JPH07209062A - インク量検出装置およびインク量検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 インクタンクの透明性を必要とせず、また、
インクタンク内から電極を取り出さなくともインク量の
検出が可能な簡単な構成であって、どのようなインクで
も使用することのできるインクペンのインク量検出装置
およびインク量検出方法を提供することにある。 【構成】 本発明は、インク３の比重よりも小さい比重
の、磁気を発生するフロート２１を、インクタンク１内
に配置したインクペン２０と、上記フロート２１から発
生した磁気を検出する磁気検出素子２７とからなる。上
記インクペン２０によれば、上記フロート２１が常にイ
ンク３の液面３ａに位置している。すなわち、筆記によ
ってインク３の量が減少すると、上記フロート２１の位
置もインク量の変化に伴って降下する。そして、上記フ
ロート２１から発生する磁気を、インクタンク１の壁面
１ｂを介して磁気検出素子２７が検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク量検出装置およ
びインク量検出方法、さらに詳しくは記録装置に好適に
用いられるインクペンのインク量検出装置およびインク
ペンのインク量検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクペンは、手書き用筆記
具または記録装置等に用いられる筆記具として知られて
いる。そして上記インクペンとしては、図８に示すよう
に、中空状の透明なインクタンク１と、上記インクタン
ク１の下方に取り付けられるペン先２と、上記インクタ
ンク１内に充填されるインク３とから構成されたインク
ペン４が知られている。また、インクペンをコンピュー
タ制御によって移動させて、筆記面に記録する記録装置
であって、インクペンのインク量を検出して筆記中のイ
ンク切れを防止するものが知られている。

【０００３】図８に示されたインクペン４を上記記録装
置に用いた場合のインク量検出装置としては、インクペ
ンの筆記時間を計数し、積算してインク使用量を検出す
ることが特開昭５８−８７００号公報によって開示され
ている。このほか、上記インクペン４のインクタンク１
下部を挟んで発光・受光素子を設け、インクペンのイン
ク量を検出することが実開昭５７−１４４５５３号公報
によって開示されている。

【０００４】しかし、前者のインク量検出装置では、筆
記面の材質、筆記速度および筆記圧力によって一定時間
におけるインクの消耗量が違ってくるため、インク量を
誤認する可能性がある。また、後者のインク量検出装置
では、インクタンクが透明もしくは半透明でないと、イ
ンク量を検出することができないという欠点がある。そ
して、透明もしくは半透明なインクタンクであってもイ
ンクタンク内外壁が汚れていると、インクがなくなって
いる状態にあっても、インクがあると誤認する可能性が
ある。

【０００５】上記両者の問題点を回避するインク量検出
装置として、特殊なインクペンを用いてインク量を検出
することが実開平１−５９８２９号公報に開示されてい
る。図９を参照して詳しく説明すると、上記特殊なイン
クペン５は、インクタンク６内にインク７の比重よりも
小さい比重に形成され導電性材料により皮膜された球状
ボール８を有している。さらに上記インクペン５は、上
記インクタンク６内の下端部に球状よりも狭い間隔で取
り付けられ、一方の電極がコモンライン１０に接続され
他方がインク量検出回路１１に接続された２つの金属電
極９とを有している。そして、ペン先１２からインクが
流出してインク量が所定量より少なくなったときは上記
球状ボール８が上記金属電極９を短絡させ、インク量を
検出するようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンクペン５はインクタンク内部から外部へ金属電極９を
取り出すような複雑な構成を取っているため、インクペ
ン５の製造工程が多くなり、高価なものとなるととも
に、金属電極９からのインク漏れが懸念される。また、
インクペン外部に取り出された金属電極９に、コモンラ
イン１０側とインク量検出回路１１側との電極を確実に
接続させるためには、インクペン５の回転を防止して常
時所定の方向性を持つように保たなければならない。し
たがって、自動的にインクペン５を交換する際には上記
両者の電極を確実に接続させるための機構が必要とな
る。さらに、上記インクペン５には導電性インクを使用
できないという欠点もある。

【０００７】本発明は上記の事情を鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、インクタンクの透明性を
必要とせず、また、インクタンク内から電極を取り出さ
なくともインク量の検出が可能な簡単な構成であって、
どのようなインクでも使用することのできるインクペン
のインク量検出装置およびインク量検出方法を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るインク量検出装置は、インクが充填さ
れるインクタンクの下方に、ペン先を取り付けてなるイ
ンクペンであって、上記インクの比重よりも小さい比重
の、磁気を発生するフロートを、上記インクタンク内に
配置したインクペンと、上記フロートから発生した磁気
を上記インクタンクの外部から検出する磁気検出素子と
からなるものである。また、上記フロートは、発泡部材
と希土類磁石とを一体化して構成されていたり、軽量プ
ラスチックに希土類磁石と空気とを内包して構成されて
いる。さらに、上記フロートは、中空状の略円筒形フロ
ートであることが好ましい。さらにまた、上記インクタ
ンクは、ペン先から着脱自在に構成されているとよい。
そして、上記磁気検出素子はリードスイッチであること
が好ましい。

【０００９】本発明に係るインク量検出方法は、インク
ペンのインクタンク内に、インクの比重よりも小さい比
重の、磁気を発生するフロートを浮遊させ、上記インク
ペンの外部であって上記インクタンク近傍に配された磁
気検出素子で、上記磁気を検出することによってインク
量を検出するものである。また、インクペンのインクタ
ンク内に、インクの比重よりも小さい比重の、磁気を発
生するフロートを浮遊させ、上記インクペンを鉛直して
保持した状態で、上記インクペンの外部であって上記イ
ンクタンク近傍の所定の高さ位置に、所定の電圧を印加
したリードスイッチを配置させ、インクの量が所定量ま
で減少したとき、上記フロートから発生する磁気によっ
て上記リードスイッチを短絡させ、上記リードスイッチ
の通電を検出することによってインクの量が所定量であ
ると検出するものである。

【００１０】

【作用】上記発明に係るインク量検出装置によれば、イ
ンクペンにおいて、インクの比重よりも小さい比重のフ
ロートがインク液面に位置し、インク量の変化に伴って
インクタンク内のフロートの位置が変化する。そして上
記フロートは磁気を発生するように構成されているた
め、インクタンクの外部においても上記フロートの磁力
が影響を及ぼすようになる。したがって、インクタンク
の外部から磁気検出素子によってフロートの位置が検出
される。また、上記フロートを、発泡部材と希土類磁石
とを一体化した構成または軽量プラスチックに希土類磁
石と空気とを内包した構成にしているため、インクの比
重より重い希土類磁石が略液面高さ位置に維持されるよ
うになる。ここで、磁気を発生するものとしては、強い
磁力を保持する希土類磁石を使用しているため、希土類
磁石から発生した磁力をインクタンク外部のおいても検
出される。さらに、上記フロートを、中空状の略円筒形
に形成しているため、インクが中空部を流動する。した
がって、上記インクタンクが、ペン先から着脱自在に構
成されてインク補充のできるインクペンにあっては、イ
ンク補充の際、上記中空部をインクが流動して、フロー
トが円滑に移動する。さらにまた、磁気検出素子として
リードスイッチを用いると、上記フロートから発生した
磁気をスイッチのＯＮ−ＯＦＦで検出されることにな
る。

【００１１】また、上記発明に係るインク量検出方法に
よれば、上記インクペンの外部であって上記インクタン
ク近傍に磁気検出素子を配している。そして、インク液
面が磁気検出素子の高さ位置と略等しくなったとき、磁
気検出素子が磁気を検出してインク量を検出するため、
インクタンクの透明性やインクタンク内のインクの種類
に影響を受けることなく、インクタンクの周囲のどの位
置からもインク量が検出される。さらに、インクペンを
鉛直に保持した状態で、上記インクペンの外部であって
上記インクタンク近傍の所定の位置にリードスイッチを
配置しているため、所定のインク量になったことがリー
ドスイッチのＯＮ−ＯＦＦで検出される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１および図２はこの発明に係るインク量検出
装置のインクペンを示している。なお、図８において説
明した従来の構成と同一あるいは相当する構成に関して
は、同一の符号を付して示すことにより、詳細な構成お
よび作用の説明は省略する。

【００１３】図１において、２１は浮き用発泡スチロー
ル２２と希土類磁石２３とを一体化したフロートであ
り、インクタンク１内に充填されたインク３の比重より
も小さい比重となるように構成され、インクタンク１内
に配置されている。図２において、上記インクタンク１
の下端部１ａは、中空状の円筒形ペンチップホルダ２４
の上端部２４ａと嵌合できるようになっていて、上記ペ
ンチップホルダ２４の下端部２４ｂは、ペン先２を備え
たペンチップ２５のネジ部２５ａと螺合できるようにな
っている。さらにペンチップホルダ２４のネジ部２４ｃ
は、下端が細径に形成された中空状の円筒形ペン先ホル
ダ２６のネジ部２６ａと螺合できるようになっている。
また、上記ペン先ホルダ２６の上端には鍔部２６ｂが設
けられ、この鍔部２６ｂをインクペン保持部３２ａに装
着できるようになっている（図５（ｂ）（ｃ）参照）。
このように構成されたインクペン２０は、図２（ｂ）に
示すように、使用者がインクタンク１を取り外してイン
ク３を補充するようになっている。

【００１４】上記インクペン２０によれば、上記フロー
ト２１が常にインク３の液面３ａに位置している。すな
わち、筆記によってインク３の量が減少すると、上記フ
ロート２１の位置もインク量の変化に伴って降下する。
そして、上記フロート２１が希土類磁石２３を有してい
るので磁気を発生し、図３に示すように、インクタンク
１の壁面１ｂを介して磁気検出素子２７が上記磁気を検
出できるようになる。このように上記インクペン２０
は、インクタンク１内から電極を取り出さなくともイン
ク量の検出が可能な簡単な構成である。さらに、上記磁
気検出素子２７をインクタンク１の壁面１ｂに沿って移
動できるようにすれば、インク３の量を検出できるよう
になる。例えば、図３（ｂ）に示すように、磁気検出素
子２７と、電源２８と、ランプ２９とを直列に接続して
なる磁気検出器をインクペン２０に近づけてインクタン
ク１に沿って移動させる（図３（ａ）の矢印方向に移動
させる）。その結果、インク３の液面３ａ近傍（図３
（ａ）参照）において、磁気検出素子２７が磁気を検出
してランプ２９を点灯する。

【００１５】なお、前記実施例において、インクペンと
しては、インク補充式インクペンを採用したが、これに
限定されるものではなく、使い捨てインクペンなど異種
のインクペンであってもよい。また、上記フロート２１
としては、発泡スチロール２２と希土類磁石２３とを一
体化したものを採用したが、インク３の比重よりも小さ
い比重の、磁気を発生するものであればよい。しかし磁
気を発生する物質としては磁力の大きい希土類磁石が好
適である。上記フロート２１の形状もこれに限定される
ものではなく、例えば球状であってもよい。このほか、
図４（ａ）に示すように、補充式インクペンに用いられ
るフロート２１ａとしては、磁石２３ａを発泡部材２２
ａにて挟持してなる中空状の円筒形フロートがインクの
充填をスムーズに行えるため好適である。また、図４
（ｂ）に示すように、発泡部材を用いないフロート５０
としては、軽量プラスチックケース５１に希土類磁石５
２と空気５３とを内包したものがある。

【００１６】図５および図６は本発明に係るインク量検
出装置を採用した記録装置（Ｘ−Ｙプロッタ）３０を示
している。上記記録装置３０は、作図データに基づくコ
ンピュータ制御によってインクペン２０を用紙３１に対
してＸ−Ｙ方向に移動させて、上記用紙３１に任意の形
状の図形や文字を作図するものである。

【００１７】図５において、３２はインクペン２０を保
持し用紙３１に対してＸ−Ｙ方向に移動するキャリッ
ジ、３３は複数本のインクペン２０，２０ａ〜２０ｅを
保持するペンストッカー、３３ａはペンストッカー３３
の各格納部に対応して設けられたＬＥＤ、３４はキャリ
ッジ３２を操作させる操作子３４ａ、筆記条件等を表示
する液晶表示部３４ｂ、警報ブザー３４ｃなどを含む操
作パネルである。

【００１８】また、キャリッジ３２は、インクペン２０
の鍔部２６ｂを保持する保持部３２ａと、保持部３２ａ
の上面に位置し保持部３２ａにインクペン２０を保持し
たときにインクタンク１の近傍に位置するように設けら
れたリードスイッチ２７ａと、保持部３２ａを上下動さ
せるソレノイド３２ｂとから構成されている。ここで、
上記リードスイッチ２７ａはインクペン２０，２０ａ〜
２０ｅの最大インク量の１０分の１になったときの液面
高さと略同一高さに位置している。また、上記リードス
イッチ２７ａは、図５（ｃ）に示すように、基板２７ｂ
に固定された状態で匡体２７ｃに保護されていて、常
時、ＤＣ．５Ｖが印加されている。そして、インクペン
２０のフロート２１の磁気に反応してリードスイッチ２
７ａが短絡したとき、後述する制御部４３のＣＰＵ４３
ａ（図６参照）へ電気信号が出力されるようになってい
る。

【００１９】さらに、上記記録装置３０の内部構成は、
図６に示すように、外部コンピュータ９９から入力され
た作図データをインターフェース４１を介してバッファ
メモリ４２に一時記憶させるようになっている。そし
て、記録装置３０の制御部４３は、バッファメモリ４２
から上記作図データを受け取り、その作図データに基づ
いて、キャリッジ３２を駆動させるＸモータ４４，Ｙモ
ータ４５よびインクペン２０を昇降させるソレノイド３
２ｂを、ドライバ４６，４７，４８を介して駆動させ用
紙３１に作図を行うようになっている。上記制御部４３
は、ＣＰＵ４３ａと、ＣＰＵ４３ａによる全体動作の制
御のためのプログラムや後述するインク量検出制御プロ
グラムなどが格納されたＲＯＭ４３ｂと、ＣＰＵ４３に
よる上記プログラムの実行時に必要な各種レジスタなど
が設定されたワーキング・エリアとしてのＲＡＭ４３ｃ
とから構成されている。

【００２０】上記インク量検出制御プログラムは、イン
クペン２０のインク３が所定量まで減少したとき、その
インクペン２０での筆記動作を停止するようなプログラ
ムであり、以下、詳細に図７のフローチャートを参照し
て説明する。

【００２１】まず、制御部４３は、作図データを読み込
むと、その作図データに基づきキャリッジ３２がペンス
トッカー３３からインクペン２０を取り出して作図を開
始させる。ここで、キャリッジ３２の保持部３２ａがイ
ンクペン２０を保持したときからリードスイッチ２７ａ
によって常時インク量が検出されるようになる。つま
り、制御部４３は常時リードスイッチが短絡し通電した
か否かを判定する（ステップＳ１０１）。

【００２２】その判定の結果がＮＯのときは、上記作図
データに基づき処理を進め（ステップＳ１０２）、ステ
ップＳ１０１に戻る。また、上記判定の結果がＹＥＳの
ときは、作図データに基づく処理を中断する（ステップ
Ｓ１０３）。そして、制御部４３はキャリッジ３２の保
持部３２ａに保持されているインクペン２０のインク量
が所定量まで減少したことを警報ブザー３４ｃを一定時
間鳴らして報知する（ステップＳ１０４）。それから、
上記インクペン２０を格納する格納部に対応するＬＥＤ
３３ａを点滅させて、これから格納されるインクペン２
０のインク量が所定量まで減少したことを報知する（ス
テップＳ１０５）。同時に液晶表示部３４ｂに上記イン
クペン２０の格納される所定格納部の番号を表示する
（ステップＳ１０６）。その後、制御部４３は、キャリ
ッジ３２が保持しているインクペン２０をペンストッカ
ー３３に所定の格納部に返却させ、さらにペンストッカ
ー３３に格納されている同種のインクペン２０ａをキャ
リッジ３２に保持させる（ステップＳ１０７）。そし
て、ステップＳ１０１に戻るように制御する。したがっ
て、ステップＳ１０３にて中断された作図はインクペン
２０ａによって続けて作図されるようになる。

【００２３】このように、上記実施例に係るインク量検
出方法によれば、上記リードスイッチ２７ａをインクペ
ン２０の外部、詳しくはインクペン２０，２０ａ〜２０
ｅの最大インク量の１０分の１になったときの液面高さ
と略同一高さのインクペン外部に位置させているため、
作図によりインクペンのインク量が減少してインク液面
がリードスイッチの高さ位置と略等しくなったとき、リ
ードスイッチが短絡してインク量を検出する。したがっ
て、インクタンクの透明性を必要とせず、導電性インク
であってもインク量を検出することができる。また、こ
の検出方法は、ペン軸を中心に回転してもインク量の検
出ができ、さらにインクペンにリードスイッチを接触さ
せなくてもインク量の検出がきるため、記録装置におけ
るインクペンのインク量検出に適している。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインク量
検出装置は、インクペンにおいて、インクの比重よりも
小さい比重の、磁気を発生するフロートを、インクタン
ク内に配置しているため、筆記によってインクの量が減
少すると、上記フロートの位置もインク量の変化に伴っ
て降下する。その結果、インクタンク外部から磁気検出
素子によってインク量を検出することが可能になる。し
たがって、インク量の検出にはインクタンク内から電極
を取り出すような複雑な構成をとらなくともインク量の
検出が可能となる。また、本発明のインク量検出装置は
上述したような簡単な構成のため、安価に製造すること
ができる。また、上記フロートが、発泡部材と希土類磁
石とを一体化した構成または軽量プラスチックに希土類
磁石と空気とを内包した構成になっているため、インク
の比重より重く、強い磁力を発生する希土類磁石が、略
液面高さ位置に維持されるようになり、インクタンク外
部から磁気検出素子によって略液面高さ位置を検出する
ことができる。さらに、上記フロートが、中空状の略円
筒形に形成されているため、インク補充の際には、上記
中空部をインクが流動して、フロートが円滑に移動する
ので、インクの補充をスムーズ行うことができる。さら
にまた、磁気検出素子としてリードスイッチを用いてい
るため、増幅回路や比較回路等がなくても磁気検出がで
き経済的である。

【００２５】インク量検出方法においては、インクペン
のインクタンク内に、インクの比重よりも小さい比重
の、磁気を発生するフロートを浮遊させ、上記インクペ
ンの外部であって上記インクタンク近傍に配された磁気
検出素子で、上記磁気を検出するようにしている。この
検出方法によると、インクタンクの透明性を必要とせ
ず、また、導電性インクであってもインク量を検出する
ことができるという利点がある。さらにこの検出方法に
よると、インクタンクの周囲であればどの方向からもイ
ンク量を検出することがてきる。つまり、インクペンの
交換によってインクペンが回転したとしても確実にイン
ク量を検出することができる。また、上記インクペンを
鉛直して保持した状態で、上記インクペンの外部であっ
て上記インクタンク近傍の所定の高さ位置に、所定の電
圧を印加したリードスイッチを配置させている。そし
て、インクの量が所定量まで減少したとき、上記フロー
トから発生する磁気によって上記リードスイッチを短絡
させ、上記リードスイッチの通電を検出することによっ
てインクの量が所定量であると検出するようにしてい
る。したがって、インクペンを鉛直して保持した状態で
作図する記録装置において、インク切れを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るインク量検出装置のイン
クペンの一部切欠斜視図である。

【図２】本発明の実施例に係るインク量検出装置のイン
クペンの説明図であり、（ａ）は分解図、（ｂ）インク
補充例を示す図である。

【図３】本発明の実施例に係るインク量検出装置の概略
説明図であり、（ａ）はフロートと磁気検出素子との関
係を説明する図、（ｂ）インク検出器を用いてインク量
を検出する一例を説明する図である。

【図４】本発明の実施例に係るインク量検出装置のイン
クペンに内装されるのフロートの他の構成を示す図であ
り、（ａ）は中空状の円筒形フロートの斜視図、（ｂ）
は発泡部材を用いないフロートの一部切欠断面を有する
斜視図である。

【図５】本発明に係るインク量検出装置を採用した記録
装置（Ｘ−Ｙプロッタ）を説明する図であり、（ａ）は
上記記録装置の平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断
面概略説明図、（ｃ）は（ｂ）の視線Ｂから見た図であ
る。

【図６】図５に示した記録装置のブロック構成図であ
る。

【図７】図５に示した記録装置のインク量検出制御プロ
グラムの実施手順を示すフローチャートである。

【図８】従来のインクペンの一部切欠斜視図である。

【図９】従来のインク量検出装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１ インクタンク ２ ペン先 ３ インク ２０ インクペン ２１ フロート ２２ 発泡スチロール ２３ 希土類磁石 ２７ 磁気検出素子 ２７ａ リードスイッチ ３２ キャリッジ ３２ａ 保持部 ３３ａ ＬＥＤ ３４ｂ 液晶表示部 ３４ｃ 警報ブザー ４３ 制御部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが充填されるインクタンクの下方
   に、ペン先を取り付けてなるインクペンであって、上記
   インクの比重よりも小さい比重の、磁気を発生するフロ
   ートを、上記インクタンク内に配置したインクペンと、
   上記フロートから発生した磁気を上記インクタンクの外
   部から検出する磁気検出素子とからなることを特徴とす
   るインク量検出装置。
2. 【請求項２】 上記フロートが、発泡部材と希土類磁石
   とを一体化してなることを特徴とする請求項１記載のイ
   ンク量検出装置。
3. 【請求項３】 上記フロートが、軽量プラスチックに希
   土類磁石と空気とを内包してなることを特徴とする請求
   項１記載のインク量検出装置。
4. 【請求項４】 上記フロートが、中空状の略円筒形フロ
   ートであることを特徴とする請求項１，２又は３記載の
   インク量検出装置。
5. 【請求項５】 上記インクタンクが、ペン先から着脱自
   在に構成されていることを特徴とする請求項１，２，３
   又は４記載のインク量検出装置。
6. 【請求項６】 上記磁気検出素子が、リードスイッチで
   あることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載
   のインク量検出装置。
7. 【請求項７】 インクペンのインクタンク内に、インク
   の比重よりも小さい比重の、磁気を発生するフロートを
   浮遊させ、上記インクペンの外部であって上記インクタ
   ンク近傍に配された磁気検出素子で、上記磁気を検出す
   ることによってインク量を検出するインク量検出方法。
8. 【請求項８】 インクペンのインクタンク内に、インク
   の比重よりも小さい比重の、磁気を発生するフロートを
   浮遊させ、上記インクペンを鉛直して保持した状態で、
   上記インクペンの外部であって上記インクタンク近傍の
   所定の高さ位置に、所定の電圧を印加したリードスイッ
   チを配置させ、インクの量が所定量まで減少したとき、
   上記フロートから発生する磁気によって上記リードスイ
   ッチを短絡させ、上記リードスイッチの通電を検出する
   ことによってインクの量が所定量であると検出するイン
   ク量検出方法。