JP3289539B2 - 力学量センサおよびインク残量計 - Google Patents
力学量センサおよびインク残量計Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気機器等に用いられて
いるセンサ、特に歪抵抗素子により重量等の力学量を検
出する力学量センサおよびインク残量計に関するもので
ある。
いるセンサ、特に歪抵抗素子により重量等の力学量を検
出する力学量センサおよびインク残量計に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、力学量を検出するセンサの中で、
スクリーン印刷によって形成された厚膜状の抵抗体を歪
計測計として適用した抵抗器歪計が、たとえば特開昭５
５−５２９２４号公報等で提案されている。図５はこの
様な抵抗器歪計の概略斜視図を示す。５１はセラミック
ス基板もしくはエナメル被覆された金属の基体である。
この基体５１の表面にはスクリーン印刷ののち焼成され
た厚膜状の歪抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が形成さ
れている。ここで、Ｒ２，Ｒ４は図示しないがＲ３，Ｒ
１のそれぞれ真裏に形成している。前記歪抵抗素子Ｒ１
〜Ｒ４はブリッジ回路を構成するように配線されてい
る。前記基体５１は一端を固定され、片持ち梁を形成す
る。
スクリーン印刷によって形成された厚膜状の抵抗体を歪
計測計として適用した抵抗器歪計が、たとえば特開昭５
５−５２９２４号公報等で提案されている。図５はこの
様な抵抗器歪計の概略斜視図を示す。５１はセラミック
ス基板もしくはエナメル被覆された金属の基体である。
この基体５１の表面にはスクリーン印刷ののち焼成され
た厚膜状の歪抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が形成さ
れている。ここで、Ｒ２，Ｒ４は図示しないがＲ３，Ｒ
１のそれぞれ真裏に形成している。前記歪抵抗素子Ｒ１
〜Ｒ４はブリッジ回路を構成するように配線されてい
る。前記基体５１は一端を固定され、片持ち梁を形成す
る。
【０００３】前記基体５１の自由端に荷重Ｆが加えられ
ると、前記基体５１は下向きの力を受け、力の大きさに
応じて歪抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が歪み、抵抗
値が変化する。この場合、Ｒ１，Ｒ３は正方向、Ｒ２，
Ｒ４は負方向に変化するので、ブリッジ回路は不均衡と
なり、歪に応じた電気的出力を得ることができる。
ると、前記基体５１は下向きの力を受け、力の大きさに
応じて歪抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が歪み、抵抗
値が変化する。この場合、Ｒ１，Ｒ３は正方向、Ｒ２，
Ｒ４は負方向に変化するので、ブリッジ回路は不均衡と
なり、歪に応じた電気的出力を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような抵抗器歪計を用いて重量センサを構成すると、基
体がセラミックス基板の場合はセラミックス自体がもろ
いため、重量によっては割れ、欠けが発生したり、衝撃
が加わったときに破壊したりする可能性があった。
ような抵抗器歪計を用いて重量センサを構成すると、基
体がセラミックス基板の場合はセラミックス自体がもろ
いため、重量によっては割れ、欠けが発生したり、衝撃
が加わったときに破壊したりする可能性があった。
【０００５】このような課題を避けるために、エナメル
被覆した金属を基体として実際に使用した例を以下に述
べる。
被覆した金属を基体として実際に使用した例を以下に述
べる。
【０００６】歪抵抗素子や導体は高温で焼成されるた
め、金属は耐熱材としてステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）
基板を用いた。エナメル被覆はホウケイ酸鉛系のガラス
を８５０℃で焼成して形成した。この基板上に銀パラジ
ウム系の導体とＲｕＯ2系の歪抵抗素子を８５０℃でそ
れぞれ焼成した。このように金属を芯にした基体を構成
することにより、過大重量や衝撃で割れたり破壊するこ
とはなくなった。
め、金属は耐熱材としてステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）
基板を用いた。エナメル被覆はホウケイ酸鉛系のガラス
を８５０℃で焼成して形成した。この基板上に銀パラジ
ウム系の導体とＲｕＯ2系の歪抵抗素子を８５０℃でそ
れぞれ焼成した。このように金属を芯にした基体を構成
することにより、過大重量や衝撃で割れたり破壊するこ
とはなくなった。
【０００７】上記の抵抗器歪計を図５と同様に固定し、
以下の４項目の歪抵抗素子特性を測定した。
以下の４項目の歪抵抗素子特性を測定した。
【０００８】 （１）ゲージ率（以下、ＧＦ） ＧＦ＝ΔＲ／Ｒ／ε （２）抵抗値温度係数（以下、ＴＣＲ） ＴＣＲ＝ΔＲ／Ｒ／ΔＴ （３）ＧＦ温度係数（以下、ＴＣＧＦ） ＴＣＧＦ＝ΔＧＦ／ＧＦ／ΔＴ （４）電流ノイズ 電流ノイズ計で測定 なお、ΔＲ／Ｒは抵抗変化率、εは重量により基板に加
わった歪、ΔＴは温度差をそれぞれ示す。
わった歪、ΔＴは温度差をそれぞれ示す。
【０００９】測定の結果、ＧＦ＝１５、ＴＣＲ＝１８０
ｐｐｍ／℃、ＴＣＧＦ＝２００ｐｐｍ／℃、電流ノイズ
＝０．５ｄＢであった。しかし、電流ノイズが非常に大
きいためＳ／Ｎ比が悪く、重量センサとしての精度が劣
化することが明らかになった。
ｐｐｍ／℃、ＴＣＧＦ＝２００ｐｐｍ／℃、電流ノイズ
＝０．５ｄＢであった。しかし、電流ノイズが非常に大
きいためＳ／Ｎ比が悪く、重量センサとしての精度が劣
化することが明らかになった。
【００１０】このような構成の基板で電流ノイズが悪い
のは、歪抵抗素子焼成時にホウケイ酸鉛ガラスの一部が
軟化して歪抵抗素子中に拡散し、歪抵抗素子内のＲｕＯ
2系導電粒子が形成する導電パスが乱れるためと考えら
れる。これは、焼成した歪抵抗素子の抵抗値が規格値の
約５倍になったことからも理解できる。
のは、歪抵抗素子焼成時にホウケイ酸鉛ガラスの一部が
軟化して歪抵抗素子中に拡散し、歪抵抗素子内のＲｕＯ
2系導電粒子が形成する導電パスが乱れるためと考えら
れる。これは、焼成した歪抵抗素子の抵抗値が規格値の
約５倍になったことからも理解できる。
【００１１】なお、重量センサとして必要な電流ノイズ
の大きさは、増幅回路の増幅率等から計算して、最低−
６ｄＢ，望ましくは−１０ｄＢ以下でなければならな
い。
の大きさは、増幅回路の増幅率等から計算して、最低−
６ｄＢ，望ましくは−１０ｄＢ以下でなければならな
い。
【００１２】以上のことより、従来の技術では抵抗器歪
計の電流ノイズが大きいため、出力精度が低下し、重量
センサに使用できないという課題があった。
計の電流ノイズが大きいため、出力精度が低下し、重量
センサに使用できないという課題があった。
【００１３】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、電流ノイズが小さく、高精度の力学量センサを提供
することを目的とする。
で、電流ノイズが小さく、高精度の力学量センサを提供
することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、重量の加わる金属基板と、前記金属基板の
表面を被覆するように焼成した絶縁体と、前記絶縁体表
面に焼成した歪抵抗素子と、前記歪抵抗素子に接続する
ように焼成した導体とを有し、前記金属基板に印加した
重量を前記歪抵抗素子の抵抗値の変化として検出し、電
気的に出力する力学量センサにおいて、前記絶縁体を絶
縁体焼成温度より低い軟化点を有するガラス材料と、絶
縁体焼成温度より高い軟化点を有するセラミックス材料
の混合体で構成され、ガラス材料に対するセラミックス
材料の混合比が容積比で４０％以上６０％以下としたも
のである。
に本発明は、重量の加わる金属基板と、前記金属基板の
表面を被覆するように焼成した絶縁体と、前記絶縁体表
面に焼成した歪抵抗素子と、前記歪抵抗素子に接続する
ように焼成した導体とを有し、前記金属基板に印加した
重量を前記歪抵抗素子の抵抗値の変化として検出し、電
気的に出力する力学量センサにおいて、前記絶縁体を絶
縁体焼成温度より低い軟化点を有するガラス材料と、絶
縁体焼成温度より高い軟化点を有するセラミックス材料
の混合体で構成され、ガラス材料に対するセラミックス
材料の混合比が容積比で４０％以上６０％以下としたも
のである。
【００１５】
【作用】上述の構成によれば、歪抵抗素子の焼成時に高
軟化点のセラミックス材料は軟化しないので、低軟化点
ガラス材料の拡散を抑制し、歪抵抗素子が正規の導電パ
スを形成できる。従って、電流ノイズが低減でき、高精
度なセンサを構成することができる。
軟化点のセラミックス材料は軟化しないので、低軟化点
ガラス材料の拡散を抑制し、歪抵抗素子が正規の導電パ
スを形成できる。従って、電流ノイズが低減でき、高精
度なセンサを構成することができる。
【００１６】また、高軟化点のセラミックス材料は低軟
化点のガラス材料間に点在する形で基板上に強固に保持
されるため、過大重量や衝撃にも強い力学量センサを構
成できる。
化点のガラス材料間に点在する形で基板上に強固に保持
されるため、過大重量や衝撃にも強い力学量センサを構
成できる。
【００１７】
（実施例１）本実施例では、センサの中で特に重量セン
サについて説明する。
サについて説明する。
【００１８】図１は本発明の一実施例による重量センサ
の歪抵抗素子部分の拡大断面図を示す。１ａは厚さ０．
２mmのステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）の金属基板で、そ
の表面には厚さ１μｍのニッケルメッキ層１ｂが付着し
ている。メッキ層１ｂの表面には絶縁体として、ホウケ
イ酸鉛系の低軟化点ガラス粒子と平均粒径０．５μｍの
セラミックス粒子３ａ、平均長さ２０μｍのセラミック
ス繊維３ｂを混合しペースト状としたものを塗布し、８
５０℃で焼成することにより形成した。この絶縁体層２
の軟化点は約７００℃で、焼成温度より低かった。ま
た、高軟化点のセラミックス材料として、アルミナ系セ
ラミックス材料を用いた。これは８５０℃の焼成温度で
は軟化しない。セラミックス材料はガラスと１対１の容
積比で分布している。セラミックス粒子３ａに対するセ
ラミックス繊維３ｂの含有量は容積比１０％とした。絶
縁体層２の表面には銀パラジウム系の導体４とＲｕＯ2
系厚膜の歪抵抗素子５が印刷され、８５０℃で焼成する
ことによりそれぞれ形成されている。
の歪抵抗素子部分の拡大断面図を示す。１ａは厚さ０．
２mmのステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）の金属基板で、そ
の表面には厚さ１μｍのニッケルメッキ層１ｂが付着し
ている。メッキ層１ｂの表面には絶縁体として、ホウケ
イ酸鉛系の低軟化点ガラス粒子と平均粒径０．５μｍの
セラミックス粒子３ａ、平均長さ２０μｍのセラミック
ス繊維３ｂを混合しペースト状としたものを塗布し、８
５０℃で焼成することにより形成した。この絶縁体層２
の軟化点は約７００℃で、焼成温度より低かった。ま
た、高軟化点のセラミックス材料として、アルミナ系セ
ラミックス材料を用いた。これは８５０℃の焼成温度で
は軟化しない。セラミックス材料はガラスと１対１の容
積比で分布している。セラミックス粒子３ａに対するセ
ラミックス繊維３ｂの含有量は容積比１０％とした。絶
縁体層２の表面には銀パラジウム系の導体４とＲｕＯ2
系厚膜の歪抵抗素子５が印刷され、８５０℃で焼成する
ことによりそれぞれ形成されている。
【００１９】なお、金属基板１ａ上にニッケルのメッキ
層１ｂを付けているが、これは焼成時に金属基板１ａに
含まれるクロムが拡散するのを防止し、かつ、金属基板
１ａが酸化するのを防ぎ、さらに、金属基板１ａと絶縁
体層２の密着強度を上げるためである。特に密着強度に
関しては、基板に直接応力がかかる用途に使用するの
で、メッキ層１ｂを付けることにより重量センサとして
の信頼性が向上する。
層１ｂを付けているが、これは焼成時に金属基板１ａに
含まれるクロムが拡散するのを防止し、かつ、金属基板
１ａが酸化するのを防ぎ、さらに、金属基板１ａと絶縁
体層２の密着強度を上げるためである。特に密着強度に
関しては、基板に直接応力がかかる用途に使用するの
で、メッキ層１ｂを付けることにより重量センサとして
の信頼性が向上する。
【００２０】このような基板を用いて、図５と同様に固
定し、歪抵抗素子の評価を行ったところ、ＧＦ、ＴＣ
Ｒ、ＴＣＧＦについては従来と同等の特性を示し、電流
ノイズは−１０．５ｄＢと著しく改善できた。これは、
歪抵抗素子５の抵抗値が規格値に近い値であったので、
セラミックス材料の添加により絶縁体層２の拡散が抑制
され、歪抵抗素子５の導電パスが正規のものに近づいた
ためと考えられる。従って、重量センサとして十分使用
できる特性のものが得られた。
定し、歪抵抗素子の評価を行ったところ、ＧＦ、ＴＣ
Ｒ、ＴＣＧＦについては従来と同等の特性を示し、電流
ノイズは−１０．５ｄＢと著しく改善できた。これは、
歪抵抗素子５の抵抗値が規格値に近い値であったので、
セラミックス材料の添加により絶縁体層２の拡散が抑制
され、歪抵抗素子５の導電パスが正規のものに近づいた
ためと考えられる。従って、重量センサとして十分使用
できる特性のものが得られた。
【００２１】なお、ガラス材料とセラミックス材料の容
積比を１対１としたが、これは、ガラス材料が多くなる
とセラミックス材料を添加する効果が少なくなり、ガラ
ス材料が少なくなるとセラミックス材料を金属基板上に
強固に固定できず、ボロボロに剥離したからである。こ
れらの検討の結果、セラミックス材料の添加効果は、強
固に固定できるガラス材料中のセラミックス材料の容積
比が約４０％から約６０％の間であった。
積比を１対１としたが、これは、ガラス材料が多くなる
とセラミックス材料を添加する効果が少なくなり、ガラ
ス材料が少なくなるとセラミックス材料を金属基板上に
強固に固定できず、ボロボロに剥離したからである。こ
れらの検討の結果、セラミックス材料の添加効果は、強
固に固定できるガラス材料中のセラミックス材料の容積
比が約４０％から約６０％の間であった。
【００２２】また、セラミックス材料中にセラミックス
繊維を混合するのは、一回の印刷で絶縁体層の膜厚を厚
くするためである。しかし、セラミックス繊維の含有量
が多すぎると、ガラス層表面にセラミックス繊維が飛び
出すので、表面粗度が著しく悪くなり、それにより歪抵
抗素子の抵抗値や特性がばらつく可能性がある。たとえ
ば、含有量を１１〜２０％としたところ、表面粗度Ｒａ
は１．８μｍであったが、５〜１０％にすると、Ｒａは
０．６μｍと大きく改善できた。この結果から、含有量
は１０％以下が好ましい。
繊維を混合するのは、一回の印刷で絶縁体層の膜厚を厚
くするためである。しかし、セラミックス繊維の含有量
が多すぎると、ガラス層表面にセラミックス繊維が飛び
出すので、表面粗度が著しく悪くなり、それにより歪抵
抗素子の抵抗値や特性がばらつく可能性がある。たとえ
ば、含有量を１１〜２０％としたところ、表面粗度Ｒａ
は１．８μｍであったが、５〜１０％にすると、Ｒａは
０．６μｍと大きく改善できた。この結果から、含有量
は１０％以下が好ましい。
【００２３】以上の構成により、電流ノイズが小さく、
高精度のセンサを構成することができた。
高精度のセンサを構成することができた。
【００２４】（実施例２）本実施例では、センサをイン
クジェット式プリンタのインク残量センサに応用した例
を示す。
クジェット式プリンタのインク残量センサに応用した例
を示す。
【００２５】図２は本発明の他の実施例によるセンサの
概略斜視図を、図３（ａ）は同センサをインク容器駆動
部に取り付けたインク残量計の概略斜視図を、図３
（ｂ）は容器駆動部にインクカートリッジを取り付けた
時の概略斜視図を、図４（ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ面
における断面図を、図４（ｂ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ面
における断面図を、それぞれ示す。なお、本実施例のセ
ンサは実施例１とほぼ同等の構成であるので、本実施例
と同一部分には同一番号を付して詳細な説明を省略す
る。すなわち、本実施例の特徴は実施例１で述べたもの
と同一の絶縁体を有する金属基板の形状を凸字状の片持
ち梁８とし、凸字状の上部に歪抵抗素子５を２個配し、
歪抵抗素子５に接続された導体４が基板の凸字状の最上
端付近に電極７を形成するよう同じ材質、方法で同時に
形成し、さらに、電極７の間に歪抵抗素子５と同じ材
質、方法で同時に形成した抵抗体６を２個配し、２個の
歪抵抗素子５と２個の抵抗体６がブリッジ回路を構成す
るよう導体４で接続した点である。
概略斜視図を、図３（ａ）は同センサをインク容器駆動
部に取り付けたインク残量計の概略斜視図を、図３
（ｂ）は容器駆動部にインクカートリッジを取り付けた
時の概略斜視図を、図４（ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ面
における断面図を、図４（ｂ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ面
における断面図を、それぞれ示す。なお、本実施例のセ
ンサは実施例１とほぼ同等の構成であるので、本実施例
と同一部分には同一番号を付して詳細な説明を省略す
る。すなわち、本実施例の特徴は実施例１で述べたもの
と同一の絶縁体を有する金属基板の形状を凸字状の片持
ち梁８とし、凸字状の上部に歪抵抗素子５を２個配し、
歪抵抗素子５に接続された導体４が基板の凸字状の最上
端付近に電極７を形成するよう同じ材質、方法で同時に
形成し、さらに、電極７の間に歪抵抗素子５と同じ材
質、方法で同時に形成した抵抗体６を２個配し、２個の
歪抵抗素子５と２個の抵抗体６がブリッジ回路を構成す
るよう導体４で接続した点である。
【００２６】片持ち梁８は図３（ａ）に示すように裏返
して固定ネジ１０によりプリンタ内部に設けられたイン
ク容器駆動部９上に固定される。この際、電極７とイン
ク容器駆動部９上に設けられた端子（図示せず）の間
に、導電方向が図３（ａ）で上下方向のみの異方性を持
つ導電性ゴム体１５を挟むことによって電極７と端子を
接続している。導電性ゴム体１５は直径０．０４mmの金
メッキ真鍮線を約０．１mmピッチで絶縁ゴム間に積層し
て形成される。このような構成にすることにより、片持
ち梁８をインク容器駆動部９上に固定するだけで配線も
同時に完了するので、極めて簡単に重量センサを形成で
きる。
して固定ネジ１０によりプリンタ内部に設けられたイン
ク容器駆動部９上に固定される。この際、電極７とイン
ク容器駆動部９上に設けられた端子（図示せず）の間
に、導電方向が図３（ａ）で上下方向のみの異方性を持
つ導電性ゴム体１５を挟むことによって電極７と端子を
接続している。導電性ゴム体１５は直径０．０４mmの金
メッキ真鍮線を約０．１mmピッチで絶縁ゴム間に積層し
て形成される。このような構成にすることにより、片持
ち梁８をインク容器駆動部９上に固定するだけで配線も
同時に完了するので、極めて簡単に重量センサを形成で
きる。
【００２７】図３（ｂ）はインク容器駆動部９にインク
カートリッジを搭載したときの状態を示す。インクカー
トリッジ外箱１６はインク容器駆動部９の上部に設けら
れた樹脂製の固定レバー１３を図３（ａ）の状態から図
３（ｂ）の状態に、手前に回転させることにより固定さ
れる。この際、インク容器駆動部９に設けられたインク
吸入口１１とインクノズルを掃除するためのクリーニン
グ口１２が、インクカートリッジ外箱１６表面に設けら
れたそれらの受け口（図示せず）とそれぞれ接続され
る。インク容器駆動部９はシャフト１４を通して左右に
移動して印刷動作を行う。なお、１７は後述の運送用止
めネジを取り外した後の運送用止めネジ穴である。
カートリッジを搭載したときの状態を示す。インクカー
トリッジ外箱１６はインク容器駆動部９の上部に設けら
れた樹脂製の固定レバー１３を図３（ａ）の状態から図
３（ｂ）の状態に、手前に回転させることにより固定さ
れる。この際、インク容器駆動部９に設けられたインク
吸入口１１とインクノズルを掃除するためのクリーニン
グ口１２が、インクカートリッジ外箱１６表面に設けら
れたそれらの受け口（図示せず）とそれぞれ接続され
る。インク容器駆動部９はシャフト１４を通して左右に
移動して印刷動作を行う。なお、１７は後述の運送用止
めネジを取り外した後の運送用止めネジ穴である。
【００２８】次にインク容器駆動部９にインクカートリ
ッジを搭載する際の様子を図４に示す。
ッジを搭載する際の様子を図４に示す。
【００２９】図４（ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ面におけ
るインク容器駆動部９およびインクカートリッジの断面
図を示す。インクカートリッジ外箱１６は内部にインク
２０が満たされたインク容器１９を包含している。イン
ク容器１９は運送用止めネジ１８で固定された状態で出
荷される。インクカートリッジ外箱１６は図４（ａ）の
矢印方向へスライドさせるようにインク容器駆動部９に
取り付ける。その際、インクカートリッジ外箱１６には
片持ち梁８の挿入口２１が設けてあるので、片持ち梁８
はインクカートリッジ外箱１６とインク容器１９の隙間
に入り込む。そのときの様子を図４（ｂ）に示す。イン
ク容器１９は片持ち梁８における凸字形状の広い部分の
上に積載されている。使用者は固定レバー１３を回転さ
せてインクカートリッジを固定した後、運送用止めネジ
１８を取り外す。これにより、インク容器１９の重量が
片持ち梁８に印加される。なお、片持ち梁８を凸字形状
とし、その広い部分にインク容器１９を積載することに
より、少々ずれて積載されてもインク容器１９の重量に
よる歪が正確に歪抵抗素子５に伝達される。
るインク容器駆動部９およびインクカートリッジの断面
図を示す。インクカートリッジ外箱１６は内部にインク
２０が満たされたインク容器１９を包含している。イン
ク容器１９は運送用止めネジ１８で固定された状態で出
荷される。インクカートリッジ外箱１６は図４（ａ）の
矢印方向へスライドさせるようにインク容器駆動部９に
取り付ける。その際、インクカートリッジ外箱１６には
片持ち梁８の挿入口２１が設けてあるので、片持ち梁８
はインクカートリッジ外箱１６とインク容器１９の隙間
に入り込む。そのときの様子を図４（ｂ）に示す。イン
ク容器１９は片持ち梁８における凸字形状の広い部分の
上に積載されている。使用者は固定レバー１３を回転さ
せてインクカートリッジを固定した後、運送用止めネジ
１８を取り外す。これにより、インク容器１９の重量が
片持ち梁８に印加される。なお、片持ち梁８を凸字形状
とし、その広い部分にインク容器１９を積載することに
より、少々ずれて積載されてもインク容器１９の重量に
よる歪が正確に歪抵抗素子５に伝達される。
【００３０】プリンタが動作すると、それに応じてイン
ク２０が消費され、インク容器１９の重量が軽くなる。
これにより片持ち梁８の根元に設けた歪抵抗素子５に加
わる歪が少なくなる。この変化は歪抵抗素子の抵抗値変
化として検出され、プリンタに内蔵の中央演算処理装置
（図示せず）に入力される。本実施例で用いたインク容
器１９の重量は、未使用時で約５０ｇ、使用完了時で約
３０ｇなので、中央演算処理装置はプリンタ本体に５ｇ
刻みで５段階にインク残量を表示するようにした。
ク２０が消費され、インク容器１９の重量が軽くなる。
これにより片持ち梁８の根元に設けた歪抵抗素子５に加
わる歪が少なくなる。この変化は歪抵抗素子の抵抗値変
化として検出され、プリンタに内蔵の中央演算処理装置
（図示せず）に入力される。本実施例で用いたインク容
器１９の重量は、未使用時で約５０ｇ、使用完了時で約
３０ｇなので、中央演算処理装置はプリンタ本体に５ｇ
刻みで５段階にインク残量を表示するようにした。
【００３１】このことから明らかなように、重量センサ
出力の分解能はフルスケール（２０ｇ）に対して２５％
（＝５／２０）が必要である。本実施例と同等の凸字形
状の片持ち梁を持つ従来例構成の重量センサを用いたと
ころ、重量センサに必要な分解能程度のノイズが発生す
ることがあり、残量表示が極めて不安定になる傾向があ
った。しかし、本実施例の構成では、実施例１で述べた
効果によりノイズが著しく低減されるので、安定した残
量表示が可能となった。
出力の分解能はフルスケール（２０ｇ）に対して２５％
（＝５／２０）が必要である。本実施例と同等の凸字形
状の片持ち梁を持つ従来例構成の重量センサを用いたと
ころ、重量センサに必要な分解能程度のノイズが発生す
ることがあり、残量表示が極めて不安定になる傾向があ
った。しかし、本実施例の構成では、実施例１で述べた
効果によりノイズが著しく低減されるので、安定した残
量表示が可能となった。
【００３２】以上の構成、動作により、高精度にインク
残量を検出できるセンサを構成することができた。
残量を検出できるセンサを構成することができた。
【００３３】なお、本実施例では、インクジェット式プ
リンタのインク残量計に限って説明したが、他の用途の
重量センサや、厚膜の歪抵抗素子を用いた荷重センサ、
圧力センサ、加速度センサなど他の力学量センサも同等
の構成で実現できるのはもちろんである。
リンタのインク残量計に限って説明したが、他の用途の
重量センサや、厚膜の歪抵抗素子を用いた荷重センサ、
圧力センサ、加速度センサなど他の力学量センサも同等
の構成で実現できるのはもちろんである。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、片持ち梁の金属基板表面の絶縁体を、絶縁体
焼成温度より低い軟化点を有するガラス材料と、絶縁体
焼成温度より高い軟化点を有するセラミックス材料の混
合体から構成することにより、その絶縁体表面に焼成さ
れる歪抵抗素子が正規の導電パスを形成でき、歪抵抗素
子の電流ノイズが小さく、高精度な力学量センサを実現
することができる。
によれば、片持ち梁の金属基板表面の絶縁体を、絶縁体
焼成温度より低い軟化点を有するガラス材料と、絶縁体
焼成温度より高い軟化点を有するセラミックス材料の混
合体から構成することにより、その絶縁体表面に焼成さ
れる歪抵抗素子が正規の導電パスを形成でき、歪抵抗素
子の電流ノイズが小さく、高精度な力学量センサを実現
することができる。
【図１】本発明の一実施例の力学量センサの歪抵抗素子
部分の拡大断面図
部分の拡大断面図
【図２】本発明の他の実施例の力学量センサの概略斜視
図
図
【図３】（ａ）本発明の他の実施例の力学量センサをイ
ンク容器駆動部に取り付けたインク残量計の概略斜視図 （ｂ）同インク容器駆動部にインクカートリッジを取り
付けた時の概略斜視図
ンク容器駆動部に取り付けたインク残量計の概略斜視図 （ｂ）同インク容器駆動部にインクカートリッジを取り
付けた時の概略斜視図
【図４】（ａ）図３（ａ）のＡ−Ａ面における断面図 （ｂ）図３（ｂ）のＢ−Ｂ面における断面図
【図５】従来の抵抗器歪計の概略斜視図
１ａ 金属基板 １ｂ メッキ層 ２ 絶縁体層 ３ａ セラミックス粒子 ３ｂ セラミックス繊維 ４ 導体 ５ 歪抵抗素子 ６ 抵抗体 ７ 電極 ８ 片持ち梁 ９ インク容器駆動部 １０ 固定ネジ １１ インク吸入口 １２ クリーニング口 １３ 固定レバー １４ シャフト １５ 導電性ゴム体 １６ インクカートリッジ外箱 １７ 運送用止めネジ穴 １８ 運送用止めネジ １９ インク容器 ２０ インク ２１ 挿入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−271878（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−58706（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−72017（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−64040（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−3553（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 1/22 G01G 3/14 G01F 23/20
Claims (5)
- 【請求項１】 重量の加わる金属基板と、前記金属基板
の表面を被覆するように焼成した絶縁体と、前記絶縁体
の表面に焼成した歪抵抗素子と、前記歪抵抗素子に接続
するように焼成した導体とを有し、前記金属基板に印加
した重量を前記歪抵抗素子の抵抗値の変化として検出
し、電気的に出力する力学量センサにおいて、前記絶縁
体が絶縁体の焼成温度より低い軟化点を有するガラス材
料と、絶縁体の焼成温度より高い軟化点を有するセラミ
ックス材料の混合体で構成され、ガラス材料に対するセ
ラミックス材料の混合比が容積比で４０％以上６０％以
下とした力学量センサ。 - 【請求項２】 セラミックス材料が粒子形状と繊維形状
の混合体で構成され、前記繊維形状のセラミックス材料
が容積比で１０％以下である請求項１に記載の力学量セ
ンサ。 - 【請求項３】 金属基板の表面にニッケルメッキ層を有
する請求項１に記載の力学量センサ。 - 【請求項４】 重量の加わる金属基板と、この金属基板
の表面を被覆するように焼成した焼成温度より低い軟化
点をもつガラス材料と焼成温度より高い軟化点をもつセ
ラミックス材料の混合物よりなり、ガラス材料に対する
セラミックス材料の混合比が容積比で４０％以上６０％
以下とした絶縁体と、前記絶縁体の表面に焼成した歪抵
抗素子と、前記歪抵抗素子に接続するように焼成した導
体を有し、前記金属基板に印加した重量を前記歪抵抗素
子の抵抗値の変化として検出し、電気的に出力するセン
サをプリンタのインク容器駆動部に配置し、インクの残
量を重量変化で検出するように構成したインク残量計。 - 【請求項５】 インク容器がインクカートリッジ外箱の
内部に収容され、前記インクカートリッジ外箱がインク
容器駆動部に固定され、前記インクカートリッジ外箱と
前記インク容器の隙間にセンサの金属基板が挿入される
ことにより前記金属基板上にインク容器が積載されるよ
うに構成した請求項４に記載のインク残量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7338795A JP3289539B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 力学量センサおよびインク残量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7338795A JP3289539B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 力学量センサおよびインク残量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08271323A JPH08271323A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3289539B2 true JP3289539B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=13516742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7338795A Expired - Fee Related JP3289539B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 力学量センサおよびインク残量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3289539B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6237456B2 (ja) * | 2014-05-13 | 2017-11-29 | 株式会社豊田中央研究所 | 感歪抵抗ペーストおよび力学量センサ素子 |
| WO2017136719A1 (en) | 2016-02-03 | 2017-08-10 | Hutchinson Technology Incorporated | Miniature pressure/force sensor with integrated leads |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP7338795A patent/JP3289539B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08271323A (ja) | 1996-10-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |