JP2004090638A - 印刷材の収容容器、収容容器において印刷材に関する検出を行なう装置および収容容器と印刷装置との間で情報をやりとりする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　印刷装置と通信を行う印刷材の収容容器において、電磁波を用いて生成した電力から効率的に各構成部品へ供給する電力を生成する。
【解決手段】　インク容器１００は、プリンタＰＴから送信された搬送波を電力生成部２４０により整流して制御部２１０やＲＦ回路２００等を駆動するための電力を生成する。電力生成部２４０には、プログラム電圧生成部２５０とセンサ駆動電圧生成部２６０とが並列に接続されているため、ＥＥＰＲＯＭ２２０にデータを書き込むために必要となるプログラム電圧と、圧電素子を用いたセンサＳＳを駆動するための電圧が個別に生成されることとなる。
【選択図】　図２

Description

　本発明は、印刷装置に装着されるとともに、該印刷装置と電磁波を利用して所定の通信を行う印刷材の収容容器と、その収容容器において印刷材に関する検出を行なう技術および収容容器と印刷装置との間で情報をやりとりする技術に関する。

　従来、インクジェットプリンタ等の印刷装置に装着されるインク容器に、メモリなどの電子部品を搭載し、印刷装置との間でデータのやりとりを行なうものが提案されている。たとえば、メモリを備えたインク容器では、そのインク容器の製造番号や製造日、充填されたインクの種類などの個体情報を記録したＲＯＭを備えたものが実用に供されている。また、電子部品として、残存するインク量を測定するためのセンサを備えたものも提案されている。印刷装置は、このようなインク容器と所定の通信を行うことにより、インク容器についての種々の情報、たとえば製造年月日やインク残量などのデータを取得することができる。通信については、印刷装置とインク容器とに用意した端子などを直接接触させて行う方式が主流であったが、端子における接触不良といった課題を回避するため、近年では、電磁波を利用して非接触で行う方式が提案されている。非接触でデータをやりとりする技術としては、下記特許文献１が知られている。

特開２００２−７８２４７号公報

　上述したメモリやセンサなどの電子部品をインク容器に設ける場合、これらの電子部品に電力を供給する回路が必要となる。接触式の場合は、電源ラインも、他の信号線と同様に用意することができるが、非接触式の場合には、電力供給用の信号線を別途取り回すことができない。かといってインク容器に電池などを搭載することは、インク容器の使用可能期間が電池の寿命により制限されること、電池の廃棄または回収に手間を要すること、といった観点から望ましい構成とはいえない。そこで、非接触の通信方式の中でも電磁波を用いた通信方式を採用し、印刷装置などの外部機器から受信した電磁波による誘導起電力を用いて、上述のメモリやセンサなどの電子部品を駆動する構成が提案されている。しかしながら、かかる構成を採用した場合、メモリやセンサなどの電子部品ごとに動作電圧が異なることがあり、電磁波から電源供給を行なう電源回路がいたずらに複雑化する、という課題があった。かかる課題は、インクを収容する容器に限られず、非接触式の通信方式により印刷装置などの外部機器と通信を行うトナーカートリッジ等についても同様である。

　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電磁波を用いて生成した微弱な誘導起電力から効率的に各構成部品に供給する電力を生成することを目的としている。

　上記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明を以下のように構成した。すなわち、
　印刷装置に装着されるとともに、該印刷装置と電磁波を利用して所定の通信を行う印刷材の収容容器であって、
　前記印刷装置から受信した電磁波を用いて電力を生成する電力生成部と、
　該電力生成部の生成する電力の電圧とは異なる電圧で動作する複数の動作回路と、
　該複数の動作回路ごとに対応付けて設けられ、前記電力生成部の生成する電圧を変圧する複数の変圧回路と
　を備えることを要旨とする。

　このような構成の印刷材の収容容器によれば、電磁波を用いて生成した電力から効率よく各動作回路に必要な電圧を生成することが可能となる。

　かかる印刷材の収納容器では、
　前記複数の動作回路の一つとして、収容する印刷材の状態を検出する検出部を、
　前記複数の動作回路の他の一つとして、少なくとも当該容器の個体情報が記録されたメモリ部を、それぞれ備えると共に、
　前記複数の変圧回路の一つを、前記検出部に接続し、該検出部の動作電圧の電力を供給し、
　前記複数の変圧回路の一つを、前記メモリ部に接続し、該メモリ部の動作電圧の電力を供給する構成とすることができる。

　かかる構成によれば、検出部に供給する電力とメモリ部に供給する電力とを別々に生成することとなる。従って、印刷装置から受信した電磁波を用いて生成した電力を効率的に利用することが可能となる。

　また、こうした印刷材の収容容器から、前記印刷材の状態を表す情報および前記個体情報のうち少なくとも一方を前記印刷装置に送信する通信部を、この収容容器に備えることも好適である。

　また、前記メモリ部は、記憶内容の書き換えまたは消去に要する電圧が、読み出しに要する電圧とは異なる電圧である書き換え可能の不揮発メモリとしてもよい。例えばＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリは、データの書込み時や消去時に通常とは異なる電圧（多くは高い電圧）が必要となる。上記構成によれば、独立した変圧回路を設けたため、安定して高電圧を印加することが可能となる。

　他方、検出部としては、圧電素子を用い、該圧電素子の振動の状態を利用して前記印刷材の状態を検出するセンサを用いることができる。圧電素子を用いたセンサは、その圧電素子を振動させるために高い電圧が必要となるが、本発明の容器では独立した変圧回路を設けたため、安定して高電圧を印加することができる。

　前記複数の変圧回路が、いずれも電力生成部の出力電圧よりも高い電圧を出力する昇圧回路としてもよい。昇圧回路としては、昇圧型のチャージポンプにより構成することができる。無論、チャージポンプ以外にも、スイッチングレギュレータ等の各種ＤＣ／ＤＣコンバータを用いてもよい。

　なお、印刷材の状態とは、例えば、印刷材の残量、温度、粘度などが挙げられる。また、個体情報とは、例えば、その容器の製造番号や製造日、充填された印刷材の種類等の情報である。容器は、印刷装置に着脱可能なものでもよいし、着脱不能に取り付けられているものでもよい。また、印刷材の補充が不可能なタイプのものであってもよいし、補充可能なタイプのものであってもよい。

　以下、本発明の実施の形態について実施例に基づき次の順序で説明する。
　　Ａ．インク容器の概略構成：
　　Ｂ．インク容器の電気構成：
　　Ｃ．インク量検出部の回路構成：
　　Ｄ．インク量測定ルーチン：
　　Ｅ．効果：
　　Ｆ．変形例：

　　Ａ．インク容器の概略構成：
　図１は、インク容器１００の外観斜視図である。インク容器１００の下部には、プリンタの印刷ヘッドにインクを供給するためのインク供給口１１０が設けられており、上部にはプリンタと電波により通信するためのアンテナ１２０や、インク量を測定するセンサＳＳ、およびロジック回路１３０が備えられている。

　本実施例では、センサＳＳに圧電アクチュエータを用いるものとした。センサＳＳは、インク容器１００内の図示しないキャビティに取り付けられている。このキャビティは、インク容器１００内に残存しているインクが１／２以下となるまではインクにより満たされており、残存インク量が全量の１／２以下となると、空になる。インク容器１００は、圧電アクチュエータに電圧を印加して逆圧電効果により圧電素子を振動させ、その残留振動の圧電効果により発生する電圧の変化からその振動周波数を測定する。この周波数は、インク容器１００のキャビティに残存するインク量に応じて変化するため、インク量の測定に用いることができる。出願人の実験によれば、キャビティにインクが十分に存在するときには、圧電アクチュエータの振動周波数は９０ＫＨｚであり、キャビティにインクが存在しないときには、１１０ＫＨｚであり、周波数によりインクの有無を容易に判別することができた。もちろん、この周波数はインク容器１００内のキャビティの形状や容積に応じて変化するものであり、インク容器に応じて、定めればよい。

　　Ｂ．インク容器の電気的構成：
　図２は、インク容器１００に備えられたロジック回路１３０のブロック図である。ロジック回路１３０は、ＲＦ回路２００、制御部２１０、ＥＥＰＲＯＭ２２０、インク量検出部２３０、電力生成部２４０、プログラム電圧生成部２５０、センサ駆動電圧生成部２６０を備えている。

　ＲＦ回路２００は、アンテナ１２０を介してプリンタＰＴから受信した電波を復調する復調部２０１と、制御部２１０から入力した信号を変調してプリンタＰＴに送信する変調部２０２とを備えている。プリンタＰＴは２７．１２ＭＨｚの搬送波を発信しており、この搬送波をＡＳＫ変調することにより制御コマンドをインク容器１００に送信する。ＡＳＫ変調とは搬送波の振幅をデジタル信号に対応させて変化させる方式である。

　一方、制御部２１０からプリンタＰＴに返信されるコマンドやデータは、変調部２０２によりＰＳＫ変調して送信を行う。ＰＳＫ変調とは、搬送波の位相をデジタル信号に対応させて変化させる方式である。プリンタＰＴとインク容器１００とは、このような方式により相互に通信を行う。なお、ここで説明した変調方式は例示に過ぎず、他の変調方式を利用可能であることはいうまでもない。

　制御部２１０は、復調部２０１により復調された制御コマンドに応じて種々の制御を行う。この制御は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ２２０に記録された情報を読み出してプリンタＰＴに送信したり、インク量検出部２３０を用いてインク量を検出するといった制御である。

　電力生成部２４０は、ＲＦ回路２００が受信した搬送波を整流して電力を生成する。ここでは、生成される電力は５Ｖの電圧があるものとする。図では結線を省略したが、電力生成部２４０は、ＲＦ回路２００や制御部２１０、ＥＥＰＲＯＭ２２０等に接続されており、各々を駆動するための電力源として用いられる。また、図の太線で示すように、電力生成部２４０には、プログラム電圧生成部２５０とセンサ駆動電圧生成部２６０とが並列に接続されている。

　ＥＥＰＲＯＭ２２０にはインク容器１００の製造番号や製造日、収容するインクの種類等の情報が予め記録されている。制御部２１０は、プリンタＰＴからの指示によりこれらの情報をＥＥＰＲＯＭ２２０から入力して送信する。ＥＥＰＲＯＭ２２０には、上記以外の情報も書込み可能であり、例えば後述の方法によって検出したインク量に関するデータを書き込むことができる。

　プログラム電圧生成部２５０は、制御部２１０がＥＥＰＲＯＭ２２０にデータを書き込む際に必要となるプログラム電圧を生成する。制御部２１０からＥＥＰＲＯＭ２２０にデータを書き込む際には５Ｖよりも高い電圧（６Ｖ〜１２Ｖ）が必要になるため、プログラム電圧生成部２５０は、電力生成部２４０で生成した電圧を昇圧するチャージポンプにより構成した。

　一方、センサ駆動電圧生成部２６０は、センサＳＳを駆動するために必要となる電圧を生成する。この場合も、圧電素子を振動させるために１８Ｖ程度の高い電圧が必要となる。したがって、センサ駆動電圧生成部２６０も昇圧型のチャージポンプにより構成した。なお、プログラム電圧生成部２５０やセンサ駆動電圧生成部２６０は、チャージポンプに限られず、スイッチングレギュレータ等の各種昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータにより構成してもよい。

　　Ｃ．インク量検出部の回路構成：
　図３は、インク量検出部２３０の回路構成である。図示するようにインク量検出部２３０は、２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と、２つの抵抗器Ｒ１，Ｒ２と、アンプ２３２と、コンパレータ２３４と、カウンタ制御部２３６と、カウンタ２３８と、図示しない発振器とを備えている。また、インク量検出部２３０は、制御部２１０からの充電信号をトランジスタＴｒ１に入力するための端子ＴＡと、放電信号をトランジスタＴｒ２に入力するための端子ＴＢと、カウンタ制御部２３６に信号を入力するための入力端子ＴＣと、発振器からのカウントクロックをカウンタ２３８に入力するための端子ＴＤと、カウンタ２３８の出力値を制御部２１０に出力するための端子ＴＥとを備えている。

　トランジスタＴｒ１はＰＮＰ型トランジスタであり、ベースは端子ＴＡと接続され、エミッタはセンサ駆動電圧生成部２６０に接続されている。そしてコレクタは抵抗器Ｒ１を介してセンサＳＳに接続されている。一方、トランジスタＴｒ２はＮＰＮ型トランジスタであり、ベースは端子ＴＢに接続され、コレクタは抵抗器Ｒ２を介してセンサＳＳに接続されている。そしてエミッタは接地されている。

　センサＳＳの一端は接地されており、抵抗器Ｒ１，Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と接続された他端はアンプ２３２にも接続されている。アンプ２３２はさらにコンパレータ２３４に接続されており、コンパレータ２３４の出力端子はカウンタ制御部２３６に接続されている。カウンタ制御部２３６の出力端子は、カウンタ２３８に接続されている。カウンタ２３８の出力端子は、端子ＴＥに接続されている。

　以下、図４で示すタイミングチャートを参照して上記回路の動作を説明する。トランジスタＴｒ１は、制御部２１０からの充電信号がハイになるとオン状態となる。そのため、センサ駆動電圧生成部２６０により生成した電圧が抵抗器Ｒ１を介してセンサＳＳに印加されることとなり、センサＳＳの圧電素子が逆圧電効果によって歪む。次に、制御部１２０が充電信号をローにして放電信号をハイにすると、トランジスタＴｒ２がオン状態になり、センサＳＳが抵抗器Ｒ２を介して放電される。この放電によってセンサＳＳの圧電素子は振動し、圧電効果によって電圧の変化が生じる。アンプ２３２はこの電圧の変化を増幅する。コンパレータ２３４は、この増幅された電圧の変化を所定の比較電圧Ｖｒｅｆと比較して、ハイ／ローの２つの信号に変換し、カウンタ制御部２３６に出力する。カウンタ制御部２３６は、端子ＴＣから入力された信号に従って、圧電素子の共振開始後、コンパレータ２３４からの出力信号５パルス分の期間、カウンタ２３８の動作を有効にするためのカウント制御信号を生成する。カウンタ２３８は、カウント制御信号がハイ（カウントイネーブル）の期間、端子ＴＤから入力されたカウントクロックのパルス数をカウントする。カウンタ２３８のカウント値は、制御部２１０に送られ、プリンタＰＴに送信される。プリンタＰＴ側は、カウンタ２３８のカウント値から、センサＳＳの振動周波数を算出して、インク容器１００内のインク残量を測定する。

　　Ｄ．インク量測定ルーチン：
　図５は、インク量測定ルーチンのフローチャートである。この処理は、インク容器１００での処理とプリンタＰＴでの処理とによって行われる。まず、インク容器１００側では、制御部２１０は、ＲＦ回路２００を介してプリンタＰＴからインク量測定コマンドを入力する（ステップＳ１００）と、充電信号をインク量検出部２３０に出力し（ステップＳ１０１）、所定時間経過後に放電信号を出力する（ステップＳ１０２）。そして、インク量検出部２３０のカウンタ２３８でカウントクロックをカウントし（ステップＳ１０３）、制御部２１０は、そのカウント値を、ＲＦ回路２００を介してプリンタＰＴに出力する（ステップＳ１０４）。プリンタＰＴ側では、インク量検出部２３０が備える発振器の発振周波数を既知であり、このカウント値からセンサＳＳの振動周波数を算出し、その周波数に応じてインク量の状態を判別する（ステップＳ１０５）。プリンタＰＴ側では、この周波数が９０ＫＨｚのときはインクが十分に存在すると判断し（ステップＳ１０６）、１１０ＫＨｚの時には残量がないものとして判断する（ステップＳ１０７）。以上の処理によりインク容器内に残存するインク量を測定することができる。

　　Ｅ．効果：
　上述したように、本実施例では、ＥＥＰＲＯＭ２２０に用いる電力源と、センサＳＳに用いる電力源とを別々に用意するものとした。このような構成にすることにより、ＥＥＰＲＯＭ２２０のデータ書込みに要する電圧と、センサＳＳを駆動するために必要となる電圧が異なる場合であっても、それぞれが必要とする電力を効率的に生成することができる。

　　Ｆ．変形例：
　上記実施例のインク量測定ルーチンでは、ステップＳ１０４においてインクの残存状態を表すカウント値をプリンタに送信するものとしたが、それと同時に、あるいは代替してＥＥＰＲＯＭ２２０にその値を書き込むこととしてもよい。こうすることにより、インク容器１００をプリンタＰＴから取り外して他のプリンタに装着した場合に、再度インク量の測定をしなくても即座にインクの残存状態を知ることができる。

　実施例では、プリンタＰＴからの搬送波があれば、プログラム電圧生成部２５０とセンサ駆動電圧生成部２６０とが常時高電圧を生成することとなる。しかし、例えば、制御部２１０と両電圧生成部とを接続し、制御部２１０からのイネーブル信号を受信した場合に限り高電圧を生成する構成としてもよい。こうすることにより、ＥＥＰＲＯＭ２２０のデータ消去時やインク量の検出時など、必要に応じて２つの電圧生成部を個別にオン／オフすることができるため、消費電力を低減することが可能となる。

　実施例では、インクを収容する収容室を１つだけ備えたインク容器について説明したが、インク収容室を複数備えるインク容器にも本発明を適用可能である。このようなインク容器では、インク収容室毎に異なる種類のインクを収容することができるため、収容室毎にセンサを備えることが多い。そのため、例えば、１つのインク容器につきセンサ用のチャージポンプを１つ設けて収容室間で共用してもよい。同様に、ＥＥＰＲＯＭを収容室毎に備える場合も、チャージポンプを１つ設けて共用してもよい。無論、インク収容室毎に独立してセンサ用のチャージポンプとＥＥＰＲＯＭ用のチャージポンプを備えるものとしてもよい。

　実施例では、残存するインク量を測定するためのセンサをインク容器１００に設けるものとしたが、これに限られない。例えば、温度センサや粘度センサなどを備えて、印刷材の状態に関する種々の情報をプリンタＰＴに送信するものとしてもよい。

　実施例では、インクを収容したインクカートリッジに本発明を適用した例を示したが、これに限られない。他の印刷材、例えば、トナーを収容したトナーカートリッジ等に本発明を適用してもよい。

　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様で実施し得ることは勿論である。例えば、制御部２１０の代わりに、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えるマイクロコンピュータを用いるものとしてもよい。また、インク残量の測定をインク容器１００側とプリンタＰＴ側の処理によって行うものとしたが、インク容器１００側ですべての処理を行うものとしてもよい。

インク容器１００の外観斜視図である。 インク容器１００のロジック回路のブロック図である。 インク量検出部２３０の回路構成である。 インク量検出部２３０を構成する回路のタイミングチャートである。 インク量測定ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

　　１００…インク容器
　　１１０…インク供給口
　　１２０…アンテナ
　　１３０…ロジック回路
　　２００…ＲＦ回路
　　２０１…復調部
　　２０２…変調部
　　２１０…制御部
　　２２０…ＥＥＰＲＯＭ
　　２３０…インク量検出部
　　２３２…アンプ
　　２３４…コンパレータ
　　２３６…カウンタ制御部
　　２３８…カウンタ
　　２４０…電力生成部
　　２５０…プログラム電圧生成部
　　２６０…センサ駆動電圧生成部
　　ＳＳ…センサ

Claims (10)

1. 　印刷装置に装着されるとともに、該印刷装置と電磁波を利用して所定の通信を行う印刷材の収容容器であって、
   　前記印刷装置から受信した電磁波を用いて電力を生成する電力生成部と、
   　該電力生成部の生成する電力の電圧とは異なる電圧で動作する複数の動作回路と、
   　該複数の動作回路ごとに対応付けて設けられ、前記電力生成部の生成する電圧を変圧する複数の変圧回路と
   　を備える印刷材の収容容器。
2. 　請求項１記載の印刷材の収容容器であって、
   　前記複数の動作回路の一つであり、収容する印刷材の状態を検出する検出部と、
   　前記複数の動作回路の他の一つであり、少なくとも当該容器の個体情報が記録されたメモリ部と
   　を備えると共に、
   　前記複数の変圧回路の一つは、前記検出部に接続され、該検出部の動作電圧の電力を供給する回路であり、
   　前記複数の変圧回路の一つは、前記メモリ部に接続され、該メモリ部の動作電圧の電力を供給する回路である
   　印刷材の収容容器。
3. 　請求項２記載の印刷材の収容容器であって、
   　前記印刷材の状態を表す情報および前記個体情報のうち少なくとも一方を前記印刷装置に送信する通信部を備えた印刷材の収容容器。
4. 　前記検出部は、圧電素子を用い、該圧電素子の振動の状態を利用して前記印刷材の状態を検出するセンサである請求項２に記載の印刷材の収容容器。
5. 　前記メモリ部は、記憶内容の書き換えまたは消去に要する電圧が、読み出しに要する電圧よりも高い電圧となる書き換え可能の不揮発性メモリであり、
   　該メモリ部に電圧を供給する変圧回路は、昇圧回路である請求項２に記載の印刷材の収容容器。
6. 　前記複数の変圧回路が、いずれも電力生成部の出力電圧よりも高い電圧を出力する昇圧回路である請求項１に記載の印刷材の収容容器。
7. 　前記変圧回路は、チャージポンプである請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の印刷材の収容容器。
8. 　印刷材の収容容器に設けられ、印刷材の状態を検出する検出装置であって、
   　外部の機器との間で、電磁波を用いて通信する通信部と、
   　該通信のために受信した電磁波を用いて電力を生成する電力生成部と、
   　前記電力生成部によって生成された電力から、第１の電圧の電力を生成して供給する第１の電源回路と、
   　前記電力生成部によって生成された電力から、前記第１の電圧とは異なる電圧の第２の電圧の電力を生成して供給する第２の電源回路と、
   　前記第２の電圧の電力によって動作し、前記収容する印刷材の状態に応じた信号を出力する検出部と、
   　前記第３の電圧の電力よって動作し、少なくとも当該容器の個体情報が記録されたメモリ部と、
   　該メモリ部が記憶した個体情報の少なくとも一部を用いて前記収容容器を特定した後、前記印刷材の状態を表す信号に基づく検出情報を、前記通信部により、前記外部の機器に送信する検出情報出力部と
   　を備える印刷材の検出装置。
9. 　印刷材の収容容器において、該印刷材の状態を検出する方法であって、
   　外部の機器との間で、電磁波を用いて通信を行ない、
   　該通信のために受信した電磁波を用いて生成した電力から、第１の電圧の電力と、該第１の電圧とは異なる電圧の第２の電圧の電力とを生成し、
   　前記収容する印刷材の状態に応じた信号を出力する検出部を、前記第１の電圧の電力によって動作させ、
   　少なくとも当該容器の個体情報が記録されたメモリ部を、前記第２の電圧の電力よって動作させ、
   　前記メモリ部が記憶した個体情報の少なくとも一部を用いて、前記収容容器を特定する処理を行なった後、前記印刷材の状態に応じた信号に基づく情報を、前記電磁波を用いた通信により、前記外部の機器に送信する
   　印刷材の検出方法。
10. 　印刷装置と該印刷装置に装着される印刷材の収容容器との間で、電磁波を利用して情報のやりとりを行なう方法であって、
    　前記印刷装置からの情報を受信した電磁波を用いて所定の電力を生成し、
    　該電力から、電圧の異なる第１および第２の電力を生成し、
    　前記印刷材の収容容器に設けられ、少なくとも当該容器の個体情報を記憶するメモリ部を前記第１の電力により駆動し、
    　収容する印刷材の状態を検出する検出部を、前記第２の電力により駆動し、
    　該メモリ部に記憶された個体情報の少なくとも一部または前記検出された印刷材の状態のうち少なくともいずれか一方を、前記いずれかの電力を用いて動作する送信部により、前記印刷装置に、前記電磁波を利用して送信する
    　印刷装置と印刷材の収容容器との間で情報をやりとりする方法。

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