CN103389142A - 一种测量墨盒墨水量的传感器及墨盒 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种测量墨盒墨水量的传感器：包括基底、振动系统和固定机构，其中所述振动系统含有压电元件；所述振动系统通过所述固定机构固定在基底上方，所述基底与墨水接触；所述振动系统通过压电元件和振动片共同产生振动，墨盒的墨水通过接触所述压电元件改变所述振动系统的质量而改变振动频率，所述振动频率的变化与墨水的含量相关联。本发明还相应提供一种墨盒。本发明提供的技术方案，传感器体积小，而且利用了传感器中振动系统的压电元件的逆压电效应，能够简单方便的实现检测墨盒墨水量，且提高检测精确度。

Description

一种测量墨盒墨水量的传感器及墨盒

技术领域

本发明属于打印机技术领域，具体涉及一种应用于打印机中测量墨盒墨水量的传感器及墨盒。

背景技术

在打印机中用于测量墨盒中墨水量的传感器，属于墨盒内比较核心的元件，对于检查墨盒的质量问题，检查是否有墨水泄漏的现象和墨水是否充足，提示何时更换墨水等方面，起着至关重要的作用。通过对墨盒中墨水量的检测，可以提高打印机输出效率，提高打印工作人员的工作效率，墨水量的检测数据也是打印机对墨盒执行指令重要的依据。

现有技术中，测量墨盒内墨水状态的方法有很多种，例如对打印机喷墨嘴出墨量的检测，但是这种检测方法不仅计算数据庞大容易出错，而且计算方法繁琐，计算效率低，精准度低，十分不可靠。还有一种方法是检测墨盒内压强的变化，这种方法极易受到周围环境的影响，很多环境因素(例如打印机使用的环境温度、湿度)对这种测量方式产生了很大的干扰，而且随着墨水的消耗周围的环境也会发生变化，所以这种测量压强的方法并不能精确的反应墨水量的状态的变化。

因此，现有技术中的测量墨盒墨水量的方法并不完善，有待改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种测量墨盒墨水量的传感器及墨盒，能够简单方便的实现检测墨盒墨水量，且提高检测精确度。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种测量墨盒墨水量的传感器：包括基底、振动系统和固定机构，其中所述振动系统含有压电元件；所述振动系统通过所述固定机构固定在基底上方，所述基底与墨水接触；所述振动系统通过压电元件和振动片共同产生振动，墨盒的墨水通过接触所述压电元件改变所述振动系统的质量而改变振动频率，所述振动频率的变化与墨水的含量相关联。

所述基底为三孔基底，采用三孔结构。

所述振动系统包括：上电极、压电元件、下电极、振动片和振动基座，所述上电极附着在压电元件的上表面，所述下电极附着在压电元件的下表面，所述上电极、压电元件和下电极通过所述振动片附着在所述振动基座上。

所述振动系统还包括：上辅助电极和下辅助电极，所述上辅助电极附着在压电元件的上表面，所述下辅助电极附着在压电元件的下表面。

所述固定机构包含一个应用弹簧固定在墨盒内部。

所述基底采用氧化锆或氧化铝作为制作材料。

所述上辅助电极、下辅助电极、上电极和下电极所用的材料为可导电材料；所述压电元件所用的材料为锆钛酸铅镧陶瓷、锆钛酸铅压电陶瓷或压电薄膜。

所述基底包含三个可进墨水的圆柱孔和四个用于固定所述固定机构的圆柱；所述基底还包含一个与所述振动基座相同尺寸的卡槽。

本发明还提供一种墨盒：包括测量墨盒墨水量的传感器，所述传感器包括基底、振动系统和固定机构；其中，所述振动系统通过所述固定机构固定在基底上方，所述基底与墨水接触；所述振动系统通过压电元件和振动片共同产生振动，墨盒的墨水通过接触所述压电元件改变所述振动系统的质量而改变振动频率，所述振动频率的变化与墨水的含量相关联。

所述传感器中的振动系统包括：上电极、压电元件、下电极、振动片和振动基座，所述上电极附着在压电元件的上表面，所述下电极附着在压电元件的下表面，所述上电极、压电元件和下电极通过所述振动片附着在所述振动基座上。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的测量墨盒墨水量的传感器，体积小，制作工艺简单，很适合放置于墨盒内使用；另外采用独特的三孔结构，能有效的节省了探测墨水量的测量时间，并且主要应用了压电元件的逆压电效应，通过共振时压电元件的幅频特性以及阻抗特性来分析墨水量的状态变化，能够简单方便的实现检测墨盒墨水量，且提高检测精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

下面将结合附图对本发明做进一步说明，附图中：

图1是本发明传感器中三孔基底及振动机构的剖视图；

图2是本发明传感器中三孔基底及振动机构的主视图；

图3是本发明传感器中装载振动机构的基座的示意图；

图4是本发明传感器中三孔基底的示意图；

图5是本发明传感器的分解示意图；

图6是本发明的墨盒的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种测量墨盒墨水量的传感器，能够简单方便的实现检测墨盒墨水量，且提高检测精确度。

本发明的传感器主要包括基底、振动系统以及固定机构。基底设计为三孔基底，其中振动系统通过固定机构紧紧固定在三孔基底上方。具体的，振动系统通过上辅助电极以及下辅助电极的两个圆柱孔固定在三孔基座的上方。在三孔基底以及振动系统上方加上固定机构装置，方便与应用弹簧连接，固定在墨盒内部。

本发明的传感器的振动系统中包括双层电极、压电元件、振动片等，主要应用了压电元件的逆压电效应，通过共振时压电元件的幅频特性以及阻抗特性来分析墨水量的状态变化。通过打印机发出的激励信号，测量振动系统的共振频率，得到墨水的含量。因此，该传感器能很好反映墨水的即时状态，比如墨水的量的变化以及墨水的粘度和密度等等。这种传感器，不受周围环境的影响，回避了对电脑负荷过大的计算量，反应墨水的即时状态，对于墨水的精确测量有很好的保障。

具体的，本发明中，压电元件(例如压电陶瓷片)被两个电极夹住，其中需要一个辅助电极将下面的电极引到上方去。当产生激励信号的时候，利用逆压电效应，两个电极和压电陶瓷片与振动片共同产生振动，达到固有频率的时候振幅为最大。当墨盒是满的状态时，墨水接触压电陶瓷片改变了整个振动系统的等效质量，通过等效质量的改变从而改变了固有频率，而应用压电陶瓷片对质量的敏感，通过测量不同的谐振状态即可知道墨盒是满还是空。在液体中，不同液体消耗的状态下，谐振过程的阻值变化也是不同的，与此同时，可以结合合适的电路来测量谐振式压电陶瓷片的阻抗特性。通过阻抗特性曲线以及谐振频率特性曲线，就可以判断液体液位的边界值。

下面结合附图，详细介绍本发明的内容。

如图1和图2所示，图1为本发明传感器中三孔基底以及振动机构的剖视图。图2为本发明传感器中三孔基底以及振动机构的主视图。图中：1为三孔基底，2为装载振动机构的振动基座，3为上辅助电极，4为上电极，5为压电元件，6为下电极，7为下辅助电极，8为振动片。

图中包括了三孔基底1和振动系统，而振动系统包括以下组成的零件：上电极4、上辅助电极3、压电元件5、下电极6以及下辅助电极7、振动片8，其中上辅助电极3以及上电极4附着在压电元件5的上表面，下辅助电极7以及下电极6附着在压电元件5的下表面。而上辅助电极3、上电极4、压电元件5、下辅助电极7以及下电极6构成了整个振动系统的核心部分，也是整个传感器的核心元件。将这个核心部分通过振动片8附着在装载振动机构的振动基座2上方，构成了整个的振动系统，振动系统是测量墨盒墨水量的传感器的核心部分。

其中，对于上辅助电极3以及上电极4，下辅助电极7以及下电极6，其所用材料可以是导电的任何材料，比如金、银、铜、铝等。而压电元件5所用材料可采用锆钛酸铅镧陶瓷(PLZT)、锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)、压电薄膜等。

图3为本发明传感器中装载振动机构的振动基座2的示意图。

如图3所示，其中装载振动机构的振动基座2上设置了3个孔，这三个孔的尺寸与三孔基底1的圆柱孔的尺寸完全相同，方便墨水浸入，并且包括一个用于设置下辅助电极7的开槽。需说明的，这里只是以3个孔举例说明但不局限于此。

图4为本发明传感器中三孔基底1的示意图。

其中，三孔基底1包含三个可以进墨水的圆柱孔和四个用于固定所述固定机构的圆柱。这三个圆柱孔的尺寸与振动基座2的圆柱孔的尺寸相同。圆柱主要用于安装固定机构，使振动系统与三孔基底1更好的贴合在一起。而且，三孔基底1存在一个与装载振动机构的振动基座2相同尺寸的卡槽。三孔基底1与墨水接触。三孔基底1可以采用氧化锆或氧化铝作为制作材料。需要说明的是，这里是以3个圆柱孔和4个圆柱举例说明，也可以根据需要设置不同数目的圆柱孔和圆柱。

图5为本发明测量墨盒墨水量的传感器的分解示意图。

从图5可以很直观的看到三孔基底1上方安装了装载振动机构的振动基座2，装载振动机构的振动基座2上安装三明治结构的振动机体，其中存在振动片8、下电极6、下辅助电极7、压电元件5、上辅助电极3以及上电极4，由以上结构构成了整个振动系统。振动系统上方的固定机构将三个主要部分紧紧链接在一起构成了整个传感器。

固定机构上方的圆孔主要应用于弹簧与墨盒内部的连接，将整个墨盒墨水量的传感器与墨盒连接在一起，防止传感器固定不牢固而产生松动的现象。也就是说，固定机构包含一个应用弹簧固定在墨盒内部。

上述详细介绍了本发明的传感器。相应的，本发明还提供一种墨盒。

如图6所示，是本发明的墨盒的结构示意图。墨盒60包括测量墨盒墨水量的传感器50。

所述传感器包括基底、振动系统和固定机构；其中，所述振动系统通过所述固定机构固定在基底上方，所述基底与墨水接触；所述振动系统打通过压电元件和振动片共同产生振动，墨盒的墨水通过接触所述压电元件改变所述振动系统的质量而改变振动频率，所述振动频率的变化与墨水的含量相关联。

所述传感器中的振动系统包括：上电极、压电元件、下电极、振动片和振动基座，所述上电极附着在压电元件的上表面，所述下电极附着在压电元件的下表面，所述上电极、压电元件和下电极通过所述振动片附着在所述振动基座上。

传感器50的更具体结构，参见前面图1-5的描述，此处不再赘述。

综上所述，本发明提供的传感器，其中含有双层电极、压电元件、振动片以及三孔基座，主要应用了压电元件的逆压电效应，对共振时压电元件的幅频特性以及阻抗特性来分析墨水量的状态变化，回避了大量繁琐的计算，计算简便；

本发明提供的传感器，体积小，在墨盒内所占空间小，制作工艺简单，制作成本也低，适合大量生产，很适合放置于墨盒内使用，实用性强；

本发明的传感器采用独特的三孔结构，有效的节省了探测墨水量的测量时间，并且在测量初期，有效解决了由于测量信号不稳定而产生干扰的问题，进一步的，不仅能测量墨水的有无以及墨量的变化，更能测量出墨水的粘度以及密度，从而使得工作人员能更好地对墨水的状态以及墨水的质量进行控制，不会造成因未及时换墨盒以及墨盒漏墨或者有其他损伤而导致的打印出错的问题，使得打印机的使用效率更高，也大大提高了打印的质量。

以上对本发明实施例所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种测量墨盒墨水量的传感器，其特征在于：

包括基底、振动系统和固定机构，其中所述振动系统含有压电元件和振动片；

所述振动系统通过所述固定机构固定在基底上方，所述基底与墨水接触；

所述振动系统通过压电元件和振动片共同产生振动，墨盒的墨水通过接触所述压电元件改变所述振动系统的质量而改变振动频率，所述振动频率的变化与墨水的含量相关联。

2.根据权利要求1所述的测量墨盒墨水量的传感器，其特征在于：

所述基底为三孔基底，采用三孔结构。

3.根据权利要求1所述的测量墨盒墨水量的传感器，其特征在于：

所述振动系统包括：上电极、压电元件、下电极、振动片和振动基座，

所述上电极附着在压电元件的上表面，所述下电极附着在压电元件的下表面，所述上电极、压电元件和下电极通过所述振动片附着在所述振动基座上。

4.根据权利要求3所述的测量墨盒墨水量的传感器，其特征在于：

所述振动系统还包括：上辅助电极和下辅助电极，

所述上辅助电极附着在压电元件的上表面，所述下辅助电极附着在压电元件的下表面。

5.根据权利要求1所述的测量墨盒墨水量的传感器，其特征在于：

所述固定机构包含一个应用弹簧固定在墨盒内部。

6.根据权利要求1至5任一项所述的测量墨盒墨水量的传感器，其特征在于：

所述基底采用氧化锆或氧化铝作为制作材料。

7.根据权利要求4或5所述的测量墨盒墨水量的传感器，其特征在于：

所述上辅助电极、下辅助电极、上电极和下电极所用的材料为可导电材料；

所述压电元件所用的材料为锆钛酸铅镧陶瓷、锆钛酸铅压电陶瓷或压电薄膜。

8.根据权利要求3至5任一项所述的测量墨盒墨水量的传感器，其特征在于：

所述基底包含三个可进墨水的圆柱孔和四个用于固定所述固定机构的圆柱；

所述基底还包含一个与所述振动基座相同尺寸的卡槽。

9.一种墨盒，其特征在于：

包括测量墨盒墨水量的传感器，所述传感器包括基底、振动系统和固定机构，所述振动系统含有压电元件；

其中，所述振动系统通过所述固定机构固定在基底上方，所述基底与墨水接触；

所述振动系统通过压电元件和振动片共同产生振动，墨盒的墨水通过接触所述压电元件改变所述振动系统的质量而改变振动频率，所述振动频率的变化与墨水的含量相关联。

10.根据权利要求9所述的墨盒，其特征在于：

所述传感器中的振动系统包括：上电极、压电元件、下电极、振动片和振动基座，

所述上电极附着在压电元件的上表面，所述下电极附着在压电元件的下表面，所述上电极、压电元件和下电极通过所述振动片附着在所述振动基座上。

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