JP2015094721A

JP2015094721A - 液体検知装置

Info

Publication number: JP2015094721A
Application number: JP2013235383A
Authority: JP
Inventors: 勝史本美; Masashi Honmi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-05-18

Abstract

【課題】メンテナンス性の悪化やコストアップを招くことなく、液体検知センサのケーブルの断線を検知すること。
【解決手段】液槽に配置される２本の電極と、一端が電極にそれぞれ接続された２本のケーブルと、２本のケーブルの他端に各接続端子を介して接続された制御部と、を備え、接続端子間のインピーダンスの変動を用いて液槽内の液体の有無を検知する液体検知装置において、２本の電極と各接続端子との間の任意の位置に接続され、電線からなる浮遊容量部を備え、制御部は、２本のケーブル間の浮遊容量との合成容量が変動することによりケーブルの断線を検知する。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット記録装置及びその周辺装置に用いられる液体検知装置に関する。

インクジェット記録装置において、前処理として用紙に液体を塗布する装置が挙げられる。液体塗布装置は塗布部に液体を供給する目的で液体の流路を多数有する。塗布部に塗布される液体は導電性を有する。その液体の有無を検知する目的でピン状の電極による液体検知センサを有する。液体検知センサは、２本の電極のうちの一方に交流電圧を印加し、他方をGND電位に接続させ、２本の電極間のインピーダンスを直流電圧に変換することで液体の有無を検知するタイプがある。液体検知センサの断線を検知するために電極間に直列、または並列に抵抗やコンデンサを備える技術が既に知られている。

しかし、今までの断線を検知する為に電極間に直列、または並列に抵抗やコンデンサを備える技術では、ケーブル本数の増加によるメンテナンス性の悪化や、素子の追加によるコストアップを招くという問題があった。

そこで、このような問題を解決するため種々の提案がなされた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の発明は、「漏液検出装置」に関するものであり、具体的には検知帯の２線間の抵抗変化を電圧変換して基準電圧と比較して漏液を検出する漏液検出装置において、検知帯の２線間を制御信号におりオン／オフするスイッチ手段と、制御信号により基準電圧と比較して判定結果を出力する判定回路と、判定回路とスイッチ手段とに制御信号を与える制御回路とを設けたものである。

特許文献１には、液体検知装置におけるセンサの断線を検知する目的で、液体検知部に直列、または並列に抵抗やコンデンサを備える技術構成が開示されている。
しかし、ケーブル本数の増加によるメンテナンス性の悪化や、素子の追加によるコストアップを招くという問題は解消できていない。

そこで、本発明の目的は、メンテナンス性の悪化やコストアップを招くことなく、液体検知センサのケーブルの断線を検知することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、液槽に配置される２本の電極と、一端が前記電極にそれぞれ接続された２本のケーブルと、前記２本のケーブルの他端に各接続端子を介して接続された制御部と、を備え、前記接続端子間のインピーダンスの変動を用いて前記液槽内の液体の有無を検知する液体検知装置において、前記２本の電極と前記各接続端子との間の任意の位置に接続され、電線からなる浮遊容量部を備え、前記制御部は、前記２本のケーブル間の浮遊容量との合成容量が変動することにより前記ケーブルの断線を検知することを特徴とする。

本発明によれば、メンテナンス性の悪化やコストアップを招くことなく、液体検知センサのケーブルの断線を検知することができる。

本発明の前提となった液体塗布装置の一例についての説明図である。本発明の前提となった液体検知センサの構成についての説明図である。本発明にかかる液体検知センサの断線検知手段の一実施形態についての説明図である。本発明にかかる液体検知センサの塗布液検知時電圧、断線検知時電圧、及びその閾値についての説明図である。

本発明の実施の形態を説明する。本発明は、液体検知装置の断線検知に際して、以下の特徴を有する。
＜概要＞
要するに、液体検知装置は、制御部から電極までの間が２本のケーブルによってそれぞれ接続されている。２本のケーブル間には浮遊容量が存在し、この浮遊容量のインピーダンスによって若干の電圧降下が発生する。浮遊容量のインピーダンスは２本のケーブルが平行している距離に依存し、通常は浮遊容量のインピーダンスによる電圧降下は無視できる程小さい。
しかし、本液体検知装置は、意図的に電極から２本の導体が平行に対向する距離を延長することで、浮遊容量のインピーダンスによる電圧降下を大きくし、非断線時と断線時との電圧差を発生させるものである。
上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。

＜本発明の前提となった液体塗布装置の構成＞
図１は、本発明の前提となった液体塗布装置の一例についての説明図である。
この液体塗布装置は、例えばインクジェット連帳印刷機の前処理機に適用され、インクの凝集性を高めるため用紙に液体を塗布する液体塗布装置に適用される。
液体塗布装置は、塗布液タンク51、供給ポンプ52、塗布液槽53、塗布ローラ54、押さえローラ55、電磁弁56、廃液タンク57、各部材を連結するチューブからなる流路58、及び塗布液槽53の液面高さを検出する液体検知センサ61を有する。
塗布液タンク51及び廃液タンク57は、有底有蓋の容器である。塗布液槽53及び供給ポンプ52は、塗布液タンク51及び廃液タンク57より高い位置に設置されている。塗布液槽53の底部には廃液用の流路58が設けられ、廃液用の流路58には電磁弁56が設けられている。塗布液槽53は有底無蓋の容器であり、供給ローラ54が未使用の塗布液59に浸り、周面が塗布液59から露出するように配置されている。供給ローラ54は図示しない動力により回転駆動されるようになっている。供給ローラ54の真上には供給ローラ54の回転に伴って押さえローラ55が回転できるように配置されている。塗布液槽53には図には示さない液体検知センサ61の電極が配置されている。

＜本発明の前提となった液体塗布装置の動作＞
塗布液タンク51内で未使用の塗布液59を保持し、流路58を通して、供給ポンプ52で塗布液タンク51内の未使用の塗布液を塗布液槽53に供給する。液体検知センサ61が液面を検出すると、供給ポンプ52は塗布液59の供給を停止し、塗布液槽53は供給された塗布液59を保持する。塗布ローラ54は塗布液槽53で保持された塗布液59を用紙60に塗布する。塗布時には用紙60は押さえローラ55によって塗布ローラ54に押し付けられる。
塗布液槽53内の塗布液59が経時的変化等により劣化した場合、廃液する必要がある。通常は電磁弁56を閉じることで廃液はされないようになっているが、廃液する場合、電磁弁56を開放し、水頭差を用いて廃液タンク57内に塗布液59を廃液するようになっている。

＜本発明の前提となった液体検知装置の構成＞
図２は、本発明の前提となった液体検知装置の構成についての説明図である。
液体検知装置は、電極104,105、第１のケーブル102、第２のケーブル103。及び制御部110を有する。制御部110は、整流回路106、判別回路107、制御回路108、交流電源101、及び接続部109を有する。
制御部110内の交流電源101が接続部109の接続端子109aを介して第１のケーブル102及び電極104に接続されている。制御部110内でGND電位に接続された接続部109の接続端子109bは、第２のケーブル103を介して電極105に接続されている。接続端子109aは、整流回路106に接続されている。整流回路106は判別回路107に接続され、判別回路107は制御回路108に接続されている。
整流回路106は、電極104と電極105との間のインピーダンスを直流電圧に変換する機能を有する。判別回路107は、整流回路106から出力される電圧より塗布液59を検知していない場合と塗布液59を検知した場合とを判別する機能を有する。制御回路108は判別回路107からの信号を受け取る。

＜本発明の前提となった液体検知装置の動作＞
液体検知装置は、電極104と電極105との間に塗布液59が存在しない場合、電極104と電極105との間は開放状態となりインピーダンスは無限大となり、整流回路106における直流電圧は増加する。
一方、電極104と電極105との間に塗布液59が存在する場合、電極104と電極105との間は導通状態となり、インピーダンスは最小となり、整流回路106における直流電圧は減少する。

第１のケーブル102、または第２のケーブル103において断線が発生すると、電極104,105間の塗布液59の有無によらず電極104,105間は開放状態となりインピーダンスは無限大となり、液体検知を行うことができず、その状態に気づくこともできない。
そこで、従来技術では電極104,105に直列、もしくは並列に抵抗、もしくはコンデンサを接続し、断線検出を行う構成が開示されている。しかしケーブル本数の増加によるメンテナンス性の悪化や素子の追加によるコストアップを招くという問題があった。

＜本発明の液体検知装置＞
図３は、本発明にかかる液体検知装置の断線検知手段の一実施形態についての説明図である。
以下、図１、図２に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いる。
第１のケーブル102と第２のケーブル103との間には浮遊容量111が存在するが、一般的に短距離(数十ｃｍ程度)の配線であれば無視できるものである。しかし長距離(数ｍ)にわたってケーブルを平行配線させた場合において浮遊容量111は増加し、それに伴いインピーダンスが低下し整流回路106における電圧降下は大きくなる。

そこで、本発明では図３に示すように第１のケーブル102及び第２のケーブル103を接続部109から電極104,105を介した先に延長し、平行配線させた平行ケーブルを用いる。
液槽としての塗布液槽53に２本の電極104,105が配置されている。一端が電極104,105にそれぞれ接続された２本のケーブル102,103の他端に各接続端子109a,109bを介して制御部110が接続されている。液体検知装置は、接続端子109a,109b間のインピーダンスの変動を用いて塗布液槽53内の液体59の有無を検知する。電線からなる浮遊容量部112は、２本の電極104,105と各接続端子109a,109bとの間の任意の位置に接続されている。制御部110は、２本のケーブル102,103間の浮遊容量との合成容量が変動することによりケーブル102,103の断線を検知するようになっている。

これにより、意図的に浮遊容量111が大きい浮遊容量部112を備え、整流回路106において電圧降下を大きくする。これにより、ケーブル102,103が断線した場合、浮遊容量部112による浮遊容量がなくなり、インピーダンスが高くなることで整流回路106において電圧が上昇する。この浮遊容量111の変化による電圧変動を利用し、液体検知装置の断線を検知する。

第１のケーブル102、第２のケーブル103が接続部109から電極104,105までそれぞれ２ｍとする。電極104,105から延長した浮遊容量部112がそれぞれ２ｍとする。塗布液59の導電率は１．５S/ｍとし、電極104と電極105との間の距離は２ｃｍとし、交流電源が５Ｖで60kHzとする。電極104,105間に塗布液59が存在せず、断線もない場合、整流回路106における電圧は１．８Ｖ程度となる。２ｍの平行ケーブルによる浮遊容量111が約60pFであるとすると、接続部109から電極104,105間の浮遊容量による電圧降下は約０．２Ｖである。電極104,105から延長した電線からなる浮遊容量部112の浮遊容量による電圧降下は約０．２Ｖとなる。接続部109付近でケーブルが断線した場合は整流回路106における電圧は２．０Ｖ程度となる。電極104,105付近でケーブルが断線した場合、整流回路106における電圧は２．２Ｖ程度となる。電極104,105間に塗布液59があった場合、整流回路106における電圧は０．１Ｖ程度となる。
断線した箇所により電圧降下の値は異なることから、断線箇所を特定することも可能となる。

浮遊容量部112の電線の長さは、浮遊容量が50pF〜200pF程度であるが、これらの数値は回路定数で変動する。また、浮遊容量部112の浮遊容量がパラメータとなるので、必要な浮遊容量が確保できれば10ｍｍ〜100ｍであってもよい（実際の運用としては２ｍ〜５ｍ程度の長さである。）。

＜本発明にかかる液体検知装置の塗布液検知時電圧、断線検知時電圧、及びその閾値＞
図４は、本発明にかかる液体検知装置の塗布液検知時電圧、断線検知時電圧、及びその閾値についての説明図である。
図３に示した構成において、判別回路107にて、整流回路106における電圧が閾値２以下であれば塗布液を検知したと判断し、閾値１以下であり、かつ閾値２以上であった場合、断線はしておらず、塗布液を検知していないと判断する。判別回路107は閾値１以上であった場合、断線を検知したと判断するように閾値を設定する。

＜作用効果＞
液体の有無を検知する手段として、２本の電極を用意し、一方に交流電圧を印加し、他方をGND電位に接続させ、２本の電極間のインピーダンスを直流電圧に変換することで液体の有無を検知する液体検知装置がある。
液体検知装置は、制御部と電極との間は２本のケーブルによってそれぞれ接続されている。２本のケーブル間には浮遊容量が存在し、この浮遊容量のインピーダンスによって電圧降下が発生する。浮遊容量のインピーダンスは２本のケーブルが平行している距離に依存し、通常は浮遊容量のインピーダンスによる電圧降下は無視できる程小さい。しかし、意図的に電極から２本のケーブルが平行している距離を延長し、長くすることで、浮遊容量のインピーダンスによる電圧降下を大きくし、非断線時と断線時との電圧差を発生させる。この結果、メンテナンス性の悪化や、素子の追加によるコストアップを招くことなく、液体検知センサのケーブルの断線を検知することができる。

また、本液体検知装置は、浮遊容量部を電線で構成してコンデンサの機能を持たせているが、コンデンサを用いないメリットは以下のとおりである。
(1)基板実装部品でなく独立した部品のコンデンサより電線は低価格である。
(2)電気部品の実装位置は電線の配線と比較して制限がある。特に液体を扱う装置であれば、電気部品に液体がかからないようにカバーを設ける必要がある。これに対して電線は、接液試験に合格すれば良く、不要なカバーを設ける必要がない。
(3)コンデンサには容量抜けの問題があるが、電線による浮遊容量には容量抜けの問題はない。

尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、浮遊容量部112が電極104,105に接続された場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、接続端子109a,109bでもよく、第１のケーブル102と第２のケーブル103とに接続してもよい。また、上述した実施の形態では、浮遊容量部112を平行ケーブルで構成した場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、同軸ケーブルもしくはツイステッドペアケーブルを用いてもよい。

５１塗布液タンク
５２供給ポンプ
５３塗布液槽
５４塗布ローラ
５５押さえローラ
５６電磁弁
５７廃液タンク
５８流路
５９未使用の塗布液
６０用紙
６１液体検知センサ
１０１交流電源
１０２第１のケーブル
１０３第２のケーブル
１０４、１０５電極
１０６整流回路
１０７判別回路
１０８制御回路
１０９接続部
１１０制御部
１１１浮遊容量
１１２浮遊容量部

特開２００２？１１１４６８号公報

Claims

液槽に配置される２本の電極と、一端が前記電極にそれぞれ接続された２本のケーブルと、前記２本のケーブルの他端に各接続端子を介して接続された制御部と、を備え、前記接続端子間のインピーダンスの変動を用いて前記液槽内の液体の有無を検知する液体検知装置において、
前記２本の電極と前記各接続端子との間の任意の位置に接続され、電線からなる浮遊容量部を備え、
前記制御部は、前記２本のケーブル間の浮遊容量との合成容量が変動することにより前記ケーブルの断線を検知することを特徴とする液体検知装置。
前記浮遊容量部の長さは、前記２本のケーブルの断線検知に必要な長さであることを特徴とする請求項１に記載の液体検知装置。
前記浮遊容量部を前記２本の電極に接続して断線箇所の特定を行うことを特徴とする請求項１に記載の液体検知装置。
前記浮遊容量部の電線は、同軸ケーブル、ツイステッドペアケーブル、平行ケーブルのいずれかであることを特徴とする請求項１から３の何れか一項記載の液体検知装置。