(57)【要約】【課題】インクカートリッジを構成する容器に容易に取り付けることができ、かつノイズの影響を可及的に少なくしたインク残量検出器を提供すること。【解決手段】圧電振動子５６を収容してインクカートリッジ１０に取り付け可能なケース４０と、圧電振動子５６を所定の周波数で駆動する駆動手段、圧電手段の残留振動を検出する信号処理手段、駆動手段及び信号処理手段のそれぞれと記録装置との間で信号を無線により授受し、また記録装置から駆動電力源となる電磁波を授受する送受信手段、及びインク及び容器に関する情報を記憶する記憶手段、を構成する半導体集積回路素子１７と、半導体集積回路素子１７と圧電振動子５６とを接続し、かつ送受信手段に接続されるアンテナ手段が導電パターンとして形成された配線基板４３とを備える。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録装置の記録ヘッドに供給するインクを収容する容器に取り付け可能で、前記インクに振動を付与するとともに残留振動の変化を検出する圧電手段を備え、前記残留振動に基づいて前記インクの量を検出するインク残量検出器において、
前記圧電手段を収容して前記容器に取り付け可能なケースと、
前記圧電手段を所定の周波数で駆動する駆動手段、前記圧電手段の残留振動を検出する信号処理手段、前記駆動手段及び信号処理手段のそれぞれと前記記録装置との間で信号を無線により授受し、また前記記録装置から駆動電力源となる電磁波を授受する送受信手段、及び前記インク又は容器に関する情報を記憶する記憶手段、を構成する半導体集積回路素子と、
前記半導体集積回路素子と前記圧電手段とを接続し、かつ前記送受信手段に接続されるアンテナ手段が導電パターンとして形成された配線基板と、
からなるインク残量検出器。
【請求項２】
前記ケースが、金属により有底筒状体として構成され、前記圧電手段に対向する領域に窓が形成されている請求項１に記載のインク残量検出器。
【請求項３】
前記配線基板が、可撓性ケーブルとして構成され、センサチップが異方性導電体を介して電気的に接続されている請求項１に記載のインク残量検出器。
【請求項４】
前記配線基板が、可撓性ケーブルとして構成され、蓋部材により前記異方性導電体に押圧されている請求項３に記載のインク残量検出器。
【請求項５】
前記配線基板の一端に前記圧電手段が接続され、また前記半導体集積回路素子が前記容器の凹部に収容される位置に実装され、さらにアンテナ手段が前記容器の外部に位置するように形成されている請求項１に記載のインク残量検出器。
【請求項６】
記録装置の記録ヘッドに供給するインクを収容する容器に取り付け可能で、前記インクに振動を付与するとともに残留振動の変化を検出する圧電手段を備え、前記残留振動に基づいて前記インクの量を検出するインク残量検出器において、
前記圧電手段を収容して前記容器に取り付け可能なケースと、
前記圧電手段を所定の周波数で駆動する駆動手段、前記圧電手段の残留振動を検出する信号処理手段、前記駆動手段及び信号処理手段のそれぞれと前記記録装置との間で信号を無線により授受し、また前記記録装置から駆動電力源となる電磁波を授受する送受信手段、を構成する半導体集積回路素子と、
前記半導体集積回路素子と前記圧電手段とを接続し、かつ前記送受信手段に接続されるアンテナ手段が導電パターンとして形成された配線基板と、
からなるインク残量検出器を、
前記圧電手段が前記インクに振動を伝達できるように前記容器に設けるとともに、前記配線基板の一端側が前記容器の表面に固定されているインクジェット記録装置用インクカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に装着されて記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ、及びインクカートリッジのインク残量を検出するインク残量検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に見られるように、インクジェット記録装置の記録ヘッドにインクを供給するインク供給体にはインク残量を検出するためのインク残量検出手段が設けられ、記録装置とリンクにより通信可能に構成されている。
このインク残量検出器は、インク収容領域の上部から下部に到達する長さのフレキシブルな導電体を静電容量検出電極とするもので、導電体を容器の外周に貼り付ける操作を必要とし、製造工程が複雑化するという問題のほかに、記録装置を構成する電子部品からの電磁波放射の影響を受けやすいという問題がある。
このような問題を解消するため、特許文献２に見られるように、インク容器のインク収容領域に圧電振動子を設け、圧電素子にインクが接触している状態と、非接触な状態とにおける残留振動の変化を検出してインク残量を検出するインクカートリッジが提案されている。
これによれば、電磁放射などによる誤動作を軽減できるものの、記録装置との間でインク残量に関するデータを通信するための実用的な構造までは提案されていない。
【特許文献１】
欧州特許出願公開第１０８８６６８号
【特許文献２】
特開２００１−１４６１９号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、インクカートリッジを構成する容器に容易に取り付けることができ、かつノイズの影響を可及的に少なくしたインク残量検出器を提供することである。
また本発明の他の目的は、上記インク残量検出器を備えたインクカートリッジを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために請求項１の発明は、記録装置の記録ヘッドに供給するインクを収容する容器に取り付け可能で、前記インクに振動を付与するとともに残留振動の変化を検出する圧電手段を備え、前記残留振動に基づいて前記インクの量を検出するインク残量検出器において、前記圧電手段を収容して前記容器に取り付け可能なケースと、前記圧電手段を所定の周波数で駆動する駆動手段、前記圧電手段の残留振動を検出する信号処理手段、前記駆動手段及び信号処理手段のそれぞれと前記記録装置との間で信号を無線により授受し、また前記記録装置から駆動電力源となる電磁波を授受する送受信手段、構成する半導体集積回路素子と、前記半導体集積回路素子と前記圧電手段とを接続し、かつ前記送受信手段に接続されるアンテナ手段が導電パターンとして形成された配線基板とから構成されている。
また、請求項６の発明は、記録装置の記録ヘッドに供給するインクを収容する容器に取り付け可能で、前記インクに振動を付与するとともに残留振動の変化を検出する圧電手段を備え、前記残留振動に基づいて前記インクの量を検出するインク残量検出器において、前記圧電手段を収容して前記容器に取り付け可能なケースと、前記圧電手段を所定の周波数で駆動する駆動手段、前記圧電手段の残留振動を検出する信号処理手段、前記駆動手段及び信号処理手段のそれぞれと前記記録装置との間で信号を無線により授受し、また前記記録装置から駆動電力源となる電磁波を授受する送受信手段、を構成する半導体集積回路素子と、前記半導体集積回路素子と前記圧電手段とを接続し、かつ前記送受信手段に接続されるアンテナ手段が導電パターンとして形成された配線基板とからなるインク残量検出器を、前記圧電手段が前記インクに振動を伝達できるように前記容器に設けるとともに、前記配線基板の一端側が前記容器の表面に固定されている。
これにより、容器に凹部を形成してここにケースを収容して配線基板を引き出した状態で収容するだけで、取り付けることができ、インクカートリッジの製造工程を簡素化することができる。
また、アンテナ手段、半導体集積回路素子、圧電素子を相互に可及的に接近させて配置できるため、外部からのノイズの影響を低減することができる。
【０００５】
【発明の実施の態様】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明のインクカートリッジを使用するインクジェット記録装置の一実施例を示すものであって、キャリッジ１は、記録媒体に対向する面、この実施例では下面に４種類のインクを液滴として吐出するインクジェット記録ヘッド２が設けられ、また上面にはそれぞれ異なるインクを収容したインクカートリッジ３、４、５、６を着脱可能に搭載し、図示しない駆動機構により往復駆動されるように構成されている。
【０００６】
図２は、上述のインクカートリッジの一実施例の概観を示すものであり、また図３は組立斜視図を示すものであって、カートリッジ１０は、一方の面が開口した扁平な矩形状の有底箱型の容器本体１２と、この開口を封止する蓋体１３とを主体として構成されている。
容器本体１２の挿入方向の先端側、この実施例では底面の、長手方向の一方に偏するようにインク供給口１４が、形成されている。また、インクカートリッジ１０の挿抜時に前方、及び後方となるそれぞれの壁の上部にはそれぞれ係止部材１５、１６が容器本体１２と一体に形成されている。
【０００７】
容器本体１２は、上部と下部とにそれぞれインク収容室を形成するため、内部に枠部１８が形成されていて、その開口面がフィルム１９により封止されている。
上部のインク収容室は、さらに複数の垂直壁２０，２１，２２で複数の部屋に分割され、インク供給口１４に接続する流路には負圧発生手段を構成する膜弁２３とバネ２４とが収容され、外側を栓体２５により封止されている。なお、これら垂直壁２０，２１，２２には、それぞれ底部に相互の部屋を連通するための開口が形成されている。
【０００８】
下部のインク収容室２６と上部の最上流側のインク収容室２７は、吸い上げ流路２８により接続されている。このような構成を採ることにより、下部のインク収容室２６のインクを上部のインク収容室２７に吸い上げ、負圧発生手段により一定の負圧を付与してインク供給口１４から記録ヘッドにインクを供給することができる。
【０００９】
下部のインク収容室２６に連通する上部のインク収容室２７の上面には図４に示したように容器本体１２に凹部１２ａを形成し、この凹部１２ａに本発明が特徴とするインク残量検出器３０が収容され、フレキシブルケーブル等からなる可撓性を備えた配線基板４３が容器本体１２の上面に引き出されている。
【００１０】
配線基板４３には、インク残量検出器３０を構成する圧電振動子５６を所定の周波数で駆動する駆動手段、圧電振動子５６の残留振動を検出する信号処理手段、駆動手段及び信号処理手段のそれぞれと記録装置との間で信号を無線により授受し、また記録装置から駆動電力源となる電磁波を授受する送受信手段、インク及び容器に関する情報を記憶する記憶手段等を構成する１チップ集積回路１７が実装されている。なお、インクに関する情報とはインクの種類、インク量を、また容器に関する情報とは、製造番号や製造年月日に関する情報を指す。
【００１１】
図５は、上述のインク残量検出器の一実施例を示すものであって、ケース４０は、上部にフランジ４０ａを有し、かつ後述するセンサチップ５０を露出させる窓４０ｂを底部に形成された有底筒状体として金属の絞り加工や、高分子材料の射出成型により構成されている。
ケース４０を金属により構成すると、シールド効果により雑音などの影響を低減することができる。
【００１２】
ケース４０の底面にはセンサチップ５０の圧力室５２を露出させることができる程度の貫通孔４１ａを備えた底板４１が、接着層４５を介して固定され、窓４０ｂの部分にセンサチップ５０を載置し、センサチップ５０の表面に接触するように異方性導電体４２が収容されている。
【００１３】
異方性導電体４２の表面に配線基板４３を載置し、蓋体４４を介装して粘着性テープにより異方性導電体４２を圧縮した状態で固定して、配線基板４３を容器本体１２の表面に引き出した状態でインク残量検出器３０が構成されている。
【００１４】
配線基板４３は、図６に示したようにプリント回路技術によりアンテナ手段を構成する導電パターン４５と、後述する接続端子５８、５９と異方性導電体４２を介してコンタクトする接続用電極４６を形成し、半導体集積回路素子１７を実装して構成されている。
【００１５】
図７（イ）、（ロ）は、それぞれセンサチップ５０の一実施例を示すものであって、板材５１の中心部に貫通孔によって圧力室５２を形成し、外側となる面に振動板５３を積層、固定して基板５４が形成されている。振動板５３の表面側には下電極５５、板状の圧電振動子５６、上電極５７が形成され、それぞれの電極５５、５７は、他の領域より若干突出するように形成された接続端子５８、５９に接続されている。
【００１６】
異方性導電体４２は、接続端子５８、５９の位置でのみ圧縮されて圧縮を受けている方向にのみ導電性を発現して、配線基板４３の接続端子４６とコンタクトを形成する。
【００１７】
なお、インクジェット記録ヘッドの圧力発生室の容積を膨張、収縮させるたわみ振動型の振動子は、サイズが１ｍｍ×０．５ｍｍ以下であるから、この圧電振動子を利用することにより、極めて小型のセンサチップ５０を低いコストで製造することができる。
【００１８】
また、記録ヘッドのアクチュエータが圧電振動子により構成されている場合には、インクを吐出しない期間、例えばホームポジションに移動した時点でインク残量検出器を作動させるようにすると、回り込みによる記録ヘッドのアクチュエータの振動に起因する誤差を防止することができる。
【００１９】
さらに、ホームポジションの近傍に、インクカートリッジに電磁波を放射するアンテナや、またインクカートリッジからの無線信号を受けるアンテナを配置することにより、強度の低い電磁波で、インクレベルを確実に検出することができ、電磁波放射の対策を簡素化することができる。
【００２０】
インクカートリッジが未使用状態では下部インク収容室２６及び上部のインク収容室２７にインクが収容されている。この状態で、記録装置から電磁波を放射すると、配線基板４３のアンテナ手段４５に受信されて半導体集積回路素子１７の送受信手段から電力が供給される。
【００２１】
これにより、駆動手段が作動して圧電振動子５６が所定時間励起される。インク収容室２７にはインクが略いっぱい充填されている状態では、圧電振動子５６がインクに接触しているため、それに対応する残留振動を生じ、この振動に対応する起電力を生じる。この起電力は、信号処理手段により残留振動の状態、つまり残留振動の継続時間、または所定時間における信号レベルに変換されて送受信手段により無線信号として配線基板４３に形成されているアンテナ手段４５から記録装置に送信される。
【００２２】
印刷により記録ヘッド２でインクが消費されると、下部のインク収容室２６のインクが吸い上げ流路２８を通って上部のインク収容室に移動する。
さらにインクの消費が進んで下部のインク収容室２６が全て上部のインク収容室に吸い上げられ、さらに消費が進んで記録ヘッドから最も上流側に位置するインク収容室２７のインクのレベルが低下し始める。
【００２３】
この状態では、圧電振動子５６が大気に露出されるから、残留振動の状態がインクに接触している状態とは異なるので、少なくとも下部のインク収容室２６のインクが消費されたことを検出することができる。
【００２４】
なお、上述の実施例においては負圧発生手段を備え、インク収容室を上下２段に分割したインクカートリッジについて説明したが、インク収容室が単一体として構成され、かつ負圧発生手段を備えないインクカートリッジにあっても、上述のインク残量検出器をインクに対向する領域に配置することにより同様の作用を奏することは明らかである。
【００２５】
また、上述の実施例においては、センサチップと配線基板を異方性導電体を解して接続しているが、リード線を介して接続したり、配線基板にセンサチップを実装しても同様の作用を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクカートリッジが装着されたインクジェット記録装置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明のインクカートリッジの一実施例を示す斜視図である。
【図３】同上インクカートリッジを構成する容器本体の流路構造を示す組み立て斜視図である。
【図４】同上インクカートリッジのインク残量検出器の取り付け領域を拡大して示す断面図と、上面図である。
【図５】同上インク残量検出器の一実施例を示す組み立て斜視図である。
【図６】配線基板の一実施例を示す上面図である。
【図７】図（イ）、（ロ）は、それぞれ同上インク残量検出器を構成するセンサチップの上面図と、線Ａ−Ａでの断面図である。
【符号の説明】
１０　インクカートリッジ、１７　半導体集積回路素子、２６、２７　インク収容室、３０　インク残量検出器、４０　ケース、４１　底板、４２　異方性導電体、４３　可撓性の配線基板、５０　センサチップ、５６　圧電振動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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