JPH10510353A - インクジェットプリンタのための液体レベルセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明のインクレベルセンサは、インク容器（４６）を備え、このインク容器は、頂部から下方へ延長して容器（４６）内にシールドされた区画室およびシールドされていない区画室（５２、５４）を作り出す全体として円筒形のシールド（５６）を有している。泡や泡立ち状態や霧状態でないインクは、シールド（５６）の下を通してシールドされた区画室（５２）へと流れる。複数の長さの異なる導電性ロッド（６６、６８、７０、７２）が、容器頂部からシールドされた区画室（５２）内へと下方へ延びている。これらロッドは、容器（４６）内のインクレベルを表す信号を与えるインピーダンス回路網（４８）に接続される。真空源（４２）が、各区画室に接続されて、それら区画室（５２、５４）内の圧力平衡状態を維持し、泡や泡立ち状物や霧状物がシールドされた区画室（５２）に入らないようにしうる。別の仕方として、インクを強制的に容器（４６）へと送る戻しポンプを使用して、各区画室を大気に通じるようにすることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】 インクジェットプリンタのための液体レベルセンサ 本発明は、一般的には、インクジェットプリンタに関するものであり、より詳 細には、インクジェットプリンティングシステムにおいて不連続的な液体レベル を感知し、そのシステムの動作を満足な状態に維持するための装置に関するもの である。 インクジェットプリンティングシステムの一つの型においては、圧力下で導電 性インクを供給する供給源は、規則的に間隔を置いたドロップのジェットを発生 するために、振動エネルギーを受ける。これらドロップは、荷電電極によって選 択的に荷電され、一対の高電圧プレートによって発生された静電的偏向電界中に 通される。これらドロップは、それら個々のドロップの荷電レベルにしたがって 異なる軌道をたどっていく。あるドロップは、基体上に付着して、像を形成する が、他のドロップは、キャッチャーによって捕獲されて、再循環させられる。こ れらについては、例えば、米国特許第４５５５７１２号および第４８２７２８０ 号明細書を参照されたい。このようなシステムには、キャッチャーに捕獲された インクを再使用のために収集するためのインク貯蔵器が設けられている。 米国特許第４５５５７１２号における貯蔵器５４または８５、および米国特許 第４８２７２８０号における貯蔵器１２の各々は、圧力シリンダへ転送され圧力 下にてノズルへと分配されるインクのための保持タンクとして働く。キャッチャ ーによって収集されたインクは、普通、含有溶媒が失われているので、定期的に 貯蔵器へ補充流体を加えることにより、その分だけ継ぎ足しを行わねばならない 。また、プリンティング中に消費されたインクの分だけ、新しいインクを定期的 に加え足して行かねばならない。貯蔵器は、これらの流体のすべてのための混合 室として作用し、貯蔵器の流体レベルは、絶えず変化する。 インクが圧力シリンダへ転送され、補充流体および新しいインクが加えられて いる間、貯蔵器内の流体レベルは、いくつかの特定のポイントで感知されうる。 これら特定のポイントとしては、（ｉ）最低流体レベル（インク源が尽きてしま わないようにするために、この最低流体レベル以下となったときには、補充流体 またはインクを加えなければならない）、（ii）中間流体レベル（「貯蔵器フル 」状態として識別される）、および（iii）上方流体レベル（プリンティングシ ステムを中断停止しなければならないような「オーバーフル」状態として識別さ れる）がある。 流体レベルを感知する一つの方法としては、磁石を含むフロートを使用するも のがある。このフロートは、液体レベルと共に上昇および下降し、その相対的位 置は、磁気リードスイッチまたは他の磁気的に作動させられる装置の如き磁気セ ンサによって、特定の高さにて検知される。磁気フロートおよびリードスイッチ は、インクジェットプリンティングの分野において、長年の間、普通に使用され てきている。 このようなフロートによるセンサを貯蔵器に使用する場合には、信頼性の点で 幾つかの問題がある。フロートの長期間に亘る使用中の移動における磁石強度の 変動、スイッチ感度の変動および磁気フロートとリードスイッチとの間の位置関 係の変動のために、製造プロセスにおいて、システム毎に正確に液体レベルを感 知させることは困難である。また、フロートがリードスイッチとリードスイッチ との間にあるときには、流体レベルを知る確かな方法がない。長期間に亘って作 動していなかったプリンタにおいては、インクが乾いてしまって、フロートがあ る固定位置に固着してしまうことがある。 このようなフロートに伴う問題点は、複数の導電性ロッドを使用して、貯蔵器 または容器内の導電性液体インクのレベルを確認することにより、避けることが できる。しかしながら、このようなロッドの使用は、インク貯蔵器または容器内 のインクの泡立ち状態、泡および霧状態による影響を受けるものである。泡立ち 状物、泡および霧状物は導電性であるので、レベル感知ロッドは、短絡させられ てしまい、誤った液体レベルの測定がなされてしまう。 インクジェットプリンティングシステムにおいて液体レベルを正確に測定でき るような改良された液体レベルセンサが必要とされている。より詳細に述べるな らば、泡立ち状態、スパッタリング状態、泡および霧状態によって不正確となら ないような改良されたインクレベルセンサが必要とされている。 本発明は、インクジェットプリンティングシステムに使用するインクレベルセ ンサ組立体である。本発明は、インク容器を備えており、このインク容器内には 、全体として円筒状のシールドが配設されており、このシールドは、インク容器 の頂部から下方へと延長していて、インク容器内にシールドされた区画室とシー ルドされていない区画室とを作り出している。インクがシールドされていない区 画室に入るとき、導電性泡および霧状態の層がその液体インク層の上部に形成さ れうる。シールドの底部は、最小動作液体インクレベルの下に延長しており、泡 や泡立ち状態や霧状態でない液体インクのみがそのシールドされた区画室に入る ようになっている。 複数の長がさの異なる導電性ロッドが、シールドされた区画室内へと下方に延 長していて、その区画室に含まれた液体インクに接触するようになっている。こ れらロッドは、シールドされた区画室内のインクレベルを表す一連の出力信号を 与えるインピーダンス回路網に接続されている。 真空源が、両方の区画室に別々に接続されており、インクを容器内へ引き込ん だり、インク泡および霧状物がシールドされた区画室内へと広がらないようにし ている。この真空源は、両方の区画室内の圧力を互いに等しくして、各区画室内 のインクレベルを同じに維持させる。別の仕方としては、インクを強制的に容器 内へと戻すための戻しポンプを使用してもよい。この場合においては、シールド された区画室およびシールドされていない区画室の両方を大気へと通じさせて、 これら区画室の圧力を互いに等しくさせる。 次に、添付図面を参照して、本発明の実施例について、本発明を説明する。 第１図は、本発明の液体レベルセンサを組み入れたインクジェットプリンティ ングシステムのブロック図である。 第２図は、本発明の液体レベルセンサの断面図である。 第２Ａ図は、本発明の液体レベルセンサの第２の実施例の断面図である。 第３図は、第２図および第２Ａ図の液体レベルセンサに関連したインピーダン ス回路網の概略図である。 第１図を参照するに、本発明の改良された液体レベルセンサを組み入れたイン クジェットプリンティングシステム１０が例示されている。米国特許第４５５５ ７１２号および第４８２７２８０号明細書には、このプリンティングシステムの 動作について詳細に説明されており、その概略について、以下に述べる。 圧搾インクが、ノズル２０へ供給される。ノズル２０は、印刷基体１１に付与 されるインクドロップのジェットを発生する。基体に付与されなかったインクは 、キャッチャー２２へと収集されて、貯蔵器または容器４６へと戻される。弁３ ０および３２は、インピーダンス回路網３８からの信号に応答して、電子制御器 ３４によって選択的に作動させられて、新しいインク２６および／または溶媒２ ８を貯蔵器または容器４６へと加えるようにする。インピーダンス回路網３８は 、貯蔵器１４内のインクレベルを指示する信号を発生し、真空源４２は、負圧を 容器４６に加える。 第２図を参照するに、本発明の改良された液体レベルセンサの断面が例示され ている。この液体レベルセンサは、インク容器４６を備えており、このインク容 器４６は、その頂部から下方に延長して、シールドされた区画室５２とシールド されていない区画室５４とを作り出すシールド５６を有している。シールド５６ は、全体として円筒形であるが、シールドされた区画室５２とシールドされてい ない区画室５４とを作り出すために他の任意の形状のシールドを使用することが できる。ここで、注意すべき点は、シールド５６は、容器の底部より上方の位置 で終わっていて、液体がそれら区画室の間で流れうるようになっていることであ る。シールドが終わっている位置は、容器内の最小動作液体レベルより下である 。 インクは、シールドされていない区画室５４に連通している入口５８を通して キャッチャー２２から容器４６に入る。区画室５４から、液体インクは、シール ド５６の下へ流れて、シールドされた区画室５２に入り、出口６０を通して容器 ４６から出ていく。区画室５２および５４は、出口６２および６４を介して真空 源４２に接続されている。両方の区画室５２および５４は、真空源４２によって 同じ圧力に維持され、容器４６の両方の区画室内のインクレベルを同じに維持さ せる。真空源４２は、入口５８からシールドされていない区画室５４を通しての 連続的な空気流を与えて、シールドされていない区画室に収集された泡、泡立ち およびインク霧状物が、真空源の方へと引き出されて、それらがシールドされて いる区画室へと移動しないようにしている。 複数の長さの異なる導電性ロッドが、容器４６の包囲された頂部から、シール ドされた区画室５２内へと下方に延びている。これらロッドは、導電性インク７ ４内に浸漬されるときには、互いに短絡させられる。第２図および第３図に示さ れるように、ロッド６６−７２は、下方にレベルＬ１−Ｌ４まで延びており、且 つ、容器内の液体レベルを表す信号を与えるようにインピーダンス回路網４８に 接続されている。好ましくは、ロッド６６−７２は、耐腐食性であり、端部が鈍 くなく尖っているとよく、また、ステンレス鋼または導電性プラスチックで形成 されているとよい。ここで注意すべき点は、任意の数の導電性ロッドを使用して もよく、接地ロッドに代えて、インピーダンス回路網４８に適当に接続された導 電性シールドおよび導電性容器を使用してもよいということである。 システムの動作中、泡層７６およびインク霧状物が、容器４６内の液体インク 層７４より上方に発生することがありうる。これらの導電性泡立ち状物７６およ び霧状物からの干渉を避けるために、ロッド６６−７２は、シールドされている 区画室内に配置され、容器内のインクレベルの精密な測定が可能なようにされう る。シールド５６は、ロッド６２−７２を完全に取り巻くのが好ましい。別の仕 方としては、シールド内に電気的接地ロッドを配置することもできる。 第２Ａ図を参照するに、本発明の液体レベルセンサの第２の実施例が例示され ている。第２図の実施例に関して説明したような容器４６内へインクを引くよう にする真空源４２の代わりに、入口４６を通して容器４６内へと樋２２からイン クを強制的に流すようにするために、戻しポンプ４２ａが使用されている。第２ Ａ図の実施例では、出口６２ａおよび６４ａは、大気へ通じており、シールドさ れた区画室５２とシールドされていない区画室５４との圧力を互いに等しくなる ようにしている。他のすべての点において、第２Ａ図の実施例は、第２図に示し た実施例と対応している。 第３図は、インピーダンス回路網４８とロッド６６−７２との電気的接続を示 す概略図である。インピーダンス回路網４８は、抵抗器、キャパシタ、ロッド６ ６−７２自体のインピーダンス、および流体のインピーダンスを含む。ある入力 電圧がノード７８に加えられる。ノード７８からグランド９２へ３つの分圧回路 を通して電流が流れる。これら分圧回路の各々は、１つの入力インピーダンス Ｚ１−Ｚ３（８０−８４）と、１つの出力インピーダンスＺ４−Ｚ６（８６−９ ０）とからなる。これら３つの分圧回路からの出力電圧のセットは、ノード９４ 、９６および９８で測定される。 導電性ロッド６６−７２は、それぞれ、ノード９２−９８に接続され、出力イ ンピーダンスＺ４−Ｚ６は、シールドされた区画室内のインクのレベルが上昇す るにつれて、相続いてグランドに対して分路され、ノード９４−９８に出力電圧 の４つの異なるセットを与えるようになっている。 ロッド６６−７２が導電性液体インクによって互いに短絡させられるとき、ノ ード９４−９８に電圧の異なるセットが現れる。インクレベルがＬ２より下にあ るとき、出力インピーダンスＺ４−Ｚ６のうちのどれもグランドに対して分路さ れない。インクがレベルＬ２にあるときには、ロッド６８および出力インピーダ ンスＺ６が導電性インクによってグランドに対して分路される。インクがレベル Ｌ３に達するときには、ロッド６８および７０、並びに、出力インピーダンスＺ ５およびＺ６は、グランドに対して分路される。最後に、インクがレベルＬ４に あるとき、ロッド６６−７２のすべて、および出力インピーダンスＺ４−Ｚ６の すべては、グランドに対して分路される。このようにして、容器４６内のインク のレベルが精密に監視されうる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 導電性液体のレベルを測定するためのセンサにおいて、(a)液体を内部に入 れる入口（５８）、液体を外部へと出す出口（６０）およびシールド（５６）を 有した包囲容器（４６）であって、前記シールド（５６）は、該容器の頂部から 下方へ、該容器の底部近くの位置まで延びていて、該容器内にシールドされた区 画室とシールドされていない区画室とを作り出し、液体が前記入口（５８）を通 して前記シールドされていない区画室（５４）に入り、泡や泡立ち状態や霧状態 でない液体が前記シールド（５６）の下を通して前記シールドされた区画室（５ ２）へと流れるようにした包囲容器（４６）と、(b)前記シールドされた区画室 （５２）内へと下方へ延びて液体と接触するための複数の長さの異なる導電性ロ ッド（６６、６８、７０、７２）と、(c)前記ロッドに接続され、前記シールド された区画室（５２）内の液体レベルを表す出力信号を発生するための回路手段 （４８）と、前記入口（５８）を通して圧力下にて液体を前記シールドされてい ない区画室へと供給し且つ前記シールドされた区画室およびシールドされていな い区画室（５２、５４）の圧力平衡状態を維持して、泡、泡立ち状物および霧状 物が前記シールドされた区画室に入らないようにする手段（４２、６２、６４； ４２ａ、６２ａ、６４ａ）とを備えていることを特徴とするセンサ。 2. 前記手段（４２）は、前記区画室（５２、５４）の両方に連通していて、前 記区画室の圧力を大気圧より低い等しい圧力に維持する真空源を備える請求項１ 記載のセンサ。 3. 前記手段（４２）は、前記シールドされた区画室およびシールドされていな い区画室と連通して、前記入口（５８）から前記シールドされていない区画室（ ５４）を通して空気を連続して流すようにする通気手段（６２、６４）を備える 請求項１記載のセンサ。 4. 前記回路手段は、前記導電性ロッド（６６、６８、７０、７２）の数より１ つだけ少ない数の分圧回路（８０、８２、８４、８６、８８、９０）を備える請 求項１または２または３記載のセンサ。 5. 前記シールド（５６）は、前記容器（４６）における最小動作液体レベルよ り下の位置まで延びている請求項１から４のうちのいずれかに記載のセンサ。 6. 前記シールド（５６）は、全体として円筒形状である請求項１から５のうち のいずれかに記載のセンサ。 7. 前記液体は、インクである請求項１から６のうちのいずれかに記載のセンサ 。 8. 導電性インクのレベルを測定するための請求項７記載のセンサと組み合わせ たインクジェットプリンティングシステムにおいて、前記インク容器（４６）と 、前記容器（４６）の前記出口（６０）からインクを受けるノズル（２０）と、 補充インク源（２６）と、補充インクを前記容器（４６）へ加える制御可能な弁 （３０）とを含むインクジェットプリンティングシステム。