CN101395005B - 方法、液体供给单元和用于液面指示器的测量装置 - Google Patents

方法、液体供给单元和用于液面指示器的测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于具有打印设备的打印机将液体涂覆在打印材料上的方法，包括通过利用顺序控制器测量液面高度监测液体供给单元内的液体量，其中通过一装置实现液面高度的测量，所述装置检测打印设备出口处的液体存在。其次本发明涉及用于打印机特别是喷墨打印机的液体供给单元，打印机具有用来将液体涂覆在打印材料上的打印设备，还具有通过用顺序控制器测量液面高度监测液体供应单元内的液体量的监测装置，其中测量装置适合于用来测量液面高度和控制射流装置。此外本发明涉及一特别是用于液体供应单元的测量装置，其中测量装置的至少一部分由印制电路板材料组成。

Description

方法、液体供给单元和用于液面指示器的测量装置
技术领域
本发明一般地涉及打印机领域，并特别是涉及一种方法、一种液体供给单元和一种用于喷墨打印机的用来显示液面高度的测量装置。 
背景技术
喷墨打印机的特征是可选择地将液体、特别是墨汁束喷射到打印材料上，这里喷墨打印机是一矩阵打印机，其中通过按要求发射和偏转小的墨滴在墨滴表面上产生图像。为了涂覆用于印刷文字或图像的液体需要一液体供给单元。液体供给单元原则上由一液体压力系统组成，它借助于流动装置将液体从储存容器输送给打印设备，其中打印设备可以附加地配备用于液体的存储器。液体供给单元的打印设备为了无可挑剔地工作要求给存储器装灌足够多的液体。为了确定和保持这个先决条件通过用顺序控制器(Folgesteuerung)测量液面进行在液体供给单元内的液体量的监测。用来直接或间接地处理测量值或测量信号的所有装置都理解为随动装置。它例如可以是一微处理器。 
由现有技术已知不同的用来确定液体供给单元内液面高度的测量装置和方法。为了测量液面高度采用传感器，其中传感器测量测量值，测量装置的电子装置处理测量值。已知足够多的棒状结构的已知传感器应用在用于腐蚀性介质的小型容器中用来连续测量液体中的液面高度。它们具有这样的缺点，即它们体积大并需要附加的外接电子分析装置。由于传感元件和外接电子分析装置之间距离较大造成另一些缺点。为了跨接这个距离需要导线，它们由于变化的交接电阻和电磁辐射不利地提高了结构体积且易受干扰。 
EP 0778141B1介绍了一种用于探测喷墨打印机的空墨状态的装置。用这个装置对墨汁供给装置内的墨汁液面高度进行监测，以便确定何时墨汁供给装置几乎排空。 
用来确定墨汁存储器内的墨汁供应或墨汁储存量的测量方法涉及一种光学检测器，它监测一与复杂的机构连接的操纵元件。它起不利影响，即不是直接测量液面高度，而是测出一个墨汁用完信号，它根据一预先规定的时间求出，在此期间内泵的腔不膨胀。 
在EP 0784784B1中公布了一种用于喷墨打印机的具有液面高度测头的测量装置，它由许多不同长度的导电杆组成，所述导电杆测量容器的一个单独腔内的液面高度，以便与包含在它们里面的液态墨汁接触。这些杆与一阻抗网络连接，该产生一系列表示在屏蔽的腔内的墨汁高度的输出信号。这种测量方法的缺点在于传感器的结构尺寸以及传感器与介质之间不发生非接触测量，并且不能求出连续的液面高度。 
由被看作最接近的现有技术的EP 0968831B1已知一种非接触的液面高度检测器，它位于一回收储存容器内。这种液面检测器作为液面指示器工作并且是电容或霍尔效应类型的，其中穿过回收储存容器壁进行非接触测量。进行这种测量以避免储存容器溢出，并由此测量包含在储存容器内的墨汁的体积。这种墨汁回路的缺点是双侧支承块巨大的结构尺寸，因此不可能应用在所考虑的打印机、特别是市场上常见的喷墨打印机中。液面检测器仅仅用来检验，以避免储存容器溢出的运行故障。 
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种开头所述类型的方法、液体供应单元和测量装置，它避免已知结构的上述缺点，并使得可以制造对于大批量产品特别经济的、配备简单的工作几何形状和小的结构尺寸的测量装置。 
这个目的通过以下的方法、液体供给单元以及测量装置实现。 
该用于具有打印设备的打印机将液体涂覆在打印材料上的方法，包括通过利用顺序控制器测量液面高度监测液体供给单元内的液体量，该液体供给单元包括一通过一射流装置与打印设备连通的储存容器，其中，打印设备具有一带有输入口和输出口的壳体并且包括一存储器和一设置在该存储器下面的打印头，其中储存容器连接至输入口并且一具有一腔的测量装置利用输入法兰连接至输出口，通过所述测量装置实现液面高度的测量，所述测量装置通过检测测量装置的腔内的液面高度来检测打印设备出口处的液体存在。 
用来实施上述的用于具有打印设备的打印机将液体涂覆在打印材料上的方法的液体供给单元，包括通过利用顺序控制器测量液面高度监测液体供给单元内的液体量，该液体供给单元包括一通过一射流装置与打印设备连通的储存容器，其中，打印设备具有一带有输入口和输出口的壳体并且包括一存储器和一设置在该存储器下面的打印头，并且储存容器利用输入法兰连接至输入口，并且一测量装置连接至输出口，测量装置适合于用来测量液面高度和用来控制射流装置。 
用于所述液体供给单元的测量装置，包含一传感器，其中，传感器包含多个面状的元件，所述元件以三明治方式重叠放置，其中中间的元件通过一挖除区形成一腔，并且测量装置的至少一部分由印制电路板材料组成。 
为了制造配备本发明这些特征的液体供给单元，这种液体供给单元为打印机的组成部分并且具有一结构尺寸最小化的内置的测量装置，按照本发明建议，测量装置最好由一带内置的电子处理装置的传感器组成，其中通过测量装置进行供给单元内液面的测量，该测量装置在打印设备的出口处便已经检测液体的存在。由于测量装置紧靠在打印设备附近，从而可以减小液体供给单元的结构尺寸。液体检测通过电容式的测量方法进行，通过电容法测量液面高度并转化成可进一步处理的条件或信息。条件或信息涉及传感器有效测量区周围的电场变化的基础上。传感器根据这种变化产生信号，信号被输送给电子处理装置。 
传感器主要由一RC振荡器作为接收器、一解调器和一输出级组成。在测量装置腔内、亦即在电容式传感器的有效测量区内的液体液面高度的变化造成电容器电容的变化，由此使RC-振荡器改变其振动频率。这促使连接在振荡器后面的触发器级翻转并使控制放大器改变其输出状态。由于电子处理装置紧靠在传感器附近，排除了杂散电容和传感元件与电子处理装置的连接导线内的干扰。由电子处理装置产生的信号或信号跃变输送给仪器控制装置，它进行设置在储存容器和打印设备之间的射流装置的接通或关断。射流装置管理液体供给单元内的液面高度，从而也管理压力和测量装置内的液体液面。在装置装灌时液体借助于射流装置通过输入管从储存容器输入打印设备内，这时液体流入打印设备的内置的存储器内并且缓慢地充满存储器。如果打印设备的存储器装灌了液体，在朝上的出口内的液面高度便上升到安装在打印设备上的测量装置的设置在出口处的腔内。测量装置的传感器检测在出口内液体的存在并确保打印设备完全充满液体。因此本发明的测量装置适合于作为用来测量液体供给单元内的液面高度的液面高度传感器，其中液体由以水或溶剂为基的、带或不带可以作为溶液或颜料存在的彩色颗粒的流体组成。 
因此用于腐蚀性介质的连续液面高度测量的测量装置也可以用于其它技术领域。 
附图说明
在附图中纯粹示意表示本发明的实施例，下面对此作详细说明。 
附图表示： 
图1一液体供给单元的原理剖视图， 
图2本发明测量装置的透视图， 
图3带有用于液体的腔的传感器的中间面状元件的透视图， 
图4不是电子处理装置载体的外部面状元件内侧的透视图， 
图5是电子处理装置载体的外部面状元件内侧的透视图。 
具体实施方式
图1以剖视图表示一未示出的用来将液体22涂覆在打印材料上的喷墨打印机的液体供给单元1。液体供给单元1包括一储存容器2，它通过一射流装置3和可选择地通过一液体管道4与一打印设备5连接。打印设备5具有一带输入口7和输出口10的壳体6并且包括一存储器8和一设置在存储器8下面的打印头9。在输出口10上利用输入法兰 13连接一测量装置11，该输入法兰通过输入口14通向设置在测量装置11内部的腔15。腔15在其壳体上在与输入法兰13对置的一侧上具有一带溢流口17的溢流法兰16。在溢流口17上连接一阀18。阀18特别是用来防止位于腔15内的液体或墨汁受到污染。 
测量装置11由一尤其是多件式的传感器12做成，它按照所述结构做成电容式传感器12，并至少部分由印制电路板材料组成。但是也可以采用所有其他已知的电动传感器，例如感应式或光电式传感器。 
测量装置11用来测量存储器8内的液面高度以及按要求对它进行控制。为此测量装置11与最好做成泵的射流装置3控制连接。 
如由图2可见，在传感器12外侧上安装一电子处理装置19。它们通过印制导线27与连接插头28连接以便供电，并通过印制导线24与接触元件21连接以便进行信号处理。喷墨打印机(未示出)的控制装置(未示出)通过未示出的信号线连接在接触元件21上。 
设置在液体供给单元1内的测量装置11的任务是，检测液体的存在或确保在打印设备5内形成的存储器8始终用液体22装灌。为了实现这个任务，传感器12设置在打印设备5的输出口10上，并测量在打印设备5外部在传感器12内形成的腔15内的不同液面高度23作为测量值。传感器12首先产生测量信号，该测量信号被传输给电子处理装置19。电子处理装置处理测量信号并将其值与储存在它里面的至少两个阈值进行比较。它们相当于腔15内的最小和最大液面高度。 
如果例如在腔15内的液面高度下降(这导致电容变化)低于最低液面高度，那么电子处理装置19便产生一个接通信号以接通射流装置3。接通一方面可以通过射流装置3和电子处理装置19之间的直接连接实现。另一方面接通信号可以发送给一与电子处理装置19连接的仪器控制装置(未示出)，它而后接通射流装置3。为了接通和切断射流装置3，在仪器控制装置和射流装置之间或电子处理装置19和射流装置之间设置控制线。但是接通和切断信号也可以通过无线电发送。 
在接收接通信号之后，射流装置3通过液体管道4和打印设备5将液体22从储存容器2送入腔15，直至超过最大液面高度为止。电 子处理装置19通过输入它的电气测量信号与对应于最大液面高度的阈值的比较得知超过最大液面高度，其中电气测量信号在所述情况下相当于感应的电容量变化。 
如果通过电子处理装置19得知超过最大液面高度，它本身便向射流装置3发出一关断信号并将它关掉。二者择一地，这也可以类似于上面所述情况通过与电子处理装置19连接的仪器控制装置进行。 
在关断射流装置3之后，液面高度23下降，直至到达最低液面高度，并按照上面所述方法通过仪器控制装置或电子处理装置接通射流装置3。 
在图2中以透视图表示本发明的具有传感器12的测量装置11的优良结构，该传感器12为一小型化结构的具有连接及定位元件20的多件式的壳体6。传感器12可以通过带输入口14的输入法兰13连接在打印设备5的输出口10上。在输入法兰13窄的壳体棱边的对面在同一条中心线上在窄的壳体棱边处有一个带一溢流口17的溢流法兰16。为溢流口17安装一个阀18。此外由图2可见，传感器12具有至少一条印制导线24和至少一个与印制导线连接的接触元件21，接触元件21建立与设置在腔15内的面状电极30、33的导电连接以及通过印制导线27与所属的连接插头28的导电连接。连接插头担负电子处理装置19的供电。替代地，供电也可以通过例如紧靠电子处理装置19或在其上方设置的蓄电池进行。电子处理装置19最好设置成在传感器12的壳体6的外表面37上的印制电路。也就是说壳体6至少部分由导电材料构成。但是也可以考虑采用一个例如焊接在导电材料上的微处理器作为电子处理装置19。 
按照本发明传感器12的壳体6设计成多件式，并在更广的意义上设计成矩形，其中传感器12最好由三个面状元件29、31、32构成。其中两个元件29、32构成两个外部的大面积的半壳，而元件31设置成两个元件29、32之间的中间层，并与两个元件29、32形成环形的窄壳体棱边35。两个外部的大面积元件29、32(见图4和5)设计成用于电极30、33的支架。电极30、33做成面状的，并设置在元件29、 32内表面36上的一个凹坑内(见图4和5)。但是也可以考虑所有其他已知的用于金属表面的连接可能性来固定电极30、33。例如电极30、33可以蒸镀在导电材料上。此外不像本发明上述结构那样，强制需要两个电极31、32具有感应液面高度变化的功能。对此原则上一个电极30、33就够了。 
此外面状元件29是电子处理装置19的支架，其中电子处理装置19固定在元件29的背向面状电极30的外表面37上。 
此外测量装置11的壳体6配备一孔34、尤其是长孔。长孔34用来安装固定元件(未示出)，由此可以将液体供给单元1安装在打印设备或喷墨打印机内。占据传感器的中间层的元件31按三明治方式位于两个外部元件29、32之间。在图3中以透视图表示中间的面状元件31。面状元件31由塑料用注塑技术制成整体的。面状元件31配备一构成腔15的孔。该孔用来容纳传感器12内的液体，其中腔15的侧壁一方面通过内轮廓38，另一方面通过元件29、32构成。因此腔15是在传感器12内部形成的测量腔，在其中通过两个面状电极30、33构成侧壁。通过在元件31内的腔15的尺寸得到一个框架形轮廓39，在其外轮廓40上设置带有通向腔15的孔14、17的相互对置的法兰13、16，其中法兰13用来连接在打印设备5上，法兰16用来连接阀18。此外在面状元件31上设置作为连接及定位元件20的榫41，其中也可以考虑其他的连接元件20。榫41位于框架39两侧并用于面状元件29、31、32的固定。在装配元件29、31、32时榫41确保元件29、31、32相互牢固连接，这里通过元件29、31、32的拼接进行装配。元件29、31、32的拼接也可以通过粘接连接技术实现，其中元件29、31、32的拼接也可以通过粘接和压配进行。此外元件29、31、32有时也能够无机械固定元件地相互焊接。但这时应该规定至少一个定位措施。 
图4以透视图表示构成传感器12的壳体6外部元件的面状元件32。面状元件32包括一内表面36，在该内表面上设置带印制导线24和一孔42的电极33，该孔用来安装接触元件21。孔42可选择地制造成金属化或非金属化。如果孔42没有金属化，那么元件29和元件32 上的印制导线24与一接触铆钉或接触套(未示出)触点接通。接触元件21与设置在面状元件29外表面37上的电子处理装置19建立导电连接。按照本发明面状元件32由印制电路板材料组成。因此传感器12可以经济地以印制电路板技术用单面或双面层叠(lamination)制造。面状元件32最好由具有单面层叠的印制电路板材料制成，所述单面层叠用于在内表面36上的带所属印制导线24的面状电极33。 
面状元件32如同中间层元件31包括一构成为长孔34的缺口。此外设置用来安装面状元件31的连接及定位元件20的比较小的孔、尤其是孔43。 
图5的透视图中的面状元件29同样是传感器12壳体6的一个外部元件29。这里还示出了元件29的内表面36，内表面36具有在它上面构成的面状电极30，该面状电极具有所属的印制导线24和可选择地金属化或非金属化的、用来安装接触元件21的孔42，接触元件21建立与电子处理装置19的导电连接。面状元件29同样主要由印制电路板材料组成并且是两面层叠的。因此面状元件29是位于内表面36上的电极30的载体和位于外表面37上的电子处理装置19的载体。 
面状元件29如同中间层元件31一样包含一做成长孔34的缺口。此外存在比较小的开口、尤其是孔43，它们用来安装面状元件31的连接及定位元件20，以拼装壳体件。 
附图标记清单 
1液体供给单元                    22液体 
2储存容器                        23液面高度 
3射流装置                        24印制导线 
4液体管道                        27印制导线 
5打印设备                        28连接插头 
6壳体                            29面状元件 
7输入口                          30电极 
8存储器                          31面状元件 
9打印头                          32面状元件 
10输出口                         33电极 
11测量装置                       34孔 
12传感器                         35壳体棱边 
13输入法兰                       36内表面 
14入口                           37外表面 
15腔                             38内轮廓 
16溢流法兰                       39框架 
17溢流口                         40外轮廓 
18阀                             41榫 
19电子处理装置                   42孔 
20连接元件                       43孔 
21接触元件 

Claims (31)

1.用于具有打印设备(5)的打印机将液体(22)涂覆在打印材料上的方法，包括通过利用顺序控制器测量液面高度(23)监测液体供给单元(1)内的液体量，该液体供给单元包括一通过一射流装置(3)与打印设备(5)连通的储存容器(2)，其特征为：打印设备(5)具有一带有输入口(7)和输出口(10)的壳体(6)并且包括一存储器(8)和一设置在该存储器下面的打印头(9)，其中储存容器(2)连接至输入口(7)并且一具有一腔(15)的测量装置(11)利用输入法兰(13)连接至输出口(10)，通过所述测量装置(11)实现液面高度(23)的测量，所述测量装置通过检测测量装置(11)的腔(15)内的液面高度(23)来检测打印设备(5)出口处的液体存在。
2.按权利要求1所述的方法，其特征为：通过电容式测量方法进行液体(22)的检测。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征为：测量方法通过电容式传感器(12)实现，所述测量装置(11)由该电容式传感器做成。
4.按权利要求2所述的方法，其特征为：电容式测量方法测量液面高度(23)的与电场变化相关的生产工艺参数并转化成根据这个变化可继续处理的条件。
5.按权利要求4所述的方法，其特征为：所述条件作为信号通过一内置在电容式传感器(12)上的电子处理装置(19)产生。
6.按权利要求5所述的方法，其特征为：由电子处理装置(19)产生的信号输送给一仪器控制装置。
7.按权利要求6所述的方法，其特征为：仪器控制装置接通或切断射流装置(3)。
8.按权利要求1所述的方法，其特征为：所述打印机是喷墨打印机。
9.用来实施按权利要求1至8之一项所述的用于具有打印设备(5)的打印机将液体(22)涂覆在打印材料上的方法的液体供给单元(1)，包括通过利用顺序控制器测量液面高度(23)监测液体供给单元(1)内的液体量，该液体供给单元包括一通过一射流装置(3)与打印设备(5)连通的储存容器(2)，其特征为：打印设备(5)具有一带有输入口(7)和输出口(10)的壳体(6)并且包括一存储器(8)和一设置在该存储器下面的打印头(9)，并且储存容器(2)连接至输入口(7)，并且一测量装置(11)利用输入法兰(13)连接至输出口(10)，测量装置(11)适合于用来测量液面高度(23)和用来控制射流装置(3)。
10.按权利要求9所述的液体供给单元(1)，其特征为：测量装置(11)包括一传感器(12)和一与所述传感器连接的电子处理装置(19)。
11.按权利要求10所述的液体供给单元(1)，其特征为：传感器(12)设置在打印设备(5)的输出口(10)处。
12.按权利要求11所述的液体供给单元(1)，其特征为：传感器(12)具有一与输出口(10)流动连通的腔(15)。
13.按权利要求10所述的液体供给单元(1)，其特征为：传感器(12)检测在打印设备(5)外部在传感器内部形成的腔(15)内的不同的各液面高度(23)作为测量参数。
14.按权利要求9所述的液体供给单元(1)，其特征为：所述打印机是喷墨打印机。
15.用于按权利要求9至14之一项所述的液体供给单元(1)的测量装置(11)，包含一传感器(12)，其特征为：传感器(12)包含多个面状的元件(29、31、32)，所述元件以三明治方式重叠放置，其中中间的元件(31)通过一挖除区形成一腔(15)，并且测量装置(11)的至少一部分由印制电路板材料组成。
16.按权利要求15所述的测量装置(11)，其特征为：传感器(12)具有一带一入口(14)的输入法兰(13)和与入口连通的所述腔(15)。
17.按权利要求16所述的测量装置(11)，其特征为：传感器(12)包含一与所述腔(15)连通的、带一溢出口(17)的溢出法兰(16)。
18.按权利要求15所述的测量装置(11)，其特征为：传感器(12)的部分由导电材料组成，其中在印制电路板材料上连接一电极(30、33)和/或一电子处理装置(19)。
19.按权利要求15所述的测量装置(11)，其特征为：所述元件(29、31、32)基本上做成带有埋在塑料内的印制导线的印制电路板材料。
20.按权利要求19所述的测量装置(11)，其特征为：至少一个元件(29，31，32)做成电极(30、33)的载体。
21.按权利要求20所述的测量装置(11)，其特征为：所述电极(30、33)安装在至少一个元件(29、31、32)内。
22.按权利要求15所述的测量装置(11)，其特征为：传感器(12)主要由三个面状的元件(29、31、32)构成。
23.按权利要求21所述的测量装置(11)，其特征为：电极(30、33)构成所述腔(15)内壁的至少一部分。
24.按权利要求23所述的测量装置(11)，其特征为：电极(30、33)设计成面状的。
25.按权利要求18所述的测量装置(11)，其特征为：电子处理装置(19)为了供电通过至少一条印制导线(27)与一连接插头(28)连接。
26.按权利要求18所述的测量装置(11)，其特征为：电子处理装置(19)与至少一条印制导线(24)连接，以进行信号处理。
27.按权利要求26所述的测量装置，其特征为：印制导线(24)至少通向一个适合于仪器的仪器控制装置的接触元件(21)。
28.按权利要求18所述的测量装置(11)，其特征为：电极(30、33)和电子处理装置(19)通过接触元件(21)和印制电路板材料上的印制导线(24)相互连接。
29.按权利要求15所述的测量装置(11)，其特征为：传感器(12)做成电容式或电感式或光电式的传感器(12)。
30.按权利要求15所述的测量装置(11)，其特征为：中间的元件(31)配备用于两个外部的元件(29，32)的连接和/或定位元件(20)。
31.按权利要求30所述的测量装置(11)，其特征为：所述两个外部的元件(29，32)中的一个外部的元件(29)双面层叠，所述两个外部的元件中的另一外部的元件(32)单面层叠。
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