專利名稱：液體使用的監(jiān)控的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體使用的監(jiān)控。它特別關(guān)系到高價(jià)格或者潛在地敏感性質(zhì)液體使用中高度精確的監(jiān)控。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有許多種過程和程序，其中液體材料的使用水平需要予以監(jiān)控。在其最簡單形式中需要保證存在足夠的液體以執(zhí)行所要求的任務(wù)，例如在諸如車輛燃料箱之類的儲藏容器中。在這些應(yīng)用中，盡管沒有很高的精度，一個浮子或者其它液體水平指示器控制著液體的容積，并且當(dāng)容積降低到低水平時可以觸發(fā)一個指示信號。
流量計(jì)可以提供稍微更精確的監(jiān)控，這種儀器例如包括在液體管路中的轉(zhuǎn)子或渦輪，后者可以直接或間接聯(lián)結(jié)到信號或控制元件上。所測量的旋轉(zhuǎn)數(shù)字被用來產(chǎn)生指示容積流量的信號。特別對于車輛加油站而言，這類旋轉(zhuǎn)儀表在燃料泵領(lǐng)域已經(jīng)充分地發(fā)展，并且在相當(dāng)大液體容積的供應(yīng)中提供足夠精確的測量。這類泵的電氣控制線路曾經(jīng)采用各種特征。例如美國專利No.3,990,607涉及一種汽油泵的繼電器控制線路，其中在每次配送操作以后泵的正常操作能夠恢復(fù)以前，需要鍵操作開關(guān)的瞬時閉合。
對于某些液體，需要比汽油一類商品更高的監(jiān)控精度水平。這些液體包括藥劑、某些化學(xué)處理劑、放射性或毒性材料和特殊用途的材料，例如在噴墨打印機(jī)中應(yīng)用的特殊用途打印墨水。一般，這些材料以給定的劑量應(yīng)用，即重復(fù)地從源容器中施加小量受控制的容積，而源容器在液體用完后重新灌滿或更換。
在噴墨印刷領(lǐng)域慣常監(jiān)控在供應(yīng)墨水盒中的剩余墨水容積，以便警示用戶何時更換墨水盒。在其最簡單的形式中，通過在墨水盒上的觀察窗口進(jìn)行監(jiān)控。在某些情況曾經(jīng)建議更加先進(jìn)的監(jiān)控。美國專利No.6,045,206披露一種操作噴墨打印機(jī)的方法，包括利用維護(hù)算法的步驟以控制維護(hù)動作的時間，并保持打印機(jī)在一段時間內(nèi)操作特性的歷史記錄，而根據(jù)歷史記錄在打印機(jī)隨后使用中改變其維護(hù)算法。
使用液體材料的完整記錄不但僅僅需要知曉操作特性和直接施加的容積，還需要知曉由于諸如在應(yīng)用中使用的設(shè)備灌注、凈化和清潔所造成的損耗。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明提供一種監(jiān)控液體使用的方法，其中液體以重復(fù)小量受控制的容積由應(yīng)用設(shè)備施加，該設(shè)備提供凈化、灌注和清潔步驟，并包括一個或多個液體泵作為液體的供應(yīng)或循環(huán)，在該方法中使用參數(shù)以可傳輸?shù)男问奖O(jiān)控和記錄，受監(jiān)控的參數(shù)包括應(yīng)用次數(shù)，凈化、灌注和清潔步驟的次數(shù)，和各液體泵的使用周期。
本發(fā)明還提供一種監(jiān)控液體使用的設(shè)備，用以監(jiān)控重復(fù)地使用小量受控制的液體容積，其中設(shè)備提供凈化、灌注和清潔步驟，并包括一個或多個液體泵作為液體的供應(yīng)或循環(huán)，其中使用參數(shù)以可傳輸?shù)男问奖O(jiān)控和記錄，受監(jiān)控的參數(shù)包括應(yīng)用次數(shù)，凈化、灌注和清潔步驟的次數(shù)，和各液體泵的使用周期。
目的是確保受監(jiān)控的參數(shù)基本上代表液體使用的完整記錄。如果確定在各次單獨(dú)應(yīng)用中的典型液體容積為已知，則應(yīng)用次數(shù)的記錄顯示使用中直接用去的容積。間接用去的容積，它可以當(dāng)作損耗，由設(shè)備凈化、灌注和清潔中用去的容積總數(shù)所顯示。損耗的容積或者可以直接測量，例如通過測定用于清潔設(shè)備的吸收材料所增加重量，或者間接地通過計(jì)算凈化、灌注和清潔步驟次數(shù)并乘以在這些步驟中日常例行消耗的容積。
本發(fā)明特別的優(yōu)點(diǎn)是液體泵使用的記錄，其泵的處理能力也可以決定，從而顯示所使用的總?cè)莘e，因此可以與其它參數(shù)所顯示的容積交叉核對。各使用液體總?cè)莘e的顯示之間的不符可警示用戶可能存在操作問題，例如設(shè)備的誤差或故障，并且容許立即采取補(bǔ)救行動。
為增加使用監(jiān)控的精度水平，或?yàn)樘峁┦褂弥懈郊拥慕徊婧藢Γ部赡芟ＭO(jiān)控其它參數(shù)，例如包括設(shè)備中開關(guān)和控制閥的開、關(guān)操作次數(shù)。
各元件的容積和/或相關(guān)動作較佳地由一個或多個微處理器監(jiān)控和控制，例如可編程序邏輯控制器。微處理器可以設(shè)置在殼體中或在應(yīng)用設(shè)備的一側(cè)，但也可在其遠(yuǎn)處。在一種方便的布置中一個微處理器形成設(shè)備的一部分，而另一個微處理器位于遠(yuǎn)處。遠(yuǎn)處位置對于減少現(xiàn)場人員的檢查時間是有利的，并且可以容許多處應(yīng)用場所從一個單獨(dú)的點(diǎn)上監(jiān)控和控制。微處理器可以配置成為可以通過作為直接電線連接、專用電話線、無線電連接或互聯(lián)網(wǎng)連接的傳輸路線接受電子數(shù)據(jù)。


圖1是液體使用監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。
具體的實(shí)施方案在本發(fā)明的一個合適的實(shí)施方案中，液體從一個可更換的、裝有一定初始液體容積的容器中供應(yīng)。由于容器中的起始容積和精確的消耗量均為已知，操作者可以預(yù)計(jì)容器中含有內(nèi)容消耗完畢的時間并準(zhǔn)備更換。這一精度也基本上容許完全用完容器中含有的存量，由此使容器的更換周期最大化并且消除在用完的容器中返回相當(dāng)容積液體的可能性。
本發(fā)明可應(yīng)用于所有需要特別注意液體的過程。它們可以單獨(dú)應(yīng)用或者在有些情況下可以在溶液或懸浮液中含有某些成分。實(shí)際上正是這些溶解或懸浮的成分使液體具有需要細(xì)心監(jiān)控使用的不平凡性質(zhì)。例如，液體或其成分可能是高價(jià)的并因?yàn)榻?jīng)濟(jì)的原因需要節(jié)約地使用。因此希望嚴(yán)格按照給定任務(wù)的需要而使用這些材料，并且有效地處理不是在過程中直接使用的任何材料。
在敏感材料的情況，特別是如果容易腐爛的性質(zhì)，在所有容器中含量用完以前必須更換。這可以通過記錄容器的“使用”日期和在應(yīng)用前核查該液體是否先于該日期而達(dá)到。核查可以通過在微處理器上設(shè)置程序，使操作者警覺失效日期是否臨近。微處理器程序也可以設(shè)置成在失效日期到達(dá)時停止供應(yīng)。本發(fā)明還具有可以容許這些潛在地有害性質(zhì)材料的核查和控制的優(yōu)點(diǎn)。
可能還希望通過批準(zhǔn)的供應(yīng)商把用畢的容器返回重新灌注。這可以保證更換的液體具有合格的質(zhì)量并對于成功的監(jiān)控所要求精確灌注容積。容器最好在合格重灌后密封，以便防止其含量篡改。對于處理敏感或危險(xiǎn)材料特別需要密封，因?yàn)檫@樣可以保護(hù)用戶免于與這些材料接觸。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，液體容器可以形成使用液體設(shè)備的整體中一部分。在該實(shí)施方案中，容器及形成一部分的設(shè)備部分二者均必須返回批準(zhǔn)的供應(yīng)商以便補(bǔ)充液體?？煞祷氐膯卧詈妹芊庖员Ｗo(hù)用戶避免與液體內(nèi)容接觸。
對于某些打印的任務(wù)，特別是那些采用敏感墨水者，需要監(jiān)控的關(guān)鍵參數(shù)是施加圖像的數(shù)目和系統(tǒng)運(yùn)動的記錄，特別當(dāng)其返回給供應(yīng)商重新灌注時。這些提供給操作者關(guān)于所生產(chǎn)和標(biāo)記產(chǎn)品數(shù)目有用的數(shù)據(jù)，和系統(tǒng)必須返回重灌的頻率。
可選地傳輸記錄的監(jiān)控可自動地實(shí)施。微處理器可配置傳遞警告信號，例如當(dāng)容器中液體大約將耗盡時。
單獨(dú)的容器可以標(biāo)記有一個或多個序列號或編碼。這有助于識別特定容器及其含有物。在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，在容器上記錄的序列號的形式也可以使其傳輸?shù)轿⑻幚砥髦?。這可使微處理器顯示在應(yīng)用的設(shè)備中存在于那一臺容器，并且還有利于需要提供更換容器時間的遙遠(yuǎn)控制。如果需要，微處理器可以編制程序，使設(shè)備的操作只有在它認(rèn)為該容器具有所批準(zhǔn)的序列號時才可以進(jìn)行，由此可防止在設(shè)備上安裝未經(jīng)批準(zhǔn)的序列號，從而防止使用未經(jīng)批準(zhǔn)的液體。例如可以通過條形碼或無線電頻率識別(RFID)標(biāo)簽進(jìn)行識別。
可能額外地要求微處理器在設(shè)備為更換的容器開啟以前，從操作者得到口令。這有助于保證只有適當(dāng)?shù)睾细竦娜藛T才能進(jìn)行更換。這一選項(xiàng)對于高度敏感的液體特別有用，例如潛在地危險(xiǎn)(諸如放射性)的材料。
在特別敏感材料的情況，可能要求對容器和設(shè)備上任何它所形成的部分配備一個可以顯示其存在的傳輸信號的引導(dǎo)裝置。引導(dǎo)裝置可以編制程序使其可發(fā)射或傳遞一個警告信號(又可以是RFID信號)，如果容器被從已知的可接受的位置移去。
本發(fā)明參照示意性部分剖開的側(cè)視附圖，進(jìn)一步描述按照本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)的一種樣式中安裝的噴墨打印機(jī)的噴墨頭。由于在打印過程中所使用的某些墨水的不尋常和敏感本質(zhì)，本發(fā)明適合于這一應(yīng)用。需要著重地指出，本發(fā)明不限于這一應(yīng)用或者所描述系統(tǒng)的特定式樣，而且并非在這一式樣中闡明的所有部件均代表本發(fā)明的基本特征。
在例子中可以注意到，噴墨打印機(jī)所使用的墨水可以包含一個從一種或幾種顏料或固體粒狀材料中選出的特殊指示劑。指示劑可以是一種類型，它可以給予沉積的圖像一種彩色，只有在日光或傳統(tǒng)的人工照明下可見，或者在日光或傳統(tǒng)照明下沒有明顯的彩色，但是在特殊照明下(例如紫外或LED(光發(fā)射二極管)光源)顯示其彩色。可替代地，指示劑可以是一種顏料或添加劑，可在施加磁性、電子或分光鏡裝置下顯示其存在。
在噴墨打印機(jī)墨水中使用的顏料類型的例子有金屬薄片、包括鐵酸鹽和其它氧化物的無機(jī)材料，其中包括過渡和稀土金屬氧化物；有機(jī)金屬復(fù)合物；有機(jī)材料，包括諸如蒽醌、芳基氨基化合物和喹吖(二)酮之類的高分子量芳香族化合物。通常使用顏料的特殊例子包括磁鐵礦石、鋇鐵氧體、鍶鐵氧體、氧化鐵、二氧化鈦、銅酞菁染料和碳黑。
噴墨打印機(jī)可以施加廣泛品種的圖像，包括書寫文字、數(shù)字、圖形、照相、圖片、標(biāo)識語、識別標(biāo)記、如前面所說的“在XX前售出”或“在XX前使用”日期，批號、詳細(xì)地址和一般文字。圖像所需精度依賴于任務(wù)和打印頭的先進(jìn)程度。
圖中所顯示的系統(tǒng)為用于詳細(xì)編碼的工業(yè)應(yīng)用，例如對生產(chǎn)線上產(chǎn)品施加批號。它包括打印頭10(標(biāo)記為“三叉戟超噴射”的類型)，固定在殼體20的前面。打印頭10具有多個帶墨水噴嘴11的內(nèi)部毛細(xì)管通道。在打印頭10內(nèi)各毛細(xì)管具有相關(guān)聯(lián)的壓電元件，他們受能量脈沖的控制而噴射墨水滴，后者共同地形成所需要的圖像。
主貯存器14用作墨水的主要容器，它具有進(jìn)口管16和出口管18和水平傳感器15。進(jìn)口管16包括流量計(jì)12，用于監(jiān)控墨水轉(zhuǎn)移的速度，和一個開關(guān)閥13。
在出口管18中的墨水饋送泵17使墨水通過一個在線的靜態(tài)混合器19，以便保證任何墨水中固體完全分散。從混合器19出來的管子18繼續(xù)通到位于較主貯存器14高的次級貯存器22。
次級貯存器22具有墨水水平傳感器23，它與泵17一起使次級貯存器22中的墨水維持在恒定的水平。從次級貯存器22的出口管路25通向灌注泵30和流量計(jì)31。
打印頭10攜帶一個成型蓋頂臂36，可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在軸38上，和一個彈簧壓載襯墊蓋頂板40，用來關(guān)閉和蓋住噴嘴11。
刮水器刀片39位于指出的位置39上，并且跨越打印頭10主體部分的寬度延伸。刮水器刀片39安裝在杠桿架41上，架41包括由電動驅(qū)動輪42移動的互相連接的杠桿。如圖所示，在架41上的一組杠桿在打印頭主體部分10的近端是可見的；在遠(yuǎn)端有一組相等的杠桿。在噴嘴11下面有吸收墊45，用來通過刮水器刀片39作用吸收從噴嘴11飛出的墨水，并且當(dāng)刮水器刀片39返回停放位置時接觸而除去任何在其上面剩余的墨水。
在打印操作開始時泵30被激活用墨水灌裝打印頭10。貯存器14和22的相對設(shè)置位置使它們由于高度的差別而可以通過打印頭10進(jìn)行虹吸，以保證打印頭10在均勻和低墨水進(jìn)給壓力下接受恒常的墨水流量。在最初灌注以后，泵30可以關(guān)閉，然后單獨(dú)地通過虹吸效應(yīng)和墨水饋送泵的作用達(dá)到墨水循環(huán)。
可編程序邏輯控制器50位于殼體20靠近頂部處，并通過電路接線(用虛線52表示)連接到系統(tǒng)中各元件?？刂破?0具有外部開口51，以便從一個相關(guān)的遙控控制器(未示)接受連接器。
在打印運(yùn)行以前，打印頭10是處于如圖所示的停止位置，其中蓋頂臂36牢固地使蓋頂板40頂緊在噴嘴11上。蓋頂臂36被移去，然后驅(qū)動輪42被激活操作杠桿架41，以便使刮水刀片39從停放位置移動到上部位置，少許高于噴嘴11。打印頭10然后被灌注，而噴嘴11由灌注泵30的動作所凈化。
刮水器刀片39然后由驅(qū)動輪42的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而被帶入行動，促使架41引起刮水器刀片39垂直地向下，并越過噴嘴以便除去其上面的任何剩余墨水。大部分噴頭表面上的墨水被刮水器刀片39的刮除作用所除去，并沉積于吸收墊45上。當(dāng)刮水器刀片39在其返回到停放位置而接觸吸收墊45時，在刀片39上的剩余墨水被除去。被刮水器刀片39所除去的墨水容積很容易地被吸收墊45所接納，并因此有效地從系統(tǒng)中除去，墨水保持在墊45內(nèi)，以至不能導(dǎo)致誤用，例如被未經(jīng)授權(quán)者使用。襯墊45在一系列打印運(yùn)行以后將被新襯墊所更換。
當(dāng)刮水器刀片39和刀片杠桿架41返回停放位置后，打印機(jī)就準(zhǔn)備做又一次打印運(yùn)行。在運(yùn)行結(jié)束時蓋頂臂36返回到圖中的蓋頂位置。如果蓋頂板40在其位置上，則控制器50可防止刮水行動被啟動，反之，如果刮水行動正在進(jìn)行中則可防止蓋頂臂36被操作。
遙遠(yuǎn)控制器通過激活打印頭10中的壓電元件指令規(guī)定圖像的圖形，例如通過送出受控制的電壓到打印頭10。這樣可有效地監(jiān)控施加的圖像數(shù)目。與控制器50一起它可以監(jiān)控這些和所有與打印關(guān)聯(lián)的動作即開關(guān)閥13的初始開啟、蓋頂臂36的蓋頂和脫開動作、刮水器刀片39的刮水動作、液體泵的激活次數(shù)和它們被操作的時間長度、通過流量計(jì)12和31的流量率和水平傳感器15和23所指示的水平?？刂破鬟€可以編程以監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)從其中取出的時機(jī)。施加標(biāo)記數(shù)目的計(jì)數(shù)對于產(chǎn)品的生產(chǎn)運(yùn)行特別有益，其中各產(chǎn)品接受諸如批號或出售日期一類的標(biāo)記，因?yàn)橛?jì)數(shù)可對在一次運(yùn)行中所生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)目提供方便的核對。受監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的記錄由控制器50執(zhí)行，它可以被遙遠(yuǎn)控制器或任何其它選定的控制單元所詢問。
當(dāng)貯存器14中墨水水平降低到接近需要重灌墨水時，水平傳感器15給出警告信號。它也容許對任何由控制器50從墨水的直接和間接使用的意識中計(jì)算得到的剩余容積中的漂移作任何調(diào)整。從其使用速度的意識它也可以精確地估計(jì)什么時候墨水將用盡，并由此得出重灌的緊迫性。
重灌或者可以直接通過把新鮮墨水移注進(jìn)入主貯存器14或者可以通過拆下貯存器14或甚至整個單元送往灌注站。對于敏感的或潛在地危險(xiǎn)性質(zhì)的墨水而言，拆除貯存器14或單元可能是較佳的選項(xiàng)，因?yàn)榭梢栽谑芸刂频臈l件下由合適的熟練人員進(jìn)行重灌。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控液體使用的方法，其中液體以重復(fù)小量受控制的容積由應(yīng)用設(shè)備施加，該設(shè)備提供凈化、灌注和清潔步驟，并包括至少一個液體泵作為液體的供應(yīng)或循環(huán)，在該方法中使用的參數(shù)以可傳輸?shù)男问奖O(jiān)控和記錄，受監(jiān)控的參數(shù)包括應(yīng)用次數(shù)，凈化、灌注和清潔步驟的次數(shù)，和各液體泵的使用周期。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，受監(jiān)控的參數(shù)還包括在設(shè)備中的開關(guān)和控制閥的開和關(guān)操作的次數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，液體從可更換的容器供應(yīng)，而該容器含有限定的初始液體容積。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，容器返回到經(jīng)過批準(zhǔn)的供應(yīng)商以便重灌。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，容器在批準(zhǔn)的重灌以后密封以防止篡改其內(nèi)容。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，容器形成使用液體的設(shè)備的整體部分。
7.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，各元件的容積和/或相關(guān)行動由至少一個微處理器監(jiān)控和控制。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，微處理器位于應(yīng)用設(shè)備的殼體內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，一個微處理器形成設(shè)備的一部分而另一微處理器位于遠(yuǎn)處。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，微處理器配置成為可通過一個或多個直接電線連接、專用電話線、無線電連接或互聯(lián)網(wǎng)連接接受電子信號。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，微處理器配置成為可傳輸警告信號。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在容器上記錄序列號的方式，使其也可以傳輸?shù)轿⑻幚砥魃稀?br> 13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，微處理器程序編制成為只有當(dāng)其認(rèn)識該容器具有批準(zhǔn)的序列號時才可以容許設(shè)備操作。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，微處理器程序編制成為在設(shè)備對更換的容器開啟以前要求一個口令。
15.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，與容器相關(guān)的引導(dǎo)裝置可發(fā)送顯示其存在位置的信號。
16.一種監(jiān)控液體使用的設(shè)備，其中，液體以重復(fù)小量受控制的容積施加，該設(shè)備提供凈化、灌注和清潔步驟，并包括一個或多個液體泵作為液體的供應(yīng)或循環(huán)，其中使用參數(shù)以可傳輸?shù)男问奖O(jiān)控和記錄，受監(jiān)控的參數(shù)包括應(yīng)用次數(shù)，凈化、灌注和清潔步驟的次數(shù)，和各液體泵的使用周期。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，還包括微處理器。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，還包括持有限定初始液體容積的可更換容器。
19.如權(quán)利要求16-18之一所述的設(shè)備，其特征在于，還包括可發(fā)送顯示其存在位置信號的引導(dǎo)裝置。
20.一種包括如權(quán)利要求16-19之一所述的設(shè)備的噴墨打印機(jī)。
全文摘要
通過監(jiān)控和記錄參數(shù)，提供一種監(jiān)控高價(jià)格或敏感性質(zhì)液體使用的方法和設(shè)備，該液體以小量受控制容積重復(fù)地施加應(yīng)用，參數(shù)包括應(yīng)用、凈化、灌注和清潔步驟的次數(shù)和液體供應(yīng)和循環(huán)泵的使用。受監(jiān)控的參數(shù)呈現(xiàn)液體總使用量的記錄。液體泵使用情況的記錄可以與其它參數(shù)所顯示的容積交叉核對，以便突出顯示在所使用全部液體容積的各示數(shù)之間的任何不一致，由此而提醒用戶可能發(fā)生的操作問題和促使立即采取補(bǔ)救行動。
文檔編號B41J2/165GK1551833SQ02811085
公開日2004年12月1日 申請日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者A·L·哈德, P·G·本特利, A·D·達(dá)布納, T·加恩克, M·奧特, A L 哈德, 本特利, 達(dá)布納, 骺 申請人:3M創(chuàng)新有限公司