KR102245593B1 - 결합된 캐패시턴스 및 컨덕턴스를 구비하는 유체 레벨 센서 - Google Patents

결합된 캐패시턴스 및 컨덕턴스를 구비하는 유체 레벨 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR102245593B1
KR102245593B1 KR1020170088450A KR20170088450A KR102245593B1 KR 102245593 B1 KR102245593 B1 KR 102245593B1 KR 1020170088450 A KR1020170088450 A KR 1020170088450A KR 20170088450 A KR20170088450 A KR 20170088450A KR 102245593 B1 KR102245593 B1 KR 102245593B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
fluid
signal
level
ink
Prior art date
Application number
KR1020170088450A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180012695A (ko
Inventor
엘. 크니림 데이비드
로스 슬로토 스티븐
테리 웨이머 블레이크
Original Assignee
제록스 코포레이션
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 제록스 코포레이션 filed Critical 제록스 코포레이션
Publication of KR20180012695A publication Critical patent/KR20180012695A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102245593B1 publication Critical patent/KR102245593B1/ko

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
    • 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
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/0451—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits for detecting failure, e.g. clogging, malfunctioning actuator
    • 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
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04555—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits detecting current
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

유체 센서는 제1 전극, 제2 전극, 전극들이 하우징으로부터 연장되도록 제1 및 제2 전극을 수용하는 하우징, 제1 전극과 제2 전극 사이의 노출된 금속, 및 저장소에 유체가 존재할 때, 제1 전극이 유체의 존재를 감지하거나 또는 구동 신호가 유체의 존재를 감지하도록 제2 전극에 전기적으로 연결된 구동 신호를 구비한다. 유체 센서는 제1 전극, 제2 전극, 제1 및 제2 전극을 수용하는 하우징, 제2 전극에 전기적으로 연결된 구동 신호, 및 제2 전극으로부터의 전류를 측정하여 유체 레벨을 표시하는 감지 회로를 구비한다.

Description

결합된 캐패시턴스 및 컨덕턴스를 구비하는 유체 레벨 센서{FLUID LEVEL SENSOR WITH COMBINED CAPACITANCE AND CONDUCTANCE}
본 개시는 유체 레벨 센서에 관한 것으로, 특히 레벨을 감지하는 데 캐패시턴스와 컨덕턴스를 채용한 유체 레벨 센서에 관한 것이다.
많은 다른 장치는 유체 저장소(reservoir)의 유체 레벨을 감지하는 데 유체 레벨 센서를 채용한다. 감지는, 예를 들어 자동화된 유체 보충을 트리거하거나 상태 보고에 포함되거나 또는 레벨이 낮아 보충이 필요한 경우에 보고만 할 수 있다. 그러한 응용 중의 하나는 인쇄 시스템에 사용되는 잉크 저장소의 레벨을 감지하는 것을 포함한다. 이는 하나의 예이지만, 잉크 감지 응용은 전류 센서의 이슈 중 일부를 보여준다.
이 영역에서 발생하는 하나의 이슈는 유사하게 다양한 잉크 배열을 사용하는 다양한 인쇄 시스템에 기인한다. 잉크는 많은 다른 물질과 이러한 물질의 많은 다른 조합으로 구성될 수 있으며, 모두 서로 다른 특성을 갖는다. 예를 들어, 서로 다른 잉크는 다른 전도도(conductivity) 특성을 갖는다. 전도성-기반 잉크 레벨 센서는 특정 제품에 사용되는 특정 잉크용으로 설계된 경우에 잘 작동한다. 예를 들어, 이들 잉크의 일부는 제조 롯트 및 사용 조건에 따라서 10:1의 전기 전도도 범위를 갖는다. 그러나, 다수의 잉크 화학을 다루는 더 넓은 용도에서, 전도도 범위는 1000000:1을 초과할 수 있다.
일부 제품은 자기-발열 서미스터 프로브(self-heating thermistor probe)를 사용한다. 그러나, 이는 가열되어 들어오는 잉크로 잘못된 비워짐(empty) 판독을 나타낼 수 있다. 또한 프로브의 열이 특정 UV 감응 잉크를 열화시킬 수 있다. 아마도, 한 가지 유형의 서미스터 프로브가 잉크 종류와 특성 범위에서 작동하지 않을 수 있다.
다른 제품은 광학적 잉크 레벨 감지 프로브를 채용한다. 이들 프로브는 일부 용융 가능한 잉크에 사용되는 고온에서 열화될 수 있다. 프로브는 또한 잉크 안료로 코팅될 수 있으며, 일반적으로 고부하 백색 안료 잉크에서 채워짐(full) 신호와 비워짐 신호 사이의 신호 차등이 불량하다.
또 다른 제품은 용량성 잉크 레벨 감지를 사용한다. 이것은 비-전도성 내지 보통-전도성 잉크용으로 잘 작동한다. 전도성이 우수한 잉크는, 특히 금속 저장소 또는 탱크 내에서 문제를 일으킬 수 있다. 프로브를 코팅하는 잉크 박막은 잘못된 채워짐 판독값을 야기할 수 있다. 잉크가 프로브 신호를 저장소 하우징에 단락시키는 경우 잘못된 비워짐 값이 판독될 수 있다.
광범위한 온도 범위에 걸쳐 상이한 유형의 잉크에서 작동할 수 있는 단일 유형의 센서를 제공하고 사용하는 능력이 유용할 것이다.
한국 공개공보 제 10-2001-0060155 호(2001.07.06 공개)
일 실시예는 제 1 전극, 제 2 전극, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 수용하는 하우징, 상기 제 2 전극에 전기적으로 연결된 구동 신호 및 상기 구동 신호로부터 과도 전류가 인출되고 있는지를 나타내는 구동 감지 신호를 발생시키기 위한 구동 감지 회로, 및 상기 제 2 전극으로부터의 전류를 측정하여 유체 레벨을 표시하는 신호를 발생시키고, 상기 구동 감지 신호를 수신하여, 전도성 잉크로 인하여 상기 제 2 전극이 접지에 단락되어 상기 제 2 전극으로부터의 전류가 '로우(low) 레벨'을 표시할 때, 상기 구동 감지 신호로 인하여 상기 유체 레벨을 표시하는 신호가 '하이(high) 레벨'을 표시하는 감지 회로를 포함하는 유체 센서로 구성된다.
일 실시예에서, 상기 감지 회로는 또한 상기 유체 레벨을 표시하도록 상기 제 1 전극으로부터의 전압을 수신한다.
일 실시예에서, 상기 제 2 전극은 저장소 내의 유체 레벨에 대하여 상기 제 1 전극보다 상부에 있다.
일 실시예에서, 상기 유체 센서는 전극들의 베이스에서 노출된 접지 표면을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 구동 신호는 교류 전압을 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 감지 회로는 동기식 정류기를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 감지 회로는 또한 상기 유체 레벨을 표시하도록 상기 제 1 전극으로부터의 전류를 수신한다.
다른 실시예는 제 1 전극, 제 2 전극, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 수용하는 하우징으로서, 상기 하우징으로부터 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 연장되고, 상기 하우징은 유체내로 삽입되는, 상기 하우징, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 노출된 금속 피스로서, 상기 노출된 금속 피스는 접지되고 상기 유체에 노출되도록 위치되는, 상기 노출된 금속 피스, 및 상기 제 2 전극에 전기적으로 연결된 구동 신호를 발생시키기 위한 구동 회로로서, 저장소에 유체가 존재할 때, 상기 제 1 전극이 상기 유체의 존재를 감지하거나 구동 신호가 상기 유체의 존재를 감지하는, 상기 구동 회로를 포함하는 유체 센서로 구성된다.
일 실시예에서, 상기 구동 회로는 상기 구동 신호를 발생시키고 모니터한다.
일 실시예에서, 상기 유체 센서는 상기 제 1 전극으로부터 수신된 전압을 잉크 레벨 신호로 변환하는 회로를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 노출된 금속은 전기 접지부에 연결된다.
일 실시예에서, 상기 제 2 전극은 저장소 내의 유체 레벨에 대하여 상기 제 1 전극보다 상부에 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전극의 전압이 '하이(high)'이거나 상기 구동 신호의 전류가 '하이(high)' 일 때 유체 존재가 표시된다.
도 1은 레벨 감지 프로브를 구비하는 유체 저장소의 측면도를 나타낸다.
도 2는 잉크 감지 시스템의 일 실시예의 블록도를 나타낸다.
도 3은 프로브 회로의 일 실시예의 개략도를 나타낸다.
도 4는 구동 및 감지 회로의 일 실시예의 개략도를 나타낸다.
도 5는 유체 프로브의 일 실시예를 나타낸다.
도 6은 유체 레벨 센서의 일 실시예의 보다 상세한 도면을 나타낸다.
도 1은 유체 저장소 하우징(10)의 일 실시예를 나타낸다. 이 특정 실시예 및 여기에서의 논의에서, 많은 실시예는 프린터에 사용되는 잉크 저장소를 포함할 것이다. 그러나, 여기서의 실시예가 많은 상이한 유형의 유체 레벨 센서에 적용된다는 점에 유의해야 한다.
유체 저장소 하우징(10)은 잉크 또는 기타 유체(12)의 레벨을 유지하는 저장소(16)를 포함한다. 유체 레벨 센서(14)는, 다음에 보다 상세하게 논의되는, 두 개의 전극을 연장하는 자체 하우징을 갖는다. 전극은 유체 내부로 연장된다. 전극에서 감지된 결과의 전압 및 전류는 시스템이 유체의 유무를 결정하고, 감지 시스템의 특성에 따라 사용가능한 잉크의 양을 결정하게 한다.
도 2의 유체 레벨 센서 실시예는 두 부분을 갖는다. 제1 부분은 센서 하우징 내의 매우 작은 회로 기판이고, 제2 부분은 일반적으로 메인 시스템의 유체 시스템 전자 장치에 위치한다. 제2 부분은 하우징(10) 또는 프린터 또는 유체 분배 시스템 자체 내의 전자 장치 모듈 내에 위치할 수 있다. 도 2의 실시예에서, 프로브 회로(22)는 센서 하우징 내에 위치하고, 구동 감지 회로(20) 및 감지 회로(24)는 센서 하우징과 별도로 위치한다.
구동 감지 회로(20)는 상부 전극에 전기적으로 연결된 구동 신호를 발생시키는 도 4에 도시된 선택(SEL) 및 인에이블(EN) 신호를 수신하고 구동 신호(DRIVE)를 제공한다. 구동 감지 회로(20)는 또한 DRIVE 신호로부터 과도 전류가 인출되고 있는지를 나타내는 Drive_Current_Sense 신호를 제공한다. 프로브(22)는 저장소의 잉크에 기초한 전압을 발생시키고 결과 전압, Vout을 감지 회로(24)에 전송한다. Vout의 진폭은 잉크 캐패시턴스 또는 전도도로 인해 잉크가 프로브(22)의 양 전극과 접촉할 때(채워짐 조건) 증가한다. 접지된 금속 저장소의 전도성이 높은 잉크의 경우, Vout은 DRIVE 신호의 로드로 인해 낮아질 수 있다. 이 경우, Drive_Current_Sense는 잉크가 가득한 상태를 트리거할 것이다. 감지 회로는 Vout의 고진폭 신호 또는 Drive_Current_Sense의 하이 레벨을 감지하여 잉크 레벨 신호를 생성한다.
통상적인 용량성 또는 전도성 유체 레벨 감지 시스템에서와 같이, Vout 단독 사용에 대한 이슈는 유체가 높은 전도도를 가질 때 발생한다. 저장소에 저 전도도 액체가 존재할 때, 구동 신호는 감지 전극에 용량성으로 또는 전도성으로 결합하여 잉크 채워짐 신호를 발생시킨다. 본 실시예에서 높은 전도도 잉크에 대해, 현재 사용가능한 잉크 센서는 잠못된 비워짐 또는 채워짐 판독을 유발할 수 있다. 본 실시예에서, 높은 전도도 잉크가 상부 전극에 도달할 때, 특히 금속 저장소의 경우 상부 전극을 접지에 단락시킨다. 이러한 상부 전극 상의 높은 부하 전류가 또한 감지되어 채워짐 판독을 야기힌다. 일부 실시예에서, 높은 전도도 잉크는 센티미터 당 500 마이크로시멘스를 초과하여 전도하는 잉크이고, 그보다 낮게 전도하는 잉크는 전도성이 낮은 잉크로 간주된다. 높은 전도도 및 낮은 전도도 대한 문턱 값은 시스템 설계자에 의해 결정된다.
비워진 상태에서, 유체 막이 레벨 감지 프로브 조립체를 코팅한 재 남을 수 있다. 전도도가 높은 유체의 경우 이 막은 전극 사이에 전도성 경로를 형성하여 잘못된 채워짐 판독을 유발할 수 있다. 이 문제를 피하기 위해, 노출된 접지된 금속(40)이 두 전극 사이에 개재된다. 남아 있는 임의의 전도도의 잉크 막은 접지로 션트되어 잘못된 채워짐 판독을 방지한다.
도 3은 센서용 회로의 일 실시예를 나타낸다. 상기한 바와 같이, 두 개의 전극은 저장소 내의 임의의 유체에 대해 상부 전극이 하부 전극보다 높게 위치하도록 배치된다. 상부 전극은, 다음에 도 4에 대해 논의되는 구동 회로로부터의 구동 신호를 수신한다. 잉크(12)는 신호가 하부 전극에 결합되게 한다. 연산 증폭기(OP109)는 고-임피던스 감지 전극 신호를 버퍼링한다. P5는 연산 증폭기(OP109)에 전원을 공급하는 양의 전압 공급장치이다. C103, R101, C102, R105, C105 및 RC 필터 C107 및 R104와 같은 다양한 캐패시터 및 저항기는 출력신호, Vout에 대한 신호 컨디셔닝 및 제어를 제공한다.
도 4는 도 3의 프로브 회로와 결합하여 사용되는 구동 및 감지 회로의 일 실시예를 나타낸다. 도 4의 구동 및 감지 회로는 잉크의 전도도에 따라 잉크를 통해 용량성 또는 전도성으로 결합하거나 접지에 단락시킬 수 있는 두 개의 전극이 있는 임의의 프로브 회로에 사용될 수 있다. 이것은 그러한 회로의 한 예일 뿐이다. 도 4에서, 회로의 하부 블록은 구동 신호를 생성하고, 상부 블록은 Vout 신호를 수신하여 결과적으로 프린트 헤드 또는 기타 유체 분배 시스템으로 전송되는 Ink_Level 신호를 생성한다.
구동부는 선택 신호, SEL을 수신한다. 이 실시예에서, SEL 신호를 구형파로 구성된다. 또한 SEL 신호의 두 배의 주파수를 갖는 구형파로 구성되는 인에이블 신호, EN이 있다. EN은, DRIVE 및 Vout이 안정화된 후에, 각 SEL 신호 상태의 후반 동안만 아날로그 멀티플렉서(203)가 Vout을 샘플링하게 한다. SEL 및 EN 신호는 아날로그 멀티플렉서(203)를 제어한다. SEL이 상태를 (하이에서 로우 또는 로우에서 하이로) 바꿀 때마다, EN은 그 SEL 상태의 절반에 대해 거짓으로 되고, 아날로그 멀티플렉서(203)를 개방회로가 되게 한다. SEL 로우 상태의 후반 동안, 아날로그 멀티플렉서(203)는 Vout의 용량성 결합 버전인 R202를 접지에 연결한다. SEL 하이 상태의 후반 동안, 아날로그 멀티플렉서(203)는 R202를 R208에 연결하여 C210을 충전 또는 방전하고, Vout의 진폭에 의해 결정되는 레벨로 Ink_Level 신호를 발생시킨다. DRIVE 신호는 저장소의 유체가 가득찬 상태의 고 전도성 잉크가 아니라면, SEL 신호의 증폭되고 반전된 버전이다. 회로 블록은 SEL 신호를 증폭시켜 DRIVE 신호를 생성하며, 이는 도 3의 전극(1)에 전기적으로 결합된다.
전술한 바와 같이, DRIVE 신호는 Vout 신호를 되돌리는 프로브 회로에 제공된다. 도 4의 실시예에서, Vout 신호는 동기적으로 정류되어 Ink_Level 신호를 형성한다. 동기식 정류는 Vout의 진폭을 정확하게 측정하고 50 또는 60Hz 전력선 간섭과 같은 다른 주파수에서 과도 전류(transient) 및 잡음 소스를 허용하지 않는다. Vout은 STDP(single throw double pole) 아날로그 멀티플렉서 또는 스위치(203)의 입력(1Z)에 용량성 결합된다. 멀티플렉서(203)는 양의 전압 공급(P5) 및 접지(GND)뿐만 아니라 EN 및 SEL 신호를 수신한다. 멀티플렉서의 출력은 1Y1 및 1Y0이다.
출력(1Y0)은 DRIVE의 하이 상태와 Vout의 로우 상태인 SEL의 로우 상태의 후반 동안 1Z를 접지에 연결한다. 출력 1Y1은 Vout의 하이 상태의 후반 동안 1Z에 연결하여 캐패시터 C210으로 진폭을 샘플링하여 Ink_Level 신호를 형성한다. 두 전극을 결합하는 잉크가 없다면, Vout의 진폭이 낮아서 C210 및 Ink_Level 신호에 낮은 전압이 발생한다. 잉크가 두 전극을 연결하고 DRIVE 신호를 단락시킬 정도로 전도성이 높지 않은 경우, Vout의 진폭이 높아져 C210 및 Ink_Level 신호에 높은 전압이 발생한다.
잉크가 전도성이 높은 잉크인 경우, DRIVE는 트랜지스터(Q222)를 턴 온시키기에 충분한 전류를 인출한다. 다이오드(D211) 및 저항(R209)을 통해, Q222의 콜렉터는 Vout 신호의 진폭이 낮은 경우에도 채워짐 상태를 나타내는 신호 Ink_Level을 하이로 풀링(pulling)한다. 그렇지 않으면, 전도도가 높은 잉크로 인해 단락이 발생하고 신호가 하부 전극에 도달하지 않으므로 잘못된 비워짐 판독이 발생한다.
도 5는 완전히 조립된 유체 레벨 센서의 도면을 나타낸다. 도 6은 유체 레벨 센서의 확대도를 나타낸다. 본 실시예에서, 유체 레벨 센서는 접지된 금속 하우징 인서트(40) 및 인서트 오-링(42)으로 구성된다. 전극(44)은 하우징 인서트를 통해 잉크 내에 삽입된다. 네 개의 라인은 임의의 위치와 순서에서 발생할 수 있다. 본 실시예에서, 라인 46은 구동 신호 라인이고, 라인 48은 Vout 라인이다. 라인 50은 접지 와이어이고, 라인 52는 양의 전원공급 라인이다. 유체 레벨 센서의 타 단부는 본체 오-링(54), 본체(56), 너트(58) 및 커넥터(60)이다.
전극은 잉크 내에 삽입되고, 신호는 잉크 저장소 또는 유체 분배 시스템의 섀시 안팎으로 라우팅된다. 일부 실시예에서, 전극은 대략 13mm 길이 및 2.2mm 폭과 3mm 간격을 갖는다. 드라이브 및 감지 전극 패드는 접지된 하우징 외부의 2mm에서 전극의 끝에서 0.1mm까지 연장된다. 이 특정 형상은, 필요에 따라 한 전극에서 다른 전극으로 가는 도중에 접지된 금속판 위로 지나가는 잔여 잉크 막을 제외하면, 전극 사이의 잉크 브리징을 방지하기 위해 설계되었다. 드라이브 신호는 9V 피크-피크 교류 전압이다.

Claims (13)

  1. 유체 센서로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극;
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 수용하는 하우징;
    상기 제 2 전극에 전기적으로 연결된 구동 신호 및 상기 구동 신호로부터 과도 전류가 인출되고 있는지를 나타내는 구동 감지 신호를 발생시키기 위한 구동 감지 회로; 및
    상기 제 2 전극으로부터의 전류를 측정하여 유체 레벨을 표시하는 신호를 발생시키고, 상기 구동 감지 신호를 수신하여, 전도성 잉크로 인하여 상기 제 2 전극이 접지에 단락되어 상기 제 2 전극으로부터의 전류가 '로우(low) 레벨'을 표시할 때, 상기 구동 감지 신호로 인하여 상기 유체 레벨을 표시하는 신호가 '하이(high) 레벨'을 표시하는 감지 회로
    를 포함하는, 유체 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 회로는 또한 상기 유체 레벨을 표시하도록 상기 제 1 전극으로부터의 전압을 수신하는, 유체 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 저장소 내의 유체 레벨에 대하여 상기 제 1 전극보다 상부에 있는, 유체 센서.
  4. 제 2 항에 있어서,
    전극들의 베이스에서 노출된 접지 표면을 포함하는, 유체 센서.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 신호는 교류 전압을 더 포함하는, 유체 센서.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 감지 회로는 동기식 정류기를 포함하는, 유체 센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지 회로는 또한 상기 유체 레벨을 표시하도록 상기 제 1 전극으로부터의 전류를 수신하는, 유체 센서.
  8. 유체 센서로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극;
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 수용하는 하우징으로서, 상기 하우징으로부터 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극이 연장되고, 상기 하우징은 유체내로 삽입되는, 상기 하우징;
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 노출된 금속 피스로서, 상기 노출된 금속 피스는 접지되고 상기 유체에 노출되도록 위치되는, 상기 노출된 금속 피스; 및
    상기 제 2 전극에 전기적으로 연결된 구동 신호를 발생시키기 위한 구동 회로로서, 저장소에 유체가 존재할 때, 상기 제 1 전극이 상기 유체의 존재를 감지하거나 구동 신호가 상기 유체의 존재를 감지하는, 상기 구동 회로
    를 포함하는, 유체 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 구동 신호를 발생시키고 모니터하는, 유체 센서.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전극으로부터 수신된 전압을 잉크 레벨 신호로 변환하는 회로를 더 포함하는, 유체 센서.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이의 노출된 금속은 전기 접지부에 연결되는, 유체 센서.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 저장소 내의 유체 레벨에 대하여 상기 제 1 전극보다 상부에 있는, 유체 센서.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 전압이 '하이(high)'이거나 상기 구동 신호의 전류가 '하이(high)' 일 때 유체 존재가 표시되는, 유체 센서.
KR1020170088450A 2016-07-27 2017-07-12 결합된 캐패시턴스 및 컨덕턴스를 구비하는 유체 레벨 센서 KR102245593B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/220,686 US9789697B1 (en) 2016-07-27 2016-07-27 Fluid level sensor with combined capacitance and conductance
US15/220,686 2016-07-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180012695A KR20180012695A (ko) 2018-02-06
KR102245593B1 true KR102245593B1 (ko) 2021-04-27

Family

ID=60022864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170088450A KR102245593B1 (ko) 2016-07-27 2017-07-12 결합된 캐패시턴스 및 컨덕턴스를 구비하는 유체 레벨 센서

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9789697B1 (ko)
JP (1) JP6800102B2 (ko)
KR (1) KR102245593B1 (ko)
CN (1) CN107664526B (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020106699A1 (en) 2018-11-20 2020-05-28 Carrier Corporation Sensing of a water level in refrigerated cabinets
HUE063370T2 (hu) 2018-12-03 2024-01-28 Hewlett Packard Development Co Logikai áramkör
CA3121151A1 (en) 2018-12-03 2020-06-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
US11292261B2 (en) 2018-12-03 2022-04-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
KR20210087499A (ko) 2018-12-03 2021-07-12 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 로직 회로
US11250146B2 (en) 2018-12-03 2022-02-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
WO2021080607A1 (en) 2019-10-25 2021-04-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry package
BR112021010651A2 (pt) 2018-12-03 2021-08-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. pacote de circuitos lógicos
US11338586B2 (en) 2018-12-03 2022-05-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
US10894423B2 (en) 2018-12-03 2021-01-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
MX2021006229A (es) 2018-12-03 2021-08-11 Hewlett Packard Development Co Conjunto de circuitos logicos.
CA3121147C (en) 2018-12-03 2023-08-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
DE102020200866A1 (de) 2020-01-24 2021-07-29 Vega Grieshaber Kg Füllstandmesssonde zur gleichzeitigen kapazitiven und konduktiven Füllstandmessung
JP2022129122A (ja) * 2021-02-24 2022-09-05 キヤノン株式会社 画像記録装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4947689A (en) * 1989-01-13 1990-08-14 Hochstein Peter A Capacitive liquid sensor
JP2845916B2 (ja) * 1989-01-13 1999-01-13 キヤノン株式会社 液体収納容器，液体噴射記録ヘッドおよび液体吐出記録装置
CA2128676C (en) * 1993-09-08 1997-12-23 John D. Sotack Capacitive sensor
JPH10100448A (ja) * 1996-06-25 1998-04-21 Seiko Epson Corp インクカートリッヂ、インクカートリッヂ装着装置並びにインクエンド等の検出板
US6155664A (en) * 1998-06-19 2000-12-05 Lexmark International, Inc. Off-carrier inkjet print supply with memory
US6799820B1 (en) * 1999-05-20 2004-10-05 Seiko Epson Corporation Liquid container having a liquid detecting device
JP2001116686A (ja) 1999-10-18 2001-04-27 Nec Niigata Ltd トナー濃度検知センサ
JP3613192B2 (ja) * 2001-03-28 2005-01-26 セイコーエプソン株式会社 液量監視装置及びこれを備えた液体消費装置
JP2003291367A (ja) * 2002-04-02 2003-10-14 Sony Corp 液体残量表示装置
JP3849867B2 (ja) * 2002-07-24 2006-11-22 ソニー株式会社 液体検出装置及び液体量検出装置
CN100486812C (zh) * 2006-12-20 2009-05-13 珠海天威技术开发有限公司 检测电路及墨盒
KR20080086078A (ko) * 2007-03-21 2008-09-25 삼성전자주식회사 잉크젯 화상형성장치의 잉크 레벨 검출장치 및 그 제어방법
CN101422987B (zh) * 2008-12-08 2011-05-25 吴学谦 能检测物品剩余量的容器及检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6800102B2 (ja) 2020-12-16
JP2018017726A (ja) 2018-02-01
US9789697B1 (en) 2017-10-17
KR20180012695A (ko) 2018-02-06
CN107664526B (zh) 2021-04-13
CN107664526A (zh) 2018-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102245593B1 (ko) 결합된 캐패시턴스 및 컨덕턴스를 구비하는 유체 레벨 센서
CA2742228C (en) Apparatus for determining and/or monitoring a process variable of a medium
US7017409B2 (en) Proximity sensor for level sensing
US5017909A (en) Capacitive liquid level sensor
US4987776A (en) Level indicator
US10281312B2 (en) Method and apparatus for monitoring a predefined filling level of a medium in a container
US20070000320A1 (en) Bin level monitor
EP1914527B1 (en) Device for regulating the level of a liquid in a boiler of a coffee machine
US20100005880A1 (en) Apparatus for determining and/or monitoring a process variable
US6938478B2 (en) Impedance level meter for liquids in tanks
EP1811274A1 (en) Water level measurement system
US20170115153A1 (en) Method and Apparatus for Monitoring Fill Level of a Medium in a Container
CN105247326A (zh) 用于监测介质的至少一个介质特定属性的方法
JP3219918U (ja) 成形電極による流動性材料レベル感知
US9733116B2 (en) Fill level measurement system
US20200264029A1 (en) Sensor Adapter
US11199434B2 (en) Dual polarity mutual capacitive liquid sensing
EP1523662B1 (en) System for detecting the level of liquid in a tank
KR101200923B1 (ko) 정전용량형 레벨센서
CA2627210C (en) Apparatus for capacitive determining and/or monitoring of fill level of a medium
KR101030342B1 (ko) 정전용량 수위 감지센서 및 시스템
JP3258521B2 (ja) 液体の表面及び水との界面検知用の静電容量式レベルセンサ
JP2015094721A (ja) 液体検知装置
CA2924724C (en) Apparatus and method for characterization of fluids or powders by electrical permittivity
KR20080002445U (ko) 액체량 검출센서 및 이를 구비한 액체량 검출장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant