JP2005321310A - Fluid detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体物質の性質に左右されることなく、流体の有無や量の検出が可能な流体検出装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid detection device capable of detecting the presence or absence of fluid and the amount thereof regardless of the nature of the fluid substance.
一般的なインクジェットプリントは、先端にノズルを備えインクが充填された複数のインクチェンバーを有し、インクチェンバーの壁面に圧電部材を設けておき、圧電部材の両面に電極を添設し、この各電極間に電圧を印加することで圧電部材を膨張、収縮させて歪みを起し、インクチェンバー内に圧力変化を与えることでインクチェンバーのインク吐出口からインク滴を吐出させることにより印刷を行なっている。 A general ink jet print has a plurality of ink chambers each having a nozzle at the tip and filled with ink. A piezoelectric member is provided on the wall surface of the ink chamber, and electrodes are provided on both sides of the piezoelectric member. Printing is performed by applying a voltage between the electrodes to cause expansion and contraction of the piezoelectric member, causing distortion, and applying a pressure change in the ink chamber to discharge ink droplets from the ink discharge port of the ink chamber. Yes.
上記インクジェットプリンタは、印刷データに基づいてインクを吐出することで印刷を行なっているため、吐出するインクの量が少ない状態や無い場合では前記印刷データに基づいた正確な印刷を行なうことができない。このため、インクジェットプリンタを使用するにあたり、インクの有無や量についての情報をユーザが把握することは印刷データを確実に印刷するために必要不可欠なことである。 Since the inkjet printer performs printing by ejecting ink based on print data, accurate printing based on the print data cannot be performed when there is little or no amount of ink to be ejected. For this reason, when using an ink jet printer, it is indispensable for a user to grasp the information about the presence and amount of ink and to print the print data reliably.
上記のようにインクの有無や量を検出する場合は、使用するインクの物性（電気的／化学的性質や色など）を把握した上で、以下に列挙したように使用するインク物性に合った検出センサを用いる必要がある。
１） インクに電気伝導率がある場合は、導電率を測定する検出センサ。
２） インクに誘電率がある場合は、その容量を測定する検出センサ。
３） インクに着色がある場合は、光の透過性を測定する検出センサ。
４） １）〜３）の物性が無い場合は、機械的なフロートを用いてインク量の測定をす る検出センサ。
ここに列挙した検出センサを、インクジェットヘッド近傍のインク中間タンクに設けてインクの有無や量の検出を行なっている。前記インク中間タンクとは、インクジェットヘッドへのインク供給時に、一時インクをストックするためのタンクである。
When detecting the presence / absence and amount of ink as described above, the physical properties (electrical / chemical properties, color, etc.) of the ink used are grasped, and the ink physical properties used are listed as listed below. It is necessary to use a detection sensor.
1) A detection sensor that measures conductivity when the ink has electrical conductivity.
2) A detection sensor that measures the capacity of the ink if it has a dielectric constant.
3) A detection sensor that measures light transmission when the ink is colored.
4) A detection sensor that measures the amount of ink using a mechanical float when there is no physical property of 1) to 3).
The detection sensors listed here are provided in the ink intermediate tank in the vicinity of the ink jet head to detect the presence and amount of ink. The ink intermediate tank is a tank for stocking temporary ink when ink is supplied to the inkjet head.
また、上記の方法以外でインクの有無を検出するインクジェットプリンタとしては、例えば下記特許文献１に開示されるものが周知である。 Further, as an inkjet printer that detects the presence or absence of ink other than the above method, for example, the one disclosed in Patent Document 1 below is well known.
特許文献１に開示されるインクジェットプリンタは、ノズル内にインクが充填されている場合の共振周波数における波形値を予めＣＰＵのＲＡＭに設定しておき、その波形値と現状における波形値とをＣＰＵにて比較判別し、その結果両データが一致していればノズルがインク充填状態にあると判断し、波形値が不一致である場合は、パージング動作が適正に行われず、ノズルにインクが充填されていないと判断している。 In the ink jet printer disclosed in Patent Document 1, a waveform value at a resonance frequency when ink is filled in a nozzle is set in the RAM of the CPU in advance, and the waveform value and the current waveform value are stored in the CPU. If the two data match, it is determined that the nozzle is in an ink-filled state.If the waveform values do not match, the purging operation is not performed properly and the nozzle is filled with ink. Judge that there is no.
このように、インクの有無や量を検出する場合は上記検出センサの中からセンサ方式を選択する必要がある。しかし、これらのセンサに汎用性はなく、インク物性（電気的・化学的物性や色）が変わればセンサをその物性に合ったものに交換しなければならず煩らわしさがあった。さらに、インクの物性に合せて検出センサを交換するため、無駄なコストアップの要因にもなっていた。 As described above, when detecting the presence / absence or amount of ink, it is necessary to select a sensor method from the above detection sensors. However, these sensors are not versatile, and if the ink physical properties (electrical / chemical physical properties and colors) are changed, the sensors must be replaced with ones suitable for the physical properties. Furthermore, since the detection sensor is exchanged in accordance with the physical properties of the ink, it has been a cause of wasteful cost increase.
また、特許文献１に記載されたインクジェットプリンタは、ノズル内にインクが充填されているか否かを検出するために、プリンタ駆動とは別構成でインク検出用駆動信号を出力しインクの充填を検出している。このため、インク検出用駆動信号を検出するため別途装置を具備する必要があり、製造コストが嵩むという問題があった。 In addition, the ink jet printer described in Patent Document 1 detects ink filling by outputting an ink detection drive signal with a configuration different from printer driving in order to detect whether ink is filled in the nozzle. doing. For this reason, it is necessary to provide a separate device for detecting the ink detection drive signal, resulting in an increase in manufacturing cost.
また、インク以外の流体を検出する流体検出装置も広く知られているが、やはり流体の物性や使用環境に応じて検出センサを交換する必要性を有るため汎用性に欠けていた。 In addition, fluid detection devices that detect fluids other than ink are also widely known, but they lack general versatility due to the necessity of replacing the detection sensor according to the physical properties of the fluid and the usage environment.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、流体の物性に影響されず流体の有無や量を正確に検出することのできる流体検出装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fluid detection device that can accurately detect the presence or amount of fluid without being affected by the physical properties of the fluid. is there.
上記した目的を達成するために、請求項１記載の流体検出装置は、検出対象の流体に浸漬可能な検出針を設けた振動手段と、該振動手段を駆動したときの発振周波数と基準値とを比較して前記流体についての情報を得る流体情報知得手段を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the fluid detection device according to claim 1 includes a vibration unit provided with a detection needle that can be immersed in a fluid to be detected, an oscillation frequency and a reference value when the vibration unit is driven. And fluid information acquisition means for obtaining information on the fluid by comparing the above.
請求項２記載の流体検出装置は、流体に浸漬可能な検出針と、電源部から駆動電圧が供給されることにより前記検出針を所定周波数で振動させる振動手段とを有し、前記振動手段の駆動により振動した前記検出針の振動の変化に基づいた発振周波数信号を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段から出力された前記発振周波数信号が予め設定された周波数範囲内であるかを判別し、判別結果に応じた周波数分別信号を出力する周波数分別手段と、
前記周波数分別手段から出力された前記周波数分別信号の振幅の変化を予め設定された閾値と比較し、比較結果に応じた振幅分別信号を出力する振幅分別手段と、
前記周波数分別手段から出力された前記周波数分別信号と前記振幅分別手段から出力された前記振幅分別信号を比較し、比較結果に応じた流体情報信号を出力する比較手段と、 を備えたことを特徴とする。
The fluid detection device according to
Determining whether the oscillation frequency signal output from the vibration detection means is within a preset frequency range, and outputting a frequency classification signal according to the determination result; and
Amplitude classification means for comparing the change in amplitude of the frequency classification signal output from the frequency classification means with a preset threshold value, and outputting an amplitude classification signal according to the comparison result;
Comparing means for comparing the frequency classification signal output from the frequency classification means with the amplitude classification signal output from the amplitude classification means, and outputting a fluid information signal according to the comparison result. And
請求項３記載の流体検出装置は、流体に浸漬可能な検出針と、電源部から駆動電圧が供給されることにより前記検出針を所定周波数で振動させる振動手段とを有し、前記振動手段の駆動により振動した前記検出針の振動の変化に基づいた発振周波数信号を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段から出力された前記発振周波数信号が予め設定された基準周波数範囲内であるかを判別し、判別結果に応じた周波数分別信号を出力する周波数分別手段と、
前記振動検出手段から出力された前記発振周波数信号の振幅の変化を予め設定された閾値と比較し、比較結果に応じた振幅分別信号を出力する振幅分別手段と、
前記周波数分別手段から出力された前記周波数分別信号と前記振幅分別手段から出力された前記振幅分別信号を比較し、比較結果に応じた流体情報信号を出力する比較手段と、 を備えたことを特徴とする。
The fluid detection device according to
Determining whether the oscillation frequency signal output from the vibration detection means is within a preset reference frequency range, and outputting a frequency classification signal according to the determination result; and
Amplitude classification means for comparing a change in amplitude of the oscillation frequency signal output from the vibration detection means with a preset threshold value, and outputting an amplitude classification signal according to the comparison result;
Comparing means for comparing the frequency classification signal output from the frequency classification means with the amplitude classification signal output from the amplitude classification means, and outputting a fluid information signal according to the comparison result. And
請求項４記載の流体検出装置は、請求項２又は３記載の流体検出装置において、前記比較手段は、前記周波数分別信号と前記振幅分別信号との比較の結果、流体無しと判別した場合にのみ流体情報信号を出力することを特徴とする。
The fluid detection device according to claim 4 is the fluid detection device according to
請求項５記載の流体検出装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の流体検出装置において、前記検出針は検出対象である前記流体に対して疎水性を有することを特徴とする。 A fluid detection device according to a fifth aspect is the fluid detection device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the detection needle is hydrophobic with respect to the fluid to be detected.
以上説明したように本発明によれば、流体の物性に関係なく容易に流体の有無や量などの検出が可能となり、流体の種類に応じて検出センサを交換するコストを削減することができるとともに、汎用性が増すために煩雑さが解消されるという効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily detect the presence / absence or amount of fluid regardless of the physical properties of the fluid, and it is possible to reduce the cost of replacing the detection sensor according to the type of fluid. Since the versatility is increased, the effect of eliminating the complexity can be obtained.
また、流体検出に用いる検出針（スタイラス）が疎水性を有することで、検出する流体検出後に検出針（スタイラス）に付着しにくくなる。これにより、検出針（スタイラス）のクリーニングの必要がなく簡便に流体情報の検出が可能となる。 Further, since the detection needle (stylus) used for fluid detection has hydrophobicity, it is difficult to adhere to the detection needle (stylus) after detecting the fluid to be detected. Thereby, it is not necessary to clean the detection needle (stylus), and fluid information can be easily detected.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明に係る流体検出装置の電気的構成の概略を示すブロック図、図２は本発明に係る流体検出装置の回路の一例を示す回路図、図３（ａ）は本発明に係る流体検出装置において検出した発振周波数の変化について例示した波形図、図３（ｂ）は本発明に係る流体検出装置において流体が検出されない場合に出力される流体非検出信号の一例を示した波形図、図４は本発明に係る流体検出装置をインクジェットプリンタのインクジェットヘッド近傍のインク中間タンクに採用した例を示す概略図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing an outline of an electrical configuration of a fluid detection device according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a circuit of the fluid detection device according to the present invention, and FIG. FIG. 3B is a waveform diagram illustrating an example of a fluid non-detection signal that is output when no fluid is detected in the fluid detection device according to the present invention. FIG. 4 is a schematic view showing an example in which the fluid detection device according to the present invention is adopted in an ink intermediate tank in the vicinity of an ink jet head of an ink jet printer.
図１に示すように、流体検出装置１は、検出対象である流体の状態を検出する振動検出手段２と、該振動検出手段から出力される発振周波数信号に基づき比較判別処理を行ない流体の状態を知得する流体情報知得手段３とで概略構成され、流体検出装置１の各手段には電源部４から駆動電圧が供給される。
As shown in FIG. 1, the fluid detection device 1 includes a
まず、振動検出手段２について説明する。振動検出手段２は、流体情報を検出するために音響振動伝達（本例では発振周波数の発振を指す）をすることにより、検出対象である流体に関する発振周波数信号を検出する。この振動検出手段２は、電源部４から供給される駆動電圧により自励発振する振動手段（ＰＺＴ）２ａと、振動手段（ＰＺＴ）２ａに設着され検出対象の流体に浸漬可能な検出針（スタイラス）２ｂと、流体検出に係る発振周波数を測定する発振回路２ｃとで概略構成される。
First, the vibration detection means 2 will be described. The vibration detection means 2 detects an oscillation frequency signal related to a fluid to be detected by transmitting acoustic vibration (in this example, oscillation of oscillation frequency) to detect fluid information. The vibration detection means 2 includes a vibration means (PZT) 2a that self-oscillates by a drive voltage supplied from the power supply unit 4, and a detection needle (attached to the vibration means (PZT) 2a that can be immersed in a fluid to be detected ( (Stylus) 2b and an
振動手段（ＰＺＴ）２ａは、例えば圧電素子などで構成され、電源部４から供給される駆動電圧により所定周波数で振動する。 The vibration means (PZT) 2a is composed of, for example, a piezoelectric element and vibrates at a predetermined frequency by a drive voltage supplied from the power supply unit 4.
検出針（スタイラス）２ｂは、流体情報を検出するための針であり、流体に浸漬可能である。この検出針（スタイラス）２ｂは、例えば振動手段（ＰＺＴ）２ａの中央部分にエポキシ樹脂等の接着剤で設着されており、振動手段（ＰＺＴ）２ａの駆動により所定周波数で振動する。また、検出針（スタイラス）２ｂは、流体の付着を可能な限り防止するため、検出する流体に対し疎水性を有する素材で形成したり、表面を疎水物質で皮膜して作製されている。 The detection needle (stylus) 2b is a needle for detecting fluid information and can be immersed in the fluid. The detection needle (stylus) 2b is attached to the central portion of the vibration means (PZT) 2a with an adhesive such as an epoxy resin, for example, and vibrates at a predetermined frequency by driving the vibration means (PZT) 2a. The detection needle (stylus) 2b is made of a material having hydrophobicity with respect to the fluid to be detected or the surface is coated with a hydrophobic substance in order to prevent the adhesion of the fluid as much as possible.
発振回路２ｃは、例えば図２に示すように構成され、検出針（スタイラス）２ｂを駆動する振動手段（ＰＺＴ）２ａと振動手段（ＰＺＴ）２ａのＯＮ／ＯＦＦを行なうトランジスタＱ1 とを含む自励発振回路である。本例では、図２に示すように、振動手段（ＰＺＴ）２ａ、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 、可変容量コンデンサＣ3 、トランジスタＱ1 からなるコルピッツ発振回路により発振回路２ｃが構成される。この発振回路２ｃでは、振動手段（ＰＺＴ）２ａが所定周波数で振動することにより検出針（スタイラス）２ｂも所定周波数で振動する。この検出針（スタイラス）２ｂの振動に応じて、検出対象である流体の流体情報に係る発振周波数信号を発振する。この検出された発振周波数信号は、流体情報を知得するための判断対象となる信号として流体情報知得手段３に出力される。
なお、本例の周波数帯域は１０ＭＨｚ以上の周波数帯域を有するがこれに限定されることはなく、検出する流体の粘度や物性に応じて周波数帯域を設定することができる。
In addition, although the frequency band of this example has a frequency band of 10 MHz or more, it is not limited to this, and a frequency band can be set according to the viscosity and physical property of the fluid to detect.
次に、流体情報知得手段３について説明する。流体情報知得手段３は、振動検出手段２から出力された流体検出に関する発振周波数信号を入力し、知得したい流体情報に応じた各種処理を行なう。この流体情報知得手段３は、振動検出手段２から出力された発振周波数信号を分別し周波数分別信号を出力する周波数分別手段３ａと、周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号の振幅の変化を分別し振幅分別信号を出力する振幅分別手段３ｂと、周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号と振幅分別手段３ｂから出力された振幅分別信号を比較する比較手段３ｃとで概略構成される。
Next, the fluid information acquisition means 3 will be described. The fluid
周波数分別手段３ａとしては、例えば基準発振周波数信号の中心周波数にバンド幅Ｗを設定し、ある周波数範囲の周波数信号だけを通過させ、それ以外の周波数信号を減衰させるバンドパスフィルタ等の帯域通過フィルタが用いられる。この周波数分別手段３ａは、発振回路２ｃに備えられたトランジスタＱ1 のエミッタ端子から出力される発振周波数信号を予め設定したバンド幅Ｗに応じて分別を行ない、所定周波数範囲内を通過する発振周波数信号を周波数分別信号として振幅分別手段３ｂと比較手段３ｃにそれぞれ出力を行なう。
As the frequency separation means 3a, for example, a bandpass filter such as a bandpass filter that sets a bandwidth W at the center frequency of the reference oscillation frequency signal, passes only a frequency signal in a certain frequency range, and attenuates other frequency signals. Is used. The
ここで、周波数分別手段３ａが周波数分別する際の分別方法の一例について、図３（ａ）を用いて説明する。本例の周波数分別手段３ａは、所望の流体情報に応じた基準値となる基準発振周波数に閾値としてバンド幅Ｗを予め設定しておき、測定した発振周波数信号と比較して分別を行なう。
Here, an example of a classification method when the
図３（ａ）は、本例の流体検出装置をインクジェットプリンタに採用し、この流体検出装置において検出した流体（インク）の発振周波数データ変化の一例を示した波形図である。図３（ａ）は、縦軸を挿入損（ｄＢ），横軸を周波数（Ｈｚ）で表した発信周波数信号の波形図である。実線で表記された波形データは、振動検出手段２が流体に接触していない状態を示す基準発信周波数信号である。この基準発振周波数信号の中心周波数に閾値として所定範囲のバンド幅Ｗを設定する。また、一点鎖線で表記された波形データは、振動検出手段２で流体を検出したときの発振周波数信号である。
FIG. 3A is a waveform diagram showing an example of a change in oscillation frequency data of a fluid (ink) detected by the fluid detection device of the present example employed in an ink jet printer. FIG. 3A is a waveform diagram of a transmission frequency signal with the vertical axis representing insertion loss (dB) and the horizontal axis representing frequency (Hz). The waveform data indicated by a solid line is a reference transmission frequency signal indicating that the
流体を検出した場合、振動手段（ＰＺＴ）２ａに設着した検出針（スタイラス）２ｂが流体に接触することで抵抗を受けるため、基準発振周波数信号よりも周波数が低下するとともに、挿入損（ｄＢ）の値も低下する。つまり、基準発振周波数信号と測定した発振周波数信号とを重ね合わせて周波数信号を比較することで、検出針（スタイラス）２ｂが流体に接触した場合、検出した発振周波数信号の波形は基準発振周波数信号の波形よりも波形が低下するので流体の検出が可能となる。
なお、図３（ａ）において、基準発振周波数信号の中心周波数を中心としてバンド幅Ｗを設定したがこれに限定されることはなく、検出対象となる流体の周波数信号の形状等に応じてバンド幅Ｗの設定位置や幅の広さを適宜に設定することが可能である。
When the fluid is detected, the detection needle (stylus) 2b attached to the vibration means (PZT) 2a receives resistance due to contact with the fluid, so that the frequency is lower than the reference oscillation frequency signal and the insertion loss (dB) ) Also decreases. That is, by superimposing the reference oscillation frequency signal and the measured oscillation frequency signal and comparing the frequency signals, when the detection needle (stylus) 2b contacts the fluid, the waveform of the detected oscillation frequency signal is the reference oscillation frequency signal. Since the waveform is lower than the waveform, the fluid can be detected.
In FIG. 3A, the bandwidth W is set with the center frequency of the reference oscillation frequency signal as the center. However, the present invention is not limited to this, and the band depends on the shape of the frequency signal of the fluid to be detected. It is possible to set the setting position of the width W and the width of the width as appropriate.
振幅分別手段３ｂは、周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号の振幅の変化を分別する。この振幅分別手段３ｂは、例えばツェナダイオードなどで構成される。周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号を予め設定された閾値を基準として分別を行ない、分別結果に応じた振幅分別信号として比較手段３ｃに出力する。
The
比較手段３ｃは、周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号と、振幅分別手段３ｂから出力された振幅分別信号の比較判別を行なう。そして、比較した結果に応じて検出対象である流体の知得したい情報（例えば、流体の有無、量、成分の違い）を示した流体情報信号を制御部（ＣＰＵ）に出力する。
そして、制御部（ＣＰＵ）は、例えば流体の補充や流体の交換を行なうための信号を出力するなど、比較手段３ｃから出力された流体情報信号に基づいて流体に関する様々な処理を行なう。
The
And a control part (CPU) performs various processes regarding a fluid based on the fluid information signal output from the comparison means 3c, such as outputting the signal for performing replenishment of a fluid, or replacement | exchange of a fluid, for example.
次に、本発明に係る流体検出装置１をインクジェットプリンタに採用した例について図４を参照しながら具体的に説明する。 Next, an example in which the fluid detection device 1 according to the present invention is employed in an ink jet printer will be specifically described with reference to FIG.
図４は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド近傍のインク中間タンクに、検出針（スタイラス）２ｂを設着した振動手段（ＰＺＴ）２ａを備えた例を示す図である。インクジェットプリンタは、インク容器１１に充填されている流体（インク）をインク中間タンク１２へ一時的に移し、インク中間タンク１２に移された流体（インク）をインクジェットヘッド１３に供給する。そして、インクジェットヘッド１３は、印刷情報に合せてインクの吐出して印刷を行なう。
FIG. 4 is a diagram showing an example in which a vibration means (PZT) 2a having a detection needle (stylus) 2b attached to an ink intermediate tank in the vicinity of the ink jet head of the ink jet printer. The ink jet printer temporarily moves the fluid (ink) filled in the ink container 11 to the ink
インク容器１１からインク中間タンク１２に移された流体（インク）の量が所定量以下になると、印刷状態が安定せず良好な印刷が行なわれない場合がある。このため、インク中間タンク１２の所定位置に検出針（スタイラス）２ｂを設着した振動手段（ＰＺＴ）２ａを設置し、インク容器１１からインクが移った量を前記検出針（スタイラス）２ｂの発振する発振周波数信号の変化に基づいて流体（インク）の量を知得し、インク容器１１から流体（インク）が移った量を確認している。このとき、インク中間タンク１２内の流体（インク）が所定量以下であった場合は、検出針（スタイラス）２ｂが検出した流体（インク）情報が液面制御装置１４に送られる。そして、液面制御装置１４から開閉弁１５の弁を開くための駆動信号が出力され、開閉弁１５を開き、流体（インク）をインク中間タンク１２に供給する。そして、適量のインクがインク中間タンクに送られたときは、液面制御装置１４から開閉弁の弁を閉じるための駆動信号が出力され、開閉弁１５を閉じる。 このように、図４に示す流体検出装置１を備えたインクジェットプリンタは、流体検出装置１に具備された検出針（スタイラス）２ｂが検出対象である流体（インク）との接触により起こる発振周波数の変化からインクの量の検出が行なえる。これにより、インクの物性に係わらず流体（インク）の量の状態を把握することができる。
If the amount of fluid (ink) transferred from the ink container 11 to the ink
次に、流体検出装置１をインクジェットプリンタに採用し、流体（インク）の有無を検出する場合の一連の動作例について説明する。 Next, a series of operation examples when the fluid detection device 1 is employed in an ink jet printer and the presence or absence of fluid (ink) is detected will be described.
まず、流体（インク）が無いか、あっても少量で検出針（スタイラス）２ｂに接触しない場合の動作について説明する。検出対象である流体（インク）が収容されるインクチェンバーに設けられた流体検出装置１に駆動電圧が供給される。そして、所定周波数で振動手段（ＰＺＴ）２ａが駆動することにより振動する検出針（スタイラス）２ｂの振動状態における発振周波数を発振回路２ｃにおいて検出する。このとき、検出針（スタイラス）２ｂがインクに接触していない場合は、検出針（スタイラス）２ｂが発振する発振周波数に変化は殆ど生じない。この検出された発振周波数は、流体検出に関する発振周波数信号として周波数分別手段３ａに出力される。
First, the operation when there is no fluid (ink) or even a small amount does not contact the detection needle (stylus) 2b will be described. A drive voltage is supplied to the fluid detection device 1 provided in the ink chamber in which the fluid (ink) to be detected is stored. The
そして、周波数分別手段３ａにおいて、出力された発振周波数信号が予め設定された所定周波数範囲の周波数信号であるか否かの分別を行なう。出力された発振周波数信号の中心周波数は、周波数変化が殆どないため所定周波数範囲内の周波数帯域を示す。周波数分別手段３ａは、所定周波数範囲を通過した発振周波数信号を周波数分別信号として振幅分別手段３ｂと比較手段３ｃにそれぞれ出力する。振幅分別手段３ｂにおいて、周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号と予め設定された閾値とを比較して振幅分別を行なう。分別した結果、振幅変化が殆どない周波数分別信号は、閾値以上を示す振幅分別信号として比較手段３ｃに出力される。そして、比較手段３ｃにおいて、周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号と振幅分別手段３ｂから出力された振幅分別信号を比較する。比較した結果、測定した発振周波数に変化がないと判断され、例えば図３（ｂ）に示すような矩形信号が流体無しを示す流体情報信号として制御部（ＣＰＵ）に出力される。
Then, in the frequency classification means 3a, it is determined whether or not the output oscillation frequency signal is a frequency signal in a predetermined frequency range set in advance. The center frequency of the output oscillation frequency signal shows a frequency band within a predetermined frequency range because there is almost no frequency change. The frequency classification means 3a outputs the oscillation frequency signal that has passed through the predetermined frequency range to the amplitude classification means 3b and the comparison means 3c as a frequency classification signal. In the
次に、流体（インク）が有り、検出針（スタイラス）２ｂが接触する場合の動作について説明する。流体無しの場合と同様に、所定周波数で振動する検出針（スタイラス）２ｂの振動状態における発振周波数を発振回路２ｃにおいて検出する。このとき、検出針（スタイラス）２ｂがインクに接触している場合は、検出針（スタイラス）２ｂが発振する発振周波数に変化が生じる。この検出された発振周波数は、流体検出に関する発振周波数信号として周波数分別手段３ａに出力される。
Next, the operation when there is fluid (ink) and the detection needle (stylus) 2b comes into contact will be described. As in the case of no fluid, the
そして、周波数分別手段３ａにおいて、出力された発振周波数信号が予め設定された所定周波数範囲の周波数信号であるか否かの分別を行なう。出力された発振周波数信号は、流体（インク）との接触により発振周波数に変化が生じるため、出力された発振周波数信号の中心周波数は所定周波数範囲から外れる。周波数分別手段３ａは、所定周波数範囲を通過した発振周波数信号を周波数分別信号として振幅分別手段３ｂと比較手段３ｃにそれぞれ出力する。振幅分別手段３ｂにおいて、周波数分別信号と予め設定された閾値とを比較して振幅分別を行なう。流体（インク）と接触したことにより、出力された周波数分別信号の振幅が閾値よりも減衰しているため、閾値よりも低いことを示す振幅分別信号が比較手段３ｃに出力される。そして、比較手段３ｃにおいて、周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号と振幅分別手段３ｂから出力された振幅分別信号とを比較する。比較した結果、流体（インク）との接触により生じた発振周波数変化から流体有りと判断され、流体有りを示す流体情報信号が制御部（ＣＰＵ）に出力される。 Then, in the frequency classification means 3a, it is determined whether or not the output oscillation frequency signal is a frequency signal in a predetermined frequency range set in advance. Since the output oscillation frequency signal changes in the oscillation frequency due to contact with the fluid (ink), the center frequency of the output oscillation frequency signal is out of the predetermined frequency range. The frequency classification means 3a outputs the oscillation frequency signal that has passed through the predetermined frequency range to the amplitude classification means 3b and the comparison means 3c as a frequency classification signal. In the amplitude classification means 3b, the frequency classification signal is compared with a preset threshold value to perform amplitude classification. Since the amplitude of the output frequency classification signal is attenuated below the threshold due to contact with the fluid (ink), an amplitude classification signal indicating that it is lower than the threshold is output to the comparison means 3c. Then, the comparison means 3c compares the frequency classification signal output from the frequency classification means 3a with the amplitude classification signal output from the amplitude classification means 3b. As a result of the comparison, it is determined that there is fluid from the change in oscillation frequency caused by contact with the fluid (ink), and a fluid information signal indicating the presence of fluid is output to the control unit (CPU).
また、流体（インク）との接触により発振周波数に変化が生じているが、出力された発振周波数信号が所定周波数範囲内である場合がある。この場合においても、前述したように、所定周波数範囲を通過した発振周波数信号を周波数分別信号として振幅分別手段３ｂと比較手段３ｃにそれぞれ出力する。振幅分別手段３ｂにおいて、周波数分別信号と予め設定された閾値とを比較して振幅分別を行なう。流体（インク）と接触したことにより、出力された周波数分別信号の振幅が閾値よりも減衰しているため、閾値よりも低いことを示す振幅分別信号が比較手段３ｃに出力される。そして、比較手段３ｃにおいて、周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号と振幅分別手段３ｂから出力された振幅分別信号とを比較する。比較した結果、流体（インク）との接触により生じた発振周波数変化から流体有りと判断され、流体有りを示す流体情報信号が制御部（ＣＰＵ）に出力される。 Further, although the oscillation frequency has changed due to contact with the fluid (ink), the output oscillation frequency signal may be within a predetermined frequency range. Also in this case, as described above, the oscillation frequency signal that has passed through the predetermined frequency range is output as a frequency classification signal to the amplitude classification means 3b and the comparison means 3c. In the amplitude classification means 3b, the frequency classification signal is compared with a preset threshold value to perform amplitude classification. Since the amplitude of the output frequency classification signal is attenuated below the threshold due to contact with the fluid (ink), an amplitude classification signal indicating that it is lower than the threshold is output to the comparison means 3c. Then, the comparison means 3c compares the frequency classification signal output from the frequency classification means 3a with the amplitude classification signal output from the amplitude classification means 3b. As a result of the comparison, it is determined that there is fluid from the change in oscillation frequency caused by contact with the fluid (ink), and a fluid information signal indicating the presence of fluid is output to the control unit (CPU).
なお、本例では流体無しと検出された場合にのみ流体情報信号を出力するとしたがこれに限定されることはなく、例えば閾値や周波数帯域の範囲を変えて、流体が検出された場合にのみ流体検出信号を出力するとした構成や、流体の量に応じた流体情報信号を出力するなど、検出したい流体情報に応じて流体情報信号の設定をすることができる。 In this example, the fluid information signal is output only when it is detected that there is no fluid, but the present invention is not limited to this. For example, only when a fluid is detected by changing the range of the threshold value or the frequency band. It is possible to set the fluid information signal according to the fluid information to be detected, such as a configuration in which the fluid detection signal is output or a fluid information signal according to the amount of fluid.
このように、上述した流体検出装置１は、流体の物性に関係なく流体の有無や量の検出が可能である。また、流体の性質によって検出針（スタイラス）２ｂの周波数変化が少ない場合でも、周波数分別手段３ａで周波数分別した後に振幅分別手段３ｂにおいて振幅分別を行うことで、高精度な流体検出を実現することができる。 Thus, the fluid detection device 1 described above can detect the presence or amount of fluid regardless of the physical properties of the fluid. Further, even when the frequency change of the detection needle (stylus) 2b is small due to the nature of the fluid, high-precision fluid detection can be realized by performing the amplitude classification in the amplitude classification means 3b after the frequency classification in the frequency classification means 3a. Can do.
振動検出手段２は、検出針（スタイラス）２ｂを用いて流体情報を検出するため、測定物質が少量でも確実に測定することができ、ごく限られたスペースであっても設置が可能である。また、検出針（スタイラス）２ｂで測定するため、測定対象物である流体が検出針（スタイラス）２ｂに無駄に付着することがない。 Since the vibration detection means 2 detects fluid information using the detection needle (stylus) 2b, it can reliably measure even a small amount of the measurement substance, and can be installed even in a very limited space. In addition, since the measurement is performed with the detection needle (stylus) 2b, the fluid as the measurement object does not adhere to the detection needle (stylus) 2b in vain.
ところで、上述した形態において、振動検出手段２から出力された発振周波数信号を周波数分別手段３ａで分別して周波数分別信号を出力し、この出力された周波数分別信号が振幅分別手段３ｂと比較手段３ｃに出力されるとしたが、これに限定されることはない。例えば、振動検出手段２から出力された発振周波数信号を周波数分別手段３ａと振幅分別手段３ｂに並列的に出力し、周波数分別手段３ａと振幅分別手段３ｂで分別処理を行なった後、周波数分別手段３ａから出力された周波数分別信号と振幅分別手段３ｂから出力された振幅変化検出信号を比較手段３ｃにて比較を行なう構成でもよい。
By the way, in the above-described form, the oscillation frequency signal output from the vibration detection means 2 is classified by the frequency classification means 3a and the frequency classification signal is output, and the output frequency classification signal is sent to the amplitude classification means 3b and the comparison means 3c. However, the present invention is not limited to this. For example, the oscillation frequency signal output from the
本例では、流体検出装置１をインクジェットプリンタに採用した例を挙げて説明をしたが、これに限定されるものではなく、例えば孔版印刷機や平版印刷機などインクが流体であればどのような印刷装置でもよい。また、流体検出装置１をインクジェットプリンタに採用した例を挙げて説明したが、これ限定されることはなく、検出対象が流体であればどのような流体検出にも応用することが可能である。 In this example, although the example which employ | adopted the fluid detection apparatus 1 as the inkjet printer was given and demonstrated, it is not limited to this, For example, what kind of ink is fluid, such as a stencil printing machine and a lithographic printing machine? It may be a printing device. Moreover, although the example which employ | adopted the fluid detection apparatus 1 as the inkjet printer was given and demonstrated, it is not limited to this, It is possible to apply to any fluid detection if a detection target is a fluid.
また、インクの有無や量についての検出を例に説明をしたがこれに限定されるものではなく、例えば振動手段（ＰＺＴ）２ａの発振する周波数と測定対象である流体の粘度に応じて検出針（スタイラス）２ｂの形状、数量の調節が可能である。また、予め検出する流体の発振周波数の波形データを測定しておくことで、例えば流体の種類の特定や流体の使用状況（使用量や使用頻度）などを検出し、流体の量を追加したり流体の交換など様々な処理が可能である。 Further, the detection of the presence / absence and amount of ink has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the detection needle according to the frequency of oscillation of the vibration means (PZT) 2a and the viscosity of the fluid to be measured The shape and quantity of the (stylus) 2b can be adjusted. In addition, by measuring the waveform data of the oscillation frequency of the fluid to be detected in advance, for example, it is possible to detect the type of fluid and the usage status (usage and usage frequency) of the fluid and add the amount of fluid. Various treatments such as fluid exchange are possible.
流体検出の検出対象である流体はインクに限定されるものではなく、流体（例えば水，化学薬品，液体燃料等）であればどのような種類のものでも流体情報を検出することができる。インク以外の流体を検出するときの流体検出装置の使用例としては、例えば所定量の水や化学薬品等の流体を容器に収容するときの収容量の調節、液体燃料を貯蔵するタンクに設けて液体燃料の使用量や貯蔵量の検出、複数の容器に収容された流体の判別など様々な用途に応用することができる。 The fluid to be detected by the fluid detection is not limited to ink, and any kind of fluid information can be detected as long as it is a fluid (for example, water, chemicals, liquid fuel, etc.). Examples of the use of the fluid detection device when detecting fluid other than ink include, for example, adjusting a storage amount when storing a predetermined amount of fluid such as water or chemicals in a container, or providing a tank for storing liquid fuel. The present invention can be applied to various uses such as detection of the amount of liquid fuel used and stored, and discrimination of fluids contained in a plurality of containers.
また、振動検出手段の検出針（スタイラス）２ｂは、流体の種類や流体が収容される容器の大きさに応じて検出針（スタイラス）２ｂのインクと接する表面積（例えば、長さや固着する数など）を調節することで検出できる感度を向上させることが可能である。 In addition, the detection needle (stylus) 2b of the vibration detection means has a surface area (for example, length, number to be fixed, etc.) in contact with ink of the detection needle (stylus) 2b according to the type of fluid and the size of the container in which the fluid is stored. ) Can be improved by adjusting the sensitivity.
以上、本発明を用いて最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。 As mentioned above, although the best form was demonstrated using this invention, this invention is not limited with the description and drawing by this form. That is, it is a matter of course that all other forms, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on this form are included in the scope of the present invention.
１ 流体検出装置
２ 振動検出手段
２ａ 振動手段（ＰＺＴ）
２ｂ 検出針（スタイラス）
２ｃ 発振回路
３ 流体情知得手段
３ａ 周波数分別手段
３ｂ 振幅分別手段
３ｃ 比較手段
４ 電源部
１１ インク容器
１２ インク中間タンク
１３ インクジェットヘッド
１４ 液面制御装置
１５ 開閉弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
2b Detection needle (stylus)
Claims (5)
前記周波数分別手段から出力された前記周波数分別信号の振幅の変化を予め設定された閾値と比較し、比較結果に応じた振幅分別信号を出力する振幅分別手段と、
前記周波数分別手段から出力された前記周波数分別信号と前記振幅分別手段から出力された前記振幅分別信号を比較し、比較結果に応じた流体情報信号を出力する比較手段と、 を備えたことを特徴とする流体検出装置。 A detection needle that can be immersed in a fluid; and a vibration unit that vibrates the detection needle at a predetermined frequency when a driving voltage is supplied from a power supply unit. Vibration detecting means for detecting an oscillation frequency signal based on the change; and determining whether the oscillation frequency signal output from the vibration detecting means is within a preset frequency range, and a frequency classification signal according to the determination result Frequency separation means for outputting,
Amplitude classification means for comparing the change in amplitude of the frequency classification signal output from the frequency classification means with a preset threshold value, and outputting an amplitude classification signal according to the comparison result;
Comparing means for comparing the frequency classification signal output from the frequency classification means with the amplitude classification signal output from the amplitude classification means, and outputting a fluid information signal according to the comparison result. A fluid detection device.
前記振動検出手段から出力された発振周波数信号の振幅の変化を予め設定された閾値と比較し、比較結果に応じた振幅分別信号を出力する振幅分別手段と、
前記周波数分別手段から出力された前記周波数分別信号と前記振幅分別手段から出力された前記振幅分別信号を比較し、比較結果に応じた流体情報信号を出力する比較手段と、 を備えたことを特徴とする流体検出装置。 A detection needle that can be immersed in a fluid; and a vibration unit that vibrates the detection needle at a predetermined frequency when a driving voltage is supplied from a power supply unit. Vibration detection means for detecting an oscillation frequency signal based on the change, and whether the oscillation frequency signal output from the vibration detection means is within a preset reference frequency range, and frequency classification according to the determination result A frequency separation means for outputting a signal;
Amplitude classification means for comparing the change in the amplitude of the oscillation frequency signal output from the vibration detection means with a preset threshold value and outputting an amplitude classification signal according to the comparison result;
Comparing means for comparing the frequency classification signal output from the frequency classification means with the amplitude classification signal output from the amplitude classification means, and outputting a fluid information signal according to the comparison result. A fluid detection device.
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