JP2007190919A - Liquid detection device and liquid amount detection device - Google Patents

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Takeo Eguchi
武夫 江口
Kazuyasu Takenaka
一康 竹中
Takumi Namekawa
巧 滑川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a change in liquid properties by preventing electrolysis of the liquid. <P>SOLUTION: The device comprises a liquid detection circuit 20 and a judgement means 31. The liquid detection circuit 20 comprises an electrode part 26 (26a-26e), impedance 22 and an alternating current signal source 21. The electrode part 26 is disposed so as to contact a liquid inside the containers T1 and T2. The liquid detection circuit 20 outputs a signal indicating an energizing state of the electrode part 26 by inputting an alternating current signal which does not contain direct current components by way of the impedance 22 from the AC signal source 21 and a binary signal to indicate whether the electrode part 26 is energized or not, based on the output signal. The judgment means 31 determines as to the presence or absence of the liquid in the electrode part 26 from the binary signal output from the liquid detection circuit 20. The frequency of the alternating current signal is a frequency which produces an impedance at least three orders smaller than the impedance in the case where an alternating current signal at 100 Hz is input to the electrode part. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばインクジェットプリンタのインクタンク内のインク残量を検出するときに用いられ、導電性を有する液体を内部に収容した容器内の液体又は液体量を検出する液体検出装置又は液体量検出装置に関するものである。   The present invention is used, for example, when detecting the remaining amount of ink in an ink tank of an ink jet printer, and detects a liquid or a liquid amount in a container that contains a conductive liquid inside. It relates to the device.

インクジェットプリンタでは、インクタンク内にインクが貯留されており、このインクタンクからインク流路を通してインク吐出部(ヘッド)にインクを送り、インク液滴を吐出させている。ここで、インクジェットプリンタでは、比較的精度良くインクの有無を検出できるようにする必要がある。その理由としては、第1に、インクタンクの外見からインク残量を目視により判別することは困難だからである。   In an ink jet printer, ink is stored in an ink tank, and ink is sent from the ink tank to an ink discharge section (head) through an ink flow path to discharge ink droplets. Here, the ink jet printer needs to be able to detect the presence or absence of ink with relatively high accuracy. The first reason is that it is difficult to visually determine the remaining amount of ink from the appearance of the ink tank.

また、第2に、インクが完全に無くなるまでインクの吐出動作を行うと、“呼び水”としてのインクが無くなり(即ち、空気がインク流路に混入してしまい、その結果、インクがノズル部に送られなくなってしまい)、インクの充填作業をやり直さなければインクの吐出が出来なくなったり、インク吐出部を劣化させてしまうおそれがあるからである。ここで、インクジェットプリンタにおけるインクの吐出方式の1つとして、インク室内にあるインクを発熱素子で急速に加熱してインク液滴を吐出させるサーマル方式が知られているが、インクが無いにもかかわらず発熱素子を加熱すると、発熱素子を劣化させるおそれがある。したがって、インク残量があるレベルに到達した段階でインクの吐出(印画)を停止する必要がある。   Second, if the ink is discharged until the ink is completely removed, the ink as “priming water” disappears (that is, air is mixed into the ink flow path, and as a result, the ink enters the nozzle portion). This is because the ink cannot be ejected unless the ink filling operation is performed again, or the ink ejection portion may be deteriorated. Here, as one of ink ejection methods in an ink jet printer, a thermal method is known in which ink in an ink chamber is rapidly heated by a heating element to eject ink droplets. If the heating element is heated, the heating element may be deteriorated. Therefore, it is necessary to stop ink ejection (printing) when the ink level reaches a certain level.

さらにまた、第3に、大判の印画紙に印画を行う場合、精度良くインク残量を検出することができないと、印画中にインクが無くなり、それまでの印画が無駄になってしまう場合があり得るからである。
このような安全性や経済性等の観点から、インクの残量を正確に検出する必要がある。
Third, when printing on large photographic paper, if the remaining amount of ink cannot be detected with high accuracy, ink may be lost during printing, and the previous print may be wasted. Because you get.
From the viewpoints of safety and economy, it is necessary to accurately detect the remaining amount of ink.

インクの残量を検出する方法としては、(1)メカニカル型、(2)光学検出型、(3)電気抵抗変化検出型、(4)容量変化検出型、(5)吐出量カウント型、等が知られている。
例えば(3)の電気抵抗変化検出型としては、a)特開平6−226990号公報(特許文献1)、b)特許第2772015号(特許文献2)、及びc)特許第2798948号(特許文献3)、d)特開平11−179936号公報(特許文献4)、等が挙げられる。
As a method for detecting the remaining amount of ink, (1) mechanical type, (2) optical detection type, (3) electrical resistance change detection type, (4) capacity change detection type, (5) discharge amount count type, etc. It has been known.
For example, the electrical resistance change detection type of (3) includes a) Japanese Patent Laid-Open No. 6-226990 (Patent Document 1), b) Japanese Patent No. 27772015 (Patent Document 2), and c) Japanese Patent No. 2798948 (Patent Document). 3), d) JP-A-11-179936 (Patent Document 4), and the like.

この電気抵抗変化検出型のうち、特許文献1〜特許文献3の方法は、液体中に一対の電極を設け、この電極に直流電源から高抵抗を介して電流を流すものである。そして、一対の電極での液体の有無により、一対の電極にかかる電位が変化することを利用する、すなわち液体を導通抵抗の高い抵抗体として使用するものである。また、特許文献4の方法は、液体の検出のために交流を用いたものである。   Among these electrical resistance change detection types, the methods of Patent Documents 1 to 3 provide a pair of electrodes in a liquid, and a current flows from the DC power source through a high resistance to these electrodes. Then, the fact that the potential applied to the pair of electrodes changes depending on the presence or absence of the liquid at the pair of electrodes, that is, the liquid is used as a resistor having a high conduction resistance. Moreover, the method of patent document 4 uses alternating current for the detection of a liquid.

しかし、前述の従来の技術では、以下の問題点があった。
第1に、特許文献1〜特許文献3におけるように液体に直流を流すと、電極の種類や液体の成分によっては電気分解が生じ、電極表面が変化しやすく、液体中に金属イオンが溶出してしまい、液体(インク)特性が変化するおそれがあるという問題がある。また、直流電流を流す方式では、後述の発明の実施の形態において詳述するが、回路システムとしてのインピーダンスが高くなる結果、検出速度を上げにくくなるという問題がある。
However, the above-described conventional technology has the following problems.
First, when a direct current is applied to a liquid as in Patent Documents 1 to 3, electrolysis occurs depending on the type of electrode and the components of the liquid, the electrode surface is likely to change, and metal ions are eluted in the liquid. Therefore, there is a problem that the liquid (ink) characteristics may change. Further, the method of flowing a direct current will be described in detail in the embodiments of the invention described later, but there is a problem that it is difficult to increase the detection speed as a result of the increased impedance as a circuit system.

なお、上記特許文献3では、この欠点を解消するために、測定時間ごとに電極に流す電流の方向を逆転させる方法が採られているが、この方法は、測定そのものを直流で行っており、この直流による測定によって生じてしまったイオンを消去するために、同じ時間だけ逆方向に直流を流すことで、生じてしまったイオンを戻す方法であるので、測定の速度が遅いという問題がある。   In Patent Document 3, a method of reversing the direction of the current flowing through the electrode at every measurement time is adopted in order to eliminate this drawback, but this method performs the measurement itself with a direct current, In order to erase the ions generated by the direct current measurement, a method of returning the generated ions by flowing a direct current in the opposite direction for the same time causes a problem that the measurement speed is slow.

さらにまた、上記特許文献4では、交流を用いるので電気分解等の問題は生じないが、キャパシタンスの容量変化に基づいて液体の変化量を検出するという、アナログ的な方法で液体を検出するものであるので、検出レベルが不安定であり、検出結果の信頼性に欠けるという問題がある。   Furthermore, in the above-mentioned Patent Document 4, since alternating current is used, problems such as electrolysis do not occur, but the liquid is detected by an analog method of detecting the amount of change of the liquid based on the capacitance change of the capacitance. Therefore, there is a problem that the detection level is unstable and the reliability of the detection result is lacking.

したがって、本発明が解決しようとする課題は、液体の電気分解(イオン化)を防止して液体の特性が変化しないようにするとともに、信頼性の高い検出を行うようにすることである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to prevent liquid electrolysis (ionization) so that the characteristics of the liquid do not change and to perform highly reliable detection.

本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の1つである請求項2に記載の発明は、導電性を有する液体を内部に収容した1又は2以上の容器内の液体量を検出する液体量検出装置であって、少なくとも一部が前記容器内の液体に接するように配置された一対の電極からなるものであって液体が接することにより前記一対の電極間が通電状態となる電極部、インピーダンス及び交流信号源を有し、前記交流信号源から前記インピーダンスを介して直流分を含まない交流信号を前記電極部に入力して前記一対の電極間の通電状態を表す信号を出力するとともに、その出力信号に基づいて前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号を出力するように構成した液体検出回路と、前記液体検出回路から出力される2値化信号に基づいて、前記電極部における液体の有無を判定する判定手段とを備え、ここで、直流成分を含まない前記交流信号の周波数は、前記電極部に100Hz時の前記交流信号が入力された場合のインピーダンスに対して、少なくとも3桁低いインピーダンスとなる周波数であることを特徴とする。
The present invention solves the above-described problems by the following means.
The invention according to claim 2, which is one of the present invention, is a liquid amount detection device for detecting the amount of liquid in one or more containers containing therein a conductive liquid, and at least a part thereof. Is composed of a pair of electrodes arranged so as to be in contact with the liquid in the container, and has an electrode portion, an impedance and an AC signal source in which the pair of electrodes are energized by contact with the liquid, An AC signal that does not include a DC component is input from the AC signal source to the electrode unit via the impedance, and a signal indicating the energization state between the pair of electrodes is output, and the pair of electrodes is output based on the output signal. And a liquid detection circuit configured to output a binarized signal indicating the presence / absence of energization between them, and a judgment for determining the presence / absence of liquid in the electrode unit based on the binarized signal output from the liquid detection circuit. Wherein the frequency of the AC signal that does not include a DC component is a frequency that is at least three orders of magnitude lower than the impedance when the AC signal at 100 Hz is input to the electrode unit. It is characterized by being.

(作用)
上記発明においては、交流信号源からインピーダンスを介して直流分を含まない交流信号が電極部に入力される。
交流信号が電極部に入力されると、電極部の一対の電極間の通電状態を表す信号が出力され、さらに出力信号に基づいて、一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号が出力される。この2値化信号に基づいて、電極部における液体の有無が判定される。
(Function)
In the said invention, the alternating current signal which does not contain a direct current component is input into an electrode part via an impedance from an alternating current signal source.
When an AC signal is input to the electrode unit, a signal indicating the energization state between the pair of electrodes of the electrode unit is output, and further, based on the output signal, a binary signal indicating the presence / absence of energization between the pair of electrodes is output. Is output. Based on this binarized signal, the presence or absence of liquid in the electrode portion is determined.

したがって、直流分を含まない交流信号を電極部に入力するので、液体には直流は流れず、液体の特性は変化しない。また、導通抵抗が小さくなり、検出速度も速くなる。
さらにまた、2値化信号を出力して液体の有無を判定するので、デジタル的な処理を行うことができ、検出の信頼性を高めることができる。
Therefore, since an AC signal that does not include a direct current component is input to the electrode portion, direct current does not flow through the liquid, and the liquid characteristics do not change. In addition, the conduction resistance is reduced, and the detection speed is also increased.
Furthermore, since the binarized signal is output to determine the presence or absence of liquid, digital processing can be performed, and the detection reliability can be improved.

本発明によれば、液体には直流が流れないので、液体の特性を変化しないようにすることができる。また、導通抵抗を小さくすることができる。さらにまた、検出速度を速くすることができる。
さらに、2値化信号を出力して液体の有無を判定するので、デジタル的な処理を行うことができ、検出の信頼性を高めることができる。
また、直流成分を含まない交流信号の周波数は、電極部に100Hz時の交流信号が入力された場合のインピーダンスに対して、少なくとも3桁低いインピーダンスとなる周波数であるので、この周波数帯で信号源側から直列抵抗を経てスイッチに交流信号が加えられたときは、短絡比の大きいスイッチを得ることができる。さらにまた、液体中でも距離によって抵抗値の差がシャープに出るので、少し距離が離れた所にある電極の影響を受けない。特に検出の出力値が2値であれば、この傾向はさらに強くなる。
According to the present invention, since direct current does not flow in the liquid, it is possible to prevent the characteristics of the liquid from changing. In addition, the conduction resistance can be reduced. Furthermore, the detection speed can be increased.
Furthermore, since a binarized signal is output to determine the presence or absence of a liquid, digital processing can be performed and detection reliability can be improved.
The frequency of the AC signal that does not include a DC component is a frequency that is at least three orders of magnitude lower than the impedance when an AC signal at 100 Hz is input to the electrode section. When an AC signal is applied to the switch through a series resistor from the side, a switch with a large short-circuit ratio can be obtained. Furthermore, since the difference in resistance value sharply appears depending on the distance even in the liquid, it is not affected by the electrodes that are slightly apart. In particular, if the detected output value is binary, this tendency becomes even stronger.

以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本発明は、一対の電極を液体内に入れ、この一対の電極間の電流の流れによって液体の有無を判別するものであるが、ここで用いる電流として、直流ではなく交流を用いる。その理由を以下に説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present invention, a pair of electrodes is placed in a liquid, and the presence or absence of the liquid is determined by the flow of current between the pair of electrodes. However, the current used here is alternating current instead of direct current. The reason will be described below.

液体に接触させた電極間の電気抵抗をテスター等で計測すると、電極間の距離にはあまり左右されず、最初は大きな抵抗値を示すが、少し時間が経過すると、抵抗値が低い方にずれていく。この現象は、電極の材料、表面処理状態、接触表面積、液体の性質等によっても大きく変わるが、このような現象が起こるのは、電極間に電流を流して測定する結果、電気分解が進んでイオンが増大しているためと説明される。ここで、Lを電極間の距離、Aを電流が通過する電極の断面積としたとき、L/Aは、一定の容器では一定値(=K)になる。また、電極間の液体の抵抗Rは、kを液体の伝導度として、R=K/kとなる。   When the electrical resistance between the electrodes in contact with the liquid is measured with a tester or the like, the distance between the electrodes is not greatly affected, and initially shows a large resistance value. To go. This phenomenon varies greatly depending on the electrode material, surface treatment condition, contact surface area, liquid properties, etc., but this phenomenon occurs because the electrolysis progresses as a result of current flowing between the electrodes. It is explained that ions are increasing. Here, when L is the distance between the electrodes and A is the cross-sectional area of the electrode through which the current passes, L / A becomes a constant value (= K) in a certain container. The resistance R of the liquid between the electrodes is R = K / k, where k is the conductivity of the liquid.

これらのことから電極間のインピーダンス(Zx)を考えると、図1に示すインピーダンス等価回路が妥当であると考えられる。図1において、抵抗Rdcは、直流で短時間測定したときの液体の抵抗である。さらにまた、キャパシターCxは、液体の静電容量であり、抵抗Racは、交流で測定したときの液体の抵抗である。ここで、直流での測定と交流での測定とで測定数値が異なるため、抵抗Racには、キャパシターCxを直列に接続している。   In view of the impedance (Zx) between the electrodes, it is considered that the impedance equivalent circuit shown in FIG. 1 is appropriate. In FIG. 1, a resistance Rdc is the resistance of a liquid when measured for a short time with a direct current. Furthermore, the capacitor Cx is the capacitance of the liquid, and the resistance Rac is the resistance of the liquid when measured by alternating current. Here, since measurement values differ between direct current measurement and alternating current measurement, a capacitor Cx is connected in series to the resistor Rac.

図2は、図1のインピーダンス等価回路のシミュレーション結果を示す図である。図2では、液体としてインクジェットプリンタ用インクを用いた。図2において、横軸は周波数であり、縦軸は抵抗値(オーム)である。また、図2に示す回路において、信号源V1は交流信号源であり、抵抗R2は信号源抵抗である。
図2から明らかなことは、このシミュレーションで使用した液体及び電極の状況では、交流の抵抗値は、周波数が100Hz以下では直流で測定した抵抗値とほぼ等価の数メグオームを示すが、それ以上では1kHzあたりにかけて劇的に低下し(3メグオームから500オーム)、液体や電極の条件によっては、1/10000程度まで低下する特性をしている。
FIG. 2 is a diagram showing a simulation result of the impedance equivalent circuit of FIG. In FIG. 2, ink for an inkjet printer is used as the liquid. In FIG. 2, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents resistance value (ohms). In the circuit shown in FIG. 2, the signal source V1 is an AC signal source, and the resistor R2 is a signal source resistor.
It is clear from FIG. 2 that in the situation of the liquid and electrode used in this simulation, the AC resistance value shows several megohms that are almost equivalent to the resistance value measured by DC when the frequency is 100 Hz or less. It decreases dramatically around 1 kHz (from 3 megohms to 500 ohms), and depending on the conditions of the liquid and the electrode, it has a characteristic of decreasing to about 1/10000.

このことは、次のことを意味している。
(1)導電性液体の検出において液体の電気抵抗(導電度)をスイッチとして使用する場合、直流を使用すると、導通状態(電極間に液体が存在する状態)で、高い導通抵抗しか得られないが、数kHz以上の交流を使用すると、全体のインピーダンスを3桁〜4桁下げることができる。
This means the following.
(1) When the electrical resistance (conductivity) of the liquid is used as a switch in the detection of the conductive liquid, if a direct current is used, only a high conduction resistance can be obtained in a conductive state (a state where liquid exists between the electrodes). However, if an alternating current of several kHz or more is used, the overall impedance can be lowered by 3 to 4 digits.

(2)上記シミュレーションから、交流使用時の液体の抵抗値は、かなり広帯域にわたり低い一定値を示すので、この周波数帯で信号源側から直列抵抗を経てスイッチに交流信号が加えられたときは、短絡比の大きいスイッチを得ることができる。
(3)液体中でも距離によって抵抗値の差がシャープに出るので、少し距離が離れた所にある電極の影響を受けない。特に検出の出力値が2値であれば、この傾向はさらに強くなる。
(2) From the above simulation, the resistance value of the liquid at the time of AC use shows a low constant value over a wide band, so when an AC signal is applied to the switch through the series resistance from the signal source side in this frequency band, A switch with a large short-circuit ratio can be obtained.
(3) Since the difference in resistance value is sharp depending on the distance even in the liquid, it is not affected by the electrodes at a distance from each other. In particular, if the detected output value is binary, this tendency becomes even stronger.

図3は、直流検出方式と交流検出方式との相違による回路インピーダンスの違いを具体的に示す図である。図中、上図は直流検出モデルであり、下図は交流検出モデルである。また、図3において、V1及びV2は、それぞれ信号源であり、抵抗Rgは信号源抵抗である。Csは、電極間の浮遊容量である。また、S−Swは電極選択スイッチであり、W−Swは液体の導通によるスイッチである。   FIG. 3 is a diagram specifically showing a difference in circuit impedance due to a difference between the DC detection method and the AC detection method. In the figure, the upper figure is a DC detection model, and the lower figure is an AC detection model. In FIG. 3, V1 and V2 are signal sources, respectively, and the resistor Rg is a signal source resistor. Cs is a stray capacitance between the electrodes. Further, S-Sw is an electrode selection switch, and W-Sw is a switch based on liquid conduction.

直流検出と交流検出との主な相違は、直流の場合は判定ラインが1箇所(あるレベルを超えるか否か)であるのに対し、交流検出では一般的には0を中心に2箇所の判定ラインが必要になることである。
そして、直流検出では、イオン化問題を軽減するために、電極に流す電流は極力低くすることが要求される。
この理由により、図3の直流検出モデルに見られるように、信号源抵抗Rg、電極間抵抗Rdcも、極めて大きな値にする必要がある。このため、信号源抵抗Rgから電極に至るまでの配線や電極そのものに起因する浮遊容量Csの影響は、その分大きく影響する。
図3の例では、直流検出方式と交流検出方式とでは、信号源抵抗Rgは、3桁も違うことになる。この差は、電極の状況が安定して測定を開始できるまでの時間差である。
The main difference between DC detection and AC detection is that in the case of DC, there is one decision line (whether it exceeds a certain level), whereas in AC detection, there are generally two locations around 0. A judgment line is necessary.
In DC detection, in order to reduce the ionization problem, it is required that the current flowing through the electrode be as low as possible.
For this reason, as seen in the DC detection model of FIG. 3, the signal source resistance Rg and the interelectrode resistance Rdc need to be extremely large values. For this reason, the influence of the stray capacitance Cs caused by the wiring from the signal source resistance Rg to the electrode and the electrode itself is greatly affected.
In the example of FIG. 3, the signal source resistance Rg is different by 3 digits between the DC detection method and the AC detection method. This difference is a time difference until the measurement of the electrode can be stably started.

例えば、直流検出方式の場合に、浮遊容量Csを5(PF)と仮定すると、Tdc=50(usec)程度の大きな値となり、電極の少ない(粗い精度の検出で良い、又はモニターする容器数が少ない等)場合、あるいは全体の検出動作サイクルが遅くても良い場合には、1つの検出回路で対応できる。
しかし、インクジェットプリンタのように、高速かつ高精度で、4〜7色の異なる容器のインク残量を検出し、電極から容器までの距離が遠くなる場合がある、という条件があるときは、各色ごとに検出回路が必要になったりして検出回路が1つでは足りなくなったり、回路構造が複雑化するという可能性がある。
For example, in the case of the direct current detection method, assuming that the stray capacitance Cs is 5 (PF), a large value of about Tdc = 50 (usec) is obtained, and there are few electrodes (coarse detection is sufficient, or the number of containers to be monitored is small). In the case of a small number of cases, or when the entire detection operation cycle may be delayed, one detection circuit can cope with this.
However, when there is a condition that the distance from the electrode to the container may be increased by detecting the remaining amount of ink in different containers of 4 to 7 colors at high speed and with high accuracy, such as an inkjet printer, each color There is a possibility that a detection circuit is required every time, so that one detection circuit is not sufficient, or the circuit structure is complicated.

さらに、直流方式では、与えられた時間内で電極に加えられた電圧がどこまで上昇するかを見るため、尖塔値(ピーク値)の測定が重要になり、通常は、ピーク検出器が用いられる。ピーク検出は、原理的に検出値をその値が有効なデータとして取り出されるまで保持し、次の測定にあたってはクリアされる必要がある。すなわち、直流方式においては、立ち上がりに時間がかかるのみでなく、その計測においてもアナログ的に浮遊容量が持つ遅れや、ピーク検出器の前値クリア動作のために、余分な時間がかかり、全体としての計測に時間がかかることになる。   Furthermore, in the direct current method, in order to see how far the voltage applied to the electrode rises within a given time, it is important to measure the spire value (peak value), and a peak detector is usually used. In principle, the peak detection holds the detected value until the value is taken out as valid data, and needs to be cleared in the next measurement. In other words, in the DC method, not only does it take time to rise, but also the measurement takes extra time due to the analogy of the delay of the stray capacitance and the previous value clearing operation of the peak detector. It takes time to measure.

一方、交流検出方式では、液体の導電度特性によって元々の回路インピーダンスが下がる結果、ピーク値に収束する時間は、直流検出方式よりも極めて早くなり、さらにピークを検出するタイミングは与える信号によって精度良く予測することができる。
例えば、正弦波であれば90度の位置で最大になり、一次形の積分回路を通った矩形波なら波形の極性変化の直前がそれぞれの極(+/−)における最大の振幅になる。
以上により、液体の検出においては、直流を用いるより交流を用いた方が有利であるので、本発明では、交流を用いている。
On the other hand, in the AC detection method, as a result of the original circuit impedance being lowered due to the conductivity characteristics of the liquid, the time for convergence to the peak value is much faster than in the DC detection method, and the timing for detecting the peak is accurately determined by the given signal. Can be predicted.
For example, in the case of a sine wave, the maximum is obtained at a position of 90 degrees, and in the case of a rectangular wave that has passed through a primary integration circuit, the maximum amplitude at each pole (+/−) is immediately before the change in polarity of the waveform.
As described above, in detecting liquid, it is more advantageous to use alternating current than to use direct current. Therefore, in the present invention, alternating current is used.

続いて、本実施形態における液体量検出装置について説明する。
(第1実施形態)
図4は、本実施形態の液体量検出装置10を示す構成図である。図4に示すように、液体量検出装置10の検出対象物である液体(導電性を有する液体)は、容器T(T1及びT2)内に収容されている。
液体量検出装置10が例えばインクジェットプリンタに用いられるものであれば、容器Tは、インクタンクであり、容器T内の液体は、インクジェットプリンタ用のインクである。複数色のインクを用いるカラーインクジェットプリンタである場合には、各色ごとの容器T(インクタンク)が設けられる。
Next, the liquid amount detection device in the present embodiment will be described.
(First embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the liquid amount detection device 10 of the present embodiment. As shown in FIG. 4, a liquid (conductive liquid) that is a detection target of the liquid amount detection device 10 is accommodated in a container T (T1 and T2).
If the liquid amount detection device 10 is used in, for example, an ink jet printer, the container T is an ink tank, and the liquid in the container T is ink for an ink jet printer. In the case of a color ink jet printer using a plurality of colors of ink, a container T (ink tank) for each color is provided.

本実施形態の液体量検出装置10は、液体検出回路20と、制御部30と、残量表示部40とを備える。
液体検出回路20は、交流信号源(V1)21、インピーダンス(Zs)22、切替えスイッチ(SW)23、閾値検出部24、データ抽出部25、及び電極部26(26a〜26e)を有する検出基板27を備える。なお、液体検出回路20の具体的回路構成については後述する。
交流信号源21により発生した交流信号は、インピーダンス22を介することで直流分を含まない交流信号として電極部26側に供給されるとともに、電極部26が液体に接しているか否かによって十分な電位差が生じるようになる。
The liquid amount detection device 10 according to the present embodiment includes a liquid detection circuit 20, a control unit 30, and a remaining amount display unit 40.
The liquid detection circuit 20 includes an AC signal source (V1) 21, an impedance (Zs) 22, a changeover switch (SW) 23, a threshold detection unit 24, a data extraction unit 25, and electrode units 26 (26a to 26e). 27. A specific circuit configuration of the liquid detection circuit 20 will be described later.
The AC signal generated by the AC signal source 21 is supplied to the electrode unit 26 side as an AC signal not including a DC component through the impedance 22, and a sufficient potential difference depends on whether or not the electrode unit 26 is in contact with the liquid. Comes to occur.

切替えスイッチ23は、交流信号源21からインピーダンス22を介して送られてきた交流信号を、選択されたいずれか1つの電極部26に入力するように切替え制御されるスイッチである。
電極部26は、少なくとも一部が容器T内の液体に接するように配置された一対の電極26a〜26eからなるものであって、液体が接することにより一対の電極26a〜26e間が通電状態となるものである。本実施形態では、電極部26は、検出基板27上に設けられ、この検出基板27が容器T内に配置されている。
なお、本実施形態では、電極部26は容器T内に配置されており、液体検出装置10の電極部26以外の部分は、容器T外に配置されている。
The changeover switch 23 is a switch that is controlled so as to input an AC signal sent from the AC signal source 21 via the impedance 22 to any one of the selected electrode portions 26.
The electrode portion 26 is composed of a pair of electrodes 26a to 26e arranged so that at least a part thereof is in contact with the liquid in the container T, and the liquid is in contact with each other so that the pair of electrodes 26a to 26e is in an energized state. It will be. In the present embodiment, the electrode unit 26 is provided on the detection substrate 27, and the detection substrate 27 is disposed in the container T.
In the present embodiment, the electrode part 26 is disposed in the container T, and the part other than the electrode part 26 of the liquid detection device 10 is disposed outside the container T.

本実施形態では、1つの容器T内には、一対の電極(26a〜26dと26e)が4つ設けられている(図4中、一対の電極を楕円点線で囲んでいる)。一対の電極は、検出電極26a〜26dと、共通電極26eとからなる。そして、検出電極26aと共通電極26e、検出電極26bと共通電極26e、検出電極26cと共通電極26e、及び検出電極26dと共通電極26eがそれぞれ互いに近隣に配置されて、一対の電極を構成している。   In the present embodiment, a pair of electrodes (26a to 26d and 26e) are provided in one container T (in FIG. 4, the pair of electrodes are surrounded by an elliptical dotted line). The pair of electrodes includes detection electrodes 26a to 26d and a common electrode 26e. The detection electrode 26a and the common electrode 26e, the detection electrode 26b and the common electrode 26e, the detection electrode 26c and the common electrode 26e, and the detection electrode 26d and the common electrode 26e are arranged close to each other to form a pair of electrodes. Yes.

各検出電極26a〜26dは、図中、鉛直方向に等間隔で並設されている。ここで、容器T内にある液体が使用により減少すると、液面は、図中、上側から下側に向かう。すなわち、鉛直下方向が液体の減少時の液面の低下方向である。
そして、検出電極26aは、検出電極26a〜26d中、最も上側に配置されている。この位置は、容器T内の液体が満タンのときに接する位置である。また、検出電極26dは、容器T内の底面近傍位置に配置されている。
Each detection electrode 26a-26d is arranged in parallel at equal intervals in the vertical direction in the figure. Here, when the liquid in the container T decreases due to use, the liquid level moves from the upper side to the lower side in the drawing. That is, the vertically downward direction is the direction in which the liquid level decreases when the liquid is decreasing.
The detection electrode 26a is disposed on the uppermost side among the detection electrodes 26a to 26d. This position is a position that contacts when the liquid in the container T is full. In addition, the detection electrode 26d is disposed in the vicinity of the bottom surface in the container T.

さらにまた、共通電極26eは、1つの検出基板27では1つ設けられており、4つの全ての検出電極26a〜26dに対応する1つの共通電極26eとなっている。また、共通電極26eは、グラウンド(GND)に接地されている(電極に直流が流れなければ必ずしもグラウンドでなくとも良いが、通常はグラウンドを電位の基準点に取るので、この様な構成とした)。
上記の全ての検出電極26a〜26d及び共通電極26eは、そのインピーダンス特性が共通するように、電極の表面積、形状等がほぼ同一に形成されている。電極部26ごとにインピーダンス特性が異なってしまうと、検出信号の振幅に対する正しい検出範囲がその分だけ減るからである。
Furthermore, one common electrode 26e is provided on one detection substrate 27, and is one common electrode 26e corresponding to all four detection electrodes 26a to 26d. Further, the common electrode 26e is grounded to the ground (GND) (not necessarily ground if no direct current flows through the electrode, but normally the ground is taken as a reference point of potential, and thus such a configuration is adopted. ).
All the detection electrodes 26a to 26d and the common electrode 26e are formed with substantially the same surface area, shape and the like so that the impedance characteristics are common. This is because if the impedance characteristic differs for each electrode section 26, the correct detection range with respect to the amplitude of the detection signal is reduced accordingly.

なお、図4では、2つの容器T1及びT2を図示しているが、容器Tの数はいくつであっても良い。容器Tをさらに設けるときには、各容器Tごとに上述の検出基板27が設けられる。そして、図4に示すように、検出電極26a〜26dに対応する切替えスイッチ23の接点23aを設ければ良い。また、共通電極26eは、容器T1及びT2の共通電極26eが接続されている配線に接続し、グラウンドに接地されるようにすれば良い。   In FIG. 4, two containers T1 and T2 are illustrated, but the number of containers T may be any number. When the container T is further provided, the above-described detection substrate 27 is provided for each container T. And what is necessary is just to provide the contact 23a of the changeover switch 23 corresponding to the detection electrodes 26a-26d, as shown in FIG. The common electrode 26e may be connected to the wiring to which the common electrode 26e of the containers T1 and T2 is connected and grounded to the ground.

閾値検出部24は、一対の電極26a〜26dと26eとの間の通電状態を表す信号を出力するものである。
また、データ抽出部25は、閾値検出部24からの出力信号に基づいて一対の電極26a〜26dと26eとの間の通電の有無を表す2値化信号を出力するものである。
The threshold detection unit 24 outputs a signal representing an energization state between the pair of electrodes 26a to 26d and 26e.
Further, the data extraction unit 25 outputs a binarized signal that indicates the presence / absence of energization between the pair of electrodes 26a to 26d and 26e based on the output signal from the threshold detection unit 24.

制御部30は、CPUとメモリ(記憶部)とを有し、液体検出回路20から出力される2値化信号に基づいて電極部26における液体の有無を判定する判定部31を備える。さらに、制御部30は、切替えスイッチ23の接点23aの切替えを制御する(Node Select)機能を備える。
残量表示部40は、制御部30の判定部31の判定結果に基づいて、容器T内の液体残量を段階表示するものであり、本実施形態では、5段階表示を行う。
The control unit 30 includes a CPU and a memory (storage unit), and includes a determination unit 31 that determines the presence or absence of liquid in the electrode unit 26 based on the binarized signal output from the liquid detection circuit 20. Further, the control unit 30 has a function of controlling switching of the contact 23a of the changeover switch 23 (Node Select).
The remaining amount display unit 40 displays the remaining amount of liquid in the container T based on the determination result of the determination unit 31 of the control unit 30, and in this embodiment, performs a five-step display.

交流信号源21から交流信号が出力されると、その交流信号は、インピーダンス22を通る。これにより、交流信号の直流分がカットされる。そして、この交流信号が切替えスイッチ23側に送られる。
切替えスイッチ23により、交流信号源21と、いずれか1つの検出電極26a〜26dとが電気的に接続される。すなわち、切替えスイッチ23により、インピーダンス22を通った交流信号が、選択されたいずれか1つの検出電極26a〜26dに送られる。
When an AC signal is output from the AC signal source 21, the AC signal passes through the impedance 22. Thereby, the direct current component of the alternating current signal is cut. Then, this AC signal is sent to the changeover switch 23 side.
The AC switch 21 electrically connects the AC signal source 21 and any one of the detection electrodes 26a to 26d. That is, the changeover switch 23 sends an AC signal that has passed through the impedance 22 to any one of the selected detection electrodes 26a to 26d.

一対の電極26a〜26dと26eとの間に液体が存在するときには、検出電極26a〜26dと共通電極26eとが導通されるので、電流は、検出電極26a〜26dから共通電極26eに流れてグラウンドに送られるので、閾値検出部24への入力は、電圧変化の殆どない信号となる。これに対し、一対の電極26a〜26dと26eとの間に液体が存在しないときには、検出電極26a〜26dと共通電極26eとが導通されないので、電流は、検出電極26a〜26dから共通電極26eには流れない。よって、閾値検出部24への入力は、電圧変化のある信号となる。   When a liquid is present between the pair of electrodes 26a to 26d and 26e, the detection electrodes 26a to 26d and the common electrode 26e are electrically connected, so that current flows from the detection electrodes 26a to 26d to the common electrode 26e and is grounded. Therefore, the input to the threshold detection unit 24 is a signal with almost no voltage change. On the other hand, when there is no liquid between the pair of electrodes 26a to 26d and 26e, the detection electrodes 26a to 26d and the common electrode 26e are not electrically connected, so that current flows from the detection electrodes 26a to 26d to the common electrode 26e. Does not flow. Therefore, the input to the threshold detection unit 24 is a signal having a voltage change.

閾値検出部24に上記信号が入力されると、閾値の検出が行われ、その出力値がデータ抽出部25に入力される。データ抽出部25では、同期検波が行われる。このデータ抽出部25には、閾値検出部24から入力される信号と同期するように制御された、検波のためのクロック信号が交流信号源21から入力される。ここで、上記クロック信号と上記交流信号は、元々、上記交流信号源21から発せられる同一信号であるので、両信号の周期は同期しており、従って、上記両信号は同期状態にあるので、上記同期検波が行われる結果、計測速度を上げることができる。無論、上記クロック信号を上記交流信号と別の信号源から発することも可能であり、この場合は、上記両信号を同期させることで、上記同期検波が行いやすくなり、上記したように上記クロック信号と上記交流信号が同一信号源から発せられた同一信号である場合と同様な効果を得ることが可能となる。   When the signal is input to the threshold detection unit 24, the threshold is detected and the output value is input to the data extraction unit 25. The data extraction unit 25 performs synchronous detection. A clock signal for detection, which is controlled to synchronize with the signal input from the threshold detection unit 24, is input from the AC signal source 21 to the data extraction unit 25. Here, since the clock signal and the AC signal are originally the same signal emitted from the AC signal source 21, the periods of both signals are synchronized, and therefore both the signals are in a synchronized state. As a result of the synchronous detection, the measurement speed can be increased. Of course, it is also possible to emit the clock signal from a signal source different from that of the AC signal. In this case, by synchronizing the two signals, the synchronous detection can be easily performed. It is possible to obtain the same effect as when the AC signal is the same signal generated from the same signal source.

そして、データ抽出部25により、一対の電極26a〜26dと26eとの間の通電の有無を表す2値化信号が出力される。判定部31には、この2値化信号が入力される。そして、判定部31は、この2値化信号の組合せに基づいて、その電極部26における液体の有無を判定する。   Then, the data extraction unit 25 outputs a binarized signal indicating the presence / absence of energization between the pair of electrodes 26a to 26d and 26e. The binarized signal is input to the determination unit 31. And the determination part 31 determines the presence or absence of the liquid in the electrode part 26 based on the combination of this binarization signal.

さらに、判定部31で判定された結果(信号)は、残量表示部40に入力される。残量表示部40は、例えばディスプレイを有し、各容器Tごとに、液体の残量について5段階での段階表示を行う。例えば1つの容器T内の液体残量について、4つの全ての電極部26で液体が検出されたときには、「4」と表示する。また、1番上の電極部26(検出電極26aと共通電極26e)では液体が検出されなかったが、それより下の3つの電極部26では液体が検出されたときには、「3」と表示する。このようにして、4つの全ての電極部26で液体が検出されなかったときには、「0」と表示する。   Further, the result (signal) determined by the determination unit 31 is input to the remaining amount display unit 40. The remaining amount display unit 40 has, for example, a display, and performs step display in five steps for the remaining amount of liquid for each container T. For example, regarding the remaining amount of liquid in one container T, “4” is displayed when liquid is detected in all four electrode portions 26. Further, when no liquid is detected in the uppermost electrode portion 26 (detection electrode 26a and common electrode 26e), “3” is displayed when liquid is detected in the three electrode portions 26 below it. . In this way, when no liquid is detected in all four electrode portions 26, “0” is displayed.

図5は、本実施形態の検出動作を説明する波形図である。尚、図5に示す検出動作例は、あくまでも、検出動作の理解のための動作例であり、図4に示した容器T中の各電極部26の位置とインク量との相関は考慮していない。即ち、図5に示した検出動作例では、説明の為に、インク有り→インク無し→インク有り→インク無しの場合を用いて説明した。
図5において、(A)は、交流信号源21から出力される交流信号の波形図である。交流信号は、2(usec)の周期を有する矩形波であり、その振幅が+5.0(V)〜0(V)であることを示している。
また、(B)は、上記の交流信号から、直流分をカットしたときの波形図である。交流信号源21からの交流信号を、インピーダンス22を介して直流分をカットしたものであり、その振幅は+2.5(V)〜−2.5(V)である。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the detection operation of this embodiment. Note that the detection operation example shown in FIG. 5 is merely an operation example for understanding the detection operation, and the correlation between the position of each electrode portion 26 in the container T and the ink amount shown in FIG. 4 is considered. Absent. That is, in the detection operation example shown in FIG. 5, for the sake of explanation, the case where ink is present → no ink → ink present → no ink is used.
5A is a waveform diagram of an AC signal output from the AC signal source 21. FIG. The AC signal is a rectangular wave having a period of 2 (usec), and indicates that the amplitude is +5.0 (V) to 0 (V).
Moreover, (B) is a waveform diagram when the DC component is cut from the AC signal. The AC signal from the AC signal source 21 is obtained by cutting the DC component through the impedance 22 and has an amplitude of +2.5 (V) to -2.5 (V).

(B)中、P1で示すように、この交流信号の周期(2(usec))で、切替えスイッチ23と接点23aとの接続が切り替えられる。また、矢印P2で示す位置、すなわち矩形波の立ち下がりエッジのタイミングで切替えスイッチ23と接点23aとの接続が切り替えられる。   In (B), as indicated by P1, the connection between the changeover switch 23 and the contact 23a is switched in the cycle (2 (usec)) of this AC signal. Further, the connection between the changeover switch 23 and the contact 23a is switched at the position indicated by the arrow P2, that is, at the timing of the falling edge of the rectangular wave.

これにより、交流信号の最初の1周期目(0〜2(usec))は、切替えスイッチ23は、容器T1の検出電極26aの接点23aに接続される。そして、2(usec)の時点で切替えスイッチ23が、上記接点23aから、容器T1の検出電極26bの接点23aに切り替えられる。これにより、次の2周期目(2〜4(usec))では、交流信号源21からの交流信号は、検出電極26b側に送られる。このようにして、交流信号源21からの交流信号に同期させて切替えスイッチ23の切替えを行うように制御すれば、効率良く電極部26との接続切替えを行うことができる。   Thereby, in the first period (0 to 2 (usec)) of the AC signal, the changeover switch 23 is connected to the contact 23a of the detection electrode 26a of the container T1. At the time of 2 (usec), the changeover switch 23 is switched from the contact 23a to the contact 23a of the detection electrode 26b of the container T1. Thereby, in the next second period (2 to 4 (usec)), the AC signal from the AC signal source 21 is sent to the detection electrode 26b side. In this way, if the changeover switch 23 is controlled to be synchronized with the AC signal from the AC signal source 21, the connection with the electrode unit 26 can be switched efficiently.

また、1つの容器T1内の液体の検出に限らず、上記のようにして、順次、全ての容器T1、T2、・・について電極部26との接続を切り替えていけば、1つの液体検出回路20で、時分割で、全ての容器Tの電極部26との接続を行うことができる。   Further, not only the detection of the liquid in one container T1, but also one liquid detection circuit if the connection with the electrode unit 26 is sequentially switched for all the containers T1, T2,. 20, the connection with the electrode portions 26 of all the containers T can be performed in a time-sharing manner.

図5において、(C)は、各電極部26からの入力信号(閾値検出部24への入力信号)を示す波形図である。最初の0〜2(usec)は、容器T1の検出電極26aと共通電極26eとの間の通電状態を表している。また、次の2〜4(usec)は、容器T1の検出電極26bと共通電極26eとの間の通電状態を表している。
この各電極部26からの入力信号は、閾値検出部24に入力され、閾値の検出が行われる。
5C is a waveform diagram showing an input signal from each electrode unit 26 (an input signal to the threshold detection unit 24). The first 0 to 2 (usec) represents an energization state between the detection electrode 26a and the common electrode 26e of the container T1. The next 2 to 4 (usec) represents the energization state between the detection electrode 26b and the common electrode 26e of the container T1.
The input signal from each electrode unit 26 is input to the threshold detection unit 24, and the threshold is detected.

(D)は、閾値検出部24からの出力信号を示す波形図である。この例では、−(マイナス)側に閾値P3(本例では、ほぼ−1(V))を設けて、電極部26の信号減衰状況を出力している。すなわち、各電極部26からの入力値は、+2.5(V)〜−2.5(V)の範囲であるが、閾値よりさらに−(マイナス)側となったときの値((C)中、楕円点線で囲んだ部分を参照)を反転させて出力している。   (D) is a waveform diagram showing an output signal from the threshold detector 24. In this example, a threshold value P3 (in this example, approximately −1 (V)) is provided on the − (minus) side, and the signal attenuation state of the electrode unit 26 is output. That is, the input value from each electrode section 26 is in the range of +2.5 (V) to −2.5 (V), but is a value when the value is further on the − (minus) side than the threshold ((C)). In the middle, see the part enclosed by the elliptical dotted line).

(E)は、データ抽出部25からの出力信号を示す波形図である。(D)の波形図において、クロック信号の周期に合わせて同期検波を行い、約+5(V)の電圧を有するか否かを、2値化信号として出力する。図5の例では、判定(検波)は、1、3、5、・・(usec)のタイミングで行っている(矢印P4)。例えば、最初の0〜2(usec)の周期では1(usec)のときに判定が行われる。ここで、(D)の波形図では約+5(V)の電圧を有するので、「電圧あり」を表す信号を出力する。この信号は、次の判定まで維持される。   (E) is a waveform diagram showing an output signal from the data extraction unit 25. In the waveform diagram of (D), synchronous detection is performed in accordance with the cycle of the clock signal, and whether or not it has a voltage of about +5 (V) is output as a binarized signal. In the example of FIG. 5, the determination (detection) is performed at the timing of 1, 3, 5,... (Usec) (arrow P4). For example, in the first cycle of 0 to 2 (usec), the determination is made at 1 (usec). Here, in the waveform diagram of (D), since it has a voltage of about +5 (V), a signal indicating “with voltage” is output. This signal is maintained until the next determination.

次の判定は、3(usec)のときであるが、このタイミングでは、(D)の波形図では、約+5(V)の電圧を有さないので、「電圧なし」を表す信号を出力する。そして、上記と同様に、次の判定時である5(usec)のときまで維持される。このように、クロック信号と同期をとって判定(検波)を行うことにより、出力結果が安定したタイミングで行うことができる。   The next determination is at 3 (usec). At this timing, the waveform diagram of (D) does not have a voltage of about +5 (V), so a signal indicating “no voltage” is output. . In the same manner as described above, it is maintained until 5 (usec), which is the next determination time. In this manner, by performing determination (detection) in synchronization with the clock signal, the output result can be performed at a stable timing.

続いて、上述した液体検出回路20の具体的回路構成について説明する。図6は、本実施形態の液体検出回路20の回路図である。
交流信号源V1(21)は、本実施形態では、CMOSロジック回路に使用される0−5(V)、250(kHz)の信号が使用される。
キャパシターC1は、交流信号源V1から送られてくる交流信号の直流分をカットするキャパシターであり、抵抗R1(4.7kオーム)を介してグラウンドに接地されている。また、切替えスイッチ23側には、抵抗R4(22kオーム)を介して信号が送られる。すなわち、この回路図では、インピーダンス網Zsは、キャパシターC1と抵抗R1、R4からなるT型回路である。
Next, a specific circuit configuration of the liquid detection circuit 20 described above will be described. FIG. 6 is a circuit diagram of the liquid detection circuit 20 of the present embodiment.
In this embodiment, the AC signal source V1 (21) uses signals of 0-5 (V) and 250 (kHz) used for the CMOS logic circuit.
The capacitor C1 is a capacitor that cuts the DC component of the AC signal transmitted from the AC signal source V1, and is grounded to the ground via a resistor R1 (4.7 k ohm). A signal is sent to the changeover switch 23 side via a resistor R4 (22 k ohms). That is, in this circuit diagram, the impedance network Zs is a T-type circuit including a capacitor C1 and resistors R1 and R4.

トランジスタQ1及びQ2は、トランジスタQ3及びQ4で差動アンプを構成するものであり、トランジスタQ4のベースで予め設定された閾値(ほぼ−1(V))と、トランジスタQ3のベースに接続された検出電極(26a〜26d)での信号変化を比較検出する。
また、この接続により、トランジスタQ4のコレクターには、トランジスタQ3のベース電位がトランジスタQ4のものより低下したときのみ電流が流れるように構成されている。実質的に、この状態は、検出に加えられた信号が−側に振れていて、閾値より低い状態のとき(電極部26に液体が接触していないとき)にだけ電流が流れる。
The transistors Q1 and Q2 constitute a differential amplifier with the transistors Q3 and Q4, and a detection threshold connected to the base of the transistor Q3 and a threshold value preset at the base of the transistor Q4 (approximately −1 (V)). A signal change at the electrodes (26a to 26d) is detected by comparison.
In addition, with this connection, a current flows through the collector of the transistor Q4 only when the base potential of the transistor Q3 is lower than that of the transistor Q4. In effect, in this state, a current flows only when the signal applied to the detection is swung to the minus side and is lower than the threshold value (when no liquid is in contact with the electrode portion 26).

トランジスタQ5及びQ6は、トランジスタQ4のコレクター電流を反転してトランジスタQ6のコレクターに流し、抵抗R5(3.3kオーム)に電圧を発生させる。抵抗R5に電圧が発生するのは、検出を行った電極部26が液体に接触していないと判断されるときだけである。   Transistors Q5 and Q6 invert the collector current of transistor Q4 and flow it through the collector of transistor Q6, generating a voltage across resistor R5 (3.3 k ohms). The voltage is generated in the resistor R5 only when it is determined that the electrode part 26 that has detected is not in contact with the liquid.

なお、抵抗R5で発生する電圧は、トランジスタQ6が飽和状態(最高電位である約5(V))になるようにトランジスタQ6のコレクター電流と抵抗R5の関係が選ばれていて、これにより抵抗R5に電圧が発生したときには次の同期検波を行うCMOSのDFF(Dタイプフリップフロップ)での判定に十分な信号がD入力端子に与えられる。
DFFには、交流信号源V1から、上述の交流信号と全く同じクロック(検出信号)がCLK入力端子から入力され、判定が行われる。
Note that the voltage generated by the resistor R5 has a relationship between the collector current of the transistor Q6 and the resistor R5 so that the transistor Q6 is in a saturated state (about 5 (V) which is the highest potential), and thus the resistor R5 When a voltage is generated, a signal sufficient for determination by a CMOS DFF (D type flip-flop) that performs the next synchronous detection is applied to the D input terminal.
The DFF receives the same clock (detection signal) as the above-mentioned AC signal from the AC signal source V1 from the CLK input terminal and makes a determination.

なお、図6において、交流信号源V1から出力され、キャパシターC1に入力される交流信号、及びDFFのCLK入力端子に入力されるクロック信号は、上記の図5の波形図(A)に対応するものである。また、キャパシターC1を通過した後の直流分を含まない交流信号は、図5の波形図(B)に対応するものである。   In FIG. 6, the AC signal output from the AC signal source V1 and input to the capacitor C1 and the clock signal input to the CLK input terminal of the DFF correspond to the waveform diagram (A) in FIG. Is. The AC signal that does not include a DC component after passing through the capacitor C1 corresponds to the waveform diagram (B) in FIG.

さらにまた、電極部26からの入力信号(Detector−Input)は、図5の波形図(C)に対応するものである。さらに、DFFのD入力端子に送られる信号(Detector−Output)は、図5の波形図(D)に対応するものである。また、DFFからの出力信号(Phase−Detector−Output)は、図5の波形図(E)に対応するものである。   Furthermore, an input signal (Detector-Input) from the electrode unit 26 corresponds to the waveform diagram (C) of FIG. Furthermore, a signal (Detector-Output) sent to the D input terminal of the DFF corresponds to the waveform diagram (D) of FIG. An output signal (Phase-Detector-Output) from the DFF corresponds to the waveform diagram (E) in FIG.

(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態を示す波形図であり、第1実施形態の図5に対応する図である。
第1実施形態では、直流分がカットされた交流信号は矩形波であったが、第2実施形態は、正弦波(sin波)を用いたものである。
図7において、交流信号源21から出力される最初の信号は、(A)に示すように矩形波であるが、この信号を例えばローパスフィルターを通して、(B)に示す正弦波に変換したものである。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a waveform diagram showing the second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 5 of the first embodiment.
In the first embodiment, the AC signal from which the DC component is cut is a rectangular wave, but in the second embodiment, a sine wave (sin wave) is used.
In FIG. 7, the first signal output from the AC signal source 21 is a rectangular wave as shown in (A). This signal is converted into a sine wave shown in (B) through a low-pass filter, for example. is there.

また、(B)では、矩形波が正弦波に変換されているが、さらに直流分が取り除かれている。なお、(A)では、図5の(A)と比較して、位相が1/4ずれている(P5参照)。これにより、正弦波では、1、2、3、・・(usec)のときに0(V)の点を通るようになる。
そして、クロック信号の立ち上がり時(正弦波で最小電位となる点)に、判定(検波)を行うようにする(判定のタイミングを、図5と同様に、矢印P4で示している)。
In (B), the rectangular wave is converted into a sine wave, but the DC component is further removed. In (A), the phase is shifted by ¼ compared to (A) in FIG. 5 (see P5). As a result, the sine wave passes through the point of 0 (V) at 1, 2, 3,... (Usec).
Then, determination (detection) is performed at the rising edge of the clock signal (the point at which the sine wave has the minimum potential) (the determination timing is indicated by an arrow P4 as in FIG. 5).

正弦波を使用したときには、矩形波と比較すると、信号の必要とする帯域が狭くても良いというメリットがある。そして、帯域が狭くて良いので、不要輻射等の心配が少ない。また、検出途中の環境や条件に波形があまり影響を受けないので、検出点までの距離が遠い大型の装置でも問題なく適用することができる。さらにまた、矩形波を使用する場合と比較して検出速度を速くすることができる。ただし、上述のように、システムに同期させた正弦波が必要になる。   When a sine wave is used, there is an advantage that a band required for a signal may be narrower than a rectangular wave. And since the band may be narrow, there is little worry about unnecessary radiation. In addition, since the waveform is not significantly affected by the environment and conditions in the middle of detection, even a large apparatus having a long distance to the detection point can be applied without problems. Furthermore, the detection speed can be increased as compared with the case where a rectangular wave is used. However, as described above, a sine wave synchronized with the system is required.

なお、矩形波にある種のローパスフィルターをかけたものを使用することも可能である。この場合には、インピーダンス(Zs)22としては、ローパスフィルターに、インピーダンス調整用の抵抗を加えたものとなる。   It is also possible to use a rectangular wave obtained by applying a certain low-pass filter. In this case, the impedance (Zs) 22 is obtained by adding a resistance for impedance adjustment to a low-pass filter.

(第3実施形態)
図8は、本発明の第3実施形態を示す回路図であり、第1実施形態の図6に対応する図である。また、図9は、図8の回路図に対応する波形図であり、第1実施形態の図5に対応する図である。
図6で示したように、第1実施形態では、±5(V)の電源を必要としたが、第3実施形態では、図8に示すように、+5(V)の電源V2だけで、第1実施形態と同様の機能が達成できるようにしたものである。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 6 of the first embodiment. FIG. 9 is a waveform diagram corresponding to the circuit diagram of FIG. 8 and corresponding to FIG. 5 of the first embodiment.
As shown in FIG. 6, in the first embodiment, ± 5 (V) power supply is required, but in the third embodiment, as shown in FIG. 8, only +5 (V) power supply V2 is used. The same function as in the first embodiment can be achieved.

この回路においては、測定の平均電圧がクロック信号の直流成分と同じになるので、5Vが電源として使用されると、2.5Vを中心とした測定がなされるが、それの比較に使用されるのが、トランジスタQ2のベースに接続されている直流電源V3(2.2V)である。   In this circuit, since the average voltage of the measurement is the same as the DC component of the clock signal, when 5V is used as the power supply, the measurement is performed around 2.5V, but is used for comparison. This is a DC power supply V3 (2.2V) connected to the base of the transistor Q2.

さらに、第1実施形態では、切替えスイッチ23の接点23aは、全て検出電極26a〜26dと接続されていたが、第3実施形態では、接点の1つに、共通電極26e、すなわちグラウンドに接地されている接点23a’を新たに設けている。
そして、例えば液体検出装置10の電源がオフにされているときには、切替えスイッチ23が接続される接点として、接点23a’が選択される。
Furthermore, in the first embodiment, all the contacts 23a of the changeover switch 23 are connected to the detection electrodes 26a to 26d. However, in the third embodiment, one of the contacts is grounded to the common electrode 26e, that is, the ground. The contact 23a 'is newly provided.
For example, when the power supply of the liquid detection device 10 is turned off, the contact 23a ′ is selected as the contact to which the changeover switch 23 is connected.

例えば、液体検出装置10の電源の立上げ時又は遮断時には、この接点23a’が選択され、キャパシターC1の充放電が短時間になされ、かつ液体に接触している電極部26には流れないようにしたものである。すなわち、液体検出装置の電源投入直後等や非作動時には、一対の電極間(検出電極26a〜26dと共通電極26eとの間)に残留電位差が生じる。この残留電位差は時間の経過とともに減衰していくものであるが、これが何回も繰り返されると、液体の電気分解が進むおそれがある。そこで、第3実施形態では、このような事態を回避するため、電源の立上げ時又は遮断時には、切替えスイッチ23が接点23a’と接続されるようにしている。   For example, when the power source of the liquid detection device 10 is turned on or shut off, the contact 23a ′ is selected so that the capacitor C1 is charged and discharged in a short time and does not flow to the electrode portion 26 that is in contact with the liquid. It is a thing. That is, a residual potential difference is generated between the pair of electrodes (between the detection electrodes 26a to 26d and the common electrode 26e) immediately after the liquid detection device is turned on or when it is not in operation. This residual potential difference attenuates over time, but if this is repeated many times, the electrolysis of the liquid may proceed. Therefore, in the third embodiment, in order to avoid such a situation, the changeover switch 23 is connected to the contact 23a 'when the power is turned on or off.

(第4実施形態)
図10は、本発明の第4実施形態を示す回路図であり、第1実施形態の図6に対応する図である。また、図11は、図10の回路図に対応する波形図であり、第1実施形態の図5に対応する図である。
第4実施形態の回路は、第3実施形態と同様に、+5Vの単一の電源V2である。また、第3実施形態では検出の比較を2.2Vの直流電源V3を用いたが、第4実施形態では、抵抗R2及びR5を通ったクロック信号を、直流成分を保ったまま、閾値検出部24の入力部となるトランジスタQ1及びQ2のベースに等しく加えて、閾値検出を約1/2電源電圧(2.5V)で行うようにしている。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 6 of the first embodiment. FIG. 11 is a waveform diagram corresponding to the circuit diagram of FIG. 10 and corresponding to FIG. 5 of the first embodiment.
The circuit of the fourth embodiment is a single power supply V2 of +5 V, as in the third embodiment. In the third embodiment, the comparison of detection is performed using the DC power source V3 of 2.2V. However, in the fourth embodiment, the threshold value detection unit maintains the DC component of the clock signal passing through the resistors R2 and R5. In addition to the bases of the transistors Q1 and Q2 serving as the 24 input units, the threshold value detection is performed at about 1/2 power supply voltage (2.5 V).

さらに、閾値分だけトランジスタQ1のベース電位を高く保つ(本実施形態では、中間点より−側の信号だけで判定する)必要があるため、抵抗R4(220kオーム)で若干分圧することで、トランジスタQ2のベース電位を下げている。   Furthermore, since it is necessary to keep the base potential of the transistor Q1 high by the threshold value (in this embodiment, it is determined only by the signal on the minus side from the intermediate point), the voltage is slightly divided by the resistor R4 (220 k ohms). The base potential of Q2 is lowered.

このような回路構成とすることで、万一、電源電圧が変動しても安定した検出を行うことができる。さらに、電極部26が液体に接しているときのトランジスタQ1のベース側に残る信号電圧と、トランジスタQ2のベース側に加わる信号電圧とをほぼ等しくすることができ、出力にほとんど現れないようにすることができる。すなわち、検出のS/N比を上げることができる(ダイナミックレンジを大きくすることができる)。   With such a circuit configuration, stable detection can be performed even if the power supply voltage fluctuates. Further, the signal voltage remaining on the base side of the transistor Q1 when the electrode portion 26 is in contact with the liquid can be made substantially equal to the signal voltage applied to the base side of the transistor Q2, and hardly appears in the output. be able to. That is, the S / N ratio of detection can be increased (dynamic range can be increased).

図11の波形図において、(B)(Vb(Q1)−Vb(Q2))からわかるように、その直下のV(Detector−Input)で現れていたクロック信号(信号源の抵抗R2(20kオーム)と、液体の交流での導通抵抗(本例では500オームとして計算)との比によって減衰する値)がほとんどキャンセルされている(同図(B)の楕円点線で囲んだP6部分参照)。
原理的には、切替えスイッチ23の抵抗と、電極部26が液体に接しているときの導通抵抗との合算値が、抵抗R1(本例では820オーム)と等しい値になれば、クロック信号の減衰した値をほとんどキャンセルすることができるので、抵抗R1を可変抵抗にしておき、実際の状態に合わせて調整しても良い。
In the waveform diagram of FIG. 11, as can be seen from (B) (Vb (Q1) −Vb (Q2)), the clock signal (signal source resistance R2 (20 k ohms) appearing at V (Detector-Input) immediately below it. ) And the conduction resistance at the alternating current of the liquid (a value that attenuates in this example calculated as 500 ohms) is almost canceled (see P6 portion surrounded by an elliptical dotted line in FIG. 5B).
In principle, if the total value of the resistance of the changeover switch 23 and the conduction resistance when the electrode portion 26 is in contact with the liquid is equal to the resistance R1 (820 ohms in this example), the clock signal Since the attenuated value can be almost canceled, the resistor R1 may be a variable resistor and adjusted according to the actual state.

本実施形態では、上述したように構成したので、以下の効果がある。
(1)検出電極26a〜26dには、必ず1サイクル又は数サイクルの完結した交流が流れるので、液体のイオン化を防止することができ、液体の特性を変化させることがない。
(2)電気信号処理は、容器Tとは切り離した所で行われ、直流は流れず、交流も弱電流しか流れないので、水系の液体を扱うシステムとして安全性が高い。
Since the present embodiment is configured as described above, the following effects are obtained.
(1) Since a complete alternating current of one cycle or several cycles always flows through the detection electrodes 26a to 26d, ionization of the liquid can be prevented and the characteristics of the liquid are not changed.
(2) The electrical signal processing is performed at a place separated from the container T, and since direct current does not flow and alternating current flows only weak current, it is highly safe as a system that handles an aqueous liquid.

(3)アナログ量の測定でなく、個々の電極部26における測定は、有/無の判定であるので、無調整にすることができ、信頼性が高く、計測精度は電極部26の設置数だけで決めることができる。
(4)測定のための電極部26が設けられていれば、液体検出回路20は1つでいいので、液体量検出装置10が簡便かつ安価に構成することができる。
(5)直流方式にくらべて導通抵抗が小さいので、電極部26の面積を小さくすることができる。これにより、場所をとらず、精度の高い検出を行うことができ、多くの電極部26を設けることができるようになる。
(3) Since the measurement at the individual electrode portions 26 is not the measurement of the analog amount but the determination of presence / absence, it can be made unadjusted, the reliability is high, and the measurement accuracy is the number of the electrode portions 26 installed. It can be decided only by.
(4) If the electrode part 26 for measurement is provided, the number of the liquid detection circuits 20 may be one, so that the liquid amount detection device 10 can be configured simply and inexpensively.
(5) Since the conduction resistance is smaller than that of the direct current method, the area of the electrode portion 26 can be reduced. As a result, high-precision detection can be performed without taking up space, and a large number of electrode portions 26 can be provided.

(6)直流方式にくらべて瞬時に測定を行うことができるので、全体の測定及び表示速度を速くすることができる。
(7)低消費電力であり、バッテリーの使用でも十分に動作させることができる。
(8)オーディオ周波数帯〜AM周波数帯程度の信号を使用することができるので、不要輻射対策もほとんど必要がなくなる。
(6) Since measurement can be performed instantaneously compared to the direct current method, the overall measurement and display speed can be increased.
(7) Low power consumption and sufficient operation even when using a battery.
(8) Since signals in the audio frequency band to AM frequency band can be used, almost no unnecessary radiation countermeasures are required.

(9)全ての検出電極26a〜26dについて、常に1つの液体検出回路20のみを動作させれば良いので、観測/検出時に相互のストロークの影響が全くないようにすることができる。
(10)容器T内には、電極部26のみを収容すれば良いので、容器Tの構造を簡素化することができる。
(9) Since only one liquid detection circuit 20 needs to be operated at all times for all the detection electrodes 26a to 26d, it is possible to eliminate the influence of mutual strokes at the time of observation / detection.
(10) Since only the electrode part 26 needs to be accommodated in the container T, the structure of the container T can be simplified.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
(1)本実施形態の液体量検出装置10は、インクジェットプリンタのインクの残量検知に限らず、種々の容器T内に収容した種々の液体の有無又は残量を検知さらには表示する装置に広く適用することができる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications such as the following are possible.
(1) The liquid amount detection device 10 according to the present embodiment is not limited to the ink remaining amount detection of the ink jet printer, but is a device that detects and displays the presence or the remaining amount of various liquids contained in various containers T. Can be widely applied.

(2)本実施形態では、容器T内の残量表示を、「0」〜「4」の数値により表示するようにした。しかし、このような表示に限らず、各容器Tごとに4つのLEDを設け、LEDの点灯/消灯により、液体の残量を表示しても良い。例えば、4つの全ての電極部26で液体が検出されたときには全てのLEDを点灯させる。また、一番上の電極部26(検出電極26a及び共通電極26e)では液体が検出されなかったが、それより下の3つの電極部26では液体が検出されたときには、3つのLEDを点灯させ、1つのLEDを消灯させる。さらにまた、4つの全ての電極部26で液体が検出されなったときには、全てのLEDを消灯させる。以上のような表示方法も可能である。   (2) In the present embodiment, the remaining amount in the container T is displayed by numerical values of “0” to “4”. However, the display is not limited to this, and four LEDs may be provided for each container T, and the remaining amount of liquid may be displayed by turning on / off the LEDs. For example, when liquid is detected by all four electrode portions 26, all the LEDs are turned on. Also, no liquid was detected at the uppermost electrode part 26 (detection electrode 26a and common electrode 26e), but when the liquid was detected at the lower three electrode parts 26, three LEDs were turned on. One LED is turned off. Furthermore, when no liquid is detected by all four electrode portions 26, all the LEDs are turned off. The display method as described above is also possible.

(3)第3実施形態及び第4実施形態では、切替えスイッチ23の接点の1つに、グラウンドに接地されている接点23a’を設けた。しかし、これに限らず、例えば切替えスイッチ23がいずれの接点にも接続されないようにしても良い。すなわち、検出電極26a〜26dとの接続状態を解除できれば、どのような構成であっても良い。   (3) In the third and fourth embodiments, one of the contacts of the changeover switch 23 is provided with a contact 23a 'grounded to the ground. However, the present invention is not limited to this. For example, the changeover switch 23 may not be connected to any contact. That is, any configuration may be used as long as the connection state with the detection electrodes 26a to 26d can be released.

(4)本実施形態では、全ての電極部26について、液体の有無を検出するようにしたが、例えば、1つの容器T内で、一番上の電極部26(検出電極26a及び共通電極26e)から順次検出を行うとともに、液体ありと判定された電極部26の下側に配置されている電極部26については、液体の有無の判定を行うことなく、パスするようにしても良い。   (4) In the present embodiment, the presence or absence of liquid is detected for all the electrode portions 26. However, for example, the uppermost electrode portion 26 (the detection electrode 26a and the common electrode 26e in one container T). ), And the electrode unit 26 disposed below the electrode unit 26 determined to have liquid may be passed without determining whether or not there is liquid.

また、液体の有無又は残量の検出は、必ずしも容器T内の液体に限られることなく、他の部分にある液体の検出を併せて行うことができる。例えばインクジェットプリンタに本装置を適用した場合に、プリンタヘッドの直前に設けられているチェンバー(インク溜め)に電極部26を設け、このチェンバー内のインクの有無を判定するようにしても良い。さらには、チェンバー内にインクがないと判定されたときには、プリンタヘッドの保護の観点から、例えば印画を中止するように制御する等を併せて行うことも可能である。   The detection of the presence / absence of the liquid or the remaining amount is not necessarily limited to the liquid in the container T, and the liquid in other portions can be detected together. For example, when this apparatus is applied to an ink jet printer, an electrode unit 26 may be provided in a chamber (ink reservoir) provided immediately before the printer head, and the presence or absence of ink in the chamber may be determined. Furthermore, when it is determined that there is no ink in the chamber, for example, control to stop printing can be performed together from the viewpoint of protecting the printer head.

(5)交流信号源21からの直流分をカットするためのインピーダンス22は、1又は2以上のコンデンサ若しくは抵抗又はこれらの組合せ等、種々のものが挙げられる。特に、交流信号源21から発生される信号に最初から直流分を含まない場合には、抵抗のみからなるインピーダンス22で良い。また、直流分をカットする場合には、抵抗にコンデンサを直列に又は並列に接続したものであれば良い。   (5) The impedance 22 for cutting the DC component from the AC signal source 21 includes various ones such as one or two or more capacitors or resistors, or combinations thereof. In particular, when the signal generated from the AC signal source 21 does not include a DC component from the beginning, the impedance 22 consisting only of the resistance may be sufficient. Further, in order to cut the direct current component, it is sufficient if a capacitor is connected to the resistor in series or in parallel.

(6)本実施形態では、1つの容器T内に複数の電極部26を設けて、容器T内の液体残量を検知するようにしたが、例えば容器T内の底部に1つの電極部26を設け、容器T内の液体の有無のみを検出するようにしても良い。   (6) In this embodiment, a plurality of electrode portions 26 are provided in one container T so as to detect the remaining amount of liquid in the container T. For example, one electrode portion 26 is provided at the bottom in the container T. It is also possible to detect only the presence or absence of liquid in the container T.

インピーダンス等価回路を示す図である。It is a figure which shows an impedance equivalent circuit. 図1のインピーダンス等価回路のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the impedance equivalent circuit of FIG. 直流検出方式と交流検出方式との相違による回路インピーダンスの違いを具体的に示す図である。It is a figure which shows concretely the difference in the circuit impedance by the difference between a direct current | flow detection system and an alternating current detection system. 本実施形態における液体量検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the liquid amount detection apparatus in this embodiment. 第1実施形態の検出動作を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the detection operation of 1st Embodiment. 第1実施形態の液体検出回路を示す図である。It is a figure which shows the liquid detection circuit of 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態を示す波形図であり、第1実施形態の図5に対応する図である。It is a wave form diagram which shows 2nd Embodiment of this invention, and is a figure corresponding to FIG. 5 of 1st Embodiment. 本発明の第3実施形態を示す回路図であり、第1実施形態の図6に対応する図である。It is a circuit diagram which shows 3rd Embodiment of this invention, and is a figure corresponding to FIG. 6 of 1st Embodiment. 図8の回路図に対応する波形図であり、第1実施形態の図5に対応する図である。FIG. 9 is a waveform diagram corresponding to the circuit diagram of FIG. 8 and corresponding to FIG. 5 of the first embodiment. 本発明の第4実施形態を示す回路図であり、第1実施形態の図6に対応する図である。It is a circuit diagram which shows 4th Embodiment of this invention, and is a figure corresponding to FIG. 6 of 1st Embodiment. 図10の回路図に対応する波形図であり、第1実施形態の図5に対応する図である。FIG. 11 is a waveform diagram corresponding to the circuit diagram of FIG. 10 and corresponding to FIG. 5 of the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 液体量検出装置
20 液体検出回路
21 交流信号源(V1)
22 インピーダンス(Zs)
23 切替えスイッチ
23a、23a’ 接点
24 閾値検出部
25 データ抽出部
26 電極部
26a〜26d 検出電極
26e 共通電極
27 検出基板
30 制御部
31 判定部
40 残量表示部
T(T1、T2) 容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid amount detection apparatus 20 Liquid detection circuit 21 AC signal source (V1)
22 Impedance (Zs)
23 changeover switch 23a, 23a 'contact 24 threshold value detection part 25 data extraction part 26 electrode part 26a-26d detection electrode 26e common electrode 27 detection board 30 control part 31 determination part 40 remaining amount display part T (T1, T2) container

Claims (13)

導電性を有する液体を内部に収容した1又は2以上の容器内の液体を検出する液体検出装置であって、
少なくとも一部が前記容器内の液体に接するように配置された一対の電極からなるものであって液体が接することにより前記一対の電極間が通電状態となる電極部、インピーダンス及び交流信号源を有し、前記交流信号源から前記インピーダンスを介して直流分を含まない交流信号を前記電極部に入力して前記一対の電極間の通電状態を表す信号を出力するとともに、その出力信号に基づいて前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号を出力するように構成した液体検出回路と、
前記液体検出回路から出力される2値化信号に基づいて、前記電極部における液体の有無を判定する判定手段と
を備え、
ここで、直流成分を含まない前記交流信号の周波数は、前記電極部に100Hz時の前記交流信号が入力された場合のインピーダンスに対して、少なくとも3桁低いインピーダンスとなる周波数である
ことを特徴とする液体検出装置。
A liquid detection device for detecting a liquid in one or more containers containing a liquid having conductivity therein,
It has a pair of electrodes that are arranged so that at least a part thereof is in contact with the liquid in the container, and has an electrode portion, an impedance, and an AC signal source that are energized between the pair of electrodes when in contact with the liquid. Then, an AC signal that does not include a DC component is input from the AC signal source via the impedance to the electrode unit to output a signal that indicates an energization state between the pair of electrodes, and based on the output signal, A liquid detection circuit configured to output a binarized signal indicating the presence / absence of energization between a pair of electrodes;
Determination means for determining the presence or absence of liquid in the electrode unit based on a binarized signal output from the liquid detection circuit;
Here, the frequency of the AC signal that does not include a DC component is a frequency that is at least three orders of magnitude lower than the impedance when the AC signal at 100 Hz is input to the electrode unit. Liquid detection device.
導電性を有する液体を内部に収容した1又は2以上の容器内の液体量を検出する液体量検出装置であって、
少なくとも一部が前記容器内の液体に接するように配置された一対の電極からなるものであって液体が接することにより前記一対の電極間が通電状態となる電極部、インピーダンス及び交流信号源を有し、前記交流信号源から前記インピーダンスを介して直流分を含まない交流信号を前記電極部に入力して前記一対の電極間の通電状態を表す信号を出力するとともに、その出力信号に基づいて前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号を出力するように構成した液体検出回路と、
前記液体検出回路から出力される2値化信号に基づいて、前記電極部における液体の有無を判定する判定手段と
を備え、
ここで、直流成分を含まない前記交流信号の周波数は、前記電極部に100Hz時の前記交流信号が入力された場合のインピーダンスに対して、少なくとも3桁低いインピーダンスとなる周波数である
ことを特徴とする液体量検出装置。
A liquid amount detection device for detecting the amount of liquid in one or more containers containing therein a conductive liquid,
It has a pair of electrodes that are arranged so that at least a part thereof is in contact with the liquid in the container, and has an electrode portion, an impedance, and an AC signal source that are energized between the pair of electrodes when in contact with the liquid. Then, an AC signal that does not include a DC component is input from the AC signal source via the impedance to the electrode unit to output a signal that indicates an energization state between the pair of electrodes, and based on the output signal, A liquid detection circuit configured to output a binarized signal indicating the presence / absence of energization between a pair of electrodes;
Determination means for determining the presence or absence of liquid in the electrode unit based on a binarized signal output from the liquid detection circuit;
Here, the frequency of the AC signal that does not include a DC component is a frequency that is at least three orders of magnitude lower than the impedance when the AC signal at 100 Hz is input to the electrode unit. To detect the amount of liquid.
導電性を有する液体を内部に収容した1又は2以上の容器内の液体を検出する液体検出装置であって、
少なくとも一部が前記容器内の液体に接するように配置された一対の電極からなるものであって液体が接することにより前記一対の電極間が通電状態となる電極部、インピーダンス及び交流信号源を有し、前記交流信号源から前記インピーダンスを介して直流分を含まない交流信号を前記電極部に入力して前記一対の電極間の通電状態を表す信号を出力するとともに、その出力信号を予め設定された閾値と比較して、前記出力信号と前記閾値との差分を前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号として出力するように構成した液体検出回路と、
前記液体検出回路から出力される2値化信号に基づいて、前記電極部における液体の有無を判定する判定手段と
を備え、
ここで、直流成分を含まない前記交流信号の周波数は、前記電極部に100Hz時の前記交流信号が入力された場合のインピーダンスに対して、少なくとも3桁低いインピーダンスとなる周波数である
ことを特徴とする液体量検出装置。
A liquid detection device for detecting a liquid in one or more containers containing a liquid having conductivity therein,
It has a pair of electrodes that are arranged so that at least a part thereof is in contact with the liquid in the container, and has an electrode portion, an impedance, and an AC signal source that are energized between the pair of electrodes when in contact with the liquid. Then, an AC signal that does not include a DC component is input from the AC signal source to the electrode unit via the impedance, and a signal indicating the energization state between the pair of electrodes is output, and the output signal is set in advance. A liquid detection circuit configured to output a difference between the output signal and the threshold as a binarized signal indicating the presence / absence of energization between the pair of electrodes,
Determination means for determining the presence or absence of liquid in the electrode unit based on a binarized signal output from the liquid detection circuit;
Here, the frequency of the AC signal that does not include a DC component is a frequency that is at least three orders of magnitude lower than the impedance when the AC signal at 100 Hz is input to the electrode unit. To detect the amount of liquid.
導電性を有する液体を内部に収容した1又は2以上の容器内の液体量を検出する液体量検出装置であって、
少なくとも一部が前記容器内の液体に接するように配置された一対の電極からなるものであって液体が接することにより前記一対の電極間が通電状態となる電極部、インピーダンス及び交流信号源を有し、前記交流信号源から前記インピーダンスを介して直流分を含まない交流信号を前記電極部に入力して前記一対の電極間の通電状態を表す信号を出力するとともに、その出力信号を予め設定された閾値と比較して、前記出力信号と前記閾値との差分を前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号として出力するように構成した液体検出回路と、
前記液体検出回路から出力される2値化信号に基づいて、前記電極部における液体の有無を判定する判定手段と
を備え、
ここで、直流成分を含まない前記交流信号の周波数は、前記電極部に100Hz時の前記交流信号が入力された場合のインピーダンスに対して、少なくとも3桁低いインピーダンスとなる周波数である
ことを特徴とする液体量検出装置。
A liquid amount detection device for detecting the amount of liquid in one or more containers containing therein a conductive liquid,
It has a pair of electrodes that are arranged so that at least a part thereof is in contact with the liquid in the container, and has an electrode portion, an impedance, and an AC signal source that are energized between the pair of electrodes when in contact with the liquid. Then, an AC signal that does not include a DC component is input from the AC signal source to the electrode unit via the impedance, and a signal indicating the energization state between the pair of electrodes is output, and the output signal is set in advance. A liquid detection circuit configured to output a difference between the output signal and the threshold as a binarized signal indicating the presence / absence of energization between the pair of electrodes,
Determination means for determining the presence or absence of liquid in the electrode unit based on a binarized signal output from the liquid detection circuit;
Here, the frequency of the AC signal that does not include a DC component is a frequency that is at least three orders of magnitude lower than the impedance when the AC signal at 100 Hz is input to the electrode unit. To detect the amount of liquid.
請求項4に記載の液体量検出装置において、
前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号は、前記交流信号源から発生させる交流信号の周期に基づいて出力される
ことを特徴とする液体量検出装置。
The liquid amount detection device according to claim 4,
The liquid quantity detection device characterized in that a binarized signal indicating the presence / absence of energization between the pair of electrodes is output based on a period of an AC signal generated from the AC signal source.
請求項4に記載の液体量検出装置において、
前記液体検出回路は、前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号を出力するためのクロック信号を発生させるとともに、前記交流信号源から発生させる前記交流信号と前記クロック信号とを同期させるように制御する
ことを特徴とする液体量検出装置。
The liquid amount detection device according to claim 4,
The liquid detection circuit generates a clock signal for outputting a binary signal indicating the presence / absence of energization between the pair of electrodes, and synchronizes the AC signal generated from the AC signal source with the clock signal. A liquid amount detection device characterized in that control is performed.
請求項4に記載の液体量検出装置において、
前記電極部は、1つの前記容器内に複数設けられるとともに、前記容器内の液体の減少に伴う液面の低下方向における複数位置に配置されており、
前記液体検出回路は、各前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号を出力し、前記判定手段は、各前記一対の電極間の2値化信号に基づいて、前記容器内の液体残量を段階的に判定する
ことを特徴とする液体量検出装置。
The liquid amount detection device according to claim 4,
A plurality of the electrode portions are provided in one container, and are disposed at a plurality of positions in a liquid level lowering direction accompanying a decrease in the liquid in the container,
The liquid detection circuit outputs a binarized signal indicating the presence / absence of energization between each pair of electrodes, and the determination unit is configured to output a signal in the container based on the binarized signal between the pair of electrodes. A liquid amount detection device characterized by determining the remaining amount of liquid step by step.
請求項4に記載の液体量検出装置において、
前記電極部は、複数の前記容器内にそれぞれ配置されており、
前記液体検出回路は、各前記容器内の前記一対の電極間の通電状態を表す信号を、時分割で順次出力するように制御する
ことを特徴とする液体量検出装置。
The liquid amount detection device according to claim 4,
The electrode portions are respectively disposed in the plurality of containers,
The liquid detection circuit is characterized in that the liquid detection circuit controls to sequentially output a signal representing an energization state between the pair of electrodes in each container in a time division manner.
請求項4に記載の液体量検出装置において、
前記液体検出回路のうち前記電極部は、前記容器内に配置され、
前記液体検出回路のうち前記電極部以外の部分、及び前記判定手段は、前記容器外に設けられている
ことを特徴とする液体量検出装置。
The liquid amount detection device according to claim 4,
The electrode part of the liquid detection circuit is disposed in the container,
A part of the liquid detection circuit other than the electrode part and the determination means are provided outside the container.
請求項4に記載の液体量検出装置において、
前記電極部は、複数設けられており、
複数の前記電極部のインピーダンス特性は、2値化の判定を容易ならしめるよう、共通するように形成されていることを特徴とする液体量検出装置。
The liquid amount detection device according to claim 4,
A plurality of the electrode portions are provided,
The liquid quantity detection device according to claim 1, wherein the impedance characteristics of the plurality of electrode portions are formed in common so as to facilitate determination of binarization.
請求項4に記載の液体量検出装置において、
前記液体検出回路は、前記交流信号のうち、少なくとも正極又は負極のいずれか一方の極の信号を用いて、前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号を出力するように制御する
ことを特徴とする液体量検出装置。
The liquid amount detection device according to claim 4,
The liquid detection circuit controls to output a binarized signal indicating the presence / absence of energization between the pair of electrodes, using at least one of the positive and negative electrodes of the AC signal. A liquid amount detection device characterized by the above.
請求項4に記載の液体量検出装置において、
前記液体検出回路は、前記交流信号源と、前記電極部のうち前記交流信号源からの前記交流信号が入力される接点との接続状態を解除することが可能に構成されている
ことを特徴とする液体量検出装置。
The liquid amount detection device according to claim 4,
The liquid detection circuit is configured to be capable of releasing a connection state between the AC signal source and a contact point to which the AC signal from the AC signal source is input in the electrode unit. To detect the amount of liquid.
容器内の導電性を有する液体を検出する液体検出方法であって、
少なくとも一部が前記容器内の液体に接するように配置された一対の電極からなるものであって液体が接することにより前記一対の電極間が通電状態となる電極部に対して、交流信号源からインピーダンスを介して直流分を含まない交流信号を入力し、前記一対の電極間の通電状態を表す信号を出力する工程と、
その出力信号を予め設定された閾値と比較して、前記出力信号と前記閾値との差分を前記一対の電極間の通電の有無を表す2値化信号として出力する工程と、
2値化信号に基づいて、前記電極部における液体の有無を判定する工程と
を含み、
ここで、直流成分を含まない前記交流信号の周波数は、前記電極部に100Hz時の前記交流信号が入力された場合のインピーダンスに対して、少なくとも3桁低いインピーダンスとなる周波数である
ことを特徴とする液体検出方法。
A liquid detection method for detecting a conductive liquid in a container,
From an alternating current signal source to an electrode portion that is at least partially composed of a pair of electrodes arranged so as to be in contact with the liquid in the container and in which the liquid is in contact between the pair of electrodes. A step of inputting an AC signal not including a DC component through impedance and outputting a signal representing an energization state between the pair of electrodes;
Comparing the output signal with a preset threshold value and outputting the difference between the output signal and the threshold value as a binarized signal indicating the presence or absence of energization between the pair of electrodes;
Determining the presence or absence of liquid in the electrode part based on a binarized signal,
Here, the frequency of the AC signal that does not include a DC component is a frequency that is at least three orders of magnitude lower than the impedance when the AC signal at 100 Hz is input to the electrode unit. Liquid detection method.
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