CN1177946A

CN1177946A - 确定容器中存在的物品的量的方法与装置

Info

Publication number: CN1177946A
Application number: CN97190022A
Authority: CN
Inventors: 帕斯卡尔·库德雷; 玛丽－海伦·弗罗格; 克里斯托弗·特鲁福特
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-22
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-04-01
Anticipated expiration: 2017-01-21
Also published as: KR19980703157A; JPH11502791A; WO1997027061A1; US6254212B1; CN1089298C; EP0873243A1

Abstract

一种装置确定容器中存在的物品的量,特别是诸如打印机(10)等图象形成装置的容器(112)中的墨水量。该装置包括布置成与容器中的物品接触的一个电极(120)、用于在该电极上作用导致该物品放射电磁信号的激励信号(SE)的一个电路(117)、用于感测该电磁信号的接收天线(116)、以及用于将感测到的电磁信号处理成表示容器中存在的物品的量的信号的电路(115)。

Description

确定容器中存在的物品的量的方法与装置

本发明总的方面涉及用于确定容器中存在的物品的量的方法与装置，而更具体地用于确定图象形成装置的容器中存在的墨水的量的方法与装置。

对于采用喷墨技术的诸如打印机等图象形成装置，已经设计出许多装置与方法来确定墨水的量。

第一种已知类型的检测通过测定两个电极之间的墨水的电阻利用墨水的电特性。

文件EP-A-0 370765描述了用于检测容器中存在的墨水的量的一种装置，包括位于将喷墨头连接到墨水容器的通道中的两个电极及测定这两个电极之间的电阻的装置。第一电极位于靠近喷头而第二电极远离它。在这两个电极之间作用一个电位差。测定容器中存在的墨水的电阻。结果显示当容器中的墨水量下降时，测出的电阻非线性地增加。

测定两个电极之间的电阻不能精确地测定墨水的量。因为作为墨水量的变化的函数的容器中存在的墨水的电阻变化是一种复杂的关系，它具有接近“或有或无”的关系的曲线。

第二种已知类型的检测通过测定其电容利用墨水的电特性。

文件US-A-4700754描述了测定随墨水液面下降而收缩的柔性容器中的液体墨水的液面。底部外壁镀有构成电容器的电极的导电层。容器的壁起到这样产生的电容器的电介质的作用，而与底部的壁接触的墨水表面构成电容器的第二面。位于容器中心的一个测量电极将墨水连接到测定装置。墨水的液面下降时，镀在壁上的导电层对面的墨水表面下降，从而等价的电容值也下降。容器为柔性的这一事实使测量电极能保持与墨水接触。

这一第二类型的检测用于带柔性壁的盒，而不能应用在刚性盒上。这是因为只有在顶壁受到挤压而强制测量电极与墨水接触时，才能产生测量电极与墨水之间的接触。

再者，只对包含在不带多孔体的容器中的液体墨水，这一墨水液面的测定才有可能。

此外，如果墨水的液面低于测量电极与底壁之间的液面便难以知道墨水的液面。这是因为测量电极不能下降到容器的底部。因此测量范围限制在低值上。

再者，越来越多的图象形成装置具有若干不同颜色的墨水容器供产生更精致的画面。

这些容器是例如组合在同一个盒中的，或者如果它们是独立的，为了实用它们也是位于互相靠近的。

已知的用于确定单一容器中的墨水的量的装置与方法不能容易地适用于确定互相靠近的若干容器中选定的一个中存在的墨水的量。

从而文件US-4 145 927描述了用于测定容器中存在的液体的量的装置，这一方法测定平行地固定在容器外壁上两块金属片之间的电容。这两块片便是电容器的接线端，其电介质是由容器的壁与包含在容器中的液体构成的。

为了测定若干容器中存在的液量，必须设置与容器一样多的片对，这使得实现复杂化并提高其成本。

并且，如果液体偶然接地，例如用寄生连接，该装置便不再工作并且不再给出容器中存在的液量的测定值。

再者，文件US-5315 872公开了用于测定容器中存在的液量的装置，其壁由导电颗粒构成。在容器的内表面上淀积一个电绝缘层，并将液体接地。测定容器的导电壁与地之间的电容。电容的变化是由容器中存在的液量的变化引起的。

这一装置不适合于测定互相靠近的若干容器或一个容器的若干隔室中的液量。

这是因为在这些条件下，难于分离在各容器中作出的测量，这便是与其它容器中存在的液量无关地测定一个容器中存在的液量。

并且，为了成本和实现方便起见，也不希望有和容器一样多的测量装置。

本发明的第一目的为通过提供用于确定容器中存在的物品的量的装置与方法来克服先有技术的缺点，这一装置以满意的可靠性给出最大测量范围内的物品的量，同时实现起来简单又经济。

本发明的第二目的为测定互相靠近的若干容器中选择的一个中存在的物品的量。按照本发明的装置与方法以满意的可靠程度给出选定的容器中的物品的量，同时在设计与实现中既简单又经济。

在他们的研究过程中，发明人观察到物品的电激励改变其电特性，并且这一改变不仅依赖于激励信号还依赖于物品的量。有鉴于此，本发明包含分析物品的电激励产生的效应。

在本发明的第一方面中，物品的电激励导致其中的电磁辐射。这时本发明包含分析物品的电激励产生的辐射。

为此，本发明提供确定容器中存在的物品的量的方法，

其特征在于包括下述步骤：

-在容器中存在的物品上作用一个预定的激励信号，使得物品放射电磁信号，

-用感测装置感测物品放射的电磁信号，生成表示该电磁信号的电信号，以及

-处理该电信号以产生表示容器中存在的物品的量的信号。

在本发明的第二方面中，物品的电激励导致在其中形成电场。这时本发明包含分析物品的电激励产生的电场。

本发明还能测定互相靠近的若干容器中选定的一个中存在的物品的量。

这时本发明主要包含将想要测定其量的物品之一连接在预定的电位上，然后跨越容器建立一个电场并测定这一电场。

在他们的工作中，发明人观察到电场为连接在预定的电位上的物品的量的函数，同时基本上与未连接在预定电位上的其它物品的量无关。

然后分析从电场测量中得出的电信号来确定连接在预定电位上的物品的量。

为此，本发明提出了用于确定互相靠近的若干容器之一中存在的选定的物品的量的方法，其特征在于包括下述步骤：

-建立跨越容器中存在的物品的电场，

-将选择的物品设定在预定的电位上，以及

-用感测装置感测通过物品的电场，以便生成表示该电场的电信号。

本发明的实现既简单又可靠。特别是，电信号表示选中的物品的量，并且本发明的一种特征包含处理电信号以便生成表示选中的物品的量的信号。

总的说来，本发明适用于任何物品，尤其是用在给定的装置中的消耗性物品。

最好将本发明应用在图象形成装置的容器中所包含的墨水上。图象形成装置通过使用该物品作为记录材料形成图象。“墨水”在这里表示指定为修改印刷介质的光学或物理因素的任何液体、固体、气体或粉末状物品。

按照本发明的方法不仅具有解决上述技术问题的优点，还具有适用于大量现有装置的优点。

按照第一实施例，它使用起来是既简单又经济的，处理步骤包括下述步骤：

-检测电信号的幅度，以及

-按照检测到的幅度，从标定表给出的值生成表示物品的量的信号。

按照第二实施例，它是比上一实施例对任何外部干扰较不敏感的，处理步骤包含下述步骤：

-检测该电信号与激励信号之间的相位差，及

-按照检测到的相位差从标定表给出的值生成表示物品的量的信号。

有利地，本方法还包括显示物品的量的表示的步骤，或者将表示物品的量的信号发送给远程装置，使之显示容器中存在的物品的量的表示的步骤。

由于这一物品是用在给定的装置中的消耗性物品，用户在所有时间上都知道容器中剩余的物品的量，并从而能够，例如，在容器完全用空以前再装满它、或者用一个满的容器来替换空容器，或者在墨水盒的情况中甚至替换包含该容器的盒。

本发明还涉及用于确定容器中存在的物品的量的装置，

其特征在于包括：

-利用预定的激励信号激励容器中存在的物品，使该物品放射电磁信号的装置，

-感测该电磁信号并生成表示该电磁信号的电信号的装置，以及

-用于处理该电信及生成表示容器中存在的物品的量的信号的装置。

按照本发明的装置特别适用于实现上述方法。按照本发明的装置具有类似于上述方法的优点。

根据第一较佳特征，这是容易实现的，该激励装置是布置成与容器中的物品接触的一个电极，而用于感测该电磁信号的装置则是布置在容器外面的诸如金属带等构成天线的金属部件。

根据第二较佳特征，该激励装置为布置在容器外面的诸如金属带等构成天线的金属部件，而感测电磁信号的装置则为布置成与容器中的物品接触的一个电极。

有利地，激励装置与感测电磁信号的装置是这样互相相对定位的，使得该物品位于它们之间。从而优化了检测条件。

根据本发明的较佳特征，该激励装置是由通过开关连接在激励装置上的振荡器馈电的，而激励信号为最好具有10MHZ以上的频率的交变高频信号。

发明人确定10MHZ以上的频率能优化物品的量的确定。

按照实现起来既简单又经济的第一实施例，处理装置包括一个包络检测检波器及一个生成表示电信号的幅度的数字信号的模数转换器。

按照对任何外部干扰比前一实施例较不敏感的第二实施例，处理装置包括一个相位比较器及用于生成表示电信号与激励信号之间的相位差的数字信号的一个模数转换器。

有利地，该装置也包括用于显示容器中存在的物品的量的表示的装置。

按照第一实施例，本发明能适应分别确定若干容器中的物品的量，这时该装置的特征在于包括：

-对于各容器，利用预定的激励信号激励其中存在的物品，从而使物品放射电磁信号的一个所述装置，

-用于感测该电磁信号及生成表示该电磁信号的电信号的一个公共装置，以及

-用于处理该电信号及生成表示容器中存在的物品的量的信号的一个公共装置。

按照第二实施例，该装置的特征在于包括：

-用一个预定的激励信号激励各容器中的物品，使物品放射电磁信号的一个公共装置，

-对于各容器，用于感测该电磁信号及生成表示该电磁信号的电信号的一个所述装置，以及

本发明还涉及用于确定互相靠近的若干容器之一中存在的选定的物品的量的装置，

其特征在于具有：

-用于建立跨越容器中存在的物品的电场的装置，

-用于将选中的物品连接在预定的电位上的装置，以及

-用于测定通过该物品的电场以便生成表示该电场的电信号的装置。

根据较佳特征，该建立装置具有布置在容器外面的第一金属部件，及该测量装置具有布置在容器外面的第二金属部件。

建立与测量装置的制造及它们在容器上的安装是既简单又不十分昂贵的。

有利地，第一与第二金属部件是互相相对地定位或使得该物品位于它们之间。从而优化测量条件。

按照较佳特征，用于连接该物品在预定的电位上的装置具有布置成与容器中的物品接触的电极。

按照本发明的较佳特征，该建立装置具有一个振荡器，且该电场是由高频交变信号产生的，例如用基本上等于20MHZ的频率。

发明人确定基本上等于20MHZ的频率能优化物品的量的确定。

按照能使实现既简单又经济的特征，该处理装置具有一个包络检波器及一个用于生成表示电信号的幅度的数字信号的模数转换器。

该装置还具有用于显示容器中存在的物品的量的表示的装置。

本发明还提供物品的容器，其特征在于它具有一个布置成与容器中的物品接触的单个电极。

为了确定容器中存在的物品的量，或者利用在电极上作用一个预定的激励信号而有利地利用容器生成一个物品放射的电磁信号，或者为了确定容器中存在的物品的量而利用电极感测由预定的激励信号生成的电磁信号。

本发明还提出物品的容器，其特征在于它具有旨在包含一种物品的至少一个隔间、布置成与容器中的物品接触的一个电极、以及在所述至少一个隔间的两边的两个金属部件。

利用从电极到预定的电位的连接有利地使用该容器将物品连接在预定的电位上，及为了确定该容器的所述至少一个隔间中存在的物品的量，通过将一个预定的激励信号提供给一个金属部件，而在两个金属部件之间建立一个电场。

该容器是有利地图象形成装置的墨水容器。

从附图所例示的若干实施例的阅读中，本发明的特征与优点将更为清楚，附图中：

图1为按照本发明的图象形成装置的第一实施例的方框图，

图2为按照本发明的第一实施例的图象形成装置的部分简化透视图，

图3为包含在图1中的装置中的墨水容器的简化视图，

图4为按照本发明的第一实施例的，包含在图1中的装置中的转换电路的第一实施例的方框图，

图5为展示由本发明的第一实施例的装置完成的测量的实验曲线，

图6为按照本发明的第一实施例，包含在图1中的装置中的转换电路的第二实施例的方框图，

图7为按照本发明的第一实施例的用于确定墨水的量的算法，

图8为按照本发明的图象形成装置的第二实施例的方框图，

图9为按照本发明的第二实施例的图明形成装置的部分简化透视图，

图10为包含在图8中的装置中的墨水容器的简化示意图，

图11为按照本发明的第二实施例，包含在图8中的装置中的转换电路的方框图，

图12A、12B与12C为表示用本发明的第二实施例进行的测量的实验曲线，

图13为包含在图8中的装置中的墨水容器的等效电路图，以及

图14按照本发明的第二实施例确定墨水的量的算法。

在图1至7中所选择与描绘的第一实施例中，本发明应用于单个容器中的物品的量的测定。

更具体地参见图1，本发明应用在通常包含在图象或数据处理装置11中的图象形成装置10上。下面的描述更具体地涉及喷墨打印机，但图象或数据处理装置11也能是诸如激光打印机、或包含在传真机中或微型计算机中。除外图象形成装置10的部件以外的部件对于熟悉本技术的人是众所周知的，因此既不示出也不描述。

图象形成装置10通过连接在接口电路106上的并行输入/输出端口107接收要打印的数据D1。电路106连接在通过放大电路114控制墨水盒111的喷墨控制电路110上。

墨水盒111是可更换的并安装在带有由电机102致动的往复平移运动的滑架上。墨水盒111主要包含一个墨水容器112及一个打印头113。

打印机还具有与只读存储器103及读写存储器109关联的主数据处理电路100。只读存储器103包含主处理电路100的操作程序，而也与喷墨控制电路110关联的读写存储器109则临时存储通过接口106接收的数据01及由主处理电路100处理的数据。

主处理电路100连接在显示器104上，在其上面主处理电路100控制表示打印机的操作的信息的显示。主处理电路100连接在至少带有一个开关的小键盘105上，用户能用它来向打印机发送操作命令。

主处理电路还通过放大电路101连接在电机102上。电机102移动携带打印盒111的滑架。电机102为诸如步进电机。

上述打印机是传统的并且是熟悉本技术的人员众所周知的，因此将不作进一步的详述。

按照本发明，墨水受到预定的电信号的激励，以及将从中得到的交效应，在本例中为电磁辐射，加以分析以确定容器中的墨水的量。

从而，按照本发明，概括地说打印机包含：利用预定的激励信号SE激励容器中存在的物品使其放射电磁信号的装置120；用于感测该电磁信号及生成表示该电磁信号的电信号的装置116；以及用于处理该电信号及生成表示容器中存在的物品的量的信号的装置115。

该激励装置为布置成与墨水接触的电极120，而电磁传感器为位于容器外面的天线116。按照此后公开的一种变型，激励装置可在容器外面而感测装置则在其内部。

发明人观察到由包含在容器中的墨水构成的发送天线的电特征根据墨水的量变化。

交变激励信号SE是预定的，并且具有由振荡器117通过开关118与放大器119提供的高于或等于10MHZ的频率，例如18MHZ。

主处理电路100为了控制它而连接在开关118上，并借此允许在振荡器117与电极120之间传输交变信号。

电磁传感器116为连接在转换电路115上的接收天线，转换电路115本身又连接在主处理电路100上。电磁传感器116检测在受到激励信号SE激励时构成发送天线的墨水所发出的电磁辐射。电磁传感器116将接收的电磁信号转换成电信号S1。电磁传感器116将电信号S1提供给转换电路115，后者作出响应提供数字信号SN给主处理电路100。

作为一种变型，主处理电路被微型计算机的内部处理电路所取代，尤其是如果该图象形成装置10是包含在这一微型计算机中的。

参见图2，打印装置传统上包含用于携带打印盒111的滑架60。滑架是在导轨67构成的运动路径上以往复运动驱动的。电机102利用传动带装置63驱动滑架60。打印头113的运动路径平行于诸如一页纸等未示出的印刷介质上的一行。柔性电缆62将放大电路114连接在墨水盒111上。

在本发明的较佳实施例中，电磁传感器116为诸如带状物等伸长的金属部件，其长度与激励信号SE的频带适应。例如，对于18MHZ的频率，实验揭示电磁传感器116的长度最好是111mm。电磁传感器116接合在打印装置的结构的一部分上或滑架60上。作为一种变型，电磁传感器在容器上，或容器内部。

电磁传感器检测墨水盒111，或者更精确地说由包含在容器112中的墨水受到激励信号SE激励时，发出的电磁辐射。

电缆62还将放大器119连接在电极120上。

参见图3，墨水容器112示意性地具有由能透过电磁辐射的塑料材料制成的外壳30。为墨水排出口设置了小孔32。外壳30中充满浸透墨水31的多孔体。本发明也适用于其它类型的墨水容器，尤其是不带多孔体的。由包含在容器中的墨水构成的发送天线的电特征根据墨水的量变化。

电极120位于外壳30的内表面上以便与墨水接触。在图3中所示的实施例中，电极120为贴着外壳30的内部垂直壁布置的导电层。作为一种变型，电极120为一块金属片或位于外壳30的底部。

电极120将振荡器117提供的高频激励信号SE发射给多孔体31中的墨水。

最好将电极120与接收天线116互相相对定位成在此后详细描述的测量行程中，包含在容器中的墨水位于电极120与接收天线116之间。

作为一种变型，交换电极120与接收天线116各自的功能。天线116为接收激励信号SE的发送天线，如图1中用虚线描绘的。这时，包含在容器中的墨水作为接收天线起作用。电极120为感测激励信号产生的电磁辐射的装置，并发送感测到的信号给转换电路115，如图1中用虚线所描给的。

本发明也适用于诸如彩色打印机等具有若干墨水容器的打印机。在这一情况中，各容器装设有各自的电极120，它或者作为激励装置，或者作为感测装置。在前一情况中，打印机具有用于所有容器的一个公共感测装置及一个公共处理装置。在后一情况中，打印机具有用于所有容器的一个公共激励装置及一个公共处理装置。在两种情况中，装置的共用部分使本发明经济地生产与使用。

按照图4，转换电路的第一实施例抽取包含在容器112中的墨水响应激励信号SE发出的辐射的幅度。转换电路115包括连接在包络检波器51上的放大器50。包络检波器51连接在其一个输出端连接在处理电路100上的模数转换器52上。

电磁传感器116提供电信号S1给放大器50，后者在电流与电压上放大电信号S1，以便以后的处理。该电信号S1为检测到的电磁辐射的函数。

放大器50将放大的信号SA提供给包络检波器51，后者确定放大的信号的幅度。

将包络检波器51输出的信号S2提供给转换器52。转换器52将模拟信号S2转换成数字信号SN，以便将它传输给处理电路100。存储在存储器103中的标定或对照表TC分别产生与转换器52提供的数字信号SN的幅度对应的墨水量值，例如以最大容量的百分比表示的。

图5为展示利用本发明得出的结果的实验曲线。表示为最大容量的百分比的容器112中所包含的墨水量ENC为X轴，而从电磁传感器116输出的以伏特表示的电信号S1的电压则为Y轴。变量ENC与S1之间的关系是准线性的，且给定的电压信号S1以高可靠程度表示墨水在整个墨水量范围中的量。

参见图6，第二转换电路实施例抽取激励信号SE与包含在容器112中的墨水响应激励信号SE发出的信号之间的相位差。转换电路115a具有作为来自第一输入端的连接在相位比较器51a的第一输入端上的放大器50a。转换电路115a的第二输入端直接连接在相位比较器51a的第二输入端上。该相位比较器51a例如由异或电路构成，并连接在与模数转换器53a串联的低通滤波器52a上，模数转换器52a的一个输出端便是连接在处理电路100上的转换电路115a的输出端。

电磁传感器116提供电信号S1，放大器50a将其放大成放大的信号SA。将信号SA提供给相位比较器51a。相位比较器51a在其第二输入端上接收激励信号SE并比较信号SA与SE的相位。比较结果为提供给低通滤波器的信号SC，低通滤波器将其滤波成滤波的信号SF。取决于比较的信号的相位相等或不等，信号SC由1或0构成。低通滤波器汇集信号SC。将信号SF提供给模数转换器53a，后者将其数字化成数字信号SNa并将数字信号SNa发送给处理电路100。处理电路使用信号SNa作为输入信号SN。这时存储在存储器103中的标定或对照表TCa包含根据相位差值的墨水量值。

参见图7，将按照本发明的算法存储在打印装置的只读存储器103中。该算法包含7个步骤E70至E76，它们是诸如在打印文件之前周期性地通过的。该算法的功能为确定墨水容器112中存在的墨水量。

步骤E70包含将携带墨盒111的滑架60定位在对向电磁传感器116的预定位置上。如上所述，电极120与电磁传感器116的相对位置为使墨水位于它们之间。

然后算法移入步骤E71，在其中激活开关118使得振荡器117生成的高频信号能通过到放大器119。将激励信号SE提供给电极120。这一信号引发包含在多孔体31中的墨水发射电磁辐射。

在步骤E72由天线116感测这一辐射，并将信号S1提供给转换电路115，后者在步骤E73又将数字信号SN提供给处理电路100。作为一种变型，转换电路115a将数字信号SNa提供给处理电路100。

步骤E74为确定容器112中的墨水的量。步骤E74包括在对照表TC中或在对照表TCa中找出最接近测定值SN或SNa的存储的幅值或存储的相位差值，然后从对照表TC或TCa中抽取对应的墨水量值。

作为一种变型，信号SN与SNa两者都用来以更高的精度确定墨水容器112中存在的墨水量。

在步骤E75，在显示器104上向用户显示得出的墨水量的表示。墨水量的表示是以数值形式或图形形式显示的。

作为一种变型，通过输入/输出端口107将墨水量值发送给诸如微型计算机等远程装置。然后微型计算机以数值形式或图形形式向用户显示墨水量的表示。

在步骤E76，停用开关以断开振荡器118与电极120之间的电路。这时不再向电极120提供激励信号SE。然后处理电路100以传统打印机操作中的步骤继续运行。

在打印机带有若干容器的情况中，为了确定各容器中的墨水量，依次地或有选择地将激励信号SE提供给各容器的电极。

按照图8至14中所选择与描绘的第二实施例，本发明应用于互相靠近的若干容器中选定的一个中存在的物品的量的测量。图8中，本发明更具体地应于在通常包含在图象或数据处理装置11b中的图象形成装置10b上。

类似于参照图1描述的部件分别带有相同的数值标记，但加上了字母“b”。

图象形成装置10b利用连接在接口电路106b上的并行输入/输出端口107b接收要打印的数据D1。电路106b连接在通过放大电路114b控制墨盒111b的喷墨控制电路110b上。

墨盒111b是可以更换的并安装在带有由电机102b致动的往复平移运动的滑架上。墨盒111b主要具有分别包含诸如黄、红与兰不同颜色的三个墨水隔间112₁、112₂、112₃的墨水容器112b，以及一个打印头113b。墨水隔间这里集装在同一盒中，但通常它们可以是互相连在一起的或者虽然并列但是独立的，或者互相靠近定位的容器。隔间或并排的容器的数目为任何数目，例如2与5之间。

打印机还具有与只读存储器103b及读写存储器109b关联的主数据处理电路100b。只读存储器103b中包含主处理电路100b的操作程序，而同时与喷墨控制电路110b关联的读写存储器109b则临时存储通过接口106b接收的数据D1及主处理电路100b处理过的数据。

主处理电路100b连接在显示器104b上，在其上主处理电路100b控制表示打印机的功能的信息的显示。主处理电路100b连接在至少有一个开关的小键盘105b上，用户能用它来向打印机发送操作命令。

主处理电路100b还用放大电路101b连接在电机102b上。电机102b移动携带打印盒111b的滑架。电机102b为诸如步进电机。

上述打印机是传统的并且是熟悉本技术的人员所公知的，因此将不再详述。

按照本发明，将包含在容器的隔间之一中的墨水有选择地连接在预定的电位上，而跨越包含在容器中的墨水建立一个电场。分析该电场以确定考虑中的容器隔间中的墨水的量。

从而，按照本发明，打印机通常具有分别布置在各墨水隔间112₁、112₂与112₃中的三个电极120₁、120₂与120₃。电极120₁、120₂与120₃连接在有选择地将它们连接在预定的电位(这里为地电位)上的选择器123b上。选择器123b受主处理电路100b的控制。

作为一种变型，从不同方式将隔间中的墨水连接到地。例如，将打印控制电路用于这一目的。传统上，打印控制电路是与墨水隔离的。按照这一变型，控制电路通过低值阻抗连接在墨水上，这便是说用与墨水与金属部件之间存在的电容高度相当的电容值。

打印机还具有用于建立跨越容器中存在的物品的电场的装置；为了生成表示该电场的电信号而用于测定该电场的装置；以及用于处理该电信号及生成表示容器112b的各隔间中存在的物品的量的信号的装置。

建立装置具有固定在墨盒111b的壁之一的外侧上的第一金属部件121b。测量装置具有固定在部件121b对侧的壁上的盒111b外部的第二金属部件122b。部件121b与122b构成的组件以及包含在容器中的墨水总体上构成一个电容器，以后将详细描述其更精确的等效电气图。部件121b与122b构成电容器的接线端，其电介质由包含在容器中的墨水构成。

发明人观察到由包含在容器的各隔间中的墨水构成的电介质的电特征随墨水的量改变。

电场是由具有20MHZ量级的频率的预定的变激励信号SEb产生的。信号SEb是由振荡器117b通过开关118b及放大器119b提供的。

主处理电路100b连接在开关118b上，以便控制它并借此容许在振荡器117b与构成电容器的一个接线端的部件121b之间传输交变信号。

金属部件122b连接在转换电路115b上，后者连接在主处理电路100b上。在激励信号SEb激励金属部件121b时，金属部件122b检测建立在墨水中的电场。金属部件122b将接收的电场转换成电信号S1b，并将电信号S1b作用在转换电路115b上，后者作出响应提供一个数字信号SNb给主处理电路100b。

作为一种变型，可用微型计算机内部的处理电路取代主处理电路，尤其是在该图象形成装置10b包含在这一微型计算机中时。

参见图9，传统上打印装置具有用于携带打印盒111b的滑架60b。该滑架受到驱动在导轨67b构成的运动路径上作往复运动。电机102b用传动带装置63b驱动滑架60b。打印头113b的运动路径并行于诸如一页纸等未示出的印刷介质上的一行。

柔性电缆62b将放大电路114b连接在墨盒111b上。电缆62b还将放大器119b连接在金属部件121b上，选择器123b在电极120₁、120₂及120₃上，以及金属部件122b在检测电路115b上。

参见图10，墨水容器112b示意性地具有由塑料材料制成的外壳130b。外壳130b具有三个互相靠紧的隔间，隔间中各充满浸透墨水131₁、131₂与131₃的多孔体。本发明也适用于其它类型的墨水容器，尤其是没有多孔体的那些。

三个电极120₁、120₂与120₃以各电极分别与一个隔室中的墨水接触的方式位于容器隔室的内表面上。在图10所示的实施例中，各电极120₁、120₂与120₃为插入各自的隔室中的针。作为一种变型，电极可以是布置成贴在隔室的内壁上的金属片，或者电极120₁、120₂与120₃可以是淀积在隔室内壁上的导电层。

金属部件121b与122b为以墨水隔室位于这两个金属部件121b与122b之间的方式粘附在墨盒的两个对面外壁上的金属片。金属片121b与122b具有基本上与墨水隔室的尺寸相等的尺寸。

作为一种变型，金属部件可以固定在滑架上，当将容器装在滑架上时，位于容器的隔室的两侧。

按照图11，转换电路115b抽取金属板122b响应激励信号SEb接收的信号的幅度。转换电路115b包括连接在包络检波器51b上的、构成一个高通滤波器的其输入阻抗为1Mohm的放大器50b。包络检波器51b连接在模数转换器52b上，后者的一个输出端连接在处理电路100b上。

金属部件122b将电信号S1b提供给放大器50b，后者在电流与电压上放大电信号51b以方便后续处理。该电信号S1b为测量时两个金属部件121b与122b之间存在的等效电容的函数。

放大器50b将放大的信号SAb提供给确定放大的信号的峰值的包络检波器51b。

将包络检波器51b的输出端上的信号S2b提供给转换器52b。转换器52b将模拟信号S2b转换成数字信号SNb以便将其传输给处理电路100b。存储在存储器103b中的标定或对照表TCb分别使得墨水量值与转换器52b所提供的数字信号SNb的幅度对应，例如表示为最大容量的百分比。

图12A、12B与12C为展示用本发明取得的结果的实验曲线。各图中，表示为最大容量的百分比的容器112b的各隔室中包含的墨水量ENCb为X轴，而从伏特表示的在金属部件122b的输出端上的电信号S1b的电压峰值为Y轴。

为了实验需要，将墨水容器112b的原先充满墨水的三个隔室相继地与逐渐地放空，同时用按照本发明的装置有规律地进行测量。

图12A中，曲线50A表示为容器112₁中存在的黄色墨水的不同量测定的信号S1b的连续的值。为了进行各次测量，将激励信号SEb提供给金属部件121b，而将与隔室112₁对应的电极120₁接地。

曲线51A表示当将对应于红色(“绛红色”)墨水隔间112₂的电极120₂接地时，为容器112₁中存在的相同量的墨水测定的信号S1b的其它值。

类似地，曲线52A表示当将对应于兰色(“兰绿色”)墨水隔间112₃的电极120₃接地时，信号S1b的又另外的值。

从而，为黄色墨水的各种量，在金属部件121b上作用激励信号SEb并相继地将电极120₁、120₂与120₃接地。每次测定金属部件122b感测到的信号。

图12B示出当将红色墨水隔间112₂逐渐放空时，分别对应于墨水隔间112₁、112₂与112₃的类似曲线50B、51B与52B。

图12C示出当将兰色墨水隔间112₃逐渐放空时，分别对应于墨水隔间112₁、112₂与112₃的曲线50C、51C与52C。

在各种情况中，可以观察到随着考虑中的隔室中的墨水量的减少及该隔室的电极的接地，为该隔室测定的值增加。另一方面，为其它隔室测定的值基本上不变。

从而，当考虑中的隔室的电极接地时，该隔室中的墨水的量影响用按照本发明的装置测定的值，但是在另一隔室的电极接地时，只是非常轻微地影响测定的值。

图13为按照本发明进行墨水量测量期间，表示墨水容器112b的电特征的电气图。三个隔室112₁、112₂与112₃具有类似的电特征而用互相相似的电气图表示。

从金属部件121b起，隔间112₁与电容器Ca电等价，Ca表示与两个电阻器R1a与R2a串联的金属部件121b、盒的壁及隔间112₁中的墨水之间存在的电容。电极120₁通过电阻器R3a与选择器123b连接在电阻器R1a与R2a的中点上。电阻器R1a、R2a与R3a表示墨水的电阻，并在墨水量减少时增加。

电容器Cpa与电容器Ca及电阻器R1a与R2a并联，并表示小值的寄生电容。当墨水量减少时，电容器Cpa的电容值减小。

从电阻器R2a起，隔间112₂与隔间112₁电相似，并具有与两个电阻器R1b与R2b串联的电容器Cb，在其中点上通过电阻器R3b连接电极120₂。电容器Cb表示隔间112₁中的墨水与隔间112₂中的墨水之间的电容。电容器Cpb与电容器Cb及电阻器R1b与R2b并联，并表示小值的寄生电容。

最后，隔间112₃与前面两个隔间电相似。从电阻器R2b起，隔间112₃具有与两个电阻器R1c与R2c串联的电容器Cc，在其中点上通过电阻器R3c连接电极120₃。电容器Cc表示隔间122₂中的墨水与隔间112₃的墨水之间的电容。电容器Cpc与电容器Cc及电阻器R1c与R2c并联，并表示小值的寄生电容。

在电阻器R2c与金属部件122b之间，输出电容器Cs表示隔间112₃中的墨水、盒的壁与金属部件122b之间存在的电容。

在连接电极120₁、120₂或120₃之一到地时，使用电阻器将包含在隔间之一中的墨水接地，当墨水量减少时，其电阻值增加。

再者，当相关的墨水量减少时，电容器Cpa、Cpb与Cpc的电容值减小。

因此，测定的电压是对应于接地的一个电极的电阻的变化与电容Cpa、Cpb与Cpc的组合的结果。将电极之一接地便有可能相对于其它隔间分离出考虑中的隔间中的墨水量的变化的效应。

参见图14，将按照本发明的第二实施例的算法存储在打印装置的只读存储器103b中。该算法包含例如在打印文件之前周期性地通过的步骤E170至E177。该算法的功能为确定墨水容器112b的各隔间中存在的墨水量。

步骤E170包括激活开关118b以便容许振荡器117b生成的高频信号通过到放大器119b。将激励信号SE提供给金属部件121b。

在下一步骤E171，激活选择器123b以便选择要为其测定墨水量的容器的隔间之一。选择器的激活导致电极120₁、120₂与120₃之一接地。

在步骤E172，金属部件122b感测由激励信号SEb在墨水容器中产生的电场。金属部件122b提供信号S1b给转换电路115b，后者又在步骤E173将数字信号SNb提供给处理电路100b。

步骤E174为将信号SNb的值存储在存储器109b中。

为容器112b的各隔间相继地通过步骤E171至E174，或者作为一种变型只为选择的隔间通过这些步骤。

步骤E175为停用开关118b以便断开振荡器117b与金属部件121b之间的电路，使得不再向金属部件121b提供信号SEb。然后处理电路100b在打印机的操作中用传统的步骤继续进行。

步骤E176为确定容器112b的各隔间中的墨水的量。步骤E176包括为容器的各隔间搜索对照表TCb中存储的最接近测定的值SNb的幅度值，然后从对照表Tcb中抽取对应的墨水量值。

在步骤E177，在显示器104b上向用户显示抽取的墨水量的表示。墨水量的表示是以数值形式或图形形式显示的。

作为一种变型，利用输入/输出端口107b将墨水量值传输给诸如微型计算机等远程装置。然后该微型计算机以数值形式或图形形式向用户显示墨水量的表示。

在这些实施例中，示出了在其中用电热换能器在墨水中生成汽泡并由汽泡的作用流动墨水的汽泡喷射记录法，然而本发明也能应用在其中墨水是用机电换能器流动的所谓压力喷墨记录系统中。

本发明特别适用于喷墨记录头及其中利用电热换能器、激光束之类来导致改变墨水的状态以喷出或排出墨水的记录装置，因为能够达到高密度的象素与高分辨率的记录。

典型的构造与操作原理最好是公开在USP4,723,129及USP4,740,796中的那些。原理与结构可应用在所谓的要求时立即可使用型记录系统及连续型记录系统上。然而，它特别适用于要求时立即可使用型，因为原理是将至少一个驱动信号作用在布置在保持液体(墨水)的片或液体通道上的电热换能器上，该驱动信号大到足以快速升温超过从成核沸点的发射，利用它电热换能器提供热能在记录头的加热部分上产生薄膜沸腾，借此在对应于各驱动信号的液体(墨水)中便能形成汽泡。通过汽泡的生成、发展与收缩，通过喷出口喷出液体(墨水)以产生至少一个小滴。驱动信号最好是脉冲形式的，因为这样能实现汽泡的瞬时发展与收缩，因而液体(墨水)以快速响应喷出。驱动信号最好是诸如USP4,463,359与USP4,345,262中所公开的那种。此外，加热表面的升温速率最好是诸如USP 4,313,124中公开的那些。

记录头的结构可以是USP4,558,333与USP4,459,600中所示出的那些，其中加热部分是布置在弯曲部分上的，并且喷出口、液体通道及电热换能器的组合结构也最好是上述专利中公开的。此外，本发明也适用于日本公布专利申请号59-123670中公开的结构，其中多个电热换能器利用一个公共的缝隙作为喷出口，以及日本公布专利申请号59-138461中公开的结构，其中对应于喷出口形成一个开口来吸收热能的压力波。这是因为不论记录头的类型，本发明都能有效地以确定性及高效率执行记录。

此外，本发明适用于将记录头固定在主组体上的串列型记录头，适用于与装置电连接的并且在将它安装在主组件上时能供给它墨水的可更换芯片型记录头，或适用于具有整体的墨水容器的盒式记录头。

最好为准备操作提供恢复装置与/或辅助装置，因为它们能进一步稳定本发明的效果。至于这些装置，有记录头的盖帽装置、清洁装置、压或吸装置、可以是电热换能器的准备加热装置、附加的加热元件或其组合。同时，用于实现准备喷射(不是用于记录的)的装置可以稳定记录操作。

至于可安装的记录头的变化，它可以是单色的单个的头，或者用于具有不同颜色或浓度的多种墨水的多个头。本发明可有效地用于具有主要是黑色的单色模式的至少一个头的装置，带有不同颜色墨水的多色模式与/或采用混合颜色的全色模式，它可以是整体成形的记录头或多个记录头的组合。

再者，在上面的实施例中，墨水是液体的。作为替代，也可使用在室温以下固化而在室温上液化的墨水。由于是将墨水控制在不低于30℃及不高于70℃的温度范围内从稳定墨水的粘度以便在这一类型的传统记录装置中提供稳定的喷射的，墨水可以是在作用记录信号时的温度范围内是液体的。本发明也适用于其它类型的墨水。在它们中的一种中，通过将热能消耗在用于墨水从固态到液态的状态改变上而正面防止由热能引起的升温。另一种墨水在保存时是固化的以防止墨水的蒸发。在任何情况中，记录信号的作用都产生热能，墨水液化，而液化的墨水可以喷射。另一种墨水在到达记录纸张时便可以开始固化。

本发明也适用于通过作用热能液化的墨水。如日本公布专利申请号54-56847与日本公开专利申请号60-71260中所公开的这种墨水在多孔片中形成的孔或凹坑中可保持液态或固态。将该片面向电热换能器。上述墨水中最有效的一种为薄膜沸腾系统。

喷墨记录装置可用作诸如计算机之类的信息处理装置的输出终端，作为与图象阅读器之类组合的复印机，或作为具有信息发送与接收功能的传真机。

当然，本发明完全不限于所描述与描绘的实施例，而是与之相反，包含熟悉本技术人员所能及的范围内任何变型。

Claims

1.确定容器中存在的物品的量的方法，其特征在于包括下述步骤：

作用(E71)一个预定的激励信号(SE)到容器中存在的物品上，以便该物品放射电磁信号，

用感测装置感测(E72)该物品放射的电磁信号，生成表示该电磁信号的电信号，以及

处理(E73、E74)该电信号以生成表示容器中存在的物品的量的信号。

2.确定互相靠近的若干容器(112b)之一中存在的选定物品的量的方法，

其特征在于包括下述步骤：

建立(E170)一个跨越容器中存在的物品的电场，

将选定的物品设定(E171)在预定的电位上，

用感测装置感测(E172)通过该物品的电场，以便生成表示该电场的电信号。

3.按照权利要求2的方法，其特征在于它包括处理(E176)该电信号以便生成表示选定的物品的量的信号的步骤。

4.按照权利要求1或3的方法，其特征在于处理步骤包括下述步骤：

检测电信号的幅度，以及

按照检测到的幅度从标定表(TC)给出的值生成表示物品的量的信号。

5.按照权利要求1的方法，其特征在于处理步骤包括下述步骤：

检测电信号与激励信号之间的相位差，及

按照检测到的相位差从标定表(TCa)给出的值中生成表示物品的量的信号。

6.按照权利要求1至5中任何一项的方法，其特征在于它还包括显示物品的量的表示的步骤(E75、E177)。

7.按照权利要求1至5中任何一项的方法，其特征在于它还包括将表示容器中存在的物品的量的信号传输给远程装置，以便它显示物品的量的表示的步骤。

8.按照权利要求1至7中任何一项的方法，其特征在于该物品为墨水。

9.确定容器(112)中存在的物品的量的装置，其特征在于包括：

用一个预定的激励信号(SE)激励容器中存在的物品，使该物品放射电磁信号的装置(120)，

用于感测该电磁信号及生成表示该电磁信号的电信号的装置(116)，以及

用于处理该电信号及生成表示容器中存在的物品的量的信号的装置(115)。

10.按照权利要求9的装置，其特征在于该激励装置为布置成与容器中的物品接触的电极(120)。

11.按照权利要求9或10的装置，其特征在于用于感测电磁信号的装置(116)为布置在容器的外面的构成天线的金属部件.

12.按照权利要求9至11中任何一项的装置，其特征在于用于感测电磁信号的装置(116)为金属带。

13.按照权利要求9至12中任何一项的装置，其特征在于它是设计成分别确定若干容器中存在的物品的量的，及在于它包括：

对于各容器，用预定的激励信号(SE)激励其中存在的物品，使该物品放射电磁信号的所述装置，

用于感测该电磁信号及生成表示该电磁信号的电信号的一个公共装置，以及

用于处理该电信号及生成表示容器中存在的物品的量的信号的一个公共装置(115)。

14.按照权利要求9的装置，其特征在于该激励装置为布置在容器外面的构成天线的金属部件。

15.按照权利要求9或14的装置，其特征在于该激励装置为金属带。

16.按照权利要求15的装置，其特征在于用于感测电磁信号的装置为布置成与容器中的物品接触的电极。

17.按照权利要求14至16中任何一项的装置，其特征在于它是设计成分别确定若干容器中存在的物品的量的，及在于它包括：

用预定的激励信号(SE)激励各容器中的物品使物品放射电磁信号的一个公共装置，

对于各容器，用于感测该电磁信号及生成表示该电磁信号的电信号的所述装置，以及

18.按照权利要求9至17中任何一项的装置，其特征在于该激励装置(120)与该感测装置(116)是互相相对定位成使物品位于它们之间的。

19.按照权利要求9至18中任何一项的装置，其特征在于该激励装置(120)是由通过开关(118)连接在激励装置上的振荡器(117)馈电的。

20.按照权利要求9至19中任何一项的装置，其特征在于该激励信号(SE)为一交变高频信号。

21.按照权利要求9至20中任何一项的装置，其特征在于该激励信号为一具有10MHZ以上频率的交变信号.

22.确定互相靠近的若干容器(112b)之一中存在的选定的物品的量的装置，

其特征在于它具有：

用于建立通过容器中存在的物品的电场的装置(117b、118b、119b、121b)，

用于将选定的物品连接到预定的电位上的装置(123b、120₁、120₂、120₃)，

用于测定通过该物品的电场以便生成表示该电场的电信号的装置(122b)。

23.按照权利要求22的装置，其特征在于它具有用于处理该电信号以便生成表示选定的物品的量的信号的装置(115b、100b)。

24.按照权利要求22或23的装置，其特征在于该建立装置包含布置在容器外面的第一金属部件(121b)。

25.按照权利要求22至24中任何一项的装置，其特征在于该测量装置包含布置在容器外面的第二金属部件(122b)。

26.按照权利要求24与25的装置，其特征在于该第一与第二金属部件(121b、122b)是互相相对定位成使该物品位于它们之间的。

27.按照权利要求22至26中任何一项的装置，其特征在于该连接装置包含布置成与容器中的物品接触的一个电极(120₁、120₂、120₃)。

28.按照权利要求22至27中任何一项的装置，其特征在于该建立装置包含振荡器(117b)。

29.按照权利要求22至28中任何一项的装置，其特征在于该电场是由高频交变信号(SE)生成的。

30.按照权利要求22至29中任何一项的装置，其特征在于该电场是由具有基本上等于20MHZ的频率的交变信号生成的。

31.按照权利要求9至30中任何一项的装置，其特征在于该处理装置(115、115b)包含一个包络检波器(51、51b)及一个用于生成表示电信号的幅度的数字信号(SN、SNb)的模数(52、52b)转换器。

32.按照权利要求9至21中任何一项的装置，其特征在于该处理装置(115a)包含一个相位比较器(51a)及一个用于生成表示电信号与激励信号之间的相位差的数字信号(SNa)的模数转换器(53a)。

33.按照权利要求9至32中任何一项的装置，其特征在于它还包含用于显示物品的量的表示的装置(104、104b)。

34.按照权利要求9至33中任何一项的装置，其特征在于该物品为墨水。

35.物品容器，其特征在于它具有布置成与容器中的物品接触的单个电极(120)。

36.按照权利要求35的容器的使用，通过向电极提供预定的激励信号(SE)生成该物品放射的电磁信号以便确定容器中存在的物品的量。

37.按照权利要求35的容器的使用，用电极感测由预定的激励信号(SE)导致的电磁信号，以便确定容器中存在的物品的量。

38.按照权利要求35的容器的使用，其中该激励信号具有10MHZ以上的频率。

39.物品容器(112b)，其特征在于它具有至少一个用来包含物品的隔间、布置成与容器中的物品接触的一个电极(120₁、120₂、120₃)及在所述至少一个隔间两侧的两个金属部件(121b、122b)。

40.按照权利要求39的容器的使用，用从电极到预定电位的连接将物品连接在预定的电位上，以及为了确定容器的所述至少一个隔间中存在的物品的量，通过向一个金属部件(121b)提供预定的激励信号(SE)，建立两个金属部件之间的，通过该物品的电场。

41.按照权利要求40的容器的使用，其中该激励信号具有基本上等于20MHZ的频率。

42.按照权利要求35或39的容器的使用，所述物品为墨水。

43.图象形成装置(10、10b)，包括按照权利要求9至24中任何一项的用于确定墨水容器(112、112b)中存在的物品的量的装置。

44.包含按照权利要求43的图象形成装置的打印机(11、11b)。

45.包含按照权利要求43的图象形成装置的传真机(11、11b)。

46.包含按照权利要求43的图象形成装置的微型计算机(11、11b)。