JP6660489B2 - 液位検出 - Google Patents

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Description

液体容器は、種々のタイプの液体を収容するために使用される。たとえば、印刷システムでは、プリントカートリッジは、多量のインクなどの印刷液体(ないし印刷流体)を保持する。貯蔵部からのインクまたはその他の印刷液体は、紙などの印刷媒体上に印刷液体を配置するプリントヘッドに供給される。印刷液体が印刷媒体上に配置されるにつれて、印刷液体は液体貯蔵部から失われていく。
(補充可能性あり)
添付の図面は、本明細書に記載されている原理の種々の例を示しており、本明細書の一部である。図示の例は、単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位検出インターフェースの一部分の図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位検出インターフェースの一部分の図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位を決定するための方法のフローチャートである。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位検出システムの図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図3の液位検出システムを備える液体供給システムの図である。 本明細書に記載されている原理の別の例にしたがう、図3の液位検出システムを備える液体供給システムの図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの液位検出インターフェースの一部分の図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図6の液位センサの回路図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図6の液位検出インターフェースの断面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図6の液位センサの部分正面図であり、ヒーターのパルス駆動によって生じる例示的な熱スパイクを示している。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、別の液位センサの部分正面図であり、ヒーターのパルス駆動によって生じる例示的な熱スパイクを示している。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図9Bの液位センサの断面図であり、ヒーターのパルス駆動によって生じる例示的な熱スパイクを示している。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、ヒーターインパルスに対する、検出された異なる経時的な温度応答を示すグラフである。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図11の液位センサの一部分の拡大図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの斜視図(ないし透視図)である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの正面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図14の液位センサの側面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサを形成する方法のフローチャートである。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがうパネルの正面図であり、該パネル上に、分離(シンギュレーション)の前の複数の液位センサが形成されている。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの形成中における該液位センサの形成状態を示す側面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの形成中における該液位センサの形成状態を示す側面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの形成中における該液位センサの形成状態を示す側面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの形成中における該液位センサの形成状態を示す側面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの形成中における該液位センサの形成状態を示す側面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの上面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの等角図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図20の液位センサの断面図である。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサを形成する方法のフローチャートである。 本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの上面図である。
図面を通じて、同じ参照番号は類似するが必ずしも同じではない要素を示している。
液体容器は種々のタイプの液体(ないし流体)を保持するために使用される。たとえば、印刷システムでは、インクカートリッジは、多量のインクを格納している。このインクは、印刷媒体に配置するためにプリントヘッドに送られて、該印刷媒体にテキストや画像を形成する。
印刷液体が印刷媒体上に配置されるにつれて、液体容器から印刷液体が失われていく。液体容器が空(から)のときに印刷動作の実行を試みると、印刷装置、プリントヘッド、または該容器自体が損傷する可能性がある。さらに、該容器内の液体の量が少ない状態で印刷が実行されると、印刷品質が悪化する可能性がある。さらに、液体容器から液体が使い果たされていて、消費者が十分に準備できていない場合には、たとえば追加の液体容器を購入しなければならず、消費者には不便でありうる。このような消費者の不便さは、該容器の製造者による顧客の不満及び利益の損失を招きうる。
したがって、液体容器内の液体の量を検出するために液位センサを使用することができる。そのようなセンサは、液位(ある基準からの液面の高さ。液体レベルともいう)に関する有益で正確な情報を提供するために液体容器内の液位を示し、印刷システムの場合には、該センサを、インク容器内の現在のインクレベルを得て、どれだけの印刷を実行できるかを推定するために使用することができる。
そのような液位センサは、液体の量を示すのに有用でありうるが、いくつかの特性は、液位を正確に示すセンサ能力を低下させる。たとえば、いくつかのセンサは、低分解能のアナログ液位検出だけが可能であり、より効率が低い液位検出方法をサポートする。さらに、ある体積部内の液位を検出するために現在使用されている多くの装置は、比較的複雑で製造するには高価なものでありうる。たとえば、いくつかの液位検出装置は、高価な構成部品及び高価な材料を使用し、さらに、専用の複雑な製造プロセスを必要とする。
本明細書は、製造コストがより安価な種々の例示的な液位センサを記述している。後述するように、いくつかの例では、開示されている液位センサは、広範囲の抵抗温度係数を有する材料の使用を容易にする。いくつかの例では、開示されている液位センサは、一般により高価な耐腐食性材料を使用することなく、他の腐食性液体の液位を検出することができる。具体的には、本明細書に開示されている液位センサは、幅が220マイクロメートルより小さい(幅が)狭い液位検出インターフェースを実装している。該幅が狭い液位検出インターフェースの上に、液位を検出する液位検出要素が配置されている。
具体的には、本明細書は、液位センサを記述している。該液位センサは台を備えている。液位検出インターフェースは該台上に配置され、該液位検出インターフェースは少なくとも1:50のアスペクト比(縦横比)を有している。1以上の液位検出要素が、該液位検出インターフェース上に配置されている。該1以上の液位検出要素は、液体容器内の(液体の)液位を検出する。電気的相互接続部が、該1以上の検出要素から収集されたデータを出力する。
本明細書はまた、液位センサを形成する方法を記述している。該方法において、高アスペクト比の液位検出インターフェースが台に取り付けられる。該高アスペクト比の液位検出インターフェースは該台のくぼみ(たとえば凹部)内に配置される。該液位検出インターフェース上には1以上の液位検出要素が配置されている(または、該液位検出インターフェースは、該インターフェース上に配置された1以上の液位検出要素を有している)。駆動装置が該台に取り付けられる。該駆動装置は、該1以上の液位検出要素から収集されたデータを出力する。該1以上の液位検出要素は、該高アスペクト比の液位検出インターフェースを介して、該駆動装置に電気的に結合される。
別の例では、台を備える液位センサが記述されており、該台は、1以上の液位検出要素と電気的相互接続部とを電気的に接続し、及び該1以上の液位検出要素が配置されている液位検出インターフェースを機械的に保護する。該液位センサはまた、該台のくぼみ内に配置された液位検出インターフェースを備えている。該液位検出インターフェースは少なくとも1:50のアスペクト比を有しており、これは、該液位検出インターフェースがその幅よりも少なくとも50倍長いことを意味する。1以上の液位検出要素が、該液位検出インターフェース上に配置されて、液体容器内の液位を検出する。該液位センサの駆動装置が、該1以上の液位検出要素から収集されたデータを電気的相互接続部へと出力する。封入剤が、該液位検出インターフェースと該駆動装置の間の接続部の上に(または該接続部を覆って)配置される。電気的相互接続部は、該駆動装置から収集されたデータを出力し、カラーが、該液位センサを、該液位センサが挿入されている液体容器に対して密閉(シール)する。
1例では、液位を検出するためにそのようなセンサを使用することは、1)低コスト、大容量、及び単純な製造プロセスをもたらし、2)小さな液位検出インターフェースを保護し、3)高分解能で高性能の液位検出プラットフォームを提供し、4)液位を検出するための複数のプロセスをサポートし、及び5)向上した性能に起因して顧客満足度を高めることになる。しかしながら、本明細書に開示されている装置は、いくつかの技術分野における他の問題及び欠陥に対処できることが考慮されている。
本明細書及び特許請求の範囲で使用されている「アスペクト比」という用語は、構成要素の長さに対する幅の比(幅対長さの比)を意味する。たとえば、少なくとも1:50のアスペクト比を有する液位検出インターフェースは、該液位検出インターフェースの長さが、該液位検出インターフェースの幅の少なくとも50倍であることを示している。
さらに、本明細書及び特許請求の範囲で使用されている「1以上の」(もしくは「いくつかの」)という用語またはこれに類似する用語は、1を含む無限数までの任意の正の数として広く解釈されるべきことが意図されている。
以下の記述では、説明目的で、本システム及び本方法を十分に理解できるようにするために多くの特定の細部が説明されている。しかしながら、当業者には、それらの特定の細部なくして、本装置、本システム、及び本方法を実施できることは明らかであろう。本明細書で使用されている「例示的な」という用語またはこれに類似する用語は、その例に関連して記述されている特定の特徴、構造、または特性が、記述されているとおりのものとして含まれるが、他の例には含まれない場合があることを示している。
図1Aは、液位センサ用の例示的な液位検出インターフェース24を示している。液位検出インターフェース24は、体積部40内の液体42と相互作用して、体積部40内の液体42の現在のレベル(すなわち現在の液位)を示す信号を出力する。かかる信号を処理して、体積部40内の液体42の液位が決定される。液位検出インターフェース24は、体積部40内の液体42の液位を低コストで検出するのを容易にする。
図1に概略的に示されているように、液位検出インターフェース24は、ストリップ26、各ヒーター30からなる一連のヒーター28、各センサ34からなる一連のセンサ32を備えている。ストリップ26は、液体42を収容している体積部40内に伸びる(浸入する)ことができる細長いストリップである(または該ストリップから構成される)。ストリップ26は、液体42が存在するときに、ヒーター30及びセンサ34のサブセット(一部)が液体42中に沈められるように、ヒーター30及びセンサ34を支持する。
1例では、ストリップ26は、ストリップ26の部分、それらの部分によって支持されているヒーター30及びセンサ34が、液体42中に沈められているときに、液体42によって完全に囲まれるように(一番上からまたは一番下から)支持される。別の例では、ストリップ26は、体積部40の1つの側面に隣接するストリップ26の1つの面が液体42に対向しないように、体積部40の該側面に沿って支持される。1例では、ストリップ26は、細長い長方形(矩形)の実質的に平坦な断面を有している。別の例では、ストリップ26は、それとは異なる多角形の断面、円形の断面、または卵形(ないし楕円形)の断面を有している。
ヒーター30は、ストリップ26の長さ方向に沿って隔置された個々の発熱体(加熱素子)である。ヒーター30の各々は、個々のヒーターによって放出される熱を関連するセンサ34が検出できるように、センサ34の十分近くに配置されている。1例では、各ヒーター30は、他のヒーター30と独立に熱を放出するように、それぞれ独立に作動可能である。1例では、各ヒーター30は(電気)抵抗器である。1例では、各ヒーター30は、少なくとも10μs(マイクロ秒)の間持続する少なくとも10mW(ミリワット)の電力を有する熱パルスを放出することができる。
図示の例では、ヒーター30は、熱を放出するために使用され、温度センサとしては機能しない。その結果、各ヒーター30を、様々な抵抗温度係数を有する様々な電気抵抗材料から構成することができる。抵抗器を、その抵抗温度係数すなわちTCRによって特徴付けることができる。TCRは、周囲温度の関数としての抵抗器の抵抗値の変化である。TCRを、ppm/℃(parts per million per centigradedegree)の単位で表すことができる。抵抗温度係数は次のように計算される。
抵抗温度係数:TCR=(R2−R1)e−6/(R1×(T2−T1))
ここで、TCRの単位はppm/℃であり、R1は室温におけるオーム単位の抵抗値であり、R2は動作温度におけるオーム単位の抵抗値である。T1は℃単位の室温であり、T2は℃単位の動作温度である。
ヒーター30は温度センサ34とは別個の異なるものであるので、ヒーター30を形成するためのウェーハ製造プロセスにおいて様々な薄膜材料の選択肢がある。1例では、各ヒーター30は、比較的高い単位面積当たりの熱放散(熱損失)、比較的高い温度安定度(TCR<1000ppm/℃)、及び、周囲の媒体及び熱センサに対する熱発生の密接な結合(intimatecoupling)を有する。適切な材料は、いくつか例を挙げれば、タンタルやタンタルの合金、並びにタングステンやタングステンの合金といった耐火金属及びそれらの金属の合金でありうるが、ドープされたシリコンやドープされたポリシリコンなどの他の熱放散デバイス(放熱デバイス)を使用することもできる。
センサ34を、ストリップ26の長さ方向に沿って隔置された個々の検出素子とすることができる。各センサ34は、センサ34が、関連するまたは対応するヒーター30からの熱の伝達を検出しまたは該熱の伝達に応答することができるように、対応するヒーター30の十分近くに配置されている。各センサ34は、特定のセンサ34に伝達される、関連するヒーター30からの熱のパルスの結果として生じかつ該パルスに対応する熱の量(熱量)を示すかまたは反映する信号を出力する。関連するセンサ34に伝達される熱量は、該熱がセンサ34に到達する前に通った媒体に依存して変わるであろう。たとえば、液体は、空気よりも熱容量が大きいので、液体は、センサ34によって検出される温度を低くするだろう。その結果、センサ34からの信号間の違いは、体積部40内の液体42の液位を示す。
1例では、各センサ34は、特徴的な温度応答を有するダイオードである。たとえば、1例では、各センサ34は、PN接合ダイオードから構成される。他の例では、他のダイオードを使用することができ、または、他の温度センサを使用することができる。
図示の例では、ヒーター30及びセンサ34は、ストリップ26の長さ方向に沿って互いに交互に入りこむすなわちインターリーブされるように、ストリップ26によって支持されている。本開示では、ヒーター30及び/もしくはセンサ34及びストリップ26に関して「支持する」または「支持される」という用語は、ストリップ26、ヒーター30及びセンサ34が連結された一つのユニットを形成するように、ヒーター30及び/又はセンサ34がストリップ26によって保持(ないし支持)されることを意味する。そのようなヒーター30及びセンサ34を、ストリップ26の外面または内部において支持することができる。本開示では、(2つのアイテム(要素)が)「交互に入りこむ」または「インターリーブされる」という用語は、2つのアイテム(要素)が交互に配置されることを意味する。たとえば、交互に入りこんだヒーター30とセンサ34は、第1のヒーター、該第1のヒーターの後に配置された第1のセンサ、該第1のセンサの後に配置された第2のヒーター、該第2のヒーターの後に配置された第2のセンサなどを含むことができる。
1例では、個々のヒーター30は、該個々のヒーター30に近接した複数のセンサ34によって検出される熱パルス(熱のパルス)を放出することができる。1例では、各センサ34は、個々のヒーター30から20μm以下の距離だけ離れている。1例では、ストリップ26に沿ったセンサ34の最小の一次元密度は、1インチ当たり少なくとも80個のセンサ34(1センチメートル当たり少なくとも40個のセンサ34)である。いくつかの例では、ストリップ26に沿って1インチ当たり少なくとも100個のセンサ34が存在しうる。該一次元密度は、ストリップ26の長さ方向の測定単位当たりに1以上のセンサ34を含んでおり(ストリップ26の該一次元方向の寸法はさまざまな深さまで伸びる(到達する))、液位検出インターフェース24の深さすなわち液位の検出分解能を決定する。他の例では、センサ34は、ストリップ26に沿った別の一次元密度を有している。たとえば、別の例では、ストリプ26に沿ったセンサ34の一次元密度は、1インチ当たり少なくとも10個のセンサである。他の例では、ストリップ26に沿ったセンサ34の一次元密度は、1インチ当たり約1000個のセンサ(1センチメートル当たり約400個のセンサ)かそれより大きいものでありうる。
いくつかの例では、垂直方向(すなわち縦方向)1センチメートルまたは1インチ当たりのセンサ34の垂直方向の密度すなわち数は、ストリップ26の垂直方向すなわち長手方向の長さに沿って変わりうる。図1Bは、センサ34の主要寸法すなわち長さに沿ったセンサ34の密度が異なる例示的なセンサストリップ126を示している。図示の例では、センサストリップ126は、垂直方向の高さすなわち深さに沿った領域においてセンサ34の密度がより大きく、これによって、深さ分解能がより高いことによる利益が得られうる。図示の例では、センサストリップ126は、センサ34の第1の密度を有する下側部分127と、センサ34の第2の密度を有する上側部分129を有しており、該第2の密度は該第1の密度よりも小さい。かかる例では、センサストリップ126は、体積部40内の液体42の液位が空の状態に近づくにつれて、より高い精度すなわち分解能をもたらす。1例では、下側部分127は、1センチメートル当たり少なくとも40個のセンサ34という密度を有し、一方、上側部分129は、1センチメートル当たり10個よりも少ないセンサという密度を有しており、1例では、上側部分129は、1センチメートル当たり4個のセンサ34という密度を有している。さらに別の例では、代替的に、センサストリップ126の上側部分または中間部分が、センサストリップ126の他の部分に比べて大きなセンサ密度を有することができる。
各ヒーター30及び各センサ34は、コントローラの制御下で選択的に作動可能である。1例では、該コントローラは、ストリップ26の一部であるか、またはストリップ26によって保持される。別の例では、該コントローラは、ストリップ26上のヒーター30に電気的に接続されたリモートコントローラ(遠隔制御装置)である。1例では、液位検出インターフェース24は、該コントローラとは別個の構成要素であり、これによって、液位検出インターフェース24の取り替えを容易にし、または、別個のコントローラによる複数の液位検出インターフェース24の制御を容易にしている。
図2は、体積部40内の液体42の液位を検出して決定するために、液位検出インターフェース24などの液位検出インターフェースを用いて実行することができる方法100のフローチャートである。ブロック102に示されているように、制御信号をヒーター30に送って、熱パルスを放出するように、ヒーター30のサブセット(一部)または各ヒーター30をオン/オフさせる。1例では、ヒーター30を順次に作動させ(すなわちオンにし)及びオフにして(すなわち、一定時間オンにした後にオフにするようにパルス駆動して)、熱パルスが順次に放出されるように、制御信号をヒーター30に送る。1例では、ヒーター30は、一定の順番で、たとえば、ストリップ26に沿って一番上から一番下まで順に、またはストリップ26に沿って一番下から一番上まで順に、順次(ないし連続的に)オン及びオフされる。
別の例では、ヒーター30は、探索処理に基づいて作動され、この場合、該コントローラは、体積部40内の液体42の液位を決定するためにパルス駆動されるヒーター30の全作動時間または総数を低減するために、最初にパルス駆動すべきヒーター30を特定する。1例では、どのヒーター30を最初にパルス駆動するかの特定は履歴データに基づく。たとえば、該コントローラは、最後に検出された体積部40内の液体42の液位に関するデータを得るために記憶装置を調べて、該最後に検出された液体42の液位に最も近い(1以上の)ヒーター30よりも該最後に検出された液位からより離れたところにある他のヒーター30をパルス駆動する前に、該最も近いヒーター30をパルス駆動する。
別の例では、該コントローラは、得られた最後に検出された液体42の液位に基づいて体積部40内の液体42の現在の液位を予測して、該予測された現在の液位に近接した(または該現在の液位に一番近い)ヒーター30をパルス駆動し、該近接した(または該現在の液位に一番近い)ヒーター30よりも該予測された現在の液位から離れたところにある他のヒーター30をパルス駆動しない。1例では、液体42の該予測された現在の液位は、最後に検出された液体42の液位、及び液体42の液位を最後に検出してからの時間の経過に基づく。別の例では、液体42の該予測された現在の液位は、最後に検出された液体42の液位、及び液体42の消費(ないし消費量)すなわち体積部40からの液体42の排出(ないし排出量)を示すデータに基づく。たとえば、液位検出インターフェース24がインク供給源内のインクの体積を検出する状況では、液体42の該予測された現在の液位を、最後に検出された液体42の液位、及び該インクなどを使って印刷した頁数などのデータに基づくものとすることができる。
さらに別の例では、ヒーター30を順次にパルス駆動することができ、この場合、体積部40の深さ方向の範囲の中心に近接した(または該中心に一番近い)ヒーター30が最初にパルス駆動され、他のヒーター30は、体積部40の深さ方向の範囲の該中心からの距離に基づく順番でパルス駆動される。さらに別の例では、ヒーター30のサブセット(一部)が同時にパルス駆動される。たとえば、第1のヒーターと第2のヒーターを同時にパルス駆動することができ、この場合、該第1のヒーターと該第2のヒーターは、該第1のヒーターによって放出された熱が、該第2のヒーターからの熱の伝達を検出することが意図されているセンサ34に伝達されない(すなわち該熱が該センサに到達しない)ように、ストリップ26に沿って互いから十分な距離だけ離れている。ヒーター30を同時にパルス駆動することによって、体積部40内の液体42の液位を決定するための総時間を短くすることができる。
1例では、各熱パルスは、少なくとも10μs(マイクロ秒)の持続時間及び少なくとも10mW(ミリワット)の電力を有する。1例では、各熱パルスは、1μs以上100μs以下の範囲内の持続時間または1μs以上1ミリ秒以下の範囲内の持続時間を有している。1例では、各熱パルスは、少なくとも10mW以上10W以下の範囲内の電力を有している。
図2のブロック104に示されているように、放出されたパルス毎に、関連するセンサ34が、関連するヒーター30から該関連するセンサ34への熱の伝達(または該センサ34に伝達された熱量)を検出する。1例では、各センサ34は、関連するヒーター30から熱パルスが放出されてから所定時間後に作動させられる(すなわちオンにされまたはポーリングされる)。該所定時間を、該パルスの開始、または該パルスの終了、または、該パルスのタイミングに関連する何らかの他の時間値に基づくものとすることができる。1例では、各センサ34は、関連するヒーター30からの熱パルスの終了から少なくとも10μs後に開始する該関連するヒーター30から伝達される熱を検出する。1例では、各センサ34は、関連するヒーター30からの熱パルスの終了から1000μs後に開始する該関連するヒーター30から伝達される熱を検出する。別の例では、各センサ34は、関連するヒーター30からの熱パルスの終了から該熱パルスの持続時間に等しい時間後に、該関連するヒーターから伝達される熱の検出を開始し、この場合、かかる検出は、該熱パルスの持続時間の2倍〜3倍の時間の間行われる。さらに別の例では、熱パルスと関連するセンサ34による熱の検出との間の時間遅れは、他の値を有しうる。
図2のブロック106に示されているように、該コントローラまたは別のコントローラは、放出された各パルスからの検出された熱の伝達(または伝達された熱量)に基づいて体積部40内の液体42の液位を決定する。たとえば、液体は、空気より大きな熱容量を有しているので、液体は、センサ34によって検出される温度を低くするだろう。体積部40内の液体42の液位が、特定のヒーター30とそれに関連するセンサ34との間に液体42が延在するような液位である場合には、該特定のヒーター30から該関連するセンサ34までの熱伝達(の量)は、該特定のヒーター30と該関連するセンサ34との間に空気が延在する状況に比べて小さいであろう。該コントローラは、関連するヒーター30による熱パルスの放出後に関連するセンサ34によって検出された熱量に基づいて、該特定のヒーター30と該関連するセンサ34との間に空気が延在しているかまたは液体が延在しているかを決定する。該コントローラは、この決定、ストリップ26に沿ったヒーター30及び/又はセンサ34の既知の位置、及び、体積部40の床部(平坦な底部)に対するストリップ26の相対的な位置を用いて、体積部40内の液体42の液位を決定する。該コントローラは、該決定された体積部40内の液体42の液位及び体積部40の特性に基づいて、体積部40内に残っている液体の実際の体積または量をさらに決定することができる。
1例では、該コントローラは、メモリ(記憶装置)に格納されているルックアップテーブルを調べることによって、体積部40内の液体42の液位を決定するが、この場合、該ルックアップテーブルは、センサ34からの異なる信号を体積部40内の液体42の異なる液位に関連付ける。さらに別の例では、該コントローラは、センサ34からの信号を入力として使用することによって、体積部40内の液体42の液位を決定する。
いくつかの例では、方法100及び液位検出インターフェース24を、体積部40内の液体の一番上のレベル(液位)すなわち該液体の上面を決定するだけでなく、体積部40内に共に存在している異なる液体の異なる液位を決定するためにも用いることができる。たとえば、互いに異なる液体は、異なる密度またはその他の特性に起因して、互いの上に層をなすと共に、1つの体積部40内に同時に存在することができる。そのような異なる液体の各々は、互いに異なる熱伝達特性を有しうる。かかる用途では、方法100及び液位検出インターフェース24を用いて、第1の液体の層が体積部40内のどこで終わっており、該第1の液体の下または上にある(該第1の液体とは)異なる第2の液体の層がどこから始まっているかを特定することができる。
1例では、体積部40内の液体の決定された(1つまたは複数の)液位、及び/又は、体積部40内の液体の決定された体積または量が、表示装置または音響装置を通じて出力される。さらに別の例では、該決定された液体42の液位または該決定された液体の体積が、ユーザーに対して警報や警告などを発するための基準として使用される。いくつかの例では、該決定された液体42の液位または該決定された液体の体積が、補充液の自動的な再発注、または体積部40内への液体の流入を止めるための弁の閉鎖を引き起こすために使用される。たとえば、プリンタにおいて、体積部40内の該決定された液体42の液位は、インクカートリッジの交換またはインク供給源の交換の再発注を自動的に引き起こす(起動する)ことができる。
図3は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位検出システム220の図である。液位検出システム220は、台(支持台)222、液位検出インターフェース24、電気的相互接続部226、コントローラ230、及び表示装置(ディスプレイ)232を備えている。台222は、ストリップ26を支持する構造を有している。1例では、台222は、ポリマー、ガラス、またはその他の材料から形成されたストリップであり、または、ポリマー、ガラス、またはその他の材料を含むストリップである。1例では、台222は、埋め込まれた電気トレース(電気配線)もしくは導電体を有している。たとえば、台222は、エポキシ樹脂バインダと織りガラス繊維布(woven fiberglass cloth)を有する複合材料を備えることができる。1例では、台222は、ガラス強化エポキシ積層板(glass-reinforced epoxy laminate sheet)、管(チューブ)、ロッド、またはプリント回路基板である。
上記の液位検出インターフェース24は、台222の長さ方向に沿って伸びている。1例では、液位検出インターフェース24は、台222に接着され、または接合され、またはその他のやり方で台222に取り付けられる。
電気的相互接続部226はインターフェースであり、該インターフェースによって、液位検出インターフェース24の(図1に示されている)センサ34からの信号は、コントローラ230に送られる。1例では、電気的相互接続部226は、電気接触パッド236を有している。他の例では、電気的相互接続部226は、他の形態を有することができる。電気的相互接続部226、台222、及びストリップ26は全体で、液位センサ200を形成し、該液位センサ200を、液体容器体積部に組み込んで該液体容器体積部の一部として固定することができ、または、異なる液体容器もしくは体積部内に手動で挿入することができる別個の携帯型の検出装置とすることができる。
コントローラ230は、処理ユニット240、及び関連する非一時的なコンピュータ可読媒体すなわちメモリ(記憶装置)242を備えている。1例では、コントローラ230は液位センサ200から分離している。他の例では、コントローラ230は、液位センサ200の一部として組み込まれている。処理ユニット240は、メモリ242に収容されている命令を処理する。本願では、「処理ユニット」という用語は、メモリに収容されている一連の命令を実行する処理ユニットを意味する。それらの一連の命令の実行は、該処理ユニットに、制御信号を生成するなどの処理を実行させる。それらの命令を、該処理ユニットによって実行するために、読み出し専用メモリ(ROM)、大容量記憶装置、またはその他の何らかの永続記憶装置からランダムアクセスメモリ(RAM)にロードすることができる。他の例では、記載されている機能を実施するために、ハードワイヤード回路を、命令の代わりにまたは命令と組み合わせて使用することができる。たとえば、コントローラ230を、少なくとも1つの特定用途向け集積回路(ASIC)の一部として具現化することができる。特に断りのない限り、該コントローラは、ハードウェア回路とソフトウェアとの任意の特定の組み合わせには限定されず、該処理ユニットによって実行される命令の任意の特定のソースにも限定されない。
処理ユニット240(プロセッサ)は、メモリ242に収容されている命令にしたがって、図2に示され及び図2に関して上記した方法100を実行する。プロセッサ240は、メモリ242に提供されている命令にしたがって、ヒーター30を選択的にパルス駆動する。プロセッサ240は、メモリ242に提供されている命令にしたがって、センサ34からのデータ信号、すなわち、それらのパルスに起因する熱放散(ないし熱損失)(または該パルスに起因する熱放散ないし熱損失の量)及びセンサ34への熱の伝達(または該センサに伝達した熱の量)を示すデータ信号を取得する。プロセッサ240は、メモリ242に提供されている命令にしたがって、センサ34からの該信号に基づいて、体積部40内の液体42の液位を決定する。上記したように、いくつかの例では、コントローラ230はさらに、液体を収容している該体積部すなわちチャンバー(室)の特性を用いて、液体の量または体積を決定することができる。
1例では、表示装置232は、コントローラ230から信号を受け取って、体積部40内の決定された液体42の液位及び/又は体積部40内の決定された液体の体積もしくは量に基づいて、可視データを表示する。1例では、表示装置232は、液体42で満たされている体積部40の割合を示すアイコンまたは他の図形を表示する。別の例では、表示装置232は、液体42の液位、または液体42で満たされている体積部40の割合、または液体42が存在していない(または該液体が排出された)体積部40の割合を示す英数字を表示する。さらに別の例では、表示装置232は、体積部40内の液体42の決定された液位に基づいて、警告または「許容可能」状態を表示する。さらに別の例では、表示装置232を省くことができ、この場合、体積部40内の液体42の決定された液位は、補給液の再発注や体積部40に液体42を加えるための弁の作動や体積部40への液体42の現在なされている追加を終了するための弁の作動などのイベントを自動的に引き起こす(起動する)ために使用される。
図4は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図3の液位検出システム220を備える液体供給システム310の図である。液体供給システム310は、液体容器312、チャンバー(室)314、及び、流体(または液体)ポート316を備えている。容器312はチャンバー314を画定する。チャンバー314は、液体42が収容される例示的な体積部40を形成する。図4に示されているように、台222及び液位検出インターフェース24は、チャンバー314の底部側からチャンバー314内へと突き出て、チャンバー314が完全に空の状態に近いときの液位の決定を容易にしている。他の例では、代替的に、液位検出インターフェース24の台222を、チャンバー314の一番上からつるすことができる。
液体ポート316は液体通路を有しており、チャンバー314内からの液体42は、該液体通路によって、外部の容器に送られる。1例では、液体ポート316は、チャンバー314からの液体42の選択的な排出を容易にする弁(バルブ)またはその他のメカニズム(機構)を有している。1例では、液体供給システム310は、印刷システム用の軸外インク供給源である。別の例では、液体供給システム310はさらに、チャンバー314に流体結合されて(すなわち流体が互いの間で行き来できるように結合されて)、液位検出インターフェース24を介してチャンバー314からの液体42を受け取るプリントヘッド320を有している。本開示では、「流体結合される」という用語は、2つ以上の流体伝達用体積部のうちの1つの体積部から他の体積部内へと流体が流れることができるように、該2つ以上の流体伝達用体積部が、互いに直接接続されているか、または間にある体積部もしくは空間を介して互いに接続されることを示している。
図4に示されている例では、該液体供給システムから離れた、または該液体供給システムとは別個のコントローラ230と液体供給システム310との間の通信は、ユニバーサルシリアルバスコネクタやその他のタイプのコネクタなどのワイピングコネクタ(wiping connector)324によって容易にされる。コントローラ230及び表示装置232は上記のように動作する。
図5は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図3の液位検出システム220を備える液体供給システム410の図である。液体供給システム410は、液体供給システム410が、液体ポート316の代わりに液体ポート416を有している点を除いて液体供給システム310と同様である。液体ポート416は、液体ポート416が、容器312のチャンバー314の上のキャップ426内に設けられている点を除いて、液体ポート316と同様である。システム310の構成要素に対応する液体供給システム410の残りの構成要素には、同じように番号が付されている。
図6〜図8は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサ200の1例である液位センサ500を示している。具体的には、図6は、液位検出インターフェース224の一部を示す図であり、図7は、液位センサ500の回路図であり、図8は、図6の線8−8に沿った液位検出インターフェース224の断面図である。図6に示されているように、液位検出インターフェース224は、液位検出インターフェース224が、一連のヒーター530及び一連の温度センサ534を支持するストリップ26を有している点で、上記の液位検出インターフェース24と同様である。図示の例では、ヒーター530及び温度センサ534は、ストリップ26の長さLに沿って交互に入りこんでいる、すなわちインターリーブされており、ここで、長さLは、液位センサ500が使用されているときに種々の深さにわたるストリップ26の主要寸法である。図示の例では、各センサ534は、長さLに沿った方向で測定された距離(間隔)Sだけ関連するまたは対応するヒーター530から離れており、該距離Sは、20μm以下であり公称10μmである。図示の例では、センサ534と関連するヒーター530とは対をなして配置され、隣接する対のヒーター530は、長さLに沿った方向で測定された距離Dだけ互いに離れており、該距離Dは、連続するヒーター間の熱クロストークを低減するために少なくとも25μmである。1例では、連続するヒーター530は、25μm以上2500μm以下の範囲内の距離(公称100μmの距離)Dだけ互いに離れている。
図7に示されているように、図示の例では、ヒーター530を、トランジスタ552の選択的な作動によって選択的にオン/オフすることができる(電気)抵抗器550とすることができる。各センサ534をダイオード560とすることができる。1例では、温度センサとして機能するダイオード560はPN接合ダイオードである。各ダイオード560は、温度の変化に対する特徴的な応答を有している。具体的には、各ダイオード560は、温度の変化に応答して変化する順電圧を有する。ダイオード560の温度と印加された電圧との間にはほぼ線形の関係がある。温度センサ534は、ダイオードまたは半導体接合部を有しているので、センサ500はより低コストであり、それらの温度センサを半導体製造技術を用いてストリップ26上に製作することができる。
図8は、例示的な液位センサ500の一部の断面図である。図示の例では、ストリップ26は(上記の)台222によって支持されている。1例では、ストリップ26はシリコンであり、台222はポリマーまたはプラスチックから構成される。図示の例では、ヒーター530はポリシリコンヒータであり、ヒーター530は、ストリップ26によって支持されるが、二酸化ケイ素の層などの電気絶縁層562によってストリップ26から分離されている。図示の例では、ヒーター530はさらに、ヒーター530と検出される液体との間の接触を阻止する外側のパッシベーション層564によって密閉されている(ないし覆われている)。パッシベーション層564は、該層がない場合には、検出される液体またはインクとの腐食性の接触から生じるであろう損傷からヒーター530及びセンサ534を保護する。1例では、該外側のパッシベーション層564は、炭化ケイ素及び/又はオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)である。他の例では、層562、564を省くことができ、または、層562、564を他の材料から形成することができる。
図7及び図8に示されているように、液位センサ500の構成は、追加の熱抵抗Rをもたらす種々の層またはバリアーを生じる。ヒーター530によって放出された熱パルスは、そのような熱抵抗を通って関連するセンサ534に送られる。特定のヒーター530から関連するセンサ534に熱が伝わる速さは、該特定のヒーター530が、空気41と液体42のどちらと接しているかに依存して変わる。センサ534からの信号は、それらの信号が空気41と液体42のどちらを通って送られてきたかに依存して変わるだろう。信号の違いは、体積部内の現在の液位を決定するために使用される。
図9Aは、液位検出インターフェース24の他の例である液位検出インターフェース624の図であり、図9B及び図9Cは、液位検出インターフェース24の他の例である液位検出インターフェース644の図である。図9Aでは、ヒーター30とセンサ34が、0、1、2、・・・、Nでラベル付けされた対になって配置されている。液位検出インターフェース624は、ヒーター30とセンサ34が、ストリップ26の長さ方向に沿って垂直方向(縦方向)にインターリーブまたは交互に入りこんでいるのではなく、ストリップ26の長さ方向に沿って横並びの対の配列をなして垂直方向に配列している点を除いて液位検出インターフェース24と同様である。
図9B及び図9Cは、液位検出インターフェース24の別の例である液位検出インターフェース644の図である。液位検出インターフェース644は、ヒーター30とセンサ34が、ストリップ26の長さ方向に沿って垂直方向に隔置された積み重ね構成(スタック)の配列をなして配列している点を除いて液位検出インターフェース24と同様である。図9Cは、線9C−9Cに沿った液位検出インターフェース644の断面図であり、ヒーター30とセンサ34の対の積み重ね構成をさらに示している。
図9A〜図9Cはさらに、ヒーター/センサ対1のヒーター30を例示的にパルス駆動し、その後、近傍の材料を通って熱が放散される様子を示している。図9A〜図9Cでは、該熱の温度または強度は、該熱が、熱源、すなわちヒーター/センサ対1のヒーター30から離れるにつれて放散しすなわち低下する。図9A〜図9Cにおいて、熱の放散の様子がハッチングの変化によって示されている。
図10は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、ヒーターインパルスに対する、検出された異なる経時的な温度応答を示すグラフである。図10は、図9A〜図9Cに示されている例示的なパルス駆動の時間に同期した一対のグラフを示している。図10は、ヒーター/センサ対1のヒーター30のパルス駆動と、ヒーター/センサ対0、1及び2のセンサ34による経時的な応答との間の関係を示している。図10に示されているように、それぞれのヒーター/センサ対0、1及び2のそれぞれのセンサ34の応答は、空気と液体のどちらが、それぞれのヒーター/センサ対0、1及び2の上にあるかまたはそれらの対に隣接しているかに依存して変わる。特徴的な過渡曲線(の形状)及び(応答の)大きさは、空気が存在する場合と液体が存在する場合とで異なっている。この結果、液位検出インターフェース644、並びに、液位検出インターフェース24及び624などの他のインターフェースからの信号は、体積部40内の液体42の液位を示す。
1例では、上記のコントローラ230などのコントローラは、個々のヒーター/センサ対のヒーター30を個別にパルス駆動して、パルス駆動された該ヒーター/センサ対のセンサ34によって検出された温度(温度値)を、ヒーター30のパルス駆動パラメータと比較して、液体42と空気41のいずれが該個々のヒーター/センサ対に隣接しているかを決定することによって、該体積部内の液位を決定する。コントローラ230は、体積部40内の液体42の液位が判定されるかまたは特定されるまで、配列をなすそれぞれの対について、そのようなパルス駆動及び検出を実行する。たとえば、コントローラ230は、対0のヒーター30を最初にパルス駆動して、対0のセンサ34によって提供された検出された温度をある所定の閾値と比較することができる。その後、コントローラ230は、対1のヒーター30をパルス駆動して、対1のセンサ34によって提供された検出された温度をある所定の閾値と比較することができる。このプロセスは、液体42の液位が判定されるか特定されるまで繰り返される。
別の例では、上記のコントローラ230などのコントローラは、ある1つの対のヒーター30を個別にパルス駆動して、複数の対のセンサ34によって検出された複数の温度(複数の温度値)を比較することによって、体積部40内の液体42の液位を決定する。たとえば、コントローラ230は、対1のヒーター30をパルス駆動し、その後、対1のセンサ34によって検出された温度、対0のセンサ34によって検出された温度、対2のセンサ34によって検出された温度など(これらの温度は、対1のヒーター30のパルス駆動に起因する)を比較することができる。1例では、該コントローラは、液位検出インターフェース24に沿って垂直方向に配置された複数の異なるセンサ34からの、単一の熱パルスに起因する複数の温度値の分析を利用して、液体42と空気41のいずれが、パルス駆動されたヒーター30を有するヒーター/センサ対に隣接しているかを決定することができる。かかる例では、コントローラ230は、体積部40内の液体42の液位が判定されるか特定されるまで、配列をなすそれぞれの対のヒーター30を個別にパルス駆動して、その結果生じた対応する複数の異なる温度値を分析することによって、そのようなパルス駆動及び検出を実行する。
別の例では、該コントローラは、液位検出インターフェース24に沿って垂直方向に配置された複数の異なるセンサからの、単一の熱パルスに起因する複数の温度値の差に基づいて、体積部40内の液体42の液位を決定することができる。たとえば、特定のセンサ34の温度値が、近傍の(または隣接する)センサ34の温度値から大きく変化している場合には、その大きな変化は、液体42の液位が、それら2つのセンサ34の位置を含むそれらの2つのセンサ間に存在することを示すことができる。1例では、該コントローラは、隣接するセンサ34の温度値の差を所定の閾値と比較して、液体42の液位が、それら2つのセンサ34の既知の垂直方向(縦方向)の位置を含むそれら2つの位置の間に存在するか否かを決定することができる。
さらに他の例では、上記のコントローラ230などのコントローラは、単一のセンサ34からの信号に基づく1つの過渡的温度曲線のプロファイル、または複数のセンサ34からの信号に基づく複数の過渡的温度曲線のプロファイルに基づいて、体積部40内の液体42の液位を決定する。1例では、上記のコントローラ230などのコントローラは、個々のヒーター/センサ対のヒーター30を個別にパルス駆動して、パルス駆動された該ヒーター/センサ対のセンサ34によって生成された過渡的温度曲線を所定の閾値または所定の曲線と比較して、液体42と空気41のどちらが該個々のヒーター/センサ対に隣接しているかを決定することによって、該体積部40内の液体42の液位を決定する。コントローラ230は、体積部40内の液体42の液位が判定されるか特定されるまで、配列をなすそれぞれの対について、かかるパルス駆動及び検出を実行する。たとえば、コントローラ230は、対0のヒーター30を最初にパルス駆動して、対0のセンサ34によって生成された過渡的温度曲線をある所定の閾値またはある所定の比較曲線と比較することができる。その後、コントローラ230は、対1のヒーター30をパルス駆動して、対1のセンサ34によって生成された過渡的温度曲線をある所定の閾値またはある所定の比較曲線と比較することができる。このプロセスは、液体42の液位が判定されるか特定されるまで繰り返される。
別の例では、上記のコントローラ230などのコントローラは、ある1つの対のヒーター30を個別にパルス駆動して、複数の対のセンサによって生成された複数の過渡的温度曲線を比較することによって体積部40内の液体42の液位を決定する。たとえば、コントローラ230は、対1のヒーター30をパルス駆動し、その後、対1のセンサ34によって生成された過渡的温度曲線、対0のセンサ34によって生成された過渡的温度曲線、及び対2のセンサ34によって生成された過渡的温度曲線など(これらの過渡的温度曲線は、対1のヒーター30のパルス駆動に起因する)を比較することができる。1例では、該コントローラは、液位検出インターフェース24に沿って垂直方向に配置された複数の異なるセンサ34からの、単一の熱パルスに起因する複数の過渡的温度曲線の分析を利用して、液体42と空気41のどちらが、パルス駆動されたヒーター30を有するヒーター/センサ対に隣接しているかを決定することができる。かかる例では、コントローラ230は、体積部40内の液体42の液位が判定されるか特定されるまで、配列をなすそれぞれの対のヒーター30を個別にパルス駆動して、その結果生じた対応する複数の異なる過渡的温度曲線を分析することによって、そのようなパルス駆動及び検出を実行する。
別の例では、該コントローラは、液位検出インターフェース24に沿って垂直方向に配置された複数の異なるセンサ34によって、単一の熱パルスに起因して生成された複数の過渡的温度曲線の差(ないし違い)に基づいて、体積部40内の液体42の液位を決定することができる。たとえば、特定のセンサ34の過渡的温度曲線が、近傍の(または隣接する)センサ34の過渡的温度曲線から大きく変化している場合には、その大きな変化は、液体42の液位が、それら2つのセンサ34の位置を含むそれらの2つのセンサ間に存在することを示すことができる。1例では、該コントローラは、隣接するセンサ34の過渡的温度曲線間の差を所定の閾値と比較して、液体42の液位が、それら2つのセンサ34の既知の垂直方向(縦方向)の位置を含むそれら2つの位置の間に存在するか否かを決定することができる。
図11及び図12は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサ500の1例である液位センサ700の図である。液位センサ700は、台722、液位検出インターフェース224、電気的相互接続部(電気的インターフェース)726、駆動装置(ドライバもしくは駆動回路)728、及びカラー(留め輪などの環状の部品)730を備えている。台722は、上記の台222と同様である。図示の例では、台722はポリマー成形体である。他の例では、台722を、ガラスまたはその他の材料から構成することができる。
液位検出インターフェース224については上記されている。液位検出インターフェース224は、台722の長さ方向に沿って、台722の面に接合され、または接着され、またはその他のやり方で該面に取り付けられる。台722を、ガラスまたはポリマーまたはFR4またはその他の材料から形成することができ、または、台722は、ガラスまたはポリマーまたはFR4またはその他の材料を含むことができる。
電気的相互接続部726は、(図3〜図5に関して上記した)コントローラ230に電気的に接続する電気接触パッド236を有するプリント回路基板を備えている。図示の例では、電気的相互接続部726は、台722に接着されるかまたはその他のやり方で台722に取り付けられている。電気的相互接続部726は、駆動装置728、並びに、液位検出インターフェース224のヒーター530及びセンサ534に電気的に接続される。駆動装置728を、電気的相互接続部726を介して受け取った信号に応答して、ヒーター530及びセンサ534を駆動する特定用途向け集積回路(ASIC)とすることができる。他の例では、代替的に、ヒーター530の駆動及びセンサ534による検出を、ASICの代わりに完全に集積化されたドライバ回路(駆動回路)によって制御することができる。
カラー730は台722の周りに広がっている。カラー730は、台722と液体容器の間の供給源一体化インターフェースとして機能し、センサ700は、体積部40内の液体42の液位を検出するために、該液体容器内で使用される。いくつかの例では、カラー730は、検出される体積部40内に含まれている液体42と電気的相互接続部726を分離する液体シールを提供する。図11に示されているように、いくつかの例では、駆動装置728、並びに、駆動装置728と液位検出インターフェース224と電気的相互接続部726との間の電気的接続部はさらに、保護用電気絶縁性ワイヤーボンド接着剤、またはエポキシモールディングコンパウンド(epoxy mold compound)の層などの封入剤735によって覆われる。
図13〜図15は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサ500の別の例である液位センサ800の図である。液位センサ800は、液位センサ800が台722の代わりに台822を備え、かつ電気的相互接続部726が除かれている点を除いて液位センサ700と同様である。台822は、台822に搭載された種々の電子部品間の電気的接続を容易にするための埋め込まれた電気トレース(電気配線)及び接触パッドを有するプリント回路基板もしくはその他の構造である。1例では、台822は、エポキシ樹脂バインダと織りガラス繊維布からなる複合材料である。1例では、台822は、ガラス強化エポキシ積層板、管(チューブ)、ロッド、またはFR4プリント回路基板などのプリント回路基板である。
図14及び図15に示されているように、液位検出インターフェース224は、ダイ取付接着剤831によって台822に簡単に接着される。液位検出インターフェース224はさらに、アキュメン(acumen)または駆動装置728にワイヤーボンディングされており、電気接触パッド836が台822の一部として設けられている。封入剤735は、液位検出インターフェース224と駆動装置728と電気接触パッド836との間のワイヤーボンドの上に配置されるかまたは該ワイヤーボンドを覆っている。図13に示されているように、カラー730は、液位検出インターフェース224の下端部と電気接触パッド836との間の封入剤735の周りに配置されている。
図16、図17、及び図18A〜図18Eは、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサ800の形成を示している。具体的には、図16は、液位センサ800を形成するための方法900を示している。ブロック902に示されているように、液位検出インターフェース224が台822に取り付けられる。ブロック904に示されているように、駆動装置728も台822に取り付けられる。図18Aは、液位検出インターフェース224及び駆動装置728を取り付ける前の台822を示している。図18Bは、接着剤層831で(図14に示されている)液位検出インターフェース224及び駆動装置728を取り付けた後の液位センサ800を示している。1例では、接着剤層831は、該接着剤層831が正確に位置決めされるように台822に貼り付けられる。1例では、液位検出インターフェース224及び駆動装置728の取り付けには、(該接着剤層の)接着剤を硬化させることがさらに含まれる。
図16のブロック906に示されているように、液位検出インターフェース224が、電気的相互接続部として機能する台822の電気接触パッド836にワイヤーボンディングされる。次に、図16のブロック908に示されているように、図18Cに示されているワイヤーボンド(結合線)841が封入剤735で封入される。1例では、封入剤735は硬化される。図17に示されているように、1例では、複数の液位センサ800を、単一のパネル841の一部として形成することができる。たとえば、複数の液位センサ800用の導電性トレース及び接触パッドを有する単一のFR4パネルを基板として使用することができ、該基板上に、液位検出インターフェース224、駆動装置728、及び封入剤735を形成することができる。図16のブロック910に示されているように、そのような例では、個々の液位センサ800は該パネルから分離される。図18Eに示されているように、液位センサ800が液体源または流体源の一部として組み込まれる用途では、さらに、カラー730が、ワイヤーボンド841と液位検出インターフェース224の下端部847との間において台822に固定される。1例では、カラー730は接着剤によって台822に接着され、その後、該接着剤を硬化させる。
図19は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサ1900の上面図である。上記と同様に、液位センサ1900は台1922を備えている。台1922を上記の台と同様のものとすることができる。すなわち、台1922を、液位検出インターフェース1924と電気的相互接続部とを電気的に接続するプリント回路基板などの硬い構成要素とすることができる。特定の例では、台1922は、(めっきされた)スルーホールを有するダブルクラッドシングルコアを備えるプリント回路基板である。細長い液位検出インターフェース1924と同じ台1922の側に電気接触パッド1936を持ってくるために、そのようなスルーホールが使用される。
いくつかの例では、該電気的相互接続部は、上記の電気接触パッドと類似ないし同様のものとすることができる1以上の電気接触パッド1936を備えている。該電気的相互接続、すなわち、電気接触パッド1936は、液位検出インターフェース1924上に配置されている1以上の検出要素1925からのデータを収集する。
いくつかの例では、液位検出インターフェース1924は、高アスペクト比を有するスライバーダイである。上記したように、アスペクト比は、液位検出インターフェース1924の幅と長さの関係を記述している。この例では、液位検出インターフェースl924は、少なくとも1:50のアスペクト比を有することができる。換言すれば、液位検出インターフェース1924の長さを、該液位検出インターフェース1924の幅よりも50倍長くすることができる。さらなる例では、幅対長さのアスペクト比を少なくとも1:80とすることができる。さらに別の例では、幅対長さのアスペクト比を少なくとも1:100とすることができる。換言すれば、液位検出インターフェース1924の幅を、該液位検出インターフェース1924の長さよりも2桁小さくすることができる。特定の数値例として、液位検出インターフェース1924の幅を220マイクロメートルより小さくして、その長さを22ミリメートルよりも長くすることができる。いくつかの例では、液位検出インターフェース1924は、たとえば幅が220マイクロメートルよりも小さい、薄い(ないし狭い)スライバーダイ(細長いダイ)である。
そのような薄い(及び/又は細長い)液位検出インターフェース1924の使用は、改善されたシリコンダイ分離比を可能とし、シリコンのスロッティングコストを低減ないし最少にし、ファンアウトチクレットを低減ないし最少にし、及び多くのプロセス統合問題を回避する。さらに、該薄い(及び/又は細長い)液位検出インターフェース1924は、液位検出インターフェース1924の幾何学的配置、液位検出及びインピーダンス式液位検出に対する正確な制御を提供する。図19はまた、駆動装置728と、液位検出インターフェース1924と台1922の間の接続部とを覆う封入剤735を示している。
駆動装置728は、液位センサ1900に追加の処理機能を提供する。たとえば、駆動装置728を、液体容器内の液体が偽物であるかどうかの判定を可能にする特定用途向け集積回路とすることができる。駆動装置728を用いて、検出要素1925、すなわち上記のヒーター及びセンサ、を駆動することもできる。この例では、1以上の検出要素1925から収集された情報は、この駆動装置728に送られ、その後、電気接触パッド1936へと送られる。
上記したように、液位検出インターフェース1924は、1以上の液位検出要素1925−1、1925−2を備えている。簡単にするために、図19には、少数の液位検出要素1925−1、1925−2が示されているが、液位検出要素1925は、液位検出インターフェース1924の長さ方向に沿って延在することができる。少なくとも図19に示されている液位検出要素1925は、正確な縮尺では描かれておらず、液位検出インターフェース1924上にそれらの液位検出要素が存在することを示すために拡大されていることに留意されたい。異なるタイプの液位検出要素1925は、液体容器内の液位を検出するために、異なる検出方法を使用する。たとえば、インピーダンス式液位検出要素1925は、該液位検出要素1925を覆っている液体の静電容量を検出する。液体は、空気とは異なる速さで電気を伝えるので、液位検出要素1925間の導電性(ないし導電率)を用いて、導電媒体が空気であるか液体であるかを判定することができる。
1例では、液位検出要素1925は、チャンバー(室)内の液体の液位を検出するために空気と液体の間の導電性の違いを利用するインピーダンス検出要素である。別の例では、液位検出要素1925は、熱検出(ないし温度検出)要素である。熱式液位検出要素の例は、上記のヒーター及びセンサである。液位検出インターフェース1924を、高分解能の液位検出インターフェース1924とすることができるが、これは、該液位検出インターフェースが、高密度の液位検出要素1925を有していることを意味する。たとえば、液位検出インターフェース1924は、液位検出インターフェース1924の1インチの長さ当たりに80個以上のセンサを備えることができる。
図20は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう液位センサ1900の等角図である。図20は、上記の電気接触パッド1936、台1922、及び液位検出インターフェース1924を示している。液位センサ1900はまた、液位センサ1900が挿入されている液体容器に対して液位センサ1900を密閉(シール)するための上記したのと同様のカラー730を備えている。換言すれば、カラー730は、台1922と液体容器との間の供給源一体化インターフェースとして機能し、液位センサ1900は、体積部内の液位を検出するために、該液体容器内で使用される。
いくつかの例では、図20に示されているように、液位検出インターフェース1924は、台1922のくぼみ(凹部)1970内に配置される。液位センサ1900は、製造中、輸送中、組み立て中、及び使用中に、種々の外力を受けうるが、それらの外力は、(該くぼみ内に配置されておらず)防護されていない液位検出インターフェース1924に損傷を与える可能性がある。したがって、台1922内に、液位検出インターフェース1924を収容して該インターフェース1924を機械的に保護するためのくぼみ1970を画定することができる(または、台1922は、該台内に画定された該くぼみを有することができる)。
くぼみ1970の深さを、液位検出インターフェース1924の厚さと少なくとも同じとすることができる(すなわち、該深さを該厚さ以上とすることができる)。たとえば、くぼみ1970の深さを、液位検出インターフェース1924が、台1922の表面から少なくとも200マイクロメートルだけ下に引っ込むようなものとすることができる。液位検出インターフェース1924が台1922の表面の下に引っ込む特定の距離の特定の例が示されているが、くぼみ1970の深さは、その特定の例よりも小さくてもよい。液位検出インターフェース1924を該台のくぼみ1970内に配置することは、機械的接触の可能性を低くし、液位検出インターフェースl924及び関連する液位検出要素1925の損傷の可能性を低くする。
図20には封入剤735も示されている。いくつかの例では、封入剤735は、くぼみ1970の一部分内だけ、具体的には、駆動装置728の近くの(該くぼみの)部分内だけに配置される。いくつかの例では、液位検出インターフェース1924に加えて駆動装置728も、台1922のくぼみ1970内に配置される。したがって、封入剤735は、液位検出インターフェース1924の一部、駆動装置728、及びそれらの構成要素を接続するための任意の対応する回路を覆う。
図21は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、図20の液位センサ1900の断面図である。具体的には、図21は、図20のA−A線に沿った断面図である。図21は、台1922のくぼみ1970内に配置された液位検出インターフェース1924を示している。図21からわかるように、液位検出インターフェース1924は、台1922の上面より上には上がっていない。このようにすることによって、液位検出インターフェース1924は機械的損傷から確実に保護される。
図21には、液位検出インターフェース1924の少なくとも一部の上に配置された封入剤735も示されている。図21に示されているように、いくつかの例では、封入剤735は、台1922の上面と同じ高さ(同一平面)になるように配置される。封入剤735を台1922の上面と同じ高さにして、該台より低くも高くもないようにすることによって、カラー730の一体化(組み込み)が簡単になる。
くぼみ1970をいくつものやり方で形成することができる。たとえば、図21に示されているように、台1922は、複数の層、具体的には、ベース層(基層)2172及びカバーレイ2174を備えることができる。ベース層2172を、比較的平坦な表面を有するように形成することができ、カバーレイ2174は、くぼみ1970を画定する穴を有することができる。この例では、カバーレイ2174は、たとえば接着剤2172によって、該ベース層に取り付けられている。この例では、液位検出インターフェース1924はベース層2172上に配置されている。カバーレイ2174を、事前に穴開けされた(たとえばポリイミドからなる)薄板状物として形成することができる。別の例では、カバーレイ2174はプリプレグ層である。図21には、くぼみ1970を画定するために使用される複数の層が具体的に示されているが、他の方法を使用することもできる。たとえば、単一層の成形プロセスを用いてくぼみ1970を画定することができる。さらに別の例では、たとえば、ルーティング、またはレーザーエッチング、またはその他の材料除去プロセスによって単一の層から材料を除去して、くぼみ1970を形成することができる。くぼみ1970を形成する特定のやり方が具体的に例示されているが、任意のやり方を用いて、液位検出インターフェース1924の製造中、輸送中、組み立て中、及び使用中に、該インターフェース1924を接触から機械的に保護するために、液位検出インターフェース1924の厚さと少なくとも同じ深さ(すなわち該インターフェース1924の厚さ以上の深さ)のくぼみ1970を生成することができる。
図22は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサ1900を形成する方法2200のフローチャートである。方法2200にしたがって、1以上の液位検出要素1925が配置されている高アスペクト比の液位検出インターフェース1924が台1922に取り付けられる(ブロック2201)。具体的には、台1922の中にくぼみ1970を画定することができる(または、台1922は、該台内に画定されたくぼみ1970を有することができる)。1例では、このくぼみ1970内に、高アスペクト比の液位検出インターフェース1924が配置される。液位検出インターフェース1924をくぼみ1970内に配置することは、液位検出インターフェース1924及び対応する液位検出要素1925に、機械的損傷に対する保護を提供する。液位検出インターフェース1924を、いくつものやり方で台1922に取り付けることができる(ブロック2201)。たとえば、接着剤を台1922に貼り付けることができ、その後、液位検出インターフェース1924を該接着剤の上に配置することができる。該接着剤が硬化すると、液位検出インターフェース1924は台1922にくっつく。スタンプ接着剤が具体的に例示されているが、他の方法を使用することもできる。
駆動装置728も台1922に取り付けられる。上記したように、液位検出インターフェース1924と同様に駆動装置728を、くぼみ1970内に配置することができる。上記のように、台1922は、液位検出要素1925の動作を制御することができ、また、液位検出要素1925からの情報を電気接触パッド1936に伝えることもできる、液位検出インターフェース1924と同様に、駆動装置728は、接着剤による貼り付けを使用することを含むいくつものやり方で台1922に取り付けられる(ブロック2202)。それらの例では、それらの構成要素が取り付けられた後で、接着剤を硬化させて、液位検出インターフェース1924及び駆動装置728を台1922に永久的にくっ付ける。
方法2200にしたがって、液位検出要素1925と電気接触パッド1936の間で信号をやり取りすることができるように、液位検出要素1925と電気接触パッド1936が、液位検出インターフェース1924及び駆動装置728を介して互いに結合される。たとえば、液位検出インターフェース1924を、電気的相互接続部1936にプラズマ及びワイヤーボンディングすることができる。
図23は、本明細書に記載されている原理の1例にしたがう、液位センサの一部分の上面図である。具体的には、図23は、台1922を備える該液位センサの一部を示している。上記のように、台1922は、液位検出インターフェース2324に、機械的支持及び電気的接続性を提供する。いくつかの例では、該台は、複数の液位検出インターフェース2324−1、2324−2、2324−3を支持する。異なる液位検出インターフェース2324−1、2324−2、2324−3は、異なる特性を有することができる。たとえば、異なる液位検出インターフェース2324間では、検出要素のタイプが互いに異なり、かつ検出要素の密度が互いに異なりうる。たとえば、液位検出インターフェース2324は、液位検出要素1925を備えることに加えて、液体及び/又は液体容器の他の特性を測定する検出要素を備えることができる。
上記のように、各液位検出インターフェース2324は、互いに異なる密度の検出要素を有することができる。たとえば、液体容器内の液体の液位が下がるにつれて、より高い分解能の液位測定が要求されうる。したがって、液体容器の底により近い液位検出インターフェース2324−3は、より高い分解能を提供するために、1インチにつきより多くの数の検出要素1925を備えることができる。したがって、中間の液位検出インターフェース2324−2は、それより低い液位検出分解能、すなわち、1インチ当たりの数がより少ない検出要素1925を有することができる。さらに、一番上の液位検出インターフェース2324−1は、さらに低い分解能を有することができる。
任意の液位検出インターフェース2324上に他の検出要素を配置することができる(または、任意の液位検出インターフェース2324は、該インターフェース上に配置された他の検出要素を有することができる)。たとえば、使用前であるが、製造及び輸送後に、液体容器のいくつかの特性を検証して適切な機能を確保することが望ましい場合がある。たとえば、液体容器がシステムに液体を適切に供給することができるようにするために、ひずみゲージ、圧力測定装置、液体特性検出装置、または温度センサを含めることができる。したがって、それらの構成要素を、液位検出インターフェース2324のうちの任意の1つ、たとえば一番上の液位検出インターフェース2324−1に含めることができる。
1例では、液位を検出するためにそのような装置(ないしデバイス)を使用することは、1)低コスト、大容量、及び単純な製造プロセスをもたらし、2)小さな細長いストリップを保護し、3)高分解能で高性能の液位検出プラットフォームを提供し、4)液位を検出するための複数のプロセスをサポートし、及び5)向上した性能に起因して顧客満足度を高めることになる。しかしながら、本明細書に開示されている装置は、いくつかの技術分野における他の問題及び欠陥に対処できることが考慮されている。
上記の説明は、記述されている原理の例を例示し及び説明するために提示されたものである。この説明は、それらの原理を網羅することも、開示されている形態そのものに限定することも意図していない。上記の教示に照らして多くの変更及び変形が可能である。
本開示のさらなる特徴を下記の項によって画定ないし規定することができる。
1.液位センサであって、
台と、
前記台上に配置された、少なくとも1:50のアスペクト比を有する液位検出インターフェースと、
前記液位検出インターフェース上に配置された、液体容器内の液位を検出するための1以上の液位検出要素と、
前記1以上の液位検出要素から収集されたデータを出力するための電気的相互接続部
を備える液位センサ。
2.前記流体はインクである、上項1のセンサ。
3.液体容器内に配置される上項1のセンサ。
4.前記1以上の液位検出要素は、熱式液位検出要素である、上項1のセンサ。
5.前記1以上の液位検出要素は、インピーダンス式液位検出要素である、上項1のセンサ。
6.前記台のくぼみ内に配置される上項1のセンサ。
7.80個より多くの液位検出要素が、液位検出インターフェースの1インチ当たりに配置される、上項1のセンサ。
8.液位センサを形成する方法であって、
高アスペクト比の液位検出インターフェースを台に取り付けるステップであって、1以上の液位検出要素が該液位検出インターフェース上に配置されており、該高アスペクト比の液位検出インターフェースは前記台のくぼみ内に配置される、ステップと、
前記1以上の液位検出要素から収集されたデータを出力するための駆動装置を前記台に取り付けるステップと、
前記1以上の液位検出要素を、前記高アスペクト比の液位検出インターフェースを介して前記駆動装置に電気的に結合するステップ
を含む方法。
9.前記くぼみの深さは、前記高アスペクト比の液位検出インターフェースの厚さと少なくとも同程度である、上項8の方法。
10.液位センサであって、
液位検出インターフェースと電気的相互接続部とを電気的に接続し、及び、該液位検出インターフェースを機械的に保護するための台と、
前記台のくぼみ内に配置された、少なくとも1:50のアスペクト比を有する液位検出インターフェースと、
前記液位検出インターフェース上に配置された、液体容器内の液位を検出するための1以上の液位検出要素と、
前記1以上の液位検出要素から収集されたデータを前記電気的相互接続部へと出力するための駆動装置と、
前記液位検出インターフェースと前記駆動装置との間の接続部の上に配置された封入剤と、
前記駆動装置から収集されたデータを出力するための前記電気的相互接続部と、
前記液位センサを、該液位センサが挿入されている液体容器に対して密封するためのカラー
を備える液位センサ。
11.前記液位検出インターフェースの幅は、220マイクロメートルよりも小さい、上項10のセンサ。
12.前記駆動装置は、前記液位センサが挿入されている前記液体容器の真正を確かめることができる、上項10のセンサ。
13.前記液位検出インターフェースは、種々のタイプの検出要素を支持する、上項10のセンサ。
14.複数の液位検出インターフェースをさらに備え、それぞれの液位検出インターフェースは異なる特性を有することからなる、上項10のセンサ。
15.前記複数の液位検出インターフェースは、異なる密度の液位検出要素を有する、上項14のセンサ。

Claims (15)

  1. 液位センサであって、
    台と、
    前記台上に配置された、前記台の長さ方向に沿って伸びる、少なくとも1:50のアスペクト比を有する液位検出インターフェースと、
    前記液位検出インターフェース上に配置された、液体容器内の液位を検出するための1以上の液位検出要素と、
    前記1以上の液位検出要素から収集されたデータを出力するための電気的相互接続部を備え
    前記液位検出インターフェースは、ストリップと前記1以上の液位検出要素を備え、前記1以上の液位検出要素は一連のヒーター、及び一連のセンサを備え、
    前記ヒーターの各々は、それぞれの該ヒーターによって放出された熱を、関連付けられたセンサによって検出できるように、該センサに十分近いところにあり、
    前記それぞれのヒーターは、他のヒーターから独立して熱を放出するために、独立して作動可能であり、
    ヒーターとセンサが対をなして配置され、
    前記電気的相互接続部はインターフェースであり、前記液位検出インターフェースの前記センサからの信号は、該インターフェースによって別個のコントローラに送られ、該コントローラは、前記対をなすヒーターを個別にパルス駆動し、及び、同じ該対をなすセンサから検出された温度をヒーターパルス駆動パラメータと比較して、液体と空気のどちらがそれぞれの前記ヒーター/センサの対に隣接しているかを判定することによって、検出対象の体積部内の液位を決定することからなる、
    液位センサ。
  2. 液位センサであって、
    台と、
    前記台上に配置された、前記台の長さ方向に沿って伸びる、少なくとも1:50のアスペクト比を有する液位検出インターフェースと、
    前記液位検出インターフェース上に配置された、液体容器内の液位を検出するための1以上の液位検出要素と、
    前記1以上の液位検出要素から収集されたデータを出力するための電気的相互接続部を備え、
    前記液位検出インターフェースは、ストリップと1以上の液位検出要素を備え、前記1以上の液位検出要素は一連のヒーター、及び一連のセンサを備え、
    前記ヒーターの各々は、それぞれの該ヒーターによって放出された熱を、関連付けられたセンサによって検出できるように、該センサに十分近いところにあり、
    前記それぞれのヒーターは、他のヒーターから独立して熱を放出するために、独立して作動可能であり、
    ヒーターとセンサが対をなして配置され、
    前記電気的相互接続部はインターフェースであり、前記液位検出インターフェースの前記センサからの信号は、該インターフェースによって別個のコントローラに送られ、該コントローラは、ある1つの対のヒーターを個別にパルス駆動し、及び、該1つの対のヒーターのパルス駆動に起因して複数の対のセンサによって検出された複数の温度を比較して、液体と空気のどちらがパルス駆動されたヒーターを有するヒーターとセンサの対に隣接しているかを判定することによって、検出対象の体積部内の液位を決定することからなる、
    液位センサ。
  3. 液位センサであって、
    台と、
    前記台上に配置された、前記台の長さ方向に沿って伸びる、少なくとも1:50のアスペクト比を有する液位検出インターフェースと、
    前記液位検出インターフェース上に配置された、液体容器内の液位を検出するための1以上の液位検出要素と、
    前記1以上の液位検出要素から収集されたデータを出力するための電気的相互接続部を備え、
    前記液位検出インターフェースは、ストリップと1以上の液位検出要素を備え、前記1以上の液位検出要素は一連のヒーター、及び一連のセンサを備え、
    前記ヒーターの各々は、それぞれの該ヒーターによって放出された熱を、関連付けられたセンサによって検出できるように、該センサに十分近いところにあり、
    前記それぞれのヒーターは、他のヒーターから独立して熱を放出するために、独立して作動可能であり、
    ヒーターとセンサが対をなして配置され、
    前記電気的相互接続部はインターフェースであり、前記液位検出インターフェースの前記センサからの信号は、該インターフェースによって別個のコントローラに送られ、該コントローラは、前記対をなすヒーターを個別にパルス駆動し、及び、同じ該対をなすセンサによって生成された過渡的温度曲線を所定の閾値または所定の曲線と比較して、液体と空気のどちらがそれぞれ前記ヒーター/センサの対に隣接しているかを判定することによって、検出対象の体積部内の液位を決定することからなる、
    液位センサ。
  4. 液位センサであって、
    台と、
    前記台上に配置された、前記台の長さ方向に沿って伸びる、少なくとも1:50のアスペクト比を有する液位検出インターフェースと、
    前記液位検出インターフェース上に配置された、液体容器内の液位を検出するための1以上の液位検出要素と、
    前記1以上の液位検出要素から収集されたデータを出力するための電気的相互接続部を備え、
    前記液位検出インターフェースは、ストリップと1以上の液位検出要素を備え、前記1以上の液位検出要素は一連のヒーター、及び一連のセンサを備え、
    前記ヒーターの各々は、それぞれの該ヒーターによって放出された熱を、関連付けられたセンサによって検出できるように、該センサに十分近いところにあり、
    前記それぞれのヒーターは、他のヒーターから独立して熱を放出するために、独立して作動可能であり、
    ヒーターとセンサが対をなして配置され、
    前記電気的相互接続部はインターフェースであり、前記液位検出インターフェースの前記センサからの信号は、該インターフェースによって別個のコントローラに送られ、該コントローラは、ある1つの対のヒーターを個別にパルス駆動し、及び、該1つの対のヒーターのパルス駆動に起因して複数の対センサによって生成された複数の過渡的温度曲線を比較して、液体と空気のどちらがパルス駆動されたヒーターを有するヒーターとセンサの対に隣接しているかを判定することによって、検出対象の体積部内の液位を決定することからなる、
    液位センサ。
  5. それぞれのヒーターは抵抗器である、請求項1〜いずれか1項の液位センサ。
  6. 前記ヒーターと前記センサが、前記ストリップの長さ方向に沿って垂直方向に隔置された積み重ね構成の配列をなして配置される、請求項1〜5いずれか1項の液位センサ。
  7. それぞれのセンサは、それぞれのヒーターから20μm以下の距離だけ離れている、請求項1〜6いずれか1項の液位センサ。
  8. 前記1以上の液位検出要素から収集されたデータを出力するための駆動装置を備え、前記1以上の液位検出要素は、前記液位検出インターフェースを介して前記駆動装置に電気的に結合され、前記電気的相互接続部は、前記駆動装置、並びに前記液位検出インターフェースのヒーター及びセンサに電気的に接続される、請求項1〜7いずれか1項の液位センサ。
  9. 前記駆動装置、並びに、前記駆動装置と前記液位検出インターフェースと前記電気的相互接続部との間の電気的接続部は、封入剤によって覆われる、請求項の液位センサ。
  10. 前記電気的相互接続部は電気接触パッドを有する、請求項1〜9いずれか1項の液位センサ。
  11. 前記流体はインクである、請求項1〜10いずれか1項の液位センサ。
  12. 80個より多くの液位検出要素が、液位検出インターフェースの1インチ当たりに配置される、請求項1〜11いずれか1項の液位センサ。
  13. 液体容器であって、該液体容器内に請求項1〜12いずれか1項液位センサが配置されている、液体容器。
  14. 前記ストリップは、細長いストリップであって、前記液体を収容している前記容器の体積部内へと延在させることができる、請求項13の液体容器。
  15. 前記ストリップは、前記体積部の側面に隣接する該ストリップの面が、前記液体に対向しないように前記体積部の該側面に沿って支持される、請求項13または14の液体容器。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10647128B2 (en) * 2016-04-21 2020-05-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid level sensor
WO2017189010A1 (en) 2016-04-29 2017-11-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Detecting fluid levels using a voltage comparator
WO2020117390A1 (en) 2018-12-03 2020-06-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
ES2955564T3 (es) 2018-12-03 2023-12-04 Hewlett Packard Development Co Sistema de circuitos lógicos
BR112021010563A2 (pt) 2018-12-03 2021-08-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Circuitos lógicos
US11366913B2 (en) 2018-12-03 2022-06-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
US10894423B2 (en) 2018-12-03 2021-01-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
WO2020117397A1 (en) 2018-12-03 2020-06-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
WO2020117843A1 (en) 2018-12-03 2020-06-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
US11364716B2 (en) 2018-12-03 2022-06-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
US11338586B2 (en) 2018-12-03 2022-05-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
MX2021005993A (es) 2018-12-03 2021-07-06 Hewlett Packard Development Co Conjunto de circuitos logicos.
WO2020117198A1 (en) 2018-12-03 2020-06-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
US20220009243A1 (en) * 2019-04-05 2022-01-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Print material level sensing
CA3127422A1 (en) * 2019-04-05 2020-10-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid property sensor
CN113661068A (zh) * 2019-04-05 2021-11-16 惠普发展公司,有限责任合伙企业 打印材料液位感测
CN113661379A (zh) * 2019-04-05 2021-11-16 惠普发展公司,有限责任合伙企业 流体特性传感器
WO2021006864A1 (en) 2019-07-08 2021-01-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printing agent transfer for 2d and 3d printers
US11318752B2 (en) 2019-10-25 2022-05-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
US11407229B2 (en) 2019-10-25 2022-08-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
EP3833546A1 (en) 2019-10-25 2021-06-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
WO2021080619A1 (en) 2019-10-25 2021-04-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Replaceable print apparatus component comprising a logic circuitry package
EP3829883B1 (en) 2019-10-25 2023-03-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
EP3837117A1 (en) 2019-10-25 2021-06-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
WO2021086395A1 (en) * 2019-11-01 2021-05-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Substance level detectors
CN113043750B (zh) * 2021-02-23 2022-08-02 珠海艾派克微电子有限公司 液位感测装置及方法、耗材验证方法及打印盒
US11654482B2 (en) * 2021-07-06 2023-05-23 Xerox Corporation Liquid metal ejector level sensing system and methods thereof

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3797310A (en) 1972-02-28 1974-03-19 Steel Corp Temperature sensing device
DE3108969C2 (de) 1981-03-10 1986-01-09 Draloric Electronic GmbH, 8672 Selb Elektrothermische Füllstandsanzeigevorrichtung
US5129261A (en) * 1991-02-20 1992-07-14 Spectrol Electronics Corporation Three wire potentiometric liquid level sensor
US5507178A (en) 1994-11-09 1996-04-16 Cosense, Inc Liquid presence and identification sensor
US5731824A (en) 1995-12-18 1998-03-24 Xerox Corporation Ink level sensing system for an ink jet printer
US6546796B2 (en) * 2001-03-15 2003-04-15 Therm-O-Disc, Incorporated Liquid level sensor
US20030177826A1 (en) 2002-03-20 2003-09-25 Sobha Adkadkam Liquid nitrogen level sensor-monitor device using high Tc superconductors and method of manufacture thereof
US7106167B2 (en) 2002-06-28 2006-09-12 Heetronix Stable high temperature sensor system with tungsten on AlN
US6938478B2 (en) 2002-11-14 2005-09-06 Herman Diaz Arias Impedance level meter for liquids in tanks
US6966222B2 (en) 2003-12-08 2005-11-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Methods and apparatus for media level measurement
US20050126282A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-16 Josef Maatuk Liquid sensor and ice detector
JP2006090714A (ja) 2004-09-21 2006-04-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液面検出センサ
KR100599058B1 (ko) * 2005-03-15 2006-07-12 삼성전자주식회사 액체 소스 레벨 측정 방법 및 장치 그리고 이를 포함하는반도체 제조 장치
ATE514056T1 (de) 2005-03-23 2011-07-15 Federico Lanzani Sensor zur flüssigkeitsmessung und füllstandsmessung
US7596998B2 (en) 2006-07-19 2009-10-06 Therm-O-Disc, Incorporated Liquid level sensor using thick film substrate
RU2319114C1 (ru) 2006-10-16 2008-03-10 Открытое акционерное общество "Авангард" Способ контроля дискретных уровней жидкости и система (устройство), обеспечивающая его реализацию
TWM316388U (en) 2007-01-03 2007-08-01 Syspotek Corp Container with the sensing unit for liquid amount
US8181515B2 (en) * 2008-11-18 2012-05-22 Colin Stephens Fluid level indicator strip
TW201033019A (en) 2009-03-13 2010-09-16 Alcor Micro Corp Fluid-level sensing device, electronic apparatus and fluid-level sensing method
US8562091B2 (en) 2010-03-09 2013-10-22 Xerox Corporation Apparatus and method for detecting ink in a reservoir using an overdriven thermistor and an electrical conductor extending from the thermistor
CN102442074B (zh) 2010-09-30 2014-09-10 兄弟工业株式会社 墨水盒和使用墨水盒的记录设备
US8449055B2 (en) 2010-09-30 2013-05-28 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink cartridge and recording apparatus
US8590375B2 (en) 2011-03-22 2013-11-26 Rochester Gauges, Inc. Self-calibrating capacitive liquid level sensor assembly and method
US9132656B2 (en) * 2011-05-31 2015-09-15 Funai Electric Co., Ltd. Consumable supply item with fluid sensing and pump enable for micro-fluid applications
BR112015012291B1 (pt) 2012-11-30 2021-01-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. dispositivo de ejeção de fluido com sensor de nível de tinta integrado
CN202974385U (zh) 2012-12-13 2013-06-05 上海朝辉压力仪器有限公司 电容式液位变送器
US9400204B2 (en) * 2013-03-13 2016-07-26 Gregory B. Schoenberg Fuel level sensor
WO2015047293A1 (en) 2013-09-27 2015-04-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Printhead with separate address generator for ink level sensors
RU2564862C2 (ru) 2013-11-19 2015-10-10 Открытое акционерное общество "Авангард" Способ контроля дискретных уровней жидкости и система (устройство), обеспечивающая его реализацию
WO2015181770A2 (en) * 2014-05-30 2015-12-03 Eltek S.P.A. A sensor for detecting the level of a medium
JP6382609B2 (ja) 2014-07-15 2018-08-29 株式会社東芝 液面レベル計測システム及び方法
EP2995913B1 (en) * 2014-09-10 2020-06-17 Bruker Switzerland AG Robust dynamical method for detecting the level of a liquid using resistance temperature detectors
BR112018008244B1 (pt) * 2015-10-28 2021-06-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Indicador de nível de líquido

Also Published As

Publication number Publication date
PT3505877T (pt) 2020-11-27
US11046084B2 (en) 2021-06-29
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KR20180122445A (ko) 2018-11-12
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TWI691706B (zh) 2020-04-21
ES2833539T3 (es) 2021-06-15
TW201937134A (zh) 2019-09-16
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