专利名称：可测量消耗品的残余量的消耗品容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造可测量消耗品容器内的消耗品的残余量的消耗品容器的技术。
背景技术：
近年来，作为计算机的输出装置，喷墨打印机正在普及。通常，作为消耗品的喷墨打印机的墨水通过被容纳在墨盒中而被提供。作为测量墨盒中所容纳的墨水的残余量的方法，例如日本专利文献特开2001-147146号公报所公开的那样也提出了利用压电元件直接测量的方法。
在该方法中，首先，通过向墨盒中所安装的压电元件施加电压波来使压电元件的振动部振动。接着，根据由残留在压电元件的振动部上的残留振动所产生的反电动势的周期的变动来测量消耗品的残余量。
然而，在这种方法中产生了下述问题，即，常常由于无意的振动噪声而使得S/N比下降，从而不能正确测量。另一方面，为了提高S/N比而通过人工调节每个墨盒的电路会使得负担很大。这样的问题不仅限于墨盒，一般来说，这是可利用压电元件测量消耗品的残余量的消耗品容器共同的问题。
发明内容
本发明正是为了解决现有技术中的上述问题而完成的，其目的在于，提供一种在可利用压电元件测量消耗品的残余量的消耗品容器中，抑制噪声的技术。
本发明的第一方式是一种可测量所容纳的消耗品的残余量的消耗品容器。该消耗品容器包括消耗品罐，用于容纳所述消耗品，并安装有压电元件；检测信号生成电路，用于进行所述压电元件的充电和放电，并生成包括周期信息的检测信号，所述周期信息表示所述压电元件放电后的输出电压波的周期；控制部，用于对由所述检测信号生成电路进行的所述压电元件的充电和放电进行控制。在该消耗品容器中，所述检测信号生成电路包括比较器，用于确定所述输出电压波的电压是否比残余量检测用基准电压高，并根据所述确定结果生成脉冲；信号生成部，响应于所述脉冲而生成所述检测信号；并且，所述控制部可以改变所述残余量检测用的基准电压。
本发明的第一方式是消耗品容器，其可以只提取放电后的压电元件的自由振动所引起的电压波中比残余量检测用基准电压高的信号。由于该基准电压可以改变，所以可以通过设定在除去噪声方面优选的值来提高测量的可靠性。该测量是为了生成可用于确定消耗品的残余量是否比预定量多的周期信息。此处，所谓压电元件，是具有根据充放电而变形的反压电效应和根据变形而产生电压的压电效应这两个特性的元件。
本发明的第二方式是一种可测量所容纳的消耗品的残余量的消耗品容器。该消耗品容器包括消耗品罐，用于容纳所述消耗品，并安装有压电元件；检测信号生成电路，用于进行所述压电元件的充电和放电，并生成包括振幅信息的检测信号，所述振幅信息表示所述压电元件放电后的残留振动的振幅是否比预定的阈值大；控制部，用于对由所述检测信号生成电路进行的所述压电元件的充电和放电进行控制。在该消耗品容器中，所述振幅信息可用于确定所述消耗品的残余量是否比预定量多；所述控制部可以改变所述预定的阈值。
本发明的第二方式可生成振幅信息，所述振幅信息可用于确定消耗品的残余量是否比预定量多。该振幅信息作为表示压电元件放电后的残留振动的振幅是否比预定的阈值大的信息而被生成。因为该基准值可变化，所以通过适当设定该基准值可以简易地测量墨水残余量。此外，放电特性也可以根据消耗品的残余量是否比预定量多来设定，使得振幅出现差别，也可以通过反复试验来设定。
在所述消耗品容器中，所述控制部最好还可进一步调节由所述检测信号生成电路而进行的所述压电元件的放电的放电时间常数和放电时间中的至少一个，从而改变所述压电元件的放电特性。
这样，在消耗品的残余量比预定量多时和少时，可以设定放电特性，使得残留振动的振幅出现大的差别，由此可以进一步提高测量的可靠性。
在上述消耗品容器中，所述检测信号生成电路也可以根据所述压电元件放电后的输出电压比作为所述阈值的残余量检测用基准电压高的峰值部分的数值而生成所述检测信号。
其中，在此时，所述控制部最好在所述消耗品的残余量比预定量多时，设定所述残余量检测用基准电压，使得所述峰值部分的数值位于预定的范围内。这样，可以提高基于峰值部分的测量的可靠性。
或者，在上述消耗品容器中，所述控制部也可以在所述消耗品的残余量比预定量多时，设定所述残余量检测用基准电压，使得所述峰值部分的数值为零。
这样，检测信号生成电路可以基于压电元件放电后的输出电压是否具有比基准电压高的预定的峰值部分来简易地生成检测信号。
在上述消耗品容器中还具有非易失性存储器，用于存储表示压电元件特性信息与所述残余量检测用基准电压之间关系的残余量检测用基准电压设定信息，其中所述压电元件特性信息表示所述压电元件的特性，并且，所述控制部最好可根据预先提供的所述压电元件特性信息和所述残余量检测用基准电压设定信息而设定所述残余量检测用基准电压。
若这样地测量压电元件的特性并生成压电元件特性信息，并根据该信息来设定压电元件的放电特性，则可以减少由于压电元件的特性的偏差而导致的所要求的残余量检测用基准电压的设定负担。此外，压电元件的特性测量的负担例如可以通过在进行压电元件的产品检查时一并进行来减小。
在上述消耗品容器中，所述压电元件特性信息也可以是根据对所述压电元件的特性的测量而从多个等级中所选择出的等级；所述控制部也可以根据所述所选择的等级而设定所述残余量检测用基准电压。
在上述消耗品容器中最好具有测试模式，所述测试模式是所述控制部针对所述检测信号生成电路，对从所述压电元件的充电和放电中最后进行的那个开始经过了预定的时间后的所述压电元件的输出电压进行测量，并根据所述压电元件的输出电压波是否具有比功能确认用基准电压高的峰值部分来生成故障检测信号。
该故障检测信号因为可以应用于确定消耗品容器有无故障，所以可以进行包括压电元件与其控制电路的消耗品容器的故障的检测。
在上述消耗品容器中还可以具有非易失性存储器，用于存储表示压电元件特性信息与所述功能确认用基准电压之间关系的功能确认用基准电压设定信息，其中所述压电元件特性信息表示所述压电元件的特性；并且，所述控制部还可以根据预先提供的所述压电元件特性信息和所述功能确认用基准电压设定信息而设定所述功能确认用基准电压。
在上述消耗品容器中，所述压电元件特性信息也可以是根据对所述压电元件的特性的测量而从多个等级中所选择出的等级；所述控制部也可根据所述所选择的等级而设定所述功能确认用基准电压。
此外，本发明可以以各种方式实现，例如，可以以下述方式实现，即残余量测量装置、残余量测量方法以及残余量测量控制装置、用于实现这些方法或装置的功能的计算机程序、存储该计算机程序的记录介质、包括该计算机程序并在载波中被具体化了的数据信号、该印刷装置中所用的印刷头和墨盒、及其组合等。
图1是本发明的实施例中的墨盒100的外观立体图；图2是表示安装于墨盒100的盒体140的侧面部分的传感器SS的剖面的剖面图；图3是安装于墨盒100中的逻辑电路130的框图；图4是表示墨水残余量检测电路230与传感器SS的电路结构的电路图；图5是安装于墨水残余量检测电路230中的脉冲计数器235的框图；图6是本发明第一实施例中的墨水残余量测量处理的流程图；图7是表示墨水残余量检测电路230和传感器SS的动作的时序图；
图8是表示传感器等级与噪声减小用基准电压的设定状态的关系的说明图；图9是表示压电元件PZT的施加电压(与接地电位的电位差)的说明图；图10是表示包括传感器SS的传感器振动系统的频率响应函数(传递函数)的说明图；图11是表示响应于来自压电元件PZT的放电而在压电元件PZT上产生电压的状态的说明图；图12是表示响应于来自压电元件PZT的放电而在压电元件PZT上产生电压的状态的说明图；图13是表示本发明实施例中的放电特性设定处理的内容的说明图；图14是表示本发明第二实施例中的墨水残余量测量处理的方法的流程图；图15是表示本发明第二实施例中的传感器等级与基准电位Vref的设定状态的关系(表格)的说明图；图16是使本发明第二实施例中的施加电压(放电时)的波形与传感器振动系统的频率响应函数重叠的说明图；图17是表示本发明第二实施例中的压电元件PZT的输出电压的说明图。
具体实施例方式
下面，基于实施例，按以下顺序说明本发明的实施方式。
A.本发明第一实施例中的墨盒的构造B.本发明第一实施例中的墨盒的电气结构C.本发明第一实施例中的墨水残余量检测部的电路结构D.本发明第一实施例中的墨水残余量测量处理E.本发明第一实施例中的放电特性设定处理的内容F.本发明第二实施例中的墨水残余量测量处理G.变形例
A.本发明第一实施例中的墨盒的构造图1是本发明第一实施例中的墨盒100的外观立体图。墨盒100包括盒体140，其内部储存有作为消耗品的一种墨水。在盒体140的下部设有供墨口110，用于给后述的打印机提供墨水。在盒体140的上部装有天线120和逻辑电路130，用于通过电波与打印机进行通信。在盒体140的侧面部分安装有用于墨水残余量的测量的传感器SS。传感器SS与逻辑电路130电连接。
图2是表示安装于墨盒100的盒体140的侧面部分的传感器SS的剖面的剖面图。传感器SS包括具有称为压电效应和反压电效应的压电元件特性的压电元件PZT；向压电元件PZT施加电压的两个电极10、11；和传感器附件12。电极10、11连接在逻辑电路130上。传感器附件12是具有从压电元件PZT向墨水和盒体140传导振动的薄膜的传感器SS的构造部分。
图2(a)表示残余有预定量以上的墨水，从而墨水的液面比传感器SS的位置(图1)高的情况。图2(b)表示没有残余预定量以上的墨水，从而墨水的液面比传感器SS的位置低的情况。
从这些附图可知，在墨水的液面比传感器SS的位置高时，传感器SS、墨水和盒体140构成振动体，而在墨水的液面比传感器SS的位置低时，传感器SS、盒体140和只有附着在传感器SS上的少量墨水构成振动体。其结果是，压电元件PZT周围的振动特性根据墨水的残余量而变化。在本实施例中，利用这种振动特性的变化来进行墨水残余量的测量。此外，关于测量方法的详细内容将在后面叙述。
B.本发明第一实施例中的墨盒的电气结构图3是安装于墨盒100中的逻辑电路130的框图。逻辑电路130包括RF电路200、控制部210、作为非易失性存储器的EEPROM 220、墨水残余量检测电路230、功率发生部240和充电泵电路250。
RF电路200包括解调部201和调制部202，所述解调部201对经由天线120从打印机20接收的电波进行解调；所述调制部202用于对从控制部210接收的信号进行调制并发送给打印机20。打印机20利用天线121通过预定频率的载波将基带信号发送给墨盒100。另一方面，墨盒100可以不使用载波，而是通过使天线120的负载变动来使天线121的阻抗变动。墨盒100利用该阻抗的变动将信号发送给打印机20。这样，墨盒100与打印机20就可以进行双向通信了。
功率发生部240对RF电路200接收到的载波进行整流，从而以预定的电压(例如5V)产生功率。功率发生部240将功率提供给RF电路200、控制部210、EEPROM 220和充电泵电路250。充电泵电路250升压到传感器SS所要求的预定电压后，将功率提供给墨水残余量检测电路230。
C.本发明第一实施例中的墨水残余量检测部的电路结构图4是表示墨水残余量检测电路230与传感器SS的电路结构的电路图。墨水残余量检测电路230包括PNP型晶体管Tr1、NPN型晶体管Tr2、充电时间常数调节用电阻器R1、放电时间常数调节用电阻电路Rs、放大器232和脉冲计数器235。传感器SS通过两个电极10、11(图2)连接到墨水残余量检测电路230上。
放电时间常数调节用电阻电路Rs具有四个放电时间常数调节用电阻器R2a、R2b、R2c、R2d和分别与其相连的四个开关Sa、Sb、Sc、Sd。四个开关Sa、Sb、Sc、Sd可以通过控制部210进行开闭。通过该开闭的组合，控制部210可以设定放电时间常数调节用电阻电路Rs的阻值。
PNP型晶体管Tr1如下那样连接。基极与端子TA相连接，所述端子TA作为来自控制部210的控制输出而接收充电控制信号S1。发射极经由充电时间常数调节用电阻器R1连接到充电泵电路250。集电极连接在作为传感器SS的一个电极的电极10上。作为传感器SS的另一电极的电极11接地。
NPN型晶体管Tr2如下那样连接。基极与端子TB相连接，所述端子TB作为来自控制部210的控制输出而接收放电控制信号S2。集电极连接在作为传感器SS的一个电极的电极10上。发射极经由可如上述那样改变电阻值的放电时间常数调节用电阻电路Rs接地。
脉冲传感器235经由将压电元件PZT输出的电压放大的放大器232连接到压电元件PZT上所连接的电极10上。脉冲计数器235连接在控制部210上，以便可用接收来自控制部210的控制输出。
图5是安装于墨水残余量检测电路230中的脉冲计数器235的框图。脉冲计数器235包括比较器234、计数器控制部236、计数部238和图中未示出的振荡器。作为分析对象的放大器232的输出Q232与作为比较对象的基准电位Vref被输入到比较器234中。计数器控制部236与计数部238连接在控制部210上。此外，墨水残余量检测电路230和基准电位Vref分别相当于权利要求书中的“检测信号生成电路”和“残余量检测用基准电压”；计数器控制部236及计数部238相当于权利要求书中的“信号生成部”。
D.本发明第一实施例中的墨水残余量测量处理图6是表示本发明第一实施例中的墨水残余量测量处理的方法的流程图。图7是表示墨水残余量检测电路230和传感器SS的动作的时序图。该处理例如是，响应于打印机20的电源开关的操作，通过墨盒100与打印机20双方来执行。
在墨盒100中，压电元件PZT在时刻t0～t1被充电，而在时刻t2～t3期间(第一窗口W1)被放电。然后，在一定的待机时间之后，测量压电元件PZT的输出电压波的周期(第二窗口W2)。具体地说，对压电元件PZT输出的电压波产生了预定数目(例如5个)的期间内的、时钟信号CLK的数量进行计数。另一方面，打印机20根据所计数的值计算出电压波的频率，并根据所计算出的频率推定墨水的残余量的状态。具体地说，进行以下处理。
在步骤S100中，控制部210(图4)设定压电元件PZT的放电时间常数和基准电位Vref。压电元件PZT的放电时间常数的设定通过开闭放电时间常数调节用电阻电路Rs的四个开关Sa、Sb、Sc、Sd来进行。该处理的详细内容将在后面叙述。另一方面，基准电位Vref的设定根据传感器等级和后述的表格自动进行。此外，传感器等级和该表格都是在墨盒110的制造时被存储到EEPROM 220中的。
图8是表示第一实施例中的传感器等级与基准电压Vref的设定状态的关系(表格)的说明图。传感器等级是表示施加电压(或者输出电压)与变形的关系及其他传感器特性的等级。传感器等级的确定例如通过传感器SS的制造者实际测量传感器的特性来进行。在本实施例中，传感器SS被分类成从A到H的8个阶段的传感器等级。此外，传感器等级相当于权利要求中的“压电元件特性信息”。
在步骤S110中，控制部210(图4)向端子TA输出预定的充电控制信号S1，从而导通晶体管Tr1(图7的时刻t0)。由此，电流从充电泵电路250流入到压电元件PZT中，并通过该电流向具有电容的压电元件PZT施加电压。此外，在初期状态，两个晶体管Tr1、Tr2都被关断。
控制部210在时刻t1关断晶体管Tr1，使墨水残余量检测电路230待机直至时刻t2。直至时刻t2的待机是为了使由于施加电压而导致的压电元件PZT的振动衰减。此外，计时是利用控制部210内部的图中未示出的时钟进行的。
在步骤S120中，控制部210(图4)向端子TB发送预定的放电控制信号S2，从而将晶体管Tr2在时刻t2导通，并在时刻t3关断。由此，仅在从时刻t2到时刻t3之间进行从压电元件PZT的放电。压电元件PZT通过该放电而急剧变形，从而激励传感器振动系统振动。传感器振动系统在本实施例中是包括传感器SS(图2)和传感器SS周边的盒体以及墨水的系统。
图9是表示放电时的压电元件PZT的放电波形的说明图。图9(a)是表示时间区域中的放电波形的说明图。各时刻的电压如下(1)放电开始时刻t2电位Vch(充电泵电路250的输出电位)；(2)时间常数时刻td从电位Vch下降了63.2％的电位；(3)放电结束时刻t3比接地电位稍高的电位(图9)。此处，时间常数时刻td是从放电开始时刻t2经过了时间常数的时刻。放电结束时刻t3是根据传感器SS的特性，作为测量优选的放电结束时刻而预先设定的时刻。关于这些设定方法将在后面详细叙述。此外，在本说明书中，从放电开始时刻t2到放电结束时刻t3的、压电元件PZT与大地处于导通关系的时间称为放电时间。
图9(b)是表示频率区域中的施加电压的基本波与多个高频波的说明图。这是假定了第一窗口W1(图7)中压电元件PZT的施加电压的波形永久反复的傅立叶分析结果的示意图。其结果可知，施加电压成为由作为放电时间的倒数的基本频率和具有其整数倍频率的高频波构成的电压波。此处，如果为了易于理解说明而假定压电元件PZT的变形与施加电压成线性关系，则激振力的波形与施加电压的波形一致。
图10是表示包括传感器SS的传感器振动系统的频率响应函数(传递函数)。所谓频率响应函数，是表示传感器振动系统的振动传递系统的输入与输出的关系的函数，通过输入的傅立叶频谱与输出的傅立叶频谱之比来表示。即，本实施例的频率响应函数是压电元件PZT的放电波形(与激振力成线性关系)的傅立叶频谱与传感器振动系统的自由振动的傅立叶频谱之比。
图10的第一模式与第二模式表示传感器振动系统的两个固有模式。所谓固有模式，就是传感器振动系统振动而成的形状。换言之，所有的物体在振动时具有各自固有的形状，从而不能以其以外的形状振动。该固有形状就是固有模式。物体的固有模式可以通过模型解析来求得。
假定墨盒100具有以下两个振动模式。
(1)第一模式是，传感器SS(图2)具有的凹部的边缘部分成为振动的波节，并且凹部的中心成为振动的波幅，从而变形为碗形的振动模式。
(2)第二模式是，传感器SS具有的凹部的边缘部分与中心部分双方为振动的波节，并且边缘部分和中心部分的中间部从中心部来看，左右两个地方成为振动的波幅，从而变形为秋千形的振动模式。
图10的实线表示墨水残余预定量以上，从而墨水的液面比传感器SS的位置(图1)高时(图2(a))的频率响应函数。图10的虚线表示墨水没有残余预定量以上，从而墨水的液面比传感器SS的位置低时(图2(b))的频率响应函数。
此外，“墨水液面比传感器SS的位置高时”和“墨水的液面比传感器SS的位置低时”分别相当于权利要求书中的“消耗品的残余量比预定量多时”和“消耗品的残余量比预定量少时”。
频率响应函数这样根据墨水的液面而变化是因为，如前所述那样，压电元件PZT周边的振动特性发生变化的缘故。振动特性的变化是由以下引起的，即在墨水的液面比传感器SS的位置高时，传感器SS与墨水以及盒体140构成振动体，而在墨水的液面比传感器SS的位置低时，传感器SS与盒体140以及只有附着在传感器SS上的少量墨水构成振动体。
这样，传感器振动系统只在第一模式和第二模式的固有振动频率下产生由激振所导致的自由振动。另一方面，即使在其他频率下压电元件PZT激励传感器振动系统振动，传感器振动系统中产生的自由振动也会立即衰减到极小。
图11是表示响应于来自压电元件PZT的自由振动而在压电元件PZT上产生电压的状态的说明图。图11(a)是，使频率区域中的施加电压(放电时)的波形(图9(b))与传感器振动系统的频率响应函数的后述中间值重叠，并分别用实线和点划线表示。图11(b)表示压电元件PZT的输出电压。
频率响应函数的中间值是图10所示的虚线和实线的频率方向的中间值(例如对数的中间值)。采用这样的值是为了无论墨水的残余量的多少都使电压稳定地从压电元件PZT输出。在该第一实施例中，第一模式和第二模式的固有振动频率是表示以频率响应函数的中间值为基准的值。
从图11(a)可知，调整放电波形的基本波的频率，使得其与传感器振动系统的第一模式的固有振动频率大体一致，并使得与传感器振动系统的第二模式的频率一致的放电波形的高频波不存在。由此，只在传感器振动系统的第一模式的固有振动频率中产生大的自由振动。其结果是，只在传感器振动系统的第一模式的固有振动频率中，压电元件PZT上产生大的电压(图11(b))。这与假定第二窗口W2(图7)中的压电元件PZT的输出电压的波形永久反复的波形的傅立叶分析结果一致。
在本实施例中，利用传感器振动系统的第一模式的固有振动频率的微小变动来测量墨水的液面。即，在本实施中，依赖于墨水的液面是否比传感器SS高而第一模式的固有振动频率发生微小变化。根据该变化确定传感器SS与墨水的液面的位置关系。从而可知，其结果是其他频率的电波成为噪声。
在步骤S130(图6)中，控制部210再次使墨水残余量检测电路230在从图7的时刻t3到时刻t4之间待机。该待机时间是为了使成为噪声源的不需要的振动衰减。在该待机时间内，第一模式和第二模式的固有振动频率以外的频率的振动基本上都消失了。
控制部210(图5)在时刻t4向计数器控制部236输出计数器激活信号CI。接收了计数器激活信号CI的计数器控制部236向计数部238输出计数控制信号CC。计数控制信号CC响应于接收信号后的第一个脉冲QC的上升沿Edge1而上升(时刻t5)，响应于第六个上升沿Edge6(时刻t6)而下降。
在比较器234中，将作为比较对象的基准电位Vref设为仅检测如图11(b)所示那样由第一模式中的自由振动所引起的电压波。在本实施例中，这样的设定如前所述，是根据传感器等级与基准电位Vref的设定状态的关系(表格)和传感器级别来实现的。这样，基准电位Vref被设定为在抑制噪声且只检测第一模式中自由振动所引起的电压波中优选的值。
在步骤S140中，计数部238对时钟信号CLK的脉冲数进行计数。该脉冲数的计数只在计数部238接收计数控制信号CC期间进行。由此，从时刻t4之后的脉冲QC的第一个上升沿Edge1到第六个上升沿Edge6之间的时钟信号CLK的脉冲数被计数。即，压电元件PZT输出的电压波的5个周期的时钟信号CLK的脉冲数被计数。
在步骤S150中，计数部238输出计数值CNT。所输出的计数值CNT被送到打印机20。打印机20根据接收的计数值CNT与时钟信号CLK的已知周期计算出压电元件PZT输出的电压波的频率。
在步骤S160中，打印机20可以根据该频率确定墨水的残余量是否在预定量以上。例如，假定知道在墨水的液位比传感器SS的位置高时，是近90kHz的频率，在墨水的液位比传感器SS的位置低时，是近110kHz的频率。此时，如果所计算的频率例如是105kHz，则可知墨水的残余量不足预定值(步骤S170、S180)。
这样，本发明第一实施例的墨盒100因为可以改变比较器234的基准电位Vref，所以可以通过适当地设定基准电位Vref来抑制噪声提高测量的可靠性。
E.本发明第一实施例中的放电特性设定处理的内容图12是表示与图11一样响应于来自压电元件PZT的自由振动，在压电元件PZT上产生电压的状态的说明图。这里，是适当设定放电特性之前状态下的产生电压的状态。由于是在调节之前，所以，放电时的施加电压的基本波的频率与传感器振动系统的第一模式的固有振动频率一致，另一方面，存在与传感器振动系统的第二模式的固有振动频率一致的放电时的施加电压的高频波。
其结果是，不仅在第一模式的固有振动频率中，在第二模式的固有振动频率中也产生大的电压。因此可知，第二模式的固有振动频率的电压波成为噪声，妨碍墨水残余量的测量。这样，若在第一模式以外的频率上产生高电压(噪声)，则难以通过基准电压Vref的设定除去噪声。
图13是表示本发明实施例中的放电特性设定处理的状态的说明图。图13(a)表示放电特性设定后的放电波形，与图9(a)是相同的图。图13(b)表示放电特性设定前的放电波形。
在该例子中，将放电时间常数和放电时间作为放电特性进行设定。放电时间常数是压电元件PZT与大地之间的电阻值和压电元件PZT的静电电容量的积。放电时间常数可以通过放电时间常数调节用电阻电路Rs的电阻值的调节来设定。该电阻值可以通过以适当的组合来开闭各放电时间常数调节电阻控制开关Sa、Sb、Sc、Sd而进行设定。
另一方面，所谓放电时间，是如前所述压电元件PZT与大地处于导通状态的时间。具体而言，是控制部210使晶体管Tr2导通的时间。放电时间可以由控制部210自由设定。
通过这种方法，若将放电时间常数从时间常数Td’改为时间常数Td，并将放电结束时刻从t3’延长到t3，从而改变放电时间，则与图13(a)所示的放电波形是相同波形。
这样，本发明第一实施例的墨盒100通过至少调节放电时间常数调节用电阻电路Rs内部的开关的连接状态和开关Tr2的驱动时刻中的一方，可以改变来自压电元件PZT的放电特性。由此，可以将放电后的残留振动的特性改变为残余量检测中优选的S/N高的特性。
F.本发明第二实施例中的墨水残余量测量处理图14是表示本发明第二实施例中的墨水残余量测量处理的方法的流程图。该流程图与第一实施例的流程图(图6)在下述方面不同。
(1)在第一实施例的流程图上添加了步骤S90。在步骤S90中进行用于确认传感器SS的功能的处理。
(2)步骤S100、步骤S140、步骤S150以及步骤S160分别被更改为步骤S100a、步骤S140a、步骤S150a以及步骤S160a。
在步骤S90中，控制部210进行传感器SS的功能确认测试。该测试是用于确认传感器SS没有输出异常电压的测试。所谓异常电压，是虽然没有进行充放电但是却被输出的过大电压。进行传感器SS的功能确认测试是为了在测量墨水残余量之前确认没有从传感器SS输出这样的电压，从而提高测量的可靠性。
传感器SS的功能确认测试以(1)基准电位Vref(图5)的设定、(2)脉冲QC的确认这一顺序进行。
(1)基准电位Vref的设定控制部210根据传感器级别与预定的表格(图15)，将基准电位Vref设定为功能确认用基准电压。
(2)脉冲QC的确认控制部210确认脉冲QC在预定的时间(例如0.1秒期间)内保持为“0”而没有变化。通过以上的处理，可以确认传感器SS没有输出异常电压。
此外，脉冲QC的确认可以从压电元件PZT的充电和放电中最后进行的那个开始经过了预定的时间后(由充电或放电引起的电压波充分衰减后)进行，也可以在例如墨水残余量的测量之后进行。
在步骤S100a中，控制部210(图4)进行基准电位Vref的再次设定和压电元件PZT的放电时间常数的设定。作为基准电压Vref的再次设定，是将基准电压Vref从功能确认用基准电压改变为残余量检测用基准电压(根据传感器等级)。压电元件PZT的放电时间常数的设定可以通过不同于第一实施例的想法进行。即，在第一实施例中，无论墨水残余量的多少都被设定为可以使传感器SS稳定地输出电压波，与此相反，在第二实施例中则被设定为只在墨水残余量不足预定量时产生振幅比较大的电压波。这样的放电特性的设定可以通过适当设定放电时间常数调节用电阻电路Rs的电阻值和放电时间来实现。
图16是与图11(a)一样使频率区域中的施加电压(放电时)的波形(图9(b))与传感器振动系统的频率响应函数重叠的说明图。其中，本图在以下方面与图11(a)不同。即，在图11(a)中，作为传感器振动系统的频率响应函数，标出墨水残余量为“预定值以上”时和“不足预定值”时的频率方向的中间值，与此相反，在图16中，作为传感器振动系统的频率响应函数，分别标出墨水残余量为“不足预定值”时的值(实线)和“预定值以上”时的值(虚线)。
在图16中，两个输入输出比T1、T2是压电元件PZT的放电所引起的激振的基本频率中的传感器构造的传递函数。输入输出比T1是墨水量不足预定量时的传递函数；输入输出比T2是墨水量为预定值以上时的传递函数。在本实施例中，如图16所示设定压电元件PZT的放电特性(基本频率)，使得输入输出比T1用输入输出比T2除得的值增大。由此，在本实施例中，只在墨水残余量不足预定值时产生比较大的电压波。
图17是表示本发明第二实施例中的压电元件PZT的输出电压的说明图。实线表示墨水残余量不足预定量时的压电元件PZT的输出电压；虚线表示墨水残余量为预定量以上时的压电元件PZT的输出电压。
基准电压Vref是作为残余量检测用基准电压而被设定的值。从图可知，残余量检测用基准电压被设定得比墨水残余量不足预定量时的压电元件PZT的输出电压的最大值小，比墨水残余量为预定值以上时的压电元件PZT的输出电压大。这样的设定可以通过适当地生成第二实施例的表格(图15)来实现。
在步骤S110～步骤S130中，与第一实施例一样，进行充电(S110)、放电(S120)、然后待机(S130)的处理。
在步骤S140a中，控制部210(图5)只在预定时间将计数器激活信号CI输出给计数器控制部236。接收了计数器激活信号CI的计数器控制部236向计数部238输出计数控制信号CC。计数部238只对计数部238接收计数控制信号CC期间从比较器234输出的脉冲进行计数。
在步骤S150a中，计数部238输出脉冲数。所输出的脉冲数被送到打印机20。打印机20根据脉冲数确定墨水残余量是否在预定量以上(步骤S160a)。具体而言，当脉冲数为“1”以上时，判断为“墨水残余量不足预定量”(步骤S170)；当脉冲数为“0”时，判断为“墨水残余量为预定量以上”(步骤S180)。
这样，在第二实施例中，可以判断出压电元件放电后的输出电压是否具有比预定的残余量检测用基准电压大的部分。因为该基准电压可以改变，所以有可以通过适当设定该基准值来简易进行墨水残余量的测量的优点。
此外，在第二实施例中，压电元件PZT的放电特性被设定为只在墨水残余量不足预定量时产生比较大的电压波，但也可以被设定为只在墨水残余量为预定量以上时产生比较大的电压波。
G.变形例此外，本发明并不仅限于上述实施例或实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以在各种状态下实施，例如可如下那样变形。
G-1.在上述各实施例中，作为传感器的要素使用了压电元件PZT，但是例如使用罗谢尔盐(酒石酸钾钠)也可以。本发明中使用的传感器利用具有根据充放电而变形的反压电效应和根据变形产生电压的压电效应这两个特性的压电元件即可。
G-2.在上述实施例中，通过调节晶体管Tr2的导通时间以及利用压电元件和放电时间常数调节用电阻确定的时间常数来改变放电特性，但是也可以只调节其中任一方。
G-3.在上述实施例中，放电时间常数通过改变放电时间常数调节用的电阻电路的电阻值来调节，但是例如也可以通过将电容器并排连接在压电元件上来改变电容，从而调节时间常数。
G-4.在上述实施例中，残余量的测量对象是墨水，但例如也可以是调色剂。作为本发明中的残余量的测量对象的只要是由于设备的使用而减少的消耗品即可。
G-5.在上述实施例的放电特性、基准电压的设定处理中，采用预先设定的表示传感器级别与放电时间常数调节用的电阻电路Rs的设定状态或基准电压的关系的表格，来设定压电元件的放电特性或基准电压，但是，例如将压电元件的特性作为表示电压与变形的关系特性数值来测量，并按照该测量结果，根据非易失性存储器或计算机中所预存的运算法则来设定放电特性或基准电压也可以。
运算法则也可以如下构成例如利用预定的计算式从上述特性数值计算出时间常数、放电时间等的放电特性的最佳值，并选出最接近该最佳值的设定状态。在本发明中进行的放电特性设定处理和基准电压设定处理可以根据表示压电元件特性的压电元件特性信息来设定，还可以是通过改变设定直到可以进行适当的测量这样的反复试验来设定。
G-6.在上述实施例中，根据压电元件放电后的输出电压是否具有比预定的残余量检测用基准电压大的部分来生成检测信号，但是也可以构成为例如根据比预定的残余量检测用基准电压高的预定的峰值部分是否为预定的数目(例如3个)以上来确定。一般来说，本发明中所使用的检测信号生成电路可以被构成为生成检测信号，所述检测信号包括表示压电元件放电后的残留振动的振幅是否比预定的阈值大的信息。
G-7.在上述实施例中，设定压电元件PZT的放电时间常数，使得压电元件PZT的输出电压波振幅在墨水残余量为预定量以上时和不足预定量时大幅变化，但是，也可以使用墨水残余量在预定量以上时和不足预定量时大不相同的传感器SS。
当本发明的功能的一部分或是全部通过软件来实现时，其软件(计算机程序)可以以存储在计算机可读取的记录介质中的形式来提供。在本发明中，所谓“计算机可读取的记录介质”不仅限于软盘、CD-ROM那样的便携式记录介质，也包括各种RAM、ROM等计算机内的内部存储装置和硬盘等计算机所固有的外部存储装置。
工业实用性本发明可应用于计算机的输出装置所使用的消耗品容器。
权利要求
1.一种消耗品容器，可以测量所容纳的消耗品的残余量，其特征在于，包括消耗品罐，用于容纳所述消耗品，并安装有压电元件；检测信号生成电路，用于在进行所述压电元件的充电和放电的同时，生成包括周期信息的检测信号，所述周期信息表示所述压电元件放电后的输出电压波的周期；控制部，用于对由所述检测信号生成电路进行的所述压电元件的充电和放电进行控制，其中，所述检测信号生成电路包括比较器，用于确定所述输出电压波的电压是否比残余量检测用基准电压高，并根据所述确定结果生成脉冲；信号生成部，响应于所述脉冲而生成所述检测信号，所述控制部可以改变所述残余量检测用基准电压。
2.一种消耗品容器，可以测量所容纳的消耗品的残余量，其特征在于，包括消耗品罐，用于容纳所述消耗品，并安装有压电元件；检测信号生成电路，用于在进行所述压电元件的充电和放电的同时，生成包括振幅信息的检测信号，所述振幅信息表示所述压电元件放电后的残留振动的振幅是否比预定的阈值大；控制部，用于对由所述检测信号生成电路进行的所述压电元件的充电和放电进行控制，其中，所述振幅信息可用于确定所述消耗品的残余量是否比预定量多；所述控制部可以改变所述预定的阈值。
3.如权利要求2所述的消耗品容器，其中，所述控制部还可进一步调节通过所述检测信号生成电路而进行的所述压电元件的放电的放电时间常数和放电时间中的至少一个，从而改变所述压电元件的放电特性。
4.如权利要求2或3所述的消耗品容器，其中，所述检测信号生成电路根据所述压电元件放电后的输出电压比作为所述阈值的残余量检测用基准电压高的峰值部分的数量而生成所述检测信号。
5.如权利要求4所述的消耗品容器，其中，所述控制部在所述消耗品的残余量比预定量多时，设定所述残余量检测用基准电压，使得所述峰值部分的数量位于预定的范围内。
6.如权利要求4所述的消耗品容器，其中，所述控制部在所述消耗品的残余量比预定量多时，设定所述残余量检测用基准电压，使得所述峰值部分的数量为零。
7.如权利要求1、4～6中任一项所述的消耗品容器，还具有非易失性存储器，用于存储表示压电元件特性信息与所述残余量检测用基准电压之间关系的残余量检测用基准电压设定信息，其中所述压电元件特性信息表示所述压电元件的特性；其中，所述控制部可根据预先所供给的所述压电元件特性信息和所述残余量检测用基准电压设定信息而设定所述残余量检测用基准电压。
8.如权利要求7所述的消耗品容器，其中，所述压电元件特性信息是根据对所述压电元件的特性的测量而从多个等级中所选择出的等级；所述控制部根据所述所选择的等级而设定所述残余量检测用基准电压。
9.如权利要求1至8中任一项所述的消耗品容器，具有所述控制部具有测试模式，所述测试模式是针对所述检测信号生成电路，对从所述压电元件的充电和放电中最后进行的那个开始经过了预定的时间后的所述压电元件的输出电压进行测量，并根据所述压电元件的输出电压波是否具有比功能确认用基准电压高的峰值部分来生成故障检测信号。
10.如权利要求9所述的消耗品容器，还具有非易失性存储器，用于存储表示压电元件特性信息与所述功能确认用基准电压之间关系的功能确认用基准电压设定信息，其中所述压电元件特性信息表示所述压电元件的特性；其中，所述控制部可根据预先所供给的所述压电元件特性信息和所述功能确认用基准电压设定信息而设定所述功能确认用基准电压。
11.如权利要求10所述的消耗品容器，其中，所述压电元件特性信息是根据对所述压电元件的特性的测量而从多个等级中所选择出的等级；所述控制部根据所述所选择的等级而设定所述功能确认用基准电压。
12.一种测量方法，用于测量消耗品容器内的消耗品的残余量，其特征在于，包括(a)准备用于容纳所述消耗品并安装有压电元件的消耗品罐和用于进行所述压电元件的充放电的电路的步骤；(b)可变设定所述测量中所利用的残余量检测用基准电压的步骤；(c)进行所述测量的步骤；其中，所述步骤(c)包括(c-1)给所述压电元件充电的步骤；(c-2)从所述压电元件放电的步骤；(c-3)确定所述压电元件放电后的输出电压波的电压是否比残余量检测用基准电压高，并根据所述确定结果生成脉冲的步骤；(c-4)响应于所述脉冲生成包括周期信息的检测信号的步骤，其中所述周期信息表示所述脉冲的周期；(c-5)响应于所述检测信号，确定所述所容纳的消耗品的残余量是否比预定量多的步骤。
13.一种测量方法，用于测量消耗品容器内的消耗品的残余量，其特征在于，包括(a)准备用于容纳所述消耗品并安装有压电元件的消耗品罐和用于进行所述压电元件的充放电的电路的步骤；(b)可变设定所述测量中所利用的预定的阈值的步骤；(c)进行所述测量的步骤；其中，所述步骤(c)包括(c-1)给所述压电元件充电的步骤；(c-2)从所述压电元件放电的步骤；(c-3)生成包括振幅信息的检测信号的步骤，其中所述振幅信息表示所述压电元件放电后的残留振动的振幅是否比所述所设定的预定的阈值大；(c-4)响应于所述检测信号，确定所述所储存的消耗品的残余量是否比预定量多的步骤。
14.一种计算机程序，所述计算机程序使计算机控制消耗品容器，以便在可测量所容纳消耗品的残余量的所述消耗品容器中，设定被利用于所述测量的残余量检测用基准电压，其中，所述消耗品容器包括消耗品罐，用于容纳所述消耗品，并安装有压电元件；检测信号生成电路，用于在进行所述压电元件的充电和放电的同时，生成包含周期信息的检测信号，所述周期信息表示所述压电元件放电后的输出电压波的周期；控制部，用于对所述压电元件的充电和放电进行控制；和非易失性存储器，用于存储表示所述残余量检测用基准电压的设定内容的设定信息和表示所述消耗品的残余量是否比预定量多的残余量信息；所述计算机程序包括使所述计算机实现下述功能的程序(a)从所述非易失性存储器读出所述设定信息和所述残余量信息的功能；(b)基于所述设定信息设定所述残余量检测用基准电压的功能；(c)基于所述残余量信息，确认所述消耗品的残余量比所述预定量多的功能；(d)响应于所述确认而生成检测信号的功能，其中所述检测信号包括表示所述压电元件放电后的残留振动的周期的信息；(e)接收所述检测信号，并响应于所述接收到的检测信号而对是否可以测量所述消耗品的残余量进行判断的功能；(f)响应于可否进行所述测量的判断，当判断为不可进行所述测量时，设定为与被判断为不可进行所述测量的残余量检测用基准电压不同的电压，并将处理返回所述功能(d)的功能；(g)响应于可否进行所述测量的判断，当判断为可进行所述测量时，使表示所述设定的残余量检测用基准电压的设定内容的设定信息记录在所述非易失性存储器中的功能。
15.一种计算机程序，所述计算机程序使计算机控制消耗品容器，以便在可测量所容纳消耗品的残余量的所述消耗品容器中，设定被利用于所述测量的预定的阈值，其中，所述消耗品容器包括消耗品罐，用于容纳所述消耗品，并安装有压电元件；检测信号生成电路，用于在进行所述压电元件的充电和放电的同时，生成包括振幅信息的检测信号，所述振幅信息表示所述压电元件放电后的残留振动的振幅是否比预定的阈值大；控制部，用于对所述压电元件的充电和放电进行控制；和非易失性存储器，用于存储表示所述预定的阈值的设定内容的设定信息和表示所述消耗品的残余量是否比预定量多的残余量信息；所述计算机程序包括使所述计算机实现下述功能的程序(a)从所述非易失性存储器读出所述设定信息和所述残余量信息的功能；(b)基于所述设定信息设定所述预定的阈值的功能；(c)基于所述残余量信息，确认所述消耗品的残余量比所述预定量多的功能；(d)根据所述确认生成所述检测信号的功能；(e)接收所述检测信号，并响应于所述接收的检测信号而对是否可以测量所述消耗品的残余量进行判断的功能；(f)响应于可否进行所述测量的判断，当判断为不可进行所述测量时，设定为与被判断为不可进行所述测量的阈值不同的电压，并将处理返回所述功能(d)的功能；(g)响应于可否进行所述测量的判断，当判断为可进行所述测量时，使表示所述设定的阈值的设定内容的设定信息记录在所述非易失性存储器中的功能。
全文摘要
本发明是可测量所容纳的消耗品的残余量的消耗品容器。该消耗品容器包括消耗品罐，用于容纳所述消耗品，并安装有压电元件；检测信号生成电路，用于进行压电元件的充电和放电，并生成包括振幅信息的检测信号，所述振幅信息表示压电元件放电后的残留振动的振幅是否比预定的阈值大；和控制部，用于对通过检测信号生成电路进行的所述压电元件的充电和放电进行控制。该控制部的特征在于可以改变预定的阈值。
文档编号G01F23/296GK1701218SQ20048000102
公开日2005年11月23日 申请日期2004年2月4日 优先权日2003年2月26日
发明者西原雄一 申请人:精工爱普生株式会社