人眼可觀察的墨檢測器的製作方法

2023-05-18 07:09:26

專利名稱：人眼可觀察的墨檢測器的製作方法
人眼可觀察的墨檢測器
背景技術：
先前已經做出努力使顧客可以觀察噴墨印表機的墨盒中的墨量。其他的努力已經做出以製造和實現可靠的電墨供應檢測機構，其在顧客的墨盒幾乎沒墨時例如通過他們的 計算機屏幕或者發送給他們的印表機的電信號通知顧客。已經做出努力來使用稜鏡反射或折射的光束產生顧客可觀察的且可電檢測的墨 供應檢測裝置。此外，為了墨水平(ink level)檢測的目的，將稜鏡結構置於墨盒中。稱為全內反射(TIR)的光學原理與光束和稜鏡的該討論有關。當內部光線以一定 角度撞擊稜鏡的內部段時，發生TIR，所述角度大於關於光束和內部段法向的角度的(with respect to an angle normal tothe light beam and the internal segment)特定臨界 角。如果光束以所述特定臨界角或者以大於該特定臨界角的角度撞擊稜鏡段，並且如果稜 鏡外的折射率低於稜鏡內，例如當稜鏡被空氣包圍時，處於臨界角或臨界角以上的光不能 穿過到達稜鏡的外部。在這種情況下，所有所述光在稜鏡內反射。給定通常用來製造稜鏡 的材料(例如玻璃或聚合物材料)，這樣的稜鏡的臨界角通常介於40和50度的角度之間。先前與墨盒一起利用光和稜鏡以產生與墨盒內的墨水平有關的可讀光信號的努 力傾向於產生從電檢測或者人類可觀察角度來看都不清楚的信號。所產生的接通/關斷信 號通常不強烈。


本公開的實施例的特徵和優點通過參照以下詳細描述和附圖將變得清楚明白，其 中相似的附圖標記對應於類似(但是也許不完全相同)的部件。為了簡潔起見，具有先前描 述的功能的附圖標記或特徵可以結合或者可以不結合它們在其中出現的其他附圖來描述。圖1描繪了墨盒的實施例的半示意圖。圖2A描繪了光學稜鏡的實施例的半示意圖。圖2B描繪了光學稜鏡的另一實施例的半示意圖。圖3描繪了其中具有墨的墨盒的實施例的半示意圖。圖4描繪了印表機的實施例的一部分的半示意剖視圖。圖5A描繪了稜鏡的實施例的半示意側視圖。圖5B描繪了稜鏡的另一實施例的半示意側視圖。圖5C描繪了圖5B的稜鏡的半示意前視圖。圖6半示意性地描繪了來自依照實施例的各種不同稜鏡的面向用戶的顯示A、B、C 禾口 D0圖7A、圖7B、圖7C、圖7D和圖7E描繪了噴墨盒稜鏡壁的五個不同實施例的半示意 圖。圖8描繪了包括兩個稜鏡的墨盒的又一實施例的半示意圖。圖9描繪了 「U」形稜鏡的實施例的半示意透視圖。圖10描繪了墨盒實施例中的圖9的「U」形稜鏡的半示意透視圖。
圖11描繪了 「L」形稜鏡的實施例的半示意透視圖。
具體實施例方式本文公開的墨盒的實施例允許顧客對他/她的印表機瞥一眼或者利用等效的電 子裝置觀察到特定墨盒中剩餘的墨量。這是通過將發光二極體(LED)或者其他同等的光源 置於墨盒之內、之上或者附近，使得來自光源的光束能夠到達墨盒內的指定位置來實現的。 在一個非限制性示例中，光源正好置於墨盒底部的外面。墨盒本身有利地包含至少一個光 學稜鏡，光信號通過所述稜鏡精確地射到對用戶眼睛和/或對 被配置成記錄該光信號的電 檢測器開放的觀察窗口。基於墨盒中的墨水平，可以產生各種光信號。圖1示出了由基本上空心的主體23形成的墨盒1，其中LED 3置於右下角之下。 應當理解的是，LED 3通常被定位成使得來自LED 3的光向上傳播經過盒1並且進入可操 作地置於墨盒1的基本上空心的主體23的內部空間21內的稜鏡2中。在一些非限制性實 施例中，稜鏡2附接到墨盒內部空間21的底側10。稜鏡2的實施例通常小於墨盒1的內部 空間21的長度和寬度。這允許墨在墨盒內部空間21中在稜鏡2周圍來回自由流動，包括 在墨袋(ink pocket)6內自由流動，所述墨袋是稜鏡2與盒1的鄰近內壁5之間形成的空 間。光在特定反射部位4處以稜鏡2上形成的預定反射角從光學稜鏡2反射。(一個 或多個)反射角經常通過在稜鏡材料表面上以有角度切口切割稜鏡材料來形成。在一個實 施例中，所述預定反射角為45° ；並且在另一個實施例中，該角度從大約40°到50°變動， 這至少部分地取決於稜鏡2的材料。從稜鏡2反射的光束近似與光束的原始方向垂直地被引導出盒1。在一些情況下， 盒1的內壁5基本上是垂直的(vertical)(即內壁5的至少一部分是垂直的)並且平行於 原始光束，並且因此，反射的光束相對於盒1的垂直內壁5是水平的。然而，取決於與反射 部位4的入射角，光有可能以不同於水平的方向傳播離開盒1。在光通過適當的區域離開 盒1之前，光也有可能在墨盒1和稜鏡2附近多次反射(bounce)。從反射部位4引導出盒 1的該光束然後通過印表機8中的窗口 7(圖4中示出)可由用戶眼睛20觀察到或者可由 檢測器16(圖7A-7E中示出)檢測到，所述窗口 7鄰近盒1的內壁5。圖2A和圖2B示出了兩個不同的稜鏡2的實施例，每個稜鏡2上具有若干反射部 位4，並且以相對於稜鏡2基本上相同的角度(例如45° )形成每個反射部位4。圖2A示 出了反射部位4由稜鏡2的墨袋6側的鋸齒狀切口形成的實施例。圖2B示出了反射部位 4由稜鏡2的與墨袋6相對的壁上的一系列45°角度臺階形成的另一實施例。圖3示出了其中光學稜鏡2置於部分地填充了墨的墨盒1內部的實施例。稜鏡2 的這個實施例包括在與墨袋6相對的稜鏡2的一側切出的三個近似45°角度的反射部位 4。LED 3置於墨盒1之下並且在稜鏡2的正下方，使得LED 3的光向上照射並且撞擊所述 三個反射部位4。所述三個45°切口反射部位4又以與來自LED 3的原始向上的光束的方 向成大約90°的角度反射三個分離的光束。來自所述三個反射部位4的三個光束水平地 或者接近水平地穿過稜鏡2到達稜鏡2的墨袋6側。如圖3中所示，墨盒1中的墨處於達 到所述三個反射部位4的最低部位及其對應光束之上的水平。因此，所述三個光束的最低 光束被墨袋6中的墨阻擋，並且因而不能通過印表機8的(一個或多個)觀察窗口 7(圖4中示出)觀察到。未被墨袋6中的墨阻擋的另外兩個光束穿過墨袋6並且照射通過墨盒1 的內壁5以及通過印表機8的(一個或多個)觀察窗口 7，使得觀察者的眼睛20和/或檢 測器可以感知到它們。相信，依照全內反射(TIR)原理以及光線困難地或者一點也不困難地傳播通過墨 這一事實，光從LED 3傳播通過稜鏡2並且離開盒1。依照TIR原理，墨與稜鏡2之間的界 面(處於所述預定角度)以及空氣與稜鏡2之間的界面不同地反射/折射光。此外，如果 位於垂直稜鏡壁17與最密切(most nearly)鄰近的盒壁5之間的墨袋6包含低於反射部 位4的水平的墨，那麼光從該反射部位4傳播離開稜鏡2並且通過盒壁5和觀察窗口 7。當 來自稜鏡2的光束在它離開稜鏡2進入墨袋6時與空氣交接的時候，它基本上無折射地傳 播通過空氣並且以垂直於原始光束的角度(例如，如果反射部位4為大約45° )撞擊墨盒 1的內壁5，從而穿過觀察窗口 7。如果稜鏡2與墨盒壁5之間的墨袋6填充墨到高於稜鏡2中的反射部位4之一的 水平，那麼從該反射部位4反射的光基本上被墨阻擋。這防止該光經過墨袋6傳播到墨盒 壁5。因此，當存在足夠的墨以填充墨袋6到給定反射部位4的水平時，來自該給定反射部 位4的光永遠不會到達觀察窗口 7。例如，當墨容器1填充顏料型墨到圖3中所示水平時， 來自稜鏡2上的上面兩個反射部位4的光將照射通過觀察窗口 7，而來自最低反射部位4的 光將損失在墨中。然而，應當理解的是，當盒1中存在的墨是染料型墨時，一些微弱量的光 可能從甚至那些位於墨水平處或者墨水平之下的反射部位4到達觀察窗口 7。應當理解的是，如果墨袋6中的墨水平高於反射部位4的一部分而不是整個反射 部位4，那麼光信號可以從高於墨水平的反射部位4的那部分反射。這樣的光信號弱於從完 全高於墨水平的反射部位產生的光信號。因此，在本文公開的墨盒1的實施例中，有效地產生用於檢測墨水平的光信號的 現象通過決定光如何由稜鏡2內的反射部位4反射的TIR原理以及還通過從稜鏡2射出的 光可以基本上完全被墨阻擋這一事實而成為可能。如前所述，當墨以擋住給定反射部位4 的水平存在於墨盒1中時，光被阻止從稜鏡2射出。但是，當墨不以擋住反射部位4的至少 一部分的水平存在於墨盒1中時，光的至少一部分射出稜鏡2並且產生可檢測和/或可視 的信號。更具體地，光束從相應反射部位4反射到垂直稜鏡壁17與墨袋6之間的界面。當 垂直稜鏡壁17的與反射部位4正對的區域被墨袋6內存在的墨擋住時(例如，墨袋相對充 滿了墨)，那麼來自該反射部位4的光束不能從垂直稜鏡壁17通過墨袋6射出並且離開墨 盒1。形成對照的是，當所述界面不被墨袋6中存在的墨覆蓋或擋住(例如，墨袋6相對缺 乏墨)時，來自該反射部位4的光束能夠從稜鏡2通過墨袋6射出並且離開墨盒1。當墨盒1被使用時，墨盒1內的墨水平降低，從而暴露附加的反射部位4以及垂直 稜鏡壁17的與這些反射部位4正對的那些區域。隨著墨袋6內的墨水平進一步被消耗並 且附加的反射部位4變得暴露於墨水平之上，單獨的光帶(對應於暴露的反射部位4)持續 「接通」並且順序地添加和顯示在可視顯示上，從而提供到何時盒1中的墨供應被用完的遞 減計數。現在參照圖4，用戶將被填充的墨盒1插入印表機8中。如果墨 盒1裝載正確，那 麼供應燈可以在印表機8的觀察窗口 7中的未被點亮的垂直燈串9的頂部照亮以指示墨盒1的正確安裝。依照圖4中所示的模式，用於每個盒1的一個或多個頂部燈被照亮，從而指 示正確的安裝。每個盒1具有用戶可以觀察的對應垂直燈串9，串9中照亮的燈的數量取決於各盒 1中存在的墨量。隨著更多的墨被使用，附加的燈將變得可視。當特定墨盒1為空時，供應 燈於是可以閃爍以指示用戶應當更換該特定盒1。在圖4中，印表機8的特定部分被示出具有觀察窗口 7和水平行的六個燈串9，每 個燈串對應於六個不同的墨盒1之一。此外，每個燈串9具有可以被照亮並顯示給用戶的 四個燈。應當理解的是，串9中燈的數量對應於對應盒1中反射部位4的數量。當完全點 亮時，每個單獨的燈一起形成燈的垂直列或串9。在圖4所示的特定實施例中，頂部水平行 的燈當點亮時指示墨盒1被正確地插入。應當理解的是，當串9中下一個燈(從頂部燈往 下)被照亮時，對應盒1中的墨供應已經消耗到暴露反射部位4的水平，從而允許用戶觀察 到來自該反射部位4的光。因此，對於其中兩個、三個或四個燈被照亮的燈串9而言，盒1 中的墨正被消耗並且在某種程度或另一程度上正變得更接近耗盡。耗盡的程度根據垂直串 9中點亮的燈的數量估量。在該實施例中，當墨盒1基本上為空時，所述六個垂直燈串9的 每一個中的所有燈都被照亮。當墨盒1基本上填滿時，除了指示正確插入的每列的頂部燈 之外，沒有燈被顯示。圖4描繪了可以向用戶提供的觀察窗口 7中的可視顯示的各種實施例之一。應當 理解的是，各彩色燈串9的厚度可以通過改變各墨盒1中的反射部位4的長度或配置來改 變。然而，應當理解的是，為了實現希望的反射特性，從稜鏡2切出反射部位4的角度(例 如近似為45° )應當保持在希望的範圍內以便實現精確地傳播到觀察窗口 7的來自稜鏡2 的光束。例如，只要以正確的角度切割反射部位4，那麼更 薄的垂直燈串9可以通過構造具 有基本上水平方向上更窄的長度的反射部位4來實現，而更厚的垂直燈串9可以通過構造 水平方向上更厚的反射部位4來實現。在該特定實施例中，即使主要針對觀察者的眼睛20 而設計，有關該顯示的信息也可以被電檢測系統(圖4中未示出)記錄。可替換的可視顯示也可以通過改變稜鏡2的幾何形狀來實現。圖5A和圖5B說明 了這樣的變化的兩個示例。圖5A和圖5B中分別顯示的每個實施例雖然看起來不同於圖 2A和圖2B，但是為來自稜鏡2底部的LED3的光束提供了 45°的反射部位4。在圖5A的實 施例中，保持了基本的直角三角形稜鏡形狀(因為直角三角形稜鏡的整個斜邊相對於來自 LED 3的垂直指向光束成45°角度)。然而，在圖5A的稜鏡2中不存在切口部分。這樣的 實施例能夠將光束反射到觀察窗口 7，如圖5A中所示。應當理解的是，這種實施例中的光 的強度通常不足夠亮得可由用戶容易地進行觀察。在圖5B中所示稜鏡2的另一實施例中， 在稜鏡2面向墨袋6的垂直壁17上存在一系列三個鋸齒狀45°切口 18(圖5B中示出)。 這些切口 18不用作反射部位4，而是用作實際上將光反射回稜鏡2的區域。是這些切口 18 正上方和正下方的垂直稜鏡壁17中的未切割矩形區域19使得光能夠離開稜鏡2進入墨袋 6。從這些矩形區域19射出的光是眼睛20或電子檢測器16 (參見圖7A-7E)實際感知的光。 從這些區域19射出的光從稜鏡2的其他區域中的反射部位4射出。圖5C示出了觀察者將看見的圖5B的稜鏡2的前視圖。該用戶的視圖實際上是面 向墨袋6的稜鏡壁17的視圖。切口區域18不反射光信號，而切口區域18上方和下方的矩 形區域19反射光信號。
圖6描繪了可替換可視顯示的示例A、B、C和D，其可以基於稜鏡2的幾何形狀以及特別地基於反射部位4的形狀來實現。例如，圖6中的顯示A和D說明了當類似於圖5B 和圖5C中示出的實施例，通過在稜鏡2中形成使得光在稜鏡2內反射的切口 18以及使得光 反射出垂直稜鏡壁17的區域19而形成稜鏡2時，燈串9中的燈看起來將如何。顯示D說 明了其中稜鏡2具有三個反射部位4的實施例。圖6中的顯示B說明了一系列跨觀察窗口 7延伸的水平光帶，其由跨稜鏡2的整個側面水平地延伸反射部位4而產生，所述反射部位 4將來自LED 3的光作為筆直水平帶反射出垂直稜鏡壁17。圖6中的顯示C示出了光帶中 的間隙，其可以通過跨反射部位4水平地構造間斷部分來形成。在一個實施例中，這些間斷 部分通常以光不以90°朝垂直稜鏡壁17反射的角度切出。在另一個實施例中，反射部位4 包括在水平地橫跨反射部位4的間斷部分處的非反射材料。這些間斷部分的效果在於，觀 察者看見一系列彼此水平定位的離散光部分而不是實心水平帶。這樣的實施例並不預期是 限制性的，而是示出通過其可以實現各種可視光信號的一些一般技術。圖7A、圖7B、圖7C、圖7D和圖7E示出了墨盒1和稜鏡2的五個稍微不同的實施 例，所有這些實施例都在稜鏡壁17的墨袋側、稜鏡壁17的相對側24或者墨盒1的內壁5 上的墨袋6的相對側採用了凹口 11或突出物11』。當墨填充凹口 11的全部或部分或者擋 住突出物11』時，凹口 11或突出物11』用於光中斷功能。儘管圖7A-7E中示出的LED 3被定位成將光束引導到反射部位4之一，但是應當 理解的是，LED 3可以被定位成將光束引導到每個反射部位4，從而可以產生多個光信號 (一些光信號通過壁5離開盒1，其他光信號通過底部10離開盒1)。這些實施例包括附加的反射部位4』，其朝墨盒1的底部10引導光。在圖7A、圖7B 和圖7C的實施例中，來自稜鏡2中的反射部位4的光束通過附加的反射部位4』被引導到 凹口 11，該凹口是從稜鏡壁17的一區段切出的。在圖7D的實施例中，附加的反射部位4』 向下引導光通過墨袋6。在圖7E的實施例中，附加的反射部位4』向下引導光通過稜鏡2。在圖7A和圖7B的情況下，凹口 11沿著垂直稜鏡壁17向下一直延伸到墨盒1的 底部10。這些凹口 11在稜鏡2中形成凹陷R，其增大了墨袋6的體積。在圖7C中，凹口 11 被切出以沿著垂直稜鏡壁17向下部分延伸，從而形成比圖7A和圖7B中所示更小的凹陷R。 應當理解的是，該更小的凹陷R同樣在一定程度上增大了墨袋6的體積。在圖7D中，突出 物11』通過在從形成墨袋6 —側的墨盒1的壁5突出的一塊材料15上放置附加的反射部 位4』來構造。在圖7E中，直接來自光源3的光束被引導到凹口 11，其沿著與垂直稜鏡壁 17相對的稜鏡2的壁24定位在反射部位4與盒1的底部10之間。該凹口 11形成凹陷R， 其增大了內部空間21的體積。應當理解的是，當該凹口 11在其中具有墨時，光在其甚至進 入稜鏡2之前就被阻擋。圖7A示出了具有使水平光信號反射經過墨袋6且離開墨盒1並且使垂直光信號 從稜鏡壁17上的第二反射部位4』向下反射且離開墨盒1的底部10的能力的實施例。應 當理解的是，在圖7A的實施例中，由於墨袋6和凹口 11填充了墨，因而光信號在這些特定 點處被阻擋而不能離開墨盒1。然而，應當理解的是，從墨盒1的不同部分發射的兩個分離 的光信號可以由電檢測、人眼20或者這二者的組合記錄(當墨水平降低到使得阻擋不發生 時)。如前所述，在圖7A和圖7B中，凹口 11從垂直稜鏡壁17切出，使得它延伸到墨盒1的底部10。如果在墨袋6中存在任何量的墨，那麼它很可能阻擋光通過凹口 11。因此，在 圖7A中，沒有光信號將從墨盒1發射(除了在高於墨水平的那些反射部位4處)，並且在圖 7B中，光信號將從接收光束的所有反射部位4射出墨盒1。圖7A和圖7B的凹口 11尺寸不 同，但是它們實現了相似的結果。圖7A和圖7B的變體實施例可以通過如圖7E中所示將凹口 11置於稜鏡2的與垂 直稜鏡壁17相對的壁24上來實現。如前所述，如果光源3置於凹口 11的正下方，那麼當 在墨盒1中留下非常少(如果有的話)的墨時，光信號將被檢測到，因為墨處於阻擋光進入 稜鏡2的位置。像圖7A的實施例一樣，圖7E的實施例也包括使水平光信號反射經過墨袋 6且離開墨盒1的側面5並且使垂直光信號從垂直稜鏡壁17上的第二反射部位4』向下反 射且離開墨盒1的底部10的能力。現在參照圖7D，凹口 11被形成，使得它從盒1的內壁5突出。在該實施例中，凹口 11包括接收來自反射部位4的重新定向的光的第二反射部位4』。第二反射部位4』一直向 下引導光通過墨袋6(當墨水平使得光能夠通過時)到達盒1的底部10。如同圖7A和圖 7B的實施例一樣，圖7D的實施例被設計成使得如果在墨袋6中存在任何量的墨，那麼它很 可能阻擋光通過盒1，從而阻止光信號到達電檢測器16或用戶眼睛20。圖7C中的凹口 11(不像圖7B中所示)並不一直沿著垂直稜鏡壁17向下延伸，而 是被配置成沿著壁17向下延伸一小段距離。其結果是，(從反射部位4、4』反射的)光在凹 口 11中不存在墨時通過凹口 11射出。在經過凹口 11之後，光束在凹口 11的底側重新進 入稜鏡2並且沿著稜鏡2向下傳播到墨盒1的底部10，作為由電檢測器16檢測或者由用戶 眼睛20觀察的光信號。圖7C的這個較小的凹口 11早於圖7A、圖7B和圖7D的凹口 11產 生光信號，這至少部分地因為當所述較小的凹口 11為空時，墨將仍然存在於墨袋6(圖7A、 圖7B和圖7D的光信號通過其傳播)和整個墨盒1中。
圖8中示出的墨盒1的實施例舉例說明了可以一起或單獨採用的兩個不同方面。 在第一方面，圖8示出了其中傾斜墨盒1以產生墨盒1中的墨在墨盒1的一端(與其中形 成墨袋6的端部相對)累積的情形的實施例。這導致墨袋6比墨盒1的相對側的區域更早 短缺墨。該相對側通常是從其將墨分發給印表機8的墨盒1的區域。這樣的定位導致即使 當一定量的墨仍然留在墨盒1中時也觸發墨水平檢測功能以顯示低水平的墨。因此，在墨 盒1完全為空之前，警告用戶需要準備用新盒更換舊盒。在所述兩個不同方面的第二方面，圖8示出了在墨盒1中使用兩個分離的光學稜 鏡2、2』，右邊的稜鏡2是前面所描述的稜鏡，左邊的稜鏡2』形成用於至少一個所述光信號 的第二反射部位4』。稜鏡2與內壁5形成墨袋6並且在稜鏡2與墨袋6相對的一側具有 由45°切口組成的反射部位4。稜鏡2的這個實施例值得注意的是，除了前面提到的反射 部位4之外，具有為45°切口的一個反射部位4」，其在其他反射部位4的相反方向上反射 來自LED 3的垂直光束。更特別地，該反射部位4」在遠離墨袋6且朝向第二稜鏡2』的方 向(即垂直於原始光束)上引導光束，所述第二稜鏡在該實施例中放置在第一稜鏡2的左 邊。第一稜鏡2左邊的第二光學稜鏡2』通常小於第一稜鏡2並且與第一稜鏡2形成 第二墨袋6』。第二稜鏡2』可以沿著底部10置於稜鏡2和盒1的與墨袋6相對的端部之間 的任何位置。應當理解的是，第二稜鏡2』被定位成越靠近分發器22，則可以檢測到越低水平的墨。第二稜鏡2』具有至少一個45°切口，其形成接收來自第一稜鏡2的反射部位4」 的光束的第二反射部位4』。然後，第二稜鏡2』上的反射部位4』反射該光束，使得光直接向 下傳播到其中可以檢測該光的墨盒1的底部10。當該第二墨袋6』中的墨水平高得足以阻 擋光束通過該第二墨袋6』傳播到第二稜鏡2』時，那麼第二墨稜鏡2』不產生光信號。圖8涉及第二稜鏡2』的方面用來提供一種系統，由此墨盒1中的不同墨水平可以 在每個稜鏡2、2』的不同位置處檢測。由於墨從第一墨袋6比從第二墨袋6』更早耗盡，因 而由第一稜鏡2產生並且通過第一墨袋6引導出墨盒壁5的光束可以早於從第一稜鏡2傳 送到第二稜鏡2』並且離開墨盒1的底部10的光束被檢測到。當如圖8中所示這種雙稜鏡 2、2』布置與墨盒1的傾斜位置方面相結合時，在墨盒1中的墨完全耗盡之前甚至產生來自 第二稜鏡2』的光信號。結合這兩個方面的該非限制性實施例可以用在採用可視光信號(例 如從第一稜鏡2射出墨盒壁5的光信號)和可電檢測光信號(例如從第一稜鏡2射到第二 稜鏡2』並且向下通過墨盒1的底部10的光信號)的系統中。應當理解的是，任何檢測配 置可以用在這樣的實施例中，例如，所有的光信號可以由用戶觀察，或者來自第一稜鏡2的 光信號可以可電檢測，而來自第二稜鏡2』的光信號可以可由用戶觀察。此外，像圖7A和圖7E —樣，圖8也具有使光信號從墨盒1的側面5以及墨盒1的 底部10離開的方面。因此，再次，從墨盒1的不同區域發射的兩個分離的光信號可以被電 檢測、人眼20或者這二者的組合記錄。現在參考圖9，稜鏡2」的另一實施例被示為方形化「U」形狀，「U」的兩個端部E1、 E2被配置成位於墨盒1的底部10 (該圖中未示出)上。光源3產生光束，其從端部之一 El 進入稜鏡2」並且沿著「U」的一側向上傳播到第一反射部位4，該第一反 射部位是「U」形稜 鏡2」的第一垂直轉彎處的45°切口。該第一反射部位4成90°地反射光，使得它穿過上 下倒置的「U」形稜鏡2」的頂側T筆直地傳播。沿著穿過稜鏡2」的頂側T的路徑，光束到 達基本上形成「U」的頂側T中的完整三維空間或切口的通道12。從第一反射部位4傳播的 光離開稜鏡2」的一個區段並且穿過通道12傳播到其中稜鏡2」的頂側T在通道12的另一 側再繼續的位置。稜鏡2」的頂側T因此被分成兩個分離的區段S1、S2，區段S1、S2之一為 通道12之前的部分，區段S2、S1中的另一個為通道12之後的部分。應當理解的是，這兩個 區段S1、S2是不連續的，但是光學對準的。因此，如果通道12沒有充分地填充墨，那麼光束 可以容易地穿過通道12並且再繼續通過稜鏡2」的頂側T的第二區段S2傳播。在稜鏡2」的第二區段S2中，在與通道12間隔一定距離處，存在凹口 13 (形成另 一通道C)，其不同於通道12，不形成分開稜鏡2」的完整三維空間。相反地，凹口 13，C是近 似一半延伸進入頂側T的寬度以及一半橫跨通過頂側T的光路的切口。這樣，凹口 13，C將 第二區段S2的一部分分成兩個相對的端部S2E1、S2E2。因此，先前通過通道12傳播(墨不 存在時)的光束的近似一半能夠無中斷地傳播通過頂側T，S2的緊鄰凹口 13，C的部分14。 光束的另一半能夠穿過第二區段的第一相對端部S2E1並且然後在凹口 13，C不存在墨的情 況下穿過凹口 13，C。應當理解的是，光束然後穿過第二區段的第二相對端部S2E2。因此， 光束在凹口 13，C被墨擋住時用作半信號，並且在凹口 13，C未被墨擋住時用作全信號。在穿過凹口 13，C和/或部分14之後，光然後遇到由「U」形稜鏡2」的第二垂直轉 彎處的45°切口形成的另一反射部位4』。該第二反射部位4』成90°地反射光，從而將光 向下引導到「U」形稜鏡2」的第三側且朝向墨盒底部10。光束作為要被電檢測和/或由眼睛20檢測的光信號離開墨盒1。為了確保該第二反射部位4』向下反射光以便被檢測，而不 管墨水平是否位於或者高於反射部位4』，將反射部位4』設計成具有圍繞它的永久空氣袋 (未示出)。空氣袋的形成可以通過在反射部位4』周圍提供額外的稜鏡2」材料(例如玻 璃或聚合物材料)層來實現。該額外層被定位成使得在它與第二反射部位4』之間存在空 氣空間。空氣袋確保了 「U」的第三側的第二反射部位4』總是向下反射光以便被檢測。在圖10中，圖9的「U」形稜鏡2」被示出置於墨盒1的實施例中。該雙區段稜鏡 2」具有從墨盒1的底部10產生並且可通過底部10檢測的光信號。在圖10所示的實施例 中，墨正擋住凹口 13，C。這導致較弱的光信號被檢測到，因為光束通過頂側T，S2的部分14 傳播的部分被檢測到，而光束遇到填充的凹口 13，C的部分被阻擋而不能進一步傳播並且 因而不被檢測到。圖10的實施例也包括一系列四個光學稜鏡2，其在高度上是漸變的，置於「U」形稜 鏡2」的右邊。這些光學稜鏡2中的每一個在每個稜鏡2的頂部具有45°的反射部位4，其 中每個反射部位4位於相距盒1底部10的不同高度。當墨袋6中的墨水平低於相應的反 射部位2時，四個分離的光束穿過墨袋6傳送到墨盒1的右壁5。如前所述，當墨袋6中的 墨消耗到低於特定反射部位4的水平時，每個光束變得有效(即不被阻擋)。如圖10所示，墨盒1處於傾斜的位置。在圖10中，傾斜角度近似為10°，但是應 當理解的是，這不是限制性方面。在該非限制性實施例中，所述四個分離的稜鏡2的反射部 位4產生射到墨盒壁5並且被用戶眼睛20觀察到或者被電檢測的光信號，最高的稜鏡2產 生第一可檢測信號，次高的稜鏡2產生第二可檢測信號，依次類推。至少部分地由於盒1的 傾斜位置，到第四稜鏡2產生可檢測信號時，墨盒1仍然近似半滿。到墨達到一定水平，使得「U」形稜鏡2」產生全可檢測光信號時，墨在很大程度上 更接近耗盡。由於墨盒1處於傾斜位置，「U」形稜鏡2」中的通道12在凹口 13，C之前變為 空。如前所述，這導致較弱的信號，至少直到凹口 13，C沒有墨為止。像圖9的實施例一樣， 接收並且反射全光束或部分光束的第二反射部位4』可以由空氣袋(未示出)包圍，使得即 使當反射部位4』低於墨水平時，也可以反射光束。當墨消耗到一定水平，使得光束穿過凹 口 13，C時，全信號於是產生。應當理解的是，當該最後的信號被電子檢測器16檢測到時， 印表機8可以產生告知用戶盒1真正接近為空的消息。圖11描繪了雙段稜鏡2」』的又一實施例。在圖11中，雙段稜鏡2」』包括通道 12 (將頂側T分開成段Si、S2)和凹口 13，C(部分地將第二段S2分開成相對的端部S2E1、 S2E2)，但它是「L」形而非U形。光首先在「L」的短側被引導通過稜鏡2」，的一個端部E1， 反射離開第一反射部位4並且沿著「L」的頂側或長側T傳播通過通道12、凹口 13，C和緊 鄰凹口 13，C的部分14並且到達「L」的另一端部E2。稜鏡2」』的另一端部E2包括兩個附 加的反射部位4』、4」，其中一個4』成90°地朝另一個4」反射光。另一個附加的反射部位 4」然後成90°地(即相對於從第一反射部位4反射的光束成180°地)反射該光，使得它 向後朝反射部位4傳播。像圖9和圖10的實施例一樣，接收並且反射光束的第二和第三反射部位4』、4」中 的每一個由空氣袋(未示出)包圍，從而確保不管墨水平如何，反射部位4』、4」都反射它們 接收的任何光束，所 述空氣袋由與附加的反射部位4』、4」間隔一定距離且包圍這些附加的 反射部位的額外的稜鏡2」』材料層提供。光向後通過凹口 13，C和通道12射向第一反射部位4。在一個實施例中，第一反射部位4被配置成接收所有反射的光並且朝光最初進入稜鏡 2」』所在的端部El處的墨盒1的底部10成90°地反射接收的光(如果反射部位4高於墨 水平)。相信，稜鏡2」』的這種配置設計時特別地考慮了空間和能量因素，使得LED 3和電 檢測器16或觀察窗口 7可以彼此靠近地放置。在另外的實施例(圖11中示出)中，稜鏡2」』 (以及特別是反射部位4)可以被配 置成使得通過頂側T返回的光束足夠寬，從而光束的一部分被第一反射部位4反射，並且光 束的另一部分不被第一反射部位4向下反射。不被反射的部分直接穿過稜鏡壁17(即當墨 不擋住壁17的該部分時)並且離開墨盒內壁5到達其中它可以被人眼20觀察的觀察窗口 7。應當理解的是，這種配置使得在盒1周圍的不同區域可電檢測和可人觀察盒1中的墨水 平。因此，像圖7A、圖7E和圖8 —樣，圖10和圖11的實施例能夠使光信號(其 垂直 於光束的原始方向且平行於墨盒1的底部10)反射經過墨袋6且離開墨盒1的壁5並且使 另一光信號(其平行於光束的原始方向且垂直於墨盒1的底部10)反射離開墨盒1的底部 10。因此，再次，兩個分離的光信號可以被電檢測、人眼20或者這二者的組合在墨盒1的兩 個不同區域處記錄。儘管已經詳細地描述了若干實施例，但是本領域技術人員應當清楚明白的是，所 公開的實施例可以加以修改。因此，前面的描述應當被認為是示例性的而不是限制性的。
權利要求
一種被配置成容納墨的墨盒(1)，該墨盒(1)包括基本上空心的主體(23)，其包括內部空間(21)和基本上連續的內壁(5)；以及在所述主體(23)的內部空間(21)中的光學稜鏡(2，2」，2」』)，所述光學稜鏡設置在相距連續內壁(5)的預定距離處，使得稜鏡壁(17)和墨盒(1)的連續內壁(5)限定了墨袋(6)，該光學稜鏡(2，2」，2」』)包括處於相對於所述空心主體(23)的底部(10)的光學稜鏡(2，2」，2」』)的預定高度、以被配置成通過所述光學稜鏡(2，2」，2」』)反射來自光源(3)的光的角度形成的至少一個反射部位(4)；其中如果所述墨袋(6)中存在低於所述至少一個反射部位(4)的至少一部分的水平的墨，那麼該墨不阻擋從所述至少一個反射部位(4)的所述至少一部分反射的光在所述預定高度穿過所述墨袋(6)傳播，使得該反射的光能夠在外部觀察到。
2.權利要求1的墨盒(1)，其中稜鏡(2，2」，2」』)包括多個分離的反射部位(4)，每個分 離的反射部位⑷位於相對於底部(10)的光學稜鏡(2，2」，2」』 )的不同預定高度處，其中 每個分離的反射部位(4)產生分離的光反射，所述分離的光反射在與從其產生分離的光反 射的分離的反射部位(4)對應的預定高度傳播通過光學稜鏡(2，2」，2」』)且穿過墨袋(6)， 條件是墨袋(6)中的墨不阻擋分離的光反射在對應的預定高度傳播，並且其中在對應的預 定高度的分離的光反射中的每一個能夠作為分離的光信號在外部觀察到。
3.權利要求1和2中任何一項的墨盒(1)，還包括被配置成在所述預定高度反射光的 多個分離的反射部位(4)，其中分離的反射部位(4)中的每一個產生分離的光反射，所述分 離的光反射在所述預定高度在與在所述預定高度傳播的其他分離的光反射中的每一個不 同的橫向位置中傳播通過光學稜鏡(2，2」，2」』)且穿過墨袋(6)，條件是墨袋(6)中的墨不 阻擋分離的光反射在所述預定高度通過墨袋(6)傳播，並且其中這些分離的光反射能夠作 為分離的光信號在外部觀察到。
4.權利要求1-3中任何一項的墨盒(1)，其中主體(23)被定位成使得當墨的至少一部 分仍然存在於主體(23)中時，該墨不阻擋所述至少一個光反射在所述預定高度穿過墨袋 (6)傳播。
5.權利要求1-4中任何一項的墨盒(1)，其中所述連續內壁(5)包括在其一部分上的 至少一個附加的反射部位(4』)，所述附加的反射部位(4』)i)進一步限定墨袋(6)，ii)位 於所述預定高度，並且ii i)被配置成如果墨袋(6)中的墨不阻擋光學稜鏡(2，2」，2」』)的 所述至少一個反射部位(4)反射的光在所述預定高度穿過墨袋(6)傳播，則接收並反射由 所述至少一個反射部位(4)反射的光。
6.權利要求1-5中任何一項的墨盒(1)，還包括光學稜鏡(2，2」，2」』)的第二反射部位(4)，其位於與所述預定高度不同的第二預定高度；光學稜鏡(2，2」，2」』 )的第三反射部位(4』)，其被配置成接收從第二反射部位(4)反 射的光；以及在面向墨袋(6)的稜鏡壁(17)中形成的凹口(11)，該凹口 (11)是從稜鏡(2，2」，2」，) 的區域切出的，所述區域完全與從第三反射部位(4』)延伸到空心主體(23)底部(10)的光 路相交，從而在光學稜鏡(2，2」，2」』 )中形成增大墨袋(6)的體積的凹陷(R)；其中如果凹陷(R)中不存在墨，那麼光在所述光路上從第三反射部位(4』 )穿過凹口(11)傳播並且離開底部(10)。
7.權利要求1-6中任何一項的墨盒(1)，還包括在與面向墨袋(6)的稜鏡壁(17)相對 的稜鏡壁(24)中形成的凹口(11)，該凹口(11)是從稜鏡(2，2」，2」』)的區域切出的，所述 區域完全與從空心主體(23)的底部(10)延伸到所述至少一個反射部位(4)的光路相交， 從而在光學稜鏡(2，2」，2」』 )中形成增大內部空間(21)的體積的凹陷(R)，其中如果凹陷 (R)中存在墨，則阻止光進入稜鏡(2)。
8.權利要求1-4中任何一項的墨盒(1)，其中稜鏡(2，2」，2」』)包括兩個不連續但是光 學對準的區段(S1，S2)以及位於這兩個區段(S1，S2)之間的通道(12)，並且其中如果通道(12)中不存在墨，那麼光在從這兩個區段(S1，S2)中的第一區段(Si)穿過通道(12)並進 入這兩個區段(S1，S2)中的第二區段(S2)的光路上傳播。
9.權利要求8的墨盒(1)，其中光學稜鏡(2，2」，2」』)還包括在該稜鏡(2，2」，2」』 ) 的區域處形成的凹口(13)，所述區域部分地與第二區段(S2)中的所述光路相交，使得凹口(13)部分地將第二區段(S2)分成兩個相對的端部區(S2E1，S2E2)，其中凹口(13)形成另 一墨通道(C)，並且其中在光在所述光路上從第一區段(Si)傳播穿過所述通道(12)且進入 第二區段(S2)的第一相對端部區(S2E1)之後，如果所述另一通道(C)中不存在墨，那麼光 的一部分通過第一相對端部區(S2E1)傳播穿過所述另一墨通道(C)且進入第二區段(S2) 的第二相對端部區(S2E2)。
10.權利要求9的墨盒(1)，其中所述至少一個反射部位(4)被配置成引導光通過所述 通道(12)和所述另一通道(C)，並且其中稜鏡(2，2」，2」』 )還包括至少兩個附加的反射部 位(4』，4」)，所述至少兩個附加的反射部位(4』，4」)中的第一反射部位(4』 )被配置成i) 在光穿過所述通道(12)和所述另一通道(C)之後接收該光，並且ii)將該光傳送到所述至 少兩個附加的反射部位(4』，4」)中的第二反射部位(4」)，以及所述至少兩個附加的反射部 位(4』，4」)中的第二反射部位(4」)被配置成通過所述另一通道(C)和所述通道(12)將 所述光傳送回到所述至少一個反射部位(4)，所述至少一個反射部位(4)被配置成使得i) 被反射回來的所述光的一部分接觸所述至少一個反射部位(4)且被引導出空心主體(23) 的底部(10)，以及ii)被反射回來的所述光的另一部分不接觸所述至少一個反射部位(4) 且直接傳播離開面向墨袋(6)的稜鏡壁(17)，從而分開該光以形成從墨盒(1)的分離部分 發射的兩個可檢測信號。
11.權利要求1-7中任何一項的墨盒(1)，還包括被定位成與和面向墨袋(6)的稜鏡壁 (17)相對的稜鏡壁(24)間隔一定距離的第二光學稜鏡(2」)，該第二光學稜鏡(2」)包括具有第一反射部位(4)的第一區段(Si)；與第一區段(Si)不連續且與第一區段(Si)光學對準的第二區段(S2)，該第二區段 (S2)具有被配置成接收從第一反射部位(4)反射的光且將該光引導出空心主體(23)的底 部(10)的第二反射部位(4』 )；以及位於第一和第二區段(S1，S2)之間的通道(12)，其中如果通道(12)中不存在墨，那麼 光在所述光路上從第一區段(Si)傳播到第二區段(S2)中。
12.權利要求1的墨盒(1)，其中光學稜鏡(2，2」，2」』)包括兩個反射部位(4，4」)，一 個反射部位(4)處於所述預定高度並且另一個反射部位(4」)處於第二預定高度，並且其 中墨盒(1)還包括附加的光學稜鏡(2』)，其被定位成鄰近所述光學稜鏡(2，2」，2」』 )以限定光學稜鏡(2，2」，2」』 )與所述附加的光學稜鏡(2』 )之間的第二墨袋(6』)，該附加的光 學稜鏡(2』 )包括至少一個反射部位(4』)，其位於光學稜鏡(2，2」，2」』 )的所述兩個反射 部位(4，4」)中的另一個反射部位(4」)的第二預定高度並且被配置成如果第二墨袋(6』) 中的墨不阻擋由所述兩個反射部位(4，4」)中的另一個反射部位(4」)產生的光反射穿過 第 二墨袋(6』 )傳播，則接收且反射所述光反射。
全文摘要
一種被配置成容納墨的墨盒(1)包括基本上空心的主體(23)，其包括內部空間(21)和基本上連續的內壁(5)。盒(1)還包括內部空間(21)中的光學稜鏡(2，2」，2」』)，其設置在相距連續內壁(5)的預定距離處，使得稜鏡壁(17)和連續內壁(5)限定墨袋(6)。稜鏡(2，2」，2」』)包括處於相對於主體(23)底部(10)的預定高度的以被配置成通過稜鏡(2，2」，2」』)反射來自光源(3)的光的角度形成的至少一個反射部位(4)。如果墨袋(6)中存在低於所述反射部位(4)的至少一部分的水平的墨，那麼該墨不阻擋從所述反射部位(4)的所述部分反射的光在所述預定高度穿過墨袋(6)傳播，使得該反射的光可以在外部觀察到。
文檔編號G01F23/02GK101842240SQ200880113740
公開日2010年9月22日 申請日期2008年10月27日 優先權日2007年10月29日
發明者H·C·奧格爾, M·A·鮑德溫, R·L·斯塔瑟姆 申請人:惠普開發有限公司