JP4121982B2 - プリント流体検出器を有するプリント装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント流体検出器を有するプリント装置に関するものである。

プリンタ、複写機、およびファクシミリ装置を含むが、これに限定されるものではない多くのタイプのプリント装置は、プリント媒体上にプリント流体を移送させることによりプリントを行っている。このようなプリント装置は通常、ある量のプリント流体を保管するように構成されたプリント流体供給源すなわち槽を備えている。プリント流体槽は、プリントヘッド組立品から遠く離れて配置されていてもよく（「軸外」）、プリントヘッド組立品と一体化していてもよい（「軸上（on-axis）」）。前者の場合、流体は好適なコンジットを通ってプリントヘッド組立品に移送されることになる。プリント流体槽が軸外に配置されている場合、プリントヘッド組立品は、より大型の軸外の槽から定期的に補充されるような小型の槽を備えていてもよい。

プリント装置の中には、プリントヘッド組立品またはプリント流体槽内のプリント流体が所定レベルよりも少なくなると流体切れ信号を生成するように構成されたプリント流体検出器を備えているものもある。この信号を用いて、プリントを停止するようにプリント装置をトリガしてもよく、また、ユーザに流体切れ状態を警告してもよい。すると、ユーザは、プリント流体槽を交換（または補充）してプリントを再開することが可能となる。

さまざまなタイプのプリント流体検出器が既知である。例としては、光検出器、圧力をベースにした検出器、抵抗をベースにした検出器および静電容量をベースにした検出器、が含まれるが、これに限定されるものではない。静電容量をベースにしたプリント流体検出器は、プリント流体に隣接するがその外部に配置された、１対のコンデンサ極板を利用するものである。このような検出器は、プリント流体のレベルの変化に伴う極板の静電容量の変化を測定している。しかし、このようなシステムの静電容量の変化は、小さすぎて、静電容量の変化をバックグラウンドノイズと容易に区別することができない可能性を有している。したがって、プリント流体のレベルを正確に求めることは困難であるから、誤った流体切れ信号を生成し、および／または、必要なときに流体切れ信号を生成しないことになってしまう。さらに、静電容量および抵抗をベースにした検出器の多くは、プリント流体をプリント流体の泡と区別することが困難である。プリント流体の泡は、プリント流体槽のプリント流体がほぼ無くなった後も、槽内に通常存在するからである。

本発明はプリント装置を提供するものであり、このプリント装置は、ある量のプリント流体を保持するように構成されたプリント流体槽と、プリント流体をプリント媒体上に吐出するように構成されたプリントヘッド組立品と、プリント流体槽とプリントヘッド組立品とを液通させるコンジットと、プリント流体検出器とを備えている。プリント流体検出器は、プリント流体と接するように構成され、プリント流体槽、プリント流体槽とプリントヘッド組立品との間のコンジット、プリントヘッド組立品内の槽のいずれか１つに配置されている第１の電極および第２の電極を備え、第１の電極および第２の電極の電極間のインピーダンス測定値を取得し、そのインピーダンス測定値を、測定したプリント流体の温度に合わせてキャリブレーションされ（目盛られ）、プリント流体槽、プリント流体槽とプリントヘッド組立品との間のコンジット、プリントヘッド組立品内の槽のいずれか１つでプリント流体と空気とが混ぜ合うことにより発生した泡のしきい値であるインピーダンス値と比較することによって、プリント流体をプリント流体の泡と区別するように構成されている。

図１は、全体として１０で、本発明によるプリント装置の第１の実施形態のブロック図を示している。プリント装置１０は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、または１つよりも多くのこのような装置の機能を組み合わせたハイブリッド装置を含むが、これに限定するものではない、いかなる好適なタイプのプリント装置であってもよい。プリント装置１０は、プリントヘッド組立品に隣接して配置されているプリント媒体１４上にプリント流体を移送するように構成された、プリントヘッド組立品１２を備えている。プリントヘッド組立品１２は通常、複数の流体噴射機構１６を通してプリント媒体１４上にプリント流体を移送するように構成されている。流体噴射機構１６は、いかなる好適な方法でプリント流体を噴射するように構成されていてもよい。例としては、熱流体噴射機構および圧電流体噴射機構が含まれるが、これに限定されるものではない。

プリントヘッド組立品１２は、プリント媒体１４に関してプリントヘッド組立品を動かすように構成された取付組立品１８に取付けられていてもよい。同様にプリント媒体１４は、プリントヘッド組立品１２に対してプリント媒体を動かすよう構成された媒体搬送組立品２０の上に配置されていてもよく、その他の方法で媒体搬送組立品２０と相互に作用してもよい。通常、取付組立品１８は、媒体搬送組立品２０がプリント媒体１４を動かす方向と略直交する方向にプリントヘッド組立品１２を動かし、これによってプリント媒体１４の広範囲にわたるプリントを可能にしている。

また、プリント装置１０は、通常、電子コントローラ２２を備えている。この電子コントローラ２２は、プリントジョブを表すデータ２４を受け取り、プリントヘッド組立品１２からのプリント流体の噴射、取付組立品１８の動き、および媒体搬送組立品２０の動きを制御して、データ２４が表す画像のプリントを行うように構成されている。

プリント装置１０はまた、プリント流体槽内に保管されているプリント流体を必要に応じてプリントヘッド組立品１２に供給するように構成された、プリント流体供給源すなわち槽２６も備えている。プリント流体槽２６は、コンジット２８を介してプリントヘッド組立品１２に液通している。コンジット２８は、プリント流体槽からプリントヘッド組立品にプリント流体を移送するように構成されている。プリントヘッド組立品１２、プリント流体槽２６、またはコンジット２８のうちのいずれも、プリント流体槽からプリントヘッド組立品にプリント流体の移送を行う、好適なポンピング機構（図示せず）を備えていてもよい。好適なポンピング装置の例としては、蠕動ポンピング装置が含まれるが、これに限定されるものではない。

プリント流体槽２６は、プリント中連続してプリント流体をプリントヘッド組立品１２に送出するように構成されていてもよく、または、定期的に所定量のプリント流体をプリントヘッド組立品に送出するように構成されていてもよい。プリント流体槽２６が定期的に所定量のプリント流体をプリントヘッド組立品１２に送出するように構成されている場合、プリントヘッド組立品は、プリント流体槽２６から移送してきたプリント流体を保持するように構成された、より小型の槽２９を備えていてもよい。

また、プリント装置１０は、プリント流体検出器３０も備えている。プリント流体検出器３０は、プリント流体に関連するインピーダンス値を測定し、測定したインピーダンス値をベースにしてプリント流体の特性を求めるように構成されている。例えば、プリント流体検出器３０は、プリント流体とプリント流体の泡と空気とを区別して、泡または空気が検出される場合には流体切れ信号を生成するように構成されていてもよく、または、プリント装置１０において、現在使用中のプリント流体のタイプを判定するように構成されていてもよい。

プリント流体検出器３０は、プリント装置１０上の多数の位置のうちのいずれに配置されていてもよい。例えば、プリント流体検出器は、プリント流体槽２６とプリントヘッド組立品１２との間にコンジット２８に沿って配置されていてもよい。この位置において、プリント流体検出器３０は、コンジット２８内のプリント流体の特性を判定するように構成されていてもよい。または、プリント流体検出器３０は、３０’で示すようにプリント流体槽２６に関連するか、または、３０”で示すようにより小型の槽２９に関連して、そのような構造におけるプリント流体の有無またはタイプを検出してもよい。

図２は、プリント流体検出器３０の第１の例示的実施形態の概略図を示している。プリント流体検出器３０は、コンジット２８に沿って配置されるように構成されている。プリント流体検出器３０は、第１の電極３２および第２の電極３４を備えている。それぞれの電極は、内部が中空になっており、そこを通ってプリント流体が流れることが可能であり、中空になった内部にプリント流体を収容するように構成された中実の壁を有している。したがって、それぞれの電極は、コンジット２８の一部を形成している。

第１の電極３２および第２の電極３４はそれぞれ導電性であり、絶縁性のコンジットセグメント３６によって互いから隔てられている。第１の電極３２および第２の電極３４は、プリント流体槽２６からプリントヘッド組立品１２に流入しているプリント流体３５が、まず電極のうちの一方を通り、次に絶縁性のコンジットセグメント３６を通り、次に他方の電極を通って流れ、その後にプリントヘッド組立品に達するように、コンジット内に配置されている。図２では、プリント流体がまず第２の電極３４を通って流れるものとして示されている。しかし、プリント流体はまた、まず第１の電極３２を通って流れてもよい、ということが理解されよう。

また、プリント流体検出器３０は、交流信号を第１の電極または第２の電極に（または、等価的に、第１および第２の電極の両端に）印加するように構成された、電源回路部４０も備えている。電源回路部４０と第１の電極３２との間には、第１の電極３２および第２の電極３４と直列に、抵抗器４２が配置されている。

さらに、プリント流体検出器３０は、供給信号ｅ_inと検出される信号ｅ_outとの比較から、プリント流体の測定したインピーダンス値を判定するように構成された、検出器回路部４４を備えている。図２に示すように、ｅ_inは抵抗器４２の電源側で測定してもよく、ｅ_outは、第１の電極３２に近いほうの抵抗器５４側で測定してもよい。または、ｅ_inおよびｅ_outは、プリント流体のインピーダンスによって一方の信号が他方の信号と異なるような、その他のいかなる好適な位置において測定してもよい。次に、静電容量値または抵抗値のどちらかである、測定したインピーダンス値を用いて、プリント流体槽２６内のプリント流体４２の特性を判定することが可能である。この特性は、プリント流体のタイプおよび流体切れ状態を含むがこれに限定されるものではない。さらに、プリント流体槽２６からプリントヘッド組立品１２へと移送するプリント流体の速度が既知である場合には、プリント流体槽２６内でのプリント流体のレベルもまた、判定することができる。

検出器回路部４４は、メモリ４６と、供給信号と検出される信号とを比較して測定したインピーダンス値を判定するプロセッサ４８とを有していてもよい。例えば、メモリ４６は、供給信号と検出される信号との比較を行って、測定したインピーダンス値を判定すべく、プロセッサ４８が実行可能な命令を記憶するように構成されていてもよい。この命令はまた、測定したインピーダンス値を、特定のプリント流体の特性と相関関係があり、これもまたメモリ４６内に記憶されているルックアップ表で編成されている、複数の所定インピーダンス値と比較して、コンジット２８内のプリント流体の所望の特性を判定するように、プロセッサ４８が実行可能であってもよい。

図３は、プリント流体槽２６と共にプリント流体検出器３０’として、またはプリントヘッド組立品の槽２９と共にプリント流体検出器３０”として用いるように構成された、プリント流体検出器の例示的実施形態の概略図を示している。以下でプリント流体検出器３０’の状況において図３を説明するが、この説明はまた、プリント流体検出器３０”にも適用できる、ということが理解されよう。

まず、プリント流体槽２６は、ある量のプリント流体３５を保持するように構成された内部容積６２を画定する本体６０と、プリント流体をコンジット２８内に通すように構成された出口６４とを備えている。プリント流体槽２６は、プリント流体で部分的に満たされているものとして示されている。しかし、プリント流体槽２６は通常、プリント流体で略完全に満たされた状態で使用サイクル（use cycle）を開始し、最後には、プリント流体の大部分またはすべてをプリントヘッド組立品１２に移送する、ということが理解されよう。

次に、プリント流体検出器３０’は、プリント流体槽２６のプリント流体槽内部容積６２内に配置された第１の電極３２’および第２の電極３４’を備えている。プリント流体検出器３０’はまた、第１の電極３２’と第２の電極３４’とに交流信号を印加するように構成された電源回路部４０’も備えている。電源回路部４０’と第１の電極３２’との間には、第１の電極３２’、第２の電極３４’、およびプリント流体３５と直列に、抵抗器４２’が配置されている。プリント流体検出器３０’はまた、ｅ_inにおける印加信号およびｅ_outにおける検出信号を測定するような、好適な検出器回路部（図示せず）も備えていてもよい。好適な検出器回路部としては、図２を参照して上述した検出器回路部４４が含まれるが、これに限定するものではない。

第１の電極３２’および第２の電極３４’はそれぞれ、いかなる好適な形状および大きさであってもよい。例えば、第１の電極３２’および第２の電極３４’はそれぞれ、従来のコンデンサと同様の板状の構成を有してもよく、あるいはメッシュ状の構成を有してもよい。または、第１の電極３２’および第２の電極３４’は、従来のコンデンサ電極の板状の構成を有するのではなく、薄い針状またはワイヤ状の形状を有してもよい。本明細書において、「針状」および「ワイヤ状」という用語は、電極の１つの長い寸法が、その長い寸法および互いと直交する、２つのより短い方向よりもかなり大きい、細長い構成を示すために用いられている。このような形状の電極を用いることが可能であるのは、以下でより詳細に説明するように、電極が生成する単位表面積当たりの静電容量が大きいからである。

第１の電極３２’および第２の電極３４’は、いかなる好適な方法で本体６０に結合されてもよい。図示の実施形態において、第１の電極３２’および第２の電極３４’は、プリント流体槽２６の本体６０を貫いて、１対の外部接点まで延在している。図２において、外部接点は、第１の接点７０および第２の接点７２として概略的に示されている。電気接点７０，７２は、プリント流体槽２６がプリント装置１０に正しく取付けられると、プリント装置１０上の相補型の接点（図示せず）と自動的に接続を形成するように構成されていてもよい。これによって、プリント流体槽の取外しおよび／または交換中に、プリント流体検出器３０’は、電源４０’ならびにいかなる検出器回路部との接続および接続の切断も、容易に行えるようになる。

電極は、電極３２’，３４’について示すものとは別の構成および配置であってもよい。例えば、電極のうちのどちらか一方、またはそれぞれは、プリント流体がプリント流体槽２６から実質的になくなるまで、プリント流体で実質的に覆われたままである構成を有してもよい。これを電極３２”，３４”によって概略的に示している。電極３２”，３４”は、プリント流体槽２６の底面に隣接して配置されるものとして、破線で示されている。

さらに、第１の電極および第２の電極のうちのどちらか一方または両方が、プリント流体槽の内部６２ではなく、プリント流体槽２６の出口６４に配置されていてもよい。これは、電極３２’’’および３４’’’によって概略的に示されている。この構成では、電極３２’’’，３４’’’が露出するまでにプリント流体槽内のプリント流体が実質的にすべてなくなることが可能である。したがって、出口６４に電極３２’’’，３４’’’を配置することによって、各電極をプリント流体槽の底面上に配置するのに比較して、流体切れ信号の生成前により多くのプリント流体がプリント流体槽２６から無くなることが可能になる。電極３２’’’，３４’’’は、出口６４の底部から等距離のところの出口内に配置されているが、電極３２’’’，３４’’’はまた、出口の底部から互いに異なる距離のところの出口内に配置されていてもよい、ということが理解されよう。

上述のように、第１の電極３２，３２’，３２”，３２’’’および第２の電極３２，３４’、３４”，３４’’’は、プリント流体が存在するときに電極を形成する導電性材料がプリント流体に直接接触するように構成されている。第１の電極および第２の電極を、プリント流体に直接接触するように配置することによって、非常に大きな静電容量は形成されることになる。２つの電極が、多くのプリント流体等のイオン性流体内に配置され、互いに逆の極性で帯電されると、正に帯電した電極上には陰イオンの層が形成され、負に帯電した電極上には陽イオンの層が形成されることになる。さらに、最も内側のイオン層上に、陽イオンおよび陰イオンのさらなる層が形成されて、それぞれの電極からプリント流体内へ外向きに延びる、互いに逆極性に帯電したイオンの層が交互に形成されることになる。この帯電構造は、電極における電荷と、電極表面上の第１のイオン層内の電荷とによって表される二重帯電層であることから、電気二重層（ＥＤＬ）と呼ばれている。

それぞれの電極におけるＥＤＬは、効果的にコンデンサの役割を果たし、イオン層が一方の極板の役割を果たし、電極が他方の極板の役割を果たしている。図４において、溶液内の電極の実効回路は、全体として５０で示されている。図４において、コンデンサ５２は第１の電極３２におけるＥＤＬを表し、コンデンサ５４は第２の電極３４におけるＥＤＬを表している。プリント流体はまた、抵抗器５６で表される関連抵抗も有することになる。

ＥＤＬにおいて、イオンが電極に原子規模で近接していることと、コンデンサ内の電荷分離距離に反比例して静電容量が変化するという事実とのために、電極３２，３４に関連するＥＤＬにおいて、単位電極表面積当たり非常に大きな静電容量が生成されている。静電容量は、プリント流体に接触していない電極で可能なものよりも何桁も大きくなり得る。例えば、第１の電極３２と第２の電極３４との表面積および分離によって、フェムトファラドの範囲での静電容量が生じると予期される場合には、ナノファラドまたはマイクロファラドの範囲での静電容量が観察されることになる。このような大きな静電容量によって、プリント流体槽２６、コンジット２８、および／またはプリントヘッド組立品の槽２９におけるプリント流体のインピーダンスの測定が容易になる。

同様に、第１の電極と第２の電極との間からプリント流体が流出する場合には、はるかに小さい静電容量が観察されることになる。例えば、プリント流体が十分流出して、プリント流体が一方の電極のみに接触したり、またはどちらの電極にも接触しない場合には、ＥＤＬの静電容量は非常に小さくなり得る。したがって、この場合、第１および第２の電極の静電容量は、両方の電極がプリント流体に接触している場合よりも小さくなる。静電容量の低下は、ノイズと容易に区別することができる。したがって、静電容量のこの差異を用いて、コンジット内の流体切れ状態、よってプリント流体槽２６内の流体切れ状態、を検出することが可能となる。

第１の電極３２および第２の電極３４は、いかなる好適な導電性材料から作られていてもよい。好適な材料の例としては、ステンレス鋼、プラチナ、金、およびパラジウムなどの金属が含まれるが、これに限定されるものではない。または、第１の電極３２および第２の電極３４は、導電性カーボン材料から作られていてもよい。例としては、活性炭、カーボンブラック、カーボンファイバークロス、グラファイト、グラファイトパウダー、グラファイトクロス、ガラス状カーボン、カーボンエーロゲル、およびセルロース誘導（cellulose-derived）発泡カーボンが含まれるが、これに限定されるものではない。カーボンをベースにした電極の導電性を増大するために、カーボンは酸化によって改質してもよい。カーボンを酸化させる好適な技法の例としては、液相酸化、気相酸化、プラズマ処理、および不活性環境における熱処理が含まれるが、これに限定されるものではない。

実施形態によっては、第１の電極３２および第２の電極３４が導電性コーティングでコーティングされてもよい。例えば、第１の電極３２および第２の電極３４は、表面積の体積に対する比率が高い材料でコーティングして、電極の実効表面積を大きくしてもよい。これによって、電極が達成し得る静電容量を大きくすることが可能である。電極表面がより多くの電荷に対応することができるからである。そのようなコーティングを用いることによって、測定感度を何ら犠牲にすることなく、より小型の電極を用いることが可能である。また、コーティングを用いることによって、プリント流体による腐食から電極材料を保護するというさらなる利点も提供することが可能となる。好適な導電性コーティングの例としては、テフロンをベースにしたコーティング（カーボンで改質してもよい）、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、共役ビチアゾール、およびビス−（チエニル）ビチアゾールが含まれるが、これに限定されるものではない。さらに、コーティングは、選択的に架橋して、吸着されるプリント流体成分のレベルおよびタイプを少なくしてもよい。

電源４０（または４０’）は、第１および第２の電極に交流信号を供給するように構成されていてもよい。用いる交流信号の周波数を選択することによって、測定しているインピーダンス成分と比べて、不要なインピーダンス成分の影響を小さくすることができる。電気技術において周知のように、コンデンサは、コンデンサを通る電流がコンデンサの両端の電圧を左右するという点において、交流信号において位相偏移を引き起こす可能性がある。この効果は、ＥＤＬの静電容量でも観察される。位相偏移の大きさは、信号の周波数とコンデンサの静電容量の両方の関数である。したがって、電極の両端の電圧と電極を通る電流との間の位相偏移が非常に大きい周波数を選択することによって、静電容量をより容易に測定することが可能となる。同様に、十分な周波数のＡＣ信号を印加して全インピーダンスの容量性の成分を無視できるレベルにまで減らすことによって、プリント流体の抵抗をより容易に検出することが可能になる。

図５は、全体として８０であり、信号の周波数の対数の関数として、例示的プリント流体検出器における信号の観察される位相偏移のグラフを示している。グラフ８０において示されるデータは、流体で満たしたプリント流体検出器で取ったものである。線８２は、約１Ｈｚから約１ＭＨｚまでの範囲の周波数にわたって取った複数のデータ点（図示せず）を通って引かれている。位相偏移は、約１Ｈｚから約１ｋＨｚの間の第１の領域８４を示している。第１の領域８４において、位相偏移は供給信号の周波数の関数として著しく変化している。

図６を簡単に参照すると、電極およびプリント流体の全インピーダンスの抵抗性の成分の周波数依存性を９２で表し、全インピーダンスの容量性の部分の周波数依存性を９４で表すグラフ９０において、より低い周波数においては容量性の成分が全インピーダンスを支配し、より高い周波数においては抵抗性の成分が全インピーダンスを支配している、ということがわかる。したがって、この領域においては、供給信号と比較して検出される信号の位相偏移が最も大きいと予期されることになる。

再び図５を参照すると、グラフ８０の第２の中間である領域８６（約１ｋＨｚと１００ｋＨｚとの間）においては、位相偏移が実質的にゼロであるのがわかる。この領域においては、インピーダンスの容量性の部分および誘導性の部分は無視できる一方、抵抗性の部分が支配的である。最後には、グラフ８０の第３の高周波数領域８８（約１００ｋＨｚよりも上）において、位相偏移が大きくなる。この位相偏移は、誘導性の効果に基づくものである。したがって、約１Ｈｚと１ｋＨｚとの間である容量性の周波数領域８４において、電極間のプリント流体の関数としての電極の静電容量は、最も高感度で測定することが可能となる一方、約１ｋＨｚと１００ｋＨｚとの間である抵抗性の周波数領域８６において、プリント流体の抵抗を最も高感度で測定することが可能となる。

静電容量の測定は、ｅ_in（図２または図４）における信号とｅ_outにおける信号との間の位相偏移の差異を測定することによって、行うことが可能である。測定した位相偏移は、特定のプリント流体のタイプ、プリント流体のレベル、またはプリント流体の有無と相関する複数の所定位相偏移値を含むルックアップ表と比較されて、所望のプリント流体の特性を判定することが可能である。同様に、抵抗の測定は、ｅ_outにおける接地（またはその他の好適な基準）に対する電圧降下を測定し、回路を流れる電流の測定と組み合わせることによって、行うことが可能である。流体抵抗と並列の抵抗器（図示せず）を用いて、抵抗の計算および／または測定を支援してもよい。次に測定した抵抗値は、特定のプリント流体のタイプ、レベル、またはプリント流体の有無と相関する複数の所定抵抗値を含む、ルックアップ表と比較されて、所望のプリント流体の特性を判定することが可能である。

プリント流体検出器３０による、プリント流体の抵抗および／または静電容量の値の判定は、プリント流体のタイプおよび流体切れ状態を判定するのに迅速かつ信頼性の高い方法である、ということがわかっている。インピーダンスの測定値は、電極に接触する流体のタイプおよび／または流体の有無の変化に影響されやすい、ということがわかっている。さらに、インピーダンスの測定値は、プリント流体の抵抗により、プリント流体が無くなった後にプリント流体槽内に残っている可能性がある、密度および濃度が広範囲の残っているプリント流体の泡と区別することができる、ということがわかっている。

静電容量／位相偏移および／または抵抗の測定値を用いて流体切れ状態を判定する上で直面する可能性のある困難のひとつは、プリント流体によっては、流体と残っている泡との、抵抗および静電容量（および、したがって位相偏移）の測定値が、プリント流体槽内のプリント流体の温度にさまざまな程度で依存する可能性がある、ということである。通常、プリント流体および電極の、空気と比較した静電容量／抵抗の差異は十分大きいので、温度の関数としての流体の静電容量／抵抗におけるいかなる小さな変化も、流体切れの判定に影響を及ぼすことはない。しかし、状況によっては、プリント流体がプリント流体槽から実質的になくなった後にプリント流体槽の内側に残っている泡が、プリント流体の抵抗と同様の抵抗を有する可能性がある。

図７のグラフ１００において、例示的プリント流体検出器３０における空気、泡およびプリント流体の抵抗は、それぞれ１０２，１０４，１０６で示されている。摂氏３５度における泡の抵抗と、摂氏１５度におけるプリント流体の抵抗との差はかなり小さく、このた、プリント流体検出器３０が区別するのは困難である可能性がある、ということがわかる。

補償を行うために、以下の温度キャリブレーションを定期的に行って、検出器回路部４４が実際の温度について正しい泡のしきい値が用いられているということを確実に判定できるようにしてもよい。まず、ある温度範囲にわたって、プリント流体と泡との抵抗が経験的に決定され、この決定された値が、メモリ４６内に記憶されているルックアップ表に記録されることになる。次に、一連の抵抗の測定が行われ、測定した値の標準偏差を求めるようになっている。電極間に泡がある場合に取得する一連の抵抗の測定値は、プリント流体がその中にあるコンジットで取得する一連の抵抗の測定値よりもはるかに標準偏差が高い（１００：１程度）、ということがわかっている。プリント流体がコンジットの中にある場合には、常に、非常に低い統計的分散または偏差を呈している。したがって、この一連の抵抗の測定値の標準偏差（または、ばらつきを数学的に表すその他の好適なもの）が、あらかじめ設定されたしきい値を上回る場合には、プリント流体槽は泡を収容していると判定され、温度の再キャリブレーションは行われないことになる。他方、この一連の抵抗の測定値の標準偏差があらかじめ設定されたしきい値を下回る場合には、プリント流体槽はプリント流体を収容していると判定され、測定したプリント流体の抵抗と相関する温度がルックアップ表で検索されることになる。最後に、求めた温度に対応する泡の抵抗が、新しい流体切れのしきい値である抵抗値として設定される。

標準偏差に加えて、いかなるその他の好適な統計的偏差または分散の測定値を用いて、泡またはプリント流体が電極の間にあるかどうかを判定してもよい。例としては、母集団の分散、平均偏差、および統計的分散が含まれるが、これに限定されるものではない。同様に、プリント流体であるという判定と泡であるという判定との間の所定しきい値として、いかなる好適な偏差レベルを選択してもよい。統計的偏差が標準偏差である場合には、しきい値標準偏差の好適な範囲の例は約３％〜１０％の間であり、より典型的には５％であるが、この範囲外の標準偏差もまた、しきい値として用いてもよい。

統計的偏差を求めるのに、いかなる好適な数のインピーダンス測定値を用いてもよい。用いる測定値の数は、測定が行われる周波数次第であってもよい。例えば、測定が１ミリ秒ごとに行われる場合には、１００回の測定を行ってもよい。このサンプリングレートおよびサンプリング設定サイズであれば、測定は０．１秒以内に完了することになる。このサンプリングレートおよびサンプリング設定サイズは単に例示的なものであり、いかなるその他の、好適なサンプリングレートおよび設定サイズを用いてもよい、ということが理解されよう。

泡に対応する抵抗値は、いかなる所望の頻度において更新してもよい。例えばこの値は、１時間に１回という低い頻度で、またはこれよりもさらに低い頻度で更新してもよい。同様に、この値は、数秒に１回という高い頻度で更新してもよい。しかしこの値は、より典型的には、数分に１回更新される。泡に対応する抵抗値を数分に１回更新することによって、この値が確実に、典型的な温度変化よりも短い期間にわたって更新されるがプリント装置の資源を損失する程度まで消費するほど高い頻度では更新されないようにするのに役立っている。プリント流体に対応する抵抗値の測定は、例えば、ポンプを作動して、最初に泡が検出される第１および第２の電極の近傍から泡を取り除くことによって、容易に行われるようにしてもよい。

プリント装置には、交流供給信号を生成するのに用いることができる両極性アナログ電源を備えているものがあるかもしれない。しかし、その他のプリント装置は、両極性電圧を利用せず、その代わりにデジタルクロック信号等の単極性電圧源のみを有していてもよい。電極の両端にそのような単極性電圧源を印加することによって、金属イオンで電極がメッキされる場合があり、その結果、気体が発生する可能性がある。このような気体は、プリント流体の特性にとって有害である可能性があり、また、プリント流体槽２６内で不要な圧力が生じてしまう可能性がある。

別の状況であれば両極性電圧源を有しない装置に両極性電圧源を設ける、という犠牲（出費）を回避するために、単極性源から両極性信号を作成する両極性変換回路部を設けてもよい。図８および図９は、１つまたはそれよりも多い単極性電圧源から両極性電圧を生成するのに用いられる２つの例示的回路を示している。

まず、図８では、全体として２００であり、単一の単極性交流電源２０２を利用して第１および第２の電極の両端に両極性信号を生成する、両極性変換回路が示されている。グラフ２０４で示すように、電源２０２は、デジタルバイレベル単極性電圧を出力するように構成されている。コンデンサ２０６（「等価静電容量」と名付ける）と抵抗器２０８（「流体抵抗」と名付ける）とは、一緒になって、第１の電極、第２の電極およびプリント流体のインピーダンスを表すものである。また、回路２００は、流体および電極を通って流れる電流を測定するように構成された、ピーク読取ＡＣ電流計２１０も備えている。

回路２００はまた、流体インピーダンスと並列の抵抗器２１２と、抵抗器２１２を流れる電流と流体を流れる電流とが再び合流する接続部の下に配置されたコンデンサ２１４とを備えている。抵抗器２１２とコンデンサ２１４との値は、コンデンサ２１４および抵抗器２１２のＲＣ時定数が電源２０２の周波数よりも大きいように、および、コンデンサ２１４における電圧が電圧源２０２の最高出力電圧の約半分のままであるように、選択されている。したがって、電圧源２０２が正の電圧を出力しているときに、ポイント２１６における電圧は、ポイント２１８における電圧よりも正の度合いが高くなる。他方、電源２０２がゼロボルトを出力しているときに、コンデンサ２１４は、ポイント２１６よりも正の度合いが高い電圧にポイント２１８を保持している。このようにして、第１の電極と第２の電極は、最も正の度合いが高い電極として交互に用いられ、メッキおよび気体発生という問題を回避するのに役立つものである。抵抗器２１２およびコンデンサ２１４は、電源２０２の最高出力電圧と最低出力電圧との間のいかなる好適な電圧にポイント２１８での電圧を保持するように構成されていてもよい、ということが理解されよう。

次に、図９は、２つの単極性電源を利用して第１および第２の電極の両端に両極性信号を作成する、両極性変換回路３００を示している。回路３００は、一方の電極に接続された第１の単極性電圧源３０２と、他方の電極に接続された第２の単極性電圧源３０４とを備えている。第１の電極、第２の電極およびプリント流体のインピーダンスは、コンデンサ３０６（「等価静電容量」と名付ける）および抵抗器３０８（「流体抵抗」と名付ける）によって表わされている。回路３００は、電極およびプリント流体を通って流れる電流が測定できるようにし、したがって測定したインピーダンス値を計算できるようにした電流計４１０を備えていてもよい。

位相図３１２で示すように、電源３０２，３０４が供給する信号は、１８０度位相がずれるように構成されている。したがって、電源３０２からの信号がＨであるときにはいつでも、電源３０４からの信号はＬであり、電源３０２からの信号がＬであるときにはいつでも、電源３０４からの信号はＨである。これによって、２つの電極の極性が定期的に反対になり、したがって、メッキの問題と、プリント流体槽内での不要な気体の発生とを回避するのに役立っている。

上述のように、好適なポンピング機構によってプリント流体槽２６からプリントヘッド組立品１２にプリント流体を移送することが可能となる。ポンピング機構のポンピングレートと、プリント流体槽２６におけるプリント流体の初期レベルとが既知である場合には、槽２６におけるプリント流体の実際の流体のレベルを計算することが可能となる。まず、ポンピングが開始されると、空気／泡のしきい値抵抗値を求める上述した温度キャリブレーションを行ってもよい。次に、泡に対してポンピング流体がコンジット２８内にあるとプリント流体検出器３０が判定する場合には、ポンピング機構がプリント流体槽２６から流体を移送する時間の長さを監視することが可能となる。いったんポンピングが完了すると（または、ポンピング中定期的に）、ポンピングレートとポンピング時間とを乗じることによって、プリント流体槽２６から移送した流体の量を計算することが可能となる。最後に、移送した流体の量を流体の初期量から減じて、プリント流体槽２６内に残っているプリント流体の量を求めることが可能となる。次に、この残っているプリント流体の量は、メモリ４６内に記憶することが可能となる。次いで、この値は、次のプリント流体使用量の計算において、初期プリント流体量として用いることが可能となる。

プリント流体の使用量を監視するこの技術は、純粋なプリント流体の代わりに泡がプリントヘッド組立品１２に移送されている、という状況に拡張してもよい。プリント流体の泡は、通常、プリント流体と空気またはその他の気体とが混ざったものである。１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数範囲においてプリント流体検出器３０が測定する泡の抵抗は、泡における流体の含有量に対して直線的に変化する、ということがわかっている。したがって、選択したプリント流体について、ある範囲の空気：プリント流体の比にわたる泡の抵抗を測定することによって、ルックアップ表を構成することができ、次にこれをメモリ４６内に記憶することが可能となる。次に、プリント流体または泡がプリント流体槽２６からプリントヘッド組立品１２に移送されるときに、まずプリント流体検出器３０内のプリント流体および／または泡の抵抗を測定して、次に測定した抵抗をルックアップ表内に記憶されている抵抗値と比較して、プリント流体検出器内の流体および／または泡における流体：空気の比を求め、次に、ポンピング時間、ポンピングレート、および測定した流体：空気の比を乗じて、移送する流体の量を計算することにより、移送するプリント流体の量を求めることが可能となる。

本開示は具体的な実施形態を含むが、具体的な実施形態は、限定する意味で考えてはならない。非常に多くの変形が可能だからである。本開示の主題は、本明細書において開示されるさまざまな要素、特徴、機能、および／または特性の新規かつ非自明の組合せおよび下位組合せをすべて含んでいる。添付の特許請求の範囲は、特に、新規かつ非自明であると考えられるいくつかの組合せおよび下位組合せを指示している。このような特許請求の範囲は、「１つの」要素または「第１の」要素またはその均等物に言及しているかもしれない。そのような特許請求の範囲は、２つまたはそれよりも多いそのような要素を必要とすることも除外することもなく、１つまたはそれよりも多いそのような要素を組み込むことを含むよう理解されるべきである。現特許請求の範囲の補正によって、または、本願もしくは関連出願における新しい特許請求の範囲の提出によって、特徴、機能、要素、および／または特性のその他の組合せおよび下部組合せの特許請求を行ってもよい。そのような特許請求の範囲もまた、当初の特許請求の範囲よりも範囲が広いにせよ、狭いにせよ、等しいにせよ、異なっているにせよ、本開示の主題内に含まれているとみなされる。

本発明の第１の実施形態によるプリント装置のブロック図である。 図１のプリント装置のプリント流体検出器の第１の例示的実施形態の概略図である。 検出器回路部を省いた状態で、図１のプリント装置のプリント流体検出器の第２の例示的実施形態の概略図である。 図２および図３の実施形態の等価回路の概略図である。 信号周波数の関数として、図２および図３の実施形態のｅ_inとｅ_outとの間の測定した位相偏移を示すグラフである。 信号周波数の関数として、図２および図３の実施形態の全インピーダンスに対する静電容量および抵抗の相対的な寄与を示す、両対数グラフである。 空気、泡およびプリント流体についての抵抗の測定値の、温度依存性を示すグラフである。 単極性電圧源から両極性信号を生成するのに好適な第１の例示的回路の概略図である。 単極性電圧源から両極性信号を生成するのに好適な第２の例示的回路の概略図である。

符号の説明

１０ プリント装置
１２ プリントヘッド組立品
２６ プリント流体槽
２８ コンジット
３０ プリント検出器
３２ 第１の電極
３４ 第２の電極
４０ 電源

Claims (10)

1. ある量のプリント流体を保持するように構成されたプリント流体槽と、
   前記プリント流体をプリント媒体上に吐出するように構成されたプリントヘッド組立品と、
   前記プリント流体槽と前記プリントヘッド組立品とを液通させるコンジットと、
   前記プリント流体のインピーダンス特性を検出するように構成され、前記プリント流体槽、前記プリント流体槽と前記プリントヘッド組立品との間の前記コンジット、前記プリントヘッド組立品内の槽のいずれか１つに配置されている第１の電極および第２の電極を有するプリント流体検出器と
   を備え、
   前記プリント流体検出器は、前記第１の電極および前記第２の電極の電極間のインピーダンス測定値を取得し、該インピーダンス測定値を、測定したプリント流体の温度に合わせてキャリブレーションされ、前記プリント流体槽、前記プリント流体槽と前記プリントヘッド組立品との間の前記コンジット、前記プリントヘッド組立品内の槽のいずれか１つで前記プリント流体と空気とが混ぜ合うことにより発生した泡のしきい値であるインピーダンス値と比較することによって、前記プリント流体を前記プリント流体の泡と区別するように構成されている、
   プリント装置。
2. 前記プリント流体検出器は、測定したプリント流体の温度を求め、該測定したプリント流体の温度を、特定の泡のインピーダンスのしきい値と相関する所定のプリント流体の複数の温度と比較して、前記測定したプリント流体の温度に対応する泡のインピーダンスのしきい値を求めることによって、定期的に前記泡のしきい値であるインピーダンス値を再キャリブレーションするように構成されている、請求項１に記載のプリント装置。
3. 前記プリント流体検出器は、前記第１の電極および前記第２の電極の電極間の複数回測定したインピーダンス測定値を取得し、該複数のインピーダンス測定値に基づいて統計的偏差を計算し、該計算した統計的偏差が所定の統計的偏差のしきい値よりも小さいまたは等しい場合には、前記インピーダンス測定値のうちの少なくとも１つを、特定のプリント流体の温度と相関する所定のプリント流体の複数のインピーダンス値と比較することによって、前記測定したプリント流体の温度を求めるように構成されている、請求項２に記載のプリント装置。
4. 前記統計的偏差は標準偏差である、請求項３に記載のプリント装置。
5. 前記所定の統計的偏差のしきい値は約３〜１０％の標準偏差である、請求項３に記載のプリント装置。
6. 前記プリント流体検出器は、前記複数回測定したインピーダンス測定値の平均を、前記所定のプリント流体の複数のインピーダンス値と比較するように構成されている、請求項３に記載のプリント装置。
7. ある量のプリント流体を保持するように構成されたプリント流体槽と、
   前記プリント流体をプリント媒体上に吐出するように構成されたプリントヘッド組立品と、
   前記プリント流体槽を前記プリントヘッド組立品に液通させるコンジットと、
   前記プリント流体に接触するように構成され、前記プリント流体槽、前記プリント流体槽と前記プリントヘッド組立品との間の前記コンジット、前記プリントヘッド組立品内の槽のいずれか１つに配置されている第１の電極および第２の電極を有するプリント流体検出器と
   を備え、
   該プリント流体検出器は、前記第１の電極および前記第２の電極の電極間の複数回測定したインピーダンス測定値を取得して該複数のインピーダンス測定値に基づいて統計的偏差を計算し、該計算した統計的偏差を、所定の統計的偏差のしきい値と比較して、前記コンジットの中に前記プリント流体と空気とが混ぜ合うことにより発生する泡があるかどうかを判定するように構成されている、
   プリント装置。
8. プリント流体に接触するように構成され、プリント流体槽、該プリント流体槽とプリントヘッド組立品との間のコンジット、前記プリントヘッド組立品内の槽のいずれか１つに配置されている第１の電極および第２の電極を備えたプリント検出器を有するプリント装置において、前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記プリント流体と空気とが混ぜ合うことにより発生する泡の存在を判定する方法であって、
   前記第１の電極および前記第２の電極の電極間において複数回測定することによりインピーダンス測定値を取得することと、
   該複数のインピーダンス測定値に基づいて統計的偏差を求めることと、
   前記複数のインピーダンス測定値に基づいて求めた統計的偏差を、所定の統計的偏差のしきい値と比較することと、
   を含む方法。
9. プリント流体のコンジットにおいて前記プリント流体と空気とが混ぜ合うことにより発生する泡の存在を判定するよう構成され、前記コンジットに配置され、前記プリント流体に接触するように構成された第１の電極および第２の電極を備えたプリント検出器を有するプリント装置において、前記プリント流体を、前記プリント流体と空気とが混ぜ合うことにより発生する泡と区別する方法であって、
   前記第１の電極および前記第２の電極の電極間のインピーダンス測定値を取得することと、
   該インピーダンス測定値を、測定したプリント流体の温度に合わせてキャリブレーションされた、泡のしきい値であるインピーダンス値と比較することと、
   前記複数のインピーダンス測定値に基づいて求めた統計的偏差を、所定の統計的偏差のしきい値と比較することと、
   前記インピーダンス測定値が、前記泡のしきい値であるインピーダンス値とあらかじめ設定された関係を有する場合には、前記第１の電極と前記第２の電極との間に少なくともいくらか泡が存在していると判定することと、
   を含む方法。
10. ある量のプリント流体を保持するように構成されたプリント流体槽と、
    前記プリント流体をプリント媒体上に吐出するように構成されたプリントヘッド組立品と、
    前記プリント流体槽から前記プリントヘッド組立品に前記プリント流体を移送するように構成されたコンジットと、
    前記プリント流体槽、前記コンジット、および前記プリントヘッド組立品のうちの少なくとも１つにおけるプリント流体の有無を検出するように構成されたプリント流体検出器と
    を備え、
    該プリント流体検出器は、第１の電極と、第２の電極と、単極性交流信号を出力するよう構成された電源とを備え、前記プリント流体検出器はまた、前記単極性交流信号を用いて両極性交流信号を形成し該両極性交流信号を前記第１の電極および前記第２の電極に供給するように構成された、両極性交換回路を備えている、
    プリント装置。

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