JP2007185933A - Residual liquid amount detection device of liquid container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体収容容器の液体残量検出装置、特にインクジェット式記録装置等の液体噴射装置に適用される液体収容容器の液体残量検出装置に関する。 The present invention relates to a liquid remaining amount detecting device for a liquid container, and more particularly to a liquid remaining amount detecting device for a liquid container applied to a liquid ejecting apparatus such as an ink jet recording apparatus.
捺染装置やマイクロディスペンサ、さらには超高品質での印刷が求められる商業用記録装置等の液体噴射ヘッドは、液体収容容器から被吐出液の供給を受けるが、液体が供給されていない状態で作動させると、いわゆる空打ちとなって噴射ヘッドが損傷を受けるため、これを防止すべく容器の液体残量を監視する必要がある。 Liquid ejecting heads for textile printing devices, microdispensers, and commercial recording devices that require ultra-high quality printing receive supply of liquid to be ejected from the liquid container, but operate without liquid supply If this occurs, the jet head is damaged due to so-called empty shots, and it is necessary to monitor the remaining amount of liquid in the container to prevent this.
例えば、記録装置に例をとると、液体収容容器であるインクカートリッジのインク残量を検出する方法はいろいろ提案されているが、液体の残量が規定値以下に低下した時点で、平板がバネの付勢により移動して検出機構から離間し、検出機構からの検出信号の出力が停止されることにより、インクの減少を確認する技術が知られている(例えば、特許文献1)。
また、他の例として、液体収容容器の可撓性インクパックに該インクパックを挟むように圧電センサと受圧板を取り付け、前記圧電センサに充放電波形信号を印加し、そのときの振動振幅を検出してインクパック内のインク残量を検出するものも提案されている(特許文献2)。
For example, taking a recording apparatus as an example, various methods for detecting the remaining amount of ink in an ink cartridge, which is a liquid container, have been proposed, but when the remaining amount of liquid drops below a specified value, the flat plate is a spring. A technique for confirming a decrease in ink by moving away from the detection mechanism and stopping output of a detection signal from the detection mechanism is known (for example, Patent Document 1).
As another example, a piezoelectric sensor and a pressure receiving plate are attached so that the ink pack is sandwiched between flexible ink packs of a liquid storage container, a charge / discharge waveform signal is applied to the piezoelectric sensor, and the vibration amplitude at that time is determined. A device that detects the remaining amount of ink in the ink pack by detection is also proposed (Patent Document 2).
上記の特許文献1に開示される検出機構は、インクの減少を平板の離間によって検出することにより、インクの減少した時点を検出することはできるが、機械的なスイッチ機構が複雑となり、形状が大きくなるだけでなく、故障も起き易く、それがインク消尽によるものかセンサの故障によるものか、判別するのが難しかった。したがって簡単な手段でより確実にインクの減少を把握するために、インク自体を直接検出することが望まれている。
また、検出機構内のセンサ室に振動を付与し、その残留振動の波形を圧電素子によって検出することにより、センサ室内のインクの有無を直接的に検出することが提案されているが、残留振動の振幅は極めて小さいため、液体の有無による残留振動の波形の違いを正確に区別することが難しい。
The detection mechanism disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 can detect the time point when the ink is decreased by detecting the decrease of the ink by the separation of the flat plate, but the mechanical switch mechanism becomes complicated and the shape is reduced. Not only did it increase, but it was easy to cause failure, and it was difficult to determine whether it was due to ink exhaustion or sensor failure. Therefore, in order to grasp the decrease in ink more reliably by a simple means, it is desired to directly detect the ink itself.
In addition, it has been proposed to directly detect the presence or absence of ink in the sensor chamber by applying vibration to the sensor chamber in the detection mechanism and detecting the waveform of the residual vibration with a piezoelectric element. Since the amplitude of is extremely small, it is difficult to accurately distinguish the difference in the waveform of residual vibration depending on the presence or absence of liquid.
特許文献2の液体収容容器のインクパックに直接圧電式センサ手段を取り付ける構造は、インクパックの可撓性によってインクパックの変形が必ずしも一様でなく、インク残量の減少に圧電センサの出力が正確に追従しないという難点がある。
In the structure in which the piezoelectric sensor means is directly attached to the ink pack of the liquid container disclosed in
本発明は、上記の問題を解決すべく、液体収容部に接続される液体検出室にダイヤフラムと圧電素子を設け、このダイヤフラムによる液体検出室の正確な容積変化、およびこれに伴う圧電素子の振動波の変化(振幅、周波数)から液体の実際の残り量および液体の消尽を検出するようにした液体収容容器の液体残量検出装置を提供することを目的とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a diaphragm and a piezoelectric element in a liquid detection chamber connected to a liquid container, and accurately changes the volume of the liquid detection chamber by the diaphragm, and the vibration of the piezoelectric element associated therewith. It is an object of the present invention to provide an apparatus for detecting a remaining amount of liquid in a liquid container that detects an actual remaining amount of liquid and exhaustion of liquid from changes (amplitude and frequency) of waves.
本発明の上記目的は、以下の(1)、(2)により達成される。
(1) 液体収容部から送出される液体を導入し、かつ外部の液体消費装置に前記液体を供給する液体供給口を備えたセンサ室を有し、前記センサ室に残存する液体残量を検出する液体収容容器の液体残量検出装置であって、
前記センサ室内に、該センサ室内の液体収容量に応動して移動可能に収容されたダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに取り付けられた受圧板と、
前記センサ室に連通し、かつ該センサ室の液体収容量が所定量以下になったときに前記受圧板で閉塞される凹部と、
前記凹部に振動を印加すると共に印加した振動に伴う自由振動状態を検出する圧電素子と、
前記圧電素子により検出された前記自由振動状態による逆起電力の残留振動波形の振幅値又は周波数を検出する検出部と、
前記検出部で検出した残留振動波形の振幅値または周波数に基づいて、前記液体収容容器内の液体残量を算出する算出部と、
を有することを特徴とする液体残量検出装置。
(2) 液体収容部から送出される液体を導入し、かつ外部の液体消費装置に前記液体を供給する液体供給口を備えたセンサ室を有し、前記センサ室に残存する液体残量を検出する液体収容容器の液体残量検出装置であって、
前記センサ室内に、該センサ室内の液体収容量に応動して移動可能に収容されたダイヤフラムと、
前記センサ室に連通し、前記ダイヤフラムと共に変位して該センサ室の液体収容量が所定量以下になったときに該センサ室の底部内面で閉塞される凹部と、
前記ダイヤフラムに取り付けられ、前記凹部に振動を印加すると共に印加した振動に伴う自由振動状態を検出する圧電素子と、
前記圧電素子により検出された前記自由振動状態による逆起電力の残留振動波形の振幅値又は周波数を検出する検出部と、
前記検出部で検出した残留振動波形の振幅値または周波数に基づいて、前記液体収容容器内の液体残量を算出する算出部と、
を有することを特徴とする液体残量検出装置。
上記(1)、(2)の構成によれば、圧電振動素子によって液体に振動を印加して振動板の自由振動の振幅あるいは周波数を検出し、この振幅あるいは周波数からセンサ室内の液体残量を算出部によって具体的に算出するようにしたので、インク切れに至るまでの実際の残り量を知ることができる。
The object of the present invention is achieved by the following (1) and (2).
(1) A sensor chamber having a liquid supply port for introducing the liquid delivered from the liquid storage unit and supplying the liquid to an external liquid consumption device is detected, and the remaining amount of liquid remaining in the sensor chamber is detected. A liquid remaining amount detection device for a liquid storage container,
A diaphragm housed in the sensor chamber so as to be movable in response to the amount of liquid contained in the sensor chamber;
A pressure receiving plate attached to the diaphragm;
A concave portion that communicates with the sensor chamber and is closed by the pressure receiving plate when the liquid storage amount of the sensor chamber is a predetermined amount or less;
A piezoelectric element that applies vibration to the recess and detects a free vibration state associated with the applied vibration;
A detection unit for detecting an amplitude value or a frequency of a residual vibration waveform of a counter electromotive force due to the free vibration state detected by the piezoelectric element;
Based on the amplitude value or frequency of the residual vibration waveform detected by the detection unit, a calculation unit that calculates the remaining amount of liquid in the liquid container,
A liquid remaining amount detecting device characterized by comprising:
(2) A sensor chamber having a liquid supply port for introducing the liquid delivered from the liquid storage section and supplying the liquid to an external liquid consumption device is detected, and the remaining liquid amount remaining in the sensor chamber is detected. A liquid remaining amount detection device for a liquid storage container,
A diaphragm housed in the sensor chamber so as to be movable in response to the amount of liquid contained in the sensor chamber;
A concave portion that communicates with the sensor chamber and is closed with the inner surface of the bottom of the sensor chamber when displaced with the diaphragm and the liquid storage amount of the sensor chamber becomes a predetermined amount or less;
A piezoelectric element that is attached to the diaphragm and detects a free vibration state associated with the applied vibration while applying vibration to the recess;
A detection unit for detecting an amplitude value or a frequency of a residual vibration waveform of a counter electromotive force due to the free vibration state detected by the piezoelectric element;
Based on the amplitude value or frequency of the residual vibration waveform detected by the detection unit, a calculation unit that calculates the remaining amount of liquid in the liquid container,
A liquid remaining amount detecting device characterized by comprising:
According to the configurations of (1) and (2) above, vibration is applied to the liquid by the piezoelectric vibration element to detect the amplitude or frequency of free vibration of the diaphragm, and the remaining liquid amount in the sensor chamber is determined from this amplitude or frequency. Since the calculation unit specifically calculates, it is possible to know the actual remaining amount until the ink runs out.
さらに、所定の圧力で前記ダイヤフラムが変位するように取り付けられた圧力調整バネを有することが望ましい。
これにより、圧電振動素子の支持ベースから受圧板までの(あるいは、圧電振動素子の支持ベースからセンサ室の底部内面までの)距離と残留振動波形の振幅との関係を示す特性曲線は、圧力調整バネの付勢力を変えることによりその特性を変えることができるので、所望の特性曲線を得ることができる。
Further, it is desirable to have a pressure adjusting spring attached so that the diaphragm is displaced at a predetermined pressure.
As a result, the characteristic curve indicating the relationship between the distance from the support base of the piezoelectric vibration element to the pressure receiving plate (or from the support base of the piezoelectric vibration element to the inner surface of the bottom of the sensor chamber) and the amplitude of the residual vibration waveform can be Since the characteristic can be changed by changing the biasing force of the spring, a desired characteristic curve can be obtained.
また、前記ダイヤフラムは、可撓性のあるフィルムであることが望ましい。
これにより、ダイヤフラムにおける気密性を高めることができ、センサ室内の液体への気体の侵入を防止し、高い脱気度を維持させることができる。
The diaphragm is preferably a flexible film.
Thereby, the airtightness in a diaphragm can be improved, the penetration | invasion of the gas to the liquid in a sensor chamber can be prevented, and a high deaeration degree can be maintained.
また、前記ダイヤフラムは、アルミニウムをラミネートした薄板材であることが望ましい。
これにより、より確実に気密性を高めることができ、センサ室内の液体への気体の侵入を防止し、高い脱気度を維持させることができる。
Further, the diaphragm is preferably a thin plate material laminated with aluminum.
Thereby, airtightness can be improved more reliably, gas can be prevented from entering the liquid in the sensor chamber, and a high degree of deaeration can be maintained.
また、前記液体は、インクであることにより、インクジェット式記録装置等の液体噴射装置に適用することができる。 In addition, since the liquid is ink, the liquid can be applied to a liquid ejecting apparatus such as an ink jet recording apparatus.
本発明によれば、圧電振動素子によって液体に振動を印加して振動板の自由振動の振幅あるいは周波数を検出し、この振幅あるいは周波数からセンサ室内の液体残量を算出部によって具体的に算出するようにしたので、インク切れに至るまでの実際の残り量を知ることができる。特に本発明では可撓性を有するダイヤフラムによって圧電振動素子あるいは圧電振動素子と協働する受圧板を支持するので、液体の減少によるセンサ室の容積変化も正確に追従し、少ない部品数で振動板の自由振動をより大きなレベルに増幅することができ、センサ室内における液体(インク)の残量あるいは有無を確実に検知できる。 According to the present invention, vibration is applied to the liquid by the piezoelectric vibration element to detect the amplitude or frequency of the free vibration of the diaphragm, and the liquid remaining amount in the sensor chamber is specifically calculated by the calculation unit from the amplitude or frequency. As a result, the actual remaining amount until the ink runs out can be known. In particular, in the present invention, the flexible diaphragm supports the piezoelectric vibration element or the pressure receiving plate cooperating with the piezoelectric vibration element, so that the volume change of the sensor chamber due to the decrease of the liquid can be accurately followed, and the vibration plate with a small number of parts. Can be amplified to a greater level, and the remaining amount or presence of liquid (ink) in the sensor chamber can be reliably detected.
以下、本発明に係る液体残量検出装置およびこれを備えた液体収容容器の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、液体収容容器として、記録装置に装着される密閉型のインクカートリッジを例示して説明する。
図1は、本発明の液体残量検出装置を備えた液体収容容器の一例を示す断面図である。図1に示すように、インクカートリッジ(液体収容容器)1は、前記記録装置に装着されるもので、半殻体をなす有底箱体からなる第1のケース10と第2のケース20とを合体させたカートリッジケースを有する。第1のケース10にはインク等の液体を収容する液体収容部2を形成すべく第1のケース10に形成された開口部を樹脂フィルム等からなる可撓性膜体3により覆い、第1のケース10の周囲に熱溶着等で接合している。
Hereinafter, embodiments of a liquid remaining amount detection device according to the present invention and a liquid storage container including the same will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a sealed ink cartridge mounted on a recording apparatus will be described as an example of the liquid container.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a liquid storage container provided with the liquid remaining amount detection device of the present invention. As shown in FIG. 1, an ink cartridge (liquid container) 1 is mounted on the recording apparatus, and includes a
一方、可撓性膜体3の他方の側には、可撓性膜体3の熱溶着した部分に第2のケース20の周囲が圧接して、第2のケース20と可撓性膜体3との間で形成された気密空間が形成されている。この気密空間は、外部から図示しない加圧流体導入口より加圧流体(加圧空気)が導入される加圧領域4とされ、この加圧領域4に加圧流体が導入されることより、可撓性膜体3が加圧され、第1のケース10内の液体が、外部に排出する方向(矢印A方向)に加圧される。
On the other hand, on the other side of the
第1のケース10の外面には、記録装置の液体供給路と接続される液体供給口5が形成されている。液体供給口5には、記録装置の記録ヘッドと導通した液体導入部材である液体導入針6の外周に弾接する開口を有するパッキン7と、パッキン7の端面に当接してパッキン7の開口を封止する弁体8と、弁体8をパッキン7の方向に付勢するコイルバネ等のバネ9とが設けられている。
A
液体供給口5では、記録装置と未接続の状態にて、バネ9により常時閉弁状態が維持され、また、前記記録装置と接続された状態にて、液体導入針6により弁体8が開弁方向に押圧されて開弁される。また、液体供給部5と液体収容部2とは、液体流入口11Aおよび液体流出口11Bにより連通されており、これら液体流入口11Aおよび液体流出口11Bの途中に本発明に係る液体残量検出装置30が設けられている。
In the
また、液体収容部2の構成としては、図1に示すようなケースと可撓性膜体からなるものの他、アルミラミネートフィルム等の可撓性を有する樹脂フィルムの相互の周縁部を貼り合わせることにより形成されたインクパックをカートリッジケース内に収容したものでもよく、図3にその一例の断面図を示す。
In addition, as a configuration of the
図2は、本発明の液体残量検出装置を備えた液体収容容器の他の一例を示す断面図である。図2に示す液体収容容器1Aは、図示しない加圧手段によって加圧される加圧室4A内に、この加圧室4Aの加圧によって貯留しているインクを排出するインクパック(液体収容部)2Aを備えているものである。加圧方法としては、加圧室4Aの壁面の一部に設けられた加圧口13から加圧流体(加圧空気)を送給することにより加圧が行われる。
なお、他の構成は図1に示した液体収容容器1と同様の構成であるので、同符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of a liquid container provided with the liquid remaining amount detection device of the present invention. A
In addition, since the other structure is the same structure as the liquid container 1 shown in FIG. 1, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits detailed description.
図3は、図1又は図2に示す液体残量検出装置30の第1の実施形態の液体残量検出装置30Aにおける構造を示す拡大断面図である。前記記録装置に接続された状態で、底部となる領域には液体収容部2(2A)に繋がる液体流入口11Aに連通する開口31と、液体供給口5に繋がる液体流出口11Bに連通する開口32とを備えた筒状の、ダイヤフラム48で上部が画成された液体検出室(センサ室)33を備えている。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the remaining liquid
ダイヤフラム48は、この実施形態では、可撓性のあるフィルム状の部材で構成され、中央に開口を有し、また外周部がセンサ室33の内周壁にセンサ室底部から所定高さ位置で液密状態に固着されている。ダイヤフラム48の中央開口には圧電振動素子44の支持ベース45の外周部が同様に液密状態に固着されている。
In this embodiment, the
圧電振動素子44は支持ベース45の上面に固着され、また、支持ベース45の下面はセンサ室33の底部内面33Aと平行に形成され、さらに一対の小孔状の流路46,47が該センサ室33から圧電振動素子44の振動板に達するように貫通して形成されている。
小孔状の各流路46,47は、圧電振動素子44の振動板と支持ベース45との間に形成された凹部(キャビティ)41に連通している。この構成により、センサ室33内の液体は流路46,47を通して凹部41内に流入し、したがって圧電振動素子44の振動板は凹部41内の液体と接している。
The
The small hole-shaped
センサ室33の外側には、ダイヤフラム48の上部に接する圧力調整バネ50(圧力調整手段)が設けられ、これによってセンサ室33が所定の空間を有するようにダイヤフラム48をセンサ室33の外側から安定に支えている。
A pressure adjusting spring 50 (pressure adjusting means) in contact with the upper part of the
センサ室33の液体供給口11Bにつながるインク消費装置の使用が進み、液体収容部2の液体の量、したがってセンサ室33内の液体の量が少なくなるにつれて、センサ室33内の液体圧が減少し、ダイヤフラム48が徐々に下方へ偏倚していき、最終的には支持ベース45の下面がセンサ室33の底部内面33Aに接触する。この状態では、支持ベース45の小孔状の流路46,47はセンサ室33の底部内面33Aで閉塞され、したがって凹部41は密閉状態となる。
As the use of the ink consuming device connected to the
液体収容部2(2A)の加圧領域4(加圧室4A)を加圧している状態で、圧電振動素子44に図5(イ)に示すような駆動信号を供給すると、圧電振動素子44がアクチュエータとして所定時間励起され、振動板が自由振動を開始する。この振動板の自由振動によって圧電振動素子44は逆起電力が発生し、この逆起電力が出力波形の出力信号として出力される。なお、支持ベース45が底部内面33Aに接して凹部41が閉塞されたときには、凹部41内の液体は殆ど振動せず、圧電振動素子44からの出力信号は変動波形のない直線状の信号となる。
When a driving signal as shown in FIG. 5A is supplied to the
図4は、図1又は図2に示す液体残量検出装置30の第2の実施形態の液体残量検出装置30Bにおける構造を示す拡大断面図である。この第2の実施形態においても、液体残量検出装置30Bは、記録装置に接続された状態で、その底部となる領域に液体収容部2(2A)に繋がる液体流入口11Aに連通する開口31と、液体供給口5に繋がる液体流出口11Bに連通する開口32とを備えた筒状の液体検出室(センサ室)33を備えている。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the remaining liquid
ダイヤフラム48は、この第2の実施形態では、可撓性のあるフィルム状の部材で構成され、その外周部がセンサ室33の内周壁にセンサ室底部から所定高さ位置で液密状態に固着されている。ダイヤフラム48の中央内側には受圧板51が液密状態に固着されている。
In this second embodiment, the
圧電振動素子44の支持ベース45はセンサ室33の底部内面33Aに液密状態に固着され、その下面に圧電振動素子44が設けられている。支持ベース45の上面は受圧板51の下面に対して平行に形成され、さらに、第1の実施形態と同様に一対の小孔状の流路46,47が該センサ室33から圧電振動素子44の振動板の位置まで貫通して形成されている。
The
この小孔状の各流路46,47は、圧電振動素子44の振動板と支持ベース45との間に形成された凹部41(キャビティ)に連通している。この構成により、センサ室33内の液体は小孔状の流路46,47を通して凹部41内に流入し、したがって圧電振動素子44の振動板は凹部41内の液体と接している。
Each of the small hole-shaped
センサ室33の外側には、ダイヤフラム48の上部に接する圧力調整バネ50(圧力調整手段)が設けられ、これによってセンサ室33が所定の空間を有するようにダイヤフラム48をセンサ室33の外側から安定に支えている。
A pressure adjusting spring 50 (pressure adjusting means) in contact with the upper part of the
センサ室33の液体供給口5につながるインク消費装置(記録装置等)の稼働が進み、液体収容部2(2A)の液体の量が少なくなると、図6に示すようにセンサ室33内の圧力が減少し、これによってダイヤフラム48が徐々に下方へ偏倚し、最終的には受圧板51の下面がセンサ室33の圧電振動素子44の支持ベース45上面に接触する。この状態では、支持ベース45の小孔状の流路46,47は受圧板51で閉塞され、したがって振動板の凹部41は密閉状態となる。
When the operation of an ink consuming device (recording device or the like) connected to the
液体収容部2(2A)の加圧領域4(加圧室4A)を加圧している状態で、圧電振動素子に第1の実施形態で説明したような駆動信号を供給すると、圧電振動素子44がアクチュエータとして所定時間励起され、振動板が自由振動(残留振動)を開始する。この振動板の自由振動によって圧電振動素子44では逆起電力が発生し、この逆起電力が出力波形の出力信号として出力される。
When a driving signal as described in the first embodiment is supplied to the piezoelectric vibration element in a state where the pressurization region 4 (
ここで振動板による振動の様子をさらに説明すれば、圧電振動素子44の振動板は、センサ室33の液体が振動板支持ベース45の小孔状の流路46,47を通って振動板に作用し、この液体と共に振動板は前述した図5(ロ)に示すような比較的大きい振幅で自由振動する。また、圧電振動素子44に対向する受圧板51は、その周囲が可撓性を有するダイヤフラム48によってセンサ室33の内周壁に支持されているので、振動板によってもたらされる自由振動が増幅され、これによって圧電振動素子44における逆起電力が増幅される。
Here, the state of vibration by the diaphragm will be further described. The diaphragm of the
前述のように、記録装置におけるインクの消費が進んで液体収容部2(2A)のインク(液体)が少なくなり、それが所定量以下になると、ダイヤフラム48に支持された受圧板51も液体の減少に追従して下方へ移動する。この圧電振動素子44の支持ベース45から受圧板51までの距離Lと、振動板の振動の振幅あるいは周波数との間には一定の相関関係がある。
As described above, when the consumption of ink in the recording apparatus progresses and the ink (liquid) in the liquid container 2 (2A) decreases and becomes less than a predetermined amount, the
ここで、振動板の振幅について検討してみる。図7は、第2の実施形態の液体残量検出装置30Bのセンサ室33における支持ベース45と受圧板51との間の距離Lと、残留振動波形の振幅との関係を示すグラフである。液体収容部2(2A)に液体が充満され、センサ室33内の前記距離Lが大きいFの領域では、振動板の自由振動の残留振動波形は比較的大きい振幅となる。また、センサ室33内の高さ、即ち前記距離Lの値が低くなると、残留振動波形の振幅が小さくなる。なお、この距離Lは、第1の実施形態における液体残量検出装置30Aにおいては、圧電振動素子44の支持ベース45からセンサ室33の底部内面33Aまでの距離である。
そして、図7に示す距離Lと残留振動波形の振幅との特性曲線は、圧力調整バネ50の付勢力を変えることにより、その曲線を変えることができる。よって、所望の特性曲線を得ることができる。
Here, the amplitude of the diaphragm will be examined. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance L between the
The characteristic curve between the distance L and the amplitude of the residual vibration waveform shown in FIG. 7 can be changed by changing the urging force of the
液体収容部2(2A)内のインク残量が少なくなった状態では、センサ室33内の高さ(距離L)と液体収容部2(2A)の容積、即ち該収容部内のインク残量との間には一定の相関関係があり、圧電素子により検出された自由振動状態による逆起電力の残留振動波形の振幅を液体残量検出装置30(30A,30B)に備わった検出部で検出し、この検出部で検出した残留振動波形の振幅から液体収容部2(2A)内の残留インクの量を液体残量検出装置30(30A,30B)に備わった算出部で算出することができる。図8はこの算出部で得られた液体収容部2(2A)内のインク残量と残留振動波形の振幅との関係を示したグラフである。
In a state where the remaining amount of ink in the liquid storage unit 2 (2A) is low, the height (distance L) in the
なお、液体収容容器1(1A)と記録装置とが電気的に接続可能に構成されていれば、検出部及び算出部またはそのどちらか一方は、液体収容容器1(1A)内に設けられたものでなく、記録装置内に設けられたものであってもよい。記録装置内に算出部が設けられている場合は、液体収容量の異なるタイプの液体収容容器1(1A)毎に異なる算出パラメータ(距離Lとインク残量との対応関係のパラメータ)を算出部内に備えているものであってもよい。 If the liquid storage container 1 (1A) and the recording apparatus are configured to be electrically connectable, the detection unit and / or the calculation unit are provided in the liquid storage container 1 (1A). It may be provided in the recording apparatus. When the calculation unit is provided in the recording apparatus, different calculation parameters (parameters for the correspondence relationship between the distance L and the remaining ink amount) are calculated for each type of liquid storage container 1 (1A) having a different liquid storage amount. It may be provided for.
図8のグラフからも明らかなように、液体収容部2(2A)のインク残量が少なくなると、或る時点から急激に残留振動波形の振幅が減少し、この振幅値によってあとどれぐらいのインク残量が液体収容部2(2A)内にあるかを判断でき、最後にダイヤフラム48に保持された受圧板51が圧電振動素子44の支持ベース45の上面に接触した後は、振動板の自由振動は、支持ベース45の小孔状の流路46,47に連通する凹部41内のインクが殆ど振動せず、極めて小さい振幅となるので、液体収容部2(2A)のインク消尽が判明する。
As is clear from the graph of FIG. 8, when the remaining amount of ink in the liquid container 2 (2A) decreases, the amplitude of the residual vibration waveform suddenly decreases from a certain point in time. It can be determined whether the remaining amount is in the liquid container 2 (2A), and after the
上述の各実施形態は、圧電振動素子による残留振動波形の振幅から液体収容部内のインク残量を検出する例であるが、振幅だけでなく、残留振動の周波数の検出によっても同様に液体収容部内のインク残量あるいはインク消尽を知ることができる。 Each of the above embodiments is an example of detecting the remaining amount of ink in the liquid storage unit from the amplitude of the residual vibration waveform by the piezoelectric vibration element. However, not only the amplitude but also the frequency of the residual vibration is detected in the liquid storage unit. It is possible to know the remaining ink amount or ink exhaustion.
以上のように、本発明では、圧電振動素子の振動板の自由振動による残留振動波形の振幅を検出する検出部と、この検出部で検出した残留振動波形の振幅値に基づいて液体収容部内の液体残量を算出する算出部を有しているので、液体収容部内のインク、いいかえれば、記録装置のインク収容容器内のインク残量がどのぐらいあるか、また、インクが消尽してインク切れとなっているかどうかを識別することができる。
この液体残量の検出は、本発明では、液体収容部のインクパックに圧電センサや受圧板を取り付けて検出するのではなく、ダイヤフラムで画成されたセンサ室に圧電振動素子を設け、このセンサ室において振動波形の変化(振幅、周波数)を検出するので、センサ室の変位が正確であり、精度のよい液体残量検出ができ、また少ない部品数で、しかも振動板の自由振動を大きなレベルに増幅して確実に検出することができる。
As described above, in the present invention, the detection unit that detects the amplitude of the residual vibration waveform due to the free vibration of the diaphragm of the piezoelectric vibration element, and the amplitude in the residual vibration waveform detected by the detection unit Since it has a calculation unit that calculates the remaining amount of liquid, the ink in the liquid storage unit, in other words, how much ink is remaining in the ink storage container of the recording device, and the ink is exhausted and the ink runs out. Can be identified.
In the present invention, the remaining amount of liquid is not detected by attaching a piezoelectric sensor or a pressure receiving plate to the ink pack of the liquid container, but a piezoelectric vibration element is provided in a sensor chamber defined by a diaphragm. Because changes in the vibration waveform (amplitude, frequency) are detected in the chamber, the displacement of the sensor chamber is accurate, it is possible to accurately detect the remaining amount of liquid, and with a small number of parts, the level of free vibration of the diaphragm is large. Can be reliably detected.
1、1A カートリッジ(液体収容容器)
2、2A 液体収容部
3 可撓性膜体
4 加圧領域
4A 加圧室
5 液体供給口
30、30A、30B 液体検出装置
33 センサ室
44 圧電振動素子
45 支持ベース
46,47 流路
48 ダイヤフラム
50 圧力調整バネ
51 受圧板
1, 1A cartridge (liquid container)
2, 2A
Claims (6)
前記センサ室内に、該センサ室内の液体収容量に応動して移動可能に収容されたダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに取り付けられた受圧板と、
前記センサ室に連通し、かつ該センサ室の液体収容量が所定量以下になったときに前記受圧板で閉塞される凹部と、
前記凹部に振動を印加すると共に印加した振動に伴う自由振動状態を検出する圧電素子と、
前記圧電素子により検出された前記自由振動状態による逆起電力の残留振動波形の振幅値又は周波数を検出する検出部と、
前記検出部で検出した残留振動波形の振幅値または周波数に基づいて、前記液体収容容器内の液体残量を算出する算出部と、
を有することを特徴とする液体残量検出装置。 Liquid storage for introducing a liquid delivered from a liquid storage section and having a sensor chamber having a liquid supply port for supplying the liquid to an external liquid consuming device, and detecting a remaining amount of liquid remaining in the sensor chamber A device for detecting a remaining amount of liquid in a container,
A diaphragm housed in the sensor chamber so as to be movable in response to the amount of liquid contained in the sensor chamber;
A pressure receiving plate attached to the diaphragm;
A concave portion that communicates with the sensor chamber and is closed by the pressure receiving plate when the liquid storage amount of the sensor chamber is a predetermined amount or less;
A piezoelectric element that applies vibration to the recess and detects a free vibration state associated with the applied vibration;
A detection unit for detecting an amplitude value or a frequency of a residual vibration waveform of a counter electromotive force due to the free vibration state detected by the piezoelectric element;
Based on the amplitude value or frequency of the residual vibration waveform detected by the detection unit, a calculation unit that calculates the remaining amount of liquid in the liquid container,
A liquid remaining amount detecting device characterized by comprising:
前記センサ室内に、該センサ室内の液体収容量に応動して移動可能に収容されたダイヤフラムと、
前記センサ室に連通し、前記ダイヤフラムと共に変位して該センサ室の液体収容量が所定量以下になったときに該センサ室の底部内面で閉塞される凹部と、
前記ダイヤフラムに取り付けられ、前記凹部に振動を印加すると共に印加した振動に伴う自由振動状態を検出する圧電素子と、
前記圧電素子により検出された前記自由振動状態による逆起電力の残留振動波形の振幅値又は周波数を検出する検出部と、
前記検出部で検出した残留振動波形の振幅値または周波数に基づいて、前記液体収容容器内の液体残量を算出する算出部と、
を有することを特徴とする液体残量検出装置。 Liquid storage for introducing a liquid delivered from a liquid storage section and having a sensor chamber having a liquid supply port for supplying the liquid to an external liquid consuming device, and detecting a remaining amount of liquid remaining in the sensor chamber A device for detecting a remaining amount of liquid in a container,
A diaphragm housed in the sensor chamber so as to be movable in response to the amount of liquid contained in the sensor chamber;
A concave portion that communicates with the sensor chamber and is closed with the inner surface of the bottom of the sensor chamber when displaced with the diaphragm and the liquid storage amount of the sensor chamber becomes a predetermined amount or less;
A piezoelectric element that is attached to the diaphragm and detects a free vibration state associated with the applied vibration while applying vibration to the recess;
A detection unit for detecting an amplitude value or a frequency of a residual vibration waveform of a counter electromotive force due to the free vibration state detected by the piezoelectric element;
Based on the amplitude value or frequency of the residual vibration waveform detected by the detection unit, a calculation unit that calculates the remaining amount of liquid in the liquid container,
A liquid remaining amount detecting device characterized by comprising:
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