KR19980075805A - 잉크 용기의 존재와 그 내부의 잉크의 레벨을 검출하기 위한 센싱 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크 제트 기록장치에 관한 것으로, 특히 잉크 공급 용기의 존재를 검출하고 용기내의 잉크레벨이 소정의 레벨에 있거나 그 아래에 있을 때를 또한 검출하는 시스템에 관한 것으로서, 용기에 작동가능하게 연결된 제1광지향 수단과, 용기 검출모드에 있을 때 상기 광 지향수단을 향하여 있는 출력 비임을 구비하는 제1광원과, 상기 광 지향수단으로부터 나오는 광의 유무를 검출하고, 상기 광 지향수단에 의하여 지시되는 출력신호를 발생하기 위한 광센서 수단과, 상기 용기에 작동가능하게 연결된 제2광 지향수단과, 저부 잉크레벨 검출모드에 있을 때 상기 제2광 지향수단을 향하여 있는 출력비임을 가지는 제2광원과, 상기 제2광 지향수단으로부터의 광을 검출하기 위한 광센서 수단을 포함하고, 검출된 광의 레벨과 광센서 레벨은 제2광 지향수단의 내부면에 인접된 잉크의 유무를 나타낸다.

Description

잉크 용기의 존재와 그 내부의 잉크의 레벨을 검출하기 위한 센싱 시스템

본 발명은 잉크 제트 기록장치에 관한 것으로, 특히 잉크 공급 용기의 존재를 검출하고 용기내의 잉크레벨이 소정의 레벨에 있거나 그 아래에 있을 때를 또한 검출하는 시스템에 관한 것이다.

잉크제트 기록장치는 종이와 같은 프린트 매체위에 근접하게 이격된 도트의 제어된 패턴으로 잉크를 분출시킨다. 컬러 영상을 형성하기 위해서, 잉크제트의 다중 그룹이 사용되고, 각각의 그룹은 관련된 잉크용기로부터 서로 다른 컬러의 잉크로 공급된다.

열적인 잉크 제트 프린트 시스템은 잉크를 순간적으로 증발하고 요구시 기포를 형성하기 위하여 노즐 또는 오리피스에 종결되는 채널근처의 모세관 형상으로 충전된 잉크채널에 위치된 저항기에 의하여 선택적으로 발생되는 열 에너지를 사용한다. 각각의 일시적인 기포는 잉크방울을 배출하고 이것을 기록매체를 향하여 추진시킨다. 상기 프린트 시스템을 카트리지형 프린트 또는 페이지와이드(pagewidth)형 프린터에 합체될 수 있다. 카트리지형 프린터는 잉크채널과 노즐을 포함하는 매우 작은 프린트헤드를 일반적으로 구비한다. 상기 프린트헤드는 항상 잉크공급 용기에 밀봉가능하게 부착되고, 결합된 프린터헤드와 용기는 종이와 같은 인쇄매체를 움직이지 않게 유지함과 동시에 정보의 하나의 행렬(swath)을 프린트하기 위하여 왕복운동하는 카트리지 조립체를 형성한다. 상기 행렬이 프린트된 다음, 상기 종이는 프린트된 행렬의 높이와 동일한 거리로 스텝됨으로써, 다음의 프린트된 행렬은 그곳에 연속적으로 있게 된다. 상기 방법은 전체 페이지가 프린트될 때까지 반복된다. 이와는 반대로, 페이지와이드 프린터는 종이의 폭보다 더 크거나 동일한 길이를 가지는 정지성 프린트헤드를 가진다. 상기 페이지는 프린터 동안에 일정한 속도로 프린트헤드 길이에 수직인 방향으로 상기 페이지와이드 프린트헤드를 연속적이며 빠르게 지나간다. 이동하는 카트리지형 잉크제트 프린터는 프린트헤드를 따라 상기 잉크용기를 움직이거나 상기 이동 프린트헤드와 정지 잉크용기사이의 가요성의 잉크공급선을 제공할 수 있다. 페이지와이드 프린터는 프린터 영역 외측에 위치되고 상기 프린터 바아 채널에 직접연결된 잉크공급 용기를 가진다.

이동카트리지위의 부분적인 폭의 프린트헤드 또는 페이지와이드 프린트바아를 위하여, 잉크가 프린트 작업시에 잉크가 작동하지 않도록 잉크용기를 대체하거나 재충전하기 위하여 사용자에게 알리는 저부 잉크레벨 경고부를 가진다. 현재의 몇몇적용(프롯팅(plotting)과 같은)에서는, 사용자는 출력 프린트에서 하나이상의 컬러가 나오지 않는 것보다는 의심나는 용기를 대체하는 것이 더 가격이 작게되기 때문에 비싼 프린트작업을 시작하기 전에 새로운 프린트 용기를 장착하기 위하여 선택한다. 또한, 상기 잉크 공급용기가 적절한 위치에 있는 즉, 관련된 프린트헤드에 유체적으로 연결되는 것을 보장하는 것이 중요하다. 몇몇 경우에, 잉크용기의 출력은 제거될 수 있지만 대체용기는 삽압하기에 소홀하게 된다.

다양한 종래기술의 방법과 장치는 잉크공급 용기에서 잉크의 감소된 레벨을 검출하기 위하여 공지되어 있다. 미국 특허 제4,342,042호는 잉크공급 저장부의 상부면으로써 작용하는 가요성 박막으로 부터 반사되는 LED 센서로부터의 출력을 포함하는 잉크감지 시스템을 기재하고 있다. 상기 박막은 잉크가 고갈될 때 수축되고, 상기 LED 센서는 상기 수축을 감지하고 저부 잉크레벨 신호를 발생시킨다.

미국특허 제5,079,570호는 상기 잉크가 거품 저장부로 공급되는 잉크 카트리지에서 잉크레벨을 감지하기 위한 방법을 제공한다. 이중의 유체 지시기는 상기 거품 저장부와 유체적으로 연결되며, 상기 거품의 유체레벨이 소정의 레벨에 도착할 때 시동이 걸리게 된다.

미국 특허 제5,289,211호는 잉크가 충만된 거품 저장부에 침지된 한 쌍의 전극을 포함하는 저부 잉크 검출 시스템을 기재하고 있다. 상기 전극은 2개의 전극 사이에서 잉크의 전기저항을 측정하는 브릿지 회로에 연결되어 있다.

미국특허 제5,414,452호는 추진되는 다수의 방울을 계산하고, 잉크 저장부에서 잉크의 공지된 값과 동일한 최대수의 방울과, 즉각적인 수를 비교하는 논리회로를 사용한다.

미국 특허 제5,434,603호는 지시기 스트립의 설치를 변경하고 윈도우를 통하여 관찰자에게 가시적인 컬러를 수정하는 잉크의 고갈시에 상기 저장부의 측벽이 내향으로 수축되는 가시성 지시기를 설명한다.

미국 특허 제5,386,224호는 잉크의 공급부내로 있으며, 상기 잉크의 전도성 변화를 감지하는 레벨 감지침을 위치시킨다.

미국 특허 제5,136,305호는 서미스터(thermistor)가 잉크 공급부에 위치되고 주기적으로 여기되는 저부 잉크 감지 시스템을 설명한다. 상기 잉크의 온도상승은 측정되고, 저장부의 잉크 고갈상태를 결정하기 위하여 소정의 값과 비교된다.

미국 특허 제4,639,738호는 카트리지의 상부 및 하부에서 압력상태를 검지하기 위하여 카트리지의 검지부와 합체된 검출 시스템을 설명한다. 상기 포트는 재충전 상태를 감지하는 압력차이 센서에 연결되어 있다.

일본 공보 5-332812호는 저부 잉크검출 시스템을 설명하고, 여기에서 상기 카트리지는 잉크 저장 탱크 표면의 개구에 장착된 투명한 광학 경로부재를 가진다. LED는 잉크내로 안내되고 저부 잉크레벨의 지시를 제공하기 위하여 센서의 뒤로 반사되는 광의 비임을 방출한다.

몇몇 종래 기술은 잉크 전도성 또는 드롭 검출회로의 측정 및 검출에 의존하기 때문에 매우 비싸다. 또한, 종래의 어떠한 기술도 상기 잉크탱크가 잉크레벨 감지작동을 시작하기 전에 적절한 위치에 있다는 것을 보장하기 위한 수단을 포함한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 관련된 프린트헤드에 잉크를 공급하는 잉크용기의 적절한 장착을 확실하게 보장하는 검출 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 잉크용기에서 잉크의 저부레벨을 검출하고, 저부 잉크 레벨 경고신호를 제공하기 위한 검출 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 값이 싼 광학 검출 시스템이 잉크레벨 검출작용은 물론 잉크용기의 검출을 수행하도록 구성된 잉크공급 용기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 있어서, 본 발명의 전형적인 실시예에서, 열 프린터는 영상 구동신호에 따라서 기록 매체위에 프린티하기 위한 프린트헤드를 포함하는 것이 기재되어 있다. 잉크는 프린트헤드에 유체적으로 연결된 잉크용기로부터 프린터헤드로 공급된다. 상기 프린트헤드와 용기는 프린트 영역의 후방과 전방으로 이동되는 스캐닝 카트리지위에 장착되고, 상기 프린트헤드는 기록매체위에서 영상을 형성하기 위하여 노즐로부터 잉크방울을 분출시킨다. 2개의 광원과 광검출기를 포함하는 광학 시스템은 카트리지의 이동경로를 따라 고정되게 위치되고, 광원으로부터의 광이 광학 시스템에 대향되게 위치될 때 잉크용기내로 있도록 위치된다. 상기 잉크용기는 전달 벽에 형성된 광학광 검출 요소를 구비한다. 광원으로부터의 광은 투명한 벽을 통과하여 용기내부와 외부로 있으며, 계속하여 상기 광학 요소에 있게 된다. 일 실시예에서, 광지시 요소는 반사 프리즘이고; 이들 요소들로 부터의 광의 반사 또는 이것의 결핍은 용기의 유무와 상기 용기내에 남아있는 잉크레벨을 나타내는 신호를 제공하기 위하여 일반적인 광센서에 의하여 감지된다.

보다 상세하게 설명하면, 본 발명은 잉크용기의 존재와 용기내의 잉크레벨을 검출하기 위한 감지시스템에 관한 것으로, 상기 감지 시스템은;

용기에 작동가능하게 연결된 제1광지향 수단과;

용기 검출모드에 있을 때 상기 광 지향수단을 향하여 있는 출력 비임을 구비하는 제1광원과;

상기 광 지향수단으로부터 나오는 광의 유무를 검출하고, 상기 광 지향수단에 의하여 지시되는 출력신호를 발생하기 위한 광센서수단과;

상기 용기에 작동가능하게 연결된 제2광 지향수단과;

저부 잉크레벨 검출모드에 있을 때 상기 제2광 지향수단을 향하여 있는 출력비임을 가지는 제2광원과;

상기 제2광 지향수단으로부터의 광을 검출하기 위한 광센서 수단을 포함하고, 검출된 광의 레벨과 광센서 출력의 레벨은 제2광 지향수단의 내부면에 인접된 잉크의 유무를 나타낸다.

또한, 본 발명은 이동가능한 카트리지위에 장착되어 있고 잉크 제트 프린터에 사용되는 카트리지의 유무와, 상기 카트리지와 관련된 잉크용기내의 잉크레벨을 검출하기 위한 방법에 관한 것으로써, 상기 방법은;

광감지 스테이션내로 광 비임을 지향하는 단계와;

상기 카트리지부가 존재한다면 상기 광비임을 가로챌 수 있도록 광 감지 스테이션내로 상기 카트리지를 이동하는 단계와;

상기 카트리지부로부터 뒤로 지향되는 광의 유무를 감지하는 단계와;

카트리지의 유무를 나타내는 신호를 발생하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 잉크 기록장치에서 잉크 카트리지의 유무를 감지하기 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 카트리지는 프린트헤드와, 잉크를 상기 프린트헤드에 공급하기 위한 잉크용기를 포함하고, 상기 시스템은;

기록매체에 제1컬러의 각각을 프린팅하기 위한 하나이상의 프린트헤드와;

상기 프린트헤드에 제1컬러의 잉크를 제공하고, 서로 결합된 반사성 부재를 구비한 벽의 적어도 부분적으로 투명한 섹션을 구비하는 결합된 잉크 공급 용기와;

상기 카트리지를 스캔경로를 따라 이동하기 위한 수단과;

상기 스캔 경로를 따라 위치되고, 광원과 광센서를 포함하는 광학 감지 스테이션과;

상기 카트리지가 물리적으로 존재한다면 상기 반사성 부재가 광원 출력에 대향될 수 있도록 상기 카트리지를 상기 스테이션내로 이동하기 위한 수단 및;

상기 광원을 여기시키는 수단을 포함하고, 상기 광센서는 상기 반사성 부재로부터 반사된 광원 출력비임을 감지하여 카트리지의 존재를 지시하거나, 카트리지의 없음을 지시하는 반사된 광이 없다는 것을 감지한다.

도 1은 본 발명의 잉크 용기와 저부 잉크레벨 감지 시스템을 합체하는 잉크제트 프린터의 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 잉크 카트리지를 통한 단면도.

도 3은 상기 용기내에서 잉크레벨은 물론 용기의 유무를 결정하기 위한 젝크를 시이퀀스하는데 사용되는 알고리즘.

도4는 상기 감지 시스템의 작동을 제어하기 위한 제어회로의 블록 다이아그램.

도 5A는 충분한 레벨의 잉크가 있는 프리즘 용기를 도시하는 카트리지내의 프리즘 형상의 반사요소의 단면도.

도 5B는 저부 잉크 환경에서 반사경로를 도시하는 도 5A의 프리즘의 단면도.

도 6은 카트리지에 없는 잉크의 부피대 출력신호를 감지하는 저부 잉크의 플롯을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명의 저부 잉크레벨 감지 시스템과 잉크용기를 합체하는 완전한 칼러의 잉크 제트 프린터의 사시도.

도 8은 용기의 유무와 저부 잉크감지를 연속적으로 시이퀀스하는데 사용되는 도 7의 알고리즘.

도 9는 경량의 파이프와 합체되는 카트리지 검출시스템의 다른 실시예를 도시하는 도면.

도 10은 도 1 및 도 2에 도시된 광학 조립체의 다른 실시예를 도시한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

24:기록 매체30:광조립체

34,36:광원38:광센서

50:콘트롤러55:PC플레이

70:프린터72-75:카트리지

82,84:반사부재92:하우징

도 1은 본 발명의 잉크 용기와 저부 잉크검출 시스템의 양호한 실시예를 합체시킨 열 잉크 제트 프린터(8)의 사시도이다. 프린터(8)는 단지 실시예이다. 본 발명은 압전 프린터, 도트 매트릭스 프린터 및, 래스터 입력 스캐너(Raster Input Scanner)로부터의 신호에 의하여 구동되는 잉크제트 프린터와 같은 다른 재생 장치는 물론 다른 형태의 열 잉크제트 프린터에서 실행될 수 있다. 프린터(8)는 카트리지 레일(14)에 의하여 지지된 카트리지(12)위에 장착되는 잉크 제트 프린트헤드 카트리지(10)를 포함한다. 상기 카트리지 레일은 잉크 제트 프린터(8)의 프레임(15)에 의하여 지지된다. 상기 프린트헤드 카트리지(10)는 도 2에 상세히 도시된 용기(16)를 포함하고, 상기 용기는 전선(20)을 통하여 프린터(8)의 제어기(50; 도 4로 부터 수신된 전기신호의 제어하에서 잉크방울을 선택적으로 배출하는 열 잉크 제트 프린트헤드(18)에 공급하기 위한 잉크를 저장한다. 용기(16)는 도 2에서 보다 상세히 도시된 반사성 요소(21 및 22)를 안착시키는 벽(17A)를 가진 하우징(17)을 포함한다. 용기(16)는 유체적이지만 부착가능하게 프린트헤드(18)에 연결되고, 잉크가 없게될 때 대체될 수 있다. 또한, 전체 카트리지는 특정 시스템이 요구될 때 각각의 고갈에 의존하면서 대체될 수 있다. 상기 프린트헤드(18)는 용기(16)로부터 각각의 반사성 잉크 분출 오리피스 또는 노즐로 잉크를 운반하는 다수의 채널을 포함한다. 프린팅이 될 때, 카트리지(12)는 화살표(23)의 방향으로 카트리지 레일(14)을 전방 및 후방으로 왕복하고, 횡방향의 전체폭은 스캐닝 경로를 구성한다. 실질적인 프린팅 영역은 스캐닝 경로내에 포함된다. 상기 프린트헤드 카트리지(10)가 프린트 경로를 따라 전후로 왕복운동하고, 종이시트 또는 투명지와 같은 기록매체(24)를 통과할 때, 잉크방울은 종이시트를 향하여 프린트헤드 노즐중의 선택된 하나로부터 배출된다. 통상적으로, 상기 카트리지(12)가 각각 통과할 동안에, 기록매체(24)는 화살표(26)방향으로 스텝된다. 프린터(24)의 작동을 보다 상세하게 설명하기 위하여, 미국 특허 제4,571,599호와 재발행된 미국 특허 제32,572호를 참고하기 바라며, 이것은 참고로 본원에 합체되어 있다.

또하 광학 감지 조립체(30)는 도 1에 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 조립체(30)는 제1광원(34)과, 제2광원(36) 및, 상기 2개의 광원 사이에 위치해 있으며 일반적으로 이들 사이에서 사용되는 광센서(38)를 포함하는 하우징(31)을 구비한다. 상기 광원은 전력원에 전기적으로 연결되는 반면에, 상기 광센서(38)는 도시될 시스템 제어기 회로내에 전기적으로 연결된다. 양호한 실시예에서 용기(16)는 2개의 격실유닛으로 디자인된다. 조립체(30)는 카트리지 경로에 장착됨으로써, 용기 하우징 벽(17A)이 조립체(30)에 대향된 위치내로 이동되고, 광원(34)로부터 광은 광 지향요소(21)를 향하여 있고, 광원(36)으로 부트의 광은 광 지향 요소(22)를 향하여 있다. 광 센서(38)은 이후에 설명되는 방법으로 요소(21) 또는 요소(22)로부터 지향되는 광을 검출하도록 위치된다.

도 2는 도 1의 2-2선을 따라 프린트헤드 카트리지(10)를 단면으로 도시하고, 상기 용기에 부착된 하우징(17)과 프린트헤드(18)를 도시한다. 상기 프린트헤드(18)는 유체적이지만 부착가능하게 용기(16)에 연결된다. 상기 하우징(17)는 경량이지만 견고한 프라스틱으로 제조되며, 폴리프로필렌이 양호하다. 하우징(17)은 공기(32)와, 벽(17B)내에 형성된 잉크입구(25)를 구비한다. 상기 공기입구(32)는 하우징(17)의 내부와 주위사이에서 공기의 전달을 위하여 제공된다. 잉크 출구(35)는 하우징(17)의 내부로부터 잉크 제트 프린트헤드(18)까지 잉크용기(16)에 저장된 잉크의 유체전달용으로 제공된다. 매니폴드(37)에는 잉크입구(35)로부터 프린트헤드(18)내로 여과된 잉크가 있고, 기록매체(24)위로 잉크를 분출하기 위하여 잉크분출 오리피스까지 있게 된다.

하우징(17)은 분활 부재(44)에 의하여 제1챔버(40)와 제2챔버(42)내로 분활되는 내부공간을 형성한다. 상기 분활부재(44)는 하우징의 측벽에 대향된 하우징(17)의 한 측벽으로부터 연장되어, 상기 하우징을 제1챔버(40)와 제2챔버(42)로 분활하며, 상기 제2챔버(42)는 제1챔버(40)보다 더 크다.

상기 제1챔버(40)은 유체잉크를 유지하기 위하여 통상적으로 거품물질로 제조되는 잉크보유 부재(46)를 가진다. 제2챔버(42)에 저장된 액체잉크(48)는 잉크보유 물질로부터 제외된 제2챔버(42)로부터 분활 부재(4)에 의하여 형성된 잉크입구(41)를 통하여 잉크 보유물질(46)로 전달한다. 충전된 포트(49)는 잉크로 카트리지를 충전하도록 한다.

잉크(48)는 잉크입구(41)를 통하여 잉크보유물질(46)내로 지나며, 잉크는 프린트하기 위하여 잉크를 가지고 프린트헤드(18)로 공급하기 위하여 필요할 때 잉크출구(35)를 통하여 해제된다. 프린트헤드(18)로 공급하기 위하여 잉크보유 물질(46)에서 적절한 양의 잉크를 유지하기 위하여, 상기 하우징(17)은 필요시 잉크를 가진 물질(46)을 충전하기 위하여 액체잉크(48)위에 적절한 양의 공기압력을 유지함으로써 제2챔버(42)로부터 제1챔버(40)로 잉크를 전달하기 위한 기구를 포함한다. 상기 기구는 분할부재(44)를 가지고 형성된 지향부재(63)와, 상기 제2챔버(42)를 정적(흐름이 없음)이 상태로 가압하기 위하여 벤트출구(66)에 연결된 벤트입구(64)를 가진 공기전달 통로(62)를 구비한다. 상기 지향부재(62)는 분활부재(41)가 하는 바와 같이 하나의 측벽으로부터 대향된 측벽으로 연장되지 않지만, 그 대신 벤트튜브를 형성한다.

상기와 같이 설명된 용기(16)의 격실의 구성은 전형적인 예이다. 그러므로 프린트헤드 노즐에 적절한 배압을 유지하면서 분활 섹션을 가진 잉크 공급용기를 구성하는 공지된 다른 방법이 있다. 예를 들면, 미국 특허 제5,138,332호와 공동계류중인 특허출원제호(D/94372)에 기재된 용기를 참고하기 바라며, 상기 2건의 출원은 본원에서 참고로 합체되어 있다. 본 발명을 위하여, 상기 용기는 작동시, 당업자에 공지된 기술에 의하여 설립된 압력조건하에서 2개의 격실 사이의 통로를 위하여 챔버(42)로부터 챔버(40)로 잉크가 이동되도록 구성된다. 물론 본 발명은 후방챔버(42)를 형성하는 벽(17A)에 프리즘 부재(21)와 루프 미러(22)를 도입하므로써 잉크용기(16)에 수정이 이루어진다.

도 2를 참고로 하는 양호한 실시예에서, 광 지향요소(21)는 벽(17A)의 저부반쪽에 일체적으로 형성되고 상기 벽으로써 동일한 광전달 물질로 제조되는 반사기이고; 예를 들면 폴리프로필렌으로 제조되는 것이 양호하다. 폴리프로필렌, 또는 다른 하이드로필릭 물질이 양호하다. 상기 프리즘은 격실(42)의 내부내로 연장되는 평탄한 표면(21A,21B)으로 구성되고, 약 82°각도로 서로를 향하여 각이져 있다. 상기 프리즘은 평탄한 표면(21C)에 의하여 연결된 표면(21A,21B)를 가진 절두형의 피라미드형상을 가진다. 상기 프리즘은 사출성형시 큰 섹션에서 일반적으로 일어나는 싱크를 피하고, 또한 향상된 광 파이핑을 제공하기 위하여 다중의 좁은 평면섹션으로 구성되는 것이 양호하다.

광 지향요소(22)는 벽(17A)의 부분으로써 형성된다. 양호한 실시예에서, 요소(22)는 격실(42)의 내부로 연장되는 2개의 평탄한 표면(22A,22B) 가진 프리즘이고, 서로를 향하여 각이져 있으며, 표면(22C)에 의하여 연결된다. 요소(22)는 표면(22A,22B)위에서 필름, 포일 또는 테이프(22D,22E)를 각각 위치시킴으로써 루프미러내로 형성된다.

상술된 바와 같이, 단지 벽(17A)만이 즉 반사성 요소(21)를 수용하는 부분만이 전달성이 필요하다. 또한, 양호한 실시예에서는 반사성 요소가 하우징 벽과 일체적으로 구성되지만, 상기 요소는 벽(17A)의 내부표면에 인접되고 분리되게 위치될 수 있다.

감지 시스템의 작동

본 발명의 감지 시스템은 반사성 요소(21,22)와 광학 조립체(30)의 결합부를 포함하고, 잉크용기의 존재를 수행하며, 어느 정도의 프린트양의 프린팅후 또는 프린트작업의 시작과 같은 특정일에 뒤따르는 저부 잉크레벨 첵크를 수행한다. 상기 첵크를 수행하기 위하여, 상기 프린터는 인접된 조립체(30)에 잉크용기가 위치되며, 그 다음 일련의 검출단계를 통하여 시이퀀스되는데 필요한 알고리즘뒤에 따른다. 도 3은 사용될 수 있는 알고리즘의 한 실시예이다. 도 4는 잉크용기와 잉크레벨 감지 시스템의 제어회로를 도시한다. 통상적으로 주 제어기(50)는 CPU, 완전한 프로그램을 저장하기 위한 ROM 및 RAM를 포함한다. 제어기(50)는 이후에 설명되는 다른 프린터작용은 물론 카트리지(12)의 운동을 제어한다.

선 기록작동이 수행될 때, 프린트헤드(18)에서 제트와 연결되는 각각의 저항기는 퍼서널 컴퓨터 P/C 52로 부터의 영상 데이터 또는 제어기(50)으로 보내어지는 다른 데이터 소스에 따라서 선택적으로 구동된다. 제어기(50)는 가열된 저항기와 결합된 제트로부터 배출되는 잉크방울이 기록매체(24)의 표면위에 기록선을 형성하도록 상기 프린트헤드 히터 저항기로 구동신호를 보낸다. 상기 프린트헤드의 연속적인 작동으로, 저부 잉크레벨을 구성하기 위하여 이미 결정된 레벨이 도달할 때까지 용기(16)의 챔버(42)에 저장된 잉크는 점점 고갈된다.

보다 상세히 설명하면, 감지 시스템은 먼저 프린트 작업의 초기에서 그리고, 프린터 작동의 미리 설정된 주기에 뒤따르는 이후의 시간에서 작동된다.

프린트작업시 시작에서의 작동

다음은 도 1 내지 도 4를 참고로 하여, 상기 P/C 52로부터 제어기(50)으로부터의 영상신호는 프린트 시작 시이퀀스를 시작한다. 카트리지(12)는 광학 조립체(30)에 인접되어 있고 대면된 용기(16)의 하우징벽(17A)을 위치시킬 수 있도록 감지스테이션(41)으로 이동된다. 제어기(50)의 제어하에서, 먼저 동력원(56)은 광원(36)을 여기시킨다. 양호한 실시예에서, 상기 광원(36)은 880 내지 940nm의 범위에서 피크 파장을 가진 LED이다. 광의 비임은 하우징벽(17A)을 향하여 지향되고, 용기가 존재한다면, 광은 루프 미러(22)의 반사성 표면(22D,22E)으로부터 반사되어 광센서(38)위에서 작용할 수 있도록 재지향된다. 상기 2개의 반사는 광이 검출기에서 수용될 수 있는 조사각보다 더 큰 것을 피하기 위하여 수직하향으로 스텝되도록 한다. 광 센서(38)로부터의 출력신호는 미리 세트된 범위내에 신호가 있는 것을 결정하는 제어기(50)내에서 논리회로로 보내진다. 그 다음 제어기는 제2광원(34)을 작동하도록 시이퀀스된다.

용기(16)가 존재하지 않는다면, 광원(36)의 광출력은 광센서(38)의 뒤로 반사되지 않을 것이다. 광센서로부터의 출력은 없음은 용기없음 상태로써 컴퓨터내에서 인식될 것이다. 그래서 프린터는 작동할 수 없으며, 경고 디스플레이는 사용자에게 a) 없는 탱크와 관련된 컬러의 프린팅과, b) 정확한 용기가 프린트헤드에 포텐셜 손상을 방지하기 위하여 장착되어야함을 인식시켜주는 P/C 디스플레이 55에서 작동될 것이다.

양호한 실시예에서, 또한 광원(34)은 광원(36)과 유사한 특성을 가진 LED이다. 광원(34)은 벽(17A)를 통하여 전달되는 광의 비임을 방출하고, 프리즘(21)의 평면(21A)위에 조사된다. 도 5A는 프리즘(21)의 단면도이고, 프리즘이 여전히 잉크내에 있고 그래서 잉크의 레벨이 미리 세트된 저 레벨을 초과할 때 광비임의 경로를 도시하는 조립체(30)의 개략적인 재생도이다.

저부 잉크의 검출은 전체 내부 반사의 원리를 적용시킴으로써 가능하다. 보다 높은 것에서 보다 낮은 굴절율(N으로부터 N'까지) 통과하는 레이가 N'/N과 동일하거나 초과하는 조사각을 가질 때 전체 내부 반사가 발생된다. 임계각(I_c)은 다음의 공식으로 나타난다.

I_c=arc sin N'/N(1)

도 5A에 도시된 바와 같이, LED(34)의 출력비임은 폴리프로필렌이고 약 1.492의 굴절율을 가지는 벽(17A)을 통과하고, 약 45°의 조사각에서 평면(21A)위에 조사되고, 통과되는 조사광의 약 96%를 허용하는 상기 광에 대하여 거의 완전하게 투명하다. 표면(21A)의 후방이 약 1.33의 굴절율을 가지고 잉크에 침지되고, 임계각이 도달하기 때문에, 조사광의 약 99%는 잉크로 전달되고 약 51.4°의 굴절각과 단지 1%만이 평면(21B)에 대하여 반사된다. 평면(21B)의 내부로 대향된 부분이 잉크에 침지되기 때문에, 상기 1%의99%가 잉크로 전달될 것이다. 원래의 조사 에너지의 매우 작은 양(약 0.01%)만이 광센서(38)을 향하여 반사될 것이다. 제어기(50)에서 광센서로부터 반사되는 출력신호는 제어기 메모리에서 세트된 낮은 잉크 레벨의 미리 세트된 범위바깥으로 있는 낮은 광레벨을 레지스터할 것이다. 상기 제어기는 이전에 낮은 잉크상태로 인식된 용기가 대체되거나 재충전되는지를 결정하기 위하여 이전의 상태신호에 대하여 상기 신호를 비교할 것이다. 그 다음 상태 로그는 비워있지 않는 레벨로 세트되거나 리세트되고, 제어기(50)의 프린트 헤드 구동회로(61)는 프린트 시이퀀스를 시작하기 위하여 프린트헤드에 구동신호를 보낼 수 있다. 상기 실시예의 낮은 잉크레벨의 임계값은 충전된 요기레벨의 20%로 세트된다.

그래서 감시 시스템의 작동을 요약하기 위하여, 잉크 용기의 존재가 확인된다. 또한, 용기내의 잉크는 미리 세트된 레벨위에 있으며, 프린트작업이 시작될 수 있다. 상기 잉크 레벨 감지시스템작동은 몇몇 소정의 작동시간에 뒤따라 발생하기 위하여 제2시간 세트에서 설명될 것이다.

프린트 작업동안의 작동

프린터(8)가 P/C 52로부터의 영상입력신호에 대응하는 프린트작업을 프린트하기 시작할 때, 잉크는 격실의 거품으로부터 취출되어(도 2) 상기 거품의 포화를 감소시킨다. 흐름통로는 격실(42)로부터 상기 거품을 풍부하게 하게 하도록 발생된다. 그래서, 격실(42)의 잉크레벨은 프린터사용동안에 점점 떨어진다. 낮은 잉크첵크가 각각의 프린트 작업의 끝 또는 소정의 픽셀수 즉, 어떠한 컬러용으로 7×10⁶픽셀후에 시작될 것이다. 보다 설명을 쉽게 하기 위하여, 점선(80)에 의하여 도시된 소정의 트립점 레렙아래의 점으로 격실(42)내의 잉크레벨을 하강시키는 것으로 결론이 지워진다. 낮은 잉크레벨 감지방법은 상기 점에서 시작된다.

연속되는 프린팅이 방해가 되고, 이전에 설명한 바와 같이, 카트리지(12)는 하우징벽(17A)과 프리즘(21)는 감지 조립체(30)에 대향될 수 있는 위치로 이동된다.

콘트롤러는 광원(34,36; 용기의 검출은 생략되어도 좋다.)의 에너지를 통해 다시 배열된다. 도 5b는 빛의 빔에 대한 로우 잉크 레벨의 영향을 보여준다. 광원(34)로부터의 빛은 벽(17A)을 통해 통과하여 약 45°의 각도로 각면(21A)상에 입사한다. 잉크의 레벨이 충전 레벨의 20% 이하로 떨어지면, 잉크는 굴절율 1.0으로 공기에 노출된 각면(21A)의 후면에 더 이상 접촉되지 않는다. 42.9°의 임계각은 각면상의 입사광에 의해 초과된다. 그러므로, 입사광은 표면을 통해 전달되지 않는다. 광선은 빔의 전체 내부 반사(TIR)를 야기시키는 덴서 매체로 되반사된다. 입사 에너지 전체는 각면(21B)으로 반사된다. 그 각면의 후방은 공기에 노출되기 때문에, 에너지 전체는 광센서(38)를 향해 뒤로 직행된다. 입사 에너지(간섭을 뺀)의 약 92%는 광센서(38)에 충돌하기 위해 되돌아간다. 광센서에서의 출력 신호는 미리 설정된 로우 잉크 레벨 범위에 있을 때 콘트롤러 로직에 의해 인식된다. 콘트롤러는 이전의 상태가 비어 있지 않음 상태에서 비어 있음상태로 변화되었는지를 알기 위해 상태체크를 수행한다. 이것은 일시적 예에 대한 경우이기 때문에, 콘트롤러(50)의 상태 로직 메모리는 비어 있음 상태에 세팅되고, 로우 잉크 레벨 신호는 PC 플레이(55)에 전달되어 표시된다. 로우 잉크 신호는 시스템에 의지하여, 작동자에게 단순히 로우 잉크 레벨을 표시하고, 카트리지가 재충전되거나 재배치될 때까지 프린트 작동을 중지하거나, 실시예에서, 로우 잉크 상태가 수정되었을 때 연속으로 작동되도록 한다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 콘트롤러는 로우 상태로 체킹된 잉크 카트리지를 한정하는 적절한 경고를 표시하는 PC플레이(52)에 신호를 보낸다. 각 잉크 용기는 화소(또는 낙하) 잔류의 수와 상호 관련될 수 있는 잉크의 잔류양을 수용한다. 이 수는 각 잉크 색깔과 차이가 나도 좋다. 콘트롤러 로직에 전달된 로우 잉크 신호에 의해 카운터(60)는 프린트헤드 젯으로부터 사출된 화소(낙하)의 수를 헤아리고, 잉크 탱크내로 잉크를 인도하는 것을 시작한다. 미리 설정된 화소의 수가 카운팅되었을 때, 잉크 탱크는 잉크 부족으로 판정되고, 인쇄는 자동적으로 불가능해진다. 프린트헤드와 그 잉크 채널 라인이 비어 있지 않도록 하며, 프린트헤드의 신뢰성을 위태롭게 하는 상태가 되지 않도록 하기 위해 탱크가 완전히 배출되기 전(약 2-5%의 레벨)에 종료된다. 제1로우 잉크의 검출과 잉크 부족의 표시 사이의 시간 동안에 긴급 메시지가 PC플레이에 표시되어도 좋다. 잔류 잉크의 화소값은 로우 잉크 체크의 주파수에 의존한다.

다른 예로서, 도 1 및 도 7의 실시예는 검출 스테이션으로 주기적으로 이동하는 스캐인 캐리지상에 고정되는 잉크 용기를 도시하는데, 잉크 용기는 고정된 위치에 설치될 수 있고 유연한 잉크 공급라인을 통해 스캐닝 프린트헤드에 연결될 수 있다. 도 1의 실시예의 경우에, 용기(16)는 광조립체(30)의 반대 위치에 고정되며, 유연한 튜브를 통해 프린트헤드(18)에 연결될 수 있다. 도 7의 실시예의 경우, 네 개의 광조립체는 결합된 잉크 용기로부터 반대측 프린트 영역의 외측에 위치될 수 있으며, 각각의 잉크 카트리지는 유연한 잉크 커플링을 통해 각각의 프린트 헤드 카트리지에 연결될 수 있다. 발표된 전체 폭 어레이 프린트헤드 타입의 경우에, 예를 들면, 미국 특허 제5,221,397호에서, 멀리 떨어진 잉크 용기는 전체 폭 어레이를 형성하기 위해 같이 버트된 다수개의 입력모듈과 잉크를 연결하는 잉크 매니폴드에 연결된다. 하나 이상의 광 조립체는 수정된 잉크 용기의 반대에 위치할 수 있다.

Claims (30)

1. 잉크 용기의 존재와 그 내부의 잉크의 레벨을 검출하기 위한 센싱 시스템에 있어서,

   상기 용기에 구동가능하게 연결되는 제1광지시수단과,

   용기 검출 모드에서 상기 광지시수단을 향해 방사되는 출력 빔을 갖는 제1광원과,

   상기 광지시수단으로부터 방사된 빛의 존재나 부재를 검출하며, 그 지시되는 출력 신호를 전달하기 위한 광센서 수단과;

   상기 용기에 구동가능하게 연결되는 제2광지시수단과;

   로우 잉크 레벨 검출모드에서 상기 제2광지시수단을 향해 방사되는 출력빔을 갖는 제2광원과,

   상기 제2광지시수단으로부터 방사된 빛, 검출된 빛의 레벨 및 제2광지시수단의 내면과 인접된 잉크의 존재나 부재를 표시하는 향후 광센서 출력의 레벨을 검출하기 위한 광센서 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1광지시수단은 루프 밀러인 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2광지시수단은 다수 개의 간면을 갖는 프리즘인 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 프리즘은 다수 개의 협소한 간면의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 광센서 수단은 상기 제1, 제2광지시수단으로부터 반사된 빛을 일반적이고 연속적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
6. 제11항에 있어서, 상기 제1,제2광지시수단은 용기의 벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
7. 제3항에 있어서, 상기 용기는 프리즘의 간면에 입사한 빛이 잉크로 거의 전부 전달될 수 있도록 하는 프리즘을 커버할 만큼의 깊이로 잉크가 채워지고, 상기 잉크는 설정된 경우 레벨보다 더 높게 잉크 레벨의 지시 신호를 전달하는 광센서로 빛의 적은 양이 반사되는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
8. 제3항에 있어서, 잉크 레벨이 프리즘의 아래로 떨어져서 로우 잉크 레벨 신호를 전달하는 광센서로 반사되는 빛의 양이 증가될 때, 상기 빛은 프리즘의 간면을 따라서 전체가 내부에서 반사되는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1광지지수단은 광파이프인 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
10. 잉크 용기의 존재를 검출하기 위한 센싱 시스템에 있어서,

    상기 용기에 구동가능하게 연결되는 광지시수단과,

    용기 모드일 때 상기 광지시수단을 향해 방사되는 출력 빔을 갖는 광원과,

    상기 광지시수단으로부터 방사된 빛의 존재나 부재를 검출하며, 그 지시되는 출력 신호를 전달하기 위한 광센서 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 광지시수단은 반사부재인 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
12. 제10항에 있어서, 상기 광지시수단을 광 파이프인 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
13. 제10항에 있어서, 상기 광지시수단을 위한 지지는 상기 용기의 벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 용기는 적어도 하나의 투명한 부위가 구비된 벽을 가지며, 상기 반사부재는 용기의 내부에 위치하고, 광원으로부터의 빛의 빔은 상기 용기 벽의 전달부를 통해 반사부재상에 방사되는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
15. 제1항에 있어서, 상기 반사부재는 루프 밀러인 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
16. 프린트 헤드 및 상기 프린트헤드로 잉크를 공급하는 잉크 용기를 포함하는 잉크 기록장치의 잉크 카트리지의 존재 및 부재를 센싱하기 위한 시스템에 있어서,

    상기 시스템은 기록 매체상에 각각의 첫 번째 색깔을 인쇄하기 위한 하나이상의 프린트헤드와,

    거기에 결합되는 하나 이상의 반사부재를 가지고 부분적으로 투명한 벽을 구비하며 상기 프린트헤드로 첫 번째 색깔의 잉크를 제공하기 위한 잉크 공급 용기와,

    스캔 경로를 따라 상기 카트리지를 이동시키기 위한 수단과,

    상기 스캔 경로를 따라 위치하며 광원과 광센서를 포함하는 광센싱 스테이션과,

    상기 카트리지가 실제로 존재하면 반사부재가 상기 광원의 출력과 반대에 위치하도록 상기 스테이션으로 카트리지를 이동시키기 위한 수단과,

    카트리지의 존재를 지시하는 반사부재로부터 반사된 광원의 출력빔을 센싱하거나, 카트리지의 부재를 지시하는 반사된 빛의 결핍을 센싱하는 광센서와 광원에 전류를 인가하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
17. 제16항에 있어서, 상기 반사부재에 아래에 고정되는 광수단을 더 포함하며, 상기 카트리지 검출 스테이션은 상기 광수단에 대해서 빛의 빔을 방사하기 위해서 배열된 제2광원을 더 포함하고, 상기 광원은 잉크 레벨 신호에 의한 카트리지의 존재와 부재를 표시하는 신호를 발생시키는 광 센서와 같이 배열되는 수단에 전류를 통하게 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
18. 잉크 젯 프린트에 사용되며 이동 캐리지상에 고정되는 카트리지의 존재 또는 부재를 검출하기 위한 방법에 있어서,

    광센싱 스테이션으로 빛의 빔을 방사하는 단계와;

    상기 카트리지의 일부가, 존재한다면 상기 빛의 빔을 가로채기 위해 상기 캐리지를 광센싱 스테이션으로 이동시키는 단계와;

    상기 일부로부터 뒤로 재방사된 빛의 존재나 부재를 센싱하는 단계와;

    카트리지의 존재나 부재를 표시하는 신호를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 검출 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 방사된 빛은 카트리지의 반사부로부터 재방사되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 방사된 빛은 상기 카트리지의 전달부로부터 뒤로 전달되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
21. 내면을 한정하며, 제1위치에 설치되는 공기 통로와 제2위치에 설치되는 잉크 통로와, 적어도 부분적으로나마 광전달물질로 구성되는 용기의 적어도 한 벽을 가지는 하우징과,

    상기 투명한 벽내에 설치되고, 상기 벽으로부터 하우징의 내측으로 연장되는 두 개 이상의 반사되는 간면을 가지며 서로 각을 이루는 반사물을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
22. 제21항에 있어서, 상기 벽내에 설치되고, 상기 벽으로부터 하우징의 내측으로 연장되는 두 개 이상의 광전달 간면을 가지며 서로 각을 이루는 제2반사물을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
23. 프린터의 잉크 카트리지의 존재를 검출하기 위한 카트리지 검출장치에 있어서,

    용기의 한 벽에 설치된 반사요소를 가지는 잉크 용기와, 상기 반사요소에 의해 가로채인 경로를 따라 빛을 방사하기 위한 광방사원과, 상기 반사요소로부터 반사된 빛의 존재를 검출하며 상기 검출을 표시하는 출력신호를 전달하기 위한 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 검출장치.
24. 잉크 용기의 존재와 그 내부의 잉크의 레벨을 검출하기 위한 센싱 시스템에 있어서,

    상기 용기에 구동가능하게 연결되는 제1광지시수단과,

    용기 검출 모드에서 상기 광지시수단을 향해 방사되는 출력 빔을 갖는 광원과,

    상기 광지시수단으로부터 방사된 빛의 존재나 부재를 검출하며, 그 지시되는 출력 신호를 전달하기 위한 제1광센서 수단과;

    상기 용기에 구동가능하게 연결되는 제2광지시수단과;

    로우 잉크 레벨 검출모드에서 상기 제2광지시수단을 향해 방사되는 출력빔을 갖는 상기 광원과,

    상기 제2광지시수단으로부터 방사된 빛, 검출된 빛의 레벨 및 제2광지시수단의 내면과 인접된 잉크의 존재나 부재를 표시하는 향후 광센서 출력의 레벨을 검출하기 위한 제2광센서 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
25. 잉크가 점진적으로 줄어들 때 잉크 용기의 잉크의 레벨을 모니터링하기 위한 잉크 검출 시스템에 있어서,

    용기에 설치되며, 최초에는 그 내부에 수용된 잉크에 의해 커버되지만, 잉크가 빠져나갈 때 점진적으로 커버되지 않는 다면 프리즘과;

    상기 프리즘을 향해 방사되어 간면에 입사되는 출력빔과, 상기 프리즘이 잉크에 의해 커버될 때는 잉크로 거의 전부가 전달되고 프리즘이 커버되지 않을 때는 프리즘의 간면을 따라서 전체가 내부에서 반사되는 빛을 가지는 광원과;

    상기 프리즘으로부터 반사된 빛을 검출하고, 상기 내부에서 전체가 반사된 빛이 검출될 때 로우 잉크 레벨 출력 신호를 검출하도록 설치된 광센서와;

    줄어드는 잉크의 양을 모니터링하고 상기 로우 잉크 레벨 검출 신호의 산출을 이끄는 수단과;

    용기의 잉크 부족 상태를 한정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 검출 시스템.
26. 제25항에 있어서, 상기 용기는 잉크 기록 장치의 프린트헤드로 잉크를 공급하고, 상기 잉크 모니터링 수단은 프린트헤드로부터 사출된 낙하의 수를 카운팅하고 지시되는 출력을 전달하기 위한 카운터 수단을 포함하며, 카운터 수단의 출력을 모니터링하고 미리 설정된 낙하의 수가 상기 카운터 수단에 의해 카운트되었을 때 기록장치를 무력하게 하기 위한 로직 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 검출 시스템.
27. 잉크 공급을 저장하기위한 내측의 공간을 한정하고, 다수 개의 사이드벽을 포함하는 하우징과,

    사이드벽의 하나에 설치된 제1광지시요소와 같은 사이드벽에 설치된 제2광지시요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 용기.
28. 제27항에 있어서, 상기 제1광지시요소는 각진 반사부재이며, 상기 제2광지시요소는 다수 개의 각진 광전달세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 용기.
29. 잉크 공급을 저장하기 위한 내측 공간을 한정하고, 다수 개의 사이드벽과 상기 사이드벽의 하나에 설치되며 서로 각을 이루며 배열된 다수 개의 반사 세그먼트를 갖는 반사요소인 광지시요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 용기.
30. 제29항에 있어서, 상기 광지시요소는 굴곡진 광파이프인 것을 특징으로 하는 잉크 공급 용기.