(57)【要約】【課題】印刷装置と通信を行うカートリッジにおいて、電磁波を用いて生成した電力から単純な回路構成で各電子部品へ電力を供給する。【解決手段】インク容器１００は、プリンタＰＴから送信された搬送波を電力生成部２４０により整流して、制御部２１０やＲＦ回路２００等を駆動するための電力を生成する。更に、電力生成部２４０により生成した電力を、ＥＥＰＲＯＭ２２０へのデータの書き込みと、圧電素子を用いたセンサＳＳの駆動に利用する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷装置に装着され、印刷用の記録材料を収容したカートリッジであって、
センサを用いて前記記録材料に関する物理量の検出を行なう検出部と、
少なくとも前記カートリッジに関する情報を不揮発的に記憶するメモリ部と、
前記印刷装置との間で無線通信を行なう通信部と、
該通信部を介して、前記印刷装置から発信された所定の制御コマンドを受信する受信部と、
当該受信した制御コマンドに基づいて、前記検出部または前記メモリ部を動作させる制御部と、
前記印刷装置から電磁誘導を利用して電力を受け取り、少なくとも前記検出部および前記メモリ部に電力を供給する単一の電源部と、
該電源部から、前記検出部および前記メモリ部に対して、いずれか一方に対する電力供給が他方への電力供給に影響を与えない形態で電力供給を行なわせる電力供給制御手段と
を備えたカートリッジ。
【請求項２】
請求項１記載のカートリッジであって、
前記電力供給制御手段は、前記検出部と前記メモリ部とを排他的に動作させる手段であるカートリッジ。
【請求項３】
請求項１記載のカートリッジであって、
前記電力供給制御手段は、前記センサへの電力供給を、時間的に分離された複数回の電圧印加により実現する手段であるカートリッジ。
【請求項４】
請求項１記載のカートリッジであって、
前記電力供給制御手段は、前記検出部または前記メモリ部へのいずれか一方の側の電源ライン間に設けられたコンデンサであるカートリッジ。
【請求項５】
請求項１記載のカートリッジであって、
前記メモリ部は、前記不揮発的な記憶のために、データの読み出しに要する電圧より高い電圧を用いて、記憶したデータの書き換えを行なう記憶素子を備えたカートリッジ。
【請求項６】
請求項１記載のカートリッジであって、
前記印刷用の記録材料はインクまたはトナーであるカートリッジ。
【請求項７】
請求項１記載のカートリッジであって、
前記センサが、圧電素子を用いたものであるカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷装置に装着されるカートリッジに関し、特に、印刷装置と無線通信を利用して所定の通信を行うカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェットプリンタ等の印刷装置に装着されるカートリッジには、そのカートリッジの製造番号や製造日、充填されたインクの種類などの個体情報を記録したメモリを備えたものがあり、また、残存するインク量を測定するためのセンサを備えたものも提案されている。印刷装置は、このようなカートリッジと所定の通信を行うことにより種々の情報をカートリッジ側とやり取りすることができる。通信は、印刷装置とカートリッジとを電気的に接触させて行うものと、電磁波を利用して非接触式に行うものがあった。印刷装置と非接触式に通信を行うカートリッジの場合は、印刷装置から直接電力が供給されないため、受信した電磁波を利用して電磁誘導により電力を生成している。電磁誘導により生成した電力は２系統の電源系統に分けられ、それぞれ上述のメモリ部と検出部とに接続されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電源系統を２系統用いることにより、回路構成は複雑になっていた。特に、電磁波を利用して電磁誘導により電力を生成する場合は、電力供給が限られるので、２つの電源回路を持つ余裕がなく、回路構成を単純化する要求が存在した。他方、圧電素子を用いた検出部は、圧電素子を駆動するのに高い電力が必要であり、検出部用の電源回路をメモリ部用の電源回路と兼用することは困難であった。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、メモリ部側の処理に影響を与えることなく、１つの電源系統でメモリ部と検出部とに電力を供給する機能を備えたカートリッジを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題の少なくとも一部を解決する本発明のカートリッジは、
印刷装置に装着され、印刷用の記録材料を収容したカートリッジであって、
圧電素子を用いて該カートリッジに関する物理量の検出を行なう検出部と、
少なくとも当該カートリッジに関する情報を不揮発的に記憶するメモリ部と、
前記印刷装置との間で無線通信を行なう通信部と、
該通信部を介して、前記印刷装置から発信された所定の制御コマンドを受信する受信部と、
当該受信した制御コマンドに基づいて、前記検出部または前記メモリ部を動作させる制御部と、
前記印刷装置から電磁誘導を利用して電力を受け取り、少なくとも前記検出部および前記メモリ部に電力を供給する単一の電源部と、
該電源部から、前記検出部および前記メモリ部に対して、いずれか一方に対する電力供給が他方への電力供給に影響を与えない形態で電力供給を行なわせる電力供給制御手段と
を備えることを要旨としている。
【０００６】
本発明のカートリッジによれば、メモリ部側に影響を与えることなく、１つの電源系統でメモリ部と検出部とに電力を供給することが可能になる。また、メモリ部へのアクセスと、検出部による検出処理を異なるタイミングで行なうようにすれば、メモリ部へアクセスする際の電力と検出部による検出処理を行なうための電力はお互いに影響を与えなくなる。また、圧電型のセンサの場合、複数回電圧を加えれば、検出に必要な電力を確保できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（１）インク容器の概略構成：
以下、本発明の実施の形態について実施例に基づき説明する。図１は、インク容器１００の外観斜視図である。インク容器１００の下部には、プリンタの印刷ヘッドにインクを供給するためのインク供給口１１０が設けられており、上部にはプリンタと電波により通信するためのアンテナ１２０や、インク量を測定するセンサＳＳを含むロジック回路１３０が備えられている。なお、本実施例ではインクジェット記録装置に用いられるインク容器１００について説明するが、インク容器１００に限らず、レーザプリンタに用いるトナーを収容したトナー容器であってもよい。
【０００８】
本実施例では、センサＳＳに圧電アクチュエータを用いるものとした。インク容器１００は、圧電アクチュエータに電圧を印加して逆圧電効果により圧電素子を振動させ、その残留振動の圧電効果により発生する電圧の変化からその振動周波数を測定する。この周波数は、インク容器に残存するインク量に応じて変化するため、インク量の測定に用いることができる。出願人の実験によれば、この周波数が９０ＫＨｚのときはインクが十分に存在し、１１０ＫＨｚのときはないものとして判別することができた。もちろん、この周波数はインク容器の容積に応じて変化するものであり、すべてのインク容器について一義的に定められるものではない。なお、本実施例では、センサとして圧電アクチュエータを用いて説明したが、容器内のインクやトナー等の記録材料の状態を測定することが可能であれば、他のセンサであっても良い。
【０００９】
（２）インク容器の電気構成：
図２は、インク容器１００に備えられたロジック回路１３０のブロック図である。ロジック回路１３０は、ＲＦ回路２００、制御部２１０、ＥＥＰＲＯＭ２２０、インク量検出部２３０、電力生成部２４０を備えている。
【００１０】
ＲＦ回路２００は、アンテナ１２０を介してプリンタＰＴから受信した電波を復調する復調部２０１と、制御部２１０から入力した信号を変調してプリンタＰＴに送信する変調部２０２とを備えている。プリンタＰＴは２７．１２ＭＨｚの搬送波を発信しており、この搬送波をＡＳＫ変調することにより制御コマンドをインク容器１００に送信する。ＡＳＫ変調とは搬送波の振幅をデジタル信号に対応させて変化させる方式である。
【００１１】
一方、制御部２１０からプリンタＰＴに返信されるコマンドやデータは、変調部２０２によりＰＳＫ変調して送信を行う。ＰＳＫ変調とは、搬送波の位相をデジタル信号に対応させて変化させる方式である。プリンタＰＴとインク容器１００とは、このような方式により相互に通信を行う。なお、ここで説明した変調方式は例示に過ぎず、他の変調方式を利用可能であることはいうまでもない。
【００１２】
本実施例では、制御部２１０は、ＣＰＵ２１１，ＲＯＭ２１２，ＲＡＭ２１３を備えており、復調部２０１により復調された制御コマンドに応じて種々の処理を行うものとした。この処理は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ２２０に記録された情報を読み出してプリンタＰＴに送信したり、インク量検出部２３０を用いてインク量を検出したりする処理である。これらの処理は、コンピュータを用いず、ロジック回路のみによるハードウェアシーケンスにより実現することも可能である。
【００１３】
電力生成部２４０は、ＲＦ回路２００が受信した搬送波を整流して電力を生成する。ここでは、生成される電力の出力電圧は５Ｖである。図では結線を省略したが、電力生成部２４０は、ＲＦ回路２００や制御部２１０、ＥＥＰＲＯＭ２２０等に接続されており、その出力は、各々を駆動するための電力源として用いられる。
【００１４】
ＥＥＰＲＯＭ２２０にはインク容器１００の製造番号や製造日、充填されたインクの種類等の情報が予め記録されている。制御部２１０は、プリンタＰＴからの指示によりこれらの情報をＥＥＰＲＯＭ２２０から読み取り、送信する。ＥＥＰＲＯＭ２２０には、上記以外の情報も書込み可能であり、例えば後述の方法によって検出したインク量に関するデータを書き込むことができる。なお、データの消去や書き込みにはＥＥＰＲＯＭ２２０内部では５Ｖよりも高い電圧（６Ｖ〜１２Ｖ）が必要になるため、チャージポンプを内蔵している。
【００１５】
（３）インク量検出部の回路構成：
図３は、インク量検出部２３０の回路構成である。図示するようにインク量検出部２３０は、制御部２１０からの充電信号を入力する端子ＴＡと、放電信号を入力する端子ＴＢ、および、コンパレータＣＰの信号を制御部２１０に出力する端子ＴＣとを備えている。
【００１６】
トランジスタＴｒ１はＰＮＰ型トランジスタであり、ベースは端子ＴＡと接続され、エミッタは電力生成部２４０に接続されている。そしてコレクタは抵抗器Ｒ１を介してセンサＳＳに接続されている。一方、トランジスタＴｒ２はＮＰＮ型トランジスタであり、ベースは端子ＴＢに接続され、コレクタは抵抗器Ｒ２を介してセンサＳＳに接続されている。そしてエミッタは接地されている。
【００１７】
センサＳＳの一端は接地されており、抵抗器Ｒ１，Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と接続された他端はアンプＡＰにも接続されている。アンプＡＰはさらにコンパレータＣＰに接続されており、コンパレータＣＰの出力端子は端子ＴＣに接続されている。
【００１８】
（４）処理
以下、インク容器における処理について説明する。図４は、制御部２１０が制御コマンドを受信した際の処理を示すフローチャートである。制御部２１０は、プリンタＰＴから復調部２０１を介して制御コマンドを受信すると（ステップＳ２０）、制御コマンドを制御コマンドテーブル２６０に受信日時をあわせて保存する（ステップＳ２５）。
【００１９】
図５は、制御部２１０がメモリアクセス処理とインク量測定処理の制御をする処理を示すフローチャートである。まず、先述した制御コマンドテーブル２６０から、保存日時の最も古い制御コマンドを検索する（ステップＳ３０）。制御コマンドテーブルに制御コマンドが保存されていない場合は（ステップＳ３５）、何もしないで処理を終える。制御コマンドが存在した場合（ステップＳ３５）、その制御コマンドがメモリアクセス処理を指示する制御コマンドなのか、インク量測定処理を指示する制御コマンドなのか判別する（ステップＳ４０）。
【００２０】
メモリアクセス処理を指示する制御コマンドである場合（ステップＳ４０）、メモリアクセス処理を行なう（ステップＳ５０）。メモリアクセス処理では、制御部２１０が、ＥＥＰＲＯＭ２２０に保存されているインク残量情報やインク容器を特定するためのＩＤ情報などを読み出したり、ＥＥＰＲＯＭ２２０にインク残量情報などを書き込んだりする。制御部２１０は、情報を読み出した場合は、その情報を変調部２０２を介してプリンタＰＴに送信する。
【００２１】
一方、インク量測定処理を指示する制御コマンドである場合は（ステップＳ４０）、インク量測定処理を行なう（ステップＳ５０）。図６は、インク量測定処理を表わすフローチャートである。まず、制御部２１０は、充電信号をインク量検出部２３０に出力する（ステップＳ１０１）。次に、所定時間経過後に放電信号を出力する（ステップＳ１０２）。制御部２１０は、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の処理を２回繰り返す（ステップＳ１００，Ｓ１０３）。その後、インク量検出部２３０からのコンパレータ出力を入力する（ステップＳ１０４）。制御部２１０はこのコンパレータ出力からセンサＳＳの振動周波数を測定し、その周波数に応じてインク量の状態を判別する（ステップＳ１０５）。制御部２１０は、この周波数が９０ＫＨｚのときはインクが十分に存在すると判断し（ステップＳ１０６）、１１０ＫＨｚの時にはないものとして判断する（ステップＳ１０７）。このように判断した結果は、ＲＦ回路２００を介してプリンタＰＴに送信する（ステップＳ１０８）。制御部２１０は、以上の処理によりインク容器内に残存するインク量を測定する。
【００２２】
以下、図７で示すタイミングチャートと図３を参照して上記動作を説明する。トランジスタＴｒ１は、制御部２１０からの充電信号がハイになるとオン状態となる。そのため、電力生成部２４０により生成した電圧が抵抗器Ｒ１を介してセンサＳＳに印加されることとなり、センサＳＳの圧電素子が逆圧電効果によって歪む。次に、制御部２１０が充電信号をローにして放電信号をハイにすると、トランジスタＴｒ２がオン状態になり、センサＳＳが抵抗器Ｒ２を介して放電される。通常、圧電素子を振動させるために１８Ｖ程度の高い電圧が必要となるが、電力生成部２４０は、５Ｖしか生成しない。よって、圧電素子の振動に必要なエネルギを圧電素子に与える為に、圧電素子に２回電圧を加える。つまり、先述したように、制御部２１０は、充電信号出力と放電信号出力を２度繰り返す。そのエネルギによってセンサＳＳの圧電素子は振動し、圧電効果によって電圧の変化が生じる。アンプＡＰはこの電圧の変化を増幅する。コンパレータＣＰは、この増幅された電圧の変化をハイ／ローの２つの信号に変換して制御部２１０に出力する。制御部２１０は、このように入力した信号から、センサＳＳの振動周波数を算出して、インク容器１００内のインク量を測定する。
【００２３】
以上説明した実施例によれば、１つの電力源でメモリアクセス処理に必要になる電力とインク量測定処理に必要になる電力を確保することが可能となる。メモリアクセス処理とインク量測定処理を異なるタイミングで行ない、お互いに他の処理の影響を受けることもない。また、圧電素子に複数回電圧を加えることで、インク量測定処理において必要なエネルギを確保することが可能となる。また、メモリアクセス処理に必要な最低限の電圧も確保されている。
【００２４】
更に、１つの電力源で回路構成を行なうことにより、回路構成を簡略化することが可能になる。特に本発明では電磁誘導による発電を行なっており、電力供給が限られているため、１つの電源回路で発明を構成することが望ましく、その点でも回路構成を簡略化できる点はメリットである。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、更に様々な形態で実施しうることは勿論である。例えば、上記インク量測定処理では、ステップＳ１０８においてインクの残存状態を表すデータをプリンタに送信するものとしたが、それと同時に、あるいは代替してＥＥＰＲＯＭ２２０にそのデータを書き込むこととしてもよい。こうすることにより、インク容器１００をプリンタＰＴから取り外して他のプリンタに装着した場合に、再度インク量の測定をしなくても即座にインクの残存状態を知ることができる。
【００２６】
また、実施例では、インクを収容するインク収容室を１つ具備したインク容器１００について説明したが、インク収容室を複数有するインク容器１００にも本発明を適用可能である。このようなインク容器１００では、インク収容室毎に異なる種類のインクを収容することができるため、収容室毎にセンサとＥＥＰＲＯＭを備えることが多い。
【００２７】
更に実施例では、圧電素子が十分振動するだけのエネルギを圧電素子に対して与えるために、センサＳＳに２度加圧したが、２度に限らず、必要ならば更に多くの回数分加圧してもよい。また、１度の加圧で与えるエネルギが圧電素子の振動に十分ならば、１度の加圧でもよい。また、圧電素子が十分振動するだけのエネルギを圧電素子に対して与えるためには、コンデンサを設けてもよい。
【００２８】
また、実施例では、制御部２１０はコンパレータ出力からセンサＳＳの振動周波数を測定し、その周波数に応じてインク量の状態を判別し、結果をプリンタＰＴに送信するが、インク有無の判断を行なうことなく、コンパレータ出力の複数パルスの期間だけ基準クロックをカウントして、そのカウント結果だけを送信するものとしてもよい。
【００２９】
更に、本発明のインク容器において、アンテナ１２０およびロジック回路１３０の全部または一部を１チップ化したシステムＬＳＩとして構成しても良い。
【００３０】
更に実施例では、プリンタＰＴ側のアンテナは送受信共用アンテナで、ロジック回路１３０側のアンテナ１２０も送受信共用アンテナであるが、プリンタＰＴ側のアンテナは送信用アンテナと受信用アンテナが別個に存在し、ロジック回路１３０側のアンテナ１２０のみ送受信共用アンテナであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】インク容器１００の外観斜視図である。
【図２】インク容器１００のロジック回路のブロック図である。
【図３】インク量検出部２３０の回路構成である。
【図４】制御コマンド受信時の制御部２１０のフローチャートである。
【図５】制御部２１０がメモリアクセス処理とインク量測定処理の制御をする処理を示すフローチャートである。
【図６】制御部２１０が実行するインク量測定処理のフローチャートである。
【図７】インク量検出部２３０を構成する回路のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１００…インク容器
１１０…インク供給口
１２０…アンテナ
１３０…ロジック回路
２００…ＲＦ回路
２０１…復調部
２０２…変調部
２１０…制御部
２２０…ＥＥＰＲＯＭ
２３０…インク量検出部
２４０…電力生成部
２６０…制御コマンドテーブル
【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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