JP2001141547A - 液面検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、容器に収容された液体の液面の高
さを高精度に検出できる液面検出装置を提供することを
課題とする。 【解決手段】液面検出装置１は、インクタンク２内に収
容されたインクに浮かべられたフロート４、フロート４
に取付けられた磁石６、磁石６の端部６ａが対向する側
壁２ａの外側で異なる高さ位置にそれぞれ固設されたホ
ール素子８、９、およびホール素子８、９を介して検出
した検出信号に基づいて液面レベルを検出する検出部１
６を有する。磁石６は、Ｓ極の鉛直上方にＮ極を重ねた
構造を有する。検出部１６では、磁石６のＳ極とＮ極と
の間の境界部分がホール素子８（９）の中心にきたとき
の出力の立ち下がりを検出して、液面が所定レベルにき
たことを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、容器に収容され
た液体の液面の高さを検出する液面検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、容器に収容された液体の残量を検
出する目的で液面の高さを検出する液面検出装置とし
て、例えば、インクジェットプリンタのインクタンクに
収容されたインクの液面の高さを検出する液面検出装置
が知られている。

【０００３】一般に、インクジェットプリンタは、イン
クタンクに収容されたインクを多数の細長いインクジェ
ットノズルに供給し、これら多数のノズルを介して用紙
にインクを吹き付けて画像を印刷する。このように細長
いノズルを介してインクを供給するため、インクタンク
内のインクが無くなってノズルに空気が供給されてしま
うと、ノズル内の空気を抜くことができず、印刷ヘッド
毎交換しなければならない。このため、特に、インクジ
ェットプリンタのインクタンク内のインクの残量は、高
精度に監視する必要がある。

【０００４】インク残量を監視するための従来の液面検
出装置は、例えば、インクタンクに収容されたインクの
液面と同じ高さレベルに磁性体を配置し、この磁性体を
含む磁気回路を形成して構成される。この液面検出装置
では、インクが消費されてインクの液面が低下すると、
磁性体が液面の低下に伴って下方に移動し、磁気回路の
磁束密度が変化する。そして、この磁束密度の変化が所
定レベルを超えたとき、インクがニアエンプティーであ
ることを検出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の液面
検出装置では、磁気回路に組込まれる磁石の磁気ヒステ
リシスのバラツキなどに起因して、液面の高さを高精度
に検出できない問題があった。特に、インクジェットプ
リンタのインクタンクにおいて、インクの液面高さを高
精度に検出できないと、インクの残量がエンプティーレ
ベルを下回ってもニアエンプティーを検出できずに印刷
ヘッドの多数のインクジェットノズルに空気が入り込む
といった重大な問題を生じる場合があった。

【０００６】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、容器に収容された液体の液面の高さを
高精度に検出できる液面検出装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液面検出装置は、容器に収容された液体に
浮かべられた浮き部材と、上記容器の側壁に対向する位
置関係で上記浮き部材に取付けられた磁石と、上記側壁
を介して上記磁石に対向する位置関係で上記側壁の外側
に設けられ、検出する液面の高さに応じた高さ位置に設
定され、上記磁石の磁束密度を検出し、所定レベルを超
える磁束密度を検出したとき検出信号を出力する検出素
子と、この検出素子から出力された検出信号に基づい
て、液面が所定の高さにきたことを検出する検出手段
と、を備えている。

【０００８】上述した発明の液面検出装置によると、浮
き部材に取付けられた磁石が液面の高さの変化に応じて
鉛直方向に移動され、所定の高さに配設された検出素子
を介して磁石の磁束密度が検出される。検出素子を介し
て所定レベルを超える磁束密度が検出されたとき、検出
素子に磁石が近づいたことが検出され、容器に収容され
た液体の液面が所定の高さにきたことが高精度に検出さ
れる。

【０００９】また、上述した発明によると、上記磁石
は、液面の高さ方向に異なる磁性を交互に並べて形成さ
れていることを特徴とする。これにより、検出素子を介
して磁束密度の変化をより高精度に検出でき、液面の高
さをより高精度に検出できる。

【００１０】また、上述した液面検出装置によると、上
記検出手段による検出結果に基づいて、液面が所定の高
さにきたことを表示する表示手段をさらに有する。この
ように、液面の高さが所定の高さになったことを表示す
ることにより、容器に収容された液体の残量を瞬時に判
断できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施の形態について詳細に説明する。

【００１２】図１には、インクジェットプリンタに搭載
されたインクタンク２、およびこのインクタンク２内に
収容されたインクの液面の高さを検出することによりイ
ンク残量を検出する液面検出装置１の概略構成を示して
ある。

【００１３】液面検出装置１は、インクの消費に伴い液
面が所定の高さにきたことを検出し、インク残量が所定
レベルになったことを検出する。本実施の形態では、イ
ンクタンク２がインクで満杯のときのフルレベルと、イ
ンクタンク２内のインク残量が殆ど無くなったときのニ
アエンプティーレベルと、を検出するように液面検出装
置１を設定した。

【００１４】図１に示すように、この発明の第１の実施
の形態に係る液面検出装置１は、インクタンク２に収容
されたインクに浮かべられたフロート４（浮き部材）、
インクタンク２の鉛直方向に真っ直ぐ延びた側壁２ａに
対向する位置関係でフロート４に取付けられた磁石６、
およびこの側壁２ａを介して磁石６に対向する位置関係
でインクタンク２の側壁２ａの外側面に所定のエアギャ
ップを介して対向して配置された２つのホール素子８、
９（検出素子）を有する。

【００１５】フロート４は、回転したり揺れたり振動し
たりすることなく液面の上下動に応じて鉛直方向に沿っ
て真っ直ぐ移動するように配置されている。つまり、フ
ロート４に取付けられた磁石６の端部６ａがインクタン
ク２の側壁２ａから一定距離離れた位置で鉛直方向に真
っ直ぐ移動するようになっている。

【００１６】インクタンク２の外側に配設された一方の
ホール素子８は、フルレベルの液面の高さを検出する高
さ位置に設定され、ホール素子８より鉛直下方に所定距
離離間して配設された他方のホール素子９は、ニアエン
プティーレベルの液面の高さを検出する高さ位置に設定
されている。各ホール素子８、９は、液面の高さに応じ
て上下動する磁石６の端部６ａに対向する位置で、鉛直
方向に沿って真っ直ぐな位置関係で並べられている。
尚、各ホール素子８、９は、検出したい液面の高さに合
せて位置決めすることができ、ホール素子８、９の数も
任意に設定できる。

【００１７】これらのホール素子８、９は、所定レベル
の磁束密度を有する磁場に置かれたとき起電力を生じる
ものであり、ここでは、磁石６が所定の距離まで近づい
たとき所定レベルの磁束密度を検出して所定の大きさの
起電力を生じるようになっている。また、磁石６との間
の距離がある一定距離を超えると、検出される磁束密度
が所定レベルを下回り起電力はゼロとなる。つまり、イ
ンクが消費されて液面が低下し、磁石６がホール素子８
（または９）に近づくと所定の大きさの起電力を生じ、
磁石６がホール素子８（または９）から一定距離を超え
て遠ざかると起電力がゼロとなる。

【００１８】これら２つのホール素子８、９は、ＰＣＢ
１２に実装され、コネクタ１４を介して検出部１６（検
出手段）に接続されている。検出部１６では、各ホール
素子８、９で生じる起電力による図３に示すような出力
信号に基づいて、フルレベルとニアエンプティーレベル
を検出する。

【００１９】図２にはホール素子８（９）より上方にあ
る磁石６がホール素子８（９）に近づいてから下方へ遠
ざかる状態を図示してあり、図３にはそのとき検出部１
６を介して検出されるホール素子８（９）の出力レベル
の変化をグラフにして示してある。本実施の形態で使用
する磁石６は、インクタンク２の側壁２ａに対向する端
部６ａがＳ極で側壁２ａから離れた端部がＮ極に着磁さ
れている。

【００２０】これによると、ホール素子８（９）の中心
から距離（−Ｄ）の位置に磁石６が近づいたときホール
素子８（９）の出力レベルがHighとなり、磁石６がホー
ル素子８（９）を超えて距離（Ｄ）まで離れたときにホ
ール素子８（９）の出力レベルがゼロとなっていること
がわかる。本実施の形態では、磁石６が距離（−Ｄ）の
位置に近づいたときのホール素子８（９）の出力（Hig
h）の立ち上がりを検出して液面が所定の高さにあるこ
とを検出するようにしているが、磁石６がホール素子８
（９）から離れてホール素子８（９）の出力がLowにな
る出力の立ち下がりを検出して液面を検出するようにし
ても良い。

【００２１】図４には、上述した液面検出装置１による
検出結果に基づく各種動作を制御する制御系のブロック
図を示してある。

【００２２】この制御系の制御部２０には、液面検出装
置１の検出部１６が接続され、液面検出装置１における
検出結果が制御部２０へ送られる。また、制御部２０に
は、液面検出装置１における検出結果として、インクタ
ンク２内のインク量がフルレベルであることやニアエン
プティーレベルになったことを表示する表示部２２が接
続されている。さらに、制御部２０には、インクタンク
２にインクを補給するための供給ポンプ２４、およびイ
ンクタンク２から図示しないインクジェットプリンタの
印刷ヘッドへインクを供給するための排出ポンプ２６が
接続されている。

【００２３】しかして、インクジェットプリンタが動作
されてインクタンク２内のインクが消費されると、イン
クの液面が徐々に低下し、このときホール素子８、９で
生じる起電力が検出信号として検出部１６へ出力され
る。検出部１６では、一方のホール素子８を介して送ら
れた検出信号に基づいてインクの液面がフルレベルにあ
ることを検出し、他方のホール素子９を介して送られた
検出信号に基づいてインクの液面がニアエンプティーレ
ベルに低下したことを検出する。

【００２４】検出部１６を介してインクタンク２内のイ
ンクがニアエンプティーになったことが検出されると、
制御部２０では、供給ポンプ２４を作動してインクタン
ク２へインクを補給する。補給するインクが無い場合に
は、制御部２０は、インクをヘッドへ供給するための排
出ポンプ２６を停止し、同時に表示部２２を介してイン
クの補充を促すメッセージを表示する。

【００２５】以上のように、本実施の形態によると、イ
ンクの液面に浮かべたフロート４に磁石６を固定的に設
け、インクの増減に合せて磁石６を上下に移動させ、移
動する磁石６の磁束密度を所定の高さ位置に固設したホ
ール素子８、９を介して検出し、液面が所定の高さにき
たことを検出するようにしている。このように、本実施
の形態では、インクの液面の高さ位置を直接的に検出す
るため、液面の高さを高精度に検出できる。また、液面
の高さ位置を高精度に検出できるため、例えば、インク
の残量がエンプティーレベルを超えてもニアエンプティ
ーを検出できずにノズルに空気を送り込んでしまうよう
な重大な不利益を被ることがない。

【００２６】次に、図５および図６を参照してこの発明
の第２の実施の形態について説明する。尚、この実施の
形態では、磁石のＳ極が近づくとHighレベルを出力し遠
ざかるとLowとなるＮＳスイッチタイプ又はＮＳラッチ
タイプのホール素子３０を用い、図５に示すような磁石
４２を用いた以外は、上述した第１の実施の形態と略同
じ構成を有する。

【００２７】フロート４に固設される本実施の形態の磁
石４２は、インクタンク２の側壁２ａに対向する端部４
２ａにおいて、Ｓ極に着磁された第１の部分４４の鉛直
上方にＮ極に着磁された第２の部分４６を重ねて形成さ
れている。ここでは、磁石４２の検出側の端部４２ａに
だけ着磁させているが、磁石全体を着磁させても良い。

【００２８】しかして、液面が低下して磁石４２が下方
に移動すると、Ｓ極の部分４４とＮ極の部分４６との間
の境界部分４５がホール素子３０の中心から距離（−
Ｄ）の位置にきたとき、ホール素子３０が所定レベルの
磁束密度を検出し、ホール素子３０の出力レベルがHigh
となる。そして、境界部分４５がホール素子３０の中心
と一致する位置にきたときにホール素子３０の出力がゼ
ロとなる。本実施の形態では、この出力の立ち下がりを
検出して液面が所定レベルになったことを検出する。

【００２９】以上のように、本実施の形態によると、磁
石４２の検出側の端部４２ａにおいて鉛直方向にＳ極と
Ｎ極を並ベ、両者間の境界部分４５を検出するようにし
ている。このため、本実施の形態によると、磁石に固有
の磁気ヒステリシスなどのバラツキに関係なく、液面の
高さレベルをより高精度に検出することができる。

【００３０】次に、図７および図８を参照してこの発明
の第３の実施の形態について説明する。尚、この実施の
形態では、図７に示すような磁石５０を用いた以外は、
上述した第２の実施の形態と略同じ構成を有する。

【００３１】本実施の形態の磁石５０は、インクタンク
２の側壁２ａに対向する端部５０ａにおいて、Ｓ極に着
磁された第１の部分５１の鉛直上方に境界部分５２を介
してＮ極に着磁された第２の部分５３を重ね、さらにこ
の部分５３の鉛直上方に境界部分５４を介してＳ極に着
磁された第３の部分５５を重ねて形成されている。

【００３２】しかして、液面が低下して磁石５０が下方
に移動すると、Ｎ極に着磁された第２の部分５３の中心
がホール素子３０の中心から距離（−Ｄ）の位置にきた
とき、ホール素子３０が第１の部分５１に関する所定レ
ベルの磁束密度を検出し、ホール素子３０の出力レベル
がHighとなる。そして、第１の部分５１と第２の部分５
３との間の境界部分５２がホール素子３０の中心と一致
する位置にきたときにホール素子３０の出力がゼロとな
る。

【００３３】さらに、磁石５０が下方へ移動すると、ホ
ール素子３０が第３の部分に関する所定レベルの磁束密
度を検出し、ホール素子３０の出力レベルがHighとな
る。そして、第２の部分５３の中心がホール素子３０の
中心から距離（Ｄ）だけ離れたとき、ホール素子３０の
出力がゼロとなる。

【００３４】本実施の形態では、上述した第１の部分５
１と第２の部分５３との間の境界部分５２がホール素子
３０の中心に一致したときの出力レベルの立ち下がりを
検出してインクのニアエンプティーを検出し、且つ第２
の部分５３の中心がホール素子３０の中心より下方に距
離（Ｄ）だけ離れたときのホール素子３０の出力レベル
の立ち下がりを検出してインクのエンプティーを検出す
る。

【００３５】以上のように、本実施の形態によると、磁
石５０の検出側の端部５０ａにおいて鉛直方向にＳ極、
Ｎ極、Ｓ極を交互に並ベているので、上述した各実施の
形態と比較して、液面の高さレベルをより高精度に検出
することができ、且つ、１つのホール素子３０を用いて
液面の２位置の高さを検出することもできる。

【００３６】尚、この発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可
能である。例えば、上述した第３の実施の形態では、Ｎ
極を２つのＳ極で挟んだ構造の磁石５０を用いたが、こ
れに限らず、図９に示すように１つのＳ極を２つのＮ極
で挟んだ構造を有する磁石６０を用いても良い。この場
合、ホール素子３０を介して検出される出力信号は図１
０に示すグラフのようになり、出力の立ち下がりを検出
した液面検出ができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の液面検
出装置は、上記のような構成および作用を有しているの
で、容器に収容された液体の液面の高さを高精度に検出
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態に係る液面検出装
置を示す概略図。

【図２】図１の液面検出装置による液面検出動作を説明
するための動作説明図。

【図３】図２で説明される検出動作中にホール素子を介
して出力される検出信号のレベルを示すグラフ。

【図４】液面検出装置による検出結果に基づく各種動作
を制御する制御系を示すブロック図。

【図５】この発明の第２の実施の形態に係る磁石を用い
た液面の検出動作を説明するための動作説明図。

【図６】図５で説明される検出動作中にホール素子を介
して出力される検出信号のレベルを示すグラフ。

【図７】この発明の第３の実施の形態に係る磁石を用い
た液面の検出動作を説明するための動作説明図。

【図８】図７で説明される検出動作中にホール素子を介
して出力される検出信号のレベルを示すグラフ。

【図９】この発明の変形例に係る磁石を用いた液面の検
出動作を説明するための動作説明図。

【図１０】図９で説明される検出動作中にホール素子を
介して出力される検出信号のレベルを示すグラフ。

【符号の説明】

１…液面検出装置、 ２…インクタンク、 ２ａ…側壁、 ４…フロート、 ６…磁石、 ６ａ…端部、 ８、９…ホール素子、 １６…検出部、 ２０…制御部、 ２２…表示部、 ２４…供給ポンプ、 ２６…排出ポンプ、 ３０…ホール素子、 ４２…磁石、 ４４…第１の部分、 ４５…境界部分、 ４６…第２の部分、 ５０、６０…磁石。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器に収容された液体に浮かべられた浮
   き部材と、 上記容器の側壁に対向する位置関係で上記浮き部材に取
   付けられた磁石と、 上記側壁を介して上記磁石に対向する位置関係で上記側
   壁の外側に設けられ、検出する液面の高さに応じた高さ
   位置に設定され、上記磁石の磁束密度を検出し、所定レ
   ベルを超える磁束密度を検出したとき検出信号を出力す
   る検出素子と、 この検出素子から出力された検出信号に基づいて、液面
   が所定の高さにきたことを検出する検出手段と、 を備えていることを特徴とする液面検出装置。
2. 【請求項２】 上記磁石は、液面の高さ方向に異なる磁
   性を交互に並べて形成されていることを特徴とする請求
   項１に記載の液面検出装置。
3. 【請求項３】 上記検出手段による検出結果に基づい
   て、液面が所定の高さにきたことを表示する表示手段を
   さらに有することを特徴とする請求項１または２のいず
   れか一方に記載の液面検出装置。