成像裝置的墨水液面檢測裝置的製作方法
2023-05-01 15:28:31
專利名稱：成像裝置的墨水液面檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種成像裝置(例如噴墨印表機)的墨水液面檢測裝置，更具體地，涉及一種墨水液面檢測裝置，其具有一個收縮型墨水包，其高度隨剩餘墨水的液面變化；一個光源，其被布置成這樣的位置，在該位置上入射光隨收縮型墨水包的高度變化而變化；及一個光接收傳感器。
本申請根據35U.S.C.§119(a)要求享有於2005年7月15日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2005-0064065的優先權，該文獻的整個內容在此引入作為參考。
背景技術：
通常，在噴墨印表機中，包含於墨水槽中的墨水經由預定的墨水供給路徑提供給具有墨水噴頭的墨水噴射單元，然後墨水經由墨水噴頭以微滴形式噴出。因此，當噴墨印表機執行列印工作時，墨水槽中剩餘的墨水液面降低。
因此，需要相對精確地測量墨水槽中剩餘的墨水，即墨水的液面。尤其是，當墨水液面接近墨水槽的底部以及墨水槽中沒有足夠的墨水時，印表機應該將這種狀態告知用戶並停止列印新頁。停止列印新頁的理由包括以下原因。
如果噴射墨水直到所有的墨水被消耗盡，則墨水噴頭可能會損壞。例如，當使用加熱法噴墨時，一個加熱元件快速地被加熱以加熱容納在墨水單元內的墨水而使墨水膨脹從而迫使墨水滴離開噴嘴。如果加熱元件在墨水單元中沒有墨水時進行加熱，則可能使加熱元件或外圍元件損壞。因此，墨水單元中允許的剩餘墨水的最小量必須被可靠地檢測以防止墨水噴頭的損壞。
另外，當墨水被耗盡並且列印工作在中途停止時，已經部分列印的紙以及其上列印的墨水將被廢棄。因此，應該在列印前檢測是否具有足夠列印至少一頁的墨水。
用於檢測墨水液面的常規裝置的例子在美國專利No.5,997,121和日本專利No.1994-099588中公開。前者公開的墨水缺少的傳感系統包括兩個光源和一個光電檢測器，其中通過被傾斜在各個液面處的墨水容器反射的不同的光量來檢測墨水的液面。後者公開了一種墨水耗盡檢測器，其利用包括光源和光電檢測器的反射型光開關檢測墨水液面是否在預定的液面處。
然而，常規裝置僅僅指示墨水液面是否到達預定的臨界液面。也就是說，常規裝置在墨水液面到達臨界液面前沒有告知用戶一個成像裝置(例如，噴墨印表機)中的當前的墨水液面。因此，當使用常規裝置墨水將被耗盡時，用戶不能預知。
發明內容
本發明總體發明構思提供了一種成像裝置的墨水液面檢測裝置，其能夠利用光源和光接收傳感器在墨水液面達到臨界液面前連續地檢測墨水的液面。
本發明總體發明構思的其他方面和優點將部分在下面的描述中進行闡明，並且部分將從描述部分明顯得到，或通過本發明總的發明構思的實踐而了解。
本發明總體構思的前述和/或其他的方面和利用將通過提供一種噴墨成像裝置的墨水液面檢測裝置而實現，該墨水液面檢測裝置包括墨水槽，容納在墨水槽中的收縮型墨水包，該收縮型墨水包具有隨著收縮型墨水包中的墨水數量的減少而基本沿水平方向下降的頂面，設置於收縮型墨水包的頂面上以朝一個方向發射光的光源，以及設置於墨水槽的側壁上以檢測從光源發射的光的強度的光接收傳感器。
從光源發射的光可以入射到墨水槽的側壁上，並且光入射到的側壁區域的中心可以根據收縮型墨水包的高度改變。光入射到的區域中的光的強度分布，即一功率譜，在該區域的中心具有一最大值並且隨著光從該區域的中心遠離時強度以預定的模式減小。
功率譜的形狀可以取決於光源的特性。光源可以是LED或雷射二極體。通過測量光所入射的區域中的不同位置處的功率能夠獲得光源的功率譜的信息。相反，如果知道特定光源的功率譜，則能夠根據某點處檢測到的光強度估算出該點離功率譜中心的距離。
本發明總體構思的前述和/或其他的方面和利用也可以通過提供噴墨成像裝置的墨水液面檢測裝置來實現，該墨水液面檢測裝置包括墨水槽，容納在墨水槽中的收縮型墨水包，該收縮型墨水包具有隨著收縮型墨水包中的剩餘墨水量的減少而基本沿水平方向下降的頂面，設置於墨水槽的頂板上並朝向收縮型墨水包的頂面發射光的光源，設置於收縮型墨水包的頂面上以朝著一個方向反射來自光源的入射光的反射鏡，以及設置於墨水槽的側壁上以檢測從光源發射並被反射鏡反射的光的強度的光接收傳感器。
可以將光源固定於墨水槽上，這樣易於給光源提供能源。可以使用凹面反射鏡作為反射鏡以聚光。
本發明總體構思的前述和/或其他的方面和效用也可以通過提供噴墨成像裝置的墨水液面檢測裝置而實現，該墨水液面檢測裝置包括墨水槽，容納在墨水槽中的收縮型墨水包，該收縮型墨水包具有隨著收縮型墨水包中的剩餘墨水量的減少而基本沿水平方向下降的頂面，設置於墨水槽的頂面上並以基本平行的方向發射光的光源，相對於光源固定並設置於從光源發射的光路中的凸透鏡，以及相對於墨水槽固定的光接收傳感器，其通過凸透鏡檢測從光源發射的光的強度。
本發明總體構思的前述和/或其他的方面和利用也可以通過提供一種檢測單元以檢測成像裝置中的墨水液面而實現，該檢測單元包括發射具有強度光譜的光的光發射單元，接收從光產生單元發射的光的一部分並產生對應於所接收部分的光的強度的電信號的光接收單元，以及利用該電信號確定墨水液面的控制單元。
所接收部分光的強度可以對應於光發射單元和光接收單元之間的距離。控制單元可以在預定時間間隔處連續確定墨水液面。控制單元可以在墨水液面到達預定臨界液面前確定墨水液面。所接收部分光的強度可以與存儲墨水的墨水存儲單元的尺寸有預定的關係。
光發射單元的位置可以相對於墨水液面移動。可移動光發射單元可以直接向光接收單元發射光。光發射單元的位置可以相對於墨水液面固定。檢測單元可以進一步包括光變化單元以改變光發射單元發射的光。光變化單元可以包括將光發射單元發射的光朝著光接收單元反射的反射單元。光變化單元可以包括將光發射單元發射的光朝著光接收單元折射的折射單元。
光發射單元發射的光的強度可以與光發射單元和光接收單元之間的距離的增大成比例地減小。光發射單元發射的光的強度可以與光發射單元和光接收單元之間的距離的平方成反比地減小。光接收單元可以對光發射單元發射的光的波長具有相對於其它光的波長更高的靈敏度。
本發明總體構思的前述和/或其他的方面和利用也可以通過提供能用於成像裝置的墨水液面檢測裝置來實現，該墨水液面檢測裝置包括用於存儲墨水的可收縮墨水存儲部分，用於接收光以產生對應於所接收光的強度的電信號，並且利用該電信號確定可收縮墨水存儲部分中的墨水液面的光接收部分，及朝著光接收部分發射光以使得由光接收部分接收的光的強度隨著墨水存儲部分的收縮而改變的光發射部分。光的強度可以對應於光發射部分和光接收部分之間的距離。光發射部分可以直接向著光接收部分發射光。光接收部分可以實時地連續確定墨水液面。
本發明總體構思的前述和/或其他的方面和利用也可以通過提供一種檢測成像裝置的可變形存儲單元中的墨水液面的方法來實現，該方法包括朝著光傳感器發射光以使得由光傳感器接收的光的強度隨著墨水存儲部分形狀的變化而變化，產生對應於所接收光的強度的電信號，並利用電信號確定可變形墨水存儲部分中的墨水液面。所接收光的強度可以對應於可變形墨水存儲部分的尺寸。
本發明總體構思的這些和/或其他的方面和優點將通過結合附圖對實施例的描述變得清楚和更容易理解，在附圖中圖1為說明了根據本發明總體構思的一個實施例的墨水液面檢測裝置的圖；圖2為說明了圖1的成像裝置中的一個區域的光功率譜特性的圖；圖3為說明了根據本發明總體構思的另一實施例的墨水液面檢測裝置的圖；和圖4A和4B為說明了根據本發明總體構思的另一實施例的墨水液面檢測裝置的圖。
具體實施例方式
下面將對本發明總體構思的實施例作詳細的描述，這些例子在附圖中示出，其中在全文中相同的附圖標記表示相同的元件。下面將參照附圖描述實施例以解釋本發明總體構思。
圖1為說明了根據本發明總體構思的一個實施例的墨水液面檢測裝置的圖。根據本實施例，一個收型墨水包20被設置在安裝在噴墨印表機中的墨水槽30中。墨水槽30是用於容納收縮型墨水包20的容器，並且可以由各種材料形成。例如，墨水槽30可以由塑料形成以使得其形狀和內部結構能夠容易地形成。收縮型墨水包20可以由具有鋁層的層疊薄膜構成，包括通過其可排出墨水的出口22，以及具有至少一個形成在其側壁上的摺痕(crease)。當收縮型墨水包20中的墨水液面25降低時，隨著摺痕深度的增加，收縮型墨水包20的頂面的高度相對於收縮型墨水包20的底面下降。可以使用具有這種特性的常規收縮型墨水包。
光源10安裝在收縮型墨水包20的頂面上以一個方向(如沿一個方向)發射光。用於維持收縮型墨水包20的頂面平坦的加固板21可以形成在收縮型墨水包20的頂部。在這種情況下，光源10設置於加固板21上。光源10可以是發射能被光接收傳感器40檢測的任何發光元件，例如，發光二極體(LED)或雷射二極體。
如圖1所示，從光源10發出的光在傳播時散射，併到達墨水槽30的側壁的預定區域11。然而，由於收縮型墨水包20的高度隨著收縮型墨水包20中的墨水25被消耗而降低，從而光源10的高度被降低，這樣光入射到的區域11向下移動。
用於檢測光源10發出的光的強度的光接收傳感器40被設置於光所到達的墨水槽30的側壁。可在墨水槽30的所述側壁上形成孔31以安裝光接收傳感器40。光接收傳感器40根據光的強度，即光功率水平，產生電信號。光接收傳感器40對光源10所發射的光的波長可以有比其它光的波長(即不是光源10發射的光的波長)更高的敏感度。例如，如果光源10發射藍光，則光接收傳感器40對藍光可以有比其它顏色如綠光，紅光等更高的敏感度。
根據本實施例檢測收縮型墨水包20的高度即墨水液面的原理如下。
首先描述光源10的特性。圖2為說明了光源10發射的光的功率譜特性的圖。在圖2的底部圖示了LED或雷射二極體的原理圖。光從光源10的狹窄區域發射，該區域具有例如幾微米的直徑，並在傳播時擴散。因此，光入射到與光源10隔開預定距離的區域11上。該區域11大於發射光的狹窄區域。
圖2中區域11之上的曲線表示出了圖1的成像裝置中的區域11中光強度的分布，即功率譜。相應於光源10的中心的點C是功率譜的中心，其中功率(即強度)最大(Ppeak)，並且入射光的功率隨其遠離中心而降低。這樣，在B點檢測到最大功率的1/2且在A點檢測到的功率幾乎為0。這樣，入射光的功率與離開區域11的中心的距離具有預定的關係。當知道光源的功率譜的信息時，能夠通過在區域11上的一個點檢測出的功率從而確定該點離開區域11的中心的距離。
在本發明總體構思的這個實施例中，光入射到的區域11隨收縮型墨水包20的頂面一起向下移動。從而，利用功率譜信息和光接收傳感器40檢測的能量獲得的距離是被安裝的光接收傳感器40到收縮型墨水包20的頂面(即，到其上的光源10)的距離。因此，利用對應於光接收傳感器40相對光源10的水平的電信號可確定墨水液面。
上述所檢測的墨水液面可作為控制包含墨水液面檢測裝置的成像裝置(如，噴墨印表機)的參考值。例如，當墨水液面已經到達預定的臨界液面時產生告知用戶的一個墨水已經耗盡或停止列印新頁的警告信息。
圖3為說明了根據本發明總體構思的另一實施例的墨水液面檢測裝置的圖。在本實施例中，墨水液面檢測裝置包括設置於墨水槽30的頂板上以向收縮型墨水包20的頂面發射光的光源10，以及設置於收縮墨水包20的頂面上以一個方向(如沿一個方向)反射從光源10發出的入射光16的反射鏡15。
在這個實施例中檢測墨水液面的原理與圖1所示的前述實施例相同，但是本實施例與前述實施例的不同在於光源10被固定(與之相反圖1中是可移動光源10，其可隨圖1的收縮型墨水包20的收縮而移動)以使其容易與電源連接，並且反射鏡15隨著收縮型墨水包20的高度改變而移動以實現類似光源10移動的相同效果。這個實施例中光16的信號水平可以相對低於前述實施例的信號水平，因為在這個實施例中光源10到光接收傳感器40的光路徑要長於前述實施例中的光路徑。尤其是，在前述實施例中光直接從光源10傳輸到光接收傳感器40，而在這個實施例中光16從光源10傳輸到反射鏡15然後再到光接收傳感器40。然而，這個問題可以通過使用凸透鏡作為反射鏡15以聚光而解決。
圖4A和4B為說明了根據本發明總體構思的另一實施例的墨水液面檢測裝置的圖。在本實施例中，墨水液面檢測裝置包括從收縮型墨水包20的頂面垂直向下發射光14的光源12，將光源12發射的光14朝著聚焦方向折射的凸透鏡13，以及檢測通過凸透鏡13入射到光接收傳感器42上的光14的強度的光接收傳感器42。
圖4A和4B中所示的光源12被設置為沿垂直向下的方向發射光。例如，如圖4A所示，光源12可以設置在設置於收縮型墨水包20的頂面上的加固板21的一側上，並向下發射光。可替換地，在其它實施例中，光源12可以設置在收縮型墨水包20的頂面上以向上朝向墨水槽30的頂板發射光。
光接收傳感器42被設置於光源12和凸透鏡13的光路上。如圖4A所示通過凸透鏡13的光14擴散並傳輸。因此，光14的強度與到光接收傳感器42的距離的平方成反比地減弱。入射到光接收傳感器42上的光14的強度可以利用所述關係進行檢測，由此檢測對應於墨水液面的收縮型墨水包20的高度。
圖4B示出了當墨水液面達到預定臨界液面的情況。這裡，可以確定光源12，凸透鏡13，和光接收傳感器42的位置以使得經過凸透鏡13聚光的光14的強度即光功率最大。
在本發明總體構思的各種實施例中，檢測單元可以包括固定的光接收傳感器，以及光源，其被設置為根據收縮型墨水包的高度的改變使光源入射的光的強度變化。光接收傳感器所檢測的光的強度與收縮型墨水包的高度具有預定的關係。從而，在測量時能通過所檢測的信號水平和預定的關係檢測墨水液面。因此，在墨水液面達到某個液面前能檢測墨水液面，例如達到需要保護噴墨單元的預定臨界液面之前。另外，通過連續檢測墨水液面能夠預測墨水槽需要重新充灌的時間或使用剩餘墨水所能列印的頁數。
根據本發明總體構思的墨水液面檢測裝置在噴墨印表機的墨水液面到達預定臨界液面前能夠連續檢測墨水的液面。因此，用戶能利用墨水液面檢測裝置實時地確定墨水液面以及大概預測出何時墨水將被消耗盡。
儘管已經示出和描述了本發明總體構思的一些實施例，但是應當理解本領域技術人員能夠對這些實施例做出不脫離本發明總體構思的精神和原理的改變，其範圍應有附加的權利要求書或其等同物來限制。
權利要求
1.一種噴墨成像裝置的墨水液面檢測裝置，包括墨水槽；容納在所述墨水槽中的收縮型墨水包，所述收縮型墨水包具有隨著收縮型墨水包中的墨水量的減少而基本沿水平方向降低的頂面；設置於收縮型墨水包的頂面上以沿一個方向發射光的光源；以及設置於墨水槽的側壁上以檢測從光源發射的光的強度的光接收傳感器。
2.如權利要求1所述的墨水液面檢測裝置，其中所述收縮型墨水包包括設置於所述收縮型墨水包的頂面上以維持其頂面平坦的加固板，其中所述光源設置於所述加固板上。
3.如權利要求1所述的墨水液面檢測裝置，其中所述光源是LED或雷射二極體。
4.如權利要求1所述的墨水液面檢測裝置，其中光接收傳感器相對於不同的光波長對從光源發射的光的波長具有高的敏感度。
5.一種噴墨成像裝置的墨水液面檢測裝置，包括墨水槽；容納在所述墨水槽中的收縮型墨水包，所述收縮型墨水包具有隨著收縮型墨水包中的剩餘墨水量的減少而基本沿水平方向降低的頂面；設置於所述墨水槽的頂板上並朝向所述收縮型墨水包的頂面發射光的光源；設置於所述收縮型墨水包的頂面上以朝著一個方向反射從光源入射的光的反射鏡；以及設置於所述墨水槽的側壁上以檢測從光源發射並被所述反射鏡反射的光的強度的光接收傳感器。
6.如權利要求5所述的墨水液面檢測裝置，其中所述收縮型墨水包包括設置於所述收縮型墨水包的頂面上以維持其頂面平坦的加固板，其中所述反射鏡設置於所述加固板上。
7.如權利要求5所述的墨水液面檢測裝置，其中所述反射鏡是凹面反射鏡。
8.如權利要求5所述的墨水液面檢測裝置，其中所述光源是LED或雷射二極體。
9.如權利要求5所述的墨水液面檢測裝置，其中光接收傳感器相對於不同的光波長對從光源發射的光的波長具有高的敏感度。
10.一種噴墨成像裝置的墨水液面檢測裝置，包括墨水槽；容納在所述墨水槽中的收縮型墨水包，所述收縮型墨水包具有隨著收縮型墨水包中的剩餘墨水量的減少而基本沿水平方向降低的頂面；設置於所述墨水槽的頂面上並以與收縮方向基本平行的方向發射光的光源；相對於所述光源固定並設置於從所述光源發射的光路上的凸透鏡；以及相對於所述墨水槽固定並通過所述凸透鏡檢測從所述光源發射的光的強度的光接收傳感器。
11.如權利要求10所述的墨水液面檢測裝置，其中所述收縮型墨水包包括設置於所述收縮型墨水包的頂面上以維持其頂面平坦的加固板，其中所述光源和所述凸透鏡固定在所述加固板上。
12.如權利要求10所述的墨水液面檢測裝置，其中所述光源是LED或雷射二極體。
13.如權利要求10所述的墨水液面檢測裝置，其中光接收傳感器相對於不同的光波長對從光源發射的光的波長具有高的敏感度。
14.一種檢測成像裝置中墨水液面的檢測單元，包括發射具有強度譜的光的光發射單元；接收從光產生單元發射的光的一部分並產生對應於所接收部分的光強度的電信號的光接收單元；以及利用所述電信號來確定墨水液面的控制單元。
15.如權利要求14所述的檢測單元，其中所接收的部分光的強度對應於所述光發射單元和所述光接收單元之間的距離。
16.如權利要求14所述的檢測單元，其中所述控制單元以預定的時間間隔連續地確定墨水液面。
17.如權利要求14所述的檢測單元，其中所接收的部分光的強度與存儲墨水的墨水存儲單元的尺寸有預定的關係。
18.如權利要求14所述的檢測單元，其中所述光發射單元的位置相對於墨水液面可移動。
19.如權利要求18所述的檢測單元，其中可移動的光發射單元直接朝向所述光接收單元發射光。
20.如權利要求14所述的檢測單元，其中所述光發射單元的位置相對於墨水液面固定。
21.如權利要求20所述的檢測單元，進一步包括改變所述光發射單元發射的光的光變化單元。
22.如權利要求21所述的檢測單元，其中所述光變化單元包括將所述光發射單元發射的光朝向所述光接收單元反射的反射單元。
23.如權利要求21所述的檢測單元，其中所述光變化單元包括將所述光發射單元發射的光朝向所述光接收單元折射的折射單元。
24.如權利要求14所述的檢測單元，其中所述光發射單元發射的光的強度與所述光發射單元和所述光接收單元之間的距離的增加成比例地減小。
25.如權利要求14所述的檢測單元，其中所述光發射單元發射的光的強度與所述光發射單元和所述光接收單元之間的距離的平方成反比地減小。
26.一種能用於成像裝置的墨水液面檢測裝置，包括用於存儲墨水的可縮小墨水存儲部分；用於接收光和產生對應於所接收光的強度的電信號，以及利用電信號確定可縮小的墨水存儲部分中的墨水液面的光接收部分；以及朝向所述光接收部分發射光以使得被所述光接收部分接收的光的強度隨著所述墨水存儲部分收縮而改變的光發射部分。
27.如權利要求26所述的墨水液面檢測裝置，其中光的強度對應於所述光發射部分和所述光接收部分之間的距離。
28.如權利要求26所述的墨水液面檢測裝置，其中所述光射部分直接朝著所述光接收部分發射光。
29.如權利要求26所述的墨水液面檢測裝置，其中所述光接收部分實時地連續確定墨水液面。
30.一種檢測一成像裝置的可變形存儲單元中的墨水液面的方法，包括朝向光傳感器發射光以使得被光傳感器接收的光的強度隨著墨水存儲部分的形狀的變化而變化；產生對應於所接收光的強度的電信號；以及利用所述電信號確定可變形墨水存儲部分中的墨水液面。
31.如權利要求30所述的檢測方法，其中所接收光的強度對應於可變形墨水存儲部分的尺寸。
全文摘要
一種成像裝置的墨水液面檢測裝置。該墨水液面檢測裝置包括墨水槽，所述墨水槽具有光接收傳感器和光源，它們被這樣設置使得朝向光接收傳感器發射的光的強度隨著收縮型墨水包的高度的變化而變化。
文檔編號G01F23/292GK1939740SQ200610137568
公開日2007年4月4日 申請日期2006年7月17日 優先權日2005年7月15日
發明者鄭成俊 申請人:三星電子株式會社