JP5176690B2 - 液体供給装置、電気回路、および、液体噴射システム - Google Patents

液体供給装置、電気回路、および、液体噴射システム Download PDF

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Description

本発明は、液体供給装置、電気回路、および、液体噴射システムに関する。
インクジェットプリンタのようにインクを用紙に吐出して記録を行なう装置(プリンタ)が広く用いられている。こうした印刷装置には、インクを収容したインクカートリッジがインクをプリンタに供給するために装着される。インクの残量管理は、プリンタにおいては、重要な技術となっており、使用量をプリンタ側でソフトウェアによりカウントして管理するだけでなく、最近では、インクカートリッジにセンサを設けて、直接計測しようとすることも行なわれている。例えば、圧電素子をインク残量の検出のためのセンサとして用いている技術が知られている(例えば、特許文献1)。
特開2001−147146号公報
しかしながら、センサを備えたインクカートリッジの使用を想定したプリンタ用のインクカートリッジは、センサを搭載するため部品点数が増加する問題があった。また、センサを備えたインクカートリッジの使用を想定したプリンタに、センサを搭載していないインクカートリッジを装着した場合、インクカートリッジ側から正常な応答信号が得られなくなり、プリンタが動作できなくなるという問題があった。このような課題は、インクジェットプリンタ用のインクカートリッジに限らず、液体噴射装置に装着可能な液体容器などの液体供給装置およびシステムに共通する課題であった。
本発明は、センサを備えた液体供給装置の使用を想定した液体噴射装置に装着可能な液体供給装置において、正常な動作を維持しつつ、部品点数を削減することを目的とする。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために以下の形態または適用例として実現することが可能である。
〔適用例1〕 複数の液体受給部、前記複数の液体受給部に対応して設けられた複数の装置側端子、駆動信号生成回路を含み前記複数組の装置側端子と接続される制御部、及び、前記駆動信号生成回路で生成された駆動信号を前記複数組の装置側端子のうちの選択された一組の装置側端子に供給するためのスイッチ、を有する液体噴射装置、に装着される液体供給装置であって、
前記駆動信号生成回路が生成した駆動信号に応じて、応答信号を返す電気デバイスと、
前記複数の液体受給部の各々に液体を供給する複数個の液体供給部と、
各前記液体供給部に対応して設けられ、前記複数の装置側端子の各々と接続される複数組の端子と、を備え、
前記電気デバイスは、前記スイッチにより選択された前記一組の装置側端子に接続される一組の前記端子を介して、前記駆動信号を受信する液体供給装置。
こうすれば、センサを備えた液体供給装置の使用を想定した液体噴射装置に装着可能な液体供給装置において、正常な動作を維持しつつ、部品点数を削減することができる。
〔適用例2〕適用例1に記載の液体供給装置であって、
前記複数組の端子は、前記電気デバイスに対して電気的に並列に接続されている、液体供給装置。
こうすれば、より簡易な構成にすることができる。
〔適用例3〕 適用例1ないし適用例2のいずれかに記載の液体供給装置であって、
前記電気デバイスは、前記液体供給部に前記液体があるか否かを検出することなく、前記液体供給部に前記液体が有ることを示す信号を、前記応答信号として出力するセンサ模擬回路を含む、液体供給装置。
こうすれば、センサを簡易なセンサ模擬回路に置き換えることで、液体供給装置の構成
の簡易化、部品点数の削減を実現することができる。
〔適用例4〕 適用例3のいずれかに記載の液体供給装置であって、
前記センサ模擬回路は、発振回路を含む、液体供給装置。
こうすれば、例えば、圧電素子を用いるセンサに代替するセンサ模擬回路を簡単に構成することができる。
〔適用例5〕 適用例1ないし4のいずれかに記載の液体供給装置であって、
前記電気デバイスは、前記液体供給部に前記液体が有るか否かに応じて異なる信号を、前記応答信号として出力するセンサを含む、液体供給装置。
こうすれば、1つのセンサが複数の液体供給部についてのセンサとして疑似的に機能するので、センサを備えた液体供給装置の使用を装置した液体噴射装置に装着可能な液体供給装置において、正常な動作を維持しつつ、部品点数を削減することができる。
[適用例6]適用例5に記載の液体供給装置において、
前記センサは、圧電素子を含む、液体供給装置。
こうすれば、圧電素子の振動素子の特性に応じて液体の有無を検出を行うセンサを構成できる。
[適用例7]適用例1ないし適用例6のいずれかに記載の液体供給装置であって、 前記電気デバイスと前記複数組の端子のうちの第1組の端子との間と、前記デバイスと前記複数組の端子のうちの第2組の端子との間とは、配線によって接続され、
前記電気デバイスと前記第1組の端子との間の配線長と、前記電気デバイスと前記第2組の端子との間の配線長が等しい、液体供給装置。
こうすれば、各組の端子から見て、前記デバイスをより等価にすることができる。
また、本発明は、液体供給装置を備える液体噴射装置として実現することができる。
A.第1実施例:
・印刷システムの構成:
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図1は、第1実施例における印刷システムの概略構成を示す説明図である。印刷システムは、プリンタ20と、コンピュータ90と、インク供給装置100を備えている。プリンタ20は、コネクタ80を介して、コンピュータ90と接続されている。
プリンタ20は、副走査送り機構と、主走査送り機構と、ヘッド駆動機構と、各機構を制御するための主制御部40と、を備えている。副走査送り機構は、紙送りモータ22とプラテン26とを備えており、紙送りモータの回転をプラテンに伝達することによって用紙Pを副走査方向に搬送する。主走査送り機構は、キャリッジモータ32と、プーリ38と、キャリッジモータとプーリとの間に張設された駆動ベルト36と、プラテン26の軸と並行に設けられた摺動軸34と、を備えている。摺動軸34は、駆動ベルト36に固定されたキャリッジ30を摺動可能に保持している。キャリッジモータ32の回転は、駆動ベルト36を介してキャリッジ30に伝達され、キャリッジ30は、摺動軸34に沿ってプラテン26の軸方向(主走査方向)に往復動する。ヘッド駆動機構は、キャリッジ30に搭載された印刷ヘッドユニット60を備えており、印刷ヘッドを駆動して用紙P上にインクを吐出させる。印刷ヘッドユニット60には、後述するように、複数のインクカートリッジを脱着自在に装着可能である。プリンタ20は、さらに、ユーザがプリンタの各種の設定を行ったり、プリンタのステータスを確認したりするための操作部70を備えている。
図2は、インク供給装置100の外観構成を示す図である。インク供給装置100は、第1種のインクカートリッジ101と、5つの第2種のインクカートリッジ102を含んでいる。これらの6つのインクカートリッジ101、102は、互いに隣り合う側面(Y軸方向側の面)が接着され、一体化されている。各インクカートリッジには、例えば、異なる色のインクがそれぞれ収容されている。例えば、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロ(Y)、ブラック(K)の標準的な4色のインクに、ライトシアン(薄いシアン、LC)、ライトマゼンタ(薄いマゼンタ、LM)を加えた6色のインクが各インクカートリッジに一色ずつ収容されている。各インクカートリッジ101、102の底面(Z軸の負方向側の面)には、インク供給口150がそれぞれ開口している。第1種のインクカートリッジ101の前面(X軸の負方向側の面)の下側には、第1種の基板120Aが配置されている。各第2種のインクカートリッジ102の前面(X軸の負方向側の面)の下側には、第2種の基板120Bが配置されている。
インク供給装置100は、印刷ヘッドユニット60に脱着可能に装着される。印刷ヘッドユニット60の上には、インク供給装置100を固定するためのホルダが配置されている(図示省略)。ホルダに設けられた鈎部に、フック部11が係合することによって、インク供給装置100は、印刷ヘッドユニット60の上部に固定される。ホルダには、キャリッジ回路50(図1)が搭載されており、インク供給装置100が印刷ヘッドユニット60に装着されたときに、インク供給装置100の各基板120A、120Bの各端子は、キャリッジ回路50と電気的に接続される。キャリッジ回路50は、主制御部40と協働してインクカートリッジに関連する制御を行うための回路であり、以下ではサブ制御部ともいう。
プリンタ20の印刷ヘッドユニット60の上面には、6つのインク受給針61が配置されている。インク供給装置100が印刷ヘッドユニット60に装着されたときに、各インク受給針61は、対応するインク供給口150にそれぞれ挿入される。インクは、インク供給装置100のインクカートリッジ101、102も内部からインク受給針61を介してプリンタ20に供給される。印刷ヘッドユニット60は、複数のノズルと、複数の圧電素子(ピエゾ素子)と、を含み、各圧電素子に印加される電圧に応じて各ノズルからインク滴を吐出し、用紙P上にドットを形成する。
図3は、第1種の基板120Aについて説明する図である。第1種の基板120Aの表面には、9つの端子が配置されている。第1種の基板120Aの裏面には、記憶装置130と、発振回路110が配置されている。記憶装置130は、例えば、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)などの書換可能な不揮発性メモリである。
第1種の基板120Aの表面の9つの端子は、略矩形状に形成され、挿入方向Rと略垂直な列を2列形成するように配置されている。挿入方向Rは、インク供給装置100を印刷ヘッドユニット60(のホルダ)に装着するときの挿入方向を示す。2つの列のうち、挿入方向R側、すなわち、図3(A)における下側に位置する列を下側列と呼び、挿入方向Rの反対側、すなわち、図3(A)における上側に位置する列を上側列と呼ぶ。上側列を形成する端子と、下側列を形成する端子は、互いの端子中心が挿入方向Rに並ばないように、互い違いに配置され、いわゆる千鳥状の配置を構成している。
上側列を形成するように配列されている端子は、左側から、第1のカートリッジアウト端子COA、接地端子VSS、電源端子VDD、第2のカートリッジアウト端子COBである。下側列を形成するように配列されている端子は、左側から、第1の発振回路用端子SN、リセット端子RST、クロック端子SCK、データ端子SDA、第2の発振回路用端子SPである。各端子の電気的な構成については後述する。これらの端子のうち、接地端子VSS、電源端子VDD、リセット端子RST、クロック端子SCK、データ端子SDAはメモリ用端子であり、記憶装置130に電気的に接続されている。第1のカートリッジアウト端子COAは接地端子VSSと短絡されており、プリンタ20がインクカートリッジの装着の有無を検出するために用いられる。第1の発振回路用端子SNおよび第2の発振回路用端子SPは、後述する発振回路110に電気的に接続されている。
図4は、発振回路110の電気的構成を示す図である。発振回路110の第1の入出力ノードN1は、発振回路110が搭載されている第1種の基板120Aの第1の発振回路用端子SNに、線長調整部RLを介して電気的に接続されている。かつ、第1の入出力ノードN1は、第1の外部接続用端子ONTに電気的に接続されている。また、第2の入出力ノードN2は、発振回路110が搭載されている第1種の基板120Aの第2の発振回路用端子SPに線長調整部RLを介して電気的に接続されている。かつ、第2の入出力ノードN2は、第2の外部接続用端子OPTに電気的に接続されている。図3に示すように、第1の外部接続用端子ONTおよび第2の外部接続用端子OPTは、第1種の基板120Aの裏側に突出している。
発振回路110は、コンデンサC1、C2、C3と、抵抗R1と、コイルL1を含んでいる。第1のコンデンサC1は、第1の入出力ノードN1と第2の入出力ノードN2との間に配置されている。第2のコンデンサC2とコイルL1は直列に接続されている。直列に接続された第2のコンデンサC2とコイルL1は、第1のコンデンサC1と並列に、第1の入出力ノードN1と第2の入出力ノードN2との間に配置されている。抵抗R1と第3のコンデンサC3は直列に接続されている。直列に接続された抵抗R1と第3のコンデンサC3は、コイルL1と並列に、ノードN3とノードN4との間に配置されている。
図5は、第2種の基板120Bについて説明する図である。第2種の基板120Bの表面には、第1種の基板120Aの表面と同様に、9つの端子が配置されている。第2種の基板120Bの裏面には、記憶装置130と、2つの発振回路接続用端子PT、NTが配置されている。9つの端子のうち、接地端子VSS、電源端子VDD、リセット端子RST、クロック端子SCK、データ端子SDAはメモリ用端子であり、記憶装置130に電気的に接続されている。第1のカートリッジアウト端子COAは接地端子VSSと短絡されており、プリンタ20がインクカートリッジの装着の有無を検出するために用いられる。第1の発振回路用端子SNは、第1の発振回路接続用端子NTと電気的に接続されており、第2の発振回路用端子SPは、第2の発振回路接続用端子PTと電気的に接続されている。
図6は、第1種の基板120Aおよび第2種の基板120Bの裏側の配線を示す説明図である。各第2種の基板120Bの第1の発振回路接続用端子NTは、第1種の基板120Aの発振回路110の第1の外部接続用端子ONTに電気的に接続されている。ここで、図6において右端の第2種の基板120B、すなわち、第1種の基板120Aからの距離が最も長い第2種の基板120Bの第1の発振回路接続用端子NTは、線長調整部を介すことなく、第1の外部接続用端子ONTに接続されている。これに対して、それ以外の第2種の基板120Bの第1の発振回路接続用端子NTは、第1種の基板120Aからの距離に応じた線長調整部RL1またはRL2を介して、第1の外部接続用端子ONTに接続されている。この結果、各第2種の基板120Bの第1の発振回路接続用端子NTから第1の外部接続用端子ONTまでの配線長が等しくなるように調整される。
同様にして、各第2種の基板120Bの第2の発振回路接続用端子PTは、発振回路110の第2の外部接続用端子OPTに電気的に接続されている。図6において右端の第2種の基板120Bの第2の発振回路接続用端子PTは、線長調整部を介すことなく、第2の外部接続用端子OPTに接続されている。これに対して、それ以外の第2種の基板120Bの第2の発振回路接続用端子PTは、第1種の基板120Aからの距離に応じた線長調整部RL1またはRL2を介して、第2の外部接続用端子OPTに接続されている。この結果、各第2種の基板120Bの第2の発振回路接続用端子PTから第2の外部接続用端子OPTまでの配線長が等しくなるように調整される。
このように接続された結果、各第2種の基板120Bの表側の第1および第2の発振回路用端子SN、SPから見て、発振回路110が等価に並列接続される。図4における線長調整部RLは、第1種の基板120Aの表側の第1および第2の発振回路用端子SN、SPから見た発振回路110が、第2種の基板120Bの表側の第1および第2の発振回路用端子SN、SPから見た発振回路110と等価になるように、その長さが調整されている。したがって、全ての基板120A、120Bの第1および第2の発振回路用端子SN、SPから見て、発振回路110が等価に並列接続される。
図7は、第1実施例における印刷システムの電気的構成を示す第1の説明図である。図7は、主制御部40とサブ制御部50とインク供給装置100との全体に注目して描かれている。インク供給装置100を構成する各インクカートリッジ101、102の記憶装置130には、互いに異なる3ビットのID番号(識別番号)が割り当てられている。搭載されるインクカートリッジ101、102の合計が6個である場合、例えば、6つの記憶装置130には、それぞれIDとして”001”〜”110”が割り当てられている。
サブ制御部50と各インクカートリッジ101、102との間は、複数の配線で接続されている。複数の配線は、リセット信号線LR1、データ信号線LD1、クロック信号線LC1、第1のセンサ信号線LSN、第2のセンサ信号線LSPと、電源線LCVを含む。
リセット信号線LR1、データ信号線LD1、クロック信号線LC1、電源線LCVは、それぞれ、リセット信号CRST、データ信号CSDA、クロック信号CSCK、電源電位CVDDを伝送する導電線であり、基板120A、120Bのリセット端子RST、データ端子SDA、クロック端子SCK、電源端子VDDを介して各記憶装置130に電気的に接続される。これらの配線LR1、LD1、LC1、LCVを用いて、サブ制御部50は、各記憶装置130にアクセスすることができる。同様にして、接地電位GNDを接地端子VSSを介して供給する接地線、および、カートリッジの装着の有無を第1のカートリッジアウト端子COAを介して検出する信号を伝送する装着検出線が、サブ制御部50と各インクカートリッジ101、102との間に配線されているが、図の煩雑を避けるため、図7では省略している。なお、電源電位CVDDは、ローレベルの接地電位CVSS(GNDレベル)に対して、3.3V程度の電位が用いられる。電源電位CVDDの電位レベルは、記憶装置130のプロセス世代などに応じて、異なる電位であって良く、例えば、1.5Vや2.0Vなどが用いられ得る。
第1のセンサ信号線LSNおよび第2のセンサ信号線LSPは、各インクカートリッジ101、102に1組ずつ配線されている。インク供給装置100が印刷ヘッドユニット60に装着されたときに、第1のセンサ信号線LSNにより、各基板120A、120Bの第1の発振回路用端子SNとサブ制御部50とが電気的に接続される。インク供給装置100が印刷ヘッドユニット60に装着されたときに、第2のセンサ信号線LSPにより、各基板120A、120Bの第2の発振回路用端子SPとサブ制御部50とが電気的に接続される。
主制御部40とサブ制御部50との間は、バスBSにより各種の信号、データを通信可能に接続されている。
図8は、第1実施例における印刷システムの電気的な構成を示す第2の説明図である。図8は、インク残量の判断に必要な部分に注目して描かれている。主制御部40は、駆動信号生成回路42と、CPUおよびメモリを含む第1の制御回路48と、を備えている。
駆動信号生成回路42は、駆動信号データメモリ44を備えている。駆動信号データメモリ44には、センサを駆動するためのセンサ駆動信号DSを示すデータが格納されている。駆動信号生成回路42は、第1の制御回路48からの指示に従って、駆動信号データメモリ44から該データを読み出して、任意の波形を有するセンサ駆動信号DSを生成する。
なお、本実施例では、駆動信号生成回路42は、さらに、印刷ヘッドユニット60に供給されるヘッド駆動信号を生成することができる。すなわち、本実施例では、第1の制御回路48は、インク残量の判断を実行する際には、駆動信号生成回路42にセンサ駆動信号を生成させ、印刷を実行する際には、駆動信号生成回路42にヘッド駆動信号を生成させる。
サブ制御部50は、3種類のスイッチSW1〜SW3と、第2の制御回路55とを備えている。第2の制御回路55は、比較器52と、カウンタ54と、ロジック部58と、を備えている。ロジック部58は、スイッチSW1〜SW3とカウンタ54との動作を制御する。なお、本実施例では、ロジック部58は、1つのチップ(ASIC)で構成されている。
第1のスイッチSW1は、1チャネルのアナログスイッチである。第1のスイッチSW1の一方の端子は、主制御部40の駆動信号生成回路42に第3のセンサ駆動信号線LDSを介して接続されており、他方の端子は、第2および第3のスイッチSW2,SW3と接続されている。第1のスイッチSW1は、発振回路110にセンサ駆動信号DSを供給する際にオン状態に設定され、発振回路110からの応答信号RSを検出する際にオフ状態に設定される。
第2のスイッチSW2は、6チャネルのアナログスイッチである。第2のスイッチSW2の一方の側の1つの端子は、第1および第3のスイッチSW1,SW3に接続されている。第2のスイッチSW2の他方の側の6つの端子のそれぞれは、インク供給装置100が印刷ヘッドユニット60に装着されたときに、インク供給装置100を構成する各インクカートリッジ101、102の第1の発振回路用端子SNに第1のセンサ信号線LSNを介して接続される。
インク供給装置100が印刷ヘッドユニット60に装着されたときに、インク供給装置100を構成する各インクカートリッジ101、102の第2の発振回路用端子SPは、接地電位GNDが供給される。
第3のスイッチSW3は、1チャネルのアナログスイッチである。第3のスイッチSW3の一方の端子は、第1および第2のスイッチSW1、SW2と接続されており、他方の端子は、第2の制御回路55の比較器52と接続されている。第3のスイッチSW3は、発振回路110にセンサ駆動信号DSを供給する際にオフ状態に設定され、発振回路110からの応答信号RSを検出する際にオン状態に設定される。
比較器52は、オペアンプを含んでおり、第3のスイッチSW3を介して供給される応答信号RSと基準電圧Vref とを比較して、比較結果を示す信号QCを出力する。具体的には、比較器52は、応答信号RSの電圧が基準電圧Vref以上である場合には出力信号QCをHレベルとし、応答信号RSの電圧が基準電圧Vref未満である場合には出力信号QCをLレベルとする。
カウンタ54は、比較器52からの出力信号QCに含まれるパルスの数をカウントして、カウント値をロジック部58に与える。なお、カウンタ54は、ロジック部58によってイネーブル状態に設定される期間に、カウント動作を実行する。
ロジック部58は、第2のスイッチSW2を制御して、6つのインクカートリッジ101、102のうちの1つを検出対象として選択する。ロジック部58は、発振回路110に駆動信号DSを供給する際に、第1のスイッチSW1をオン状態に設定し、第3のスイッチSW3をオフ状態に設定する。また、ロジック部58は、発振回路110からの応答信号RSを検出する際に、第1のスイッチSW1をオフ状態に設定し、第3のスイッチSW3をオン状態に設定する。
また、ロジック部58は、発振回路110からの応答信号RSを検出すべき期間に、カウンタ54をイネーブル状態に設定する。そして、ロジック部58は、カウンタ54のカウント値を利用して、比較器52からの出力信号QCに含まれるパルスが所定数発生するまでに要する時間(測定期間)を測定する。具体的には、サブ制御部50の内部には、発振器(図示せず)が設けられており、発振器から出力されるクロック信号を利用して、測定期間を測定する。そして、ロジック部58は、カウンタによってカウントされた出力信号QCのパルス数と、測定期間と、に基づいて、応答信号RSの周波数Hcを算出する。なお、応答信号の周波数Hcは、発振回路110が駆動信号DSに応じて発振する周波数と等しい。算出された周波数Hcは、主制御部40の第1の制御回路48に供給される。
主制御部40の第1の制御回路48は、算出された周波数Hcに基づいて、選択されたインクカートリッジ101、102内のインク残量が所定量以上であるか否かを判断する。具体的には、算出された周波数Hcが、第1の振動数H1とほぼ等しい場合には、インク残量が所定量以上であると判断され、第2の振動数H2とほぼ等しい場合には、インク残量が所定量未満であると判断される。
ここで、本実施例の発振回路110は、センサ駆動信号DSに応じてほぼ振動数H1の応答信号RSを返すように、設計されている。具体的には、センサ駆動信号DSの入力に対して、ほぼ振動数H1で発振するように、実験的にコンデンサC1〜C3、コイルL1、抵抗R1の特性が設定されている。
以上のようにして、主制御部40とサブ制御部50とは、協働して、各インクカートリッジのインク残量を判断する。本実施例では、主制御部40の第1の制御回路48は、全てのインクカートリッジ101、102について、常にインク残量が所定量以上であると判断する。この結果、主制御部40は、常にインク供給装置100の各インクカートリッジ101、102にインクが有るものとして、印刷動作を行う。したがって、本実施例のインク供給装置100のインク残量の管理は、利用者に任される。インク供給装置100は、例えば、インクを再充填するための充填孔を各インクカートリッジ101、102の上面に備える。利用者は、例えば、各インクカートリッジ101、102に随時にインクを充填孔から補充し、各インクカートリッジ101、102を常にインクが有る状態に保持する。
図9は、第1実施例において応答信号RSの周波数を測定する場合のタイミングチャートである。図9では、クロック信号ICKと、駆動信号DSと、応答信号RSと、比較器の出力信号QCと、が示されている。クロック信号ICKは、サブ制御部50内部の図示しない発振器の出力である。駆動信号DSと応答信号RSとは、図8の点Pmにおいて測定される信号である。
さらに、図9では、第1のスイッチSW1と、第3のスイッチSW3との動作のタイミングチャートが示されている。
主制御部40からバスBSを介して送信される指示に従い、サブ制御部50はインクカートリッジ101、102のインク残量の判断を行う。まず、時刻t0では、第1のスイッチSW1がオフ状態からオン状態に切り換えられると共に、第2のスイッチSW2によっていずれかのインクカートリッジ101、102が選択される。この結果、いずれのインクカートリッジ101、102が選択された場合であっても、インク供給装置100の1つの発振回路110とサブ制御部50とが第2のセンサ信号線LSPを介して接続される。すなわち、サブ制御部50がいずれのインクカートリッジ101、102を選択しても、駆動信号DSは発振回路110に印加され、発振回路110から応答信号RSが出力されることになる。
時刻t1〜t2(印加期間Dv)では、駆動信号DSがセンサに供給され、圧電素子に電圧が印加される。なお、印加期間Dvでは、第3のスイッチSW3は、オフ状態に設定されている。図示するように、駆動信号DSは、例えば、2つのパルス信号S1、S2を含んでいる。
時刻t2では、第1のスイッチSW1がオフ状態に切り替えられ、発振回路110への駆動信号DSの供給が終了する。そして、時刻t2以降では、発振回路110は、インク残量が有ることを示す周波数H1で発振し、センサから応答信号RSが出力される。
時刻t2から僅かな時間を置いた後の時刻t3では、第3のスイッチSW3がオン状態に切り替えられる。このとき、発振回路110からの応答信号RSが比較器52に供給される。比較器52は、応答信号RSと基準電圧Vref とを比較して、HレベルまたはLレベルの信号QCを出力する。
また、時刻t3から始まる期間Dm(測定期間Dm)では、サブ制御部50のロジック部58は、カウンタ54をイネーブル状態に設定し、比較器52から5個のパルスが出力されるのに要する時間(測定期間Dm)を測定する。具体的には、ロジック部58は、カウンタ54によって5個のパルスがカウントされる期間に、すなわち1番目のパルスの立ち上がりエッジがカウントされてから6番目のパルスの立ち上がりエッジがカウントされるまでの期間に発生するクロック信号のパルス数をカウントして、測定期間Dmを測定する。なお、ロジック部58は、カウンタ54が6番目のパルスの立ち上がりエッジをカウントすると、カウンタ54をディスエーブル状態に設定する。そして、ロジック部58は、カウンタ54によってカウントされた出力信号QCのパルス数(5個)と測定された測定期間Dmとに基づいて、応答信号RSに含まれる第1の信号成分の周波数Hc(=5/Dm)を算出する。前述したように、算出された周波数Hcは、発振回路110の発振の周波数を示している。なお、測定するパルスの数は5個に限らず、適宜設定すればよい。
比較のために、第1実施例におけるプリンタ20について、本来想定されているインクカートリッジが装着されている場合について説明する。
図10は、比較例における印刷システムの電気的な構成を示す説明図である。図10におけるプリンタ20側(主制御部40およびサブ制御部50)の構成は、図8に示す構成と同一である。比較例における印刷システムでは、インク供給装置100に代えて、6つの独立したインクカートリッジ103が印刷ヘッドユニット60に装着されている。インクカートリッジ103は、それぞれが第2種の基板120B(図5)と、インク残量センサを構成する圧電素子111を備えている。
圧電素子111は、一方の電極がその圧電素子111が搭載されているインクカートリッジ103の第2種の基板120Bの第1の発振回路接続用端子NTに接続され、他方の電極が当該第2種の基板120Bの第2の発振回路接続用端子PTに接続されている。インク残量センサは、インク供給口150の近傍に設けられている。詳細の図示は省略するが、インク残量センサは、インク供給口の近傍のインク流路の一部を形成するキャビティと、キャビティの壁面の一部を形成する振動板と、振動板上に配置された圧電素子111とを備えている。プリンタ20(主制御部40およびサブ制御部50)は、圧電素子にセンサ駆動信号DSを供給することにより、圧電素子111を介して振動板を振動させることができる。その後、振動板の残留振動による応答信号RSを、圧電素子111を介して検出することにより、プリンタ20はキャビティにおけるインクの有無を検出することができる。具体的には、インクカートリッジ103に収容されていたインクが消尽されることにより、インクが満たされた状態から大気が満たされた状態に、キャビティの内部の状態が変化すると、振動板の残留振動の特性が変化する。かかる振動特性の変化を、圧電素子111を介して検出することにより、プリンタ20は、キャビティにおけるインクの有無を検出することができる。言い換えれば、インクカートリッジ103にインクが所定量以上ある場合には、圧電素子111からの応答信号RSの周波数Hcは、第1の振動数H1にほぼ等しく、インクカートリッジ103にインクが所定量未満である場合には、圧電素子111からの応答信号RSの周波数Hcは、第2の振動数H2にほぼ等しい。したがって、主制御部40の第1の制御回路48は、算出された周波数Hcに基づいて、選択されたインクカートリッジ103の内部のインク残量が所定量以上であるか否かを正しく判断することができる。
以上の説明から解るように、上記第1実施例のプリンタ20は、比較例に示すインクカートリッジ103のようなセンサを搭載したインクカートリッジの使用を想定しているが、第1実施例に係るインク供給装置100を装着した場合でも正常に動作することができる。インク供給装置100は、各インクカートリッジ101、102に圧電素子111を含むセンサを搭載する必要がないので、構成を簡便化できると共に部品点数を削減することができる。第1実施例の発振回路110は、インクカートリッジ101、102にインクが有ることを示す信号を、応答信号RSとして出力するセンサ模擬回路と言うことができる。
さらに、6本のインクカートリッジ101、102で、1つの発振回路110を共用しているので、より部品点数を削減することができる。また、発振回路110およびその配線において、線長調整部RL、RL1、RL2を設けることにより、各インクカートリッジ101、102から見て、発振回路110が等価になるように工夫している。この結果、プリンタ20に対して、インクが有ることを示す応答信号RSを精度良く出力することができる。
B.第2実施例:
第2実施例では、印刷システムに用いられるプリンタが異なるので、まず、プリンタの構成から説明する。図11は、第2実施例におけるプリンタ20Aの電気的構成を説明する図である。第2実施例におけるプリンタ20Aは、上述したインクカートリッジ103のようなセンサを搭載したインクカートリッジの使用を想定している。理解の容易のため、図11では、センサを搭載したインクカートリッジ103を装着した様子を示している。
第2実施例におけるプリンタ20Aは、第1実施例におけるプリンタ20とサブ制御部の構成が異なっている。第2実施例におけるサブ制御部50Aは、第1実施例におけるサブ制御部50の構成に加えて、装着可能なインクカートリッジの数と同数だけ、すなわち、本実施例では6個の第4のスイッチSW4を備えている。
第4のスイッチSW4は、1チャネルのアナログスイッチである。6つの第4のスイッチSW4のそれぞれの一方の側の端子は、第2のスイッチSW2の他方の側の6つの端子のそれぞれと接続されていると共に、インクカートリッジ103が印刷ヘッドユニット60に装着されたときに、インクカートリッジ103の第1の発振回路用端子SNに第1のセンサ信号線LSNを介して接続される。6つの第4のスイッチSW4のそれぞれの他方の端子には、接地電位GNDが供給される。その他の構成は、図8、図10に示す第1実施例におけるサブ制御部50の構成と同一である。
図12は、第2実施例において応答信号RSの周波数を測定する場合の第1のタイミングチャートである。第4のスイッチSW4の動作は、検査対象スイッチSWtestと、非対象スイッチSWnonとに分けて、示されている。検査対象スイッチSWtestは、6つの第4のスイッチSW4のうち、第2のスイッチSW2によって選択されたインクカートリッジ103と接続されている1つのスイッチである。非対象スイッチSWnonは、6つの第4のスイッチSW4のうち、第2のスイッチSW2によって選択されていない5つのインクカートリッジ103とそれぞれ接続されている5つのスイッチである。
ロジック部58は、選択された1つの検査対象に接続された第4のスイッチSW4をオフ状態にし、それ以外の5つのインクカートリッジ103に接続された第4のスイッチSW4をオン状態とする。ロジック部58は、センサ駆動信号DSの印加期間Dvおよび周波数Hcの測定期間Dmを含むインク残量検出処理の間、検査対象スイッチSWtestをオフ状態にし、非対象スイッチSWnonをオン状態とする。したがって、選択されたインクカートリッジ103とサブ制御部50は、第1のセンサ信号線LSNを介して駆動信号DSおよび応答信号RSの遣り取りが可能になる。一方、非選択のインクカートリッジ103とサブ制御部50とを接続する第1のセンサ信号線LSNは、接地電位GNDに保持される。これは、非対象であるインクカートリッジ103の圧電素子111が放出するノイズを抑制し、インク残量の判断対象の圧電素子111とサブ制御部50との信号の遣り取りを安定化するためである。
図13は、第2実施例におけるインク供給装置100Aの構成を示す説明図である。第2実施例におけるインク供給装置100Aが第1実施例におけるインク供給装置100と異なる点は、各インクカートリッジ101A、102A、102Bに2つのスイッチSW(以下、カートリッジスイッチと呼ぶ)が備えられている点である。カートリッジスイッチSWは、1チャネルのアナログスイッチである。カートリッジスイッチSWは、各インクカートリッジ101A、102A、102Bの第1の発振回路接続用端子NTと、発振回路110の第1の外部接続用端子ONTとの間に1つずつと、各インクカートリッジ101A、102A、102Bの第2の発振回路接続用端子PTと、発振回路110の第2の外部接続用端子OPTとの間に1つずつ設けられている。インクカートリッジ102Aには、合計12個のカートリッジスイッチSWを制御する制御装置140が設けられている。制御装置140は、通常は、カートリッジスイッチSWをオフ状態(非導通状態)にしている。
図14は、第2実施例において応答信号RSの周波数を測定する場合の第2のタイミングチャートである。制御装置140は、センサ駆動信号DSの印加期間Dvおよび周波数Hcの測定期間Dmを含むインク残量検出処理の間、選択スイッチSWselをオン状態(導通状態)に切り換え、非選択スイッチSWnsをオフ状態(非導通状態)に維持する。選択スイッチSWselは、6つのインクカートリッジ101A、102A、102Bのうち、プリンタ20A(サブ制御部50)によってインク残量の検査対象に選択されたカートリッジ(検査対象カートリッジ)に搭載されている2つのカートリッジスイッチSWである。非選択スイッチSWnsは、12個のカートリッジスイッチSWのうち、選択スイッチSWselを除く10個のスイッチである。ここで、制御装置140は、各インクカートリッジ101A、102A、102Bの第1の発振回路接続用端子NTの電位を常に監視している。制御装置140は、いずれかの第1の発振回路接続用端子NTの電位が所定のしきい値以上になったときに、当該第1の発振回路接続用端子NTを有するインクカートリッジに搭載されている2つのカートリッジスイッチSWを、選択スイッチSWselとして選択的にオン状態にする。この結果、図14に示すように、検査対象カートリッジに選択され、センサ駆動信号DSが入力された瞬間に当該検査対象カートリッジの2つカートリッジスイッチSWがオン状態になる。この結果、6つのインクカートリッジ101A、102A、102Bのうち、どのインクカートリッジが検査対象として選択された場合でも、入力されたセンサ駆動信号DSは、発振回路110に印加される。また、センサ駆動信号DSに応じた発振回路110の応答信号RSは、検査対象カートリッジの第1の発振回路接続用端子NTを介して、サブ制御部50に送信される。オン状態にされた選択スイッチSWselは、インク残量の検出処理が終了する頃合いにオフ状態に戻される(図14)。
以上の説明から解るように、上記第2実施例のプリンタ20Aは、インクカートリッジ103のようなセンサを搭載したインクカートリッジの使用を想定しているが、第2実施例に係るインク供給装置100Aを装着した場合でも正常に動作することができる。インク供給装置100Aは、各インクカートリッジ101A、102A、102Bに圧電素子111を含むセンサを搭載する必要がないので、構成を簡便化できると共に部品点数を削減することができる。さらに、6本のインクカートリッジ101A、102A、102Bで、1つの発振回路110を共用しているので、より部品点数を削減することができる。
C.変形例:
・第1変形例:
上記実施例におけるインク供給装置100、100Aには、センサ駆動信号DSに対して応答信号RSを返す電気デバイスとして、発振回路110を用いているが、これに代えて、圧電素子111を含むセンサを備えても良い。かかる場合には、プリンタ20は、当該センサが備えられた第1種のインクカートリッジ101にインクが入っていれば、全てのインクカートリッジについてインクが入っていると判断する。したがって、このようなインク供給装置を装着してもプリンタ20は正常に動作する。また、6つのインクカートリッジで、センサ(圧電素子111)を共用するので、部品点数を削減することができる。
・第2変形例:
上記実施例におけるインク供給装置100、100Aは、6つのインクカートリッジで構成されているが、任意のN個(Nは2以上の整数)のインクカートリッジで構成され得る。例えば、装着するプリンタのインク受給針61の本数と同数のインクカートリッジで構成されて良く、4色仕様のプリンタでは、4つのインクカートリッジで構成され得る。また、装着するプリンタのインク受給針61の本数より少ない数のインクカートリッジで構成されて良く、6色仕様のプリンタでは、例えば、3つのインクカートリッジで構成されても良い。
・第3変形例:
上記実施例におけるインク供給装置100、100Aは、6つのインクカートリッジで1つの発振回路110を共有しているが、これに代えて、3つのインクカートリッジで1つの発振回路110を共有しても良い。この場合には、1つのインク供給装置に2つの発振回路110が搭載され得る。一般的には、任意のN個のインクカートリッジのうちの、任意のM個(Mは2以上N以下の整数)のインクカートリッジで1つの発振回路110を共有しても良い。
・第4変形例:
上記実施例におけるインク供給装置100、100Aは、6つのインクカートリッジが接合されて形成されているが、これに代えて、1つの筐体の内部にそれぞれ物理的に分離された6つの部屋を設けて1つのインク供給装置を構成しても良い。いずれの場合であっても、N個のインクカートリッジ、インク収容室などのインク収容部と、インク収容部に連通するインク供給口が請求項におけるインク供給部に対応する。
・第5変形例:
上記実施例におけるインク供給装置100、100Aは、6つの基板を有しているが、1つの基板で構成しても良い。この場合には、図6に示す配線は全て基板上で行われても良い。
・第6変形例:
上記実施例におけるインク供給装置100、100Aにおいて、各基板120A、120B間の配線には、線長調整部RL、RL1、RL2が含まれているが、これらは省略することができる。
・第7変形例:
上記実施例におけるインク供給装置100、100Aでは、インクが収容されたインク容器であるインクカートリッジに各基板120A、120Bが装着されているが、インク容器と、各基板120A、120Bとは、物理的に完全に分離された別体であっても良い。例えば、各基板120A、120Bが装着されたプレートを、印刷ヘッドユニット60に、所定の固定治具によって印刷ヘッドユニット60に取り付け、サブ制御部50と電気的に接続する一方で、別の位置に置かれたインク容器を、可撓性のチューブを介して印刷ヘッドユニット60のインク受給針61に接続しても良い。
・第8変形例:
上記実施例では、1つのインクタンクを1つのインクカートリッジ101等として構成しているが、複数のインクタンクを1つのインクカートリッジ101等として構成しても良い。
・第9変形例:
上記実施例は、インクジェット式のプリンタと、インク供給装置が採用されているが、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置と、その液体を収容した液体供給装置と、を採用しても良い。ここでいう液体は、溶媒に機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェル状のような流状体を含む。例えば、液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置であっても良い。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置を採用しても良い。そして、これらのうちいずれか一種の噴射装置、該液体のための液体供給装置に本発明を適用することができる。
・第10変形例:
上記実施例においてソフトウェアで実現されている機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現されている機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。
以上、本発明の実施例および変形例について説明したが、本発明はこれらの実施例および変形例になん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の実施が可能である。
第1実施例における印刷システムの概略構成を示す説明図。 インク供給装置の外観構成を示す図。 第1種の基板について説明する図。 発振回路の電気的構成を示す図。 第2種の基板について説明する図。 第1種の基板および第2種の基板の裏側の配線を示す説明図。 第1実施例における印刷システムの電気的構成を示す第1の説明図。 第1実施例における印刷システムの電気的な構成を示す第2の説明図。 第1実施例において応答信号RSの周波数を測定する場合のタイミングチャート。 比較例における印刷システムの電気的な構成を示す説明図である。 第2実施例におけるプリンタの電気的構成を説明する図である。 第2実施例において応答信号RSの周波数を測定する場合の第1のタイミングチャート。 第2実施例におけるインク供給装置100Aの構成を示す説明図。 第2実施例において応答信号RSの周波数を測定する場合の第2のタイミングチャート。
符号の説明
20、20A…プリンタ
22…モータ
26…プラテン
30…キャリッジ
32…キャリッジモータ
34…摺動軸
36…駆動ベルト
38…プーリ
40…主制御部
42…駆動信号生成回路
44…駆動信号データメモリ
48…第1の制御回路
50、50A…サブ制御部
52…比較器
54…カウンタ
55…第2の制御回路
58…ロジック部
60…印刷ヘッドユニット
61…インク受給針
70…操作部
80…コネクタ
90…コンピュータ
100、100A…インク供給装置
101、101A、102、102A、103…インクカートリッジ
110…発振回路
111…圧電素子
120A、120B…基板
120B…第2種の基板
130…記憶装置
140…制御装置
150…インク供給口
RL、RL1、RL2…線長調整部
SN、SP…発振回路用端子
NT、PT…発振回路接続用端子
SW、SW1、SW2、SW3、SW4…スイッチ
ONT、OPT…外部接続用端子

Claims (9)

  1. 複数の液体受給部、前記複数の液体受給部の各々に対応して設けられた複数組の装置側端子、駆動信号生成回路を含み前記複数組の装置側端子と接続される制御部、及び、前記駆動信号生成回路で生成された駆動信号を前記複数組の装置側端子の中の選択された一組の装置側端子に供給するためのスイッチ、を有する液体噴射装置、に装着される液体供給装置であって、
    前記駆動信号生成回路が生成した駆動信号に応じて、応答信号を返す電気デバイスと、
    前記複数の液体受給部の各々に液体を供給する複数の液体供給部と、
    各前記液体供給部に対応して設けられ、前記複数組の装置側端子の各々と接続される複数組の端子と、を備え、
    前記電気デバイスは、前記スイッチにより選択された前記一組の装置側端子に接続される一組の前記端子を介して、前記駆動信号を受信する液体供給装置。
  2. 請求項1に記載の液体供給装置であって、
    前記複数組の端子は、前記電気デバイスに対して電気的に並列に接続されている、液体供給装置。
  3. 請求項1ないし請求項のいずれかに記載の液体供給装置であって、
    前記電気デバイスは、前記液体供給部に前記液体があるか否かを検出することなく、前記液体供給部に前記液体が有ることを示す信号を、前記応答信号として出力するセンサ模擬回路を含む、液体供給装置。
  4. 請求項3に記載の液体供給装置であって、
    前記センサ模擬回路は、発振回路を含む、液体供給装置。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の液体供給装置であって、
    前記電気デバイスは、前記液体供給部に前記液体が有るか否かに応じて異なる信号を、前記応答信号として出力するセンサを含む、液体供給装置。
  6. 請求項5に記載の液体供給装置において、
    前記センサは、圧電素子を含む、液体供給装置。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の液体供給装置であって、
    前記電気デバイスと前記複数組の端子のうちの第1組の端子との間と、前記電気デバイスと前記複数組の端子のうちの第2組の端子との間とは、配線によって接続され、
    前記電気デバイスと前記第1組の端子との間の配線長と、前記電気デバイスと前記第2組の端子との間の配線長が等しい、液体供給装置。
  8. 複数の液体受給部と、
    前記複数の液体受給部に対応して設けられた複数組の装置側端子と、
    駆動信号生成回路を含み前記装置側端子と接続される制御部と、
    前記駆動信号生成回路で生成された駆動信号を前記複数組の装置側端子のうちの選択された一組の装置側端子に供給するためのスイッチと、
    液体供給装置と、を含む液体噴射装置で、
    前記液体供給装置は、
    前記駆動信号生成回路が生成した駆動信号に応じて、応答信号を返す電気デバイス、各前記液体受給部に液体を供給する複数の液体供給部、及び、各前記液体供給部に対応して設けられ、前記複数組の装置側端子の各々と接続される複数組の端子、を備え、
    前記電気デバイスは、前記スイッチにより選択された前記一組の装置側端子に接続される一組の前記端子を介して、前記駆動信号を受信し、
    前記制御部は、前記スイッチにより選択された前記一組の前記端子を介して前記電気デバイスの応答信号を受信する液体噴射装置。
  9. 請求項8に記載の液体噴射装置であって、
    前記選択された一組の装置側端子でない他の組の装置側端子は接地電位に保持される、液体噴射装置。
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