CN1944059A - 喷墨打印机的墨位检测装置 - Google Patents

Abstract

一种可在喷墨打印机中使用的墨位检测装置，其包括：设置在墨盒内的可收缩墨袋；设置在墨盒上部的固定电极；和与固定电极以预定间距彼此相对的可动电极。所述可动电极根据所述可收缩墨袋顶面的高度变化而在水平方向上移动，从而可动电极和固定电极之间的重叠面积发生变化。对应于预定的墨位点，可动电极和固定电极产生具有局部最大值和最小值的信号。

Description

喷墨打印机的墨位检测装置

技术领域

本发明涉及一种喷墨打印机的墨位检测装置(ink level detectingapparatus)，更具体地，涉及一种包括可收缩墨袋的墨位检测装置，该墨袋的高度根据剩余墨量而变化，并且该墨袋的电容的静电电容随着可收缩墨袋的高度变化而改变。

背景技术

在常规喷墨打印机中，墨通过墨供应通道从墨盒供应到具有喷墨头的喷墨单元，并且墨滴通过该喷墨头喷出。因此，在打印过程中，墨盒中的墨位逐渐降低。

在上述常规喷墨打印机中，应当精确地测量墨盒中的剩余墨量(墨位)，特别是在墨位接近于最低墨位时。即，当剩余墨量不足或太少时，应当提醒用户，并且不应再打印下一页。此外，应当在墨不足之前，提前充足的时间告知用户墨位，从而使用户能够有时间来更换或再填充墨盒。

根据将墨从喷墨头喷出的加热方法，加热单元向墨室中的墨施加热量，从而通过墨的快速膨胀而喷出墨。在上述加热方法中，如果墨盒没有墨时加热单元仍工作，则加热单元或者加热单元附近的其他部件会被损坏。因而，必须可靠地检测墨位以确定墨是否达到最低墨位，从而防止损坏喷墨头，并且如果墨到达最低墨位，必须停止打印。

为此，开发出几种墨位检测装置。例如，在题为“喷墨记录装置”的美国专利No.4604633中公开了使用静电电容随墨位变化的电容器的墨位检测装置。根据上述公开的装置，在墨盒的上内壁和下内壁彼此相对地分别设置上部电极和下部电极。这两个电极形成电容器，墨袋作为介质材料插在两电极之间。随着墨的使用，墨袋收缩，而电容器的静电电容随着墨袋的收缩而变化。因而，可通过测量静电电容的变化检测到墨位。

然而，虽然静电电容随着墨位变化，但是由于例如电极的安装和连接偏差等结构偏差以及输入信号、校正/滤波电路和其他电子元件的电子偏差，并不能精确地测量剩余墨的实际量。此外，一般地，在初始填充墨盒时，填充墨量比标准墨量多10％。相对地，当再填充墨盒时，再填充墨量并不固定。这些偏差导致常规墨检测装置更难于检测。

发明内容

本发明提供一种喷墨打印机的墨位检测装置，它通过固定电极和可动电极之间静电电容的变化来检测墨位。此外，该墨位检测装置无需考虑制造过程中的结构和电子误差，可精确地检测墨位所在的墨位点。

本发明其他的方面和优点将部分在下文中阐明，部分从描述中显见，或者可通过对本发明的实践而习得。

本发明的上述和/或其他方面和用途可通过提供一种在喷墨打印机中使用的墨位检测装置而获得，该墨位检测装置包括：墨盒，该墨盒包括底部、顶部，侧壁；设置在墨盒中的可收缩墨袋，该可收缩墨袋包括随着可收缩墨袋中墨位下降而均匀向下移动的顶面；设置在墨盒上部的固定电极；以及可动电极，该可动电极以预定的间距面对固定电极安装，并根据可收缩墨的顶面高度变化在水平方向上移动，从而改变可动电极和固定电极之间的重叠面积，其中固定电极和可动电极中的一个包括多重翼部，该多重翼部包括在垂直于可动电极移动方向的方向上延伸并以预定间隔相互连接的多个带状子翼部，而固定电极和可动电极中的另一个包括沿平行于多重翼部的方向设置的带状单翼部，从而依据检测到的固定电极和可动电极之间静电电容变化测得墨位。

本发明的上述和/或其他方面和用途也可通过提供一种在喷墨打印机中使用的墨位检测装置而获得，该墨位检测装置包括：墨盒；墨位点检测器，其限定由结构限定的至少一个墨位点，并检测根据墨盒中的墨位而变化并在每次墨位到达相应的墨位点时呈现局部最大值和最小值的信号变化，从而检测是否墨位到达相应的墨位点；和墨位计算单元，其利用检测到的墨点位计算墨盒中剩余墨量。

该墨位点检测器可包括：墨位信号检测单元，用于周期性地检测根据墨位而变化的墨位电信号；临时存储检测到的墨位信号的信号存储单元；和点检测单元，它通过比较当前周期检测到的墨位信号值和存储在信号存储单元中的上一个周期检测到的墨位信号值来检测墨位信号的局部最大值和局部最小值。

附图说明

从下文参考附图对实施例的描述中，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚并更容易理解。

图1A和1B是描绘根据本发明一实施例的墨位检测装置的结构和操作的透视图；

图2是描绘图1中的墨位检测装置的墨盒的上部的部分侧截面图；

图3是描绘图1中的墨位检测装置的固定电极和可动电极的形状的示意图；

图4A到4F是描绘图3中的固定电极和可动电极之间的相对点根据墨位变化的示意图；

图5是描绘根据本发明实施例的固定电极和可动电极之间的相对点与墨位检测信号的关系的曲线图；

图6是描绘根据本发明一实施例的墨位检测装置的框图；

图7是描绘本发明另一实施例的墨位检测装置的框图；

具体实施方式

下面将详细参考已由附图示出其实例的本发明的各实施例，附图中，相同的标号表示相同的元件。下文中将通过参考附图描述这些实施例以说明本发明。

图1A和1B是描绘根据本发明一实施例的在成像装置(例如喷墨打印机)中使用的墨位检测装置的结构和操作的透视图。参考图1，该墨位检测装置包括设置在墨盒10上部的固定电极20和可动电极30。固定电极和可动电极20和30安装成，固定和可动电极20和30之间的相对位置关系根据可动电极30的位置而变化。然而，并不限制固定电极20和可动电极30之间的垂直关系。即，当可动电极30的一部分相对墨盒10沿垂直方向移动时，可动电极30的第二部分可相对固定电极20在垂直方向上具有恒定的关系。

墨盒10包括可收缩墨袋40。该可收缩墨袋40包括一墨出口(来示出)，用于向喷墨单元(未示出)提供墨。随着墨通过墨出口排出，可收缩墨袋收缩，因而，可收缩墨袋40的顶部向下移动。可收缩墨袋40的顶部和底部可由比可收缩墨袋40的侧壁厚的膜片形成，以保持顶部和底部平整。此外，可在可收缩墨袋40的顶部设置加强板41，用于保持可收缩墨袋40的顶部和底部平整。

可动电极30沿墨盒10的侧壁延伸，并且可动电极30弯曲成C形，其前端33固定于可收缩墨袋40的顶部。如果在可收缩墨袋40的顶部设置了加强板41，那么可动电极30的前端33可安装在加强板41上。因而，当可收缩墨袋顶部下降时，可动电极30沿形成在墨盒10顶部和侧壁上的导向构件(未示出)移动。因此，可动电极30和固定电极20之间的重叠面积变小。

墨盒10是用于容纳可收缩墨袋40的壳体。虽然未限制墨袋10的形状，但是墨袋的底部、顶部和侧壁可被封闭。墨盒10可由不同的材料形成。为了容易地以所需的形状和结构形成墨盒10，墨盒10可由塑料形成。

可动电极30在水平方向上滑动并与固定电极20相距预定的距离，并且可动电极30的移动距离可与墨位的降低程度成比例(即，与可收缩墨袋40的高度变化成比例)。可收缩墨袋40由具有铝层的多层膜片制成。可收缩墨袋40包括排放墨的墨出口，并且随着墨的使用，侧壁上的折痕使可收缩墨袋40顶面的下降。具有上述特征的常规墨袋可用作可收缩墨袋40。

虽然图1A和1B示出墨盒10和可收缩墨袋40的形状，但本发明并不局限于此。

在本发明的墨位检测装置中，固定电极20和可动电极30形成一可变电容，该电容的静电电容随两电极20和30之间的重叠面积的变化而变化。两电极20和30由导电电极材料制成。具体地，使用一柔性导电材料形成膜片状的可动电极30，使其沿着墨盒10的内壁弯曲。该柔性导电膜片材料可为例如金属膜片，或具有金属膜片或金属涂层的合成树脂膜片。

电容器的静电电容满足等式：C＝ε·A/d，其中A、d和ε分别表示两电极之间的重叠面积、电极之间的距离和电极之间的介电常数。根据本发明的墨位检测装置设计成，当墨位到达特定点时，电容器的重叠面积达到局部最大值或最小值。因而，从响应于电容器的电容C而产生的电信号中测得局部最大值和最小值。响应于电容器的电容C而产生的电信号可为一电容相关信号(capacitance-related signal)，例如从具有预定频率的交变电流输入中获得的输出电压。

更具体地，使用了一输出信号，该信号从两电极之一获得，一方波输入到另一电极上。该输出信号被半波校正和滤波，从而产生直流电压信号，该直流电压信号通过数模转换器转换成数字信号，并且该数字信号被输入到控制器中。

图2是描绘图1中墨盒10的上部的部分侧截面图。参考图2，导向构件11设置在墨盒10的上部，从而使可动电极30平行于固定电极20滑动。当在垂直方向上向下拉动可动电极30的被固定在可收缩墨袋40的加强板41上的前端33时，该导向构件11引导可动电极30，使可动电极30能够在水平方向上均匀的移动。此外，在固定电极20和可动电极30之间的重叠区域处，固定电极20和可动电极30之间的距离可保持恒定。

图3是描绘图1中的墨位检测装置的固定电极和可动电极的形状的示意图。参考图3，固定电极20和可动电极30中一个电极包括多重翼部，该多重翼部包括以预定间隔彼此连接的多个子翼部。每个子翼部为带状，在垂直于可动电极30移动方向的方向上突起。固定电极20和可动电极30中的另一个包括平行于多重翼部的方向的一带状单翼部。例如，在本实施例中，固定电极20形成为具有彼此连接的第一子翼部21、第二子翼部22和第三子翼部23的多重翼部，并且可动电极30包括一单翼部31。子翼部21、22和23可有不同的宽度。子翼部21、22和23的宽度可根据固定电极20(或可动电极30，若可动电极30为多重翼部)上的子翼部21、22和23的位置而依次减小。在本实施例中，固定电极20和可动电极30的形状可互换。

固定电极20上的子翼部21、22和23相互电连接。固定电极20能够成形为一片，包括第一和第二子翼部21和22之间的第一连接部26以及第二和第三子翼部22和23之间的第二连接部27。第一和第二连接部26和27用于电连接子翼部21、22和23。此外，第一和第二连接部26和27用于保证固定电极20和可动电极30之间形成最小静电电容。固定电极20还可包括形成在第三子翼部23底部并具有与第一和第二连接部26和27相同的宽度的延伸部28。

可动电极30可包括沿着导向构件11从单翼部31伸出的柔性延伸部32。柔性延伸部32具有与可收缩墨袋40顶部的加强板41连接的前端33。在本发明的一个实施例中，柔性延伸部32不是由电极材料形成的，并且柔性延伸部32与单翼部31一体形成。

本实施例的固定电极20固定在墨盒10上。子翼部21、22和23的位置和间距根据检测墨盒中的墨量所需的墨位点来确定。下文中，将会描述固定和可动电极之间的相对位置与墨位变化相关的变化，以及由此获得的墨位检测信号的变化，以便解释固定和可动电极20和30的形状和点如何形成结构特征从而检测墨位是否到达预设的墨位点。

图4A到4F是描绘图3中的固定电极20和可动电极30之间根据墨位变化的相对位置的示意图，图5是描绘与根据本发明的固定电极20和可动电极30之间的相对位置相关的墨位检测信号的曲线图。

首先，参考图4A和5，可动电极30的单翼部31与固定电极20的第一子翼部21重叠。该重叠意味着墨位最高。由于第一子翼部21是子翼部21、22和23之间最宽的，因此电极20和30之间的重叠面积最大。因而，墨位检测信号处于最大值P1。

随着墨位的降低，与可收缩墨袋40顶部连接的柔性延伸部32(未示出)被可收缩墨袋40地向下移动而向下拉，从而降低单翼部31。因而，两电极20和30之间的重叠面积减少。

参考图4B和5，单翼部31位于多重翼部的第一和第二子翼部21和22之间。在此处，两电极20和30之间的重叠面积达到第一局部最小值，从而墨位检测信号也到达第一局部最小值A。即，通过检测到墨位检测信号的第一局部最小值A，能够判定单翼部31位于第一和第二子翼部21和22之间。此外，第一局部最小值A表示在这点处实际墨位到达第一墨位点(例如，高位)，这是根据子翼部21、22和23之间的距离以及固定电极20的位置这样的结构特征确定的。

如上所述，如果希望在墨检测信号到达局部最小值时检测到墨位点，那么需调节而使得当单翼部31位于多重翼部的子翼部21、22和23之间的中间位置时检测到墨位点。

类似的，可调节而使得在墨位检测信号到达局部最大值P1、P2和P3时检测到墨位点。在此情况下，子翼部21、22和23的每一个中点都相应于每一墨位点。

参考图4C和5，可动电极30的单翼部31与第二子翼部22重叠。第二子翼部22的宽度小于第一子翼部21的宽度，从而局部最大值P2能够与局部最大值P1区分开来。

参考图4D和5，可动电极30的单翼部31位于多重翼部的第二和第三子翼部22和23之间。在此处，两电极20和30之间的重叠面积达到第二局部最小值，从而墨位检测信号也到达第二局部最小值B。即，通过检测到墨位检测信号的第二局部最小值B，能够判定单翼部31位于第二和第三子翼部22和23之间。此外，第二局部最小值B表示在这点处实际墨位到达由结构特征确定的第二墨位点(例如，中位)。

由于第三子翼部23的宽度小于第一子翼部21，因此第二局部最小值B小于第一局部最小值A。因此，子翼部21、22和23具有不同的宽度，从而能够区分墨位检测信号与子翼部21、22和23的对应关系。

参考图4E到5，可动电极30的子翼部31与第三子翼部23重叠。在此点，墨位检测信号到达第三局部最大值P3。

参考图4F和5，可动电极30的单翼部31与固定电极20的第三子翼部23下方的延伸部28重叠。固定电极20和可动电极30之间的重叠面积变得非常小，因而墨位检测信号达到阈值C。因而，可以理解，实际的墨位到达了由结构限定的最终墨位点(例如，低位)。

在本实施例中，固定电极20的多重翼部具有三个子翼部，用于精确地检测三个墨位点P1、P2和P3。然而，可通过改变固定电极20的形状和点来调整墨位点数和相应于墨位点的实际墨位数。

下文中将详细说明根据本发明另一方面的墨位检测装置的实施例。

图6是根据本发明一实施例的墨位检测装置的框图。参考图6，墨位检测装置包括墨盒10和用于检测墨盒10中的墨位是否到达预定墨位点的墨位点检测单元。该墨位点检测单元包括墨位信号检测单元111、信号存储单元112和点检测单元113。墨位信号检测单元111以预定的时间间隔检测根据墨位产生的电信号。信号存储单元112存储检测到的信号电平。点检测单元113通过比较由墨位检测单元111检测到的当前信号电平和已由墨位检测单元111检测到并存储在信号存储单元112中的上一信号电平，来确定是否经过局部最小值或局部最大值。

墨位信号检测单元111构造成，信号电平在某一墨位点到达局部最大值或局部最小值。这种构造的实例已经参考图1A到5进行了解释。

本实施例的墨位检测装置也可包括点信号存储单元114、墨位计算单元130和输出单元140。点信号存储单元114在检测到墨位经过墨位点时存储检测到的信号电平。墨位计算单元130使用存储在点信号存储单元114中的信息计算墨位。输出单元140为用户显示计算所得的结果。根据本实施例，能精确地测得在由结构限定的多个墨位点中相应于实际墨位的墨位点。

图7是描绘根据本发明一实施例的墨检测装置的框图。本实施例的墨位检测装置包括墨位点检测器110，它与图6中的墨位检测装置的实施例的结构相同。即，墨位点检测器110包括墨位信号检测单元111，信号存储单元112，点检测单元113和点信号存储单元114。本实施例的墨位检测装置还包括墨消耗检测器120，其计算打印墨点的数目，从而计算墨消耗量。即，对打印的墨点进行计数，从而计算已消耗的墨量，并且所述墨消耗计算与墨位点检测同时执行。因而，可连续检测墨位。

墨消耗检测器120包括墨点计数单元121、将计数得到的墨点数乘以墨点的平均体积从而计算出消耗的墨量的墨消耗计算单元122和用于存储计算所得的值的墨消耗存储单元123。每次墨点计数单元121计算到墨点的预定数目时，能够周期性地从墨位信号检测单元111检测到信号。此外，当点检测单元113检测到墨位经过墨位点时，墨消耗存储单元123可被重置。

墨位计算单元130根据存储在点信号存储单元114和墨消耗存储单元123中的信息计算出墨位。输出单元140连续地输出计算的墨位。

如上所述，根据本发明，墨位检测装置通过固定电极和可动电极之间的静电电容检测墨位。此外，无需考虑制造过程中的结构和电子偏差，墨位检测装置能够精确地测得是否到达预定墨位点。

虽然已显示和说明了本发明的一些实施例，但是对本领域的技术人员而言，应该理解在不偏离由权利要求及其等同物限定范围的本发明的原则和精神的情况下，可对实施例作出修改。

本发明要求2005年10月4日在韩国专利局申请的韩国专利申请10-2005-0093053的权益，并在此引作参考。

Claims (20)

1.一种在喷墨打印机中使用的墨位检测装置，该墨位检测装置包括：

墨盒，其包括底部、顶部和侧壁；

可收缩墨袋，其设置在墨盒内并包括随着可收缩墨袋中墨位下降而均匀向下移动的顶面；

固定电极，其设置在墨盒上部；和

可动电极，其与固定电极以预定间距彼此相对，该可动电极根据可收缩墨袋顶面的高度变化而在水平方向上移动，使得可动电极和固定电极之间的重叠面积发生变化，

其中：

固定电极和可动电极中的一个包括多重翼部，该多重翼部包括沿垂直于可动电极移动方向的方向延伸并以预定间隔相互连接的多个带状子翼部，并且

固定电极和可动电极中的另一个包括沿平行于多重翼部的方向设置的带状单翼部，从而依据检测到的固定电极和可动电极之间的静电电容变化来测量墨位。

2.权利要求1中的墨位检测装置，其中，多重翼部的子翼部具有不同的宽度。

3.权利要求1中的墨位检测装置，其中，多重翼部设置成，每个子翼部的中心或者子翼部之间的每个间距相应于待检测的每个墨位点。

4.权利要求1中的墨位检测装置，其中：

墨盒包括使可动电极在平行于固定电极的方向上滑动的导向构件；和

可动电极沿导向构件水平移动，并包括在移动方向上的一前端，该前端沿墨盒的顶部和侧壁柔性延伸并固定到可收缩墨袋的顶面。

5.权利要求1中的墨位检测装置，其中，可收缩墨袋包括位于可收缩墨袋顶面上的加强板，以保持顶面平度。

6.权利要求5中的墨位检测装置，其中，可动电极的前端固定到加强板。

7.权利要求1中的墨位检测装置，其中，可动电极为膜片状并由柔性导电材料形成。

8.一种在喷墨打印机中使用的墨位检测装置，该墨位检测装置包括：

墨盒；

墨位检测器，其限定由结构限定的至少一个墨位点，并检测根据墨盒中墨位而变化并且在每次墨位到达相应的墨位点时呈现出局部最大值和局部最小值的信号变化，以便该墨位点检测器检测墨位是否到达相应的墨位点；和

墨位计算单元，其利用检测到的墨位点来计算墨盒中的剩余墨量。

9.权利要求8中的墨位检测装置，其中，墨位点检测器包括：

墨位信号检测单元，其周期性地检测根据墨位而变化的墨位电信号；

信号存储单元，其临时存储检测到的墨位信号；和

点检测单元，其通过比较当前周期检测到的墨位信号值和存储在信号存储单元中的上一周期检测到的墨位信号值来检测墨位信号的局部最大值和局部最小值。

10.权利要求9中的墨位检测装置，其中，墨信号检测单元包括：

设置在墨盒上部的固定电极；和

可动电极，其与固定电极以预定间距彼此相对，该可动电极根据墨位变化而在水平方向上移动，从而改变可动电极和固定电极之间的重叠面积，

其中：

固定电极和可动电极中的一个包括多重翼部，该多重翼部包括沿垂直于可动电极移动方向的方向延伸并以预定间隔相互连接的多个带状子翼部，并且

固定电极和可动电极中的另一个包括沿平行于多重翼部的方向设置的一带状单翼部，该单翼部。

11.权利要求10中的墨位检测装置，其中，多重翼部的子翼部具有不同的宽度。

12.权利要求10中的墨位检测装置，其中，多重翼部设置成，每个子翼部的中心或者子翼部之间的每个间距相应于待检测的每个墨位点。

13.权利要求10中的墨位检测器，其中，两电极之间检测到的信号是从具有预定频率的交变电流输入中获得的输出电压。

14.一种在喷墨打印机中使用的墨位检测装置，该墨位检测装置包括：

墨盒；

墨位点检测器，其限定由结构限定的至少一个墨位点，并检测根据墨盒中墨位而变化并且在每次墨位到达相应的墨位点时呈现出局部最大值和局部最小值的信号变化，以便该墨位点检测器检测墨位是否到达相应的墨位点；和

墨消耗检测器，用于计算打印头喷出的墨所形成的打印墨点的数目，从而测得从一个墨位点到另一墨位点的墨消耗量；和

墨位计算单元，其通过从墨位点检测器测得的墨位点减去由墨消耗检测器计算出的墨消耗量而得出墨位。

15.权利要求14中的墨位检测装置，其中，墨消耗检测器包括：

点计数单元，用于计算打印墨点的数目；

墨消耗计算单元，用于计算墨消耗量；和

墨消耗存储单元，用于存储计算所得的墨量，

其中，在每次墨位达到新的墨位点时重置墨消耗存储单元。

16.权利要求14中的墨位检测装置，其中，墨位点检测器包括：

墨位信号检测单元，其周期性地检测随墨位变化的墨位电信号；

信号存储单元，其临时存储检测到的墨位信号；和

点检测单元，其通过比较当前周期检测到的墨位信号值和存储在信号存储单元中的上一周期检测到的墨位信号值来检测墨位信号的局部最大值和局部最小值。

17.权利要求16中的墨位检测装置，其中，墨信号检测单元包括：

设置在墨盒上部的固定电极；和

可动电极，其与固定电极以预定间距彼此相对，该可动电极根据墨位变化而在水平方向上移动，从而改变可动电极和固定电极之间的重叠面积，

其中，固定电极和可动电极中的一个包括多重翼部，该多重翼部包括沿垂直于可动电极移动方向的方向延伸并以预定间隔相互连接的多个带状子翼部，

固定电极和可动电极中的另一个包括沿平行多重翼部的方向设置的带状单翼部。

18.权利要求17中的墨位检测装置，其中，多重翼部的子翼部具有不同的宽度。

19.权利要求17中的墨位检测装置，其中，多重翼部设置成，每个子翼部的中心或者子翼部之间的每个间距相应于待检测的每个墨位点。

20.权利要求17中的墨位检测器，其中，两电极之间检测到的信号是从具有预定频率的交变电流输入中获得的输出电压。

Images