印刷裝置、印刷材料量檢測方法

專利名稱：印刷裝置、印刷材料量檢測方法
技術領域：
本發明涉及印刷裝置，特別涉及對印刷裝置上所安裝的印刷材料儲存容器內的印刷材料的量進行檢測的方法。
背景技術：
安裝在噴墨式印刷裝置上的墨水儲存容器具有用于檢測殘留墨水量的傳感器。在傳感器中例如使用壓電元件，所述壓電元件具有當施加電壓會進行伸縮的性質。在向壓電元件施加電壓后，傳感器會產生殘留振動并根據該殘留振動輸出輸出信號。當使用具有上述壓電元件的傳感器來檢測墨水量時，印刷裝置可以通過對壓電元件施加電壓并測量從傳感器輸出的輸出信號的頻率來判斷墨水儲存容器內是否殘留有墨水。具體地說，印刷裝置可以通過測量包含在輸出信號中的傳感器的振動頻率來判斷墨水儲存容器內是否殘留有墨水。
通過使施加于壓電元件的電壓的頻率為傳感器和儲存在墨水儲存容器內的墨水的共振頻率，增大了傳感器振動的振幅，從而提高了振動頻率的測量精度。
專利文獻1日本專利文獻特開2003-39707號公報。
然而，墨水儲存容器的傳感器在制造過程中會產生制造誤差，由于驅動傳感器的驅動信號是恒定的，因此即使墨水儲存容器內殘留有等量的墨水，從傳感器輸出的輸出信號也會有所差異。因此，根據傳感器的制造誤差、墨水的殘留狀態，有時壓電元件振動的振幅會變小，從而難以使壓電元件的振動頻率穩定以高精度地進行測量。結果，產生了無法高精度地測量墨水儲存容器內所儲存的墨水量的問題。

發明內容
本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提高對墨水儲存容器內所儲存的墨水量的判斷精度。
為了至少解決上述問題的一部分，作為第一方式，本發明提供一種對印刷材料儲存容器內所儲存的印刷材料的量進行測量的印刷裝置。
本發明的印刷裝置可裝卸地安裝有印刷材料儲存容器，所述印刷材料儲存容器具有存儲器和用于檢測所述印刷材料儲存容器內所儲存的印刷材料的量的壓電元件，本發明的印刷裝置包括取得單元，從所述存儲器取得與用于驅動所述壓電元件的驅動信號的頻率相關的頻率信息；提供單元，向所述壓電元件提供根據所述頻率信息而確定的頻率的所述驅動信號；檢測單元，在停止提供所述驅動信號后，對伴隨所述壓電元件的振動而輸出的應答信號進行檢測；測量單元，測量包含在所述應答信號中的所述壓電元件的振動頻率；以及判斷單元，根據所述振動頻率來判斷所述印刷材料儲存容器內是否存在所述印刷材料；所述驅動信號的頻率是低于第1基準頻率一定比率的第2基準頻率的1/(2k+1)(k為1以上的任意整數)倍，所述第1基準頻率是在所述印刷材料儲存容器內不存在所述印刷材料時的所述壓電元件的所述振動頻率。
根據本發明的印刷裝置，能夠以低于第1基準頻率一定比率的第2基準頻率的1/(2k+1)倍的頻率將驅動信號提供給壓電元件，從而可以提高儲存在印刷材料儲存容器內的印刷材料的量的檢測精度。
本發明的印刷裝置也可以采用以下方式所述頻率信息包含規定所述驅動信號的頻率的驅動信號頻率信息，所述提供單元以所述驅動信號頻率信息所規定的頻率向所述壓電元件提供所述驅動信號。
根據本發明的印刷裝置，可以容易地取得驅動信號的頻率，從而可以減輕印刷裝置的處理負荷。
本發明的印刷裝置也可以采用以下方式所述頻率信息包含規定所述第1基準頻率的第1基準頻率信息，所述印刷裝置還包括第1確定單元，根據所述第1基準頻率信息來計算所述第2基準頻率，將所述計算出的第2基準頻率的1/(2k+1)倍的數值確定為所述驅動信號的頻率。
另外，本發明的印刷裝置也可以采用以下方式所述頻率信息包含規定所述第2基準頻率的第2基準頻率信息，所述印刷裝置還包括第2確定單元，將所述第2基準頻率信息所規定的所述第2基準頻率的1/(2k+1)倍的數值確定為所述驅動信號的頻率。
根據本發明的印刷裝置，可以使用從印刷材料儲存容器所具有的存儲器取得的頻率信息而容易地計算出適于檢測印刷材料儲存容器內所儲存的印刷材料的量的驅動信號的頻率。
作為第二方式，本發明提供一種對印刷材料儲存容器內所儲存的印刷材料的量進行檢測的印刷裝置。
本發明的印刷裝置可裝卸地安裝有印刷材料儲存容器，所述印刷材料儲存容器具有壓電元件，用于檢測儲存在所述印刷材料儲存容器內的印刷材料的量；以及存儲器，存儲與包含在應答信號中的所述壓電元件的振動頻率相關的頻率信息，當所述印刷材料儲存容器內不存在所述印刷材料時，所述應答信號對提供給所述壓電元件的驅動信號進行應答并從所述壓電元件輸出；本發明的印刷裝置包括取得單元，從成為檢測對象的所述印刷材料儲存容器的所述存儲器取得所述頻率信息；存儲單元，預先存儲規定所述驅動信號的頻率的驅動信號頻率信息分別與分割可以取所述固有振動數的固有振動數范圍而得到的多個振動數范圍相關聯的振動數范圍信息；選擇單元，在所述多個振動數范圍中，選擇包含所述頻率信息所規定的所述振動頻率的適合振動數范圍；提供單元，以與所述適合振動數范圍相關聯的所述驅動信號頻率信息所規定的所述驅動信號的頻率，向所述印刷材料儲存容器的所述壓電元件提供所述驅動信號；檢測單元，在停止提供所述驅動信號后，檢測從所述壓電元件輸出的所述應答信號；測量單元，對包含在所述應答信號中的所述壓電元件的振動頻率進行測量；以及判斷單元，根據所述振動頻率來判斷所述印刷材料儲存容器內是否存在所述印刷材料；所述驅動信號的頻率是低于所述各個振動數范圍的最大頻率一定比率的頻率的1/(2k+1)(k為1以上的任意整數)倍的頻率。
根據本發明的印刷裝置，由于可以預先使驅動信號的頻率與每個振動數范圍相關聯，因此當檢測印刷材料儲存容器內所儲存的印刷材料的剩余量時，可以通過簡單的構成，以適于印刷材料儲存容器的驅動信號的頻率向壓電元件提供驅動信號。因此，通過使用本發明的印刷裝置，可以提高印刷材料的量的檢測精度。
在本發明中，上述各種方式可以酌情組合或省略一部分來應用。另外，除了上述印刷裝置以外，本發明還可以構成為印刷裝置的印刷材料檢測方法、用于使印刷裝置檢測印刷材料剩余量的計算機程序、以計算機可以讀取的方式來記錄該計算機程序的記錄介質等。無論何種構成，均可以酌情應用上述各種方式。作為計算機可以讀取的記錄介質，例如有軟盤、CD-ROM、DVD-ROM、磁光盤、IC卡、硬盤等各種介質。


圖1是示出第1實施例中的印刷系統的簡要構成的說明圖；圖2是示出第1實施例中的印刷頭單元的簡要結構的說明圖；圖3是示出第1實施例中的主控制部的電氣構成的說明圖；圖4是示出第1實施例中的輔助控制部和墨盒的電氣構成的說明圖；
圖5A、圖5B是例示第1實施例中的墨盒的結構的說明圖；圖6A、圖6B是例示第1實施例中的傳感器周邊部分的結構的剖視圖；圖7是例示第1實施例中的壓電元件的固有振動的波形的說明圖；圖8A、圖8B是例示第1實施例中的墨盒的固有振動數的誤差范圍的說明圖；圖9是例示第1實施例中的可檢測范圍的說明圖；圖10是說明第1實施例中的墨水量判斷處理的流程圖；圖11是對第1實施例中的驅動信號的生成進行說明的波形圖；圖12是說明第1實施例中的頻率測量處理的時序圖；圖13是例示第2實施例中的主控制部的內部構成的說明圖；圖14是例示第2實施例中的頻率表的說明圖。
具體實施例方式
下面，根據實施例，參照相應的附圖來說明本發明的實施方式。
A.第一實施例A1.系統構成使用圖1來說明第一實施例的印刷系統的簡要構成。圖1是示出印刷系統的簡要構成的說明圖。印刷系統具有打印機20和計算機90。打印機20通過連接器80與計算機90連接。
打印機20具有副掃描傳送機構、主掃描傳送機構、印刷頭控制機構、以及控制各個機構的主控制部40。副掃描傳送機構具有送紙馬達22和壓紙卷軸26。副掃描傳送機構通過將送紙馬達的旋轉傳送給壓紙卷軸而在副掃描方向上運送紙張P。主掃描傳送機構具有托架馬達32、皮帶輪38、張緊設置在托架32與皮帶輪38之間的驅動帶36、以及與壓紙卷軸26的軸并行設置的滑動軸34。滑動軸34可滑動地保持被固定在驅動帶36上的托架30。托架馬達32的旋轉通過驅動帶36傳送給托架30。托架30沿著滑動軸34在壓紙卷軸26的軸向(主掃描方向)上往復移動。印刷頭控制機構具有裝載在托架30上的印刷頭單元60。印刷頭控制機構驅動印刷頭向紙張P噴射墨水。打印機20還具有操作部70，用戶通過操作部70對打印機進行各種設定或確認打印機的狀態。
印刷頭單元60具有印刷頭和墨盒安裝部。在墨盒安裝部中安裝有6個墨盒100a～100f。印刷頭單元60還具有輔助控制部50。
使用圖2來說明印刷頭單元60的結構和墨盒的簡要結構。圖2是示出印刷頭單元60的簡要結構的說明圖。如圖2所示，印刷頭單元60具有安裝墨盒100a～100f的墨盒安裝部62和印刷頭69。另外，印刷頭單元60還具有圖1所示的輔助控制部50(在圖2中省略了圖示)。
由于墨盒100b～100f與墨盒100a的結構相同，下面以墨盒100a為例進行說明，而省略對墨盒100b～100f的說明。如圖2所示，墨水盒100a(在本實施例中，以后將簡稱為“墨盒”)具有筐體102；供墨口104，設置在筐體102的底部；傳感器110，設置在筐體102的一個側面的下方；端子板120，設置在筐體102的另一個側面上；以及存儲器130。
筐體102具有其內部儲存墨水的墨水儲存室103。墨水通過供墨口104排出。在傳感器110上設有2個電極，端子板120具有與設置在傳感器110上的2個電極連接的2個端子121、122。
墨盒100a的存儲器130存儲頻率信息135，該頻率信息135用于對墨盒100a內所儲存的墨水的量的判斷處理。頻率信息135表示用于驅動墨盒100a的壓電元件112的驅動信號的頻率，在制造墨盒100a時被寫入到存儲器130中。后面將說明頻率信息135。
墨盒安裝部62具有安裝各個墨盒的單獨安裝部62a～62f。單獨安裝部62a～62f分別具有墨水導入部64和端子板66。例如，當墨盒100a裝載在單獨安裝部62a中時，墨盒100a的供墨口104插入到墨水導入部64中，將墨水導向單獨安裝部62a的印刷頭69。另外，當墨盒100a裝載在單獨安裝部62a中時，單獨安裝部62a的端子板66的2個端子67、68與設置在墨盒100a上的端子板120的2個端子121、122電連接。各個單獨安裝部62a～62f的端子板66的2個端子67、68與輔助控制部50電連接。即，輔助控制部50通過2個端子板66、120與各個墨盒100a～100f的傳感器110電連接。
印刷頭69包括多個噴嘴和多個壓電元件，根據施加于各個壓電元件的電壓從各個噴嘴噴出墨滴，在紙張P上形成點(dot)。在本實施例中，壓電元件采用壓電陶瓷(piezo)元件。
A2.打印機的電路構成使用圖3、圖4來說明打印機20的電路構成。圖3是示出本實施例中的主控制部40的電氣構成的說明圖。圖4是示出本實施例中的輔助控制部50和墨盒100a的電氣構成的說明圖。
主控制部40具有CPU41、存儲器43、生成時鐘信號的振蕩器44、與周邊設備進行信號交換的周邊設備輸入輸出部(PIO)45、驅動信號生成電路46、驅動緩沖器47、以及分配輸出器48。所有這些均通過母線相連接。另外，母線49也與連接器連接，主控制部40通過母線49和連接器80與計算機90連接。通過上述連接，以上的各個構成要素可以相互交換數據。
驅動緩沖器47用作向印刷頭69提供印刷頭的on/off信號的緩沖器。分配輸出器48以規定的定時將驅動信號生成電路46提供的驅動信號分配給印刷頭69。
驅動信號生成電路46生成印刷頭驅動信號PS和傳感器驅動信號DS，所述印刷頭驅動信號PS通過分配輸出器48提供給印刷頭69，所述傳感器驅動信號DS通過輔助控制部50提供給墨盒100a～100f的傳感器110的壓電元件112。在本實施例中，后面的“驅動信號”是指傳感器驅動信號。驅動信號生成電路46通過輔助控制部50將生成的驅動信號DS提供給傳感器110。
具體地說，驅動信號生成電路46具有未圖示的運算器、數字/模擬轉換器(D/A轉換器)、以及放大電路。運算器生成表示使用電壓波形數據而應生成的電壓的波形的數字信號。D/A轉換器將生成的數字信號轉換為模擬信號。放大電路放大模擬信號并生成具有期望波形的驅動信號。
輔助控制部50是與主控制部協作執行與墨盒100a～100f相關的處理的電路。圖4選擇性地示出了與墨盒100a～100f相關的處理中墨水量判斷處理所需要的部分。如圖4所示，輔助控制部50具有計算機51、3個開關SW1～SW3、放大部52。
計算機51具有CPU511、存儲器513、接口514、以及用于與輔助控制部50內的構成要素和墨盒100a～100f進行信號交換的輸入輸出部(SIO)515。主控制部40的上述各個構成要素通過母線519相連接。計算機51通過接口514與主控制部40進行信號的交換。計算機51通過SIO515來控制3個開關SW1～SW3。另外，計算機51通過SIO515接收來自放大部52的輸出。另外，計算機51通過SIO515從安裝在墨盒安裝部62中的墨盒100a～100f的存儲器130取得存儲在該存儲器130中的頻率信息135。
第1開關SW1是1通道(channel)的模擬第1開關。第1開關SW1的一個端子與主控制部40的驅動信號生成電路46連接，另一個端子與第2開關SW2和第3開關SW3連接。第1開關SW1被設定為在向傳感器110提供驅動信號DS時為接通狀態，在檢測來自傳感器110的應答信號RS時為關斷狀態。
第2開關SW2是6通道的模擬第1開關。第2開關SW2的一側的1個端子與第1開關SW1和第3開關SW3連接，另一側的6個端子與6個墨盒100a～100f的各自的傳感器110的一個電極連接。各個傳感器110的另一個電極接地。通過依次切換第2開關SW2來依次選擇6個墨盒100a～100f。
第3開關SW3是1通道的模擬第1開關。第3開關SW3的一個端子與第1開關SW1和第2開關SW2連接，另一個端子與放大部52連接。第3開關SW3被設定為在向傳感器110提供驅動信號DS時為接通狀態，在檢測來自傳感器110的應答信號RS時為關斷狀態。
放大部52包括運算放大器，發揮比較器的功能，即對應答信號RS和基準電壓Vref進行比較，當應答信號的電壓高于基準電壓Vref時輸出HIGH信號，當應答信號RS的電壓低于基準電壓Vref時輸出LOW信號。因此，來自放大部52的輸出信號QC為僅由HIGH信號和LOW信號構成的數字信號。
CPU41計數從放大部52輸出的輸出信號QC，測量壓電元件112的頻率，并根據該頻率來判斷儲存在墨盒中的墨水的量。后面將說明墨水量的判斷處理。
A3.墨盒和傳感器的詳細結構使用圖5A～圖6B來說明墨盒和傳感器的詳細結構。圖5A、圖5B是例示墨盒的結構的正視圖(圖5A)和側視圖(圖5B)。圖6A和圖6B是設置在墨盒上的傳感器周邊部分的剖視圖。
如圖5A和圖5B所示，墨盒100a的筐體102具有儲存墨水的多個儲存室。主儲存室MRM占儲存室整體的容積的大部分。第1副儲存室SRM1在底面與供墨口104連通。第2副儲存室SRM2在底面附近與主儲存室MRM連通。
圖6A和圖6B是從上方觀察以圖5B的A-A剖面剖切的傳感器周邊部分的剖視圖。如圖6A和圖6B所示，傳感器110具有壓電元件112和傳感器附加裝置113。壓電元件112具有壓電部114和夾持壓電部114的2個電極115、116，壓電元件112設置在傳感器附加裝置113上。壓電部114是強誘電體，例如由PZT(Pb(ZrxTil-x)O3)形成。在傳感器附加裝置113內，橋架流路BR形成為近似コ字的形狀。傳感器附加裝置113在橋架流路BR和壓電元件112之間的部分形成為薄膜狀。通過如上構成，包括橋架流路BR的壓電元件112的周邊部分與壓電元件112一起振動。
儲存在墨盒100a內的墨水如圖5A～圖6B中的實線箭頭所示那樣流動。具體地說，儲存在主儲存室MRM內的墨水從底面附近流入第2副儲存室SRM2。流入第2副儲存室SRM2的墨水通過第2側面孔76、傳感器附加裝置113的橋架流路BR、以及第1側面孔75流入第1副儲存室SRM1。流入第1副儲存室SRM1的墨水通過供墨口104供應給印刷頭單元60。
圖6A示出了墨盒100a中存有規定量以上的墨水的狀態(在本實施例中，以后稱為“有墨水時”)。如圖6A所示，有墨水時是在作為傳感器110的一部分的傳感器附加裝置113內形成的橋架流路BR內充填有墨水的狀態。換言之，有墨水時是在墨盒100a中設置傳感器110的位置(墨水檢測位置)處存在墨水，有墨水與傳感器附加裝置113的、由橋架流路BR和壓電元件112夾持的薄膜狀部分(墨水檢測區域)接觸的狀態。
另一方面，圖6B示出了墨盒100a中存有不足規定量的墨水或不存在墨水的狀態(在本實施例中，以后稱為“無墨水時”)。無墨水時是在橋架流路BR內沒有充填墨水的狀態。換言之，無墨水時是在墨水檢測位置處不存在墨水、墨水不與墨水檢測區域接觸的狀態。
A4.壓電元件的動作對壓電元件112的動作進行說明。當從打印機20向設置在墨盒100a中的壓電元件112提供驅動信號并施加電壓時，壓電元件112進行伸縮。當停止向壓電元件112提供驅動信號并停止施加電壓時，壓電元件112相應于在停止提供驅動信號前產生的伸縮而進行振動(殘留振動)。
從壓電元件112輸出伴隨殘留振動而產生的應答信號。應答信號的頻率與壓電元件112的殘留振動的固有振動數為相同的值。壓電元件112的殘留振動的固有振動數根據是否有墨水與墨水檢測區域接觸而有很大差異。換言之，壓電元件112在有墨水時和無墨水時具有不同的固有振動數。具體地說，有墨水時的壓電元件112的固有振動數H1遲緩，無墨水時的壓電元件112的固有振動數H2急促。因此，打印機20測量伴隨壓電元件112的殘留振動而產生的應答信號的頻率，根據測量的頻率接近哪個固有振動數H1、H2來判斷是否殘留有規定量以上的墨水。后面，在本實施例中，將伴隨壓電元件112的殘留振動而產生的應答信號的頻率稱為振動頻率。
A5.關于驅動信號頻率和振動頻率這里，對用于提高振動頻率的檢測精度的驅動信號進行說明。如前所述，打印機20通過向設置在墨盒中的壓電元件提供驅動信號并測量從傳感器輸出的應答信號的頻率來判斷儲存在墨盒中的墨水的量。因此，從提高應答信號的振動頻率的檢測精度的角度考慮，希望增大應答信號的振幅。因此，為了提高應答信號的振動頻率的檢測精度，優選使驅動信號的頻率與傳感器的固有振動數一致。這是因為，通過向壓電元件提供與傳感器的固有振動數相同頻率的驅動信號，壓電元件會產生共振，從而輸出振幅大的應答信號。
以往，打印機20進行如下的2次的判斷處理，即，以與無墨水時的固有振動數H2相同的頻率將驅動信號提供給傳感器110并判斷墨盒內的墨水量是否不足規定量，然后以與有墨水時的固有振動數H1相同的頻率將驅動信號提供給傳感器110并判斷墨盒內的墨水量是否為規定量以上。在該情況下，存在著判斷時間較長的問題。
因此，調整墨盒的結構，使固有振動數H1和固有振動數H2成為以下的(式1)的關系。
H2＝(2k+1)*H1(k為1以上的整數)…(式1)為了使固有振動數H1和H2成為上述(式1)的關系，在墨盒的制造過程中，例如調整墨盒的橋架流路BR的形狀或傳感器附加裝置113的剛性。
通過如上構成，可以通過1種驅動信號有效地激勵有墨水時和無墨水時的殘留振動的振幅，從而可以在維持檢測精度的同時通過1次的判斷處理來判斷墨水量。使用圖7來說明其原因。圖7是例示本實施例中的壓電元件的固有振動的波形的說明圖。圖7示出了驅動信號的脈沖波形300；有墨水時(固有振動數H1)的壓電元件的固有振動的波形310；無墨水時(固有振動數H2)的壓電元件的固有振動的波形320。以下，關于壓電元件112的變位方向，將從壓電元件112到墨盒的內側的方向作為正方向，將從壓電元件112到墨盒的外側的方向作為負方向。在本圖中，(式1)中的k＝1。
如脈沖波形300所示，提供給壓電元件的驅動信號是近似梯形形狀的矩形脈沖。在脈沖波形300從最小電壓VL上升至最大電壓VH的期間、即向壓電元件蓄積電荷的充電期間t0～t1內，壓電元件112向墨盒的內側方向、即正方向變位。在脈沖波形300維持為最大電壓VH的保持期間t1～t2內，壓電元件112維持為向正方向變位的狀態。在脈沖波形300從最大電壓VH下降至最小電壓VL的期間、即釋放壓電元件的電荷的放電期間t2～t3內，壓電元件112向墨盒的外側方向、即負方向變位。在脈沖波形300維持為最小電壓VL的期間、即不向壓電元件112施加電壓的非施加期間t3～t4內，壓電元件112維持為向負方向變位的狀態。在時刻t4，結束向傳感器提供驅動信號DS。
如圖7所示，在波形310所示的有墨水時的壓電元件的固有振動(固有振動數H1)以正的最大振動速度變位的時點ta(以下，在本實施例中，稱為正的最大速度時點ta)，脈沖波形300開始上升，因此促進壓電元件在振動方向上振動，在固有振動以負的最大振動速度變位的時點tb(以下，在本實施例中，稱為負的最大速度時點tb)，脈沖波形300開始下降，因此促進壓電元件在振動方向上振動。負的最大速度時點tb為正的最大速度時點ta的半周期后的時點。通常，當振動在振動速度為最大的時點在其振動方向上受到促進時會最有效地被激勵。因此，根據脈沖波形300所示的驅動信號，會有效地激勵固有振動數為H1的、有墨水時的壓電元件的固有振動。因此，當提供具有與固有振動數相同的頻率的驅動信號時，也會有效地激勵有墨水時的固有振動數為H1的傳感器的殘留振動，從而產生對打印機20所進行的應答信號RS的檢測處理來說足夠的振幅。
另一方面，在波形320所示的無墨水時的傳感器的殘留振動(固有振動數H2)中，與波形310相同，在正的最大速度時點ta以正的最大振動速度變位，在負的最大速度時點tb以負的最大振動速度變位。因此，根據脈沖波形300所示的驅動信號，也會有效地激勵固有振動數為H2的、無墨水時的傳感器的殘留振動，從而產生對打印機20所進行的應答信號RS的檢測處理來說足夠的振幅。
如上所述，通過按照(式1)的關系來調整墨盒，可以通過1次的檢測處理來判斷墨水量為規定量以上還是不足規定量。
然而，由于在制造過程中墨盒、傳感器會產生制造誤差，所以難以制造出滿足上述(式1)的關系的墨盒、傳感器。因此，通常墨盒的固有振動數H1、固有振動數H2與目標振動數之間會分別存在誤差。使用圖8A、圖8B來說明該誤差。圖8A、圖8B是例示本實施例中的墨盒的固有振動數的誤差范圍的說明圖。圖8A示出了有墨水時的傳感器的固有振動數的誤差范圍，圖8B示出了無墨水時的傳感器的固有振動數的誤差范圍。
如圖8A所示，有墨水時的固有振動數HF的誤差范圍ER1為「HFmin(KHz)～HFmax(KHz)」。另一方面，如圖8B所示，無墨水時的固有振動數HE的誤差范圍ER2為「HEmin(KHz)～HFmax(KHz)」。
說明在將固有振動數HF設定為驅動信號的頻率的情況下無墨水時的應答信號的頻率。當向壓電元件提供與固有振動數HF等值的頻率的驅動信號時，如果無墨水時的處理對象墨盒的傳感器的固有振動數HE包含在如下所示的(式2)的范圍內，則可望具有足夠的精度。在本實施例中，以后將(式2)所示的范圍稱為可檢測范圍。
(驅動信號頻率F*3)-α％≤固有振動數HE≤(驅動信號頻率F*3)+α％…(式2)在(式2)中，當α＝0、即驅動信號頻率F*3＝固有振動數HE時，固有振動數HE為驅動頻率F的奇數倍，會最有效地激勵無墨水時的處理對象墨盒的傳感器的殘留振動。(式2)中的數值α是根據制造過程中的制造試驗而計算出的誤差容許率，在本實施例中α＝8。
如果處理對象墨盒的固有振動數HE包含在可檢測范圍DR(DRmin(KHz)～DRmax(KHz)之內，則可以有效地激勵傳感器的殘留振動，從而可以放大應答信號的振幅。然而，當處理對象墨墨盒的固有振動數HE小于可檢測最小振動數DRmin(KHz)(圖8B中的影線范圍)時，無法有效地激勵傳感器的殘留振動，應答信號的檢測精度降低。
另一方面，說明在以固有振動數HE為基準設定為驅動信號的頻率的情況下有墨水時的應答信號的精度。當以驅動信號頻率F向壓電元件提供驅動信號時，如果處理對象墨盒的有墨水時的固有振動數HF處于「驅動信號頻率F±25％」的范圍內，則會有效地激勵傳感器的殘留振動。然而，當處理對象墨盒的固有振動數HF為低于「驅動信號頻率F-25％」的頻率(圖8A中的影線范圍)時，無法有效地激勵傳感器的殘留振動，應答信號的檢測精度降低。這里，如前所述，有墨水時的固有振動數HF的誤差范圍ER1為「HFmin(KHz)～HFmax(KHz)」，無墨水時的固有振動數HE的誤差范圍ER2為「HEmin(KHz)～HEmax(KHz)」，可以在制造過程的試驗中測量無墨水時的固有振動數HE，并使用以下的(式3)來計算固有振動數HF。
fF＝(fE-HEmin)*(HFmax-HFmin)/(HEmax-HEmikn)+HFmin…(式3)如果通過上述(式3)求出的有墨水時的固有振動數HF處于上述「驅動信號頻率F±25％」的范圍內，則會有效地激勵壓電元件的無墨水時的殘留振動。
這里，可以在制造試驗中求得壓電元件112的無墨水時的固有振動數HF，但實際上當墨盒變成無墨水狀態時，由于橋架流路BR的傳感器110一側的壁面上附著有若干墨水，因而會以低于固有振動數HE的振動數進行振動。
因此，在本發明中，將低于每個墨盒的無墨水時的固有振動數HE一定比率(β％)的振動數的2k+1倍的數值作為驅動信號的頻率而計算出來。在本實施例中，將規定計算出的驅動信號頻率的頻率信息135預先存儲在各個墨盒的存儲器130中。下面，對本發明的驅動信號的頻率的計算進行說明。β的值優選與α相等或低于α。這是因為，如果高于α，則無法有效地激勵有墨水時的應答信號。在本實施例中，β％＝7％。β的值是根據制造試驗的結果而確定的。
如圖9所示，將比處理對象墨盒的無墨水時的固有振動數HE低β％的振動數(在本實施中，以后稱為基準振動數fs)作為基準來計算驅動信號頻率F。具體地說，將為基準振動數fs的1/(2k+1)倍的數值作為驅動信號頻率F。固有振動數HE和驅動信號頻率F的關系如以下的(式4)所示。在本實施例中，函數round(x)是得出對x的小數點第2位進行四舍五入后的數值的函數。
驅動信號頻率F＝round((固有振動數HE-β％)*{1/(2k+1)})…(式4)本實施例中，由于k＝1、基準振動數fs＝固有振動數HE-β％，因此驅動信號頻率F可以表示為以下的(式5)。
驅動信號頻率F＝round{基準頻率fs*(1/3)}…(式5)
如上所述，在本實施例中，通過將以下數值作為驅動信號頻率，可以有效地激勵有墨水時和無墨水時這兩種情況下的應答信號的振幅，所述數值與低于處理對象墨盒的固有振動數一定比率的振動數的1/(2k+1)倍的振動數相同。
A6.墨水量判斷處理使用圖10～圖12來說明打印機20的主控制部40和輔助控制部50協作執行的墨水量判斷處理。圖10是說明本實施例中的墨水量判斷處理的流程圖。圖11是對本實施例中的驅動信號的生成進行說明的波形圖。圖12是說明本實施例中的頻率測量處理的時序圖。
墨水量判斷處理是針對每個墨盒判斷儲存在墨盒內的墨水的量是規定量以上還是不足規定量的處理。例如在打印機20接通電源時進行墨水量判斷處理。
當開始墨水量判斷處理時，主控制部40的CPU41從6個墨盒100a～100f中選擇作為墨水量判斷處理的處理對象的墨盒(步驟S101)。在本實施例中，選擇墨盒100a作為處理對象的墨盒(以后，將墨盒100a稱為處理對象墨盒100a)。
主控制部40取得規定驅動信號頻率的頻率信息135(步驟S102)，所述驅動信號頻率用于驅動處理對象墨盒100a所具有的壓電元件112。具體地說，主控制部40將命令輔助控制部50取得存儲在處理對象墨盒100a的存儲器130中的頻率信息135的指令發送給輔助控制部50的計算機51。計算機51的CPU511根據指令的指示取得頻率信息135并發送給輔助控制部50。
主控制部40從存儲器43取得頻率信息135以外的、用于生成驅動信號的各種參數(步驟S103)。主控制部40使用取得的包括頻率信息135的參數來生成驅動信號。(步驟S104)。
使用圖11來具體說明驅動信號的生成。CPU41首先根據取得的用于生成驅動信號的參數求出每個更新周期τ的輸出電壓。更新周期τ例如為0.1μs(時鐘頻率＝10MHz)～0.05KHz(時鐘頻率＝20KHz)。如以圖11所示的部分脈沖波形S1為例，則參數包括驅動電壓Vh；規定驅動電壓Vh和基準電壓Vref的關系的比率；以一定的斜率從最小電壓上升到最大電壓的時間比例Dua；維持最大電壓的時間比例Dha；以一定的斜率從最大電壓下降到最小電壓的時間比例Dda；以及驅動信號的周期T。以時間比例Dua為基準來設定時間比例Dha和時間比例Dda。
周期T＝1/驅動信號頻率F，根據寫入存儲器130的頻率信息135所規定的驅動信號頻率F來進行計算。在上述的各種參數中，周期T以外的參數預先存儲在存儲器43中。基準電壓Vref決定作為壓電元件112的壓電陶瓷元件的基準的變形狀態。在本實施例中，基準電壓Vref為驅動電壓Vh的40％，因此將作為規定驅動電壓Vh和基準電壓Vref的關系的比率的值“0.4”存儲在存儲器43中。另外，“Dua∶Dha∶Dda＝1∶9∶1”。
CPU41通過輔助控制部50從成為檢測對象的墨盒100a的存儲器130取得頻率信息135，并從存儲器43取得周期T以外的參數。CPU41使用頻率信息135和包含在取得的參數中的時間比例Dua、Dha、Dda求出以一定的斜率從最小電壓上升到最大電壓的上升時間Du、維持最大電壓的維持時間Dh、以一定的斜率從最大電壓下降到最小電壓的下降時間Dd。這里，在本實施例中，CPU41按照以一定的斜率從最小電壓上升到最大電壓的時間Du和維持最大電壓的時間Dh的總計時間為周期T的一半的時間的方式來計算各個時間Du～Dd。
然后，CPU41根據存儲在存儲器43中的參數來計算基準電壓Vref、最大電壓VH。CPU41使用所述時間Du～Da來確定每個更新周期τ的輸出電壓。然后，CPU41根據求出的每個更新周期τ的輸出電壓來計算每個更新周期τ的DAC值。DAC值是用于生成驅動信號的信息，是用于向驅動信號生成電路46指示每個更新周期τ應輸出的電壓的信息。
CPU41使用上述各種參數、時間Du～時間Da、以及DAC值向驅動信號生成電路46指示應輸出的電壓。驅動信號生成電路46根據來自CPU41的指示輸出圖11所示的驅動信號。
返回圖10來繼續說明墨水量判斷處理。主控制部40使用設定的參數生成驅動信號并將其輸出給壓電元件來執行頻率測量處理(步驟S105)。參照圖12所示的時序圖來說明頻率測量處理。圖12所示的時鐘信號CLK、測量指令CM、以及開關控制信號SS在頻率測量處理中從主控制部40的PIO45發送給輔助控制部50的計算機51。測量指令CM包含指示執行頻率測量處理的命令和指定處理對象墨盒的信息。如上所述，驅動信號DS是通過輔助控制部50從主控制部40的驅動信號生成電路46提供給處理對象墨盒100a的壓電元件112的信號。應答信號RS是在提供驅動信號DS之后伴隨著傳感器的殘留振動而產生的信號。
輔助控制部50的計算機51在接收到開關控制信號SS的第1脈沖P1的定時，根據先前接收的測量指令CM控制第2開關SW2，使處理對象墨盒100a的壓電元件112成為與輔助控制部50連接的狀態。并且，計算機51在接收到開關控制信號的第1脈沖P1的定時，使第1開關SW1處于連接狀態，使第3開關SW3處于非連接狀態。由此，使驅動信號生成電路46與處理對象墨盒100a的壓電元件112電連接，從而可以將驅動信號DS施加給壓電元件112。另外，放大部52與驅動信號生成電路46和壓電元件112電斷開，不向放大部52施加驅動信號DS。
在上述狀態下，從驅動信號生成電路46輸出驅動信號DS并施加給處理對象墨盒100a的壓電元件112。在結束施加驅動信號DS的定時，主控制部40使開關控制信號SS產生第2脈沖P2。輔助控制部50的計算機51在接收到開關控制信號SS的第2脈沖P2的定時，使第1開關SW1處于非連接狀態。將使第1開關處于連接狀態的定時到使第1開關SW1處于非連接狀態的期間稱為驅動電壓施加期間T1。
驅動電壓施加期間T1結束后，被驅動信號DS激勵起振動的壓電元件112根據伴隨振動而產生的變形輸出應答信號RS。在產生第2脈沖P2后，主控制部40使開關控制信號SS產生第3脈沖P3。輔助控制部50的計算機51在接收到開關控制信號SS的第3脈沖P3的定時，使第3開關SW3處于連接狀態。結果，使來自壓電元件112的應答信號RS輸入放大部52。
放大部52如上所述發揮比較器的功能，將作為與應答信號RS的波形相應的數字信號的輸出信號QC輸出給計算機51。輔助控制部50的計算機51根據輸出信號QC來計算應答信號RS的振動頻率VF。計算機51將計算出的振動頻率VF發送給主控制部40。
主控制部40在取得振動頻率VF后根據振動頻率VF來判斷處理對象墨盒100a中的墨水量(步驟S106)。當振動頻率VF與上述固有振動數H1相近時，主控制部40判斷處理對象100a的墨水量為規定量以上(步驟S107)。當振動頻率VF與上述固有振動數H2相近時，主控制部40判斷處理對象100a的墨水量不足規定量(步驟S108)。
主控制部40將墨水量的判斷結果發送給計算機90。由此，計算機90可以將接收到的墨水量的判斷結果通知給用戶。
根據以上說明的第1實施例的印刷系統，通過將低于處理對象墨盒的無墨時的固有振動數一定比率的振動數作為驅動信號頻率，無論是在有墨水時還是在無墨水時，都可以有效地激勵壓電元件的殘留振動，放大應答信號的振幅。因此，可以提高應答信號的頻率的測量精度。
另外，根據本實施例的印刷系統，由于預先將以下頻率信息寫入各個墨盒的存儲器而可以容易地取得驅動信號頻率，所述頻率信息規定無論是在有墨水時還是在無墨水時都可以有效地激勵各個墨盒的壓電元件的驅動信號頻率。
另外，根據本發明的印刷系統，無論是在有墨水時還是在無墨水時，均可以通過1次的檢測處理來判斷墨水量，因此可以縮短墨水量檢測的處理時間，并且可以抑制傳感器的劣化。
B.第2實施例在上述第1實施例中，使各個墨盒的存儲器存儲基于各自無墨水時的固有振動的驅動信號頻率，讀出所存儲的驅動信號頻率，并據此生成驅動信號。在第2實施例中，通過如下方式來提供。第2實施例的打印機20預先設置將無墨水時的固有振動數的誤差范圍劃分為多個振動數范圍并使驅動信號頻率與每個振動數范圍相關聯的頻率表。在第2實施例的各個墨盒的存儲器中存儲有表示包含各個墨盒的無墨水時的固有振動數的振動數范圍的分級信息。打印機20根據分級表和存儲在處理對象墨盒的存儲器中的分級信息來確定驅動信號頻率。第2實施例的系統構成與第1實施例相同。
B1.功能框圖圖13是例示第2實施例中的主控制部40a的內部構成的說明圖。除了預先將頻率表43a存儲在存儲器43中以外，主控制部40a與第1實施例的主控制部40相同。
B2.頻率表對頻率表43a進行說明。圖14是例示本實施例中的頻率表43a的說明圖。頻率表43a包含分級、振動數范圍、以及驅動信號頻率信息。振動數范圍表示大致以等間隔劃分誤差范圍ER2而得到的各個小范圍。分級是用于識別各個小范圍的識別信息。
驅動信號頻率信息是規定驅動信號生成電路46所生成的驅動信號頻率F的信息。通過以下的(式6)來計算驅動信號頻率F。在本實施例中，將各個振動數范圍的最大值稱為最大頻率HE(n)max。n表示分級A～F，例如，驅動信號頻率Fc表示分級C的驅動信號頻率，最大頻率HE(c)max表示分級C的振動數范圍的最大頻率(Cmax(KHZ))。
驅動信號頻率Fn＝round((最大頻率HE(n)max-β％)*{1/(2k+1)})…(式6)在本實施例中，由于K＝1，驅動信號頻率F可以如以下的(式7)那樣來表示。
驅動信號頻率F＝round{(最大頻率HE(n)max-β％)*(1/3)}…(式7)B3.驅動信號頻率的確定說明本實施例中對驅動信號頻率的確定。在本實施例中，分級信息包含在設置在處理對象墨盒上的存儲器的頻率信息135中。分級信息表示處理對象墨盒的無墨水時的固有振動數HE包含在頻率表43a中的哪個振動數范圍內。在本實施例中，在處理對象墨盒的存儲器130的分級信息中寫入“D”。
主控制部40的CPU41通過輔助控制部50從處理對象墨盒的存儲器130取得分級信息。CPU41根據取得的分級信息和存儲在主控制部40的存儲器43中的頻率表43a來確定驅動信號頻率。具體地說，CPU41參照頻率表43a得到與取得的分級信息一致的分級相關聯的驅動信號頻率信息，并參照該驅動信號頻率信息來確定驅動信號頻率。例如，當取得的分級信息為“D”時，CPU41根據頻率表43a將與分級“D”相關聯的驅動信號頻率(Fd1(KHz))確定為驅動信號頻率F。
根據以上說明的第2實施例的印刷系統，對分級信息單值確定驅動信號頻率。因此，通過預先準備頻率表43a的分級數量(在本實施例中，為5種)的驅動信號，可以在每次進行墨水量檢測處理時減輕用于生成驅動信號的各種計算的負擔。因此，可以在維持應答信號的高的檢測精度的同時縮短處理時間。
C.變形例(1)在上述第1實施例中，在墨盒所具有的存儲器中寫入規定驅動信號頻率的信息，但也可以寫入例如墨盒的無墨時的固有振動數等其他信息。此時，優選預先將β的值存儲在主控制部40中。主控制部40的CPU41可以從處理對象墨盒的存儲器取得處理對象墨盒的無墨水時的固有振動數并使用β的值容易地計算出驅動信號頻率。
(2)另外，在墨盒所具有的存儲器中也可以寫入低于墨盒的無墨水時的固有振動數一定比率(β％)的基準頻率。此時，主控制部40的CPU41可以通過使從處理對象墨盒的存儲器取得的基準頻率乘以1/(2k+1)而容易地計算出適于墨水量檢測的驅動信號頻率。
(3)在上述第2實施例中，處理對象墨盒100a的無墨水時的固有振動數HE所屬的分級信息存儲在存儲器中，然而例如也可以將固有振動數HE本身存儲在存儲器中。
以上說明了本發明的各種實施例，但勿庸置疑，本發明不限于上述實施例，而可以在不脫離其主旨的范圍內采用各種構成。
權利要求
1.一種印刷裝置，可裝卸地安裝有印刷材料儲存容器，所述印刷材料儲存容器具有存儲器和用于檢測所述印刷材料儲存容器內所儲存的印刷材料的量的壓電元件，所述印刷裝置的特征在于，包括取得單元，從所述存儲器取得與用于驅動所述壓電元件的驅動信號的頻率相關的頻率信息；提供單元，向所述壓電元件提供根據所述頻率信息而確定的頻率的所述驅動信號；檢測單元，在停止提供所述驅動信號后，對伴隨所述壓電元件的振動而輸出的應答信號進行檢測；測量單元，測量包含在所述應答信號中的所述壓電元件的振動頻率；以及判斷單元，根據所述振動頻率來判斷所述印刷材料儲存容器內是否存在所述印刷材料；所述驅動信號的頻率是低于第1基準頻率一定比率的第2基準頻率的1/(2k+1)倍，所述第1基準頻率是在所述印刷材料儲存容器內不存在所述印刷材料時的所述壓電元件的所述振動頻率，所述k為1以上的任意整數。
2.如權利要求1所述的印刷裝置，其特征在于，所述頻率信息包含規定所述驅動信號的頻率的驅動信號頻率信息，所述提供單元以所述驅動信號頻率信息所規定的頻率向所述壓電元件提供所述驅動信號。
3.如權利要求1所述的印刷裝置，其特征在于，所述頻率信息包含規定所述第1基準頻率的第1基準頻率信息，所述印刷裝置還包括第1確定單元，根據所述第1基準頻率信息來計算所述第2基準頻率，將所述計算出的第2基準頻率的1/(2k+1)倍的數值確定為所述驅動信號的頻率。
4.如權利要求1所述的印刷裝置，其特征在于，所述頻率信息包含規定所述第2基準頻率的第2基準頻率信息，所述印刷裝置還包括第2確定單元，將所述第2基準頻率信息所規定的所述第2基準頻率的1/(2k+1)倍的數值確定為所述驅動信號的頻率。
5.一種印刷裝置，可裝卸地安裝有印刷材料儲存容器，所述印刷材料儲存容器具有壓電元件，用于檢測儲存在所述印刷材料儲存容器內的印刷材料的量；以及存儲器，存儲與所述印刷材料儲存容器內不存在所述印刷材料時的所述壓電元件的固有振動數相關的頻率信息；所述印刷裝置的特征在于，包括取得單元，從成為檢測對象的所述印刷材料儲存容器的所述存儲器取得所述頻率信息；存儲單元，預先存儲規定所述驅動信號的頻率的驅動信號頻率信息分別與分割可以取所述固有振動數的固有振動數范圍而得到的多個振動數范圍相關聯的振動數范圍信息；選擇單元，在所述多個振動數范圍中，選擇包含所述頻率信息所規定的所述固有頻率的適合振動數范圍；提供單元，以與所述適合振動數范圍相關聯的所述驅動信號頻率信息所規定的所述驅動信號的頻率，向所述印刷材料儲存容器的所述壓電元件提供所述驅動信號；檢測單元，在停止提供所述驅動信號后，檢測從所述壓電元件輸出的所述應答信號；測量單元，對包含在所述應答信號中的所述壓電元件的振動頻率進行測量；以及判斷單元，根據所述振動頻率來判斷所述印刷材料儲存容器內是否存在所述印刷材料；所述驅動信號的頻率是低于所述各個振動數范圍的最大頻率一定比率的頻率的1/(2k+1)倍的頻率，所述k為1以上的任意整數。
6.一種印刷材料量檢測方法，由可裝卸地安裝有印刷材料儲存容器的印刷裝置執行，所述印刷材料儲存容器具有存儲器和用于檢測所述印刷材料儲存容器內所儲存的印刷材料的量的壓電元件，所述印刷材料量檢測方法的特征在于，包括以下步驟從所述存儲器取得與用于驅動所述壓電元件的驅動信號的頻率相關的頻率信息；向所述壓電元件提供根據所述頻率信息而確定的頻率的所述驅動信號；在停止提供所述驅動信號后，對伴隨所述壓電元件的振動而輸出的應答信號進行檢測；測量包含在所述應答信號中的所述壓電元件的振動頻率；以及根據所述振動頻率來判斷所述印刷材料儲存容器內是否存在所述印刷材料；所述驅動信號的頻率是低于第1基準頻率一定比率的第2基準頻率的1/(2k+1)倍，所述第1基準頻率是在所述印刷材料儲存容器內不存在所述印刷材料時的所述壓電元件的所述振動頻率，所述k為1以上的任意整數。
7.一種印刷材料量檢測方法，由可裝卸地安裝有印刷材料儲存容器的印刷裝置執行，所述印刷材料儲存容器具有壓電元件，用于檢測儲存在所述印刷材料儲存容器內的印刷材料的量；以及存儲器，存儲與所述印刷材料儲存容器內不存在所述印刷材料時的所述壓電元件的固有振動數相關的頻率信息；所述印刷材料量檢測方法的特征在于，包括以下步驟從成為檢測對象的所述印刷材料儲存容器的所述存儲器取得所述頻率信息；在規定所述驅動信號的頻率的驅動信號頻率信息分別與分割可以取所述固有振動數的固有振動數范圍而得到的多個振動數范圍相關聯的頻率信息的、所述多個振動數范圍中，選擇包含所述頻率信息所規定的所述振動頻率的適合振動數范圍；以與所述適合振動數范圍相關聯的所述驅動信號頻率信息所規定的所述驅動信號的頻率，向所述印刷材料儲存容器的所述壓電元件提供所述驅動信號；在停止提供所述驅動信號后，檢測從所述壓電元件輸出的所述應答信號；對包含在所述應答信號中的所述壓電元件的振動頻率進行測量；以及根據所述振動頻率來判斷所述印刷材料儲存容器內是否存在所述印刷材料；所述驅動信號的頻率是低于所述各個振動數范圍的最大頻率一定比率的頻率的1/(2k+1)倍的頻率，所述k為1以上的任意整數。
全文摘要
本發明提供一種印刷裝置，可以提高儲存在墨水儲存容器內的墨水量的判斷精度。將低于處理對象墨盒的無墨水時的固有振動數fE一定比率的基準振動數fs作為基準來計算驅動信號頻率F。具體地說，將基準振動數fs的1/(2k+1)倍的數值作為驅動信號頻率F。由此，可以有效地激勵有墨水時、無墨水時這兩種情況下的應答信號的振幅，從而可以提高墨水量判斷處理的精度。
文檔編號G01F23/22GK101073948SQ20071010179
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月15日 優先權日2006年5月15日
發明者張俊華 申請人:精工愛普生株式會社