JP3662808B2 - 液体検出方法および液体検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷装置に用いられるインクなどの液体の有無や量を判定する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクなどの液体の量や有無を判定する機能は、例えばオフセット印刷や孔版印刷などにおいて重要な基本機能の１つであり、装置の信頼性に影響をおよぼすことから、前記機能を有する検出センサとして種々の方式が考えられており、例えば、液状性（粘性）を利用するフロート（振り子）型のセンサ、インクが流れることを利用する圧力検知センサ、インクの誘電率を利用する静電容量検知センサ、およびインクの形状変化を利用するレーザまたは音波検知センサなどがある。
【０００３】
上記静電容量検知センサは、コンデンサの一方の電極と接続された検出電極としての検出針を、インク溜り部のインクに対向して該インクの溜り量が所定量以上となったときに検出針の先端部が該インクに浸り得るように配置し、前記先端部がインクに浸っていない状態（以下非含浸時ともいう）からインクに浸ったとき（以下含浸時ともいう）のコンデンサの静電容量（以下単に容量ともいう）の変化を検出するものである。この容量の変化を検出する方法としては、例えば含浸時の容量の絶対値を測定する方法や、特開昭58-62520号に記載のように、容量変化を発振回路の発振周波数の変化に変え、この発振周波数の変化を検出する方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の静電容量検知センサにおける上記容量変化の検出方法は、浮遊容量の影響を受けることから、容量の絶対値を測定する方法においては、非含浸時の容量すなわち浮遊容量と含浸時の容量との差（変化幅）が大きくなければ正確な検出ができないという問題を有する。含浸時の容量を大きくするには、検出針を平板状にするなどすればよいが、浮遊容量もそれに応じて大きくなるので必ずしも効果的な方法ではなく、また装置が大型になるという問題が生じる。また、微量のインク量変化（インクの微小変化）では容量の変化幅が小さく、インクの微小変化を正確に検出することができないという問題もある。
【０００５】
これに対して、上記特開昭58-62520号に記載の方法は、インクの微小変化を検出することができる方法であるが、インクの微小変化を検出するためには発振周波数が高くなければならず含浸時の容量が小さいことが必要になるが、あまり小さいと浮遊容量の影響を受けて発振周波数が不安定になることから、含浸時の容量が数１０ピコファラッド程度からナノファラッドオーダーの範囲となるように検出針の形状などを設定しているのが実状である。
【０００６】
ところが、例えば、エマルジョンインクの検出用に、含浸時の容量がナノファラッドオーダー〜数１０ピコファラッド程度となるように設定すると、油性インクの場合には誘電率がエマルジョンインクよりも小さく、含浸時の容量が１０ピコファラッド以下（例えば５ピコファラッド程度）となり、浮遊容量（数ピコ〜１０ピコファラッド程度）の影響を受けるため、エマルジョンインクの微小変化の検出に上記特開昭58-62520号に記載の方法を適用することができても、油性インクの微小変化の検出に該方法を適用することは困難となる。逆に、油性インクの検出用に、含浸時の容量がナノファラッドオーダー〜数１０ピコファラッド程度となるように設定すると、エマルジョンインクの場合には含浸時の容量がナノファラッドオーダー以上に大きくなりエマルジョンインクの微小変化の検出を行なうことができなくなる。
【０００７】
一方、静電容量検知センサを除く上記の各種センサは、静電容量検知センサに比べて大型となり製造コストがかかるという問題を有する。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストが安く、またインクなどの液体の種類に拘わらず液量の微小変化を安定して検出することができる液体検出方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による液体検出方法は、第１のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第１の積分動作をさせるとともに、液体溜り部の液体に対向して該液体の溜り量が所定量以上となったときに先端部が該液体に浸り得るように設けられた検出電極に接続されたコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第２の積分動作をさせ、第１の積分動作の積分時間と第２の積分動作の積分時間とを比較することにより、検出電極の先端部が液体に浸っているのか否かを判定することを特徴とするものである。
【００１０】
ここで「積分動作」とは、コンデンサを充電させる充電動作およびコンデンサを放電させる放電動作のいずれであってもよい。また、充電動作と放電動作を交互に繰り返すものであってもよい。このように、充電動作と放電動作を交互に繰り返す場合においては、前記判定を、充電動作時および放電動作時の何れか一方あるいは両方において行なってもよい。また、このときの各コンデンサの容量に対応する積分時定数は、充電動作時と放電動作時とで異なっていてもよい。
【００１１】
「積分時間」とは、充電あるいは放電を第１の所定電圧から開始させた後、第２の所定電圧に達するまでの経過時間を意味する。
【００１２】
「第１の積分動作の積分時間と第２の積分動作の積分時間とを比較する」に際しては、検出電極の先端部が液体に浸っていない非含浸時と浸っている含浸時とにおける第２の積分動作の積分時間の変化、あるいは含浸量の変化に応じた第２の積分動作の積分時間の変化を検知することができるものである限り、どのような比較方法を用いてもよく、例えば、各積分時間の幅を検出して比較してもよいし、各積分時間に対応する積分電圧を比較してもよい。
【００１３】
なお「液体」とは、流動性を有する物質を総称したものであり、本発明においては、気体、液体、固体の分類における狭義の液体に限らず、流動性を有するものである限り、例えばジャムなどの流動体や粉体なども含むものとする。要するに、本発明は、パイプなどを通して容器などに充填される物質の量や有無を、該物質の誘電率を利用して判定（検出）するものであって、被判定物質は誘電率を利用でき流動性を有するものであればどのようなものであってもよい。
【００１４】
本発明による液体検出方法においては、第１の積分動作および第２の積分動作を異なる複数のタイミングで行なわせ、該異なる複数のタイミングそれぞれにおいて、第１の積分動作の積分時間と第２の動作の積分時間とを比較することにより、検出電極の先端部が誘電率の比較的小さな液体に浸っているのか、誘電率の比較的大きな液体に浸っているのかを判定するものとするのが望ましい。
【００１５】
「異なる複数のタイミング」を設定するに際しては、検出電極が液体に浸っている含浸時の第２のコンデンサの容量にしたがった第２の積分動作に基づく積分時間が異なる各タイミングにおいて異なる値として得られ、該異なる値に基づいて液体の誘電率が比較的小さいのかあるいは比較的大きいのかを判定することができるものである限り、どのようなタイミングを設定してもよく、積分動作としての充電動作や放電動作を行なう時間幅を変更したり、充放電を繰り返して検出を行なう場合には、各動作の時間幅比（いわゆるデューティサイクル）を変更するなどすればよい。
【００１６】
本発明による液体検出装置は、上記液体検出方法を実施する装置、すなわち、予め定められた容量を有する第１のコンデンサを含み、該コンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって積分動作をする第１の積分回路と、
液体溜り部の液体に対向して該液体の溜り量が所定量以上となったときに先端部が該液体に浸り得るように設けられた検出電極に接続された第２のコンデンサを含み、該第２のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって積分動作をする第２の積分回路と、
第１の積分回路および第２の積分回路に対して積分動作をさせる駆動回路と、
第１の積分回路の出力信号と第２の積分回路の出力信号が入力され、第１の積分回路の出力信号が示す積分時間と第２の積分回路の出力信号が示す積分時間とを比較することにより、検出電極の先端部が液体に浸っているのか否かを判定する第１の判定回路とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明による液体検出装置においては、第１の積分回路の積分時定数を、検出電極の先端部が液体に浸っていないときにおける第２のコンデンサの容量に対応する積分時定数と略同じに設定するのが望ましい。
【００１８】
また、本発明による液体検出装置においては、第１の判定回路の出力信号を波形整形する整形回路を更に備えたものとするのが望ましい。
【００１９】
ここで「波形整形する」とは、第１の判定回路の出力信号を所望の波形あるいは電圧レベルとすることを意味し、この限りにおいて、どのような整形回路を設けてもよい。例えば、第１の判定回路が、検出電極の先端部が液体に浸っていることを検知したときに微小パルス幅の信号を出力するものである場合には、そのパルス幅を拡大する回路を設けたり、該パルス信号を検波する回路を設けたり、あるいは、第１の判定回路の出力信号と後段の回路の入力信号レベルとのレベルインターフェースを行なうレベル変換回路を設けるなどしてもよい。
【００２０】
本発明による液体検出装置においては、駆動回路を、第１の積分回路および第２の積分回路に対して、異なる複数のタイミングで積分動作を行なわせるものとすると共に、異なる複数のタイミングそれぞれにおいて得た第１の判定回路の出力信号に基づいて、検出電極の先端部が誘電率の比較的小さな液体に浸っているのか、誘電率の比較的大きな液体に浸っているのかを判定する第２の判定回路を更に備えたものとするのが望ましい。「第１の判定回路の出力信号に基づいて」とあるが、前記整形回路を備えたものの場合には、該整形回路の出力信号に基づいて前記判定を行なうものとするのが望ましいのはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明による液体検出方法および装置によれば、第１のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第１の積分動作をさせると同時に、検出電極に接続されたコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第２の積分動作をさせ、第１の積分動作の積分時間と第２の積分動作の積分時間とを比較するようにしたので、検出電極の先端部が液体に浸っていない非含浸時と浸っている含浸時とにおける第２のコンデンサの容量の違いが、第２の積分動作の積分時間の違いとして検知することができる。また、この積分時間の違い、すなわち容量変化を、第１の積分動作の積分時間と相対比較して判定するようにしているので、浮遊容量の分は第１の積分動作および第２の積分動作のいずれにも同じように影響を与えるから、両積分動作の各積分時間の差としては浮遊容量の分を除去することができ、結果として、浮遊容量の影響を受けることなく、非含浸時と含浸時とにおける第２のコンデンサの容量の違いに基づいて、液体の有無や量を正確に判定することができる。また、浮遊容量の影響を受けることなく正確な判定を行なうことができるので、微小の容量変化、換言すれば液量の微小変化をも安定して検知することができる。
【００２２】
また、第１の積分動作および第２の積分動作を異なる複数のタイミングで行なわせ、該異なる複数のタイミングそれぞれにおいて、第１の積分動作の積分時間と第２の動作の積分時間とを比較するようにすれば、含浸時の第２の積分動作に基づく積分時間が各タイミングにおいて異なる値として得られるので、該異なる積分時間の値に基づいて液体の誘電率が比較的小さいのかあるいは比較的大きいのかを判定することができ、該誘電率の違いに基づいて液体の種類を判定することができる。これにより、液体の種類に応じた液量の判定を行なうことができ、結果として、液体の種類に拘わらず液量の微小変化を安定して検出することができる。また、各タイミングを液体の種類に応じて設定することによって、適正な液体（例えば印刷インク）タンクが装填されているのか否かを識別し、これによって誤装填によるトラブルを防ぐことが可能となる。
【００２３】
また、第１の積分回路の積分時定数を、検出電極の先端部が液体に浸っていないときにおける第２のコンデンサの容量に対応する積分時定数と略同じに設定すれば、非含浸時においては両積分回路の積分時定数が略同じになり、含浸時には両積分回路の積分時定数が異なった値となるので、この違いに基づいて検出電極の先端部が液体に浸っているか否かを簡単に判定することができる。
【００２４】
また、本発明による液体検出方法および装置は、液体の誘電率を利用するという点において、基本的には従来の静電容量検知センサに類するものであり、静電容量検知センサを除く上記の各種センサに比べて、小型且つ低コストの装置を実現することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明による液体検出方法を実施する装置の一態様であるインク検出装置の一実施の形態を備えた円筒状の版胴の概略構成図である。
【００２７】
図１に示す円筒状の版胴１は、孔版印刷装置に使用させるものであって、印刷インクの通過を許す多孔性構造になっており、外周面に孔版原紙２を貼付け装着されるようになっている。また、版胴１は、自身の中心軸線の周りを、図にて反時計回り方向に不図示の電動機によって回転駆動されるようになっている。
【００２８】
版胴１内には、これより小径のインク供給ローラ（インク塗布ローラ）３が配置されており、該インク供給ローラ３は、外周面にて版胴１の内周面にその母線方向に沿って接触し、版胴１の回転により従動的に自身の中心軸線すなわち軸４の回りに図にて反時計回り方向に回転駆動されるようになっている。
【００２９】
また、版胴１内にはインク供給ローラ３の外周面に対し所定の微少間隔ｔをおいてインク供給ローラ３の母線（軸線）に沿って実質的に平行にドクタロッド（スキージローラ）５が配置されている。
【００３０】
インク供給ローラ３とドクタロッド５との間のインク噛込み側、すなわちドクタロッド５の図にて右側に、インク供給ローラ３の外周面とドクタロッド５の外周面とにより、上方が開放された楔形断面の空間をなすインク溜り部６が郭定されている。該インク溜り部６には、インク供給管７により印刷インクが供給され、インク塊Ｑが形成されるようになっている。この印刷インクは水性あるいは油性などのいずれであってもよく、図示されているようなインク塊Ｑを形成するに十分な粘性を有しているものである。
【００３１】
図１に示されるようにインク溜り部６の近傍には、インク溜り部６に対向して、インク塊Ｑに向けて垂下して設けられた２本の検出電極８を有する静電容量式のインク検出装置１０が配置されている。インク検出装置１０は、２本の検出電極８の間の容量がインク溜り部６における印刷インクの溜り量に応じて変化することに基いてインク溜り部６の印刷インクの溜り量を電気的に検出する、すなわちインク溜り部６に所定量以上の印刷インクがあるときには検出電極８がインク溜り部６の印刷インクに接触することにより検出電極８が含浸状態にあることを示す信号を発生し、インク溜り部６に所定量以上の印刷インクがないときには検出電極８がインク溜り部６の印刷インクに接触しなくなることにより検出電極８が非含浸状態にあることを示す信号を出力するようになっている。このインク検出装置１０から出力される前記各状態を示す信号Ｓ５は、印刷機全体を制御するシステムマイコン２０に入力される。
【００３２】
インク塊Ｑの印刷インクはインク供給ローラ３の回転に伴い該インク供給ローラ３とドクタローラ５との間の隙間ｔを通過し、その際にその間隔寸法に基づいて計量されつつインク供給ローラ３の外周面に層状に付着し、その外周面に一様な厚さの印刷インク層Ｒを形成する。この印刷インク層Ｒは、インク供給ローラ３の回転に伴い、該インク供給ローラ３と版胴１の内周面との接触領域Ｓに移送され、この接触領域Ｓにて版胴１の内周面に付着し、さらにインク供給ローラ３によって押圧され版胴１および孔版原紙２の製版孔を通過して印刷用紙Ｐの表面に転移する。
【００３３】
この際、インク塊Ｑの印刷インクの量は、印刷インク検出装置１０によって検出され、これに基づいて、インク供給管７よりインク溜り部６へ供給される印刷インクの供給量が、システムマイコン２０、インクポンプ駆動回路５０およびインクポンプ駆動用電動機５２を介して、制御されるようになっている。なお、システムマイコン２０は、本発明の第２の判定回路としても機能するものである。
【００３４】
次に、インク検出装置１０の構成および作用について詳細に説明する。図２はインク検出装置１０の一実施の形態の回路ブロック図、図３〜図６は該インク検出装置１０を構成する各回路の詳細を示す図、図９〜図１２はインク検出装置１０の作用を説明するタイミングチャートである。
【００３５】
インク検出装置１０は、図２に示すように、駆動回路１１と、駆動回路１１により駆動される第１積分回路１２および第２積分回路１３と、第１積分回路１２および第２積分回路１３の各出力信号Ｓ２，Ｓ３が入力される判定回路１４と、判定回路１４の出力信号Ｓ４が入力される整形回路１５とからなる。
【００３６】
駆動回路１１は、図３にその詳細を示すように、所定タイミングのパルスＳ０を発生するパルス発生回路１１ａと、積分スタート時間および積分ストップ時間を設定するための積分回路１１ｂとから構成されている。パルス発生回路１１ａは、各タイミングチャートの（ａ）に示すような、印刷インクの量を検出するための基準時間を決める所定タイミングのパルスＳ０を発生する。積分回路１１ｂは、オペアンプＯＰＡ１、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ０、およびツェナーダイオードＺＤ１からなり、パルス発生回路１１ａから発せられたパルスＳ０が抵抗Ｒ１を通りオペアンプＯＰＡ１の反転入力端子−に入力され、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ０による積分動作によって、各タイミングチャートの（ｂ）に示すような立上りおよび立下りの鈍った（傾斜を有する）基準信号Ｓ１を発生する。この基準信号Ｓ１は第１積分回路１２および第２積分回路１３に入力され、両積分回路１２，１３に対して積分動作をさせる駆動信号として利用される。
【００３７】
図３中、コンデンサＣ１（本発明の第１のコンデンサ）は、基準となる積分時間を決めるコンデンサであり、コンデンサＣ２（本発明の第２のコンデンサ）は印刷インクの静電容量を測定するための２本の検出電極８により形成される容量を表す。コンデンサＣ２は、図１に示されるようにインク溜り部６の印刷インクに対向して配置され、鋭利な先端部８ａを有する針状の２本の検出電極８により構成されたものであり、その両電極間に存する物質の誘電率によって容量が決まるようになっている。両検出電極８は、インク溜り部６におけるインク塊Ｑのインク量が所定量以上にあるときその尖った先端部８ａがインク塊Ｑに接触する（含浸する）ようになっている。印刷インクは空気よりも誘電率が大きいため、コンデンサＣ２の容量はインク塊Ｑが大きくなり先端部８ａがインク塊Ｑに浸る長さが長くなるほど大きくなり、インク塊Ｑが小さくなり先端部８ａがインク塊Ｑに浸る長さが短くなるほど小さくなる。
【００３８】
検出電極８の構造としては、図７（ａ）に示すような金属針、または図７（ｂ）に示すような金属板を用いるとよい。図７（ａ）中、針の長さｘ、間隔ｙ、太さ、材質、および図７（ｂ）中、金属板の長さｘ、間隔ｙ、幅ｚ、太さ、材質は印刷インクの種類や特性などに応じて、以下に述べる判定（検出）を安定して行なうことができるように設定するものとする。例えば、印刷インクとして油性インクを用いたときに、両検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時の電極間の容量が数ピコファラッド程度となるように設定するとよい。
【００３９】
第１積分回路１２は、図４にその詳細を示すように、オペアンプＯＰＡ２、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４およびコンデンサＣ１から構成されている。第２積分回路１３は、図５にその詳細を示すように、オペアンプＯＰＡ３、抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７およびコンデンサＣ２，Ｃ３から構成されている。コンデンサＣ３は両積分回路１２，１３の積分時間のバラツキ（浮遊容量分を含む）を補正するコンデンサであり、インク塊Ｑに接触していない非含浸時の検出電極８（すなわちコンデンサＣ２）およびコンデンサＣ３と抵抗Ｒ５とにより決定される第２積分回路１３の積分時定数が、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２とにより決定される第１積分回路１２の積分時定数と同じになるように設定する。これにより、コンデンサＣ２の容量変化に対する検出感度を大きくすることができる。
【００４０】
両図から明らかなように、両積分回路１２，１３は基本構成は同じであるが、第１積分回路１２は抵抗Ｒ３，Ｒ４により電圧ＶＲが分圧されて基準電圧Ｔｈ１が非反転入力端子＋に入力され、第２積分回路１３は抵抗Ｒ６，Ｒ７により、Ｒ３，Ｒ４による分圧比と異なった比で電圧ＶＲが分圧されて基準電圧Ｔｈ２が非反転入力端子＋に入力される。このため、両積分回路１２，１３は、駆動回路１１の出力信号Ｓ１に応じて積分（充電および放電のいずれも）のスタート時間が異なるように設定される。本実施の形態においては、検出電極８がインク塊Ｑに接触している非含浸時からインク塊Ｑに接触する含浸時に変化したときにおける、第２積分回路１３の立上り時の積分時間の変化を判定回路１４により検出する構成とするために、Ｔｈ２＜Ｔｈ１となるように設定する。
【００４１】
図２に示すように、第１積分回路１２の出力信号Ｓ２および第２積分回路１３の出力信号Ｓ３は本発明の第１の判定回路に対応する判定回路１４に入力される。判定回路１４は、各出力信号Ｓ２，Ｓ３のレベル差を比較することによって、第１積分回路１２の出力信号Ｓ２が示す積分時間と第２積分回路１３の出力信号Ｓ３が示す積分時間を比較する。
【００４２】
本例においては、判定回路１４の出力信号Ｓ４は、第１積分回路１２の出力信号Ｓ２が第２積分回路１３の出力信号Ｓ３よりも高い場合にローレベル信号となり、逆の場合はハイレベルの信号になる。
【００４３】
ここで、判定回路１４における比較動作の信頼性を高めるため、各積分回路１２，１３の出力信号Ｓ２，Ｓ３において、その振幅の関係は、出力信号Ｓ２のローレベル電圧Ｖ２Ｌ＜出力信号Ｓ３のローレベル電圧Ｖ３Ｌ、および出力信号Ｓ２のハイレベル電圧Ｖ２Ｈ＜出力信号Ｓ３のハイレベル電圧Ｖ３Ｈを満足し、レベル差比較時に誤動作が発生しないようにする。本例においては、ローレベル電圧Ｖ２Ｌ，Ｖ３Ｌおよびハイレベル電圧Ｖ２Ｈ，Ｖ３Ｈは、それぞれ対応する積分回路１２，１３の飽和電圧である。
【００４４】
なお、両出力信号Ｓ２，Ｓ３が、Ｖ２Ｌ≒Ｖ３Ｌ、Ｖ２Ｈ≒Ｖ３Ｈとなるなど、出力信号Ｓ２，Ｓ３そのものでは上記条件を満足しないときには、図８に示すように、積分回路１２，１３のいずれか一方もしくは両方と判定回路１４との間に適当なレベル変換回路１６を設け、判定回路１４の入力端子において、出力信号Ｓ２をレベル変換した出力信号Ｓ２’のローレベル電圧電圧Ｖ２Ｌ’＜出力信号Ｓ３をレベル変換した出力信号Ｓ３’のローレベル電圧Ｖ３Ｌ’、および出力信号Ｓ２’のハイレベル電圧電圧Ｖ２Ｈ’＜出力信号Ｓ３’のハイレベル電圧Ｖ３Ｈ’を満足するようにするとよい。
【００４５】
判定回路１４の出力信号Ｓ４は、整形回路１５に入力される。整形回路１５は、図６にその詳細を示すように、コンデンサＣ４、抵抗Ｒ１２、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１３、およびコンデンサＣ５からなる検波回路１５ａと、レベル変換回路１５ｂとからなる。なお、コンデンサＣ４と抵抗Ｒ１２は微分回路を形成し、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１３、およびコンデンサＣ５は整流回路を形成する。また、レベル変換回路１５ｂは、入力レベルが所定レベルよりも小さいときには「０」、所定レベルよりも大きいときには「１」のデジタル出力を発するものである。ここで、「０」、「１」の電圧レベルは、後段の回路（本例ではシステムマイコン２０）の電圧入力レベルとインターフェース適合性が確保できるようにする。
【００４６】
整形回路１５に入力された判定回路１４の出力信号Ｓ４は、検波回路１５ａによって検波された後、レベル変換回路１５ｂによりオン信号「０」，オフ信号「１」のデジタル信号Ｓ５に変換され、印刷機全体を制御するシステムマイコン２０に入力される。
【００４７】
システムマイコン２０は、デジタル信号Ｓ５に基づいて、電動機５２を駆動するオンオフ信号Ｓ６を生成し、生成したオンオフ信号Ｓ６をインクポンプ駆動回路５０に入力する。インクポンプ駆動回路５０は、インク補給ポンプ駆動用電動機５２の通電を制御するものであり、システムマイコン２０よりオン信号を与えられているとき、換言すれば、インク検出装置１０からのデジタル信号Ｓ５が「０」であるときには電動機５２を作動させてインク供給管７よりインク溜り部６に印刷インクの補給を行なわせ、これに対しシステムマイコン２０よりオフ信号を与えられているとき、換言すれば、インク検出装置１０からのデジタル信号Ｓ５が「１」であるときには電動機５２を停止させるようになっている。
【００４８】
次に、上記構成のインク検出装置１０の作用について、図９〜図１２に示すタイミングチャート１，２，３，４を用いて、詳細に説明する。
【００４９】
各タイミングチャート１〜４において、（ａ）はパルス発生回路１１ａの出力信号Ｓ０を示し、（ｂ）は積分回路１１ｂの出力信号Ｓ１を示す。また、（ｃ）は第１積分回路１２の出力信号Ｓ２を示し、（ｄ）は第２積分回路１３の出力信号Ｓ３を示し、（ｅ）は判定回路１４の出力信号Ｓ４を示し、（ｆ）は整形回路１５の出力信号Ｓ５を示す。
【００５０】
パルス発生回路１１ａの出力信号Ｓ０は積分回路１１ｂに入力され、設計値にしたがった傾斜をもった信号Ｓ１に整形される。タイミングチャート１の（ｂ）におけるｔｄ０は立上り時における遅延時間（積分時間）、ｔｄ０’は立下り時における遅延時間（積分時間）である。
【００５１】
両積分回路１２，１３の非反転入力端子＋には、上述のように、積分回路１２では基準電圧Ｔｈ１が、積分回路１３では基準電圧Ｔｈ２が入力されており、各基準電圧Ｔｈ１，Ｔｈ２は、検出電極８が非含浸時から含浸時に変化したときにおける、第２積分回路１３の立上り時の積分時間の変化を検出する構成とするために、Ｔｈ１＞Ｔｈ２というように異なる電圧値が設定されているので、第１積分回路１２は、出力信号Ｓ０の立上り後の積分スタート遅れ時間ｔｄ２経過後、および出力信号Ｓ０の立下り後の積分スタート遅れ時間ｔｄ３経過後に積分を開始する一方、第２積分回路１３は、出力信号Ｓ０の立上り後の積分スタート遅れ時間ｔｄ１経過後、および出力信号Ｓ０の立下り後の積分スタート遅れ時間ｔｄ４経過後に積分を開始する。
【００５２】
また、第１積分回路１２は、上記積分スタート遅れ時間ｔｄ２（＞ｔｄ１）経過後に積分（充電）を開始し、出力信号Ｓ２がハイレベル電圧Ｖ２Ｈに達するまで（積分時間ｔｕｐ１）積分動作を継続し、同様に上記積分スタート遅れ時間ｔｄ３（＜ｔｄ４）経過後に積分（放電）を開始し、出力信号Ｓ２がローレベル電圧Ｖ２Ｌに達するまで（積分時間ｔｄｎ１）積分動作を継続する。また、第２積分回路１３は、上記積分スタート遅れ時間ｔｄ１経過後に積分（充電）を開始し、出力信号Ｓ３がハイレベル電圧Ｖ３Ｈに達するまで（積分時間ｔｕｐ２）積分動作を継続し、同様に上記積分スタート遅れ時間ｔｄ４経過後に積分（放電）を開始し、出力信号Ｓ３がローレベル電圧Ｖ３Ｌに達するまで（積分時間ｔｄｎ２）積分動作を継続する。
【００５３】
一方、各タイミングチャート１〜４の（ａ）において、パルス発生回路１１ａの出力信号Ｓ０のパルス幅ｔ１（レベル「１」の部分），ｔ２（レベル「０」の部分）は、印刷インクおよび検出電極８によって生じる静電容量に応じて設定されるものである。ここでは、ｔ１は、検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時における、第２積分回路１３の立上り時の積分スタート遅れ時間ｔｄ１と積分時間ｔｕｐ２の和「ｔｄ１＋ｔｕｐ２」よりも長くなるように設定され、また、ｔ２は、同じく含浸時における、第２積分回路１３の立下り時の積分スタート遅れ時間ｔｄ４と積分時間ｔｄｎ２の和「ｔｄ４＋ｔｄｎ２」よりも長くなるように設定される。なお、ｔ１，ｔ２のパルスデューティ比（ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）・１００）は特に限定はないが、例えば５０％前後とする。
【００５４】
なお、本検出装置１０により検出可能な、検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時におけるコンデンサＣ２の容量の最大値を制限する場合、すなわち検出可能な容量変化幅を制限する場合には、ｔ２は制限すべきコンデンサＣ２の容量の最大値におけるｔｄ４＋ｔｄｎ２の値（ｔｄ４＋ｔｄｎ２）ｍａｘより短くなるように設定する。
【００５５】
なお、各遅延時間ｔｄ０，ｔｄ０’は、検出電極８、印刷インクの特性、および両積分回路１２，１３のバラツキを吸収して正確な動作を得るためのマージン的時間である積分スタート遅れ時間ｔｄ１，ｔｄ２，ｔｄ３，ｔｄ４を上述のようなタイミングとなるように作るための時間である。したがって、ｔｄ０，ｔｄ０’は、素子のバラツキが少ないならば、検出電極８が非含浸時にあるときにおいて両積分回路１２，１３の立上り時および立下り時に判定回路１４から偽パルスが発生することがないように、ｔｕｐ２≦（ｔｄ２−ｔｄ１＋ｔｕｐ１）、および（ｔｄ３＋ｔｄｎ１）≦ｔｄ４＋ｔｄｎ２を満足する限りにおいて、できるだけ短い方が好ましい。このように、各部品のバラツキ範囲を考慮した設定とすることにより、無調整化が可能となり、低価格化、高信頼性化が得られる装置にできる。
【００５６】
また、検出電極８がインク塊Ｑに接触するこ とによって生じるコンデンサＣ２の容量変化を検出するに際して、微小変化を検出することができるようにするためには、ｔｕｐ２＜＜ｔ１、ｔｄｎ２＜＜ｔ２となるように設定するのが好ましい。なお、このような設定は、検出可能範囲を拡大する上でも効果的である。
【００５７】
ここで、検出電極８がインク塊Ｑに接触していない非含浸時においては、上述のように両積分回路１２，１３の積分時定数が同じになるように設定されているので、ｔｕｐ１≒ｔｕｐ２、ｔｄｎ１≒ｔｄｎ２となる。したがって、両積分回路１２，１３の積分期間中には、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなるということがなく、両出力信号Ｓ２，Ｓ３を判定回路１４によりレベル比較した結果である出力信号Ｓ４は、図９に示すタイミングチャート１の（ｅ）のように、常にハイレベル「１」となる。このハイレベルの出力信号Ｓ４は、整形回路１５のコンデンサＣ４と抵抗Ｒ１２からなる微分回路を通過しないので、レベル変換回路１５ｂの入力はローレベルとなり、整形回路１５の出力信号Ｓ５も常にローレベル「０」となる。
【００５８】
一方、検出電極８がインク溜り部６のインク塊Ｑに接触しているとき、すなわちインク溜り部６に所定量の印刷インクがあり、印刷インクが有している高誘電率によって第２積分回路１３のコンデンサＣ２の容量が増加しているときには、第２積分回路１３の積分時定数がコンデンサＣ２の容量が増加した分だけ大きくなる一方、第１積分回路１２の積分時定数には変化がないので、ｔｕｐ１＜ｔｕｐ２、ｔｄｎ１＜ｔｄｎ２となり得る。したがって、コンデンサＣ２の容量変化がある程度大きいときには、両積分回路１２，１３の積分期間中に、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなる時間が出力信号Ｓ０の１サイクルごとに生じ、両出力信号Ｓ２，Ｓ３を判定回路１４によりレベル比較した結果である出力信号Ｓ４は、図１０に示すタイミングチャート２の（ｅ）のように、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなるとき、すなわち、タイミングチャート２の（ｃ），（ｄ）において、信号Ｓ２の立上りレベルが信号Ｓ３の立上りレベルを越える所Ｐ１においてローレベル「０」となり、信号Ｓ３の立上りレベルが信号Ｓ２のハイレベルＶ２Ｈを越える所Ｐ２においてハイレベル「１」となる、インク検出を示すパルスが発生する。このパルス状の出力信号Ｓ４は、整形回路１５のコンデンサＣ４と抵抗Ｒ１２からなる微分回路を通過して、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１３、およびコンデンサＣ５からなる整流回路により整流されて検波されるので、レベル変換回路１５ｂの入力はハイレベルとなり、整形回路１５の出力信号Ｓ５も常にハイレベル「１」となる。
【００５９】
したがって、検出電極８の非含浸時における出力信号Ｓ５のローレベル「０」と含浸時における出力信号Ｓ５のハイレベル「１」とに基づいて、システムマイコン２０、インクポンプ駆動回路５０およびインクポンプ駆動用電動機５２を介して、インク供給管７よりインク溜り部６へ供給される印刷インクの供給量をフィードバック制御すれば、インク溜り部６に充填される印刷インクの量を常に適量に維持することができる。
【００６０】
次に、含浸時における検出電極８により検出されるコンデンサＣ２の容量が、設定した検出範囲よりも大きい場合の動作について図１１に示すタイミングチャート３を用いて説明する。なお、図１１の時間軸は図９、図１０よりも圧縮して示している。
【００６１】
この場合、検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時におけるコンデンサＣ２の容量の最大値を制限する、すなわち検出可能な容量変化幅を制限することになるので、ｔ２は制限すべきコンデンサＣ２の容量の最大値におけるｔｄ４＋ｔｄｎ２の値（ｔｄ４＋ｔｄｎ２）ｍａｘより短くなるように設定する。また、ｔ１は、検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時における、第２積分回路１３の立上り時の積分スタート遅れ時間ｔｄ１と積分時間ｔｕｐ２の和「ｔｄ１＋ｔｕｐ２」よりも長くなるように設定する。なお、このｔ１の設定に関する条件は、必須条件ではないが、出力信号Ｓ５がハイレベルに収束する（後述参照）速度を高めるためには、ｔ１（正確にはｔ２による放電開始スタートまでの間に）期間に出力信号Ｓ３がハイレベルに達するようにするのが好ましく、前記条件を満たしていた方がよい。また、本例においては、立上り時、および立下り時の積分時定数は同じになるので、結果として、ｔ１，ｔ２のパルスデューティ比は５０％以上、すなわちｔ１＞ｔ２に設定されることになる。なお、ｔ１，ｔ２のパルスデューティ比を上述のように変更・設定することができるように、パルス発生回路１１ａは、システムマイコン２０による指令Ｓ７で出力信号Ｓ０のｔ１，ｔ２のパルスデューティ比を自由に変更できるプログラマブルなものとするのが好ましい。
【００６２】
第２積分回路１３のコンデンサＣ２の容量が、上記のタイミングチャート２に示した場合よりも増加して検出可能範囲を超えると、立上り時および立下り時の積分時定数も非常に大きくなる。また、このとき、ｔ１＞ｔ２の条件に設定されているので、十分な放電時間を確保できずｔｕｐ２＞ｔｄｎ２となるため、第２積分回路１３の出力信号Ｓ３のローレベル電圧Ｖ３Ｌは、やがてハイレベル電圧Ｖ３Ｈから立下り時における放電期間（そのサイクルにおける積分時間ｔｄｎ２）内に放電した分を差し引いた電圧Ｖ３Ｌｍａｘに落ち着き、充電時の立上りは電圧Ｖ３Ｌｍａｘからスタートするようになり、最終的には、電圧Ｖ３Ｌｍａｘとハイレベル電圧Ｖ３Ｈとの間で充放電を繰り返すようになる。
【００６３】
このとき、インクの容量が通常インクの容量と比べて十分に大きいとき、例えばインクの種類が異なり通常インクの容量（例えば数１０ｐＦ）と比べて２桁程度大容量（数ｎＦ）である場合には、充放電を繰り返す期間内においては、出力信号Ｓ３はほぼハイレベルに固定され、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなるということがなくなる。この結果、両出力信号Ｓ２，Ｓ３を判定回路１４によりレベル比較した結果である出力信号Ｓ４は、図１１に示すタイミングチャート３の（ｅ）のように、測定開始当初はローレベルとなるパルスが発生するが、やがてハイレベル「１」に固定されるようになる。このハイレベルの出力信号Ｓ４は、整形回路１５のコンデンサＣ４と抵抗Ｒ１２からなる微分回路を通過しないので、レベル変換回路１５ｂの入力はローレベルとなる。この結果、整形回路１５の出力信号Ｓ５は、出力信号Ｓ４にパルス出力がでているときにはハイレベルとなるものが、出力信号Ｓ４がハイレベルに固定されるとローレベル「０」に固定されるようになる。これにより検出電極８がインク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越えたことを検知できる。
【００６４】
ただし、出力信号Ｓ５がローレベル「０」となる状態は、上述した検出電極８がインク塊Ｑに接触していない非含浸時の状態と同じである。このことは、上記実施の形態によるインク検出装置１０においては、出力信号Ｓ５がハイレベル「１」となることをもって、検出電極８がインク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲にある、換言すればインク溜り部６に適正な印刷インクが適量充填されていると判断できるが、出力信号Ｓ５がローレベル「０」となるときには、検出電極８がインク塊Ｑに接触していない状態なのか、それとも検出電極８がインク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越えているのかの判断を正確に行なうことは難しい。
【００６５】
検出電極８がインク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越える状態としては、次の２つの状態が考えられる。第１の状態は、例えば油性インクのように印刷インクの誘電率が比較的小さく、検出電極８がインク塊Ｑの深部まで含浸している過充填状態であり、第２の状態は、例えばエマルジョンインクのように誘電率が比較的大きい印刷インクのインク塊Ｑに検出電極８が接触している、換言すれば不適正な印刷インクが使用されている状態である。
【００６６】
第１の状態の場合には、インクの量が増えるのに応じてコンデンサＣ２の容量が大きくなるので、検出電極８がインク塊Ｑに接触したことを検出して、インク供給管７よりインク溜り部６へ供給される印刷インクの供給量を制御すれば、コンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越える状態に急激に達するということは通常はないので、出力信号Ｓ５の変化状態を監視することによって、インク溜り部６の印刷インクが非充填状態にあるのか過充填状態にあるのかを判断することは可能である。
【００６７】
一方、第２の状態の場合には、検出電極８がインク塊Ｑに接触したとき、急激に出力信号Ｓ５がローレベル「０」となるので、検出電極８がインク塊Ｑに接触した当初に出力信号Ｓ３に発生するパルスや出力信号Ｓ５がローレベル「０」となった瞬間などを検出しない限り、適正な印刷インクが非充填状態にあるのか過充填状態にあるのか、あるいは不適性な印刷インクが使用されているのかを判断することは困難である。
【００６８】
そこで、検出電極８がインク塊Ｑに接触していない状態なのか、インク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越えているのかの判断を正確に行なうための一方法として、パルス発生回路１１ａから発せられる出力信号Ｓ０のパルスタイミングの設定を変更、例えば図１２のタイミングチャート４に示すように、ｔ１，ｔ２のパルスデューティ比を５０％以下に設定し、検出可能範囲を拡大するとともに第２積分回路１３の出力信号Ｓ３のローレベル電圧Ｖ３Ｌがｔ２の期間内にローレベルの飽和電圧に達するようにすれば、充電時の立上りはこのローレベルの飽和電圧からスタートするようになり、誘電率の大きな不適性な印刷インクが使用されている状態においても、図１０と同様に、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなる状態が出力信号Ｓ０の１サイクルごとに生じ、出力信号Ｓ５がハイレベル「１」となることをもって、検出電極８がインク塊Ｑに接触したことを検出することができるようになる。
【００６９】
したがって、本発明を適用したインク印刷装置１０において、検出電極８により検出される静電容量値の範囲に対応するように、図１１と図１２に示すような２種類のパルスタイミングで検出を行ない、各パルスタイミングにおける各出力信号Ｓ５に基づいて、本発明の第２の判定回路として機能するシステムマイコン２０により判断することにより、図１３に示すように、油性系の低インピーダンス（低誘電率）の印刷インクの検出が可能であると共に、インクの有無すなわち印刷インクが非充填状態なのか適正インクが適量充填されているのか、あるいは不適正インクが充填されているのかを判断することもできる。なお上述の例においては誘電率が比較的大きな印刷インクを不適正なインクとしているが、逆に誘電率が比較的小さな印刷インクを不適正なインクと判断することができるのはいうまでもない。また、３種類以上のパルスタイミングにおいて検出を行なうことにより、誘電率の違いすなわちインクタイプの違いをより細かく分類することもできる。
【００７０】
なお上記図１１の説明では、インク容量が通常インク容量と比べて十分に大きく、充放電を繰り返す期間内には信号Ｓ３が信号Ｓ２よりも低くなることがないとしていたが、容量差が小さいときには図１４に示すように信号Ｓ３が信号Ｓ２よりも低くなり、信号Ｓ３の立上り時に信号Ｓ４に微小幅のパルスが出力され、検出エラーが生じ得る。この場合、信号Ｓ３のオフセット量を調整する、信号Ｓ２のハイレベルを低くする、期間ｔ２を短くするなどして上記不具合を解消できるが、これら変更に伴い不感エリアが拡大するなどの新たな不具合も生じ得るので必ずしも好ましいとはいえない。
【００７１】
次に容量差が大きい場合だけでなく、容量差が小さい場合にも検出エラーを生じない実施形態について説明する。
【００７２】
図１５はインク検出装置の他の態様の主要部を示した回路ブロック図、図１６はその動作を説明するタイミングチャートである。図１６におけるデジタル出力は、Ｌ（ロー）レベルを「０」、Ｈ（ハイ）レベルを「１」で示している。
【００７３】
上記実施形態との違いは判定回路にあり、第１および第２積分回路１２，１３は上記実施形態と同様のものを用いる。この実施形態の判定回路１４は、図１５に示すように、２つのコンパレータ（レベル比較器）７２，７３とＥＸ−ＯＲゲート７４を有している。コンパレータ７２には第１積分回路１２の出力信号Ｓ２が入力されて基準電圧ＴＨ３とレベル比較され、基準電圧ＴＨ３よりも信号Ｓ２の方が大きいときコンパレータ７２の出力Ｓ７２がＬとなる。またコンパレータ７３には第２積分回路１３の出力信号Ｓ３が入力されて基準電圧ＴＨ３とレベル比較され、基準電圧ＴＨ３よりも信号Ｓ３の方が大きいときコンパレータ７３の出力Ｓ７３がＬとなる。各コンパレータ７２，７３の出力Ｓ７２、Ｓ７３はＥＸ−ＯＲゲート７４に入力される。各コンパレータ７２，７３は比較動作の基準動作点が固定であるので安定したレベル比較を行なうことができる。
【００７４】
検出電極８がインク塊Ｑに接触していない非含浸時においては、図１６（Ａ）に示すように、各コンパレータの出力Ｓ７２、Ｓ７３は同じ出力波形となり、ＥＸ−ＯＲゲート７４の出力Ｓ７４はＬとなる。なお図示するように、バラ付きにより信号Ｓ７２，７３のエッジ部で出力Ｓ７４にエッジノイズを生じ得るが、このエッジノイズが問題となるときにはノイズ除去回路を設けるとよい。
【００７５】
一方検出電極８がインク塊Ｑに接触すると、図１６（Ｂ）に示すように、インク容量の大きさに応じて出力Ｓ７３のＬレベルのタイミングが出力Ｓ７２と異なり、あるいは極めて大容量のときにはＨのままとなり、出力Ｓ７４にインク容量の大きさに応じた幅のパルス（アクティブＨ）が出力される。
【００７６】
したがって、この出力Ｓ７４のパルス幅を例えばマイコンなどにより検知することにより、パルスタイミングｔ１，ｔ２を変更しなくても、インクの有無やインク容量（誘電率）の違いすなわちインクタイプを検知できるようになる。
【００７７】
また図１７に示すように、ＥＸ−ＯＲゲート７４の代わりに、出力Ｓ７２の立下りエッジに基づいて所定幅のマスク信号Ｓ７５（アクティブＨ）を出力するマスク回路７５、マスク信号Ｓ７５と信号Ｓ７３が入力されたＡＮＤゲート７６、ＡＮＤゲート７６の出力信号Ｓ７６とマスク信号Ｓ７５が入力され２つの信号の違いの有無を検知するパルス比較回路７７、および出力信号Ｓ７６が入力される整形回路１５を設ける構成としてもよい。パルス比較回路７７としては、例えばＥＸ−ＯＲゲートやラッチなどで構成するとよい。
【００７８】
図１８は図１７に示した判定回路の動作を説明するタイミングチャートである。マスク期間Ｔｍ内において信号Ｓ７３が立下るまでの期間だけの幅のパルス（アクティブＨ）がＡＮＤゲート７６から出力され、このＡＮＤゲート７６の出力信号Ｓ７６は上記実施形態の信号Ｓ４と同様に整形回路１５に入力され、出力信号Ｓ７６にパルス出力があるときインク有りを検知できる。
【００７９】
またパルス比較回路７７からは、入力された２つの信号Ｓ７５，Ｓ７６が同じときＨ、異なるときＬとなる出力Ｓ７７が得られる。出力Ｓ７７がＨのときにはインク容量がマスク幅Ｔｍ分よりも大きいということを示す。したがって、マスク幅Ｔｍが広がるように順次に変更しながら検出を繰り返すことでインク容量の分別、すなわちインクタイプの判別を行なうこともできる。
【００８０】
さらにマスク回路７５を設けたことによりエッジノイズなどによる検出エラーに対しての安定性を向上させることもできる。
【００８１】
図１９は、マスク幅Ｔｍを適宜変更することでインク容量の分別を行なうようにした他の構成例を示すブロック図（Ａ）、その動作を説明するタイミングチャート（Ｂ）および判定テーブル（Ｃ）である。
【００８２】
この場合、出力信号Ｓ７２の立下りエッジでトリガされ比較的短時間ｔａ経過後にＨレベルとなり出力信号Ｓ７２の立下り直前にＬレベルに戻るマスク信号Ｓ８１を出力するマスク回路８１と、出力信号Ｓ７２の立下りエッジでトリガされ出力信号Ｓ７２の立上り直前ｔｂにＨレベルとなり出力信号Ｓ７２の立下り直前にＬレベルに戻るマスク信号Ｓ８２を出力するマスク回路８２と、コンパレータ７３の出力信号Ｓ７３をそれぞれマスク信号Ｓ８１，Ｓ８２の立上りエッジでラッチするラッチ８３，８４を設ける。
【００８３】
マスク回路８１、８２はバラ付きによる検出エラーを低減するものとしても機能し、マスク回路８１の出力Ｓ８１の立上りタイミングはインク容量の最小検出値に応じて決定するとよく、マスク回路８２の出力Ｓ８１の立上りはインク容量の検出可能範囲に応じて決定するとよい。
【００８４】
また、マスク回路８１、８２の各立上り期間内に立上りエッジを有するマスク回路およびその出力であるマスク信号の立上りエッジでコンパレータ７３の出力信号Ｓ７３をラッチするラッチをさらに数段分設けてもよい。
【００８５】
図１９（Ｃ）はマスク回路およびラッチを合計４段分だけ設けた場合における判定テーブルを示している。図１９に示した構成によれば、図１９（Ｃ）に示すように、パルスタイミングｔ１，ｔ２を変更しなくても、インクの有無だけでなく、インク容量の大小すなわちインクタイプを細かに分類することができ、また整形回路１５を必要としないので回路構成が簡単で素子数も少なくなる。さらにコンパレータ以降の部分を全てデジタル回路で構成することができるという効果もある。さらにマスクタイミングをプログラムコントロール可能な構成とすれば、マスク回路やラッチ回路がそれぞれ１つで済むので一層コンパクトなものにすることができる。
【００８６】
以上本発明による液体検出方法および装置を適用したインク検出装置の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施の形態に限定されるものではない。
【００８７】
例えば、上述の説明は、検出電極８がインク塊Ｑに接触することにより生じる積分時間の変化を、両積分回路１２，１３を略同時にスタートさせるとともに、充電動作時、すなわち各積分回路１２，１３の出力信号Ｓ２，Ｓ３の立上り時に判定回路１４の出力信号Ｓ４に発生するパルスを検出することにより検知するものとして説明したものであるが、前記積分時間の変化を検知できるものである限り必ずしも両積分回路１２，１３を略同時にスタートさせるものでなくてもよいし、また各積分回路１２，１３の積分スタート遅れ時間を変更することにより、放電動作時、すなわち各積分回路１２，１３の出力信号Ｓ２，Ｓ３の立下り時に判定回路１４の出力信号Ｓ４に発生するパルスを検出することにより前記積分時間の変化を検知することもできる。
【００８８】
また、上述の説明は、検出電極８がインク塊Ｑに接触することにより生じる積分時間の変化を、各積分回路１２，１３の出力信号Ｓ２，Ｓ３のレベル差を比較することにより検知するものとして説明したが、これに限らず、検出電極８の先端部８ａがインク塊Ｑに浸っていない非含浸時と浸っている含浸時とにおける第２積分回路１３の積分時間の変化、あるいは含浸量の変化に応じた第２積分回路１３の積分時間の変化を検知するものである限り、どのような比較回路を用いてもよい。
【００８９】
また、上述の説明では、２本の検出電極８を設け、この両電極間に形成されるコンデンサＣ２の容量を検出するものとして説明したが、上記特開昭58-62520号に記載のように、検出電極８を１本とし、該検出電極８とこれに対向するインク供給ローラ３およびドクタローラ５との間に形成されるコンデンサＣ２の容量がインク溜り部６における印刷インクの溜り量に応じて変化することに基いてインク溜り部６の印刷インクの溜り量を電気的に検出するようにしてもよい。
【００９０】
さらに、上述の説明では、積分回路１２，１３をオペアンプを用いて構成したが、トランジスタなどの他のデバイスによって回路を実現することができるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体検出方法を適用したインク検出装置の一実施の形態を備えた円筒状の版胴の概略構成図
【図２】インク検出装置の一実施の形態の回路ブロック図
【図３】駆動回路の詳細を示す回路図
【図４】第１積分回路の詳細を示す回路図
【図５】第２積分回路の詳細を示す回路図
【図６】整形回路の詳細を示す回路図
【図７】検出電極の構造の一例を示した図（ａ），（ｂ）
【図８】各積分回路と判定回路との間にレベル変換回路を設ける例を示した図
【図９】インク検出装置の作用を説明するタイミングチャート
【図１０】インク検出装置の作用を説明するタイミングチャート
【図１１】インク検出装置の作用を説明するタイミングチャート
【図１２】インク検出装置の作用を説明するタイミングチャート
【図１３】誘電率の相違を考慮した判定方法を説明する図
【図１４】インク容量差が小さいときの検出エラーを説明するタイミングチャート
【図１５】インク検出装置の他の態様の主要部を示した回路ブロック図
【図１６】図１５に示した構成の動作を説明するタイミングチャート
【図１７】判定回路の他の構成例を示したブロック図
【図１８】図１７に示した判定回路の動作を説明する図
【図１９】判定回路の他の構成例とその動作を説明する図
【符号の説明】
１ 版胴
２ 孔版原紙
３ インク供給ローラ
５ ドクタロッド
６ インク溜り部
７ インク供給管
８ 検出電極
１０ インク検出装置
１１ 駆動回路
１２ 第１積分回路
１３ 第２積分回路
１４ 判定回路（第１の判定回路）
１５ 整形回路
１６ レベル変換回路
２０ システムマイコン（第２の判定回路としても機能）
Ｃ１ 第１のコンデンサ
Ｃ２ 第２のコンデンサ
Ｐ 印刷用紙
Ｑ インク塊
Ｒ 印刷インク層
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷装置に用いられるインクなどの液体の有無や量を判定する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクなどの液体の量や有無を判定する機能は、例えばオフセット印刷や孔版印刷などにおいて重要な基本機能の１つであり、装置の信頼性に影響をおよぼすことから、前記機能を有する検出センサとして種々の方式が考えられており、例えば、液状性（粘性）を利用するフロート（振り子）型のセンサ、インクが流れることを利用する圧力検知センサ、インクの誘電率を利用する静電容量検知センサ、およびインクの形状変化を利用するレーザまたは音波検知センサなどがある。
【０００３】
上記静電容量検知センサは、コンデンサの一方の電極と接続された検出電極としての検出針を、インク溜り部のインクに対向して該インクの溜り量が所定量以上となったときに検出針の先端部が該インクに浸り得るように配置し、前記先端部がインクに浸っていない状態（以下非含浸時ともいう）からインクに浸ったとき（以下含浸時ともいう）のコンデンサの静電容量（以下単に容量ともいう）の変化を検出するものである。この容量の変化を検出する方法としては、例えば含浸時の容量の絶対値を測定する方法や、特開昭58-62520号に記載のように、容量変化を発振回路の発振周波数の変化に変え、この発振周波数の変化を検出する方法などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の静電容量検知センサにおける上記容量変化の検出方法は、浮遊容量の影響を受けることから、容量の絶対値を測定する方法においては、非含浸時の容量すなわち浮遊容量と含浸時の容量との差（変化幅）が大きくなければ正確な検出ができないという問題を有する。含浸時の容量を大きくするには、検出針を平板状にするなどすればよいが、浮遊容量もそれに応じて大きくなるので必ずしも効果的な方法ではなく、また装置が大型になるという問題が生じる。また、微量のインク量変化（インクの微小変化）では容量の変化幅が小さく、インクの微小変化を正確に検出することができないという問題もある。
【０００５】
これに対して、上記特開昭58-62520号に記載の方法は、インクの微小変化を検出することができる方法であるが、インクの微小変化を検出するためには発振周波数が高くなければならず含浸時の容量が小さいことが必要になるが、あまり小さいと浮遊容量の影響を受けて発振周波数が不安定になることから、含浸時の容量が数１０ピコファラッド程度からナノファラッドオーダーの範囲となるように検出針の形状などを設定しているのが実状である。
【０００６】
ところが、例えば、エマルジョンインクの検出用に、含浸時の容量がナノファラッドオーダー〜数１０ピコファラッド程度となるように設定すると、油性インクの場合には誘電率がエマルジョンインクよりも小さく、含浸時の容量が１０ピコファラッド以下（例えば５ピコファラッド程度）となり、浮遊容量（数ピコ〜１０ピコファラッド程度）の影響を受けるため、エマルジョンインクの微小変化の検出に上記特開昭58-62520号に記載の方法を適用することができても、油性インクの微小変化の検出に該方法を適用することは困難となる。逆に、油性インクの検出用に、含浸時の容量がナノファラッドオーダー〜数１０ピコファラッド程度となるように設定すると、エマルジョンインクの場合には含浸時の容量がナノファラッドオーダー以上に大きくなりエマルジョンインクの微小変化の検出を行なうことができなくなる。
【０００７】
一方、静電容量検知センサを除く上記の各種センサは、静電容量検知センサに比べて大型となり製造コストがかかるという問題を有する。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストが安く、またインクなどの液体の種類に拘わらず液量の微小変化を安定して検出することができる液体検出方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による液体検出方法は、第１のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第１の積分動作をさせるとともに、液体溜り部の液体に対向して該液体の溜り量が所定量以上となったときに先端部が該液体に浸り得るように設けられた検出電極に接続されたコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第２の積分動作をさせ、第１の積分動作の積分時間と第２の積分動作の積分時間とを比較することにより、検出電極の先端部が液体に浸っているのか否かを判定することを特徴とするものである。
【００１０】
ここで「積分動作」とは、コンデンサを充電させる充電動作およびコンデンサを放電させる放電動作のいずれであってもよい。また、充電動作と放電動作を交互に繰り返すものであってもよい。このように、充電動作と放電動作を交互に繰り返す場合においては、前記判定を、充電動作時および放電動作時の何れか一方あるいは両方において行なってもよい。また、このときの各コンデンサの容量に対応する積分時定数は、充電動作時と放電動作時とで異なっていてもよい。
【００１１】
「積分時間」とは、充電あるいは放電を第１の所定電圧から開始させた後、第２の所定電圧に達するまでの経過時間を意味する。
【００１２】
「第１の積分動作の積分時間と第２の積分動作の積分時間とを比較する」に際しては、検出電極の先端部が液体に浸っていない非含浸時と浸っている含浸時とにおける第２の積分動作の積分時間の変化、あるいは含浸量の変化に応じた第２の積分動作の積分時間の変化を検知することができるものである限り、どのような比較方法を用いてもよく、例えば、各積分時間の幅を検出して比較してもよいし、各積分時間に対応する積分電圧を比較してもよい。
【００１３】
なお「液体」とは、流動性を有する物質を総称したものであり、本発明においては、気体、液体、固体の分類における狭義の液体に限らず、流動性を有するものである限り、例えばジャムなどの流動体や粉体なども含むものとする。要するに、本発明は、パイプなどを通して容器などに充填される物質の量や有無を、該物質の誘電率を利用して判定（検出）するものであって、被判定物質は誘電率を利用でき流動性を有するものであればどのようなものであってもよい。
【００１４】
本発明による液体検出方法においては、第１の積分動作および第２の積分動作を異なる複数のタイミングで行なわせ、該異なる複数のタイミングそれぞれにおいて、第１の積分動作の積分時間と第２の動作の積分時間とを比較することにより、検出電極の先端部が誘電率の比較的小さな液体に浸っているのか、誘電率の比較的大きな液体に浸っているのかを判定するものとするのが望ましい。
【００１５】
「異なる複数のタイミング」を設定するに際しては、検出電極が液体に浸っている含浸時の第２のコンデンサの容量にしたがった第２の積分動作に基づく積分時間が異なる各タイミングにおいて異なる値として得られ、該異なる値に基づいて液体の誘電率が比較的小さいのかあるいは比較的大きいのかを判定することができるものである限り、どのようなタイミングを設定してもよく、積分動作としての充電動作や放電動作を行なう時間幅を変更したり、充放電を繰り返して検出を行なう場合には、各動作の時間幅比（いわゆるデューティサイクル）を変更するなどすればよい。
【００１６】
本発明による液体検出装置は、上記液体検出方法を実施する装置、すなわち、予め定められた容量を有する第１のコンデンサを含み、該コンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって積分動作をする第１の積分回路と、
液体溜り部の液体に対向して該液体の溜り量が所定量以上となったときに先端部が該液体に浸り得るように設けられた検出電極に接続された第２のコンデンサを含み、該第２のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって積分動作をする第２の積分回路と、
第１の積分回路および第２の積分回路に対して積分動作をさせる駆動回路と、
第１の積分回路の出力信号と第２の積分回路の出力信号が入力され、第１の積分回路の出力信号が示す積分時間と第２の積分回路の出力信号が示す積分時間とを比較することにより、検出電極の先端部が液体に浸っているのか否かを判定する第１の判定回路とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明による液体検出装置においては、第１の積分回路の積分時定数を、検出電極の先端部が液体に浸っていないときにおける第２のコンデンサの容量に対応する積分時定数と略同じに設定するのが望ましい。
【００１８】
また、本発明による液体検出装置においては、第１の判定回路の出力信号を波形整形する整形回路を更に備えたものとするのが望ましい。
【００１９】
ここで「波形整形する」とは、第１の判定回路の出力信号を所望の波形あるいは電圧レベルとすることを意味し、この限りにおいて、どのような整形回路を設けてもよい。例えば、第１の判定回路が、検出電極の先端部が液体に浸っていることを検知したときに微小パルス幅の信号を出力するものである場合には、そのパルス幅を拡大する回路を設けたり、該パルス信号を検波する回路を設けたり、あるいは、第１の判定回路の出力信号と後段の回路の入力信号レベルとのレベルインターフェースを行なうレベル変換回路を設けるなどしてもよい。
【００２０】
本発明による液体検出装置においては、駆動回路を、第１の積分回路および第２の積分回路に対して、異なる複数のタイミングで積分動作を行なわせるものとすると共に、異なる複数のタイミングそれぞれにおいて得た第１の判定回路の出力信号に基づいて、検出電極の先端部が誘電率の比較的小さな液体に浸っているのか、誘電率の比較的大きな液体に浸っているのかを判定する第２の判定回路を更に備えたものとするのが望ましい。「第１の判定回路の出力信号に基づいて」とあるが、前記整形回路を備えたものの場合には、該整形回路の出力信号に基づいて前記判定を行なうものとするのが望ましいのはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明による液体検出方法および装置によれば、第１のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第１の積分動作をさせると同時に、検出電極に接続されたコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第２の積分動作をさせ、第１の積分動作の積分時間と第２の積分動作の積分時間とを比較するようにしたので、検出電極の先端部が液体に浸っていない非含浸時と浸っている含浸時とにおける第２のコンデンサの容量の違いが、第２の積分動作の積分時間の違いとして検知することができる。また、この積分時間の違い、すなわち容量変化を、第１の積分動作の積分時間と相対比較して判定するようにしているので、浮遊容量の分は第１の積分動作および第２の積分動作のいずれにも同じように影響を与えるから、両積分動作の各積分時間の差としては浮遊容量の分を除去することができ、結果として、浮遊容量の影響を受けることなく、非含浸時と含浸時とにおける第２のコンデンサの容量の違いに基づいて、液体の有無や量を正確に判定することができる。また、浮遊容量の影響を受けることなく正確な判定を行なうことができるので、微小の容量変化、換言すれば液量の微小変化をも安定して検知することができる。
【００２２】
また、第１の積分動作および第２の積分動作を異なる複数のタイミングで行なわせ、該異なる複数のタイミングそれぞれにおいて、第１の積分動作の積分時間と第２の動作の積分時間とを比較するようにすれば、含浸時の第２の積分動作に基づく積分時間が各タイミングにおいて異なる値として得られるので、該異なる積分時間の値に基づいて液体の誘電率が比較的小さいのかあるいは比較的大きいのかを判定することができ、該誘電率の違いに基づいて液体の種類を判定することができる。これにより、液体の種類に応じた液量の判定を行なうことができ、結果として、液体の種類に拘わらず液量の微小変化を安定して検出することができる。また、各タイミングを液体の種類に応じて設定することによって、適正な液体（例えば印刷インク）タンクが装填されているのか否かを識別し、これによって誤装填によるトラブルを防ぐことが可能となる。
【００２３】
また、第１の積分回路の積分時定数を、検出電極の先端部が液体に浸っていないときにおける第２のコンデンサの容量に対応する積分時定数と略同じに設定すれば、非含浸時においては両積分回路の積分時定数が略同じになり、含浸時には両積分回路の積分時定数が異なった値となるので、この違いに基づいて検出電極の先端部が液体に浸っているか否かを簡単に判定することができる。
【００２４】
また、本発明による液体検出方法および装置は、液体の誘電率を利用するという点において、基本的には従来の静電容量検知センサに類するものであり、静電容量検知センサを除く上記の各種センサに比べて、小型且つ低コストの装置を実現することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明による液体検出方法を実施する装置の一態様であるインク検出装置の一実施の形態を備えた円筒状の版胴の概略構成図である。
【００２７】
図１に示す円筒状の版胴１は、孔版印刷装置に使用させるものであって、印刷インクの通過を許す多孔性構造になっており、外周面に孔版原紙２を貼付け装着されるようになっている。また、版胴１は、自身の中心軸線の周りを、図にて反時計回り方向に不図示の電動機によって回転駆動されるようになっている。
【００２８】
版胴１内には、これより小径のインク供給ローラ（インク塗布ローラ）３が配置されており、該インク供給ローラ３は、外周面にて版胴１の内周面にその母線方向に沿って接触し、版胴１の回転により従動的に自身の中心軸線すなわち軸４の回りに図にて反時計回り方向に回転駆動されるようになっている。
【００２９】
また、版胴１内にはインク供給ローラ３の外周面に対し所定の微少間隔ｔをおいてインク供給ローラ３の母線（軸線）に沿って実質的に平行にドクタロッド（スキージローラ）５が配置されている。
【００３０】
インク供給ローラ３とドクタロッド５との間のインク噛込み側、すなわちドクタロッド５の図にて右側に、インク供給ローラ３の外周面とドクタロッド５の外周面とにより、上方が開放された楔形断面の空間をなすインク溜り部６が郭定されている。該インク溜り部６には、インク供給管７により印刷インクが供給され、インク塊Ｑが形成されるようになっている。この印刷インクは水性あるいは油性などのいずれであってもよく、図示されているようなインク塊Ｑを形成するに十分な粘性を有しているものである。
【００３１】
図１に示されるようにインク溜り部６の近傍には、インク溜り部６に対向して、インク塊Ｑに向けて垂下して設けられた２本の検出電極８を有する静電容量式のインク検出装置１０が配置されている。インク検出装置１０は、２本の検出電極８の間の容量がインク溜り部６における印刷インクの溜り量に応じて変化することに基いてインク溜り部６の印刷インクの溜り量を電気的に検出する、すなわちインク溜り部６に所定量以上の印刷インクがあるときには検出電極８がインク溜り部６の印刷インクに接触することにより検出電極８が含浸状態にあることを示す信号を発生し、インク溜り部６に所定量以上の印刷インクがないときには検出電極８がインク溜り部６の印刷インクに接触しなくなることにより検出電極８が非含浸状態にあることを示す信号を出力するようになっている。このインク検出装置１０から出力される前記各状態を示す信号Ｓ５は、印刷機全体を制御するシステムマイコン２０に入力される。
【００３２】
インク塊Ｑの印刷インクはインク供給ローラ３の回転に伴い該インク供給ローラ３とドクタローラ５との間の隙間ｔを通過し、その際にその間隔寸法に基づいて計量されつつインク供給ローラ３の外周面に層状に付着し、その外周面に一様な厚さの印刷インク層Ｒを形成する。この印刷インク層Ｒは、インク供給ローラ３の回転に伴い、該インク供給ローラ３と版胴１の内周面との接触領域Ｓに移送され、この接触領域Ｓにて版胴１の内周面に付着し、さらにインク供給ローラ３によって押圧され版胴１および孔版原紙２の製版孔を通過して印刷用紙Ｐの表面に転移する。
【００３３】
この際、インク塊Ｑの印刷インクの量は、印刷インク検出装置１０によって検出され、これに基づいて、インク供給管７よりインク溜り部６へ供給される印刷インクの供給量が、システムマイコン２０、インクポンプ駆動回路５０およびインクポンプ駆動用電動機５２を介して、制御されるようになっている。なお、システムマイコン２０は、本発明の第２の判定回路としても機能するものである。
【００３４】
次に、インク検出装置１０の構成および作用について詳細に説明する。図２はインク検出装置１０の一実施の形態の回路ブロック図、図３〜図６は該インク検出装置１０を構成する各回路の詳細を示す図、図９〜図１２はインク検出装置１０の作用を説明するタイミングチャートである。
【００３５】
インク検出装置１０は、図２に示すように、駆動回路１１と、駆動回路１１により駆動される第１積分回路１２および第２積分回路１３と、第１積分回路１２および第２積分回路１３の各出力信号Ｓ２，Ｓ３が入力される判定回路１４と、判定回路１４の出力信号Ｓ４が入力される整形回路１５とからなる。
【００３６】
駆動回路１１は、図３にその詳細を示すように、所定タイミングのパルスＳ０を発生するパルス発生回路１１ａと、積分スタート時間および積分ストップ時間を設定するための積分回路１１ｂとから構成されている。パルス発生回路１１ａは、各タイミングチャートの（ａ）に示すような、印刷インクの量を検出するための基準時間を決める所定タイミングのパルスＳ０を発生する。積分回路１１ｂは、オペアンプＯＰＡ１、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ０、およびツェナーダイオードＺＤ１からなり、パルス発生回路１１ａから発せられたパルスＳ０が抵抗Ｒ１を通りオペアンプＯＰＡ１の反転入力端子−に入力され、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ０による積分動作によって、各タイミングチャートの（ｂ）に示すような立上りおよび立下りの鈍った（傾斜を有する）基準信号Ｓ１を発生する。この基準信号Ｓ１は第１積分回路１２および第２積分回路１３に入力され、両積分回路１２，１３に対して積分動作をさせる駆動信号として利用される。
【００３７】
図３中、コンデンサＣ１（本発明の第１のコンデンサ）は、基準となる積分時間を決めるコンデンサであり、コンデンサＣ２（本発明の第２のコンデンサ）は印刷インクの静電容量を測定するための２本の検出電極８により形成される容量を表す。コンデンサＣ２は、図１に示されるようにインク溜り部６の印刷インクに対向して配置され、鋭利な先端部８ａを有する針状の２本の検出電極８により構成されたものであり、その両電極間に存する物質の誘電率によって容量が決まるようになっている。両検出電極８は、インク溜り部６におけるインク塊Ｑのインク量が所定量以上にあるときその尖った先端部８ａがインク塊Ｑに接触する（含浸する）ようになっている。印刷インクは空気よりも誘電率が大きいため、コンデンサＣ２の容量はインク塊Ｑが大きくなり先端部８ａがインク塊Ｑに浸る長さが長くなるほど大きくなり、インク塊Ｑが小さくなり先端部８ａがインク塊Ｑに浸る長さが短くなるほど小さくなる。
【００３８】
検出電極８の構造としては、図７（ａ）に示すような金属針、または図７（ｂ）に示すような金属板を用いるとよい。図７（ａ）中、針の長さｘ、間隔ｙ、太さ、材質、および図７（ｂ）中、金属板の長さｘ、間隔ｙ、幅ｚ、太さ、材質は印刷インクの種類や特性などに応じて、以下に述べる判定（検出）を安定して行なうことができるように設定するものとする。例えば、印刷インクとして油性インクを用いたときに、両検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時の電極間の容量が数ピコファラッド程度となるように設定するとよい。
【００３９】
第１積分回路１２は、図４にその詳細を示すように、オペアンプＯＰＡ２、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４およびコンデンサＣ１から構成されている。第２積分回路１３は、図５にその詳細を示すように、オペアンプＯＰＡ３、抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７およびコンデンサＣ２，Ｃ３から構成されている。コンデンサＣ３は両積分回路１２，１３の積分時間のバラツキ（浮遊容量分を含む）を補正するコンデンサであり、インク塊Ｑに接触していない非含浸時の検出電極８（すなわちコンデンサＣ２）およびコンデンサＣ３と抵抗Ｒ５とにより決定される第２積分回路１３の積分時定数が、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２とにより決定される第１積分回路１２の積分時定数と同じになるように設定する。これにより、コンデンサＣ２の容量変化に対する検出感度を大きくすることができる。
【００４０】
両図から明らかなように、両積分回路１２，１３は基本構成は同じであるが、第１積分回路１２は抵抗Ｒ３，Ｒ４により電圧ＶＲが分圧されて基準電圧Ｔｈ１が非反転入力端子＋に入力され、第２積分回路１３は抵抗Ｒ６，Ｒ７により、Ｒ３，Ｒ４による分圧比と異なった比で電圧ＶＲが分圧されて基準電圧Ｔｈ２が非反転入力端子＋に入力される。このため、両積分回路１２，１３は、駆動回路１１の出力信号Ｓ１に応じて積分（充電および放電のいずれも）のスタート時間が異なるように設定される。本実施の形態においては、検出電極８がインク塊Ｑに接触している非含浸時からインク塊Ｑに接触する含浸時に変化したときにおける、第２積分回路１３の立上り時の積分時間の変化を判定回路１４により検出する構成とするために、Ｔｈ２＜Ｔｈ１となるように設定する。
【００４１】
図２に示すように、第１積分回路１２の出力信号Ｓ２および第２積分回路１３の出力信号Ｓ３は本発明の第１の判定回路に対応する判定回路１４に入力される。判定回路１４は、各出力信号Ｓ２，Ｓ３のレベル差を比較することによって、第１積分回路１２の出力信号Ｓ２が示す積分時間と第２積分回路１３の出力信号Ｓ３が示す積分時間を比較する。
【００４２】
本例においては、判定回路１４の出力信号Ｓ４は、第１積分回路１２の出力信号Ｓ２が第２積分回路１３の出力信号Ｓ３よりも高い場合にローレベル信号となり、逆の場合はハイレベルの信号になる。
【００４３】
ここで、判定回路１４における比較動作の信頼性を高めるため、各積分回路１２，１３の出力信号Ｓ２，Ｓ３において、その振幅の関係は、出力信号Ｓ２のローレベル電圧Ｖ２Ｌ＜出力信号Ｓ３のローレベル電圧Ｖ３Ｌ、および出力信号Ｓ２のハイレベル電圧Ｖ２Ｈ＜出力信号Ｓ３のハイレベル電圧Ｖ３Ｈを満足し、レベル差比較時に誤動作が発生しないようにする。本例においては、ローレベル電圧Ｖ２Ｌ，Ｖ３Ｌおよびハイレベル電圧Ｖ２Ｈ，Ｖ３Ｈは、それぞれ対応する積分回路１２，１３の飽和電圧である。
【００４４】
なお、両出力信号Ｓ２，Ｓ３が、Ｖ２Ｌ≒Ｖ３Ｌ、Ｖ２Ｈ≒Ｖ３Ｈとなるなど、出力信号Ｓ２，Ｓ３そのものでは上記条件を満足しないときには、図８に示すように、積分回路１２，１３のいずれか一方もしくは両方と判定回路１４との間に適当なレベル変換回路１６を設け、判定回路１４の入力端子において、出力信号Ｓ２をレベル変換した出力信号Ｓ２’のローレベル電圧電圧Ｖ２Ｌ’＜出力信号Ｓ３をレベル変換した出力信号Ｓ３’のローレベル電圧Ｖ３Ｌ’、および出力信号Ｓ２’のハイレベル電圧電圧Ｖ２Ｈ’＜出力信号Ｓ３’のハイレベル電圧Ｖ３Ｈ’を満足するようにするとよい。
【００４５】
判定回路１４の出力信号Ｓ４は、整形回路１５に入力される。整形回路１５は、図６にその詳細を示すように、コンデンサＣ４、抵抗Ｒ１２、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１３、およびコンデンサＣ５からなる検波回路１５ａと、レベル変換回路１５ｂとからなる。なお、コンデンサＣ４と抵抗Ｒ１２は微分回路を形成し、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１３、およびコンデンサＣ５は整流回路を形成する。また、レベル変換回路１５ｂは、入力レベルが所定レベルよりも小さいときには「０」、所定レベルよりも大きいときには「１」のデジタル出力を発するものである。ここで、「０」、「１」の電圧レベルは、後段の回路（本例ではシステムマイコン２０）の電圧入力レベルとインターフェース適合性が確保できるようにする。
【００４６】
整形回路１５に入力された判定回路１４の出力信号Ｓ４は、検波回路１５ａによって検波された後、レベル変換回路１５ｂによりオン信号「０」，オフ信号「１」のデジタル信号Ｓ５に変換され、印刷機全体を制御するシステムマイコン２０に入力される。
【００４７】
システムマイコン２０は、デジタル信号Ｓ５に基づいて、電動機５２を駆動するオンオフ信号Ｓ６を生成し、生成したオンオフ信号Ｓ６をインクポンプ駆動回路５０に入力する。インクポンプ駆動回路５０は、インク補給ポンプ駆動用電動機５２の通電を制御するものであり、システムマイコン２０よりオン信号を与えられているとき、換言すれば、インク検出装置１０からのデジタル信号Ｓ５が「０」であるときには電動機５２を作動させてインク供給管７よりインク溜り部６に印刷インクの補給を行なわせ、これに対しシステムマイコン２０よりオフ信号を与えられているとき、換言すれば、インク検出装置１０からのデジタル信号Ｓ５が「１」であるときには電動機５２を停止させるようになっている。
【００４８】
次に、上記構成のインク検出装置１０の作用について、図９〜図１２に示すタイミングチャート１，２，３，４を用いて、詳細に説明する。
【００４９】
各タイミングチャート１〜４において、（ａ）はパルス発生回路１１ａの出力信号Ｓ０を示し、（ｂ）は積分回路１１ｂの出力信号Ｓ１を示す。また、（ｃ）は第１積分回路１２の出力信号Ｓ２を示し、（ｄ）は第２積分回路１３の出力信号Ｓ３を示し、（ｅ）は判定回路１４の出力信号Ｓ４を示し、（ｆ）は整形回路１５の出力信号Ｓ５を示す。
【００５０】
パルス発生回路１１ａの出力信号Ｓ０は積分回路１１ｂに入力され、設計値にしたがった傾斜をもった信号Ｓ１に整形される。タイミングチャート１の（ｂ）におけるｔｄ０は立上り時における遅延時間（積分時間）、ｔｄ０’は立下り時における遅延時間（積分時間）である。
【００５１】
両積分回路１２，１３の非反転入力端子＋には、上述のように、積分回路１２では基準電圧Ｔｈ１が、積分回路１３では基準電圧Ｔｈ２が入力されており、各基準電圧Ｔｈ１，Ｔｈ２は、検出電極８が非含浸時から含浸時に変化したときにおける、第２積分回路１３の立上り時の積分時間の変化を検出する構成とするために、Ｔｈ１＞Ｔｈ２というように異なる電圧値が設定されているので、第１積分回路１２は、出力信号Ｓ０の立上り後の積分スタート遅れ時間ｔｄ２経過後、および出力信号Ｓ０の立下り後の積分スタート遅れ時間ｔｄ３経過後に積分を開始する一方、第２積分回路１３は、出力信号Ｓ０の立上り後の積分スタート遅れ時間ｔｄ１経過後、および出力信号Ｓ０の立下り後の積分スタート遅れ時間ｔｄ４経過後に積分を開始する。
【００５２】
また、第１積分回路１２は、上記積分スタート遅れ時間ｔｄ２（＞ｔｄ１）経過後に積分（充電）を開始し、出力信号Ｓ２がハイレベル電圧Ｖ２Ｈに達するまで（積分時間ｔｕｐ１）積分動作を継続し、同様に上記積分スタート遅れ時間ｔｄ３（＜ｔｄ４）経過後に積分（放電）を開始し、出力信号Ｓ２がローレベル電圧Ｖ２Ｌに達するまで（積分時間ｔｄｎ１）積分動作を継続する。また、第２積分回路１３は、上記積分スタート遅れ時間ｔｄ１経過後に積分（充電）を開始し、出力信号Ｓ３がハイレベル電圧Ｖ３Ｈに達するまで（積分時間ｔｕｐ２）積分動作を継続し、同様に上記積分スタート遅れ時間ｔｄ４経過後に積分（放電）を開始し、出力信号Ｓ３がローレベル電圧Ｖ３Ｌに達するまで（積分時間ｔｄｎ２）積分動作を継続する。
【００５３】
一方、各タイミングチャート１〜４の（ａ）において、パルス発生回路１１ａの出力信号Ｓ０のパルス幅ｔ１（レベル「１」の部分），ｔ２（レベル「０」の部分）は、印刷インクおよび検出電極８によって生じる静電容量に応じて設定されるものである。ここでは、ｔ１は、検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時における、第２積分回路１３の立上り時の積分スタート遅れ時間ｔｄ１と積分時間ｔｕｐ２の和「ｔｄ１＋ｔｕｐ２」よりも長くなるように設定され、また、ｔ２は、同じく含浸時における、第２積分回路１３の立下り時の積分スタート遅れ時間ｔｄ４と積分時間ｔｄｎ２の和「ｔｄ４＋ｔｄｎ２」よりも長くなるように設定される。なお、ｔ１，ｔ２のパルスデューティ比（ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）・１００）は特に限定はないが、例えば５０％前後とする。
【００５４】
なお、本検出装置１０により検出可能な、検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時におけるコンデンサＣ２の容量の最大値を制限する場合、すなわち検出可能な容量変化幅を制限する場合には、ｔ２は制限すべきコンデンサＣ２の容量の最大値におけるｔｄ４＋ｔｄｎ２の値（ｔｄ４＋ｔｄｎ２）ｍａｘより短くなるように設定する。
【００５５】
なお、各遅延時間ｔｄ０，ｔｄ０’は、検出電極８、印刷インクの特性、および両積分回路１２，１３のバラツキを吸収して正確な動作を得るためのマージン的時間である積分スタート遅れ時間ｔｄ１，ｔｄ２，ｔｄ３，ｔｄ４を上述のようなタイミングとなるように作るための時間である。したがって、ｔｄ０，ｔｄ０’は、素子のバラツキが少ないならば、検出電極８が非含浸時にあるときにおいて両積分回路１２，１３の立上り時および立下り時に判定回路１４から偽パルスが発生することがないように、ｔｕｐ２≦（ｔｄ２−ｔｄ１＋ｔｕｐ１）、および（ｔｄ３＋ｔｄｎ１）≦ｔｄ４＋ｔｄｎ２を満足する限りにおいて、できるだけ短い方が好ましい。このように、各部品のバラツキ範囲を考慮した設定とすることにより、無調整化が可能となり、低価格化、高信頼性化が得られる装置にできる。
【００５６】
また、検出電極８がインク塊Ｑに接触するこ とによって生じるコンデンサＣ２の容量変化を検出するに際して、微小変化を検出することができるようにするためには、ｔｕｐ２＜＜ｔ１、ｔｄｎ２＜＜ｔ２となるように設定するのが好ましい。なお、このような設定は、検出可能範囲を拡大する上でも効果的である。
【００５７】
ここで、検出電極８がインク塊Ｑに接触していない非含浸時においては、上述のように両積分回路１２，１３の積分時定数が同じになるように設定されているので、ｔｕｐ１≒ｔｕｐ２、ｔｄｎ１≒ｔｄｎ２となる。したがって、両積分回路１２，１３の積分期間中には、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなるということがなく、両出力信号Ｓ２，Ｓ３を判定回路１４によりレベル比較した結果である出力信号Ｓ４は、図９に示すタイミングチャート１の（ｅ）のように、常にハイレベル「１」となる。このハイレベルの出力信号Ｓ４は、整形回路１５のコンデンサＣ４と抵抗Ｒ１２からなる微分回路を通過しないので、レベル変換回路１５ｂの入力はローレベルとなり、整形回路１５の出力信号Ｓ５も常にローレベル「０」となる。
【００５８】
一方、検出電極８がインク溜り部６のインク塊Ｑに接触しているとき、すなわちインク溜り部６に所定量の印刷インクがあり、印刷インクが有している高誘電率によって第２積分回路１３のコンデンサＣ２の容量が増加しているときには、第２積分回路１３の積分時定数がコンデンサＣ２の容量が増加した分だけ大きくなる一方、第１積分回路１２の積分時定数には変化がないので、ｔｕｐ１＜ｔｕｐ２、ｔｄｎ１＜ｔｄｎ２となり得る。したがって、コンデンサＣ２の容量変化がある程度大きいときには、両積分回路１２，１３の積分期間中に、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなる時間が出力信号Ｓ０の１サイクルごとに生じ、両出力信号Ｓ２，Ｓ３を判定回路１４によりレベル比較した結果である出力信号Ｓ４は、図１０に示すタイミングチャート２の（ｅ）のように、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなるとき、すなわち、タイミングチャート２の（ｃ），（ｄ）において、信号Ｓ２の立上りレベルが信号Ｓ３の立上りレベルを越える所Ｐ１においてローレベル「０」となり、信号Ｓ３の立上りレベルが信号Ｓ２のハイレベルＶ２Ｈを越える所Ｐ２においてハイレベル「１」となる、インク検出を示すパルスが発生する。このパルス状の出力信号Ｓ４は、整形回路１５のコンデンサＣ４と抵抗Ｒ１２からなる微分回路を通過して、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１３、およびコンデンサＣ５からなる整流回路により整流されて検波されるので、レベル変換回路１５ｂの入力はハイレベルとなり、整形回路１５の出力信号Ｓ５も常にハイレベル「１」となる。
【００５９】
したがって、検出電極８の非含浸時における出力信号Ｓ５のローレベル「０」と含浸時における出力信号Ｓ５のハイレベル「１」とに基づいて、システムマイコン２０、インクポンプ駆動回路５０およびインクポンプ駆動用電動機５２を介して、インク供給管７よりインク溜り部６へ供給される印刷インクの供給量をフィードバック制御すれば、インク溜り部６に充填される印刷インクの量を常に適量に維持することができる。
【００６０】
次に、含浸時における検出電極８により検出されるコンデンサＣ２の容量が、設定した検出範囲よりも大きい場合の動作について図１１に示すタイミングチャート３を用いて説明する。なお、図１１の時間軸は図９、図１０よりも圧縮して示している。
【００６１】
この場合、検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時におけるコンデンサＣ２の容量の最大値を制限する、すなわち検出可能な容量変化幅を制限することになるので、ｔ２は制限すべきコンデンサＣ２の容量の最大値におけるｔｄ４＋ｔｄｎ２の値（ｔｄ４＋ｔｄｎ２）ｍａｘより短くなるように設定する。また、ｔ１は、検出電極８がインク塊Ｑに接触した含浸時における、第２積分回路１３の立上り時の積分スタート遅れ時間ｔｄ１と積分時間ｔｕｐ２の和「ｔｄ１＋ｔｕｐ２」よりも長くなるように設定する。なお、このｔ１の設定に関する条件は、必須条件ではないが、出力信号Ｓ５がハイレベルに収束する（後述参照）速度を高めるためには、ｔ１（正確にはｔ２による放電開始スタートまでの間に）期間に出力信号Ｓ３がハイレベルに達するようにするのが好ましく、前記条件を満たしていた方がよい。また、本例においては、立上り時、および立下り時の積分時定数は同じになるので、結果として、ｔ１，ｔ２のパルスデューティ比は５０％以上、すなわちｔ１＞ｔ２に設定されることになる。なお、ｔ１，ｔ２のパルスデューティ比を上述のように変更・設定することができるように、パルス発生回路１１ａは、システムマイコン２０による指令Ｓ７で出力信号Ｓ０のｔ１，ｔ２のパルスデューティ比を自由に変更できるプログラマブルなものとするのが好ましい。
【００６２】
第２積分回路１３のコンデンサＣ２の容量が、上記のタイミングチャート２に示した場合よりも増加して検出可能範囲を超えると、立上り時および立下り時の積分時定数も非常に大きくなる。また、このとき、ｔ１＞ｔ２の条件に設定されているので、十分な放電時間を確保できずｔｕｐ２＞ｔｄｎ２となるため、第２積分回路１３の出力信号Ｓ３のローレベル電圧Ｖ３Ｌは、やがてハイレベル電圧Ｖ３Ｈから立下り時における放電期間（そのサイクルにおける積分時間ｔｄｎ２）内に放電した分を差し引いた電圧Ｖ３Ｌｍａｘに落ち着き、充電時の立上りは電圧Ｖ３Ｌｍａｘからスタートするようになり、最終的には、電圧Ｖ３Ｌｍａｘとハイレベル電圧Ｖ３Ｈとの間で充放電を繰り返すようになる。
【００６３】
このとき、インクの容量が通常インクの容量と比べて十分に大きいとき、例えばインクの種類が異なり通常インクの容量（例えば数１０ｐＦ）と比べて２桁程度大容量（数ｎＦ）である場合には、充放電を繰り返す期間内においては、出力信号Ｓ３はほぼハイレベルに固定され、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなるということがなくなる。この結果、両出力信号Ｓ２，Ｓ３を判定回路１４によりレベル比較した結果である出力信号Ｓ４は、図１１に示すタイミングチャート３の（ｅ）のように、測定開始当初はローレベルとなるパルスが発生するが、やがてハイレベル「１」に固定されるようになる。このハイレベルの出力信号Ｓ４は、整形回路１５のコンデンサＣ４と抵抗Ｒ１２からなる微分回路を通過しないので、レベル変換回路１５ｂの入力はローレベルとなる。この結果、整形回路１５の出力信号Ｓ５は、出力信号Ｓ４にパルス出力がでているときにはハイレベルとなるものが、出力信号Ｓ４がハイレベルに固定されるとローレベル「０」に固定されるようになる。これにより検出電極８がインク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越えたことを検知できる。
【００６４】
ただし、出力信号Ｓ５がローレベル「０」となる状態は、上述した検出電極８がインク塊Ｑに接触していない非含浸時の状態と同じである。このことは、上記実施の形態によるインク検出装置１０においては、出力信号Ｓ５がハイレベル「１」となることをもって、検出電極８がインク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲にある、換言すればインク溜り部６に適正な印刷インクが適量充填されていると判断できるが、出力信号Ｓ５がローレベル「０」となるときには、検出電極８がインク塊Ｑに接触していない状態なのか、それとも検出電極８がインク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越えているのかの判断を正確に行なうことは難しい。
【００６５】
検出電極８がインク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越える状態としては、次の２つの状態が考えられる。第１の状態は、例えば油性インクのように印刷インクの誘電率が比較的小さく、検出電極８がインク塊Ｑの深部まで含浸している過充填状態であり、第２の状態は、例えばエマルジョンインクのように誘電率が比較的大きい印刷インクのインク塊Ｑに検出電極８が接触している、換言すれば不適正な印刷インクが使用されている状態である。
【００６６】
第１の状態の場合には、インクの量が増えるのに応じてコンデンサＣ２の容量が大きくなるので、検出電極８がインク塊Ｑに接触したことを検出して、インク供給管７よりインク溜り部６へ供給される印刷インクの供給量を制御すれば、コンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越える状態に急激に達するということは通常はないので、出力信号Ｓ５の変化状態を監視することによって、インク溜り部６の印刷インクが非充填状態にあるのか過充填状態にあるのかを判断することは可能である。
【００６７】
一方、第２の状態の場合には、検出電極８がインク塊Ｑに接触したとき、急激に出力信号Ｓ５がローレベル「０」となるので、検出電極８がインク塊Ｑに接触した当初に出力信号Ｓ３に発生するパルスや出力信号Ｓ５がローレベル「０」となった瞬間などを検出しない限り、適正な印刷インクが非充填状態にあるのか過充填状態にあるのか、あるいは不適性な印刷インクが使用されているのかを判断することは困難である。
【００６８】
そこで、検出電極８がインク塊Ｑに接触していない状態なのか、インク塊Ｑに接触し且つコンデンサＣ２の容量が検出可能範囲を越えているのかの判断を正確に行なうための一方法として、パルス発生回路１１ａから発せられる出力信号Ｓ０のパルスタイミングの設定を変更、例えば図１２のタイミングチャート４に示すように、ｔ１，ｔ２のパルスデューティ比を５０％以下に設定し、検出可能範囲を拡大するとともに第２積分回路１３の出力信号Ｓ３のローレベル電圧Ｖ３Ｌがｔ２の期間内にローレベルの飽和電圧に達するようにすれば、充電時の立上りはこのローレベルの飽和電圧からスタートするようになり、誘電率の大きな不適性な印刷インクが使用されている状態においても、図１０と同様に、出力信号Ｓ３が出力信号Ｓ２よりも低くなる状態が出力信号Ｓ０の１サイクルごとに生じ、出力信号Ｓ５がハイレベル「１」となることをもって、検出電極８がインク塊Ｑに接触したことを検出することができるようになる。
【００６９】
したがって、本発明を適用したインク印刷装置１０において、検出電極８により検出される静電容量値の範囲に対応するように、図１１と図１２に示すような２種類のパルスタイミングで検出を行ない、各パルスタイミングにおける各出力信号Ｓ５に基づいて、本発明の第２の判定回路として機能するシステムマイコン２０により判断することにより、図１３に示すように、油性系の低インピーダンス（低誘電率）の印刷インクの検出が可能であると共に、インクの有無すなわち印刷インクが非充填状態なのか適正インクが適量充填されているのか、あるいは不適正インクが充填されているのかを判断することもできる。なお上述の例においては誘電率が比較的大きな印刷インクを不適正なインクとしているが、逆に誘電率が比較的小さな印刷インクを不適正なインクと判断することができるのはいうまでもない。また、３種類以上のパルスタイミングにおいて検出を行なうことにより、誘電率の違いすなわちインクタイプの違いをより細かく分類することもできる。
【００７０】
なお上記図１１の説明では、インク容量が通常インク容量と比べて十分に大きく、充放電を繰り返す期間内には信号Ｓ３が信号Ｓ２よりも低くなることがないとしていたが、容量差が小さいときには図１４に示すように信号Ｓ３が信号Ｓ２よりも低くなり、信号Ｓ３の立上り時に信号Ｓ４に微小幅のパルスが出力され、検出エラーが生じ得る。この場合、信号Ｓ３のオフセット量を調整する、信号Ｓ２のハイレベルを低くする、期間ｔ２を短くするなどして上記不具合を解消できるが、これら変更に伴い不感エリアが拡大するなどの新たな不具合も生じ得るので必ずしも好ましいとはいえない。
【００７１】
次に容量差が大きい場合だけでなく、容量差が小さい場合にも検出エラーを生じない実施形態について説明する。
【００７２】
図１５はインク検出装置の他の態様の主要部を示した回路ブロック図、図１６はその動作を説明するタイミングチャートである。図１６におけるデジタル出力は、Ｌ（ロー）レベルを「０」、Ｈ（ハイ）レベルを「１」で示している。
【００７３】
上記実施形態との違いは判定回路にあり、第１および第２積分回路１２，１３は上記実施形態と同様のものを用いる。この実施形態の判定回路１４は、図１５に示すように、２つのコンパレータ（レベル比較器）７２，７３とＥＸ−ＯＲゲート７４を有している。コンパレータ７２には第１積分回路１２の出力信号Ｓ２が入力されて基準電圧ＴＨ３とレベル比較され、基準電圧ＴＨ３よりも信号Ｓ２の方が大きいときコンパレータ７２の出力Ｓ７２がＬとなる。またコンパレータ７３には第２積分回路１３の出力信号Ｓ３が入力されて基準電圧ＴＨ３とレベル比較され、基準電圧ＴＨ３よりも信号Ｓ３の方が大きいときコンパレータ７３の出力Ｓ７３がＬとなる。各コンパレータ７２，７３の出力Ｓ７２、Ｓ７３はＥＸ−ＯＲゲート７４に入力される。各コンパレータ７２，７３は比較動作の基準動作点が固定であるので安定したレベル比較を行なうことができる。
【００７４】
検出電極８がインク塊Ｑに接触していない非含浸時においては、図１６（Ａ）に示すように、各コンパレータの出力Ｓ７２、Ｓ７３は同じ出力波形となり、ＥＸ−ＯＲゲート７４の出力Ｓ７４はＬとなる。なお図示するように、バラ付きにより信号Ｓ７２，７３のエッジ部で出力Ｓ７４にエッジノイズを生じ得るが、このエッジノイズが問題となるときにはノイズ除去回路を設けるとよい。
【００７５】
一方検出電極８がインク塊Ｑに接触すると、図１６（Ｂ）に示すように、インク容量の大きさに応じて出力Ｓ７３のＬレベルのタイミングが出力Ｓ７２と異なり、あるいは極めて大容量のときにはＨのままとなり、出力Ｓ７４にインク容量の大きさに応じた幅のパルス（アクティブＨ）が出力される。
【００７６】
したがって、この出力Ｓ７４のパルス幅を例えばマイコンなどにより検知することにより、パルスタイミングｔ１，ｔ２を変更しなくても、インクの有無やインク容量（誘電率）の違いすなわちインクタイプを検知できるようになる。
【００７７】
また図１７に示すように、ＥＸ−ＯＲゲート７４の代わりに、出力Ｓ７２の立下りエッジに基づいて所定幅のマスク信号Ｓ７５（アクティブＨ）を出力するマスク回路７５、マスク信号Ｓ７５と信号Ｓ７３が入力されたＡＮＤゲート７６、ＡＮＤゲート７６の出力信号Ｓ７６とマスク信号Ｓ７５が入力され２つの信号の違いの有無を検知するパルス比較回路７７、および出力信号Ｓ７６が入力される整形回路１５を設ける構成としてもよい。パルス比較回路７７としては、例えばＥＸ−ＯＲゲートやラッチなどで構成するとよい。
【００７８】
図１８は図１７に示した判定回路の動作を説明するタイミングチャートである。マスク期間Ｔｍ内において信号Ｓ７３が立下るまでの期間だけの幅のパルス（アクティブＨ）がＡＮＤゲート７６から出力され、このＡＮＤゲート７６の出力信号Ｓ７６は上記実施形態の信号Ｓ４と同様に整形回路１５に入力され、出力信号Ｓ７６にパルス出力があるときインク有りを検知できる。
【００７９】
またパルス比較回路７７からは、入力された２つの信号Ｓ７５，Ｓ７６が同じときＨ、異なるときＬとなる出力Ｓ７７が得られる。出力Ｓ７７がＨのときにはインク容量がマスク幅Ｔｍ分よりも大きいということを示す。したがって、マスク幅Ｔｍが広がるように順次に変更しながら検出を繰り返すことでインク容量の分別、すなわちインクタイプの判別を行なうこともできる。
【００８０】
さらにマスク回路７５を設けたことによりエッジノイズなどによる検出エラーに対しての安定性を向上させることもできる。
【００８１】
図１９は、マスク幅Ｔｍを適宜変更することでインク容量の分別を行なうようにした他の構成例を示すブロック図（Ａ）、その動作を説明するタイミングチャート（Ｂ）および判定テーブル（Ｃ）である。
【００８２】
この場合、出力信号Ｓ７２の立下りエッジでトリガされ比較的短時間ｔａ経過後にＨレベルとなり出力信号Ｓ７２の立下り直前にＬレベルに戻るマスク信号Ｓ８１を出力するマスク回路８１と、出力信号Ｓ７２の立下りエッジでトリガされ出力信号Ｓ７２の立上り直前ｔｂにＨレベルとなり出力信号Ｓ７２の立下り直前にＬレベルに戻るマスク信号Ｓ８２を出力するマスク回路８２と、コンパレータ７３の出力信号Ｓ７３をそれぞれマスク信号Ｓ８１，Ｓ８２の立上りエッジでラッチするラッチ８３，８４を設ける。
【００８３】
マスク回路８１、８２はバラ付きによる検出エラーを低減するものとしても機能し、マスク回路８１の出力Ｓ８１の立上りタイミングはインク容量の最小検出値に応じて決定するとよく、マスク回路８２の出力Ｓ８１の立上りはインク容量の検出可能範囲に応じて決定するとよい。
【００８４】
また、マスク回路８１、８２の各立上り期間内に立上りエッジを有するマスク回路およびその出力であるマスク信号の立上りエッジでコンパレータ７３の出力信号Ｓ７３をラッチするラッチをさらに数段分設けてもよい。
【００８５】
図１９（Ｃ）はマスク回路およびラッチを合計４段分だけ設けた場合における判定テーブルを示している。図１９に示した構成によれば、図１９（Ｃ）に示すように、パルスタイミングｔ１，ｔ２を変更しなくても、インクの有無だけでなく、インク容量の大小すなわちインクタイプを細かに分類することができ、また整形回路１５を必要としないので回路構成が簡単で素子数も少なくなる。さらにコンパレータ以降の部分を全てデジタル回路で構成することができるという効果もある。さらにマスクタイミングをプログラムコントロール可能な構成とすれば、マスク回路やラッチ回路がそれぞれ１つで済むので一層コンパクトなものにすることができる。
【００８６】
以上本発明による液体検出方法および装置を適用したインク検出装置の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施の形態に限定されるものではない。
【００８７】
例えば、上述の説明は、検出電極８がインク塊Ｑに接触することにより生じる積分時間の変化を、両積分回路１２，１３を略同時にスタートさせるとともに、充電動作時、すなわち各積分回路１２，１３の出力信号Ｓ２，Ｓ３の立上り時に判定回路１４の出力信号Ｓ４に発生するパルスを検出することにより検知するものとして説明したものであるが、前記積分時間の変化を検知できるものである限り必ずしも両積分回路１２，１３を略同時にスタートさせるものでなくてもよいし、また各積分回路１２，１３の積分スタート遅れ時間を変更することにより、放電動作時、すなわち各積分回路１２，１３の出力信号Ｓ２，Ｓ３の立下り時に判定回路１４の出力信号Ｓ４に発生するパルスを検出することにより前記積分時間の変化を検知することもできる。
【００８８】
また、上述の説明は、検出電極８がインク塊Ｑに接触することにより生じる積分時間の変化を、各積分回路１２，１３の出力信号Ｓ２，Ｓ３のレベル差を比較することにより検知するものとして説明したが、これに限らず、検出電極８の先端部８ａがインク塊Ｑに浸っていない非含浸時と浸っている含浸時とにおける第２積分回路１３の積分時間の変化、あるいは含浸量の変化に応じた第２積分回路１３の積分時間の変化を検知するものである限り、どのような比較回路を用いてもよい。
【００８９】
また、上述の説明では、２本の検出電極８を設け、この両電極間に形成されるコンデンサＣ２の容量を検出するものとして説明したが、上記特開昭58-62520号に記載のように、検出電極８を１本とし、該検出電極８とこれに対向するインク供給ローラ３およびドクタローラ５との間に形成されるコンデンサＣ２の容量がインク溜り部６における印刷インクの溜り量に応じて変化することに基いてインク溜り部６の印刷インクの溜り量を電気的に検出するようにしてもよい。
【００９０】
さらに、上述の説明では、積分回路１２，１３をオペアンプを用いて構成したが、トランジスタなどの他のデバイスによって回路を実現することができるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体検出方法を適用したインク検出装置の一実施の形態を備えた円筒状の版胴の概略構成図
【図２】インク検出装置の一実施の形態の回路ブロック図
【図３】駆動回路の詳細を示す回路図
【図４】第１積分回路の詳細を示す回路図
【図５】第２積分回路の詳細を示す回路図
【図６】整形回路の詳細を示す回路図
【図７】検出電極の構造の一例を示した図（ａ），（ｂ）
【図８】各積分回路と判定回路との間にレベル変換回路を設ける例を示した図
【図９】インク検出装置の作用を説明するタイミングチャート
【図１０】インク検出装置の作用を説明するタイミングチャート
【図１１】インク検出装置の作用を説明するタイミングチャート
【図１２】インク検出装置の作用を説明するタイミングチャート
【図１３】誘電率の相違を考慮した判定方法を説明する図
【図１４】インク容量差が小さいときの検出エラーを説明するタイミングチャート
【図１５】インク検出装置の他の態様の主要部を示した回路ブロック図
【図１６】図１５に示した構成の動作を説明するタイミングチャート
【図１７】判定回路の他の構成例を示したブロック図
【図１８】図１７に示した判定回路の動作を説明する図
【図１９】判定回路の他の構成例とその動作を説明する図
【符号の説明】
１ 版胴
２ 孔版原紙
３ インク供給ローラ
５ ドクタロッド
６ インク溜り部
７ インク供給管
８ 検出電極
１０ インク検出装置
１１ 駆動回路
１２ 第１積分回路
１３ 第２積分回路
１４ 判定回路（第１の判定回路）
１５ 整形回路
１６ レベル変換回路
２０ システムマイコン（第２の判定回路としても機能）
Ｃ１ 第１のコンデンサ
Ｃ２ 第２のコンデンサ
Ｐ 印刷用紙
Ｑ インク塊
Ｒ 印刷インク層
Claims (8)
- 予め定められた容量を有する第１のコンデンサを含む第１の積分回路において前記第１のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第１の積分動作をさせるとともに、液体溜り部の液体に対向して該液体の溜り量が所定量以上となったときに先端部が該液体に浸り得るように設けられた検出電極に接続された第２のコンデンサを含む第２の積分回路において前記第２のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって第２の積分動作をさせ、前記第１の積分回路の出力信号と前記第２の積分回路の出力信号とを比較することにより、前記先端部が前記液体に浸っているのか否かを判定する液体検出方法において、
前記第２の積分動作を開始した後に前記第１の積分動作を開始するとともに、前記第１の積分回路の出力信号の電圧値と前記第２の積分回路の出力信号の電圧値とを比較することにより前記先端部が前記液体に浸っているのか否かを判定することを特徴とする液体検出方法。 - 前記第２の積分回路の出力信号の飽和電圧値を前記第１の積分回路の出力信号の飽和電圧値よりも大きくすることを特徴とする請求項１記載の液体検出方法。
- 前記第１の積分回路および第２の積分回路に第１のパルス信号を入力して前記第１の積分回路および第２の積分回路に積分動作をさせるとともに、前記第１の積分回路および前記第２の積分回路に前記第１のパルス信号よりもデューティ比が小さい第２のパルス信号を入力して前記第１の積分回路および前記第２の積分回路に積分動作をさせ、
前記第１のパルス信号の入力による前記第２の積分回路の出力信号の電圧値が、前記第１のパルス信号の入力による前記第１の積分回路の出力信号の電圧値よりも常に大きくなっていることを検出するとともに、前記第２のパルス信号の入力による前記第２の積分回路の出力信号の電圧値が、前記第２のパルス信号の周期に応じて周期的に、前記第２のパルス信号の入力による前記第１の積分回路の出力信号の電圧値よりも大きくなることを検出した場合に前記先端部が誘電率が大きな液体に浸っていると判定することを特徴とする請求項１または２記載の液体検出方法。 - 予め定められた容量を有する第１のコンデンサを含み、該第１のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって積分動作をする第１の積分回路と、液体溜り部の液体に対向して該液体の溜り量が所定量以上となったときに先端部が該液体に浸り得るように設けられた検出電極に接続された第２のコンデンサを含み、該第２のコンデンサの容量に対応する積分時定数にしたがって積分動作をする第２の積分回路と、前記第１の積分回路および前記第２の積分回路に対して前記積分動作をさせる駆動回路と、前記第１の積分回路の出力信号と前記第２の積分回路の出力信号が入力され、前記第１の積分回路の出力信号と前記第２の積分回路の出力信号とを比較することにより、前記先端部が前記液体に浸っているのか否かを判定する第１の判定回路とを備えた液体検出装置において、
前記駆動回路が、前記第２の積分回路に対して前記第２の積分動作を開始させた後に前記第１の積分回路に対して前記第１の積分動作を開始させるものであり、
前記第１の判定回路が、前記第１の積分回路の出力信号の電圧値と前記第２の積分回路の出力信号の電圧値とを比較することにより前記先端部が前記液体に浸っているのか否かを判定するものであることを特徴とする液体検出装置。 - 前記第１の積分回路および前記第２の積分回路が、前記第２の積分回路の出力信号の飽和電圧値が前記第１の積分回路の出力信号の飽和電圧値よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の液体検出装置。
- 前記第１の積分回路の積分時定数が、前記検出電極の先端部が前記液体に浸っていないときにおける前記第２のコンデンサの容量に対応する積分時定数と略同じに設定されていることを特徴とする請求項４または５記載の液体検出装置。
- 前記第１の判定回路の出力信号を波形整形する整形回路を更に備えたことを特徴とする請求項４から６いずれか１項記載の液体検出装置。
- 前記駆動回路が、前記第１の積分回路および第２の積分回路に第１のパルス信号を入力して前記第１の積分回路および第２の積分回路に対して積分動作をさせるものであるとともに、前記第１の積分回路および前記第２の積分回路に前記第１のパルス信号よりもデューティ比が小さい第２のパルス信号を入力して前記第１の積分回路および前記第２の積分回路に対して積分動作をさせるものであり、
前記第１のパルス信号の入力による前記第２の積分回路の出力信号の電圧値が、前記第１のパルス信号の入力による前記第１の積分回路の出力信号の電圧値よりも常に大きくなっていることを検出するとともに、前記第２のパルス信号の入力による前記第２の積分回路の出力信号の電圧値が、前記第２のパルス信号の周期に応じて周期的に、前記第２のパルス信号の入力による前記第１の積分回路の出力信号の電圧値よりも大きくなることを検出した場合に前記先端部が誘電率が大きな液体に浸っていると判定する第２の判定回路をさらに備えたことを特徴とする請求項４から７いずれか１項記載の液体検出装置。
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