專利名稱：印刷裝置、以及印刷材料狀態(tài)的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印刷材料的狀態(tài)的檢測(cè)，尤其涉及利用壓電元件檢測(cè)印刷材料的狀態(tài)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在安裝墨盒來(lái)進(jìn)行印刷的印刷裝置(例如噴墨打印機(jī))中，公知有各種判定所容納的墨水的剩余量的方法。這些方法之一是將配置在墨盒中的壓電元件用作判定墨水剩余量的傳感器。具體來(lái)說(shuō)，向壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓使壓電元件振動(dòng)后，壓電元件以與墨水剩余量相應(yīng)的固有振動(dòng)頻率振動(dòng)(共振)。測(cè)定由于該振動(dòng)而從壓電元件輸出的電壓的頻率，從而判定墨盒內(nèi)是否含有預(yù)定量以上的墨水剩余量(例如專利文獻(xiàn)1)。
然而，在利用傳感器的檢測(cè)中，有時(shí)來(lái)自傳感器的信號(hào)(電壓)的大小有波動(dòng)，從而無(wú)法正確檢測(cè)。例如，若來(lái)自傳感器的信號(hào)過(guò)大，則有時(shí)對(duì)來(lái)自傳感器的信號(hào)進(jìn)行放大的放大器飽和，從而不能根據(jù)來(lái)自傳感器的信號(hào)進(jìn)行正常的放大。此外，若傳感器的信號(hào)過(guò)小，則有時(shí)不能可靠地檢測(cè)出信號(hào)。為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，公知有根據(jù)傳感器的信號(hào)的大小來(lái)改變放大器的放大增益的技術(shù)，和利用電流偏置電路來(lái)擴(kuò)大放大器的工作范圍的技術(shù)。
但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)不考慮各個(gè)傳感器的特性差異(例如制造誤差引起的差異)就應(yīng)用在將壓電元件用作傳感器的墨水剩余量的判定中時(shí)，有可能難以根據(jù)壓電元件的特性做出正確的判定。這樣的問(wèn)題不僅限于墨盒的墨水剩余量的判定，在將壓電元件用作傳感器來(lái)判定印刷材料的狀態(tài)時(shí)也存在該問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在將壓電元件用作傳感器來(lái)判定印刷材料的狀態(tài)時(shí)提高其判定精度。
為了解決至少一個(gè)上述問(wèn)題，本發(fā)明的方式提供了一種安裝有配置了壓電元件的印刷材料容納體的印刷裝置。本發(fā)明第一方式的印刷裝置具有電壓施加部，為了使所述壓電元件振動(dòng)而向所述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓；測(cè)定部，用于測(cè)定從振動(dòng)的所述壓電元件輸出的輸出電壓的頻率；切換機(jī)構(gòu)，其可將所述壓電元件和所述測(cè)定部切換為連接狀態(tài)和非連接狀態(tài)；切換控制部，其在施加所述驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)使所述切換機(jī)構(gòu)為所述非連接狀態(tài)，并在施加所述驅(qū)動(dòng)電壓后在待機(jī)期間使所述切換機(jī)構(gòu)為所述連接狀態(tài)，將所述所述輸出電壓提供給所述測(cè)定部，并且，該切換控制部改變所述待機(jī)期間，使得在使所述切換機(jī)構(gòu)為所述連接狀態(tài)時(shí)所述輸出電壓的大小為可通過(guò)所述測(cè)定部測(cè)定所述輸出電壓的頻率的大?。灰约芭袛嗖?，基于由所述測(cè)定部測(cè)定的頻率來(lái)判定所述印刷材料容納體的印刷材料。
來(lái)自壓電元件的輸出電壓的大小在施加驅(qū)動(dòng)電壓后隨著時(shí)間衰減。在本發(fā)明第一方式的印刷裝置中，通過(guò)改變直到施加驅(qū)動(dòng)電壓后將壓電元件和測(cè)定部連接起來(lái)的待機(jī)期間，將來(lái)自壓電元件的輸出電壓的大小調(diào)整為可通過(guò)測(cè)定部測(cè)定的大小。因此，能夠提高測(cè)定部中頻率測(cè)定的可靠性，從而能夠高精度判定印刷材料的狀態(tài)。
即使在壓電元件的輸出特性由于制造誤差而變動(dòng)時(shí)也能夠高精度判定印刷材料的狀態(tài)。
此外，能夠參照存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的信息來(lái)改變?yōu)楹线m的待機(jī)期間。因此，更能夠高精度判定印刷材料的狀態(tài)。
通過(guò)一邊改變待機(jī)時(shí)間一邊反復(fù)測(cè)定頻率，能夠提高頻率測(cè)定的可靠性。
由于能夠根據(jù)壓電元件的制造誤差來(lái)適當(dāng)?shù)馗淖兇龣C(jī)期間，所以能夠進(jìn)一步提高頻率測(cè)定的可靠性。
能夠避免放大部飽和從而難以測(cè)定頻率的問(wèn)題。其結(jié)果是能夠高精度地判定印刷材料的狀態(tài)。
此外，能夠高精度判定印刷材料是否在預(yù)定量以上。
另外，本發(fā)明能夠以各種方式實(shí)現(xiàn)，例如可以作為判定印刷材料容納體內(nèi)的印刷材料的狀態(tài)的方法等的方法發(fā)明來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，本發(fā)明還可以通過(guò)用于實(shí)現(xiàn)上述方法或印刷裝置的功能的計(jì)算機(jī)程序、記錄該計(jì)算機(jī)程序的記錄介質(zhì)、以及包括該計(jì)算機(jī)程序并在載波內(nèi)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號(hào)等的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。


圖1是包括第一實(shí)施例的印刷裝置的印刷系統(tǒng)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖；圖2是示意主控制電路40的電氣結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖3是示意子控制電路50及墨盒70的電氣結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖4中的(a)是墨盒70的主視圖，(b)是墨盒70的側(cè)視圖；圖5是示意配置在墨盒70的框體上的傳感器72的截面(圖4中的B-B截面)的截面圖；圖6是示意第一實(shí)施例的墨水剩余量判定處理的處理例程的流程圖；圖7是頻率測(cè)定處理中的時(shí)序圖；圖8是對(duì)待機(jī)期間的確定進(jìn)行示意的說(shuō)明圖；圖9是示意第二實(shí)施例的墨水剩余量判定處理的處理例程的流程圖；圖10是關(guān)于第二實(shí)施例的待機(jī)期間T2的變化進(jìn)行說(shuō)明的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖并基于實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
A.第一實(shí)施例·印刷裝置及墨盒的結(jié)構(gòu)參照?qǐng)D1來(lái)說(shuō)明第一實(shí)施例的印刷裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)。圖1是包括第一實(shí)施例的印刷裝置的印刷系統(tǒng)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。
印刷系統(tǒng)具有印刷裝置20和計(jì)算機(jī)90。印刷裝置20經(jīng)由連接器80與計(jì)算機(jī)90相連接。
印刷裝置20具有副掃描進(jìn)給機(jī)構(gòu)、主掃描進(jìn)給機(jī)構(gòu)、頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及控制包括各機(jī)構(gòu)的整個(gè)印刷裝置20的主控制電路40。副掃描進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有送紙電機(jī)22和滾筒26，該機(jī)構(gòu)通過(guò)將送紙電機(jī)22的旋轉(zhuǎn)傳遞給滾筒26而在副掃描方向上搬運(yùn)用紙P。主掃描機(jī)構(gòu)具有托架電機(jī)24、滑輪38、張架在托架電機(jī)34和滑輪38之間的驅(qū)動(dòng)帶36、以及與滾筒26的軸平行設(shè)置并可滑動(dòng)地保持托架30的滑動(dòng)軸34。主掃描機(jī)構(gòu)通過(guò)將托架電機(jī)24的旋轉(zhuǎn)傳達(dá)給托架30而使托架30在主掃描方向(滑動(dòng)軸34的軸向)上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有被搭載在托架30上的印刷頭單元60，該機(jī)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)印刷頭單元60而使墨水噴到用紙P上。印刷裝置20還具有將用戶的指示傳達(dá)給主控制電路40的接口，即操作面板32。
印刷頭單元60具有印刷頭68和墨盒安裝部(省略圖示)，并且在墨盒安裝部中安裝有六個(gè)墨盒70。印刷頭單元60還具有子控制電路50。
參照?qǐng)D2及圖3對(duì)印刷裝置20的電氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖2是示意主控制電流40的電氣結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。圖3是示意子控制電路50及墨盒70的電氣結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
首先對(duì)墨盒70的電氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，如圖3所示，墨盒70具有被容納在后述的墨盒70中并用于墨水剩余量的判定處理(以下稱墨水剩余量判定處理)的壓電元件720、以及同樣用于墨水剩余量的判定處理并存儲(chǔ)元件信息DI的存儲(chǔ)器ME。壓電元件720和存儲(chǔ)器ME分別經(jīng)由設(shè)置在墨盒70外側(cè)表面上的端子(圖示省略)，在安裝時(shí)與子控制電路50電連接。另外，在圖3中只圖示了六個(gè)墨盒70中的兩個(gè)，為了避免圖面復(fù)雜而省略了其他四個(gè)。元件信息DI是關(guān)于安裝在墨盒70上的壓電元件720的合適的待機(jī)期間T2的值。元件信息DI基于墨盒70的制造時(shí)的評(píng)價(jià)測(cè)試而確定，并在制造時(shí)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器ME中。關(guān)于待機(jī)期間T2將在后面說(shuō)明。
主控制電路40具有CPU 41、PROM 42、RAM 43、生成時(shí)鐘信號(hào)的發(fā)送器44、與周邊設(shè)備(例如送紙電機(jī)22、托架電機(jī)24、子控制電路50)進(jìn)行信號(hào)交換的周邊設(shè)備輸入輸出部(PIO)45、后述的驅(qū)動(dòng)電壓生成電路46、以及驅(qū)動(dòng)緩沖器47。驅(qū)動(dòng)緩沖器47被作為向印刷頭68提供點(diǎn)的導(dǎo)通、關(guān)斷信號(hào)的緩沖器來(lái)使用。這些通過(guò)總線49相互連接。此外，總線49也與上述的連接器80相連接。其結(jié)果是，這些各結(jié)構(gòu)要素相互可進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。此外，在主控制電路40中還設(shè)有分配輸出器48，用于將來(lái)自驅(qū)動(dòng)電壓生成電路46的輸出電壓以預(yù)定的定時(shí)分配給印刷頭68。主控制電路40與送紙電機(jī)22和托架電機(jī)24的轉(zhuǎn)動(dòng)同步，并以預(yù)定的定時(shí)將點(diǎn)數(shù)據(jù)輸出給驅(qū)動(dòng)緩沖器47。
驅(qū)動(dòng)電壓生成電路46是生成頭驅(qū)動(dòng)電壓PS和傳感器驅(qū)動(dòng)電壓DS的電路，其中的頭驅(qū)動(dòng)電壓PS經(jīng)由分配輸出器48而被提供給印刷頭68，傳感器驅(qū)動(dòng)電壓DS經(jīng)由子控制電路50而被提供給上述的墨盒70的壓電元件720。以下將傳感器驅(qū)動(dòng)電壓DS簡(jiǎn)稱為“驅(qū)動(dòng)電壓”。驅(qū)動(dòng)電壓生成電路46能夠基于CPU 41所指示的電壓波形數(shù)據(jù)，生成具有任意波形的電壓。
具體地說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電壓生成電路46具有沒(méi)有圖示的運(yùn)算器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(D/A轉(zhuǎn)換器)和放大電路。運(yùn)算器利用電壓波形數(shù)據(jù)生成表示想要生成的電壓波形的數(shù)字信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換器將所生成的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。放大電路將模擬信號(hào)放大，從而生成具有預(yù)期波形的電壓。
子控制電路50是與主控制電路40協(xié)同工作，從而執(zhí)行與墨盒70有關(guān)的處理的電路。圖3中選擇性地示出了這些處理中墨水剩余量判定處理所必需的部分。如圖3所示，子控制電路50具有計(jì)算機(jī)51、三個(gè)開(kāi)關(guān)SW1～SW3和放大部52。
計(jì)算機(jī)51具有CPU 511、PROM 512、RAM 513、與主控制電路40進(jìn)行信號(hào)交換的接口514、與子控制電路50內(nèi)部的結(jié)構(gòu)元件以及墨盒70進(jìn)行信號(hào)交換的輸入輸出部(SIO)515。它們彼此通過(guò)總線519進(jìn)行連接。計(jì)算機(jī)51可經(jīng)由接口514與主控制電路40進(jìn)行信號(hào)交換。計(jì)算機(jī)51可經(jīng)由SIO 515控制三個(gè)開(kāi)關(guān)SW1～SW3。計(jì)算機(jī)51可經(jīng)由SIO 515接收來(lái)自放大部52的輸出。在安裝有墨盒70的時(shí)候，計(jì)算機(jī)51能夠經(jīng)由SIO515與上述的存儲(chǔ)器ME連接，并能夠獲取存儲(chǔ)器ME中所存儲(chǔ)的信息。
第一開(kāi)關(guān)SW1及第二開(kāi)關(guān)SW2是具有兩個(gè)端子的單通道的模擬開(kāi)關(guān)，并可在一個(gè)端子與另一個(gè)端子電連接的狀態(tài)(以下稱連接狀態(tài))和沒(méi)有電連接的狀態(tài)(以下稱非連接狀態(tài))之間切換。第一開(kāi)關(guān)SW1的一個(gè)端子與上述驅(qū)動(dòng)電壓DS的輸入線連接，另一個(gè)端子與第二開(kāi)關(guān)SW2及第三開(kāi)關(guān)SW3連接。第二開(kāi)關(guān)SW2的一個(gè)端子與第一開(kāi)關(guān)SW1及第三開(kāi)關(guān)SW3連接，另一個(gè)端子與放大部52相連接。
第三開(kāi)關(guān)SW3是六通道的模擬開(kāi)關(guān)。第三開(kāi)關(guān)SW3的一側(cè)的一個(gè)端子與第一開(kāi)關(guān)SW1及第二開(kāi)關(guān)SW2連接，另一側(cè)的六個(gè)端子分別與分別安裝在六個(gè)墨盒70上的壓電元件720的一個(gè)電極相連接。通過(guò)切換第三開(kāi)關(guān)SW3來(lái)選擇六個(gè)墨盒70的壓電元件720中的某一個(gè)。這三個(gè)開(kāi)關(guān)SW1～SW3的切換控制將在后面的墨水剩余量判定處理的說(shuō)明中詳細(xì)描述。
放大部52包括運(yùn)算放大器，從而當(dāng)所供給的電壓小于參考電壓Vref(0V)時(shí)輸出低信號(hào)，當(dāng)所供給的電壓在參考電壓Vref以上時(shí)輸出高信號(hào)，即起比較器的作用。因此，來(lái)自放大器52的輸出信號(hào)QC(以下稱為放大部輸出)是只由高信號(hào)和低信號(hào)構(gòu)成的數(shù)字信號(hào)。
參照?qǐng)D4和圖5，以傳感器的構(gòu)造為中心來(lái)說(shuō)明墨盒70的構(gòu)造。圖4中的(a)是墨盒70的主視圖，(b)是墨盒70的側(cè)視圖。圖5是示出配置在墨盒70的框體上的傳感器72的截面(圖4中的B-B截面)的截面圖。
墨盒70具有框體71、供墨口74、以及包括上述壓電元件720的傳感器72。而且，墨盒70還具有用于將上述存儲(chǔ)器ME及壓電元件720電連接到上述子控制電路50中的端子，但省略了對(duì)它們的圖示。
如圖4所示，框體71的內(nèi)部具有用于容納墨水的容納室，容納室被劃分肋板77劃分成主容納室MRM、第一子容納室SRM1和第二子容納室SRM2。主容納室MRM占據(jù)整個(gè)容納室容積的大部分。第一子容納室SRM1在底面與供墨口74連通。第二子容納室SRM2在底面附近與主容納室MRM連通。
如圖5所示，傳感器72具有上述壓電元件720和傳感器附件725。壓電元件720由壓電部721和夾持壓電部721的兩個(gè)電極722、723構(gòu)成，該壓電元件720配置在傳感器附件725上。壓電部721由所謂的壓電材料，如鋯鈦酸鉛(Pb(ZrxTi1-x)O3PZT)形成。傳感器附件725中，橋流路BR被大體形成為“コ”形。橋流路BR的一端通過(guò)形成在框體71的側(cè)面上的第一側(cè)面孔75與上述第一子容納室SRM1連通，另一端通過(guò)形成在框體71的側(cè)面上的第二側(cè)面孔76與上述第二子容納室SRM2連通。在傳感器附件725中，橋流路BR與壓電元件720之間被形成薄膜狀。通過(guò)這樣來(lái)構(gòu)成，使得包括橋流路BR的周邊部分能夠與壓電元件720一同共振。
在圖4和圖5中，墨盒70中所容納的墨水如箭頭所示那樣進(jìn)行流動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，主容納室MRM中所容納的墨水從底面附近流入第二子容納室SMR2。流入到第二子容納室SMR2的墨水經(jīng)過(guò)第二側(cè)面孔76、傳感器附件725的橋流路BR以及第一側(cè)面孔75而流入第一子容納室SMR1。然后，流入到第一子容納室SMR1的墨水經(jīng)過(guò)供墨口74而被供應(yīng)到印刷頭單元60。
這里，圖5中的(a)示出了墨盒70中有預(yù)定量以上的墨水的狀態(tài)(以下稱為有墨水時(shí))。在有墨水時(shí)，墨水被填充到上述橋流路BR中。即，成為在壓電元件720的周邊部分填充有墨水的狀態(tài)。另一方面，圖5中的(b)示出了墨盒70中只有不足預(yù)定量的墨水的狀態(tài)(以下稱為沒(méi)有墨水時(shí))。在沒(méi)有墨水時(shí)，在上述橋流路BR中沒(méi)有墨水從第二子容納室SRM2流入到橋流路BR，從而沒(méi)有被墨水被填充到橋流路BR中。即，成為沒(méi)有在壓電元件720的周邊部分填充墨水的狀態(tài)。其結(jié)果是，壓電元件720在有墨水時(shí)和沒(méi)有墨水時(shí)具有不同的振動(dòng)頻率。即，在有墨水時(shí)，壓電元件720以第一固有振動(dòng)頻率H1(例如30KHz)振動(dòng)；在沒(méi)有墨水時(shí)，壓電元件720以第二具有振動(dòng)頻率H2(例如110KHz)振動(dòng)。
·墨水剩余量判定處理接下來(lái)，參照?qǐng)D6～圖8來(lái)說(shuō)明第一實(shí)施例的墨水剩余量判定處理。圖6是表示第一實(shí)施例的墨水剩余量判定處理的處理例程的流程圖。圖7是頻率測(cè)定處理中的時(shí)序圖。圖8是對(duì)待機(jī)期間的確定進(jìn)行示意的說(shuō)明圖。
墨水剩余量判定處理是針對(duì)各個(gè)墨盒70的每一個(gè)來(lái)判定各墨盒70所容納的墨水的剩余量是在預(yù)定量以上還是不足預(yù)定量的處理。本處理具體按以下那樣的時(shí)序來(lái)執(zhí)行。
·更換墨了盒70時(shí)；·印刷裝置20的電源接通時(shí)；·進(jìn)行了一定量的印刷之后(例如進(jìn)行了一頁(yè)印刷之后)；·對(duì)安裝在印刷頭68上的噴嘴執(zhí)行了清掃的處理(所謂的沖洗處理)之后。
開(kāi)始執(zhí)行墨水剩余量判定處理后，主控制電路40(CPU 41)從六個(gè)墨盒70中選擇作為處理對(duì)象的墨盒70(以下為處理對(duì)象墨盒)(步驟S101)。
主控制電路40取得關(guān)于所選擇的處理對(duì)象墨盒所具有的壓電元件720的上述元件信息DI(步驟S102)。具體而言，主控制電路40向子控制電路50的計(jì)算機(jī)51發(fā)送命令，使子控制電路50取得存儲(chǔ)在處理對(duì)象墨盒的存儲(chǔ)器ME中的元件信息DI。接收了命令的計(jì)算機(jī)51(CPU 511)根據(jù)命令的指示取得元件信息DI并發(fā)送給主控制電路40。取得元件信息DI后，主控制電路40參照元件信息DI來(lái)確定待機(jī)期間T2(步驟S 103)。關(guān)于待機(jī)期間T2將在后面說(shuō)明。
主控制電路40接下來(lái)利用所確定的待機(jī)期間T2執(zhí)行頻率測(cè)定處理(步驟S104)。參照?qǐng)D5所示的時(shí)序圖來(lái)說(shuō)明頻率測(cè)定處理。圖5所示的時(shí)鐘信號(hào)CLK、測(cè)定命令CM以及開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SS是在頻率測(cè)定處理中從主控制電路40的PIO 45發(fā)送給子控制電路50的計(jì)算機(jī)51的信號(hào)。測(cè)定命令CM中包含指示執(zhí)行頻率測(cè)定處理的命令和指定處理對(duì)象墨盒的信息。如上所述，驅(qū)動(dòng)電壓DS是從主控制電路40的驅(qū)動(dòng)電壓生成電路46經(jīng)過(guò)子控制電路50而施加給墨盒70的壓電元件720的電壓。輸出電壓RS是在施加了驅(qū)動(dòng)電壓DS后從振動(dòng)的壓電元件720由于壓電效應(yīng)而輸出的電壓。如上所述，放大部輸出QC是從放大部52向計(jì)算機(jī)51輸出的信號(hào)。
子控制電路50的計(jì)算機(jī)51在接收到開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SS的第一脈沖P1的時(shí)刻根據(jù)在先接收的測(cè)定命令CM來(lái)控制第三開(kāi)關(guān)SW3，從而使處理對(duì)象墨盒的壓電元件720處于與子控制電路50連接的狀態(tài)。進(jìn)而，計(jì)算機(jī)51在接收到開(kāi)關(guān)控制信號(hào)的第一脈沖P1的時(shí)刻將第一開(kāi)關(guān)SW1控制成連接狀態(tài)，將第二開(kāi)關(guān)SW2控制成非連接狀態(tài)。通過(guò)這樣，驅(qū)動(dòng)電壓生成電路46與處理對(duì)象墨盒的壓電元件720電連接，從而能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)電壓DS施加給壓電元件720。此外，放大部52與驅(qū)動(dòng)電壓生成電路46及壓電元件720電氣切斷，從而驅(qū)動(dòng)電壓DS不會(huì)被施加到放大部52。
在該狀態(tài)下，從驅(qū)動(dòng)電壓生成電路46輸出驅(qū)動(dòng)電壓DS，并施加給處理對(duì)象墨盒的壓電元件720。在驅(qū)動(dòng)電壓DS的施加結(jié)束的時(shí)刻，主控制電路40使開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SS產(chǎn)生第二脈沖P2。子控制電路50的計(jì)算機(jī)51在接收了開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SS的第二脈沖P2的時(shí)刻使第一開(kāi)關(guān)SW1為非連接狀態(tài)。將從使第一開(kāi)關(guān)SW1成為連接狀態(tài)的時(shí)刻開(kāi)始到使第二開(kāi)關(guān)SW2成為非連接狀態(tài)的時(shí)刻為止的期間稱為驅(qū)動(dòng)電壓施加期間T1。
驅(qū)動(dòng)電壓施加期間T1結(jié)束后，由驅(qū)動(dòng)電壓DS激勵(lì)起振動(dòng)的壓電元件720響應(yīng)于伴隨振動(dòng)的畸變而輸出輸出電壓RS。在產(chǎn)生上述第二脈沖P2后，在步驟S103確定的待機(jī)期間T2中，主控制電路40使開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SS產(chǎn)生第三脈沖P3。子控制電路50的計(jì)算機(jī)51在接收到開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SS的第三脈沖P3的時(shí)刻使第二開(kāi)關(guān)SW2成為連接狀態(tài)，其結(jié)果是，來(lái)自壓電元件720的輸出電壓RS被供應(yīng)放大部52。
放大部52如上述那樣起著比較器的作用，并如圖7所示，將與輸出電壓RS的波形相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)、即放大部輸出QC輸出給計(jì)算機(jī)51。子控制電路50的計(jì)算機(jī)51測(cè)定從放大部輸出QC的最開(kāi)始的上升沿E1開(kāi)始到第六個(gè)上升沿為止的期間T3(以下稱測(cè)定期間T3)。測(cè)定期間T3的測(cè)定是通過(guò)對(duì)測(cè)定期間T3中所包含的時(shí)鐘信號(hào)CLK的脈沖數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)而進(jìn)行的。計(jì)算機(jī)51基于所測(cè)定的測(cè)定期間T3計(jì)算出輸出電壓RS的頻率H。輸出電壓RS的頻率H與壓電元件720振動(dòng)的固有頻率相等。計(jì)算機(jī)51將計(jì)算出的頻率H發(fā)送給主控制電路40。
返回圖6繼續(xù)說(shuō)明。主控制電路40取得頻率H后，基于所取得的頻率H來(lái)判定處理對(duì)象墨盒的墨水剩余量(步驟S105)。當(dāng)所取得的頻率H與上述的第一固有頻率H1大體相等時(shí)，主控制電路40判斷為處理對(duì)象墨盒的墨水剩余量在預(yù)定量以上(步驟S106)。另一方面，當(dāng)所取得的頻率H與上述的第二固有頻率H2大體相等時(shí)，主控制電路40判定為處理對(duì)象墨盒的墨水剩余量不足預(yù)定量(步驟S107)。
主控制電路40將墨水剩余量的判定結(jié)果發(fā)送給計(jì)算機(jī)90。其結(jié)果是，計(jì)算機(jī)90能夠?qū)⒛Ｓ嗔康呐卸ńY(jié)果通知給用戶。
另外，從以上的說(shuō)明可知，本實(shí)施例中的主控制電路40和子控制電路50相當(dāng)于權(quán)利要求書中的電壓施加部。此外，子控制電路50中的放大部52和計(jì)算機(jī)51相當(dāng)于權(quán)利要求書中的測(cè)定部。然后，子控制電路50中的第二開(kāi)關(guān)SW2相當(dāng)于權(quán)利要求書中的切換機(jī)構(gòu)，主控制電路40和子控制電路50中的計(jì)算機(jī)51相當(dāng)于切換控制部。此外，主控制電路40相當(dāng)于判定部。
接下來(lái)，參照?qǐng)D8來(lái)說(shuō)明在步驟S103中參照元件信息DI而確定的待機(jī)期間T2。圖8是示出來(lái)自壓電元件720的輸出電壓RS的特性(以下也稱輸出特性)的一個(gè)例子和所對(duì)應(yīng)的待機(jī)期間T2的說(shuō)明圖。
圖8示出了將壓電元件a和壓電元件b用作上述傳感器72的壓電元件720時(shí)的輸出電壓RS的特性。圖8中的縱軸表示輸出電壓RS的振幅A。如圖7所示，振幅A表示輸出電壓RS的低電壓側(cè)的峰值與高電壓側(cè)的峰值之間的電壓差。振幅A例如以mVp-p(毫伏特峰值至峰值)為單位來(lái)表示，是表示輸出電壓RS的大小的指標(biāo)。圖8中的橫軸在將上述驅(qū)動(dòng)電壓施加期間T1的結(jié)束時(shí)刻(使第一開(kāi)關(guān)SW1成為非連接狀態(tài)時(shí))設(shè)定為t0時(shí)表示從t0開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間。經(jīng)過(guò)時(shí)間例如以μsec(微秒)為單位來(lái)表示。
由驅(qū)動(dòng)電壓DS激勵(lì)起的壓電元件a、b的振動(dòng)隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而衰減。與此同時(shí)，來(lái)自壓電元件a、b的輸出電壓RS的大小(振幅A)也如圖8所示那樣隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而衰減。
壓電元件a和壓電元件b通過(guò)相同的制造工序而制造。在壓電元件a和壓電元件b中，如圖8所示那樣輸出電壓RS的輸出特性不同是由于制造誤差的緣故。例如，由于制造誤差所引起的靜電電容量的不同、尺寸精度的不同(例如，強(qiáng)電介質(zhì)體或電極的厚度)，輸出電壓RS的初始輸出的振幅A和與經(jīng)過(guò)時(shí)間相對(duì)的輸出電壓RS的振幅A的衰減特性不同。
這里，為了能夠正確測(cè)定輸出電壓RS的頻率H，在上述的測(cè)定期間T3中，輸出電壓RS的振幅A需要在預(yù)定的可測(cè)定范圍內(nèi)。例如，當(dāng)輸出電壓RS的振幅A大于可測(cè)定范圍的上限值Vmax時(shí)，輸入電壓RS被輸入到放大部52后，放大部52飽和。放大部52一旦飽和后，在回歸到正常的工作狀態(tài)之前要耗費(fèi)一定的時(shí)間，從而無(wú)法輸出與輸出電壓RS的波形相應(yīng)的放大部輸出QC。而當(dāng)輸出電壓RS的振幅A小于可測(cè)定范圍的下限值Vmin時(shí)，放大部52不能正確進(jìn)行輸出電壓RS與參考電壓Vref的比較，從而無(wú)法輸出與輸出電壓RS的波形相應(yīng)的放大部輸出QC。其結(jié)果是，在任何一種情況下都不能正確測(cè)定輸出電壓RS的頻率。
輸出電壓RS的振幅A處于可測(cè)定范圍的期間根據(jù)壓電元件而不同，例如，對(duì)于壓電元件a，是從t1到t2的期間；對(duì)于壓電元件b，是從t3到t4的期間(參照?qǐng)D8)。因此，若能夠在該期間內(nèi)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定待機(jī)期間T2，使得其中包括測(cè)定期間T3，則能夠正確地測(cè)定輸入電壓RS的頻率H。例如，如圖8所示，將目標(biāo)值Vaim設(shè)定在可測(cè)定范圍內(nèi)。然后，將從t0開(kāi)始到輸出電壓RS的振幅A衰減到目標(biāo)值Vaim的時(shí)刻為止的期間設(shè)為待機(jī)期間T2即可。
在本實(shí)施例中，在制造墨盒70時(shí)評(píng)價(jià)壓電元件720的輸出電壓RS的輸出特性。然后，基于評(píng)價(jià)結(jié)果確定合適的待機(jī)期間T2，并將其作為元件信息DI存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器ME中。主控制電路40如上述那樣參照元件信息DI來(lái)改變待機(jī)期間T2，因此，能夠根據(jù)壓電元件720的制造誤差所引起的輸出電壓RS的輸出特性來(lái)將待機(jī)期間T2改變?yōu)楹线m的期間。對(duì)于元件信息DI，只要使得主控制電路40能夠通過(guò)參照該元件信息DI來(lái)確定合適的待機(jī)期間T2即可。元件信息DI如上所述可以是合適的待機(jī)期間T2本身，也可以是評(píng)價(jià)輸出特性的數(shù)據(jù)。
如以上所說(shuō)明的那樣，根據(jù)第一實(shí)施例的印刷裝置20，當(dāng)輸出電壓RS的大小(例如振幅A)處于可測(cè)定范圍時(shí)，改變待機(jī)期間T2，使得輸出電壓RS被供應(yīng)給放大部52。換言之，通過(guò)改變待機(jī)期間T2來(lái)將供應(yīng)給放大部52的輸出電壓RS的大小調(diào)整為適于頻率測(cè)定的大小。因此，放大部52能夠正確輸出與輸出電壓RS相應(yīng)的放大部輸出QC。因此，能夠正確測(cè)定輸出電壓RS的頻率H，從而提高墨水剩余量的判定精度。
主控制電路40由于參照元件信息DI來(lái)改變待機(jī)期間T2，所以能夠設(shè)定與由壓電元件720的制造誤差引起變動(dòng)的輸出電壓RS的輸出特性相應(yīng)的合適的待機(jī)期間T2。因此，即使在壓電元件720的輸出特性由于制造誤差而變動(dòng)時(shí)，也能夠高精度判定墨水剩余量。
此外，上述的可測(cè)定范圍由于是放大部52不飽和的范圍，所以能夠避免放大部52飽和從而難以進(jìn)行頻率測(cè)定的問(wèn)題。
B.第二實(shí)施例在第一實(shí)施例中，在墨盒70中搭載了存儲(chǔ)器ME，但在第二實(shí)施例中，是對(duì)墨盒70中沒(méi)有搭載存儲(chǔ)器ME的情況進(jìn)行說(shuō)明。第二實(shí)施例的印刷裝置的結(jié)構(gòu)除了在墨盒70中沒(méi)有搭載存儲(chǔ)器這一點(diǎn)以外，其他與第一實(shí)施例相同，所以省略其說(shuō)明，并對(duì)相同結(jié)構(gòu)使用相同的標(biāo)號(hào)。
·墨水剩余量判定處理參照?qǐng)D9和圖10來(lái)說(shuō)明第二實(shí)施例的墨水剩余量判定處理。另外，對(duì)于與第一實(shí)施例相同的處理適當(dāng)省略其說(shuō)明，主要說(shuō)明與第一實(shí)施例不同的處理。圖9是示出第二實(shí)施例的墨水剩余量判定處理的處理例程的流程圖。圖10是對(duì)第二實(shí)施例的待機(jī)期間T2的改變進(jìn)行說(shuō)明的說(shuō)明圖。
開(kāi)始執(zhí)行墨水剩余量判定處理后，主控制電路40(CPU 41)與第一實(shí)施例一樣，選擇處理對(duì)象墨盒(步驟S101)。接著，主控制電路40將待機(jī)期間T2設(shè)定為初始待機(jī)期間T20。(步驟S202)。
初始待機(jī)期間T20被預(yù)先設(shè)定并被存儲(chǔ)在主控制電路40的PROM 42中。初始待機(jī)期間T20是考慮了關(guān)于作為配置在墨盒70中的壓電元件720而制造的多個(gè)壓電元件的統(tǒng)計(jì)信息來(lái)確定的。圖10中示出了對(duì)多個(gè)壓電元件調(diào)查與各自的輸出電壓RS的輸出特性相應(yīng)的合適的待機(jī)期間(以下稱合適待機(jī)期間)，并計(jì)算出它們的概率分布PD(例如正態(tài)分部)的結(jié)果。這樣的統(tǒng)計(jì)信息所表示的合適待機(jī)期間的變動(dòng)例如是由上述的壓電元件的制造誤差所引起的。初始待機(jī)期間T20例如被設(shè)定為合適待機(jī)期間的平均值ta0。
接著，主控制電路40利用所設(shè)定的待機(jī)期間T2執(zhí)行頻率測(cè)定處理(步驟S203)。第二實(shí)施例中的頻率測(cè)定處理與參照?qǐng)D7說(shuō)明的第一實(shí)施例中的頻率測(cè)定處理相同，所以省略其說(shuō)明。
頻率測(cè)定處理結(jié)束后，主控制電路40是否判定能夠正確測(cè)定頻率H(步驟S204)。在第二實(shí)施例中，例如由于所設(shè)定的待機(jī)期間T2不符合配置在處理對(duì)象墨盒上的壓電元件720的輸出電壓RS的輸出特性，所以有時(shí)不能正確測(cè)定頻率H。主控制電路40例如在如下情況判定為不能正確測(cè)定頻率H(1)即使測(cè)定期間T3開(kāi)始后經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間，也無(wú)法檢測(cè)出放大部輸出QC的第一個(gè)上升沿E1時(shí)，(2)即使定期間T3開(kāi)始后經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間，也無(wú)法檢測(cè)出放大部輸出QC的第六個(gè)上升沿E6時(shí)，(3)測(cè)定出與假定的頻率H(與第一固有頻率H1或第二固有頻率H2大致相等的頻率)不同的頻率時(shí)。當(dāng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)能夠測(cè)定出假定的頻率H時(shí)，主控制電路40判定為能夠正確測(cè)定頻率H。
主控制電路40判斷為不能正確測(cè)定頻率H后(步驟S204否)，改變待機(jī)期間T2(步驟S205)。改變后的待機(jī)期間T2是考慮了上述的統(tǒng)計(jì)信息而設(shè)定的。具體來(lái)說(shuō)，利用從圖10所示的概率分布PD導(dǎo)出的信息(例如，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ)將待機(jī)期間T2從ta0改變?yōu)閠a1＝(ta0-σ)。在主控制電路40的PROM 42中存儲(chǔ)有預(yù)先計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，從而主控制電路40可以利用它來(lái)改變待機(jī)期間T2。
接著，主控制電路40返回步驟S203，利用改變后的待機(jī)期間T2再次執(zhí)行頻率測(cè)定處理。這樣，主控制電路40一邊改變待機(jī)期間T2(步驟S205)一邊反復(fù)執(zhí)行頻率測(cè)定處理(步驟S203)，直到判斷為能夠正確測(cè)定頻率H為止(步驟S204是)。待機(jī)期間T2例如像圖10所示那樣，按照第一次ta0、第二次ta1(ta0-σ)、第三次ta2(ta0+σ)、第四次ta3(ta0-2σ)、第五次ta4(ta0+2σ)而依次改變。
主控制電路40在判斷為能夠取得頻率H后(步驟S204是)，與第一實(shí)施例一樣，執(zhí)行墨水剩余量的判定后結(jié)束本處理(步驟S206～S208)。
如以上所說(shuō)明的那樣，根據(jù)第二實(shí)施例的印刷裝置20，一邊改變待機(jī)期間T2，換句話說(shuō)就是一邊檢索適于壓電元件720的待機(jī)期間T2，一邊反復(fù)頻率測(cè)定處理，因而能夠提高頻率測(cè)定的可靠性。其結(jié)果是，即使壓電元件720的輸出特性由于制造誤差而變動(dòng)，也能夠高精度地測(cè)定墨水剩余量。
另外，由于利用統(tǒng)計(jì)信息(例如上述的平均值ta0和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ)來(lái)改變待機(jī)期間T2，所以能夠根據(jù)壓電元件的制造誤差來(lái)適當(dāng)?shù)馗淖兇龣C(jī)期間T2。
C.變形例在上述第一實(shí)施例中，是通過(guò)一次的頻率測(cè)定處理來(lái)測(cè)定有墨水時(shí)的頻率(與第一固有頻率H1對(duì)應(yīng))和沒(méi)有墨水時(shí)的頻率(與第二固有頻率H2對(duì)應(yīng))，但是也可以分兩次來(lái)執(zhí)行測(cè)定沒(méi)有墨水時(shí)的頻率的處理和測(cè)定有墨水時(shí)的頻率的處理。此時(shí)，用于測(cè)定沒(méi)有墨水時(shí)的頻率的待機(jī)期間T2和用于測(cè)定有墨水時(shí)的頻率的待機(jī)期間T2作為元件信息DI也可以分別存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器ME中。這是因?yàn)橛袝r(shí)具有沒(méi)有墨水時(shí)的頻率的輸出電壓RS的輸出特性和具有有墨水時(shí)的頻率的輸出電壓RS的輸出特性不同的緣故。
在上述第一實(shí)施例中，若不能正確測(cè)定輸出電壓RS的頻率H，則與第二實(shí)施例一樣，一邊利用統(tǒng)計(jì)信息改變待機(jī)期間T2，一邊反復(fù)進(jìn)行頻率測(cè)定處理。這樣能夠使頻率測(cè)定的可靠性進(jìn)一步提高。
此外，在上述實(shí)施例中，作為印刷材料的狀態(tài)，是檢測(cè)墨水剩余量，但是作為檢測(cè)對(duì)象，不必限定于此，檢測(cè)印刷材料的溫度、濕度、密度、質(zhì)量、粘度或者壓力等都可以。根據(jù)壓電元件720的固有頻率隨著墨水的狀態(tài)的變化而變化的關(guān)系，可檢測(cè)墨水的各種狀態(tài)。
在上述實(shí)施例中，示出的是將本發(fā)明應(yīng)用到容納墨水的墨盒中的例子，但是并不限于此。也可以將本發(fā)明應(yīng)用到其他印刷材料，例如容納調(diào)色劑的調(diào)色劑墨盒中。
權(quán)利要求
1.一種印刷裝置，安裝有配置了壓電元件的印刷材料容納體，其包括電壓施加部，為了使所述壓電元件振動(dòng)而向所述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓；測(cè)定部，用于測(cè)定從振動(dòng)的所述壓電元件輸出的輸出電壓的頻率；切換機(jī)構(gòu)，其可將所述壓電元件和所述測(cè)定部切換為連接狀態(tài)和非連接狀態(tài)；切換控制部，其在施加所述驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)使所述切換機(jī)構(gòu)為所述非連接狀態(tài)，并在施加所述驅(qū)動(dòng)電壓后在待機(jī)期間使所述切換機(jī)構(gòu)為所述連接狀態(tài)，從而將所述輸出電壓供應(yīng)給所述測(cè)定部，并且，該切換控制部改變所述待機(jī)期間，使得在使所述切換機(jī)構(gòu)為所述連接狀態(tài)時(shí)所述輸出電壓的大小為可通過(guò)所述測(cè)定部測(cè)定所述輸出電壓的頻率那樣的大?。缓团袛嗖?，基于由所述測(cè)定部測(cè)定的頻率來(lái)判定所述印刷材料容納體的印刷材料。
2.如權(quán)利要求1所述的印刷裝置，其中，所述待機(jī)期間是考慮了輸出特性而被改變的，其中所述輸出特性是由所述壓電元件的制造誤差而引起變動(dòng)的特性，并與所述輸出電壓的大小有關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的印刷裝置，其中所述印刷材料容納體具有存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)與所述輸出特性有關(guān)的信息或基于所述輸出特性的信息，所述待機(jī)期間是參照所述存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的信息而被改變的。
4.如權(quán)利要求1所述的印刷裝置，其中，當(dāng)所述測(cè)定部不能測(cè)定所述輸出電壓的頻率時(shí)，所述電壓施加部再次施加所述驅(qū)動(dòng)電壓，所述測(cè)定部再次測(cè)定所述頻率，當(dāng)所述再次測(cè)定時(shí)，所述切換控制部改變所述待機(jī)期間。
5.如權(quán)力要求4所述的印刷裝置，其中，所述待機(jī)期間是考慮了與所述壓電元件的制造誤差有關(guān)的統(tǒng)計(jì)信息而被改變的。
6.如權(quán)利要求1所述的印刷裝置，其中，所述測(cè)定部具有用于放大所述輸出電壓的放大部，可由所述測(cè)定部測(cè)定的輸出電壓的大小是所述放大部不飽和的大小。
7.如權(quán)利要求1所述的印刷裝置，其中，所述印刷材料的狀態(tài)的判定，是所述印刷材料容納體中有預(yù)定量以上的印刷材料的狀態(tài)還是只有不足預(yù)定量的狀態(tài)的判定。
8.一種判定印刷材料的狀態(tài)的方法，其在安裝有配置了壓電元件的印刷材料容納體的印刷裝置中，利用所述壓電元件和用于測(cè)定電壓頻率的測(cè)定部來(lái)判定所述印刷材料容納體內(nèi)的印刷材料的狀態(tài)，所述方法包括在所述壓電元件和所述測(cè)定部不連接的狀態(tài)下，為了使所述壓電元件振動(dòng)而向所述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓的工序；在施加所述驅(qū)動(dòng)電壓后，在待機(jī)期間連接所述壓電元件和所述測(cè)定部，將從振動(dòng)的所述壓電元件輸出的輸出電壓提供給所述測(cè)定部的工序；在所述測(cè)定部中，測(cè)定所提供的所述輸出電壓的頻率的工序；和基于所述測(cè)定的頻率來(lái)判定所述印刷材料的狀態(tài)的工序，并且，所述待機(jī)期間被改變，使得將所述壓電元件和所述測(cè)定部連接起來(lái)時(shí)，所述輸出電壓的大小為可通過(guò)所述測(cè)定部測(cè)定頻率那樣的大小。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種印刷裝置及印刷材料狀態(tài)的檢測(cè)方法，能在將壓電元件用作傳感器來(lái)判定印刷材料的狀態(tài)時(shí)提高其判定精度。所述印刷裝置包括電壓施加部，為使配置在印刷材料容納體上的壓電元件振動(dòng)而對(duì)所述壓電元件施加驅(qū)動(dòng)電壓；測(cè)定部，用于測(cè)定從壓電元件輸出的輸出電壓的頻率；切換機(jī)構(gòu)，可將壓電元件和測(cè)定部切換為連接狀態(tài)和非連接狀態(tài)；切換控制部，在施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)使切換機(jī)構(gòu)為非連接狀態(tài)，并在施加驅(qū)動(dòng)電壓后在待機(jī)期間使切換機(jī)構(gòu)為連接狀態(tài)，將輸出電壓供給測(cè)定部；判定部，基于測(cè)定的頻率來(lái)判定印刷材料容納體的印刷材料狀態(tài)。切換控制部改變待機(jī)期間，使得在使切換機(jī)構(gòu)為連接狀態(tài)時(shí)輸出電壓的大小為可通過(guò)測(cè)定部測(cè)定頻率那樣的大小。
文檔編號(hào)G01F23/22GK1814450SQ20061000275
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
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