CN113661379A - 流体特性传感器 - Google Patents

流体特性传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN113661379A
CN113661379A CN201980095122.4A CN201980095122A CN113661379A CN 113661379 A CN113661379 A CN 113661379A CN 201980095122 A CN201980095122 A CN 201980095122A CN 113661379 A CN113661379 A CN 113661379A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
sensor
container
sensors
property sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980095122.4A
Other languages
English (en)
Inventor
A·D·斯图德
D·N·奥尔森
M·W·坎比
C-H·陈
J·M·加德纳
S·A·林恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Development Co LP
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co LP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Development Co LP filed Critical Hewlett Packard Development Co LP
Publication of CN113661379A publication Critical patent/CN113661379A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/24—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
    • G01F23/246—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid thermal devices
    • G01F23/247—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid thermal devices for discrete levels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17566—Ink level or ink residue control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/07—Ink jet characterised by jet control
    • B41J2/125—Sensors, e.g. deflection sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17513—Inner structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17526—Electrical contacts to the cartridge
    • B41J2/1753—Details of contacts on the cartridge, e.g. protection of contacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17553—Outer structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/195—Ink jet characterised by ink handling for monitoring ink quality
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/24—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
    • G01F23/241—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid for discrete levels
    • G01F23/243—Schematic arrangements of probes combined with measuring circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/24—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
    • G01F23/246—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid thermal devices
    • G01F23/247—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid thermal devices for discrete levels
    • G01F23/248—Constructional details; Mounting of probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/265—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors for discrete levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/266—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors measuring circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/268—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors mounting arrangements of probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/80—Arrangements for signal processing
    • G01F23/802—Particular electronic circuits for digital processing equipment
    • G01F23/804—Particular electronic circuits for digital processing equipment containing circuits handling parameters other than liquid level
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17566—Ink level or ink residue control
    • B41J2002/17579—Measuring electrical impedance for ink level indication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/0007—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm for discrete indicating and measuring

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

一种流体特性传感器可以包括：集成电路(IC)，该集成电路包括流体液位传感器和/或压力传感器；以及外部接口，该外部接口电耦接到EC的近端，其中，压力传感器可以被配置成测量流体特性传感器的挠曲。

Description

流体特性传感器
相关申请的交叉引用
本申请涉及以下公共转让的PCT申请：于2016年4月21日提交的题为“液体液位感测(LIQUID LEVEL SENSING)”的PCT/US2016/028642、于2016年4月21日提交的题为“带有保护构件的流体液位感测(FLUID LEVEL SENSING WITH PROTECTIVE MEMBER)”的PCT/US2016/028637、于2016年4月21日提交的题为“流体液位传感器(FLUID LEVEL SENSOR)”的PCT/US2016/028624、于2016年7月27日提交的题为“用于具有数字流体液位传感器的流体供应盒的竖直接口(VERTICAL INTERFACE FOR FLUID SUPPLY CARTRIDGE HAVING DIGITALFLUID LEVEL SENSOR)”的PCT/US2016/044242、于2015年10月28日提交的题为“相对压力传感器(Relative Pressure Sensor)”的PCT/US2015/057728、以及于2015年10月28日提交的题为“液体液位指示(LIQUID LEVEL INDICATING)”的PCT国际公开WO 2017/074342 A1，所有这些申请在此通过援引并入本文。
背景技术
准确的流体液位感测通常是复杂且昂贵的。准确的流体液位可以防止流体浪费、以及过早更换流体罐和如喷墨打印头等基于流体的装置。此外，准确的流体液位防止可能因供应液位不足而导致的低质量的基于流体的产品，从而也减少了成品的浪费。
附图说明
参考以下附图可以更好地理解本公开。附图的要素不一定相对于彼此成比例。而是，重点已替代地放在清楚地说明所要求保护的主题上。此外，在几个视图中，相同的附图标记表示对应的相似部分，但可能并不等同。为了简洁起见，在先前的附图中描述的一些附图标记在以后的附图中可能不再重复。
图1A是示例性基于流体的系统的框图；
图1B是图1A的示例性基于流体的系统的替代性框图；
图2A是具有附接的示例性流体特性传感器的示例性侧壁的图示；
图2B是具有图2A的示例性侧壁和示例性流体特性传感器的流体容器的图示；
图3是另一种形状的示例性流体容器的图示；
图4是另一种形状的流体致动组件的图示；
图5A至图5D是包括流体特性传感器的长形电路(EC)的不同示例性实施方式的图示；
图6是容纳键合焊盘的长形电路(EC)的另一个示例；
图7是保护层中的用于暴露EC管芯上传感器的开口的示例；
图8是用于允许点传感器被单独选通用于脉冲测量或被公共读取一起用于并行测量的示例性电路的示意图；
图9A是基于温度阻抗的流体液位传感器的示例；
图9B是基于电阻抗的流体液位传感器的示例；
图9C是基于温度阻抗的流体液位传感器的另一个示例；
图10是可行的点传感器的EC的示例性截面；
图11是被多晶硅加热电阻器包围的压阻金属温度传感器的示例性截面；
图12是沿着EC管芯的长度实施的示例性压力传感器；
图13A至图13H是制作封装流体特性传感器的示例性方法；
图14A至图14D是制作封装流体特性传感器的另一个示例性方法；
图15A至图15D是制作封装流体特性传感器的另一个示例性过程的图示；
图16是图1中示例性流体感测例程的流程图；以及
图17是具有流体特性传感器的示例性流体盒，该流体特性传感器具有流体液位传感器和压力传感器。
具体实施方式
本公开涉及一种新型流体特性传感器。要由这种传感器感测的流体特性可以包括压力和流体液位中的至少一个，但是作为所述压力或流体液位的补充或代替，还可以感测其他特性。这种传感器的某些示例将至少一个集成电路(IC)与一个或多个传感器结合，该一个或多个传感器例如安装在衬底上和/或封装以保护任何键合线和电路。这种传感器的其他示例将窄的长形(亦称“长条”)电路(EC)与多个传感器结合，该多个传感器安装在衬底上并且封装以保护任何键合线和EC电路，例如比板上芯片技术更好。IC可以是半导体集成电路、混合电路、或具有制造成集成封装的多个电气和电子部件的其他制造电路。通过沿着长形电路的长度放置高密度的具有多个点传感器和压力传感器的暴露组，流体特性传感器可以提供显著增加的分辨率和准确度。多个IC可以以菊花链方式(交错是一个示例)布置，以创建覆盖容器中流体深度的长的流体特性传感器。多个IC可以共享公共接口总线并且可以包括测试电路、安全、偏置、放大和锁存电路。
当流体盒具有少量流体时，具有多个传感器的组可以非线性地分布，以允许增加分辨率。此外，具有多个传感器的组可以被配置成对于一些应用而言被并行读取以增加与流体的表面接触、或在其他应用中被单独选通。不仅可以感测流体的液位，而且可以进行复杂的阻抗测量。附加传感器可以被配置或添加用于流体的特性感测(例如，墨类型、pH)、流体的温度感测、感测部分的应变感测、流体储器内的压力感测、或流体容器维修的验证。根据流体特性传感器的期望特性，多个IC可以是相同类型或不同类型。多个IC中的一个可以包含具有存储器的容器驱动器电路(亦称敏锐芯片)，或者容器驱动器电路可以位于单独的IC上。驱动器电路的长度∶宽度纵横比可以是10:1或更小，例如5:1或更小，例如作为非长形电路耦接到公共接口总线。下面是用于制作和使用所要求保护的主题的各种技术的几个不同示例和描述。
在本公开中，驱动器电路可以包括作为集成电路的部分的解码逻辑或解码功能。解码逻辑可以包括如电源、接地、时钟和/或数据线等启用电路，该启用电路响应于IC中的其他逻辑接收到启用指令而启用至少一个传感器。基于通过外部接口和/或公共接口总线从打印机接收到的信号，解码逻辑可以促进对每个传感器、或传感器阵列的每个点传感器进行寻址。解码逻辑可以包括可重写存储器阵列，例如连接到接口总线和/或外部接口的移位寄存器阵列。解码逻辑可以包括用于基于写入到可重写存储器阵列的值来驱动相应的传感器和/或传感器点的多路复用电路。驱动器电路可以包括用于转换外部接口与至少一个连接的传感器之间的输入和/或输出信号的电路。驱动器电路可以包括用于在模拟与数字之间和/或在数字与模拟之间、和/或从模拟到模拟和/或从数字到数字转换信号的电路。驱动器电路可以包括用于使至少一个传感器与外部接口之间的输入和/或输出信号偏移的偏移功能。驱动器电路可以包括用于放大至少一个传感器与外部接口之间的输入和/或输出信号的放大器功能。驱动器电路可以包括除偏移和/或放大器功能之外的其他校准功能。输入和输出信号可以包括模拟信号和/或数字值。驱动器电路可以被适配成驱动具有不同感测功能的多个传感器、和/或该多个传感器中的每个传感器的各个点传感器。在某些示例中，驱动器电路可以包括专用集成电路(ASIC)。
图1A是如喷墨打印机等的示例性基于流体的系统10的框图。系统10可以包括具有流体致动组件(FAA)20的托架12，该流体致动组件具有打印头30。FAA 20可以包括或连接到一个或多个流体容器40。在该示例中，存在具有青色(C)、黄色(Y)、品红色(M)和黑色(K)墨的四个流体容器40。可以使用其他颜色和其他打印液体，包括任何2D或3D打印剂。墨可以是基于染料或颜料、或者染料或颜料的组合的。FAA 20可以位于固定托架12上，例如具有页宽阵列系统10，或者FAA可以位于可移动托架12上，并且打印头30跨介质14沿一个或多个方向扫描。流体容器40可以彼此靠近，使得在由服务站18中的泵19引发的过度充气事件期间，它们可以膨胀并接触相邻的流体容器40。
介质14使用打印介质输送器16移动，典型地从介质托盘移动到输出托盘。打印介质输送器16由控制器100控制以将介质14的移动与打印头30的任何移动和/或致动同步，以将流体准确地放置在介质14上。控制器100可以具有一个或多个处理器，该一个或多个处理器具有一个或多个核。控制器100耦接到存储由控制器100可读并执行的指令的有形且非暂时性计算机可读介质(CRM)120。CRM 120可以包括用于操作和控制系统10的若干不同例程。一个这样的例程可以是流体感测例程102(参见图16)，该流体感测例程用于监测和测量FAA20和流体容器40之一中的流体液位和/或流体特征。另一个这样的例程可以是应力测量例程，该应力测量例程用于监测例如在过度充气事件期间在流体容器40内的一个或多个应力、流体容器40之间的相互作用、或维修操作期间泵19的操作。
计算机可读介质120允许存储一组或多组数据结构和指令(例如，软件、固件、逻辑)，该一组或多组数据结构和指令实施由本文所述的任何一个或多个方法或功能或被其利用。在由系统10执行期间，指令还可以完全或至少部分地驻留在静态存储器、主存储器、和/或控制器100的处理器内。主存储器、驱动器电路204存储器和处理器存储器还构成计算机可读介质120。术语“计算机可读介质”120可以包括存储一个或多个指令或数据结构的单个介质或多个介质(集中式或分布式)。计算机可读介质120可以被实施为包括但不限于固态、光学和磁性介质，无论是易失性还是非易失性。这样的示例包括半导体存储器装置(例如可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪速存储器装置)、如内部硬盘驱动器和可移动盘等磁盘、磁光盘、以及CD-ROM(致密盘只读存储器)和DVD(数字多功能盘)盘。
系统10可以包括服务站18，用于对打印头30执行维护和空气压力调节，例如用于执行过度充气事件以将流体从流体容器40传输到FAA 20，以及用于在流体盒40和FAA20中的每一个内保持正常操作期间的背压。这种维护可以包括清洁、灌注、设定背压水平、以及读取流体液位。服务站18可以包括泵19，该泵用于提供空气压力以将流体从流体容器40移动到打印头30，以及用于设定FAA 20内的背压以防止流体从打印头30意外泄漏。
图1B是系统10的替代性框图，图示了流体容器40和FAA 20的操作。流体容器40包括具有流体液位43的流体储器44，该流体储器经由容器流体接口45通过到FAA流体接口25的流体管耦接到流体腔室22。流体腔室22还流体地耦接到打印头30。为了将流体从流体容器40移动到具有单独的流体液位43的FAA 20，压力调节器袋42可以通过耦接到泵19的空气接口47而在流体储器44内充气。容器40可以包括连接到空气接口47的除袋之外的其他类型的压力调节器，例如，具有至少一个弹性、柔性壁的任何可塌缩/可膨胀空气腔室。
在使用中，流体接口45可以沿着大致水平的轴线将流体从储器44供应到FAA 20。在流体大致水平地流动且储器44的高度大致竖直地延伸的使用取向中，流体接口45设置为更靠近储器44的重力底部而不是内部容积的高度的中间，以促进排空也处于几乎耗尽状态的储器44。在所述取向中，空气接口47可以设置在流体接口45上方，例如靠近或高于储器44的高度的中间。
为了监测和测量流体容器40或FAA 20或两者中的流体液位43，流体特性传感器46可以位于流体储器44内。控制器100可以电耦接到流体特性传感器46上的电接口48，该电接口可以是外部电接口。流体特性传感器46可以基本上垂直于流体液位43定向，或者它可以相对于流体液位43成角度。在不同的示例中，传感器46可以从流体储器44的重力底部附近延伸到：(i)流体储器44的高度的中间下方，(ii)在储器44的高度的中间附近，或(iii)沿着储器44的整个高度。容器40的电接口48可以定位在如针对流体容器40所示的满流体液位43附近，例如在空气接口47上方和/或在容器40的顶部附近。流体特性传感器46可以具有如针对流体容器40图解所示的一个流体液位传感器或基本上均匀分布的流体液位传感器阵列。在另一个示例中，类似的流体特性传感器46用于FAA 20的流体腔室22，其中液位传感器可以不均匀地提供，并且如针对流体腔室22所示，越靠近重力底部，具有越高的密度。除了流体液位传感器之外，流体特性传感器46可以包括附加传感器，例如应力传感器、温度传感器、裂缝传感器，仅举几例。具有流体特性传感器46的示例性流体腔室22可以类似地包括电接口48。
图2A是图2B中所示的示例性流体容器40的示例性侧壁41的图示，以展示流体特性46的放置。例如，容器40的侧壁41或每个侧壁41可以是相对刚性的以容置游离的墨并且不会在正常使用中取出流体时塌缩，除了由于加压事件而导致的相对少量的挠曲之外，这将在后面解释。流体特性传感器46具有IC，在该示例中为长形电路(EC)49，该IC具有包在封装包壳50内的多个传感器，例如通过用化合物包覆成型或粘附到化合物和/或金属或直接粘附到壁41。虽然贯穿本公开描述了长形电路的示例，但是将清楚，具有不同形状因子(如其他长度:宽度比)的其他类型的集成电路也可以用于相同的目的。
封装包壳50可以具有开口，用于将流体特性传感器46热熔到侧壁41或以其他方式附接到侧壁41。在一个示例中，流体特性传感器46与侧壁41的附接足以允许流体特性传感器46与侧壁41的挠曲适形。如图2A所示，流体特性传感器46所附接到的侧壁41也形成流体容器40的外壁。相对的外壳部分包括相对的侧壁41，该外壳具有空气接口47、电接口48和容器流体接口45(图2B)。如所图示的，图2B中的流体容器40可以稍微倾斜一个角度θ，例如约3度到约30度，以允许流体容器40内的流体流到容器流体接口45和流体特性传感器46的底部，以便在流体容器40接近排空时使浪费的流体最少化。在本公开中，相对于水平线具有大约0到30度的角度可以被认为是基本上水平的，以区别于例如大致竖直安装的容器(例如，参见图3和图4)。流体容器40的细微倾斜角度还可以促进流体特性传感器46保持与流体接触以提供准确的流体液位。
封装包壳50允许改进的硅管芯分离率、消除硅开槽成本、消除扇出子板(chiclet)、同时形成用于多个长条的流体接触槽，并且避免许多工艺集成问题。包覆成型或粘附技术可以用于完全或部分地包封流体特性传感器46以保护电气电路组件(ECA)159和键合线互连，同时将多个液位传感器仅暴露于容器内的流体。在一些示例中，流体可能是刺激性的，例如具有低和高pH值或反应性组分。通过采用集成封装，ECA 159、键合线、任何驱动器电路204、存储器、ASIC或其他IC、以及EC 49都可以嵌入到封装材料中(传感器区域除外)，从而提高可靠性。ECA 159包括导电材料(如铜或铝)的薄条带，这些薄条带已从一层蚀刻、放置、激光直接烧结或固定到平坦的绝缘片材(例如环氧树脂、塑料、陶瓷或麦拉片(Mylar)衬底)，并且集成电路和其他部件附接到这些薄条带。在一些示例中，迹线可以被掩埋在ECA 159的衬底内。键合线可以被包在环氧树脂或胶中，仅作为几个示例。
图3是另一种形状的示例性流体容器40的图示60，在流体容器40中，流体特性传感器46没有附接到流体容器40的侧壁而是悬浮在流体内。EC 49被封装包壳50包围，除了用于具有传感器阵列的传感器部分的开口外。满流体液位43从EC 49的顶部延伸到流体容器40的重力底部，在该重力底部存在电接口48和容器流体接口45。在这个示例中，流体容器40具有不均匀的截面，因为容器壁向流体接口45渐缩。流体特性传感器46可以具有点传感器的非线性或非均匀分布，以使流体液位读数适应流体容器的变化的截面形状。也就是说，流体特性传感器46可以在满流体液位43附近具有较不密集的点传感器组并且在流体容器40向流体接口45渐缩处具有较密集的点传感器组。点传感器可以是流体液位传感器或压力传感器。可以提供不同的点传感器类型，例如流体液位传感器和压力传感器。
图4是具有流体腔室22和打印头30的FAA 20的图示70。在一个示例中，FAA 20的顶部部分72具有FFA流体接口25，该FFA流体接口可以耦接到图3的容器流体接口45以将流体传递到流体腔室22。在其他示例中，图示70可以表示具有打印头的可更换流体容器。流体特性传感器46从FAA 20的重力底部处的近端延伸到流体中，直到满流体液位43处的远端。与图3的流体容器40一样，电接口被定位成靠近重力底部、并且靠近一个或多个打印头管芯30。在一个示例中，当流体根据使用被取出时，FAA流体接口45可以用于重新填充流体腔室22，以调整背压，并且防止打印头管芯30因无流体而损坏。在一个示例中，可能期望在FAA20的重力底部附近增加点传感器的密度，以检测打印头管芯30何时可能缺乏流体，尤其是在长时间打印作业期间。
因此，流体容器40或FAA 20(统称为流体容器40)可以包括包含流体腔室22或流体储器44的封装，该流体腔室包含流体。流体特性传感器46可以包括延伸到流体腔室22或流体储器44中的感测部分、并且可以包括共享公共接口总线83的多个集成电路(IC)。至少一个IC(在该示例中为长形电路(EC)49)可以具有沿EC 49的长度分布的具有多个传感器的多个暴露组。接口部分可以暴露在封装外部并且包括电接口48，该电接口电耦接到感测部分的近端。多个IC和电接口48封装在一起以形成流体特性传感器46。具有多个传感器的多个暴露组的组可以沿EC 49的长度非线性或非均匀地分布，并且具有以下布局：当使用时，沿着EC 49的在流体容器40或FAA 20的重力底部附近的部分，密度增加。点传感器的密度可以在每英寸(1英寸约为2.54厘米)20到100个之间，并且在某些情况下至少每英寸50个。在其他示例中，点传感器的密度可以在较高密度区域中多于每厘米40个传感器而在较低密度区域中少于每厘米10个传感器。感测部分可以包括至少一个附加传感器以实现流体的特性感测、流体的温度感测、感测部分的应变感测、以及腔室内的压力感测之一。EC 49可以具有约10μm至约200μm之间的厚度、80μm至600μm之间的宽度、以及约0.5英寸至约3英寸之间的长度，例如约1cm以上的任何长度。EC 49管芯的长度:宽度的纵横比可以是至少20:1或50:1，分别意味着是宽度的至少20或至少50倍长。在一些示例中，长度:宽度比在长度上比宽度上可以超过100或超过两个数量级。相比之下，驱动器电路204可以是长度:宽度纵横比小于10:1的IC。因此，流体特性传感器可以包括纵横比是比驱动器电路204的纵横比大五倍甚至大十倍的EC 49。在一个示例中，传感器和驱动器电路被设置在同一IC或EC上，由此传感器(和/或传感器点阵列)可以沿着IC或EC的长度的比驱动器电路更长的部分伸展。
图5A至图5D是流体特性传感器46的不同示例性实施方式的图示。为了便于讨论，使用顶部和底部方向描述符来帮助标识部件。顶部和底部附图标记与如何在流体容器中相对于重力使用流体特性传感器46有关。术语顶部和底部并不意味着限制。而且，术语近、远和中央也用于关于其相对于电接口48的位置来描述部件，并且因此与重力影响无关。
图5A是具有单个EC 49的流体特性传感器46的示例，该EC通过键合线组电耦接到在流体特性传感器46的顶部(相对于重力)的近侧的电接口48、并且被包封有环氧树脂或胶水涂层81，以在发生封装包壳50时保护键合线82。在该示例中，所示的电接口48具有形成公共接口总线83的五个触点(VCC、GND、数据信号、时钟信号和感测信号)，但是可以根据应用具有更多或更少触点。在其他示例中，外部接口包括至少三个(例如，GND、数据、时钟或VCC、GND、数据或VCC、GND、感测)或至少四个(例如，VCC、GND、数据、时钟)键合焊盘。感测信号可以用于提供数字或模拟信号，并且也可以用于测试、安全或其他目的。数据信号和时钟信号典型地是数字信号，其中数据线是双向线，并且时钟信号典型地是进入EC 49或其他IC(如驱动器电路204)中的输入。
该示例中的封装包壳50包括在流体特性传感器46的ECA 159的相反端上的第一封装区段51和第二封装区段52。第一封装区段51保护包封的线键合82。封装包壳50的第二封装区段52提供支撑以免扭转并且提供针对安装的支撑。封装包壳50的两个分开的封装区段51、52允许改善EC 49、ECA 159与封装包壳50之间的热膨胀差异。如图所示，流体液位和/或压力点传感器80可以沿EC 49长度的至少一部分分布。
图5B是具有两种不同类型的EC 49的流体特性传感器46的示例，这些EC交错并以菊花链连接在ECA 159上以形成更长的流体特性传感器46。顶部EC 49电耦接到在流体特性传感器46的顶部近侧的电接口48。该示例中的顶部EC 49具有多个传感器，例如流体液位点传感器80、压力(点)传感器84和温度传感器86。顶部EC 49的底部远端具有键合焊盘组，该键合焊盘组在顶部EC 49内耦接到顶部EC 49的顶部远端上的公共接口总线83并因此实现公共接口总线83的通路(pass-through)。顶部EC 49的底部键合焊盘通过键合线82耦接到底部EC 49上的顶部键合焊盘组，以向底部EC 49提供公共接口总线83。在该示例中，底部EC49包括均匀的点传感器80组。这些点传感器相比于顶部EC 49的点传感器80以更高的密度分布，以在流体容器的重力底部附近实现更好的分辨率。
在该示例中，封装包壳50跨越流体特性传感器46的整个长度减去外部电接口48、并且包括顶部或近侧EC 49上的第一开口53和底部或远侧EC 49上的第二开口54。
图5C是电接口48在流体特性传感器的重力底部近侧的示例。流体特性传感器46的顶部远端具有与图5B的顶部EC 49类似的顶部EC 49，但在该示例中没有顶部远侧键合焊盘组。底部键合焊盘组允许键合线82耦接底部EC 49上的公共接口总线83的顶部键合焊盘组。底部EC 49的底端包括第二键合焊盘组，用于将公共接口总线83耦接到电接口48。键合焊盘和键合线82可以用环氧树脂或胶水包封以防止在流体特性传感器46的后期封装期间损坏键合线。像图5B一样，底部EC 49具有比顶部EC 49更密集的点传感器80组。顶部EC 49可以具有附加传感器，例如压力传感器84和温度传感器86。
像图5B中的示例一样，在该示例中，封装包壳50跨越流体特性传感器46的整个长度减去外部电接口48，并且包括顶部或远侧EC 49上的第一开口53和底部或近侧EC 49上的第二开口54。
图5D是存在至少三个EC 49的示例，这些EC可以具有相同或不同的配置。在该示例中，顶部EC 49键合到电接口48并且被配置为类似于图5B的顶部EC 49。中间或中央EC 49电耦接到顶部EC 49和底部EC 49两者。中间EC 49可以只是具有公共接口总线83的通路的非常低成本的EC 49，或者其可以包括与最小的点传感器80组一起的通路。在其他示例中，中间EC可以具有与顶部EC 49相同的配置。底部EC 49可以是具有不均匀分布的点传感器80的EC，其中，底部远端的密度更高，以用于在墨不足(low-on-ink，LOI)或其他低流体液位期间提高分辨率。在一些示例中，中间EC 49和底部EC 49可以包含压力传感器84组，用于允许不仅测量EC 49内的应力而且允许测量沿着流体特性传感器46的整个长度的应力，例如当该流体特性传感器被附接到流体容器40或FAA 20的壁时。因此，具有多个点传感器80的组可以沿EC 49或流体特性传感器46的长度非线性地分布，并且具有以下布局：当使用时，沿着EC 49或流体特性传感器46的在流体容器40或FAA 20的重力底部附近的部分，密度增加。
封装包壳50包括顶部或近侧EC 49上的第一开口53、底部或远侧EC 49上的第二开口54、以及中间或中央EC 49中的附加第三开口55。
因此，流体特性传感器46可以包括长形电路(EC)49，该长形电路具有沿EC 49的长度分布的具有多个点传感器80的多个暴露组。外部电接口48可以耦接到EC 49的近端，其中EC 49和外部电接口48封装在一起以形成流体特性传感器46。多个EC 49可以沿着流体特性传感器46的长度方向以菊花链方式首尾相连并且共享公共接口总线83。在一些示例中，第二长形电路49(第二EC)还可以封装在一起并且在流体特性传感器46的长度方向上从EC 49的远端延伸、并且从EC 49的远端电耦接到第二EC 49的近端。在其他示例中，多个EC 49可以包括近侧EC 49与远侧EC 49之间的中央EC 49，中央EC 49具有最小的点传感器80组和公共接口总线83的通路。多个EC 49可以包括具有一组各种类型的传感器的近侧EC 49、和具有高密度的每英寸至少50个的点传感器80组的远侧EC 49。在一些示例中，具有多个点传感器80的组沿EC 49的长度非线性地分布，并且在其他示例中，具有多个点传感器80的组沿流体特性传感器46的长度非线性地分布。
图6是稍宽的EC 49的示例，用于在单个水平(相对于先前示例中的竖直)方向上容纳用于公共接口总线83的四个或五个键合焊盘。键合焊盘布局的这种布置允许更多的硅面积，以允许在EC 49内集成更多的数字和模拟电路，以及在挠曲期间提供更多的结构支撑以防止管芯破裂。而且，EC 49可以直列排列而不是交错排列。多个EC 49可以包括具有一组各种类型的传感器的近侧EC 49、和具有高密度的每厘米至少40个点传感器的具有多个点传感器80的组的远侧EC 49。
图7是如氧化物、氮化物或另一钝化层(如TEOS层158，图10和图11)等保护层中的开口的示例，这些开口用于暴露EC 49管芯上的电阻抗传感器(图9B)。根据传感器的类型，具有单个开口88可能更好。在其他示例中，为了提供EC管芯免受刺激性流体的额外保护，让传感器具有有限的开口或每个传感器单个开口89可能更好。
图8是如何允许点传感器80被单独选通用于脉冲测量或被公共读取一起用于并行测量的示例性电路的示意图90。对于流体的一些分析，可以使用单个流体液位点传感器80，例如以检测在点传感器80的液位处流体的存在。在其他分析中，可能需要增加表面积以获得流体的良好表征，例如确定化学成分。此外，由于流体液位可能发生变化，因此可能期望不要将与空气而不是与流体接触的点传感器80组合在一起。可以是锁存器、触发器或另一存储器单元的并行寄存器93接收数据信号，该数据信号与时钟信号一起进入并行寄存器93。时钟信号和数据信号从公共总线接口得到，感测信号也是如此，该感测信号可以是模拟信号或数字信号，这根据实施方式。并行寄存器93的Q输出耦接到或门组92。如果设置为高，并行寄存器93使来自每个点传感器80的开关91能够闭合并且将点传感器80耦接到感测信号以进行并行测量。并行寄存器93的Q输出还耦接到脉冲寄存器94的D输入，这些脉冲寄存器的Q输出耦接到下一个脉冲寄存器94，以允许激发信号在每个时钟周期沿脉冲寄存器94链向下移位，以允许每个流体液位点传感器80单独地耦接到感测线以允许通过内部选通激发来进行脉冲测量。因此，多个点传感器80可以被配置成允许实现用于脉冲测量的并行测量和内部选通激发中的至少一种。单个数据信号可以首先同步记录到并行寄存器93中以提供并行测量、并且然后在相继的时钟信号上沿着脉冲寄存器94传输，以提供用于来自每个流体特性传感器的脉冲测量的内部选通激发。点传感器80可以是几种不同类型的点传感器80，例如流体化学特性传感器、温度阻抗传感器、电阻抗传感器等。根据输入并同步记录到并行寄存器93和脉冲寄存器93中的数据，各种传感器中的每一个可以被单独读取和测量或者与其他类似的传感器组合以进行并行测量。
图9A是基于温度阻抗的流体液位传感器80的示例。在该示例中，由电阻元件或半导体元件形成的加热器150使用NFET 156由V+电压供电和控制。在其他示例中，耦接在V+与加热器150之间的PFET可以用于对加热器进行供电和控制。热敏压阻元件152用于检测由加热器150传递的热量。如果有流体与流体液位传感器80接触，则来自加热器150的热量将以比在流体液位传感器80与流体容器内的空气接触时更快的速率消散到流体中。因此，对于在流体液位传感器80处流体对比于空气的相互作用，由压阻元件152吸收的热量的量将是不同的。读取电路154可以包括放大器模拟/数字转换器、偏移补偿等，并且可以用于将压电电阻器152的电阻变化放大并转换为更可用的信号。而且，来自加热器150的热量消散到流体中并且由压电电阻器152检测到的时间将根据流体的成分而变化。例如，具有染料的流体典型地将比具有如颜料等颗粒的流体具有更少的质量。流体内的不同溶剂将具有不同的热吸收程度。一些流体可能会随着时间的流逝而分离，并且可能会产生边界层。而且，由于沉降，如颜料基墨的颗粒流体在不同的重力高度处可能具有不同的密度。因此，通过从加热器150启动起检查读取电路154随时间的输出并执行傅立叶或其他时间到频率的变换，不同类型的墨可以通过其FFT(或另一变换)签名来表征。在一个示例中，点传感器80可以各自使其加热器150并行脉冲，并且单独读取热敏压阻元件以允许快速搜索流体液位43。与空气接触的那些点传感器80的温度将高于与流体接触的那些点传感器的温度。
图9B是基于电阻抗的流体液位传感器80的示例，其可以单独使用或与图9A中的示例结合使用。在该示例中，将电压或电流(AC、DC或两者)激励信号166施加到流体液位传感器80的双金属焊盘组160，并且通过读取电路154来读取对激励信号的响应。基于流体容器40中的流体组成的离子化学特性(pH，电阻等)，流体一般将具有电容C-流体和电阻(R-流体)，从而引起激励信号与来自读取电路154的测量到的响应的之间的变化。某些流体特征(例如pH)可以由流体的电导率决定，但是在相同的pH水平下，不同的流体成分可能具有不同的电导率。因此，还可以有利的是，施加变化的AC信号并确定每个频率下的适当响应并执行FFT或另一时频转换，以检索可用于查找已经表征的具体已知流体的频率签名。基于所标识的流体类型，可以调整pH读数以补偿或校准其他离子化学品。此外，温度传感器86可以用于为pH读数提供温度补偿。
图9C是基于温度阻抗的流体液位传感器的另一个示例。在该示例中，图9A的压阻元件152被二极管166代替，该二极管利用电压偏置源(Vbias)偏置。二极管166上的前向电压将基于由于掺杂离子电导率的变化而感测到的温度而变化。可以通过在从加热器激活起的设定时间之后检查二极管166上的电压来完成对流体液位的表征。当流体与流体液位传感器80接触时，与空气与流体液位传感器80接触时相比，温度变化将更低。
图10是包括点传感器80的EC 49的示例性截面。在该示例中，电气电路组件(ECA)159支撑具有流体液位传感器80的基于硅的长形电路(EC 49)。硅基层151可以是CMOS、PMOS、NMOS、或其他类型的已知半导体表面。该硅基层151可以包括晶体管、二极管和其他半导体部件。在一些示例中，温度感测二极管166可以被结合到硅基层151中。为了提高热灵敏度，可以对硅基层151进行平坦化和减薄以允许更少的硅质量吸收来自加热器电阻器150的热量，该加热器电阻器例如形成在例如通过场氧化物(FOX)层155和原硅酸四乙酯(TEOS)氧化物层156而与热二极管166分隔开的多晶硅层或金属层中。为了使加热器电阻器150与周围部件隔离，该加热器电阻器可以由附加TEOS层157包围。为了保护加热器电阻器150免受容器中流体的刺激性化学物质，在加热电阻器150与流体容器的流体或空气之间可以存在一个或多个附加TEOS层158。
在某些情况下，优选的是具有更厚的硅基层151，以提供更大的结构强度，例如图5A中的示例，其中存在两个分开的封装部分，并且EC 49悬于这两个分开的封装部分之间。为了改善在空气与流体之间检测到的温差的量并且防止必须减薄硅基层151并因此为EC49管芯提供额外的强度，可以在靠近流体界面的金属层中形成压阻金属温度传感器152。金属层可以掺杂有各种杂质，例如硼，以提供期望的压阻效应。在该示例中，硅中不存在温度感测二极管166，并且多晶硅加热器电阻器150用于加热压阻金属温度传感器152。由于加热器电阻器150靠近金属温度传感器152，因此该金属温度传感器将快速升温。如果邻近金属温度传感器152存在流体，则去除热量之后，金属温度传感器将以比如果空气邻近金属温度传感器更快的速率冷却。温度的变化速率可以用于确定是否存在流体。在其他示例中，在已经终止对加热器电阻器150的供电之后的固定时间内对金属温度传感器152的电阻进行采样，可以将与预定阈值的比较用于确定是否存在流体。
在一个示例中，硅基层151的厚度可以为约100μm(微米)，并且如果存在的话，温度二极管166的深度为约1μm。如约20μm的更薄硅基层151允许空气和流体界面之间更高的温差变化。例如，20μm的硅基层151可以在空气与流体之间具有大于14摄氏度的温差变化，而100μm的硅基层151可以具有约6摄氏度的温差。当管芯变得更薄时，由于管芯吸收热能的质量更小，则更薄管芯也可能使流体/空气界面的最高温度升高。FOX层155的深度可以为约1μm，第一TEOS层156的深度可以为约2μm，并且具有多晶硅的第二TEOS层的深度也为约2μm。如果不使用金属温度传感器152，则附加TEOS层158可以为约2μm。如果使用金属温度传感器152，则可以将金属温度传感器定位在距多晶硅加热器电阻器150约1μm的位置，并且金属温度传感器的厚度为约1μm、并且在其顶部覆盖厚度约1μm的附加TEOS层。
根据在具有多个流体容器的系统中使用的流体的各种成分，可能期望使流体/空气界面处的最高温度相对于施加到加热器电阻器150的能量的量保持基本上恒定以及保持流体/空气界面的温差也基本上恒定。这可以实现更一致的读数和更少的校准。
图11是以由多晶硅加热器电阻器150包围的压阻金属温度传感器152形式的点传感器80的另一个示例。在环形加热器的该示例中，来自多晶硅加热器电阻器150的热量更容易传递到流体并且仅间接加热金属温度传感器152。在这种配置中，在一个示例中，流体与空气界面之间的温差可以保持相对恒定在约8摄氏度。虽然流体/空气界面处的最高温度可能略高于图10中的示例，但从加热器电阻器到流体的热导率增加允许流体在施加到加热器电阻器150的能量范围上保持最高温度稳定。该示例具有与针对图10描述的尺寸类似的尺寸。在另一个示例中，温度传感器152可以包围电阻器150形成环，该环可以是正方形或其他形状。
图12是示例性EC 49压力传感器84，其包括沿着EC 49管芯的长度实施的应力传感器组99，例如至少五个、至少十个、至少二十个、至少四十个、至少八十个、至少一百个或至少一百二十个应力传感器，例如大约一百二十六个应力传感器。在一个示例中，硅基层151内的掺杂扩散沿着管芯的长度延伸并且在不同的电阻元件98处具有各种抽头，以允许沿着要测量的长度在各个位置处具有应力。在一个示例中，像硼一样的杂质扩散到硅基层151中，以产生基于压阻响应薄膜的应变仪。在另一个示例中，每个应力传感器可以是半导体键合应变仪，其中压阻元件被键合到硅。因此，流体特性传感器46可以包括沿着EC 49管芯的长度形成为EC 49内的掺杂扩散和键合到EC 49管芯的压阻元件之一的应力传感器组99。在图12所示的示例中，使用差分放大器96测量电阻元件98。然而，在其他示例中，可以使用单端测量来测量电阻元件。而且，不是在一个位置仅使用单个电阻器元件98，而是可以使用例如呈全惠斯通电桥或部分桥配置的多个电阻器元件98。为了使功率消耗最小化，在其他示例中，应力传感器99可以由来自V+的NFET97或PFET进行功率控制。应力传感器99上的每个位置的输出可以使用开关91(例如传输门)单独选择到公共接口总线83的感测信号。开关91可以通过使用寄存器94组(例如D触发器)、使用公共接口总线83的数据信号和时钟信号将选择信号级联来控制。
由于应力传感器99沿EC 49管芯的长度延伸，因此可以在制造时或者在安装前或安装时或者在使用期间读取由于管芯的封装或机械安装引起的任何应力，以验证性能要求并当流体特性传感器46安装到流体容器20、40时补偿流体特性传感器的这些固有封装和/或安装应力，以便随后读取流体容器内的应力，例如由(背)压力调节引起的应力，同时考虑到了由所述封装和/或安装应力引起的变化。例如，结合应力传感器99的流体特性传感器46被安装到流体容器40的侧壁(如图2A和图2B所示)，然后流体容器40内的内应力将导致流体容器40的侧壁挠曲并且被检测到。
在图12的左侧是曲线图，图示了随流体特性传感器46的长度变化的侧壁在水平轴线上的偏转量。为了将流体从流体容器40传输到FAA 20(如图1A和图1B所示)，控制器100可以使服务站18中的泵19执行过度充气事件。在这种情况下，泵19将压力调节袋42填充到其最大膨胀，这导致流体容器40的壁变形和挠曲，从而迫使流体从流体容器40转移到FAA 20的流体腔室22。一般地，这将导致鼓胀的封装挠曲，如最右边的图所示(另请参见图17)。如果系统具有彼此相邻安装的多个流体容器40，使得它们在一个过度充气时发生接触，则应力传感器99可以检测到相邻容器由于物理接触而发生的过度充气事件。这种相邻容器挠曲将沿相反的方向(向内凹进到封装而不是向外鼓胀)作为局部过度充气事件。挠曲程度通常小于局部过度充气事件，并且显示为最左边的曲线图。在过度充气事件之后，流体容器40和FAA 20内的背压可以返回到可以由应力传感器99监测和测量的期望水平。
EC 49管芯应力的量值通常小于局部过度充气事件和相邻过度充气事件的量值，而不是凹入或凸出很可能在流体特性传感器46的长度上随机变化，如最左侧第二个曲线图所示。除了封装挠曲之外，应力传感器99还可以检测流体容器40由于惯性(加速)力引起的移动并且能够例如在容器移动停止或改变事件期间检测流体“飞溅”到流体特性传感器46上。这种类型的针对飞溅的信号可能仅出现在几个电阻元件98处，其中飞溅发生在空气和流体界面处。对于惯性移动，检测到的应力通常将沿着电阻元件98的长度均匀地(少于任何飞溅)感测到，如最右侧第二个曲线图所示。在某些示例中，作为压力传感器的代替或补充，可以由流体液位传感器80感测飞溅和其他液体移动。
因为流体特性传感器46将经历若干不同的挠曲量和类型，所以EC 49管芯有时可能变得受到过大应力。裂纹传感器95可以沿着EC 49管芯的长度延伸或环绕管芯延伸，并且由如金属或聚合物(poly)等薄膜材料制成，该薄膜材料窄并且当EC管芯受到过大应力时可能破裂。裂纹传感器95的输出可以被设计成在公共接口总线83的感测信号上进行通信，或者它可以用于禁止流体特性传感器46的操作。裂纹传感器可以包括长形的电阻器迹线。
因此，在应力传感器99中具有一体应变仪允许监测和测量背压调节、过度充气事件、在打印或维修操作期间流体容器40和FAA 20的移动、相邻容器的存在、监测检查系统中空气或流体的泄漏、以及验证服务站18的操作和泵19的操作。由于还可以测量惯性力，因此在如打印机等系统中，可以监测容器移动的操作，以检测齿轮磨损、障碍物和纸张装订，仅举几例。根据容器构造和所使用的背压调节系统的类型(弹簧袋、鼓胀器、海绵等)，应力传感器99还可以用于基于在过度充气和背压调节事件期间封装挠曲量和/或压力差来确定背压调节的类型。
图13A至图13H是用于制造封装流体特性传感器46的过程的示例性方法200。在图13A中，长形电路(EC)49具有硅基层151，点传感器80组形成在该硅基层上。在图13B中，当使用具有基于二极管的温度传感器的热流体液位传感器时，硅基层151被平坦化以将硅基层减薄至约200μm至20μm的范围。当使用基于金属的温度传感器或需要更高的管芯强度时，可以不执行图13B中的管芯减薄操作。在图13C中，驱动器电路204可以安装到电气电路组件(ECA)159上，ECA 159在其相反侧具有电接口48，该电接口耦接到公共接口总线83键合部位。
在图13D中，在管芯/电气电路衬底附接操作中，ECA 159和一个或多个EC 49被放置在带208和载体或衬底206上。在图13E中，可以在约130摄氏度至约200摄氏度(例如150摄氏度至190摄氏度，例如大约175摄氏度)的温度下用如环氧树脂模制化合物或热塑性化合物等化合物来传递模制EC 49管芯和ECA 159。对于本公开，“化合物”在本文中被广泛定义为至少包括具有环氧官能团的热固性材料、聚氨酯、聚酯塑料、树脂等的任何材料。在一个示例中，化合物可以是自交联的环氧树脂且通过催化均聚而固化。在另一个示例中，化合物可以是使用共反应剂来固化聚环氧化物的聚环氧化物。化合物的固化形成具有高机械特性、耐高温性以及高耐化学性的热固性聚合物。
释放载体206和带204，并且如图所示翻转封装组件50。在图13F中，ECA 159公共接口总线83在EC 49管芯的近端处被线键合至近侧EC 49。EC 49管芯的远端在远侧EC 49管芯的近端处被线键合至远侧EC管芯。然后，用环氧树脂或胶水涂层82包封线键合81。图13G图示了可以使用流体特性传感器46的阵列的面板来执行图13D至图13F中的操作。该面板可以是任何尺寸，但是在一个示例中为约300mm乘以100mm，从而允许实现约为6×6阵列的阵列。在步骤13H中，从阵列单个化出具有封装包壳50和电接口48的单独流体特性传感器46。
因此，制作流体特性传感器的方法可以包括将电气电路组件(ECA)159放置在载体衬底206上、以及将长形电路(EC)49放置在载体衬底206上，该长形电路具有沿着EC 49的长度分布的具有多个点传感器80的多个暴露组。该方法包括使用传递模制来包封外部接口板159和EC 49、以及去除载体衬底206。外部接口板159利用键合线82与EC 49一起电耦接到公共接口总线83。电耦接的键合线81利用环氧树脂或胶水涂层82来包封。在一些示例中，存在以菊花链模式设置的多个EC 49并且共享公共接口总线83。公共接口总线83可以以菊花链模式电耦接在多个EC 49的相应的远端和近端之间。在一些示例中，EC 49硅基层151可以在放置在载体衬底206上之前减薄。流体特性传感器46可以形成在ECA面板上，其中多个流体特性传感器46形成阵列并且在用环氧树脂包封电耦接之后从该阵列单个化。
图14A至图14D是制作流体特性传感器46的另一个示例性方法。在图14A中，将一个或多个EC 49放置在具有外部电接口48以及驱动器电路204的ECA 159上。EC 49和驱动器电路204通过键合线82而线键合至ECA 159并且用环氧树脂或胶水涂层81包封。图14B是用于传递包覆模制封装操作的沿着图14A的切割线A-A的截面。传递包覆模制是以下制造过程，其中迫使浇铸材料进入模具中以在模具内包覆模制其他项目，例如ECA 159、(多个)EC 49和驱动器电路204。在图14B中，将顶部模具304放置在ECA 159的顶部表面上，并且将底部模具306放置在ECA 159的底部表面上。顶部模具304和底部模具306形成腔室310，化合物(化合物)将在传递包覆模制操作中注入到该腔室中。顶部模具308可以具有一个或多个凹口308，以允许在键合线81上实现环氧树脂或胶水涂层82。ECA 159的顶部表面和底部表面用化合物封装，同时暴露EC的感测部分而不包覆模制，例如在带有封装包壳50和外部电接口48的成品流体特性传感器46中显示的开口53和54。图14D是图14C沿切割线B-B的截面侧视图。ECA 159示出为在封装包壳50内支撑外部电接口48和EC 49。开口53和54允许EC 49的传感器区域与流体或空气接触。
图15A至图15D是用于制作流体特性传感器46的另一个示例性过程350的图示。图15A示出了具有外部电接口48的ECA 159的俯视侧视图，EC 49安装到ECA 159上并且通过键合线81而线键合至ECA上的迹线，驱动器电路204也安装到ECA 159上并线键合至ECA上的迹线。线键合可以用环氧树脂包封，以在传递包覆模制期间提供保护。ECA 159可以包括用于促进将成品流体特性传感器46定位并安装到流体容器的基准组302。适当的定位可以有助于改善传感器的性能。在一些示例中，ECA 159可以是柔性电路，而在其他示例中，可以是具有铜、焊料、锡、镍或金镀层或其他单侧或双侧导电迹线的玻璃、聚合物、陶瓷、纸或FR4玻璃环氧树脂电气电路衬底。如侧视图所示，在一些示例中，可以将支撑结构352放置在ECA 159下方以在传递包覆模制期间提供结构强度，以防止EC 49受到过大应力。在另一个示例中，可以使用可移除支撑件354代替支撑结构352。为了允许移除，可以在可移除支撑件354与ECA 159之间放置释放衬里356。也可以将释放衬里356施加到顶部模具304和底部模具306，以便于从模具移除流体特性传感器46。在另一个示例中，底部模具306可以包括在底部模具306上的支撑形貌，并且顶部模具304可以包括在包覆模制期间向下延伸并密封EC 49的感测部分的刻槽(chase)。
图15B示出了图15A的位于具有顶部模具304和底部模具306的模具内部的ECA159。支撑结构352可以由与传递模制中所使用相同的化合物制成、或在其他示例中可以由提供与ECA 159的材料相似的更好的热膨胀系数的材料制成。在另一个示例中，支撑结构可以由作为底部模具腔体的部分的支撑形貌提供。图15C示出了成品流体特性传感器46，其具有封装至封装包壳50中的化合物支撑构件356。图15D示出了在使用可移除支撑件354并且在包覆模制之后将其移除后的成品流体特性传感器46。该过程可以用于产生如图5A所示的具有第一封装区段51和第二封装区段52的流体特性传感器46。与其他过程一样，ECA 159可以形成在具有ECA 159阵列的ECA面板中，并且在将成品流体特性传感器46单个化之前对ECA面板执行包覆模制过程。
图16是示例性流体感测例程102(图1)的流程图。流体感测例程102可以由软件或硬件或两者的组合来执行。例程可以构成软件模块(例如嵌入有形的非暂时性机器可读介质120中的代码)或硬件模块。如控制器100和/或驱动器电路204等硬件模块是能够执行某些操作的有形单元并且可以以某些方式配置或布置。在一个示例中，一个或多个计算机系统或计算机系统的一个或多个硬件模块可以由软件(例如，应用程序或应用程序的一部分)配置为操作以执行本文所述的某些操作的硬件模块。在一些示例中，硬件模块可以被实施为电子可编程的。例如，硬件模块可以包括专用电路或逻辑，该专用电路或逻辑被永久地配置(例如，作为专用处理器、状态机、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))成执行某些操作。硬件模块还可以包括由软件临时配置成执行某些操作的可编程逻辑或电路(例如，如通用处理器或另一可编程处理器中所包含的)。
在框402，确定流体容器内流体的液位或位置。可以通过使用热阻抗传感器和/或电阻抗传感器检测流体/空气边界来确定液位。在框404，随着时间推移对流体执行多次阻抗测量。可以通过使用热阻抗传感器和/或电阻抗传感器来进行阻抗测量。在框406，使用多次阻抗测量来执行时间到频率变换，例如快速傅里叶变换、余弦变换或其他时间到频率变换。在框408，然后使用频率变换的输出来与已知流体成分的各种频率签名进行比较，以确定流体的化学组成。
概括而言，图17是具有示例性流体液位传感器46和用于检测过度充气事件的示例性压力传感器84的示例性流体盒40。最左侧的附图图示了流体容器40，其中流体特性传感器86附接到流体容器40的侧壁。流体特性传感器86可以具有用于帮助将传感器安装和定位到侧壁的基准。流体特性传感器86具有耦接到公共接口总线83的外部接口48，该公共接口总线仅包括模拟信号和数字信号。流体特性传感器86可以包括电气电路组件(ECA)159。ECA159可以包括耦接到公共接口总线83的外部接口84，该公共接口总线具有用于如数据和时钟信号等数字信号的数字接口、以及用于如感测信号等模拟信号的模拟接口。感测信号也可以用作数字信号，或启用信号可以用作感测信号以启用流体特性传感器49。流体液位传感器46耦接到公共接口总线83，以指示流体液位43。压力传感器84耦接到公共接口总线83，以指示压力事件，例如过度充气压力事件。驱动器电路204通过流体液位传感器46和压力传感器84而耦接到公共接口总线83、并且在模拟接口上传达流体液位传感器46和压力传感器84的特征、并且在数字接口上传达流体液位43和压力事件两者的阈值指示。
容器40-1的最中间的附图是流体容器40的侧视图，图示了流体容器40内的示例性过度充气事件。压力调节袋42(或其他类型的压力调节器)由来自空气接口47的空气加压，从而使该压力调节袋向外鼓胀并产生容器40的凹形形状。由于本示例中的流体特性传感器86附接到容器40-1的侧壁，流体特性传感器86还形成与容器40的形状紧密匹配的凹形形状。由于压力调节袋42膨胀以占据流体容器40内的额外空间从而将流体移位到流体容器40内的另一区域或从流体容器40排出到流体致动组件20，因此流体液位43可能上升。在一些示例中，打印头30管芯可以附接到流体容器40，并且进行过度充气循环以重置流体容器40内的背压。
容器40-2的最右侧附图是流体容器40的另一侧视图，这次仅图示了由在紧挨流体容器40-2的相邻流体容器40-1中执行过度充气循环引起的流体容器40的侧壁的变形。当相邻流体容器40-1膨胀并向外隆起以形成凹形形状时，该形状接触流体容器40-2的侧壁并使其向内隆起成凸形形状。这种凸形形状使侧壁占据流体容器40-2内的区域，并且因此也可以导致流体液位43上升，但上升幅度低于在流体容器40内的过度充气事件期间。因此，在一些示例中，压力事件可以是流体容器40内的过度充气循环和相邻流体容器40-1内的过度充气循环之一。在其他示例中，压力事件可以包括压力调节袋42的其他空气充气事件，例如在服务站18中对流体容器40的维修操作或背压调节的检测。在另外的其他示例中，压力传感器84可以用于检测流体特性传感器84上的许多种形式的应力，例如在托架12加速或移动下的流体特性传感器86的惯性移动、或甚至在流体飞溅到压力传感器84上流体容器40内的流体移动。因此，流体特性传感器可以传达容器40的侧壁的凹形、凸形或正常形状。而且，可以基于由流体液位传感器46检测到的流体液位43的变化检测和传达过度充气循环。
流体特性传感器86可以包括沿着流体液位传感器46的长度线性或非线性地分布的多个流体液位点传感器80、以及沿着压力传感器84的长度分布以测量流体特性传感器86的ECA 159的挠曲的多个应力传感器99。ECA 159、流体液位传感器46和压力传感器84、以及外部接口48可以被封装在一起以形成流体特性传感器86。流体液位传感器46可以包括近侧长形电路(EC)49、和通过公共接口总线83电耦接到近侧EC 49的远侧EC 49。近侧EC 49和远侧EC 49可以各自包括压力传感器84的一部分。在其他示例中，流体液位传感器46可以包括长形电路(EC)49，并且压力传感器84可以包括沿着EC 49的长度形成的多个应力传感器99。该多个应力传感器99可以形成为EC 49内的掺杂扩散或键合到EC 49的压阻元件。如果挠曲太多或由于其他情况，流体特性传感器86可能会过度挠曲。为了检测这样的发生，流体特性传感器86可以使驱动器电路204被配置成传达用于EC 49的管芯裂纹传感器95的状态。
因此，流体容器40包括包含用于包含流体的腔室22或流体储器44的壳体。流体特性传感器86可以包括延伸到储器44或腔室22中的感测部分。感测部分可以包括用于指示流体液位43的流体特性传感器46、以及用于指示压力事件的压力传感器84。接口部分可以与感测部分共享公共接口总线83并且包括模拟接口(感测信号)、数字接口(数据信号和时钟信号)、以及暴露在封装外部并电耦接到公共接口总线83的外部接口48。感测信号也可以用作数字接口上的数字信号。驱动器电路204可以耦接到公共接口总线83，以与流体液位传感器46和压力传感器84通信，并且在模拟接口上传达流体液位传感器46和压力传感器84的特征，并且在数字接口上传达流体液位43和压力事件的阈值指示。接口部分可以被配置成用多个压力读数指示腔室的侧壁的挠曲量。感测部分和接口部分可以被封装在一起以形成流体特性传感器86并且附接到侧壁。在一些示例中，感测部分和接口部分可以传达容器40的侧壁的凹形、凸形或正常形状。而且，可以基于由流体液位传感器46检测到的流体液位43的变化来检测和传达过度充气循环。在其他示例中，接口部分用于传达流体的化学组成，例如图16中所讨论的。
在一些示例中，压力传感器84包括沿着流体特性传感器46的长度分布的多个应力传感器99，以监测流体特性传感器86的封装内的应力事件。流体液位传感器46可以包括具有多个点传感器80的长形电路(EC)49，并且压力传感器84可以包括沿着EC 49的长度形成的多个应力传感器99，该多个应力传感器形成EC内的掺杂扩散和键合到EC的压阻元件之一。在一些示例中，接口部分可以被配置成传达流体特性传感器的封装内的应力事件。例如，应力事件可以是惯性移动、流体容器40内的流体移动、托架12机构的振动、以及服务站18中的维修事件的检测。
本公开描述了流体特性传感器的不同示例，其包括集成电路(IC)，该集成电路包括流体液位传感器和/或压力传感器。在某些示例中，仅提供压力水平传感器，例如其与至少一个不同的传感器组合。外部接口可以电耦接到EC的近端。压力传感器可以被配置成测量流体特性传感器的挠曲。流体液位传感器可以包括沿IC的长度分布以感测流体液位的多个点传感器。IC和外部接口可以封装在一起以形成流体特性传感器。IC可以包括长度:宽度纵横比为至少20:1的长形电路(EC)。IC可以包括近侧长形电路(EC)和电耦接到近侧EC的远侧EC。近侧EC和远侧EC可以各自包括压力传感器的一部分。IC和外部接口可以封装在一起以形成流体特性传感器。可以提供多个集成电路(IC)，其共享公共接口总线。流体特性传感器可以包括用于将传感器定位并附接到流体容器的壁以允许流体特性传感器测量壁的挠曲的基准。压力传感器可以包括至少五个应力传感器。压力传感器可以包括沿着IC的长度形成的多个应力传感器，该多个应力传感器例如用于监测流体特性传感器的封装内的应力、例如形成为掺杂扩散长形电路(EC)和键合到EC的压阻元件之一。IC可以包括管芯裂纹传感器。
流体容器可以包括流体特性传感器和用于包含流体的储器，例如如上所述。储器可以包含流体，流体特性传感器的至少一部分沿着该流体延伸和/或暴露于该流体。流体容器还可以包括流体接口和空气接口，该流体接口用于沿着大致水平的轴线将流体从储器供应到打印机，流体接口与到储器的高度的中间相比更靠近储器的重力底部，该空气接口用于打印机通过空气接口向储器提供空气压力，以对储器中的流体加压，空气接口设置在流体接口上方。流体容器还可以包括压力调节器，其中空气接口连接到压力调节器。外部接口可以暴露在储器的外部并且电耦接到接口总线，其中流体特性传感器附接到流体容器的侧壁，并且压力传感器用于报告侧壁的挠曲量。流体特性传感器可以附接到流体容器的侧壁并且可以被配置成传达容器的侧壁的凹形、凸形或正常形状。
在一个示例性容器和/或流体特性传感器中，多个IC包括具有一组各种类型传感器的近侧长形电路(EC)、具有高密度的流体特性传感器的远侧EC、以及在近侧EC与远侧EC之间的中央EC，中央EC具有最小的流体特性传感器组和公共接口总线的通路。多个IC中的至少一个和接口总线可以封装在一起以形成流体特性传感器。
示例性压力传感器可以被配置成执行以下操作中的至少一项：(i)检测在流体容器内执行的过度充气循环，(ii)检测在相邻流体容器上执行的过度充气循环，(iii)检测流体容器的惯性移动和流体容器内的流体移动中的至少一个，以及(iv)监测流体容器的泄漏或维修操作。流体特性传感器的感测部分可以包括多个热阻抗传感器、多个电阻抗传感器、应力传感器、以及管芯裂纹传感器中的至少一者。
示例性流体特性传感器(其可以是前述示例的任何流体特性传感器)可以包括：(i)电气电路组件(ECA)，该电气电路组件包括耦接到公共接口总线的外部接口；(ii)流体液位传感器和/或压力传感器，该流体液位传感器耦接到公共接口总线以指示流体液位的传感器，该压力传感器耦接到公共接口总线以指示压力事件；以及(iii)驱动器电路，该驱动器电路耦接到公共接口总线、被配置成传达流体液位传感器和压力传感器的特征。在某些示例中，仅提供压力水平传感器，例如其与至少一个不同的传感器组合。压力事件可以是以下各项中的至少一项：流体容器内的过度充气循环、相邻流体容器内的过度充气循环、流体容器上的维修操作、流体特性传感器的惯性移动、以及流体容器内的流体移动。流体特性传感器可以包括沿着流体特性传感器的长度分布的多个点流体液位传感器；和/或沿着压力传感器的长度分布的用于测量ECA的挠曲的多个应力传感器。流体特性传感器可以包括近侧长形电路(EC)和电耦接到近侧EC的远侧EC，其中一个或两个EC耦接公共接口总线，并且其中，近侧EC和远侧EC各自包括压力传感器的一部分。具有传感器的传感器部分可以具有是驱动器电路的纵横比的五倍大的长度:宽度纵横比。
流体特性传感器和/或容器可以包括用于流体特性传感器与感测部分接口连接的接口，这些接口包括模拟接口和数字接口中的至少一个、以及暴露在储器外部的外部接口。而且，可以提供耦接到这些接口中的至少一个的驱动器电路，以与流体液位传感器和压力传感器通信并且经由外部接口传达流体液位传感器和压力传感器的特征。感测部分(例如，包括压力传感器)可以被配置成传达以下各项中的至少一项：(i)储器的侧壁的挠曲量，(ii)容器的侧壁的凹形、凸形或正常形状，以及(iii)流体的化学组成。压力传感器可以包括沿着流体特性传感器的长度分布以监测流体特性传感器的封装内的应力事件的多个应力传感器。外部接口被配置成传达应力事件。应力事件可以是以下各项中的至少一项：在流体容器内执行的过度充气循环、在相邻流体容器上执行的过度充气循环、流体容器的惯性移动、流体容器内的流体移动、流体容器的泄漏、以及流体容器的维修操作。
如通过援引单独地并入一样，本文件中引用的所有出版物、专利和专利文件都通过援引以其全文并入本文。如果本文件与通过援引方式并入的那些文件之间的用法不一致，则应将(多个)并入参考中的用法视为对本文件的补充。对于矛盾的不一致性，以本文件中的用法为准。
虽然已经参考前述示例具体示出和描述了所要求保护的主题，但是本领域技术人员将理解，在此可以在不脱离所附权利要求的主题的预期范围的情况下做出许多变化。前述示例是说明性的，并且对于在本申请或后续申请中可能要求保护的所有可能的组合，没有任何单个特征或元件必不可少或不可摆脱的。在权利要求叙述“一个”或“第一”元件或其等同物的情况下，应将这些权利要求理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这样的元件。

Claims (24)

1.一种流体特性传感器，包括：
集成电路(IC)，所述集成电路包括
流体液位传感器，以及
压力传感器；以及
外部接口，所述外部接口电耦接到所述EC的近端，其中，所述压力传感器被配置成测量所述流体特性传感器的挠曲。
2.根据权利要求1所述的流体特性传感器，所述流体液位传感器包括沿所述IC的长度分布以感测流体液位的多个点传感器。
3.根据权利要求1或2所述的流体特性传感器，其中，所述IC和所述外部接口封装在一起以形成所述流体特性传感器。
4.根据任一前述权利要求所述的流体特性传感器，其中，所述IC包括具有至少20:1的长度:宽度的纵横比的长形电路(EC)。
5.根据任一前述权利要求所述的流体特性传感器，其中，所述IC包括近侧长形电路(EC)和电耦接到所述近侧EC的远侧EC，其中，所述近侧EC和所述远侧EC各自包括所述压力传感器的一部分。
6.根据任一前述权利要求所述的流体特性传感器，其中，所述IC和所述外部接口封装在一起以形成所述流体特性传感器。
7.根据任一前述权利要求所述的流体特性传感器，其中，所述流体特性传感器具有用于将所述传感器定位并附接到流体容器的壁以允许所述流体特性传感器测量所述壁的挠曲的基准。
8.根据任一前述权利要求所述的流体特性传感器，其中，所述压力传感器包括至少五个应力传感器。
9.根据任一前述权利要求所述的流体特性传感器，其中，所述压力传感器包括多个应力传感器，所述多个应力传感器沿着所述IC的长度形成且形成为掺杂扩散长形电路(EC)和键合到所述EC的压阻元件中的一者。
10.根据任一前述权利要求所述的流体特性传感器，其中，所述IC包括管芯裂纹传感器。
11.一种流体容器，包括根据任一前述权利要求所述的流体特性传感器并且包括具有流体的储器，所述流体特性传感器中的至少部分沿着所述储器延伸。
12.根据权利要求11所述的流体容器，还包括流体接口和空气接口，所述流体接口用于沿着大致水平的轴线将流体从所述储器供应到打印机，所述流体接口与到所述储器的高度的中间相比更靠近所述储器的重力底部，所述空气接口用于所述打印机通过所述空气接口向所述储器提供空气压力，以对所述储器中的流体加压，所述空气接口设置在所述流体接口上方。
13.根据任一前述权利要求所述的流体容器，还包括压力调节器，其中，所述空气接口连接到所述压力调节器。
14.一种流体容器，包括：
储器，所述储器用于包含流体；以及
流体特性传感器，所述流体特性传感器具有：
多个集成电路(IC)，所述多个集成电路共享公共接口总线，
流体液位传感器，所述流体液位传感器暴露在所述流体中，以及
压力传感器；以及
外部接口，所述外部接口暴露在所述储器的外部并且电耦接到所述接口总线，其中，所述流体特性传感器附接到所述流体容器的侧壁，并且所述压力传感器用于报告所述侧壁的挠曲量。
15.根据权利要求14所述的流体容器，其中，所述多个IC包括具有一组各种类型传感器的近侧长形电路(EC)、具有高密度的流体特性传感器的远侧EC、以及在所述近侧EC与所述远侧EC之间的中央EC，所述中央EC具有最小的流体特性传感器组和所述公共接口总线的通路。
16.根据权利要求14或15所述的流体容器，其中，所述多个IC中的至少一个IC和所述接口总线封装在一起以形成所述流体特性传感器。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的流体容器，其中，所述压力传感器包括多个应力传感器，所述多个应力传感器沿着所述IC的长度分布以监测所述流体特性传感器的封装内的应力。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的流体容器，其中，所述压力传感器用于检测在所述流体容器内执行的过度充气循环。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的流体容器，其中，所述压力传感器用于检测在相邻的流体容器上执行的过度充气循环。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的流体容器，其中，所述压力传感器用于检测所述流体容器的惯性移动和所述流体容器内的流体移动中的至少一者。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的流体容器，其中，所述压力传感器用于监测所述流体容器的泄漏或维修操作。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的流体容器，其中，所述流体液位传感器包括沿所述IC的长度分布以感测流体液位的多个点传感器。
23.根据权利要求14至21中任一项所述的流体容器，其中，所述IC包括具有至少20:1的长度:宽度纵横比的长形电路(EC)。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的流体容器，其中，所述感测部分包括多个热阻抗传感器、多个电阻抗传感器、应力传感器、以及管芯裂纹传感器。
CN201980095122.4A 2019-04-05 2019-04-05 流体特性传感器 Pending CN113661379A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2019/026149 WO2020204950A1 (en) 2019-04-05 2019-04-05 Fluid property sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113661379A true CN113661379A (zh) 2021-11-16

Family

ID=66248733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980095122.4A Pending CN113661379A (zh) 2019-04-05 2019-04-05 流体特性传感器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220176707A1 (zh)
CN (1) CN113661379A (zh)
AU (1) AU2019440158A1 (zh)
BR (1) BR112021019882A2 (zh)
CA (1) CA3127421A1 (zh)
MX (1) MX2021008733A (zh)
WO (1) WO2020204950A1 (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4020690A (en) * 1975-09-22 1977-05-03 Samuels W Edward Cryogenic liquid level measuring apparatus and probe therefor
DE3712699A1 (de) * 1987-04-14 1988-11-03 Wolfgang Dr Ruhrmann Sensor
US5325716A (en) * 1991-02-12 1994-07-05 Pfister Messtechnik Gmbh Apparatus for determining the pressure distribution along a limited distance and method for manufacturing it
CA2507422A1 (en) * 2000-07-07 2002-01-17 Seiko Epson Corporation Liquid container, ink jet recording apparatus, apparatus and method for controlling the same, apparatus and method for detecting liquid consumption state
WO2006084263A2 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Visyx Technologies, Inc. Multi-position fluid resonator sensors and methods
CN108463703A (zh) * 2015-10-28 2018-08-28 惠普发展公司，有限责任合伙企业 相对压力传感器
CN109073442A (zh) * 2016-04-21 2018-12-21 惠普发展公司有限责任合伙企业 液位感测
WO2019017963A1 (en) * 2017-07-21 2019-01-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. FLUID LEVEL DETECTOR

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6648434B2 (en) * 2001-03-08 2003-11-18 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Digitally compensated pressure ink level sense system and method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4020690A (en) * 1975-09-22 1977-05-03 Samuels W Edward Cryogenic liquid level measuring apparatus and probe therefor
DE3712699A1 (de) * 1987-04-14 1988-11-03 Wolfgang Dr Ruhrmann Sensor
US5325716A (en) * 1991-02-12 1994-07-05 Pfister Messtechnik Gmbh Apparatus for determining the pressure distribution along a limited distance and method for manufacturing it
CA2507422A1 (en) * 2000-07-07 2002-01-17 Seiko Epson Corporation Liquid container, ink jet recording apparatus, apparatus and method for controlling the same, apparatus and method for detecting liquid consumption state
WO2006084263A2 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Visyx Technologies, Inc. Multi-position fluid resonator sensors and methods
CN108463703A (zh) * 2015-10-28 2018-08-28 惠普发展公司，有限责任合伙企业 相对压力传感器
CN109073442A (zh) * 2016-04-21 2018-12-21 惠普发展公司有限责任合伙企业 液位感测
WO2019017963A1 (en) * 2017-07-21 2019-01-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. FLUID LEVEL DETECTOR

Also Published As

Publication number Publication date
AU2019440158A1 (en) 2021-09-30
CA3127421A1 (en) 2020-10-08
MX2021008733A (es) 2021-08-24
US20220176707A1 (en) 2022-06-09
BR112021019882A2 (pt) 2021-12-07
WO2020204950A1 (en) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111372783B (zh) 流体性质传感器
US11318750B2 (en) Fluid property sensor
EP3505877B1 (en) Ink level sensing
CN113614496A (zh) 流体特性传感器
JP4146812B2 (ja) Ｍｅｍｓ基板およびｍｅｍｓ基板の形成方法
US8157356B2 (en) Ink jet printing head
CN109073443B (zh) 包覆成型的流体液位传感器及形成其的方法
CN113661379A (zh) 流体特性传感器
TWI671512B (zh) 包括有應變計感測器及溫度感測器之晶粒
CN101903179B (zh) 基板上的熔丝腔
CN113365834B (zh) 用于模拟流体喷射管芯的参数的集成电路和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination