JPH10305590A - インク残量検知センサ - Google Patents
インク残量検知センサInfo
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- JPH10305590A JPH10305590A JP9117850A JP11785097A JPH10305590A JP H10305590 A JPH10305590 A JP H10305590A JP 9117850 A JP9117850 A JP 9117850A JP 11785097 A JP11785097 A JP 11785097A JP H10305590 A JPH10305590 A JP H10305590A
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- ink cartridge
- absorber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インクジェット記録装置に使用するインクカ
ートリッジ内部のインク残量を検出するインク残量検知
センサにおいてインクカートリッジ内部にスポンジ状の
インク吸収体を設けた場合においても正しくインク残量
を検出することができるインク残量検知センサを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 圧電素子を接合した振動板を含み、前記
振動板がインクカートリッジ内部のインクに接触する
も、インクカートリッジ内部に設置されたインクを含浸
するインク吸収体２に対して前記振動板が接することが
ないように前記インク吸収体２との間に所定の間隔を確
保した状態で上記インクカートリッジにセンサ素子３を
保持させたものである。
ートリッジ内部のインク残量を検出するインク残量検知
センサにおいてインクカートリッジ内部にスポンジ状の
インク吸収体を設けた場合においても正しくインク残量
を検出することができるインク残量検知センサを提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 圧電素子を接合した振動板を含み、前記
振動板がインクカートリッジ内部のインクに接触する
も、インクカートリッジ内部に設置されたインクを含浸
するインク吸収体２に対して前記振動板が接することが
ないように前記インク吸収体２との間に所定の間隔を確
保した状態で上記インクカートリッジにセンサ素子３を
保持させたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクカートリッ
ジ、特にインクジェット記録装置に使用するインクカー
トリッジ内部のインク残量を検出するインク残量検知セ
ンサに関する。
ジ、特にインクジェット記録装置に使用するインクカー
トリッジ内部のインク残量を検出するインク残量検知セ
ンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】１個以上のインクジェットヘッドを有
し、紙その他の記録媒体にインク滴を飛ばして図形や文
字等を作るプリンタが最近脚光を浴びている。斯かるプ
リンタは一般に交換可能なインクカートリッジを使用す
るため、インクカートリッジ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知センサを設ける必要があ
る。従来のインク残量検知センサの一例としては特公平
３−５５３１３号公報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カートリッジ内部のインクに
浸されるように配置される２本のステンレス製のプロー
ブを有し、このプローブ間に電圧を印加してインクの抵
抗値をモニタすることによりカートリッジ内部のインク
残量を検出する。
し、紙その他の記録媒体にインク滴を飛ばして図形や文
字等を作るプリンタが最近脚光を浴びている。斯かるプ
リンタは一般に交換可能なインクカートリッジを使用す
るため、インクカートリッジ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知センサを設ける必要があ
る。従来のインク残量検知センサの一例としては特公平
３−５５３１３号公報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カートリッジ内部のインクに
浸されるように配置される２本のステンレス製のプロー
ブを有し、このプローブ間に電圧を印加してインクの抵
抗値をモニタすることによりカートリッジ内部のインク
残量を検出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、インクカートリッジ内部にスポンジ状
のインク吸収体を設けた方式のインクカートリッジを採
用にあたり、インクの残量が少なくなってもインク吸収
体に吸い込まれたわずかなインクが複数設けられたプロ
ーブの間の電気導通路を形成してしまうため、正しくイ
ンク残量を検出できない。また、プローブを介してイン
クに電圧を印加するため、インク材質の電気分解により
インクが変質するという問題があった。
従来の構成では、インクカートリッジ内部にスポンジ状
のインク吸収体を設けた方式のインクカートリッジを採
用にあたり、インクの残量が少なくなってもインク吸収
体に吸い込まれたわずかなインクが複数設けられたプロ
ーブの間の電気導通路を形成してしまうため、正しくイ
ンク残量を検出できない。また、プローブを介してイン
クに電圧を印加するため、インク材質の電気分解により
インクが変質するという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明のインク残量検知センサは、圧電素子を接合
した振動板を含み、前記振動板がインクカートリッジ内
部のインクに接触するも、インクカートリッジ内部に設
置されたインクを含浸するインク吸収体に対して前記振
動板が接することがないように前記インク吸収体との間
に所定の間隔を確保した状態で上記インクカートリッジ
に保持されたセンサ素子と、前記振動板を振動させるた
めに前記圧電素子の電極に接続され、前記振動板の固有
共振周波数で励振を行う増幅器と、この増幅器から出力
される電気信号を検出する検波器と、この検波器からの
電気信号を基準信号と比較しインクの有無を知らせる信
号を出力する比較器とを備えたものである。この構成に
よってインクカートリッジ内部にスポンジ状のインク吸
収体を設けた方式のインクカートリッジでも正しくイン
ク残量を検出することが可能となる。
め、本発明のインク残量検知センサは、圧電素子を接合
した振動板を含み、前記振動板がインクカートリッジ内
部のインクに接触するも、インクカートリッジ内部に設
置されたインクを含浸するインク吸収体に対して前記振
動板が接することがないように前記インク吸収体との間
に所定の間隔を確保した状態で上記インクカートリッジ
に保持されたセンサ素子と、前記振動板を振動させるた
めに前記圧電素子の電極に接続され、前記振動板の固有
共振周波数で励振を行う増幅器と、この増幅器から出力
される電気信号を検出する検波器と、この検波器からの
電気信号を基準信号と比較しインクの有無を知らせる信
号を出力する比較器とを備えたものである。この構成に
よってインクカートリッジ内部にスポンジ状のインク吸
収体を設けた方式のインクカートリッジでも正しくイン
ク残量を検出することが可能となる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、圧電素子を接合した振動板を含み、前記振動板がイ
ンクカートリッジ内部のインクに接触するも、インクカ
ートリッジ内部に設置されたインクを含浸するインク吸
収体に対して前記振動板が接することがないように前記
インク吸収体との間に所定の間隔を確保した状態で上記
インクカートリッジに保持されたセンサ素子と、前記セ
ンサ素子を振動させるために前記圧電素子の電極に接続
され、前記振動板の固有共振周波数で励振を行う増幅器
と、この増幅器から出力される電気信号を検出する検波
器と、この検波器からの電気信号を基準信号と比較しイ
ンクの有無を知らせる信号を出力する比較器とを備えた
ものであり、この構成によって、インクカートリッジ内
部にスポンジ状のインク吸収体を設けた方式のインクカ
ートリッジでも正しくインク残量を検出できるという作
用を有する。
は、圧電素子を接合した振動板を含み、前記振動板がイ
ンクカートリッジ内部のインクに接触するも、インクカ
ートリッジ内部に設置されたインクを含浸するインク吸
収体に対して前記振動板が接することがないように前記
インク吸収体との間に所定の間隔を確保した状態で上記
インクカートリッジに保持されたセンサ素子と、前記セ
ンサ素子を振動させるために前記圧電素子の電極に接続
され、前記振動板の固有共振周波数で励振を行う増幅器
と、この増幅器から出力される電気信号を検出する検波
器と、この検波器からの電気信号を基準信号と比較しイ
ンクの有無を知らせる信号を出力する比較器とを備えた
ものであり、この構成によって、インクカートリッジ内
部にスポンジ状のインク吸収体を設けた方式のインクカ
ートリッジでも正しくインク残量を検出できるという作
用を有する。
【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、増幅器が可聴周波数より高い特定周波数
の電気信号を選択もしくは排除するフィルタを含む構成
であり、センサ素子がインク液面から露出している場合
のみセンサ素子をセンサ素子の振動板の共振周波数で励
振させることにより、インク残量の有無を電気信号とし
て検出することができるという作用を有する。
発明において、増幅器が可聴周波数より高い特定周波数
の電気信号を選択もしくは排除するフィルタを含む構成
であり、センサ素子がインク液面から露出している場合
のみセンサ素子をセンサ素子の振動板の共振周波数で励
振させることにより、インク残量の有無を電気信号とし
て検出することができるという作用を有する。
【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、振動板をインクカートリッジの下方側面
または底面に設置した構成であり、センサ素子が厚みが
薄く小型であるという特徴によりセンサ素子を設置する
場所に制約が少なく、また任意の角度で設置することが
できるという作用を有する。
発明において、振動板をインクカートリッジの下方側面
または底面に設置した構成であり、センサ素子が厚みが
薄く小型であるという特徴によりセンサ素子を設置する
場所に制約が少なく、また任意の角度で設置することが
できるという作用を有する。
【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、振動板が金属板からなり、インクカート
リッジに設けた開口部を塞ぐように当該インクカートリ
ッジの外壁面に取付けられ、且つインク吸収体との間に
インクの表面張力によってインクが保持されないだけの
所定の間隔を確保するように構成しており、インクに圧
電素子が常時接することなく金属板により十分な強度を
確保することができ、また、インクカートリッジ内部に
インク吸収体を有する場合においてもインクの残量を正
確に検知することができるという作用を有する。
発明において、振動板が金属板からなり、インクカート
リッジに設けた開口部を塞ぐように当該インクカートリ
ッジの外壁面に取付けられ、且つインク吸収体との間に
インクの表面張力によってインクが保持されないだけの
所定の間隔を確保するように構成しており、インクに圧
電素子が常時接することなく金属板により十分な強度を
確保することができ、また、インクカートリッジ内部に
インク吸収体を有する場合においてもインクの残量を正
確に検知することができるという作用を有する。
【０００９】請求項５に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、振動板が金属板よりなり、インクカート
リッジ内部に突起を設けた構造とすることにより、イン
ク吸収体とセンサ素子との間に所定の間隔を確保するこ
とが可能となり、インクカートリッジ内部にインク吸収
体を有する場合においてもインクの残量を正確に検知す
ることができるという作用を有する。
発明において、振動板が金属板よりなり、インクカート
リッジ内部に突起を設けた構造とすることにより、イン
ク吸収体とセンサ素子との間に所定の間隔を確保するこ
とが可能となり、インクカートリッジ内部にインク吸収
体を有する場合においてもインクの残量を正確に検知す
ることができるという作用を有する。
【００１０】請求項６に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、振動板のインクカートリッジ内部に対応
する表面に絶縁膜を設けた構成であり、インクの成分中
に金属イオンを含む場合などインクに直接金属が接する
とインクが変質する場合に有効であり、また、インクに
電圧を印加することなくインク残量を検出することがで
きるという作用を有する。
発明において、振動板のインクカートリッジ内部に対応
する表面に絶縁膜を設けた構成であり、インクの成分中
に金属イオンを含む場合などインクに直接金属が接する
とインクが変質する場合に有効であり、また、インクに
電圧を印加することなくインク残量を検出することがで
きるという作用を有する。
【００１１】請求項７に記載の発明は、請求項６記載の
発明において、絶縁膜の表面に単分子膜よりなる撥水性
の保護膜を設けた構成であり、単分子膜によって金属表
面がインクに直接接しないように保護することができ、
かつ、センサ素子表面のインクの撥水性を高めることが
可能であるという作用を有する。
発明において、絶縁膜の表面に単分子膜よりなる撥水性
の保護膜を設けた構成であり、単分子膜によって金属表
面がインクに直接接しないように保護することができ、
かつ、センサ素子表面のインクの撥水性を高めることが
可能であるという作用を有する。
【００１２】請求項８に記載の発明は、圧電素子を接合
した振動板と、この振動板を内部に支持しインクカート
リッジに設けた開口部に取付けられる有底筒状のホルダ
とを備え、インクカートリッジ内部におけるホルダの外
周囲にインクカートリッジ内部と連通する孔を設け、前
記振動板がインクカートリッジ内部のインクに接触する
も、インクカートリッジ内部のインク吸収体に対して前
記振動板が接することがないように前記インク吸収体と
の間に所定の間隔を確保した構成であり、ホルダをイン
クカートリッジの開口部に取り付けるだけで簡単にセン
サ素子を組み付けることができ、かつ、インク吸収体と
センサ素子表面との十分な距離を確保することができる
という作用を有する。
した振動板と、この振動板を内部に支持しインクカート
リッジに設けた開口部に取付けられる有底筒状のホルダ
とを備え、インクカートリッジ内部におけるホルダの外
周囲にインクカートリッジ内部と連通する孔を設け、前
記振動板がインクカートリッジ内部のインクに接触する
も、インクカートリッジ内部のインク吸収体に対して前
記振動板が接することがないように前記インク吸収体と
の間に所定の間隔を確保した構成であり、ホルダをイン
クカートリッジの開口部に取り付けるだけで簡単にセン
サ素子を組み付けることができ、かつ、インク吸収体と
センサ素子表面との十分な距離を確保することができる
という作用を有する。
【００１３】（実施の形態１）以下本発明の第１の実施
の形態を図１、図２を参照しながら説明する。図１にお
いて、１はインクカートリッジケース、２はインクカー
トリッジケース１内に設けたインク吸収体、３は振動板
の片面に圧電素子を接合したセンサ素子、４はインク吸
収体２とセンサ素子３との間に十分な間隔を確保するた
めセンサ素子周辺にリング状に配した複数の突起、５は
インクカートリッジケース１に設けた開口部であり、セ
ンサ素子３はインクカートリッジケース１に設けた開口
部５内に設置されている。ここで、センサ素子３は振動
板面がインクカートリッジ内部を向くように開口部５に
設置されていることは言うまでもない。
の形態を図１、図２を参照しながら説明する。図１にお
いて、１はインクカートリッジケース、２はインクカー
トリッジケース１内に設けたインク吸収体、３は振動板
の片面に圧電素子を接合したセンサ素子、４はインク吸
収体２とセンサ素子３との間に十分な間隔を確保するた
めセンサ素子周辺にリング状に配した複数の突起、５は
インクカートリッジケース１に設けた開口部であり、セ
ンサ素子３はインクカートリッジケース１に設けた開口
部５内に設置されている。ここで、センサ素子３は振動
板面がインクカートリッジ内部を向くように開口部５に
設置されていることは言うまでもない。
【００１４】インクの液面がセンサ素子３の位置よりも
上である場合にはセンサ素子３の表面にはインクが接触
しており、センサ素子３の固有共振周波数はインクが接
触していないときに比べて低くなる。一方、インクカー
トリッジ内部のインク残量が少なくなると、センサ素子
３の表面にインクが接触しなくなり、センサ素子３の固
有共振周波数は高くなる。この時、インク吸収体２がセ
ンサ素子３に接触していると、固有共振周波数の変化は
小さくなり検出が困難になる。また、インク吸収体２と
センサ素子３の距離が接近していると、表面張力によっ
てインクがインク吸収体２とセンサ素子３との間に保持
されてインクの液面低下を検出することが困難になる
が、突起４がインク吸収体２を押圧することによりイン
ク吸収体２とセンサ素子３との間には充分な間隔が確保
されている。
上である場合にはセンサ素子３の表面にはインクが接触
しており、センサ素子３の固有共振周波数はインクが接
触していないときに比べて低くなる。一方、インクカー
トリッジ内部のインク残量が少なくなると、センサ素子
３の表面にインクが接触しなくなり、センサ素子３の固
有共振周波数は高くなる。この時、インク吸収体２がセ
ンサ素子３に接触していると、固有共振周波数の変化は
小さくなり検出が困難になる。また、インク吸収体２と
センサ素子３の距離が接近していると、表面張力によっ
てインクがインク吸収体２とセンサ素子３との間に保持
されてインクの液面低下を検出することが困難になる
が、突起４がインク吸収体２を押圧することによりイン
ク吸収体２とセンサ素子３との間には充分な間隔が確保
されている。
【００１５】図２は第１の実施の形態の電気回路部を説
明するブロック図である。図２において、１０はインク
カートリッジに保持されたセンサ素子３を振動させるた
めに圧電素子６の電極７に接続され、前記センサ素子３
の固有共振周波数で励振を行う増幅器、１１はこの増幅
器１０から出力される電気信号を検出する検波器、１２
はこの検波器１１からの電気信号を基準信号と比較しイ
ンク残量に相当する信号を出力する比較器である。ここ
で、上記センサ素子３は金属板よりなる振動板９の片面
に圧電素子６を接合し、その圧電素子６に電極７ａ，７
ｂを設けたものである。増幅器１０は上記電極７ｂに接
続したバンドパスフィルタ１３と、このバンドパスフィ
ルタ１３の出力から抵抗２１を介して反転入力端子に接
続し反転入力端子と出力端子間に抵抗２２を接続すると
ともに非反転入力端子を接地した演算増幅器２３の出力
を上記電極７ａに接続している。検波器１１は上記増幅
器１０の出力をコンデンサ２４を介して接続したダイオ
ード２５を含み、このダイオード２５のアノードを抵抗
２６を介して接地すると共にカソードをコンデンサ２７
を介して接地したものである。比較器１２は上記検波器
１１の出力を反転入力端子に接続した演算増幅器２８よ
りなり、上記演算増幅器２８の非反転入力端子に基準電
圧が印加されるように構成されている。
明するブロック図である。図２において、１０はインク
カートリッジに保持されたセンサ素子３を振動させるた
めに圧電素子６の電極７に接続され、前記センサ素子３
の固有共振周波数で励振を行う増幅器、１１はこの増幅
器１０から出力される電気信号を検出する検波器、１２
はこの検波器１１からの電気信号を基準信号と比較しイ
ンク残量に相当する信号を出力する比較器である。ここ
で、上記センサ素子３は金属板よりなる振動板９の片面
に圧電素子６を接合し、その圧電素子６に電極７ａ，７
ｂを設けたものである。増幅器１０は上記電極７ｂに接
続したバンドパスフィルタ１３と、このバンドパスフィ
ルタ１３の出力から抵抗２１を介して反転入力端子に接
続し反転入力端子と出力端子間に抵抗２２を接続すると
ともに非反転入力端子を接地した演算増幅器２３の出力
を上記電極７ａに接続している。検波器１１は上記増幅
器１０の出力をコンデンサ２４を介して接続したダイオ
ード２５を含み、このダイオード２５のアノードを抵抗
２６を介して接地すると共にカソードをコンデンサ２７
を介して接地したものである。比較器１２は上記検波器
１１の出力を反転入力端子に接続した演算増幅器２８よ
りなり、上記演算増幅器２８の非反転入力端子に基準電
圧が印加されるように構成されている。
【００１６】センサ素子３は増幅器１０によっていわゆ
る圧電ブザーの自励発振の原理で振動し、その振動周波
数はセンサ素子３の固有共振周波数となる。固有共振周
波数は一般的に振動板のサイズに反比例し振動板の厚さ
に比例する。厚さが厚すぎるとインクの液面の検知の感
度が悪くなるため可能な限り薄いことが望ましい。
る圧電ブザーの自励発振の原理で振動し、その振動周波
数はセンサ素子３の固有共振周波数となる。固有共振周
波数は一般的に振動板のサイズに反比例し振動板の厚さ
に比例する。厚さが厚すぎるとインクの液面の検知の感
度が悪くなるため可能な限り薄いことが望ましい。
【００１７】センサ素子３と増幅器１０で構成される発
振回路が発振している場合は検波器１１によって発振の
交流信号が直流電圧に変換され、検波器１１の出力電圧
は増加する。この直流電圧を比較器１２でレベル判定し
てインクの有無を電気信号として出力することができ
る。上記バンドパスフィルタ１３は非反転入力端子が接
地され、反転入力端子と出力端子間に抵抗３１とコンデ
ンサ３０との並列回路が接続された演算増幅器２９より
構成されており、コンデンサ３３と抵抗３２の直列回路
を介して上記演算増幅器２９の反転入力端子に上記電極
７ｂを接続している。このバンドパスフィルタ１３は可
聴周波数より高い特定周波数の電気信号を選択するもの
であり、このフィルタの帯域特性を図３に示す。図３に
示すようにインクが無い状態でのセンサ素子３の固有共
振周波数をｆ２とすると、ｆ２とバンドパスフィルタの
帯域周波数は一致しており、増幅器１０はこの周波数に
おいてセンサ素子３を振動させるに十分なゲインを有す
る。しかしながら、インクがセンサ素子３の表面に接し
ている状態ではセンサ素子３の固有共振周波数はｆ１ま
で低下する。ｆ１とバンドパスフィルタの帯域周波数と
は一致しないため増幅器１０はこの周波数において十分
なゲインがなくセンサ素子３は振動しない。よって増幅
器１０の出力端子に交流信号は生じないため、検波器１
１の出力電圧は低くなり、比較器１２の出力は高くな
る。
振回路が発振している場合は検波器１１によって発振の
交流信号が直流電圧に変換され、検波器１１の出力電圧
は増加する。この直流電圧を比較器１２でレベル判定し
てインクの有無を電気信号として出力することができ
る。上記バンドパスフィルタ１３は非反転入力端子が接
地され、反転入力端子と出力端子間に抵抗３１とコンデ
ンサ３０との並列回路が接続された演算増幅器２９より
構成されており、コンデンサ３３と抵抗３２の直列回路
を介して上記演算増幅器２９の反転入力端子に上記電極
７ｂを接続している。このバンドパスフィルタ１３は可
聴周波数より高い特定周波数の電気信号を選択するもの
であり、このフィルタの帯域特性を図３に示す。図３に
示すようにインクが無い状態でのセンサ素子３の固有共
振周波数をｆ２とすると、ｆ２とバンドパスフィルタの
帯域周波数は一致しており、増幅器１０はこの周波数に
おいてセンサ素子３を振動させるに十分なゲインを有す
る。しかしながら、インクがセンサ素子３の表面に接し
ている状態ではセンサ素子３の固有共振周波数はｆ１ま
で低下する。ｆ１とバンドパスフィルタの帯域周波数と
は一致しないため増幅器１０はこの周波数において十分
なゲインがなくセンサ素子３は振動しない。よって増幅
器１０の出力端子に交流信号は生じないため、検波器１
１の出力電圧は低くなり、比較器１２の出力は高くな
る。
【００１８】尚、本例ではバンドパスフィルタ１３の帯
域特性として可聴周波数より高い特定周波数の電気信号
を選択するものについて説明したが、他に可聴周波数よ
り高い特定周波数の電気信号を排除する方法も可能であ
る。この場合の電気回路ブロック図を図４に示す。図４
において、１０はインクカートリッジに保持されたセン
サ素子３を振動させるために圧電素子６の電極７に接続
され、前記センサ素子３の固有共振周波数で励振を行う
増幅器、１１はこの増幅器１０から出力される電気信号
を検出する検波器、１２はこの検波器１１からの電気信
号を基準信号と比較しインク残量に相当する信号を出力
する比較器である。ここで、上記センサ素子３は金属板
よりなる振動板９の片面に圧電素子６を接合し、その圧
電素子６に電極７ａ，７ｂを設けたものである。増幅器
１０は上記電極７ｂに接続したバンドパスフィルタ１３
と、このバンドパスフィルタ１３の出力から抵抗４２を
介して非反転入力端子に接続し非反転入力端子と接地端
子間に抵抗４３を接続するとともに反転入力端子を抵抗
４４を介して接地し、出力端子と非反転入力端子間に抵
抗器４５を接続し、この演算増幅器２３の出力を上記電
極７ａに接続している。検波器１１は上記増幅器１０の
出力をコンデンサ２４を介して接続したダイオード２５
を含み、このダイオード２５のアノードを抵抗２６を介
して接地すると共にカソードをコンデンサ２７を介して
接地したものである。比較器１２は上記検波器１１の出
力を反転入力端子に接続した演算増幅器２８よりなり、
上記演算増幅器２８の非反転入力端子に基準電圧が印加
されるように構成されている。
域特性として可聴周波数より高い特定周波数の電気信号
を選択するものについて説明したが、他に可聴周波数よ
り高い特定周波数の電気信号を排除する方法も可能であ
る。この場合の電気回路ブロック図を図４に示す。図４
において、１０はインクカートリッジに保持されたセン
サ素子３を振動させるために圧電素子６の電極７に接続
され、前記センサ素子３の固有共振周波数で励振を行う
増幅器、１１はこの増幅器１０から出力される電気信号
を検出する検波器、１２はこの検波器１１からの電気信
号を基準信号と比較しインク残量に相当する信号を出力
する比較器である。ここで、上記センサ素子３は金属板
よりなる振動板９の片面に圧電素子６を接合し、その圧
電素子６に電極７ａ，７ｂを設けたものである。増幅器
１０は上記電極７ｂに接続したバンドパスフィルタ１３
と、このバンドパスフィルタ１３の出力から抵抗４２を
介して非反転入力端子に接続し非反転入力端子と接地端
子間に抵抗４３を接続するとともに反転入力端子を抵抗
４４を介して接地し、出力端子と非反転入力端子間に抵
抗器４５を接続し、この演算増幅器２３の出力を上記電
極７ａに接続している。検波器１１は上記増幅器１０の
出力をコンデンサ２４を介して接続したダイオード２５
を含み、このダイオード２５のアノードを抵抗２６を介
して接地すると共にカソードをコンデンサ２７を介して
接地したものである。比較器１２は上記検波器１１の出
力を反転入力端子に接続した演算増幅器２８よりなり、
上記演算増幅器２８の非反転入力端子に基準電圧が印加
されるように構成されている。
【００１９】センサ素子３は増幅器１０によっていわゆ
る圧電ブザーの自励発振の原理で振動し、その振動周波
数はセンサ素子３の固有共振周波数となる。固有共振周
波数は一般的に振動板のサイズに反比例し振動板の厚さ
に比例する。厚さが厚すぎるとインクの液面の検知の感
度が悪くなるため可能な限り薄いことが望ましい。
る圧電ブザーの自励発振の原理で振動し、その振動周波
数はセンサ素子３の固有共振周波数となる。固有共振周
波数は一般的に振動板のサイズに反比例し振動板の厚さ
に比例する。厚さが厚すぎるとインクの液面の検知の感
度が悪くなるため可能な限り薄いことが望ましい。
【００２０】センサ素子３と増幅器１０で構成される発
振回路が発振している場合は検波器１１によって発振の
交流信号が直流電圧に変換され、検波器１１の出力電圧
は増加する。この直流電圧を比較器１２でレベル判定し
てインクの有無を電気信号として出力することができ
る。上記バンドパスフィルタ１３は反転入力端子が出力
端子に接続され、センサ素子の電極７ｂと非反転入力端
子との間にコンデンサ３４，３５と抵抗３６からなるハ
イパスフィルタと、抵抗３７，３８とコンデンサ３９か
らなるローパスフィルタが挿入され、出力端子と接地端
子間を抵抗４０，４１で分割し、この分割電圧を抵抗３
６とコンデンサ３９の一端に接続した構成となってい
る。このバンドパスフィルタ１３は可聴周波数より高い
特定周波数の電気信号を排除するものであり、このフィ
ルタの帯域特性を図５に示す。図５に示すようにインク
が無い状態でのセンサ素子３の固有共振周波数をｆ２と
すると、ｆ２の周波数においては十分なゲインが得られ
るため増幅器１０はこの周波数においてセンサ素子３を
振動させるに十分なゲインを有する。しかしながら、イ
ンクがセンサ素子３の表面に接している状態ではセンサ
素子３の固有共振周波数はｆ１まで低下する。ｆ１とバ
ンドパスフィルタの排除帯域周波数とが一致するため増
幅器１０はこの周波数において十分なゲインがなくセン
サ素子３は振動しない。よって増幅器１０の出力端子に
交流信号は生じないため、検波器１１の出力電圧は低く
なり、比較器１２の出力は高くなる。
振回路が発振している場合は検波器１１によって発振の
交流信号が直流電圧に変換され、検波器１１の出力電圧
は増加する。この直流電圧を比較器１２でレベル判定し
てインクの有無を電気信号として出力することができ
る。上記バンドパスフィルタ１３は反転入力端子が出力
端子に接続され、センサ素子の電極７ｂと非反転入力端
子との間にコンデンサ３４，３５と抵抗３６からなるハ
イパスフィルタと、抵抗３７，３８とコンデンサ３９か
らなるローパスフィルタが挿入され、出力端子と接地端
子間を抵抗４０，４１で分割し、この分割電圧を抵抗３
６とコンデンサ３９の一端に接続した構成となってい
る。このバンドパスフィルタ１３は可聴周波数より高い
特定周波数の電気信号を排除するものであり、このフィ
ルタの帯域特性を図５に示す。図５に示すようにインク
が無い状態でのセンサ素子３の固有共振周波数をｆ２と
すると、ｆ２の周波数においては十分なゲインが得られ
るため増幅器１０はこの周波数においてセンサ素子３を
振動させるに十分なゲインを有する。しかしながら、イ
ンクがセンサ素子３の表面に接している状態ではセンサ
素子３の固有共振周波数はｆ１まで低下する。ｆ１とバ
ンドパスフィルタの排除帯域周波数とが一致するため増
幅器１０はこの周波数において十分なゲインがなくセン
サ素子３は振動しない。よって増幅器１０の出力端子に
交流信号は生じないため、検波器１１の出力電圧は低く
なり、比較器１２の出力は高くなる。
【００２１】（実施の形態２）図６は本発明の第２の実
施の形態におけるインク残量検知センサを示す断面図で
ある。図６において、センサ素子３はインクカートリッ
ジケース１の底面に設けた開口部５を塞ぐように設置さ
れており、センサ素子周辺に設けた複数本の突起４によ
りインク吸収体２がセンサ素子３の振動板に接すること
のないように十分な間隔を確保している。ここで、突起
４は図７に示すようにインクカートリッジケース１にあ
らかじめ同時成形によって設けられており、センサ素子
３のホルダー部として利用される。したがって、同様に
インク吸収体２とセンサ素子３との間隔を確保すること
ができる。
施の形態におけるインク残量検知センサを示す断面図で
ある。図６において、センサ素子３はインクカートリッ
ジケース１の底面に設けた開口部５を塞ぐように設置さ
れており、センサ素子周辺に設けた複数本の突起４によ
りインク吸収体２がセンサ素子３の振動板に接すること
のないように十分な間隔を確保している。ここで、突起
４は図７に示すようにインクカートリッジケース１にあ
らかじめ同時成形によって設けられており、センサ素子
３のホルダー部として利用される。したがって、同様に
インク吸収体２とセンサ素子３との間隔を確保すること
ができる。
【００２２】この様に本例ではインクカートリッジの内
壁面に対しセンサ素子３の表面が窪みになることのない
ように設置され、突起４によりインク吸収体２とセンサ
素子３の距離が確保される構成となっている。
壁面に対しセンサ素子３の表面が窪みになることのない
ように設置され、突起４によりインク吸収体２とセンサ
素子３の距離が確保される構成となっている。
【００２３】（実施の形態３）図８は本発明の第３の実
施の形態におけるインク残量検知センサの断面図であ
る。図８において、センサ素子３はインクカートリッジ
ケース１の下方側面に設けた開口部５を塞ぐように当該
ケース１の外壁面に装着されている。ここで、インクカ
ートリッジ内のインク吸収体２は開口部５内に入り込む
ことのないようにたとえば、ネット状の袋の中に入れら
れて膨張することが抑えられており、センサ素子３の振
動板とインク吸収体２との間の間隔を確保し、かつイン
クの表面張力によってインクが開口部５内に保持されな
いように構成されている。
施の形態におけるインク残量検知センサの断面図であ
る。図８において、センサ素子３はインクカートリッジ
ケース１の下方側面に設けた開口部５を塞ぐように当該
ケース１の外壁面に装着されている。ここで、インクカ
ートリッジ内のインク吸収体２は開口部５内に入り込む
ことのないようにたとえば、ネット状の袋の中に入れら
れて膨張することが抑えられており、センサ素子３の振
動板とインク吸収体２との間の間隔を確保し、かつイン
クの表面張力によってインクが開口部５内に保持されな
いように構成されている。
【００２４】（実施の形態４）図９は本発明の第４の実
施の形態におけるインク残量検知センサに使用するセン
サ素子を示す断面図である。図９において、８はセンサ
素子３の振動板９の表面に設置された絶縁膜であり、ホ
ーロー加工、樹脂版の接着、コーティング剤の塗布等に
よって形成される。この絶縁膜８によってインクと振動
板９の金属表面が直接接触することがなくインクに含ま
れる金属イオンとの間で電位差を生じることがない。
施の形態におけるインク残量検知センサに使用するセン
サ素子を示す断面図である。図９において、８はセンサ
素子３の振動板９の表面に設置された絶縁膜であり、ホ
ーロー加工、樹脂版の接着、コーティング剤の塗布等に
よって形成される。この絶縁膜８によってインクと振動
板９の金属表面が直接接触することがなくインクに含ま
れる金属イオンとの間で電位差を生じることがない。
【００２５】尚、絶縁膜の表面にたとえば特開昭５−３
６３２４号公報に示されるような公知の単分子膜よりな
る撥水性の保護膜を設け、撥水性を高めてもよい。
６３２４号公報に示されるような公知の単分子膜よりな
る撥水性の保護膜を設け、撥水性を高めてもよい。
【００２６】（実施の形態５）図１０は本発明の第５の
実施の形態におけるインク残量検知センサに使用するセ
ンサユニットの断面図である。図１０において、１４は
圧電素子を振動板に接合したセンサ素子３を内部に支持
しインクカートリッジに設けた開口部に取付けられる有
底筒状のホルダであり、インクカートリッジ内部におけ
るホルダ１４の外周囲にインクカートリッジ内部と連通
する孔１５を設けたものである。このホルダ１４はイン
クカートリッジケースに設けた開口部に装着することに
より、前記振動板がインクカートリッジ内部のインクに
接触するも、インクカートリッジ内部のインク吸収体に
対して前記振動板が接することがないように前記インク
吸収体との間の充分な間隔を確保することができる。
実施の形態におけるインク残量検知センサに使用するセ
ンサユニットの断面図である。図１０において、１４は
圧電素子を振動板に接合したセンサ素子３を内部に支持
しインクカートリッジに設けた開口部に取付けられる有
底筒状のホルダであり、インクカートリッジ内部におけ
るホルダ１４の外周囲にインクカートリッジ内部と連通
する孔１５を設けたものである。このホルダ１４はイン
クカートリッジケースに設けた開口部に装着することに
より、前記振動板がインクカートリッジ内部のインクに
接触するも、インクカートリッジ内部のインク吸収体に
対して前記振動板が接することがないように前記インク
吸収体との間の充分な間隔を確保することができる。
【００２７】（実施の形態６）図１１は本発明のインク
残量検知センサの電気回路部の他の実施形態を示すブロ
ック図である。図１１において、１０はインクカートリ
ッジに保持されたセンサ素子３を振動させるために圧電
素子６の電極７に接続され、前記センサ素子３の固有共
振周波数で励振を行う増幅器、１１はこの増幅器１０か
ら出力される電気信号を検出する検波器、１２はこの検
波器１１からの電気信号を基準信号と比較しインク残量
に相当する信号を出力する比較器である。ここで上記セ
ンサ素子３は金属板よりなる振動板９の片面に圧電素子
６を接合し、その圧電素子６に電極７を設けたものであ
る。本例は、実施の形態１で説明した図２の構成とは圧
電素子の電極が７ａ，７ｂの２つに別れていた点が異な
る。
残量検知センサの電気回路部の他の実施形態を示すブロ
ック図である。図１１において、１０はインクカートリ
ッジに保持されたセンサ素子３を振動させるために圧電
素子６の電極７に接続され、前記センサ素子３の固有共
振周波数で励振を行う増幅器、１１はこの増幅器１０か
ら出力される電気信号を検出する検波器、１２はこの検
波器１１からの電気信号を基準信号と比較しインク残量
に相当する信号を出力する比較器である。ここで上記セ
ンサ素子３は金属板よりなる振動板９の片面に圧電素子
６を接合し、その圧電素子６に電極７を設けたものであ
る。本例は、実施の形態１で説明した図２の構成とは圧
電素子の電極が７ａ，７ｂの２つに別れていた点が異な
る。
【００２８】増幅器１０は圧電素子６の振動板９に貼り
付けた面側の電極、すなわち金属板からなる振動板９の
電位よりバンドパスフィルタ１３と、このバンドパスフ
ィルタ１３の出力から抵抗２１を介して反転入力端子に
接続し反転入力端子と出力端子間に抵抗２２を接続する
とともに非反転入力端子を接地した演算増幅器２３の出
力を上記電極７に接続している。検波器１１は上記増幅
器１０の出力をコンデンサ２４を介して接続したダイオ
ード２５を含み、このダイオード２５のアノードを抵抗
２６を介して接地すると共にカソードをコンデンサ２７
を介して接地したものである。比較器１２は上記検波器
１１の出力を反転入力端子に接続した演算増幅器２８よ
りなり、上記演算増幅器２８の非反転入力端子に基準電
圧が印加されるように構成されている。
付けた面側の電極、すなわち金属板からなる振動板９の
電位よりバンドパスフィルタ１３と、このバンドパスフ
ィルタ１３の出力から抵抗２１を介して反転入力端子に
接続し反転入力端子と出力端子間に抵抗２２を接続する
とともに非反転入力端子を接地した演算増幅器２３の出
力を上記電極７に接続している。検波器１１は上記増幅
器１０の出力をコンデンサ２４を介して接続したダイオ
ード２５を含み、このダイオード２５のアノードを抵抗
２６を介して接地すると共にカソードをコンデンサ２７
を介して接地したものである。比較器１２は上記検波器
１１の出力を反転入力端子に接続した演算増幅器２８よ
りなり、上記演算増幅器２８の非反転入力端子に基準電
圧が印加されるように構成されている。
【００２９】
【発明の効果】以上の様に本発明は圧電素子を振動板に
接合したセンサ素子をインクカートリッジの開口部に対
して配設したので、インクカートリッジ内部にスポンジ
状のインク吸収体を設けた方式のインクカートリッジで
も正しくインク残量を検出できる。また、インクに電圧
を印加することなくインク残量を検出することを可能と
するものである。また、インク材料に金属イオンを含む
場合でもインクカートリッジ内部に金属振動板の表面が
直接接触しないように対応可能でありイオン化傾向によ
りインクと金属との間に電位差がインクが変質すること
がない。
接合したセンサ素子をインクカートリッジの開口部に対
して配設したので、インクカートリッジ内部にスポンジ
状のインク吸収体を設けた方式のインクカートリッジで
も正しくインク残量を検出できる。また、インクに電圧
を印加することなくインク残量を検出することを可能と
するものである。また、インク材料に金属イオンを含む
場合でもインクカートリッジ内部に金属振動板の表面が
直接接触しないように対応可能でありイオン化傾向によ
りインクと金属との間に電位差がインクが変質すること
がない。
【図１】本発明の第１の実施の形態のインク残量検知セ
ンサを示すインクカートリッジの断面図
ンサを示すインクカートリッジの断面図
【図２】同センサの電気回路部を説明するブロック図
【図３】同センサのフィルタ部のフィルタ帯域特性図
【図４】本発明の第１の実施の形態のインク残量検知セ
ンサの電気回路部の他の例を説明するブロック図
ンサの電気回路部の他の例を説明するブロック図
【図５】同センサのフィルタ部のフィルタ帯域特性図
【図６】本発明の第２の実施の形態のインク残量検知セ
ンサを示すインクカートリッジの断面図
ンサを示すインクカートリッジの断面図
【図７】同センサの突起部分を示す平面図
【図８】本発明の第３の実施の形態のインク残量検知セ
ンサを示すインクカートリッジの断面図
ンサを示すインクカートリッジの断面図
【図９】本発明の第４の実施の形態のインク残量検知セ
ンサを示すセンサ素子の断面図
ンサを示すセンサ素子の断面図
【図１０】本発明の第５の実施の形態のインク残量検知
センサを示すセンサユニットの断面図
センサを示すセンサユニットの断面図
【図１１】本発明の第１の実施の形態のインク残量検知
センサの電気回路部の他の実施形態を説明するブロック
図
センサの電気回路部の他の実施形態を説明するブロック
図
１ インクカートリッジケース ２ インク吸収体 ３ センサ素子 ４ 突起 ５ 開口部 ６ 圧電素子 ７ａ，７ｂ 電極 ８ 絶縁膜 ９ 振動板 １０ 増幅器 １１ 検波器 １２ 比較器 １３ バンドパスフィルタ １４ 有底筒状のホルダ ２１，２２，２６，３１，３２，３６，３７，３８，４
０，４１，４２，４３，４４，４５ 抵抗器 ２３，２８，２９ 演算増幅器 ２４，２７，３０，３３，３４，３５，３９ コンデン
サ ２５ ダイオード
０，４１，４２，４３，４４，４５ 抵抗器 ２３，２８，２９ 演算増幅器 ２４，２７，３０，３３，３４，３５，３９ コンデン
サ ２５ ダイオード
Claims (8)
- 【請求項１】 圧電素子を接合した振動板を含み、前記
振動板がインクカートリッジ内部のインクに接触する
も、インクカートリッジ内部に設置されたインクを含浸
するインク吸収体に対して前記振動板が接することがな
いように前記インク吸収体との間に所定の間隔を確保し
た状態で上記インクカートリッジに保持されたセンサ素
子と、前記センサ素子を振動させるために前記圧電素子
の電極に接続され、前記振動板の固有共振周波数で励振
を行う増幅器と、この増幅器から出力される電気信号を
検出する検波器と、この検波器からの電気信号を基準信
号と比較しインクの有無を知らせる信号を出力する比較
器とを備えたインク残量検知センサ。 - 【請求項２】 増幅器は可聴周波数より高い特定周波数
の電気信号を選択もしくは排除するフィルタを含むこと
を特徴とする請求項１記載のインク残量検知センサ。 - 【請求項３】 振動板はインクカートリッジの下方側面
または底面に設置したことを特徴とする請求項１記載の
インク残量検知センサ。 - 【請求項４】 振動板は金属板からなり、インクカート
リッジに設けた開口部を塞ぐように当該インクカートリ
ッジの外壁面に取付けられ、且つインク吸収体との間に
インクの表面張力によってインクが保持されないだけの
所定の間隔を確保するように構成したことを特徴とする
請求項１記載のインク残量検知センサ。 - 【請求項５】 振動板は金属板よりなり、インクカート
リッジ内部に設けた突起により当該振動板に対しインク
吸収体との間に所定の間隔を確保するように構成した請
求項１記載のインク残量検知センサ。 - 【請求項６】 振動板のインクカートリッジ内部に対応
する表面に絶縁膜を設けたことを特徴とする請求項１記
載のインク残量検知センサ。 - 【請求項７】 絶縁膜の表面に単分子膜よりなる撥水性
の保護膜を設けたことを特徴とする請求項１記載のイン
ク残量検知センサ。 - 【請求項８】 圧電素子を接合した振動板と、この振動
板を内部に支持しインクカートリッジに設けた開口部に
取付けられる有底筒状のホルダとを備え、インクカート
リッジ内部におけるホルダの外周囲にインクカートリッ
ジ内部と連通する孔を設け、前記振動板がインクカート
リッジ内部のインクに接触するも、インクカートリッジ
内部のインク吸収体に対して前記振動板が接することが
ないように前記インク吸収体との間に所定の間隔を確保
するように構成したインク残量検知センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9117850A JPH10305590A (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | インク残量検知センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9117850A JPH10305590A (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | インク残量検知センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10305590A true JPH10305590A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14721836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9117850A Pending JPH10305590A (ja) | 1997-05-08 | 1997-05-08 | インク残量検知センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10305590A (ja) |
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