專利名稱：液體消耗檢測裝置和液體噴射系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及液體余量檢測技術領域，具體涉及一種液體消耗檢測裝置以及相 應的液體噴射系統(tǒng)和液體儲存裝置。
背景技術：
目前，液體噴射系統(tǒng)，例如以噴墨方式進行輸出的打印機、傳真機和復印機等，作 為使用廣泛的一種外部輸出設備，已經具有相當高的普及程度，成為了眾多電腦用戶的必 備外設。譬如噴墨打印機，以其經濟、打印效果好的優(yōu)勢占領了成像輸出的大部分市場。但 由于液體噴射系統(tǒng)的使用易受消耗品(例如墨水等)容量等的限制，用戶在使用過程中不 得不經常更換消耗品儲存容器，因此如何有效測試消耗品用量，使得消耗品能夠被有效利 用以達到節(jié)省的目的，成為亟待解決的重要問題?，F(xiàn)以噴墨打印機為例，介紹現(xiàn)有的檢測噴墨打印機中墨盒內墨水消耗量的三種方 法其一是在墨盒上安裝液面檢測用的電極來檢測墨水液位。對于利用電極來即時檢 測墨水消耗量的方法，由于能夠檢測實際的墨水量，因此能夠比較可靠的獲知墨水在墨盒 中的存在情況。然而，由于墨水液位的檢測依賴于墨水的導電性，因此可使用的墨水種類受 到限制，而且電極的密封結構也較為復雜，常需要使用具有良好傳導性和耐腐蝕性的貴重 金屬作為電極材料，因此提高了墨盒的制造成本，也增加了墨盒的制造步驟。其二是利用光學方式檢測墨水。對于利用光學方式檢測墨水的方法，又可細分為 遮光檢測和棱鏡檢測兩種。此類檢測方式要求制造墨盒的材料透光性好，因而成本較高，在 實際使用中也較容易產生差錯。其三是在墨盒底部或側壁安裝壓電元件或壓電傳感器利用聲阻抗的變化來檢測 墨水的液面變化。對于利用壓電元件或壓電傳感器來檢測墨盒中墨水消耗量的方法，由于 壓電元件或壓電傳感器的制造工藝比較復雜，因而成本較高，且批量生產時壓電元件參數(shù) 的一致性較差，對檢測結果的穩(wěn)定性會產生不良影響。同時，由于壓電元件或壓電式傳感器 是微電元件或微電傳感器，厚度一般較小，容易損壞，因此，需要尋找新的、性價比更高的墨 水消耗檢測方式。
發(fā)明內容本實用新型提供一種新型的液體消耗檢測裝置以及相應的液體噴射系統(tǒng)和液體 儲存裝置。一種液體消耗檢測裝置，包括托板，用于承托被檢測的液體儲存裝置的柔性底 面；底座，與所述托板相對設置；磁鐵，設置于所述托板和底座之間，固定在所述托板上，或 者，固定在所述底座上；線圈，套在所述磁鐵外，若所述磁鐵固定在所述托板上，則所述線圈 固定在所述底座上，若所述磁鐵固定在所述底座上，則所述線圈固定在所述托板上；彈簧， 套在所述線圈外，一端與所述托板相連，另一端與所述底座相連；檢測模塊，與所述線圈的兩端相連，用于在開始檢測時向所述線圈輸入驅動信號，并在停止輸入驅動信號后，檢測所 述線圈輸出的電動勢的變化情況，根據(jù)所述輸出的電動勢的變化情況對被檢測的液體儲存 裝置中的液體消耗情況進行判斷，所述驅動信號用于驅動振子上下往復振動，所述振子由 所述托板與固定在其上的磁鐵或線圈組成。以及一種液體噴射系統(tǒng)，包括液體儲存裝置和液體消耗檢測裝置；所述液體消 耗檢測裝置具有上面所描述的結構；所述液體儲存裝置包括，儲液腔，用于儲存液體，檢測 腔，位于所述儲液腔下部，與所述儲液腔連通，所述檢測腔具有柔性底面，出液口，與所述檢 測腔連通，用于作為液體的流出口。以及一種液體儲存裝置，包括儲液腔，用于儲存液體；檢測腔，位于所述儲液腔 下部，與所述儲液腔連通，所述檢測腔具有柔性底面；出液口，與所述檢測腔連通，用于作為 液體的流出口。本實用新型實施例的液體消耗檢測裝置構思巧妙，使得與之配合的液體儲存裝置 構造簡單，能減少生產該類檢測裝置和儲存裝置的復雜性，從而降低生產成本。同時檢測裝 置又能很好的替代壓電元件的工作特性，可使使用該技術的液體噴射系統(tǒng)(例如打印機) 正確判斷液體儲存裝置(例如墨盒)中的液體余量是否充足。

圖1為本實用新型實施例一液體消耗檢測裝置結構示意圖；圖2為本實用新型實施例一中檢測模塊的一種邏輯結構示意圖；圖3為本實用新型實施例一中檢測模塊的另一種邏輯結構示意圖；圖4為本實用新型實施例一中振子無負載時的時間-振幅圖；圖5為本實用新型實施例一中振子滿負載時的時間-振幅圖；圖6為本實用新型實施例一中振子輕負載時的時間-振幅圖；圖7為本實用新型實施例二中液體儲存裝置的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型實施例提供了液體消耗檢測裝置以及相應的液體噴射系統(tǒng)和液體儲 存裝置，以下進行詳細說明。實施例一、一種液體消耗檢測裝置10，如圖1所示，包括托板101、彈簧102、磁鐵 103、線圈104、底座105和檢測模塊106。托板101，用于承托被檢測的液體儲存裝置的柔性底面302B。實際使用時，可將液 體儲存裝置放置在托板上方使得其柔性底面302B與托板101相接觸。底座105，與托板101相對設置。磁鐵103，設置于托板101和底座105之間，可以固定在托板101上，或者，也可以 固定在底座105上。線圈104，套在磁鐵103外，與磁鐵103分別固定在不同的位置，若磁鐵103固定在 托板101上，則線圈104固定在底座105上，若磁鐵103固定在底座105上，則線圈104固 定在托板101上。這樣，托板101與固定在其上的磁鐵103或線圈104就組成了一個振子 (圖1中示出的是線圈104固定在托板101上的情形，其余情形可類推)。[0025]彈簧102，套在線圈104外，一端與托板101相連，另一端與底座105相連。彈簧 102使得振子既有振動的余地，同時也可以保持磁鐵103與線圈104的位置相對穩(wěn)定，不致 于偏離太遠。檢測模塊106，與線圈104的兩端相連，用于在開始檢測時向線圈104輸入驅動信 號，并在停止輸入驅動信號后，檢測線圈104輸出的電動勢的變化情況，根據(jù)線圈104輸出 的電動勢的變化情況對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷，檢測模塊106 輸入線圈的驅動信號用于驅動振子上下往復振動。本實施例中，檢測模塊106可以周期性的發(fā)起檢測，即，周期性的向線圈104輸入 驅動信號，在輸入一段時間后(例如振子產生比較穩(wěn)定的振動后，或振子比較穩(wěn)定的振動 一段時間后)停止輸入驅動信號并檢測線圈104的輸出電動勢。當然，檢測模塊106也可 以根據(jù)其他信號的控制，被動的發(fā)起檢測，例如根據(jù)用戶的檢測指令(例如通過按下某個 按鈕觸發(fā)的指令)來發(fā)起檢測，具體開始檢測的方式不構成對本實施例的限定。檢測模塊106主要具備兩方面的功能，一是在開始檢測時向線圈104輸入能夠使 振子產生上下往復振動的驅動信號，一是在停止輸入驅動信號后檢測線圈104輸出電動勢 的變化。因此，在實際設備中，可將這兩方面的功能分別采用獨立的邏輯模塊來完成，參見 圖2，本實施例檢測模塊106可采用包括信號輸入單元1061和檢測單元1062的具體結構， 其中信號輸入單元1061，與線圈104的兩端相連，用于在開始檢測時向線圈104輸入 驅動信號。由于驅動信號的作用在于驅動振子上下往復振動，因此可以采用各種不同的具 體電流形式，例如采用僅大小作周期性變化的信號，由信號大小變化使振子受到的力發(fā)生 變化，在振子重力與彈簧的協(xié)同作用下使振子產生往復振動，該類信號的前提是信號始終 保持同一個方向(正向或負向)，而僅大小作周期性變化，具體可以是正向或負向部分的正 弦波、方波和三角波信號等；又例如采用僅方向作周期性變化的信號，由信號方向變化使振 子受力方向發(fā)生變化，從而產生往復振動，具體可以是周期性變向的方波信號或脈沖信號 等；再例如采用大小和方向均作周期性變化的信號，使振子的受力大小和方向均發(fā)生變化， 從而產生往復振動，具體可以是正弦交流電信號等。進一步，為了能更好的驅動振子穩(wěn)定振 動，驅動信號的變化頻率可以與振子的自振頻率接近或一致，以便于振子能夠產生共振。信 號輸入單元可以從外部的或所在設備中的供電系統(tǒng)內獲取電源輸入，然后(在需要的情況 下)按照振子共振所需的頻率進行頻率轉換。例如，某種液體噴射系統(tǒng)——噴墨打印機，通 過調整自身的頻率發(fā)生器和功率放大器后產生和振子的自振頻率接近或一致的頻率信號 輸出給線圈104，振子的自振頻率可具體根據(jù)振子的鑄造用材料、振子大小及質量等確定， 本實施例不予贅述。檢測單元1062，用于在信號輸入單元1061停止輸入驅動信號后，采用接觸或非接 觸的方式檢測線圈104輸出的電動勢的變化情況，根據(jù)輸出的電動勢的變化情況對被檢測 的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷。由于檢測單元1062只需要檢測線圈104輸 出的電動勢的變化情況即可，因此，既可以采用接觸的方式，即連接線圈104的兩端直接檢 測輸出電動勢，也可以采用非接觸的方式，通過無線接收元件感應獲得線圈104輸出的電 動勢的變化(因此圖2中以虛線箭頭示出)，具體檢測方式不構成對本實施例的限定。此 外，為更加準確的判斷輸出電動勢的變化情況，檢測單元1062中可設置放大器，對線圈104輸出的感應電動勢進行放大以后，再對其變化情況進行判斷，當然，也可以將放大器設置在 檢測單元1062外，將電動勢放大后再提供給檢測單元1062。如前所述，信號輸入單元1061可以周期性的開始、停止輸入驅動信號，或基于觸 發(fā)信號開始、停止輸入驅動信號，相應的，檢測單元1062也可以周期性的執(zhí)行檢測，或基于 觸發(fā)信號執(zhí)行檢測，對運行時機的控制可通過這兩個單元中設置的開關邏輯部分來實現(xiàn)。 當然，也可以采用一個獨立的開關控制單元來控制信號輸入單元1061和檢測單元1062的 運行，參見圖3，本實施例檢測模塊106還可采用進一步包括開關控制單元1063的結構，其 中開關控制單元1063，與線圈104的兩端相連，用于控制信號輸入單元1061與檢測 單元1062之一與線圈104通信。圖3中，信號輸入單元1061與開關控制單元1063相連， 在其控制下，開始、停止向線圈104輸入驅動信號，檢測單元1062以接觸或非接觸的方式檢 測受開關控制單元1063控制的線圈104的輸出。在當前控制結構下，開始檢測的控制邏輯 (例如，周期性執(zhí)行檢測的控制邏輯或基于觸發(fā)信號執(zhí)行檢測的控制邏輯等)由開關控制 單元1063來完成。下面對檢測模塊106的檢測邏輯(在圖2、3所示結構下，即為檢測單元1062所完 成的檢測邏輯)進行說明。如果沒有外力作用在振子上，即液體消耗檢測裝置10的托板101上未承托物體， 當線圈104被供以驅動信號(例如25Hz的正弦信號，假定該頻率為振子的自振頻率)時， 振子在交變電場與磁鐵磁力的作用下產生共振，開始進行上下往復振動，此時振子的共振 振幅波形如圖4所示。如果液體消耗檢測裝置10的托板101上承托有硬度較大的物體(例如充滿較多 液體的液體儲存裝置的柔性底面，由于液體充足，導致柔性底面硬度變大)，當線圈104被 施加正弦信號一定時間后停止供電時，由于硬物壓迫振子，對振子的阻力較大，使得振子處 于強阻尼振動狀態(tài)，由于是強阻尼運動，振子振動很快停止，進而線圈104產生的電動勢也 很快衰減停止，振幅波形如圖5所示。如果液體消耗檢測裝置10的托板101上承托的物體較為柔軟(例如只有少量液 體的液體儲存裝置的柔性底面，或者沒有液體的液體儲存裝置的柔性底面，由于液體較少 或沒有液體，導致柔性底面變得柔軟)，當線圈104被施加正弦信號一定時間后停止供電 時，由于軟物對振子的壓迫較小，使得振子處于弱阻尼振動狀態(tài)，振子的往復振動要經過比 較長的時間才會停止，進而線圈104產生的電動勢也會經過比較長的時間才消失，振幅波 形如圖6所示。由上分析可以看出，基于托板101上承托的液體儲存裝置的柔性底面的不同硬度 (即液體儲存裝置中所具有液體的不同量)使得檢測模塊106能夠檢測到線圈104輸出電 動勢的相應的變化情況，因此檢測模塊106能夠根據(jù)輸出電動勢的變化情況對被檢測的液 體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷，只要是基于上述原理進行的判斷設計均應屬于本 實用新型的保護范圍，具體判斷邏輯不構成對本實施例的限定，下面給出幾種可選的判斷 方式一、檢測模塊106將線圈104輸出的電動勢與預置的參考電壓進行比較，確定高于 參考電壓的脈沖個數(shù)，并根據(jù)高于參考電壓的脈沖個數(shù)對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷。檢測模塊106可使用比較器(例如設置在檢測單元1062中的比較器) 來進行輸出電動勢與預置的參考電壓(例如IV)的比較，檢測出高于預置的參考電壓的脈 沖個數(shù)，顯然液體較多時的高于預置的參考電壓的脈沖個數(shù)明顯要小于液體少或無液體時 的高于預置的參考電壓的脈沖個數(shù)。二、檢測模塊106將線圈104兩端輸出的電動勢進行頻率-電壓轉換，根據(jù)轉換后 輸出的有電壓值的信號的時間長短對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷。 檢測模塊106可使用具有如下特點的頻率_電壓轉換器，該轉換器的頻率與幅值有關，且頻 率越高轉換成的電壓值也越大，輸入頻率持續(xù)的時間越長，轉換的電壓持續(xù)時間也越長。因 此可根據(jù)有液體時產生的感應電動勢的頻率持續(xù)時間明顯要小于無液體時產生的感應電 動勢的頻率持續(xù)時間的特點，根據(jù)輸出的有電壓值的信號的時間長短來判斷液體的有無。三、檢測模塊106將線圈104兩端輸出的電動勢經全橋整流后變?yōu)橹绷餍盘枺鶕?jù) 整流后直流信號的持續(xù)時間長短對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷。檢 測模塊106可以將線圈輸出信號放大后，經過由四個二極管組成的全橋整流后變成直流信 號，檢測直流信號的持續(xù)時間長短來判斷液體的有無，顯然，有液體時直流信號的持續(xù)時間 明顯要小于無液體時直流信號的持續(xù)時間。顯然，基于前述對檢測邏輯的原理分析可知，還可以設計出其他各種不同的具體 檢測方式，均應屬于本實施例的保護范圍。本領域普通技術人員可以理解的是，本實施例中 涉及的開始檢測的控制邏輯以及檢測邏輯中的全部或部分步驟既可以由邏輯器件來完成， 也可以通過程序指令相關的硬件來完成，該程序可以存儲于計算機可讀存儲介質中，例如， 只讀存儲器(ROM, Read OnlyMemory)、隨機存取存儲器(RAM, Random Access Memory)、U 盤 或光盤等。實施例二、一種液體噴射系統(tǒng)，包括實施例一中所描述的液體消耗檢測裝置10和 相匹配的液體儲存裝置30。液體儲存裝置30的結構參見圖7，包括儲液腔301，用于儲存液體。檢測腔302，位于儲液腔301下部，與儲液腔301連通，檢測腔302具有柔性底面 302B。儲液腔301中的液體會通過連通處流入位于下部的檢測腔302中，顯然，根據(jù)檢測腔 302中液體的充足程度，柔性底面302B會表現(xiàn)出不同的硬度。出液口 303，與檢測腔302連通，用于作為液體的流出口?？梢詮某鲆嚎谥蝎@得液 體以供液體噴射系統(tǒng)的其他部件使用，例如，對于打印機而言，可以從出液口將墨水抽取出 來，由噴墨頭將墨水噴射到紙面上。優(yōu)選的，可以在儲液腔301與檢測腔302的連通處設置單向閥302A，使得檢測腔 302通過單向閥302A與儲液腔301連通，單向閥302A的導通方向是從儲液腔301流向檢測 腔302的方向，這可以在實現(xiàn)檢測的同時更好的保證位于儲液腔301中液體不受影響。此外，優(yōu)選的，檢測腔302的柔性底面302B可采用橡膠或聚乙烯等材料制成。將上述液體儲存裝置30與實施例一中的液體消耗檢測裝置10相配合，即，將液體 儲存裝置30的柔性底面302B放置在液體消耗檢測裝置10的托板101上，即可方便的對液 體儲存裝置30中的液體消耗程度進行檢測。本實施例中的液體儲存裝置具體可以是墨盒，這種情況下，所儲存的液體為墨水， 所涉及的液體噴射系統(tǒng)為噴墨式打印機。顯然，墨盒作為打印耗材既可以與打印機一并銷售，也可以作為獨立的產品單獨制造和銷售，本實施例中與液體消耗檢測裝置10對應的液 體儲存裝置30同樣可作為獨立的裝置，只是在使用的時候需要與相應的液體消耗檢測裝 置10配合。 以上對本實用新型實施例所提供的液體消耗檢測裝置以及相應的液體噴射系統(tǒng) 和液體儲存裝置進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式 進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想；同時，對于本領 域的一般技術人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之 處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
權利要求一種液體消耗檢測裝置(10)，其特征在于，包括托板(101)，用于承托被檢測的液體儲存裝置的柔性底面(302B)；底座(105)，與所述托板(101)相對設置；磁鐵(103)，設置于所述托板(101)和底座(105)之間，固定在所述托板(101)上，或者，固定在所述底座(105)上；線圈(104)，套在所述磁鐵(103)外，若所述磁鐵(103)固定在所述托板(101)上，則所述線圈(104)固定在所述底座(105)上，若所述磁鐵(103)固定在所述底座(105)上，則所述線圈(104)固定在所述托板(101)上；彈簧(102)，套在所述線圈(104)外，一端與所述托板(101)相連，另一端與所述底座(105)相連；檢測模塊(106)，與所述線圈(104)的兩端相連，用于在開始檢測時向所述線圈(104)輸入驅動信號，并在停止輸入驅動信號后，檢測所述線圈(104)輸出的電動勢的變化情況，根據(jù)所述輸出的電動勢的變化情況對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷，所述驅動信號用于驅動振子上下往復振動，所述振子由所述托板(101)與固定在其上的磁鐵(103)或線圈(104)組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊(106)包括信號輸入單元(1061)，與所述線圈(104)的兩端相連，用于在開始檢測時向所述線圈 (104)輸入驅動信號；檢測單元(1062)，用于在所述信號輸入單元(1061)停止輸入驅動信號后，采用接觸或 非接觸的方式檢測所述線圈(104)輸出的電動勢的變化情況，根據(jù)所述輸出的電動勢的變 化情況對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊(106)還包括開關控制單 元(1063)，與所述線圈(104)的兩端相連，用于控制所述信號輸入單元(1061)與所述檢測 單元(1062)之一與所述線圈(104)通信。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述檢測模塊(106)用于在開始檢測時 向所述線圈(104)輸入驅動信號，具體為，用于周期性的向所述線圈(104)輸入驅動信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述驅動信號包括僅大小作周期性變化 的信號，或僅方向作周期性變化的信號，或大小和方向均作周期性變化的信號。
6.根據(jù)權利要求1-5任意一項所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊(106)用于根據(jù) 輸出的電動勢的變化情況對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷，具體是所述檢測模塊(106)用于將所述線圈(104)輸出的電動勢與預置的參考電壓進行比 較，確定高于所述參考電壓的脈沖個數(shù)，根據(jù)所述脈沖個數(shù)對被檢測的液體儲存裝置中的 液體消耗情況進行判斷。
7.根據(jù)權利要求1-5任意一項所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊(106)用于根據(jù) 輸出的電動勢的變化情況對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷，具體是所述檢測模塊(106)用于將所述線圈(104)輸出的電動勢進行頻率-電壓轉換，根據(jù) 轉換后輸出的有電壓值的信號的時間長短對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進 行判斷。
8.根據(jù)權利要求1-5任意一項所述的裝置，其特征在于，所述檢測模塊(106)用于根據(jù)輸出的電動勢的變化情況對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷，具體是所述檢測模塊(106)用于將所述線圈(104)輸出的電動勢經全橋整流后變?yōu)橹绷餍?號，根據(jù)整流后直流信號的持續(xù)時間長短對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行 判斷。
9.一種液體噴射系統(tǒng)，其特征在于，包括液體儲存裝置(30)和液體消耗檢測裝置 (10)；所述液體儲存裝置(30)包括，儲液腔(301)，用于儲存液體，檢測腔(302)，位于所述儲液腔(301)下部，與所述儲液腔(301)連通，所述檢測腔 (302)具有柔性底面(302B)，出液口(303)，與所述檢測腔(302)連通，用于作為液體的流出口 ；所述液體消耗檢測裝置(10)具有權利要求1-8任意一項所述的結構。
10.一種液體儲存裝置(30)，其特征在于，包括儲液腔(301)，用于儲存液體；檢測腔(302)，位于所述儲液腔(301)下部，與所述儲液腔(301)連通，所述檢測腔 (302)具有柔性底面(302B)；出液口(303)，與所述檢測腔(302)連通，用于作為液體的流出口。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其特征在于所述檢測腔(302)通過單向閥(302A) 與所述儲液腔(301)連通，所述單向閥(302A)的導通方向是從所述儲液腔(301)流向所述 檢測腔(302)的方向。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的裝置，其特征在于所述檢測腔(302)的柔性底面 (302B)采用橡膠或聚乙烯材料制成。
專利摘要本實用新型公開了一種液體消耗檢測裝置以及相應的液體噴射系統(tǒng)和液體儲存裝置。液體消耗檢測裝置中包括一電磁振子，被檢測的液體儲存裝置的柔性底面放置在振子的托板上，開始檢測時向液體消耗檢測裝置的線圈輸入驅動信號，并在停止輸入驅動信號后，檢測線圈輸出的電動勢的變化情況，根據(jù)輸出的電動勢的變化情況對被檢測的液體儲存裝置中的液體消耗情況進行判斷。本實用新型液體消耗檢測裝置結構簡單，構思巧妙，能減少生產該類檢測裝置的復雜性，從而降低生產成本。
文檔編號B41J2/175GK201669973SQ20102018618
公開日2010年12月15日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權日2010年4月28日
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