JP5621377B2 - 液体収納容器及びそれを備えた液滴吐出装置 - Google Patents

液体収納容器及びそれを備えた液滴吐出装置 Download PDF

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Description

本発明は、例えば記録媒体にインクなどの液体を吐出して情報を記録するインクジェット式記録装置などの液滴吐出装置と、それに用いる液体収納容器に関するものである。
近年、インクジェット式記録装置で使用するインクには、カラー印刷を行うための色の異なる複数色のインク、顔料や染料などのインク成分の異なるインク、金属が含有されているMICAインクという特殊インクなど、用途に応じてインクの種類が多種多様になってきている。
通常、複数のインクを使用して記録を行うインクジェット式記録装置において、インクがそれぞれ個別に充填されたインク収納容器を、記録装置本体に複数個セットするように構成されている。
このインクジェット式記録装置においては、各インクの使用頻度に応じて任意のインク収納容器のみの交換可能な構成であるため、インク収納容器に充填された各インクを無駄なく使い切ることができるので経済的である。
この記録装置は、インク収納容器からインクジェット記録ヘッドにインクを導くインク供給経路が個別に設けられて、記録装置本体の制御部により印刷データからドットマトリクス形式に算出された各インクジェット記録ヘッド毎に制御し、インクを随時適量吐出することにより、印刷されるようなっている。
また、インク吐出は周辺温度により吐出量が変動するため、適量正確に吐出させるために周辺温度によりインク吐出の駆動信号を変化させる必要がある。さらに、インクジェット記録ヘッドのノズル開口の目詰まりを防止するため、空吐出の周期や、キャッピング状態で強制吐出させるなどのノズル開口状態を保持する動作も必要である。
以上のことから、インク収納容器でのインク残量の有無を正確に検出しておくことが、印刷品質を維持するために必要である。
特開平11−320914号公報(特許文献1)には、半導体記憶チップを使用して、インク収納容器と印刷装置本体との情報通信を無線電波で非接触に実行する構成が開示されている。無線通信の場合、前記半導体記憶チップなどが包装状態であっても通信が可能であることから、インク収納容器に充填されたインクに関する情報の他に、物流時の商品管理など様々な用途に利用することができるというメリットがある。
一般に、無線タグ、あるいはRFIDといわれる無線通信方式は使用できる周波数帯として、135kHz以下の中波帯、13.56MHzの短波帯、860〜960MHZのUHF帯、2.45GHzのマイクロ波帯などがある。前記中波帯ならびに短波帯は情報記録再生装置が発生する磁界による電磁誘導現象を利用しており、UHF帯やマイクロ波帯は搬送波の電界エネルギーを電力発生に利用している。
周波数帯により、通信距離や指向性などの特性が異なり、ノイズ、金属、水分など周辺の外的要因の影響も異なる。水分の影響についてはマイクロ波が最もよく吸収され、液体を充填するインク収納容器と記録装置本体の通信には不向きである。
特開2009−096006号公報(参考文献2)には、前述した無線通信方式を用いて本体側の通信モジュールを上下にICタグとインクを挟むように配置し、上下それぞれのICタグとの通信状態によってインク残量を検出する方法が開示されている。
また、従来のインクジェット式記録装置において、インク収納容器内のインクの残量を検出する手段として、インク収納容器内の2ケ所に電極をそれぞれ設け、この2ケ所の電極間の抵抗値を検出することでインクの残量を検出する方法、インクの重量を測定する手段によりインクの残量を検出する方法、あるいは、インク収納容器内のインク残量をフォトインタラプタにより光学的に検出する手段を用いて検出する方法などがある。
しかし、前述した従来のインクジェット式記録装置において、通信モジュールを上下に構成し、ICタグとの通信状態により残量検出する場合は、通信モジュールの数が2倍必要となる。
また、電極による抵抗値測定法では抵抗値算出回路の追加、重量測定法では重量センサなどを含む測定機構の追加、光学検出法では光学センサなどの測定機構の追加がそれぞれ必要となり、いずれの検出方法においても装置が複雑、大型化してしまい、コストが高くなる。
さらに、前述のような物理的にインク残量検出手段を設けられない場合は、インク滴の累積吐出数を計数し、それに基づいてインク消費量に換算してインク残量を推定する手段が用いられることもある。
しかしこのインク滴計数法は、初期のインク注入量やインク滴体積のばらつきなどにより、精度が高くないため、インク収納容器にインク残量があるにも関わらず、新しいインク収納容器と交換するなどといった無駄が生じていた。
このような背景から、汎用性が高く簡便で低コストのインク残量検出手段が求められていた。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置構成を殆ど変えることなく、容易にかつ正確に容器内の液体の有無を判定することができる液体収納容器ならびにそれを用いた液滴吐出装置を提供することにある。
前記目的を達成するため、第1の本発明は、
装置本体の収納容器装着部に交換可能にセットされる液体収納容器であって、
その液体収納容器に、前記装置本体との無線通信のためのICタグが設けられ、
そのICタグが、前記収納容器内の液体残量が所定量以下になったことを検知する検知手段を有し、
その検知手段は、前記収納容器内の液体量の状態によって異なる導通有無状態を監視して、その導通有無状態の変化で前記収納容器内の液体残量が所定量以下になったことを検知する構成になっており、
前記収納容器内に収納される液体が非電導性の液体であって、
前記収納容器の側壁に鉛直方向に沿って所定の間隔をおいて2本の電極が設置され、
その2本の電極が前記ICタグの2つの端子にそれぞれ電気的に接続されて、
前記2本の電極のうちの上側の電極に、前記液体よりも軽くて導電性を有する可動部材が、前記収納容器内の液体量に応じて位置が変化するように取り付けられており、
前記収納容器内に液体が多く収納されているときには、前記可動部材は前記液体の浮力を受けて前記2本の電極のうちの下側の電極から離れて、前記2本の電極の間は非導通状態にあり、
前記収納容器内の液体量が少なくなると、前記可動部材の位置が下がり、当該可動部材の一部が前記下側の電極に接触し、当該可動部材を介して前記2本の電極が導通状態になり、その2本の電極の導通状態を前記2つの端子で検知する構成になっていることを特徴とするものである。
前記目的を達成するため、第2の本発明は、
装置本体の収納容器装着部に交換可能にセットされる液体収納容器であって、
その液体収納容器に、前記装置本体との無線通信のためのICタグが設けられ、
そのICタグが、前記収納容器内の液体残量が所定量以下になったことを検知する検知手段を有し、
その検知手段は、前記収納容器内の液体量の状態によって異なる導通有無状態を監視して、その導通有無状態の変化で前記収納容器内の液体残量が所定量以下になったことを検知する構成になっており、
前記収納容器の側壁に鉛直方向に沿って所定の間隔をおいて2本の電極が設置され、
その2本の電極が前記ICタグの2つの端子にそれぞれ電気的に接続されて、
前記2本の電極のうちの上側の電極に前記液体よりも軽くて導電性を有する可動部材が、前記収納容器内の液体量に応じて位置が変化するように取り付けられているとともに、その可動部材が前記上側の電極よりも下がらないようにストッパー機構が取り付けられおり、
前記収納容器内に収納される液体が非電導性の液体である場合は前記ストッパー機構を解除し、
前記収納容器内に液体が多く収納されているときには、前記可動部材は前記液体の浮力を受けて前記下側の電極から離れて、前記2本の電極の間は非導通状態にあり、
前記収納容器内の液体の量が少なくなると、前記可動部材の位置が下がり、当該可動部材の一部が前記下側の電極に接触し、当該可動部材を介して前記2本の電極が導通状態になり、その2本の電極の導通状態を前記2つの端子で検知し、
前記収納容器内に収納される液体が電導性の液体である場合は前記ストッパー機構により前記可動部材の移動を停止し、
前記収納容器内に液体が多く収納されているときには、前記電導性の液体を通して前記2本の電極の間は導通状態にあり、
前記収納容器内の液体量が少なくなり、前記収納容器内に収納される液体の面が前記上側の電極よりも下がると、前記2本の電極が非導通状態になり、その2本の電極の非導通状態を前記2つの端子で検知する構成になっていることを特徴とするものである。
本発明によれば、装置構成を殆ど変えることなく、容易にかつ正確に容器内の液体の有無を判定することができる液体収納容器ならびにそれを用いた液滴吐出装置を提供することができる。
本発明の実施例に係るインクジェット式記録装置の作像部を示す概略構成図である。 そのインクジェット式記録装置のインク収納容器に装備するICタグの平面図である。 本発明の第1実施形態におけるインク収納容器の断面図である。 (a),(b),(c)その第1実施形態におけるインク収納容器内でのインク水面の変化を説明するための図である。 本発明の第2実施形態におけるインク収納容器の断面図である。 (a),(b)その第2実施形態におけるインク収納容器内でのインク水面の変化を説明するための図である。
次に、本発明の実施例に係るインクジェット式記録装置およびインク収納容器について図面を用いて説明する。
図1は、本発明の実施例に係るインクジェット式記録装置の作像部を示す概略構成図である。
同図に示すように作像部には、例えばイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),黒(K)の色の異なる4個のインク収納容器5a〜5dが個別に着脱可能にセットできる収納容器装着部17が設けられている。各インク収納容器5a〜5dの側面には、ICタグ4a〜4dがそれぞれ個別に取り付けられている。
前記収納容器装着部17にインク収納容器5a〜5dをセットしたとき、前記ICタグ4a〜4dと対向して通信可能な一定距離を保って通信アンテナを内蔵した通信モジュール3a〜3dが固定される。
また作像部には4個のインクジェット記録ヘッド8a〜8dが一列に配置されており、インク収納容器5a〜5dとインクジェット記録ヘッド8a〜8dは、インク供給系統18a〜18dを介して個別に接続されて、各インクジェット記録ヘッド8a〜8dに4色のインクが個別に供給できるようになっている。
インクジェット式記録装置は上位制御部6からの指令により、長尺用紙などの記録媒体をモータやセンサなどの搬送駆動手段(ともに図示せず)を用いて、前記インクジェット記録ヘッド8a〜8d側に移動する。
作像部の制御を行う作像制御部1は前記搬送駆動手段の動作と同期して、上位制御部6から送信されたドットマトリクス形式に展開された各色毎の印刷データに基づき、ヘッド駆動制御部7を介してインクジェット記録ヘッド8a〜8dを駆動させて、インク滴を記録媒体上に吐出させてカラー印刷を行う。19a〜19dは、ヘッド駆動制御部7とインクジェット記録ヘッド8a〜8dを接続する通信線である。
また、作像制御部1は通信モジュール制御部2を介して前記通信モジュール3a〜3dと接続されている。
そしてインク収納容器5に具備されているICタグ4との通信は、作像制御部1がICタグ4内に保存されている情報の取得のとき、更新が必要と判断したとき、特にインクジェット式記録装置の電源ON/OFFのとき、異常発生時などの状態変化が発生したとき、あるいは一定時間間隔などを契機として、作像制御部1から通信モジュール制御部2に通信開始コマンドを送信する。
コマンドを受信した通信モジュール制御部2は、デイジーチェイン接続された通信モジュール3a〜3dのうち任意に指定した通信モジュール3を別個に動作させて、順次全ICタグ4a〜4dとの通信を行い、通信モジュール制御部2がデータを受信する。
図2は、本発明の実施例で使用するICタグの平面図である。
ICタグ4は、前記通信モジュール3と無線通信するためのアンテナ9と、ICチップ10と、インク収納容器5の電極13,14(図3参照)と接続するための端子(A)11、端子(B)12と、これらを搭載したプリント配線基板20から構成されており、前記アンテナ9、ICチップ10ならびに端子(A)11、端子(B)12は図に示すような接続関係になっている。
前記ICチップ10は、無線通信を行うための通信制御回路、その通信制御回路を制御するソフトウェア、ICタグの固有ID、インク収納容器5に充填しているインク種識別データ、製造年月日などの情報が記憶してある不揮発性メモリーと、インク残量を検出するための入力端子および出力端子を有している。
ICタグ4は、通信モジュール3からの磁界による電磁誘導現象により電力を発生させ、ICチップ10が起動することで通信モジュール3との相互通信が可能となり、受信したコマンドによりICチップ10中の不揮発性メモリーへのリード/ライト動作を行い、その動作完了後に前記通信モジュール制御部2へデータ送信を行う。
前述のように本実施例では図1に示すように4つの通信モジュール3を備えているが、これら複数の通信モジュール3を同時動作することはなく、更にアンテナ3どうしの間隔が十分離れているので、対象となるICタグ4以外との通信に影響が出ることはない。
図3は、本発明の第1実施形態におけるインク収納容器の要部断面図である。
同図に示すように、インク収納容器5の側壁21の外面に沿ってICタグ4が取り付けられている。また、インク収納容器5の側壁21の内側には、電極ピン(A)13と電極ピン(B)14が鉛直方向(上下方向)に沿って所定の間隔をおいて突設されている。
電極ピン(A)13と電極ピン(B)14は側壁21を貫通しており、図示していないが、前記電極ピン(A)13がICタグ4の端子(A)11に、前記電極ピン(B)14がICタグ4の端子(B)12に、それぞれ電気的に接続されている。
図に示すように、電極ピン(A)13と電極ピン(B)14は略同じ長さを有しており、上側に位置する電極ピン(A)13の先端部には、内側が空洞となって密閉されフロート式の可動部材15の基端部が回動ピン22によって回動可能に支持されている。なお、この可動部材15の少なくとも外表面は金属などからなり、導電性を有している。
図4(a),(b),(c)は、本実施形態におけるインク収納容器5内のインク水面の変化を説明するための図である。
本実施形態は、インク収納容器5に充填するインク24が例えば有機染料などを含有した非導電性の液体の場合を示している。
ここで、図1に示すようにインク収納容器5を収納容器装着部17に装着した状態でのインク収納容器5の底面23からインク水面までの深さをWs、インク収納容器5の底面23から電極ピン(A)13までの深さをTh、インク収納容器5の底面23から電極ピン(B)14までの深さをTlとする。
同図(a)はWs≧Thの状態、すなわちインク収納容器5内にインク24が十分にある状態を示しており、インク水面が電極ピン(A)13よりも上側にある。
可動部材15は充填するインク24よりも比重が軽く、インク収納容器5に充填されたインク24により浮力を受け上方に向いて立った状態になっており、従って可動部材15は下方の電極ピン(B)14からは離れている。
同図(b)はTh>Ws≧Tlの状態、すなわちインク水面WsがTh以下で、かつTlまでには達していない状態にあり、可動部材15は前記同図(a)に示す状態よりも下側で水面に浮いているが、電極ピン(B)14とはまだ接触していない。
同図(c)は前記同図(b)よりもインク水面Wsが下がり、Ws<Tlの状態になっており、すなわちインク水面WsがTlよりも低い位置にあるため、可動部材15はインク24による浮力を受けておらず、電極ピン(A)13から垂直に垂れ下がって電極ピン(B)14の先端部と接触する。これによって電極ピン(A)13と電極ピン(B)14は導電性の可動部材15を介して接触し、両電極ピン(A)13,(B)14間が導通状態となる。
この時にICタグ4上のICチップ10が端子(A)11−端子(B)12(図2参照)間の電位を検出すれば、前記同図(a)、(b)の時と電位から変化が生じていることが分かり、インク収納容器5内のインク充填残量が減少していることが判断できる。
従って本実施形態の場合、電極ピン(B)14の位置(インク収納容器5の底面23からの深さTl)は、インク収納容器5内のインク充填残量が少なくなったことを表す位置となっている。
図5は、本発明の第2実施形態に係るインク収納容器2の断面図である。
同図に示されているように、インク収納容器5の側壁21を貫通する電極ピン(A)13の内側に固定ピン16が挿入され、その固定ピン16の先端部は可動部材15まで延びて、可動部材15が前記第1実施形態のようにインク24の浮力によって回動とないように、固定ピン16によって固定されている。
なお、電極ピン(B)14は前記第1実施形態と同じである。
図6(a),(b)は、本実施形態におけるインク収納容器5内のインク水面の変化を説明するための図である。
本実施形態は、インク収納容器5に充填するインク24が例えば金属が含有されているMICAインクなどの導電性を有する液体の場合を示している。
同図(a)はWs≧Thの状態、すなわち電極ピン(A)13と電極ピン(B)14の間は導電性のインク24で満たされて、両電極ピン(A)13,(B)14間が導通状態となる。従って、ICタグ4上のICチップ10の端子(A)11−端子(B)12(図2参照)間の電位が一定の値となっている。
同図(b)はTh>Wsの状態、すなわち、インク24の使用などによりインク収納容器5内のインク水面Wsが電極ピン(A)13よりも下がり、前記同図(a)のように電極ピン(A)13と電極ピン(B)14の間が導電性のインク24で満たされなくなった状態を示している。
従って、ICタグ4上のICチップ10の端子(A)11−端子(B)12間の電位に変化が生じ、インク収納容器5内のインク充填残量が減少していることが判断できる。
従って本実施形態の場合、電極ピン(A)13(インク収納容器5の底面23からの深さTh)は、インク収納容器5内のインク充填残量が少なくなったことを表す位置となっている。
前述のように可動部材15は固定ピン16の挿入によって固定されているから、インク収納容器5内のインク水面Wsが電極ピン(A)13より下がっても、可動部材15は垂れ下がることなく、水平状態を維持している。
前述のように本発明の実施例では、同じ構成のインク残量検出装置を使用している。そしてインク収納容器5に充填するインク24が非導電性を有する場合は(第1実施形態)、図4に示すようにインク24の浮力を利用して可動部材15を動かして、その可動部材15の状態でインク収納容器5内のインク充填残量が少なくなったことを検出する。
また、インク収納容器5に充填するインク24が導電性を有する場合は(第2実施形態)、図6に示すように可動部材15を固定して、導電性インク24による電極ピン(A)13と電極ピン(B)14間の導電の有無により、インク収納容器5内のインク充填残量が少なくなったことを検出する構成になっている。
なお、使用しているインク24が導電性か非導電性かの判断は、ICタグ4上のICチップ10の不揮発性メモリーにインク種識別データなどの情報が保存されているから、容易かつ正確に判断できる。よって、インク収納容器5に充填するインク種が導電性か否かの判断と、ICタグ4上のICチップ10が端子(A)11−端子(B)12間の電位に変化が生じたか否かの判断を組み合わせることで、インク収納容器5のインク残量が減少していることを自動的に検出することができる。
インク収納容器5のインク残量が減少していることは、インクジェット式記録装置における操作パネル上の表示部(図示せず)に表示されて、当該インク収納容器5の交換が必要なことを報知する。
前記実施形態では、可動部材15を固定するのに固定ピン16を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成のストッパー機構を可動部材15に設けることもできる。
なお、インク収納容器5に充填しているインク24が非導電性の場合は、前述の固定ピン16を電極ピン(A)13から取り外して、すなわちストッパー機構を解除して、図4で説明した実施形態に戻すことになる。
前記実施形態では、液滴吐出装置としてインクジェット式記録装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば3次元造形物形成装置など他の構成の液滴吐出装置にも適用可能である。
1・・・作像制御部、2・・・通信モジュール制御部、3a〜3d・・・通信モジュール、4a〜4d・・・ICタグ、5a〜5d・・・インク収納容器、6・・・上位制御部、7・・・ヘッド駆動制御部、8・・・インクジェット記録ヘッド、9・・・アンテナ、10・・・ICチップ、11・・・端子(A)、12・・・端子(B)、13・・・電極ピン(A)、14・・・電極ピン(B)、15・・・可動部材、16・・・固定ピン、17・・・収納容器装着部、18a〜18d・・・インク供給系統、19a〜19d・・・通信線、20・・・プリント配線基板、21・・・側壁、22・・・回動ピン、23・・・底面、24・・・インク、Ws・・・インク収納容器の底面からインク水面までの深さ、Th・・・インク収納容器の底面から電極ピン(A)までの深さ、Tl・・・インク収納容器の底面から電極ピン(B)までの深さ。
特開平11−320914号公報 特開2009−096006号公報

Claims (5)

  1. 装置本体の収納容器装着部に交換可能にセットされる液体収納容器であって、
    その液体収納容器に、前記装置本体との無線通信のためのICタグが設けられ、
    そのICタグが、前記収納容器内の液体残量が所定量以下になったことを検知する検知手段を有し、
    その検知手段は、前記収納容器内の液体量の状態によって異なる導通有無状態を監視して、その導通有無状態の変化で前記収納容器内の液体残量が所定量以下になったことを検知する構成になっており、
    前記収納容器内に収納される液体が非電導性の液体であって、
    前記収納容器の側壁に鉛直方向に沿って所定の間隔をおいて2本の電極が設置され、
    その2本の電極が前記ICタグの2つの端子にそれぞれ電気的に接続されて、
    前記2本の電極のうちの上側の電極に、前記液体よりも軽くて導電性を有する可動部材が、前記収納容器内の液体量に応じて位置が変化するように取り付けられており、
    前記収納容器内に液体が多く収納されているときには、前記可動部材は前記液体の浮力を受けて前記2本の電極のうちの下側の電極から離れて、前記2本の電極の間は非導通状態にあり、
    前記収納容器内の液体量が少なくなると、前記可動部材の位置が下がり、当該可動部材の一部が前記下側の電極に接触し、当該可動部材を介して前記2本の電極が導通状態になり、その2本の電極の導通状態を前記2つの端子で検知する構成になっていることを特徴とする液体収納容器。
  2. 装置本体の収納容器装着部に交換可能にセットされる液体収納容器であって、
    その液体収納容器に、前記装置本体との無線通信のためのICタグが設けられ、
    そのICタグが、前記収納容器内の液体残量が所定量以下になったことを検知する検知手段を有し、
    その検知手段は、前記収納容器内の液体量の状態によって異なる導通有無状態を監視して、その導通有無状態の変化で前記収納容器内の液体残量が所定量以下になったことを検知する構成になっており、
    前記収納容器の側壁に鉛直方向に沿って所定の間隔をおいて2本の電極が設置され、
    その2本の電極が前記ICタグの2つの端子にそれぞれ電気的に接続されて、
    前記2本の電極のうちの上側の電極に前記液体よりも軽くて導電性を有する可動部材が、前記収納容器内の液体量に応じて位置が変化するように取り付けられているとともに、その可動部材が前記上側の電極よりも下がらないようにストッパー機構が取り付けられおり、
    前記収納容器内に収納される液体が非電導性の液体である場合は前記ストッパー機構を解除し、
    前記収納容器内に液体が多く収納されているときには、前記可動部材は前記液体の浮力を受けて前記下側の電極から離れて、前記2本の電極の間は非導通状態にあり、
    前記収納容器内の液体の量が少なくなると、前記可動部材の位置が下がり、当該可動部材の一部が前記下側の電極に接触し、当該可動部材を介して前記2本の電極が導通状態になり、その2本の電極の導通状態を前記2つの端子で検知し、
    前記収納容器内に収納される液体が電導性の液体である場合は前記ストッパー機構により前記可動部材の移動を停止し、
    前記収納容器内に液体が多く収納されているときには、前記電導性の液体を通して前記2本の電極の間は導通状態にあり、
    前記収納容器内の液体量が少なくなり、前記収納容器内に収納される液体の面が前記上側の電極よりも下がると、前記2本の電極が非導通状態になり、その2本の電極の非導通状態を前記2つの端子で検知する構成になっていることを特徴とする液体収納容器。
  3. 請求項に記載の液体収納容器において、
    前記収納容器内に収納されている液体の電導性の有無の情報は、前記ICタグのメモリーに保存されている当該液体の情報から読み出し、その液体の電導性有無の情報と、前記2つの端子で検知した電位の変化の情報に基づいて、前記収納容器内に収納される液体の残量が少なくなったことを検出することを特徴とする液体収納容器。
  4. 吐出装置本体の収納容器装着部に交換可能にそれぞれセットされる複数個の液体収納容器と、
    複数の液滴吐出へッドと、
    前記収納容器と液滴吐出へッドをそれぞれ個別に接続して、前記収納容器内の液体を前記液滴吐出へッドに導く液体供給系統を備え、
    前記液滴吐出へッドから吐出した液滴を被着体上に着弾する液滴吐出装置において、
    前記収納容器が請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液体収納容器であることを特徴とする液滴吐出装置
  5. 請求項4に記載の液滴吐出装置において、
    前記収納容器内に収納されている液体が記録インクであって、
    前記液滴吐出へッドから吐出する液滴がインク滴であって、
    そのインク滴が着弾する被着体が記録媒体であることを特徴とする液滴吐出装置。
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