載の技術に従ってモジュール１０Ａは互いに接合さ
れ、１２″アレイが形成される。この実施の形態におい
て、プリントヘッド１０は７，２００個のノズル又は射
出口(jet) を提供する。米国特許第５，２２１，３９７
号に記載のように、プリントヘッドモジュール１０Ａ
は、複数のチャネルとそれらに接続されるインクリザー
バのセットとして使用される凹部の配列を含むチャネル
アレイと、ヒータ素子及びアドレス回路を含むヒータウ
ェハとを互いに精密に接合することにより形成される。
接合されたウェハは細断されて複数の射出口を形成する
プリントヘッドを形成し、各ノズル又は射出口は中にヒ
ータを有するチャネルと接続している。ヒータは選択的
に駆動され、これによりインクを加熱して当該射出口か
らインクの液滴を射出する。インクチャネルは共通のイ
ンクマニホールド１６に流体学的に接続されている。イ
ンクマニホールド１６はプリントヘッド１０の側部に装
着されており、一列に並べられた開口を介してチャネル
アレイのインク取入口と密閉状態でつながっている。マ
ニホールド１６には、柔軟なチューブ１８を介してイン
クカートリッジ８から適切なインク、この実施の形態で
はブラックインクが供給されている。最初からインク９
が充填されているカートリッジ８は２つの容量性プレー
ト８Ａ、８Ｂを有し、これらはカートリッジの内壁に取
り付けられている。容量性プレートは好ましくは金属で
できており、プレートがインクに直接接触する場合はイ
ンクによる化学的腐食に抵抗できるような金属が選択さ
れるべきであり、あるいはその表面は例えば薄いプラス
チック層によって表面処理されるべきである。
【００１８】画像データ信号は、コントローラ２０を介
してプリントヘッド１０に与えられる。コントローラ２
０は、プリントヘッド１０のチャネル内に形成される熱
発生抵抗器に駆動データ及び制御信号を供給する。これ
らの信号は従来通りワイヤ接合部（図示せず）を介して
各モジュール１０Ａ上のドライバ回路及び論理に適用さ
れる。コントローラ２０は、ＣＰＵ、完全なプログラム
を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭを含むマイクロコンピュー
タの形態をとってもよい。コントローラ２０は、記録シ
ート１２のフィード（送り込み）を、以下に説明される
他のプリンタ機能と共に制御する。
【００１９】ライン記録動作が行われる場合、プリント
ヘッド１０の射出口に接続する各抵抗器は与えられる画
像データに従って選択的に駆動され、これによって当該
射出口からインクの液滴が射出され、記録媒体１２の表
面上に記録ラインが形成される。プリントヘッドを続け
て動作させると、タンク８内のインク９のレベルが徐々
に低下する。インクレベルが低下するにつれて、インク
９の測定されるキャパシタンスが減少する。本発明の第
１の実施の形態に従って、ＡＣ源２２からのＡＣ電圧が
プレート８Ａ、８Ｂ間に印加される。プレートを介する
電流の流れの変化は、印加された電圧２２に鑑みて位相
感知ブリッジ回路２４において検出され、デジタル信号
が生成されてコントローラ２０内のプロセッサに送ら
れ、低インクレベル出力信号に変換される。キャパシタ
ンスにおけるこれらの変化は感知され、低インクレベル
警告信号の生成を要求する所定の低レベルに相当する電
気信号に変換される。
【００２０】図２は、ＡＣ電圧２２と、間に誘導体とし
てのインク９を有するプレート８Ａ、８Ｂによって形成
されるコンデンサとを含む回路及び位相感知ブリッジ回
路２４のブロック図を示している。通常約６０ｈｚ〜１
ｋｈｚであるＡＣ電圧がプレート８Ａ、８Ｂ間に印加さ
れる。抵抗器Ｒ１はプレート８Ｂと接地との間に接続さ
れる。抵抗器Ｒ１にかかる電圧はプレート８Ａ、８Ｂを
介して流れる電流に比例し、電圧（の位相）を通常９０
°未満で先導する。抵抗器Ｒ１にかかる電圧は、位相検
出器３０に１つの入力を形成する。検出器３０へのもう
１つの入力は、プレート８Ａ、８Ｂ間のＡＣ電圧から得
られる。検出器３０の出力は、印加された電圧と同相で
ある電流の振幅に比例するＤＣ電圧と、直角位相分と呼
ばれ、印加された電圧と９０°異相である電流の振幅に
比例するＤＣ電圧と、である。同相電圧及び異相電圧は
２チャネルＡ／Ｄコンバータ３２に入力され、該Ａ／Ｄ
コンバータ３２はデジタル出力を生成してコントローラ
２０内の埋め込みプロセッサに送る。このデジタル出力
信号はインク９のレベルによって決定されたコンデンサ
の電気キャパシタンスに比例し、従って所定の低インク
レベルに相当するプロセッサに記憶された値と比較する
ことが可能である。低インクレベルに達すると、コント
ローラによって適切な低インク警告信号が生成され、こ
れは低インク表示を生成するために使用される。
【００２１】この実施の形態の１つの例として、４００
４プリンタ用のゼロックス(Xerox)ブラックインクカー
トリッジをカートリッジ８として使用した。カートリッ
ジ８の内部にはインク６４ｇを浸したフェルトパッドが
充填されており、インクは４００４プリンタ用のカート
リッジに充填されて目下販売されている標準Ｐ２Ａブラ
ックインクである。プレート８Ａ、８Ｂは２．２５×
２．２５インチのアルミニウムプレートであり、カート
リッジの内壁にエポキシによって接合されている。スプ
ラーグ (Sprague)モデルＴ０−６キャパシタンスブリッ
ジによって測定された電気キャパシタンスは、約８００
μＦであった。図３は、Ｐ２Ａインクに関するインク容
量対電気キャパシタンスのプロット４０（実線）と、後
述される２つの他のインクに関するプロット４２、４４
を示している。６０ｈｚの電圧が電圧源２２からプレー
トに印加された。プロット４０は、測定された電気キャ
パシタンスはインク容量が減少するに従って減少するこ
とを示している。フェルトパッドが完全に乾燥している
場合、測定されるキャパシタンスは１００ｐＦ未満であ
る。例えば、３０ｇ、２０ｇ及び１０ｇなど、低インク
信号を表すために１つ又はそれより多くのインクレベル
を選択できることは明らかである。所定のインクレベル
に相当する参照レベルは、後の比較のためにプロセッサ
に記憶される。
【００２２】破線及び点線の形でそれぞれ示されるプロ
ット４２及び４４は、２つの他のタイプのインクの測定
を表している。プロット４２は、以下の特徴（即ち、比
較的速乾性で、低粘性である）を有するＨＱＦＤブラッ
クインクである。プロット４４は、以下の特徴（即ち、
シアン染色着色剤）を有するカリスマ(Charisma)シアン
インクである。図３にみられるように、インク容量と測
定される電気キャパシタンスとの間の関係はそれぞれの
インクによって異なる。これによって本発明の第２の特
徴が可能になる。即ち、カートリッジ８内の特定のイン
クのタイプを識別し、そのインクを意図されるプリント
機能と比較して適切な特性（濃度、色など）のインクが
カートリッジ内に含まれていることを確実にする。例え
ば、特定のプリントモードがＰ２Ａブラックインクの使
用を必要とする場合、十分なインクが充填されているコ
ンデンサの測定はプロット４０において約８００μＦの
第１の点を提供するはずである。実際の読み取りがシア
ンインクの存在を示す６００μＦである場合、警告指示
を作動させ、適切なインクタンク（ブラック）が挿入さ
れるまでプリントを休止することができる。新しいイン
クがプリンタに挿入されると、将来の使用のために適切
な参照情報をプロセッサに記憶することができる。１つ
のアプローチは、連続的に読み取られるＲＯＭに接続さ
れるカートリッジに別個に接触することによって、プリ
ントヘッドのインクに関する情報を電気的に符号化する
ことである。
【００２３】あらゆる新しいインクを収容するための
（正確さは減少するが）異なるアプローチは、プリンタ
内のセンサを校正することである。初めて新しいインク
が使用される際に、電気キャパシタンスを測定して記憶
することが可能である。次に、（プリントデータを計算
することによって決定される）所定数のジェット噴出の
後に電気キャパシタンスを再び測定し、ゼロインクレベ
ルまで補外することができる。
【００２４】インクのキャパシタンス効果が非常に高い
ため、未充填カートリッジのキャパシタンスの補正は不
必要であることがわかった。これは、測定を正確なもの
にする。また、この高キャパシタンスの故、カートリッ
ジの周囲の物のキャパシタンスによる影響は殆どなかっ
た。使用したキャパシタンスブリッジは６０ｈｚで作動
し、プレート間に正確なキャパシタンスを生じた。これ
は、キャパシタンスブリッジが直角位相分のみを測定し
たからである。漏れ又は力率もまた測定されたが、これ
は常に非常に高く、５０％に達することがわかった。こ
の実施例においては、キャパシタンス測定システムを選
択する際に注意が必要である。いくつかのデジタルタイ
プのキャパシタンスメータは、高い漏れ電流が存在する
場合に誤った読み取りを行うことで知られている。従っ
て、位相感知ブリッジ回路２４を使用すると、直角位相
分のみを測定することによって結果に影響を与える漏れ
を生じることなく正確なキャパシタンスが得られる。
【００２５】直角位相分と同相分との比をとることによ
り、プレート間のインクのタイプも示される。この比は
特定の漏れと誘電定数との比に等しく、これは各インク
のタイプに対して唯一の数である。この特性は、使用さ
れているインクのタイプを決定する際にも有用である。
更に、インクジェットプリントに関する他の機能を有す
るインク成分の副産物である特徴を単に使用するのでは
なく、特定の特徴を生じる添加剤を組み込むようにイン
クをデザインすることも可能である。
【００２６】この実施の形態の他の変形が可能である。
図６に示されるように、プレートはカートリッジの外側
に位置してもよく、これによってプレートはプリンタの
一部となり、カートリッジ又はインク供給部が取り替え
られる際に取り替えられる必要がなくなる。この例で
は、新しいインクタンクを挿入するためにコンデンサプ
レート８Ａ、８Ｂは隔てられており、次に圧縮ばね７が
タンクの壁１１にプレート８Ａを押圧している。固定さ
れたプレート８Ｂは、反対側の壁に抗するように保持さ
れる。電気的測定の詳細の変更も可能である。例におい
て使用された６０ｈｚよりも高い測定周波数が有益であ
ろう。これによって容量性インピーダンスがより低くな
り、測定においてみられる高い力率が多少減少する。
【００２７】図１の実施の形態は、インクタンクがプリ
ントゾーン外の固定位置に配置されるページ幅プリント
システムにおいて使用されるインクレベル感知システム
を示したが、本発明は走査タイプのシステムにおける使
用も可能であり、ここで１つ又はそれ以上の部分幅アレ
イプリントヘッドが走査キャリッジ上に装着され、イン
クタンクはプリントヘッドに機械的に一体化されてい
る。走査システムに関する開示は、例えば米国特許第
４，５７１，５９９号及び米国特許第３２，５７２号
（再発行）においてみられ、これらの関連部分は本文中
に援用される。
【００２８】本発明の第２の実施の形態に従って、コン
デンサプレート間に印加されるＡＣ定電圧の代わりに、
図４に示されるような電圧制御発振器（ＶＣＯ）２２′
がプレート８Ａ、８ＢにわたってＡＣ電圧を印加する。
回路２４は、図２の実施の形態において前述されたもの
と同じように動作する。選択された時間において、コン
トローラ２０の埋め込みプロセッサは選択された周波数
範囲において電圧制御発振器２２′の周波数範囲を掃引
する。位相検出器３０からの２つの出力はリアクタンス
及びインクの消失に比例する。プロセッサ内の単純アル
ゴリズムは、図５のプロットに示される情報を抽出す
る。これらのプロットは、電気キャパシタンス又は消失
係数Ｄ対周波数をプロットすることにより生じる。
【００２９】第２の例において、この図４の実施の形態
に関しては、プレート８Ａ、８Ｂは再び、ゼロックス４
００４プリンタ用のインクジェットカートリッジの内壁
にエポキシ接合された２．２５×２．２５インチのアル
ミニウムプレートである。プレートは、ヒューレットパ
ッカード (Hewlett Packard)モデル４１９４Ａインピー
ダンスアナライザに取り付けられた。周波数は１ＭＨｚ
から４０ＭＨｚに掃引された。Ｄにおいて一定の共振ピ
ークがみられる（Ｄは消失係数であり、これは標準の数
式によって同相分及び直角位相分から容易に計算され
る）。同様に、測定されたキャパシタンスは示されるよ
うなマクスウェル−ワグナー消失曲線を象徴する共振反
応を有している。
【００３０】１回の掃引で４つの数が容易に得られる。
即ち、（１）共振を下回るキャパシタンス、（２）共振
を下回るキャパシタンスとの間の差異がΔＣである共振
を上回るキャパシタンス、（３）共振周波数及び（４）
共振曲線Ｄの高さ、である。いくつかのインクが試さ
れ、インクによって４〜２８ＭＨｚの間の異なる周波数
が観察された。浄水がテストセルに挿入されると、この
周波数範囲において共振は生じない。
【００３１】共振周波数はインクのタイプの指標である
が、存在するインクの量によって共振の移動が多少生じ
ることがわかった。これは、分子のコンプライアンス及
び共振に関係のない分子のキャパシタンスの双方が共振
の有効キャパシタンスに貢献する、という事実による。
共振に貢献する分子の慣性のモーメントは共振における
有効インダクタンスを決定し、対応するシフトを持たな
い。しかし、誘導性のエラーではないこの容量エラー
は、キャパシタンスを測定し、インクの量によって妨害
されない共振周波数を計算することによって補正が可能
である。これは、誘導測定において標準的な手順であ
る。
【００３２】いずれにせよ、これらの４つの数を異なる
インクが共通に有することはとても起こりそうにないた
め、４つの数のセットの独自性が確実にされる。必要に
応じて特別な添加剤をインクに混合し、例えば共振効果
を高めたり又は所望の周波数にピークをシフトさせるこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ページ幅インクジェットプリンタに組み込まれ
た本発明のインクレベル感知システムを示している。
【図２】図１のインクタンクに関連する回路を示してお
り、これは低レベル信号及び／又はインクのタイプの信
号を得るために使用される。
【図３】インクの容量及びインクの電気キャパシタンス
をプロットすることによって得られたインクのタイプの
プロットを示している。
【図４】図２の回路に変更を加えたものであり、ＡＣ定
電圧源を可変周波数電圧源に代えている。
【図５】図４の実施の形態に関して、電気キャパシタン
ス対周波数をプロットすることによって得られたプロッ
トである。
【図６】図２のインクタンクの代わりの実施の形態であ
り、コンデンサプレートはタンクの外壁に取り付けられ
ている。
【符号の説明】
８ インクタンク ８Ａ、８Ｂ コンデンサプレート ９ インク １０ プリントヘッド ２０ コントローラ ２２ ＡＣ源 ２２′ 電圧制御発振器 ２４ ブリッジ回路 ３０ 位相検出器 ３２ ２チャネルＡ／Ｄコンバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲイリー エー．ニーゼル アメリカ合衆国 14580 ニューヨーク州 ウェブスター ウッダード ロード 1819 (72)発明者 ジョン エイチ．スロウィック アメリカ合衆国 14526 ニューヨーク州 ペンフィールド コウチマン ドライブ 35

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリントヘッドにインクを供給するイン
    ク供給タンク内に含まれるインクの所定の特性を検出す
    るシステムであって、 前記インク供給タンク内のインクの両側に配置されるコ
    ンデンサプレートを含むと共に該インクをその誘電体と
    して形成するコンデンサと、 前記コンデンサプレート間に印加される電位源と、 前記コンデンサに接続され、前記タンク内のインクのレ
    ベル又は前記タンク内のインクの誘電定数のいずれかを
    表す出力信号を生成する回路手段と、 を備えた、検出システム。
  2. 【請求項２】 前記電位源は交流電圧であり、前記回路
    手段は、前記コンデンサと接地との間に接続され、また
    前記コンデンサを介して流れ前記電圧と９０°異相であ
    る電流に比例すると共に前記タンク内のインクのレベル
    の関数として変化する電圧が印加される抵抗手段と、 前記印加された電圧信号から得られる信号と前記抵抗器
    の出力とを入力として受け取り、前記印加された電圧と
    同相である前記電流の振幅に比例するＤＣ電圧と、前記
    印加された電圧と９０°異相である前記電流の振幅に比
    例する直角位相ＤＣ電圧とを出力として生成する位相検
    出手段と、 該位相検出手段の前記出力を前記タンク内の前記インク
    のレベルを表すデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段
    と、 前記デジタル信号を低インクレベル指示に変換する手段
    と、 を含む、請求項１に記載の検出システム。
  3. 【請求項３】 前記電位源は選択された周波数範囲を有
    する電圧制御発振器であり、ここで前記回路手段は、前
    記コンデンサを介して流れ前記電圧と９０°異相である
    電流に比例すると共に前記タンク内のインクのレベルの
    関数として変化する電圧が印加される抵抗手段と、 前記印加された電圧信号から得られる信号と前記抵抗器
    の出力とを入力として受け取り、前記印加された電圧と
    同相である前記電流の振幅に比例するＤＣ電圧と、前記
    印加された電圧と９０°異相である前記電流の振幅に比
    例する直角位相ＤＣ電圧とを出力として生成する位相検
    出手段と、 該位相検出手段の前記出力を前記タンク内の前記インク
    のレベルを表すデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段
    と、 前記デジタル信号を低インクレベル指示に変換する手段
    と、 前記インクのリアクタンス及び消失の変化を測定する一
    方で前記周波数範囲を掃引する手段と、 前記変化を変換して特定の誘電定数のインクのタイプを
    識別する手段と、 を含む、請求項１に記載の検出システム。
JP8314388A 1995-12-18 1996-11-26 検出システム Pending JPH09174878A (ja)

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