JPS60186716A - Flow rate detector - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve detection precision by detecting impedance variation by using a sine wave of nonresonance frequency. CONSTITUTION:A sine wave signal from an oscillator 13 is connected with an electrode 141 provided at the lower part in an ink liquid tank 14 through a resistance R, and a counter electrode 142 is grounded. The impedance of ink is determined unequivocally by the remaining amount of ink as long as the frequency of the applied sine wave is determined, and this value is larger and larger as the remaining amount of ink is less and less. The voltage Vp divided by the resistance R and impedance corresponding to the remaining amount of ink is smoothed by a rectifying amount of ink is smoothed by a rectifying circuit 15 and converted into a DC voltage corresponding to the Vp. This DC voltage is compared by a comparator COMP with a reference voltage VREF to output an ink shortage signal to VOUT when the remaining amount 143 of ink decreases below a specific value.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えばインク小滴を種々の方法で被記録媒体
へ噴射して記録するインクジェット記録装置や等の液体
状インクを用いる記録装置中なくとも電気的導通を有す
種々の液体を貯蔵したり、供給したりする機能を有す装
置等に適用で終る液量検出装置に関する。Detailed Description of the Invention <Industrial Application Field> The present invention is applicable to recording apparatuses using liquid ink, such as inkjet recording apparatuses that eject ink droplets onto a recording medium using various methods for recording. The present invention relates to a liquid amount detection device that can be applied to devices having the function of storing or supplying various liquids having at least electrical conduction.

〈従来技術〉 液量検出を必要する装置は種々あり、供給する液体の液
量が一定量になったことを目視によって検出したり、供
給すべき液体を内臓した容器の重量を検出して液量が所
定値以下になってしまった事を検出したりすることによ
って達成されている。<Prior art> There are various devices that require liquid volume detection. This is achieved by detecting that the amount has fallen below a predetermined value.

これら従来性なわれていた液量検出の方法は、人間の感
覚に頼っていたり、自動的に検出で外だとしても大まか
な値しか得られない方法であったため、特に液量を正確
に検出せねばならない用途においては十分なものとは言
えず、その改善が急がれていた。These conventional liquid volume detection methods relied on human senses, or automatically detected only a rough value, so they were particularly difficult to accurately detect liquid volume. It could not be said to be sufficient for the intended use, and improvements were urgently needed.

例えば現在多用されでいるインクツエンＦ記録装置等液
状のインクを記録部へ供給してやり、印字や画像を記録
する記録装置においてはインクの量が不十分であると記
録性能が劣化し、画質の劣化を招くのみならずインク供
給系のトラブルや、記録部（インクヘッド等）のトラブ
ルを誘起してしまう危険性があり、インク液量の適正な
管理は必須である。このような正確な′ｔＬ量を検出す
れば、それに応じた記録をも制御し得ることとなり記録
状態を制御する７アクタとしても利用できることになる
。For example, in recording devices that supply liquid ink to the recording section and record prints and images, such as the currently widely used Inkzen F recording device, if the amount of ink is insufficient, the recording performance will deteriorate and the image quality will deteriorate. There is a risk of not only causing problems but also problems with the ink supply system and the recording unit (ink head, etc.), so proper management of the ink liquid amount is essential. If such an accurate 'tL amount is detected, recording can be controlled accordingly, and it can also be used as a 7 actor to control the recording state.

以ｒ、インクツエツト記録装置のインク液量の検出につ
いて例示する。Hereinafter, the detection of the amount of ink in the ink jet recording apparatus will be exemplified.

インクツエツト記録装置に用いられるインクは、−殻に
は水溶性のインク、例えば高級アルコール系であって、
水と高級アルコールと着色粒子が分散しているインクで
ある。The ink used in the inkjet recording device is - The shell is a water-soluble ink, such as a higher alcohol-based ink,
This ink contains water, higher alcohol, and colored particles dispersed in it.

以下、この高級アルコール系のインクを被検出液体とし
て説明していく。This higher alcohol-based ink will be described below as a liquid to be detected.

このようなインクの液量を検知する手段として、従来の
相い検知精度を改善すべく電気的にインク残量を検知す
る方法が考え出されている。例えば、電気的な矩形波を
インクに印加し、その時の電圧を計測することによって
インク残量を検出することなどが知られている。その１
つとして、特開昭５２−１３０３３０号公報に開示され
たインク残量検知方法がある。この方法は、インク供給
容器内に電極を配設しその電極間の抵抗を検出し、前記
インク供給容器内のインク残量を検出し、より正確な検
出ができるようになっている。即ちｔｉがへると電極間
に存在する液量が減るため、インクを介して流れる電流
が減る。電流の減少は、旨いがえれば等価的な抵抗値の
」二昇を示す。As a means for detecting the amount of ink, a method of electrically detecting the remaining amount of ink has been devised in order to improve the accuracy of conventional incompatibility detection. For example, it is known that the remaining amount of ink is detected by applying an electrical rectangular wave to ink and measuring the voltage at that time. Part 1
One example is a method for detecting the amount of remaining ink disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 52-130330. In this method, electrodes are disposed within an ink supply container and the resistance between the electrodes is detected to detect the amount of ink remaining in the ink supply container, thereby enabling more accurate detection. That is, when ti decreases, the amount of liquid existing between the electrodes decreases, so the current flowing through the ink decreases. In other words, a decrease in current indicates an increase in the equivalent resistance value.

第１図にその要部ｆ１！成を示す。Figure 1 shows the main part f1! Indicates completion.

この装置にあっては、矩形波発生器（発振回路）１１か
らの矩形波の電気Ｍ号をコンデンサＣ１を介してインク
液タンク１２の下部に配設された２つの電極１２１，１
２２の一方に接続されている。検出のための印加電圧に
よる電流は印加電圧が直流であり、一方の電極から他方
の電極へ常に流れるとインクが電気分解されてしまう恐
れがあるので、印加電圧は正負逆転する交番電圧である
ことを要する。In this device, rectangular wave electricity M from a rectangular wave generator (oscillation circuit) 11 is passed through a capacitor C1 to two electrodes 121 and 1 disposed at the bottom of the ink liquid tank 12.
22. The applied voltage for the current due to the applied voltage for detection is direct current, and if it constantly flows from one electrode to the other, there is a risk of electrolyzing the ink, so the applied voltage must be an alternating voltage that reverses the positive and negative. It takes.

もう一方の電極１２２は接地されている。電極１２１は
さらにコンデンサＣ２を介してコンパレータＣＯＭＰの
一方の入力端ＶＩＮに接続されて、この一方の入２カ端
には基準電圧■Ｒ□アが接続されている。The other electrode 122 is grounded. The electrode 121 is further connected to one input terminal VIN of a comparator COMP via a capacitor C2, and a reference voltage ■R□A is connected to one input terminal VIN.

従って、インク液タンク１２内のインク液量に応じてＶ
ｌよ。に発生するピーク電圧（矩形波のエツジ部に対応
する）は変化するので、基準電圧ｖＲＥＦをｍｑして、
所定のインク液量以下になった時コンパレータＣＯＭＰ
の出力”　ＯＵＴ　に出力信号（検知４Ｂ号）が出るよ
うにできる。Therefore, depending on the amount of ink in the ink liquid tank 12, V
l. Since the peak voltage (corresponding to the edge of the rectangular wave) generated in changes, mq the reference voltage vREF,
Comparator COMP when the ink liquid level is below the predetermined level
An output signal (detection number 4B) can be output to the output ``OUT''.

しかし、前記矩形波のエツジ部は高周波成分を多く含ん
でおり、少しのエツジ波形の変化で、測定精度がばらつ
くという問題があり、本質的にインク残量の高い精度の
検出は無理である。即ち十分な検出精度が得られないと
いう問題が残っていた。However, the edge portion of the rectangular wave contains many high frequency components, and there is a problem in that even a slight change in the edge waveform causes variations in measurement accuracy, and it is essentially impossible to detect the remaining amount of ink with high accuracy. That is, there remains the problem that sufficient detection accuracy cannot be obtained.

さて、一般にインクの電気的特性は実験の結果、第２図
に示すようであることが判った。図中Ａ。Now, as a result of experiments, it has been found that, in general, the electrical characteristics of ink are as shown in FIG. A in the figure.

Ｂ、Ｃはインク残量がそれぞれ、３０ｃｃ　、１０ｃｃ
、５ｃｃに対応したインピーダンス２の絶対値（＋２１
）を、検出のための電極に加えた印加電圧の周波数ｆ（
Ｈ２）の変化に対してプロットした、インクのインピー
ダンス特性カーブである。B and C have 30cc and 10cc of ink remaining, respectively.
, the absolute value of impedance 2 corresponding to 5cc (+21
) is applied to the electrode for detection at the frequency f(
2 is an ink impedance characteristic curve plotted against changes in H2).

ここで、このインクのインピーダンス特性はＬ（インダ
クタンス）とＣ（キャパシタンス）とＲ（ａ抗）とが直
列に接続された回路のインピーダンス特性とうまく近似
させることができる。言うまでもないが、このインクの
インピーダンスは、その共振周波数におけるインピーダ
ンスの絶対値と前記近似等価回路の抵抗分（Ｒ）とは良
く一致していることも確認された。Here, the impedance characteristics of this ink can be well approximated to the impedance characteristics of a circuit in which L (inductance), C (capacitance), and R (a resistance) are connected in series. Needless to say, it was also confirmed that the absolute value of the impedance of this ink at its resonant frequency and the resistance (R) of the approximate equivalent circuit were in good agreement.

これらのことから、第２図のようにインク残量がそのイ
ンピーダンス量の大小に対応していることを利用し、特
にインク残量をそのインピーダンスの中の抵抗分のみを
共振周波数を用いて検出することによってインク残量検
出が可能である。Based on these facts, as shown in Figure 2, the amount of remaining ink corresponds to the magnitude of its impedance, and in particular, the remaining amount of ink can be detected using only the resistance component of the impedance using the resonance frequency. By doing so, the remaining amount of ink can be detected.

しかし、インクの抵抗値即ち、インクの共振点における
インピーダンスが、インク残量の変化に対して変化する
変化量が、非共振点での変化量に比して第２図からも判
るように極めで小さくなってしまっているため、検出精
度は低い。However, as can be seen from Figure 2, the amount of change in the resistance value of the ink, that is, the impedance at the resonance point of the ink, with respect to changes in the remaining amount of ink is extremely large compared to the amount of change at the non-resonance point. Detection accuracy is low because it is small.

即ち、本質的にこの検知装置では検知精度は向上しない
。That is, this detection device essentially does not improve the detection accuracy.

また抵抗分だけでないインピーダンス全体を検知する場
合であっても矩形波を使って検知してぃるので、十分な
検出精度は七からない。Furthermore, even when detecting the entire impedance, not just the resistance, it is detected using a rectangular wave, so the detection accuracy is not sufficient.

〈発明の目的〉 本発明の目的はインク残量をそのインピーダンスを用い
て検出し、さらに検出精度の高い方法。<Object of the Invention> The object of the invention is to provide a method for detecting the remaining amount of ink using its impedance, and with high detection accuracy.

装置を提供することである。The purpose is to provide equipment.

〈本発明の構成〉 これらの事に鑑み、本発明者等はインピーダンスを計測
する廃用いる印加電圧の周波数を選ぶとともに、印加電
圧の波形を正弦波又は略正弦波状にすることによって非
常に高感度にインク残量を検出することができるように
なった。<Structure of the present invention> In view of the above, the present inventors have achieved very high sensitivity by selecting the frequency of the unused applied voltage for measuring impedance and by making the waveform of the applied voltage into a sine wave or approximately sine wave. It is now possible to detect the amount of ink remaining.

即ち、本発明は液体供給経路又は液体貯溜部内に少なく
とも２ケ所設けた電極に略正弦波交流電圧を印加し、前
記電極間に生ずる電流に基づいて計測されるインピーダ
ンスから前記電極間に存在する液体量を計測するように
したものである。That is, the present invention applies a substantially sinusoidal AC voltage to at least two electrodes provided in a liquid supply path or a liquid reservoir, and determines the amount of liquid present between the electrodes from the impedance measured based on the current generated between the electrodes. It is designed to measure quantity.

〈実施例〉 以下、本発明を実施例に従って説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be explained according to examples.

第３図は実施例の１つで、正弦波発振器１３からの正弦
波信号を抵抗Ｒを介してインク液タンク１４内の下方に
設けた２つの電極１４＋、１４２の一方に接続し、もう
一方の電極１４２は接地しである。正弦波信号はくここ
では１００Ｈｚ〜５　（ｌ　ＯＫＨ２のものを用いた）
特にＩＫＨ，（１０ＫＨｚの周波数が周波数変動や周囲
温度変化等に対し、安定した検出精度を得るのに適当で
あった。正弦波信号は抵抗ｒ（とインク液タンク１４内
のインク液量に応じたインピーダンスとによって分圧さ
れた電圧■１が整流回路１５に入力され、整流後の電圧
はコンパレータＣＯＭＰの一方の入力端に与えられ、コ
ンパレータＣ０ＨＰのもう一方の入力端には電圧可変の
基準電圧ｖＲＥ、Ｐが入力されている。FIG. 3 shows one embodiment in which a sine wave signal from a sine wave oscillator 13 is connected via a resistor R to one of two electrodes 14+ and 142 provided below in the ink liquid tank 14, and the other The electrode 142 is grounded. Here the sine wave signal is 100Hz ~ 5 (I used OKH2)
In particular, the IKH (10 KHz frequency was suitable for obtaining stable detection accuracy against frequency fluctuations, ambient temperature changes, etc.). The voltage 1 divided by the impedance of vRE, P is input.

インクのインピーダンスは印加される正弦波の周波数が
決まるとインク残量（第３図の中、１４３で示す）によ
って一義的に定まり、この値はインク残量が少なくなる
につれて大きな値をとる。この時、周波数は最も検出精
度が」ニがる値に設定する。The impedance of the ink is uniquely determined by the remaining amount of ink (indicated by 143 in FIG. 3) once the frequency of the applied sine wave is determined, and this value takes a larger value as the remaining amount of ink decreases. At this time, the frequency is set to a value that increases the detection accuracy the most.

抵抗Ｒとインク残量に応じたインピーダンスで分圧され
た電圧Ｖｐ（交流）は整流回路１５で平滑化され、前記
電圧ｖＰに相当する直流電圧に変換されるのでこの直流
電圧を基準電圧ＶＲＥＩＰ　と比較すれば、インク残ｆ
ｉｌ１４３が所定量以下になるとインク切れ信号、或い
はインク量不足信号をＶ。Ｕ、ｒに出力することができ
る。The voltage Vp (AC) divided by the resistor R and the impedance according to the remaining amount of ink is smoothed by the rectifier circuit 15 and converted to a DC voltage corresponding to the voltage vP, so this DC voltage is used as the reference voltage VREIP. If you compare, the ink remaining f
When il143 becomes less than a predetermined amount, an ink out signal or an ink amount insufficient signal is sent to V. It can be output to U and r.

第３図の実施例では電圧１４１，１４２はインク液タン
ク１４の下方に距離２０〜６０朋の間隔で′設けてあり
、正弦波交流電圧は５Ｖ（波高値は士約７Ｖ）で周波数
が１００Ｈ□〜５００ＫＨ２の間で良好なインク残量検
出精度を得た。特に周波数はと４ＫＨ２の開で高い検出
感１３の出力を、インクを白矢印方向へ供給するインク
供給経路１６中に配した電極１６１，１６２に加え、こ
れら電極の間のインク１に応じたインピーダンスと、サ
ーミスタＴ　ｉ（と可変抵抗ＶＲを含む抵抗Ｒとの分圧
でｖＰを得るようにしている。この回路では、周囲温度
の変化によるインクのインピーダンスの変化がインク残
量検出精度を低下させるのを防ぐよう温度補償のための
サーミスタＴ　Ｈが用いられている。勿論このサーミス
タは所望の温度−抵抗特性のものを選択して用い、第４
図の位置の他に配されるようにしてもよい。この結果非
常に検出感度が良く、しかも、環境、温度変化に左右さ
れず、インク残量検出を行うことができた。In the embodiment shown in FIG. 3, voltages 141 and 142 are provided below the ink liquid tank 14 at a distance of 20 to 60 mm, and the sinusoidal AC voltage is 5 V (peak value is about 7 V) and the frequency is 100 H. Good ink remaining amount detection accuracy was obtained between □ and 500KH2. In particular, the output of the detection sense 13, which is high at the open frequency of 4KH2, is added to the electrodes 161 and 162 arranged in the ink supply path 16 that supplies ink in the direction of the white arrow, and the impedance between these electrodes is determined according to the ink 1. vP is obtained by dividing the voltage between the thermistor T i (and the resistor R including the variable resistor VR). In this circuit, changes in ink impedance due to changes in ambient temperature reduce the accuracy of ink remaining amount detection. A thermistor T H for temperature compensation is used to prevent
It may be placed in a position other than the one shown in the figure. As a result, the detection sensitivity was very high, and the remaining amount of ink could be detected without being affected by environment or temperature changes.

第４図の実施例ではコンパレータＣＯＭＰの基準電圧”
ＲｌＣＦを抵抗アレイ（３“４なる抵抗値のＲ１ｌＲ２
１Ｒ３、Ｒ＜を並べた）を用いて簡単に切換えられるよ
うにさせたものである。In the embodiment shown in FIG. 4, the reference voltage of the comparator COMP is
RlCF is a resistor array (R1lR2 with a resistance value of 3"4)
1R3, R<) can be used for easy switching.

第５図は更に他の実施例で、特に正弦波発振器１３１の
具体的回路の一例と整流回路１５１の具体的回路の一例
を示している。インク液タンク　１７には検知用電極が
底になく側面に設けである。またコンパレータＣＯＭＰ
には出力端から非反転入力端子（十）側にヒステリシス
形成用の抵抗ＲＩ（が配されている。FIG. 5 shows still another embodiment, particularly showing an example of a specific circuit of the sine wave oscillator 131 and an example of a specific circuit of the rectifier circuit 151. The ink liquid tank 17 has a detection electrode not on the bottom but on the side. Also, the comparator COMP
A resistor RI (for forming hysteresis) is arranged from the output end to the non-inverting input terminal (10) side.

〈発明の効果〉 以上、実施例を挙げて説明したごとく、本発明ではイン
ク液等液体の量の検出としての電気的検出装置にあって
従来矩形波を電極間の液体に印加していたものを、正弦
波にし、しかも共振周波数でない（特に共振周波数より
低い周波数）周波数でインピーダンス変化を検出するよ
うにしたため、従来の矩形波による低い検出精度にくら
べ、本発明では正弦波またはそれに近い略正弦波（即ち
高周波成分を含まない）を用いることによって、検出精
度を飛躍的に高めることができた。<Effects of the Invention> As described above with reference to embodiments, the present invention provides an electrical detection device for detecting the amount of liquid such as ink liquid, which conventionally applies a rectangular wave to the liquid between electrodes. is made into a sine wave, and the impedance change is detected at a frequency that is not the resonant frequency (particularly a frequency lower than the resonant frequency).Compared to the low detection accuracy caused by the conventional rectangular wave, the present invention uses a sine wave or a substantially sine wave close to it. By using waves (that is, those that do not contain high-frequency components), detection accuracy could be dramatically improved.

本発明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の液
体の検出や液状的にふるまう少ながらず電気伝導を通す
ものの量的検出を行いうるものである。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but is capable of detecting various types of liquids and quantitatively detecting liquids that behave like liquids and conduct electricity to a certain extent.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図はインク液量を電気的に検出している従来の検出
回路構成例で、矩形波を電極間のインクに印加してイン
クの抵抗成分のみを検出している。 第２図は一般のインク液の電気的特性のうち印加周波数
−インピーダンス特性のカーブを３種の実施例である。 １１　・・・・矩形波発生器 ＋２．１４．］７・・・・・・インク液タンク１３・・
・・・・正弦波発振器 １５．１５１・・・・・・整流回路 １６・・・・・・　インク供給経路 ＣＯＭＰ・・・・・・電圧比較器 代理人　弁理士　野　１）義　親FIG. 1 shows an example of the configuration of a conventional detection circuit that electrically detects the amount of ink, in which a rectangular wave is applied to the ink between the electrodes and only the resistance component of the ink is detected. FIG. 2 shows three examples of applied frequency-impedance characteristic curves among the electrical characteristics of general ink liquid. 11...Square wave generator +2.14. ]7... Ink liquid tank 13...
... Sine wave oscillator 15.151 ... Rectifier circuit 16 ... Ink supply path COMP ... Voltage comparator agent Patent attorney No 1) Father-in-law

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、液体供給経路又は液体貯溜部内に少なくとも２ケ所
電極を設け、該電極に略正弦波交流電圧を印加し、両電
極間に生ずる電流に基づいて検出されるインピーダンス
から、前記電極間液量を検出するようになした液量検出
装置。 ２、前記略正弦波交流の周波数として前記液体の共振周
波数以下の周波数を用いた特許請求の範囲第１項記載の
液量検出装置。[Scope of Claims] 1. Electrodes are provided at at least two locations in the liquid supply path or the liquid reservoir, a substantially sinusoidal AC voltage is applied to the electrodes, and from the impedance detected based on the current generated between the two electrodes, A liquid amount detection device configured to detect the amount of liquid between the electrodes. 2. The liquid amount detection device according to claim 1, wherein a frequency equal to or lower than the resonant frequency of the liquid is used as the frequency of the substantially sinusoidal alternating current.