用于感測(cè)小容量和不規(guī)則形狀的儲(chǔ)存器中的液位的壓電傳感器配置的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于感測(cè)小容量和不規(guī)則形狀的儲(chǔ)存器中的液位的壓電傳感器配置，尤其涉及一種液位傳感器，其利用沿著容器的至少一個(gè)壁排列的多個(gè)壓電傳感器測(cè)量容積內(nèi)的液體高度。這些傳感器被設(shè)置成使得被激活的傳感器能與鄰近這些傳感器的物質(zhì)相互作用以在這些傳感器中的一個(gè)以上的傳感器中產(chǎn)生電信號(hào)。這些電信號(hào)被用于確定該容積內(nèi)的液位。
【專利說(shuō)明】用于感測(cè)小容量和不規(guī)則形狀的儲(chǔ)存器中的液位的壓電傳感器配置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及液位感測(cè)，尤其是涉及與相變油墨成像設(shè)備相關(guān)的打印頭的機(jī)載油墨儲(chǔ)存器中的液位感測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，噴墨打印機(jī)包括至少一個(gè)用于將液體油墨滴噴射到圖像接收表面的打印頭。相變噴墨打印機(jī)使用在室溫下為固態(tài)、但在升高的溫度下轉(zhuǎn)為液相的相變油墨。然后打印頭將該熔化的油墨噴射到圖像接收表面上。該圖像接收表面可以是介質(zhì)基片或者中間成像構(gòu)件。然后將該中間成像構(gòu)件上的圖像轉(zhuǎn)印到圖像接收基片上。一旦該噴射的油墨位于該圖像接收表面，墨滴就會(huì)很快凝固而形成圖像。
[0003]打印機(jī)儲(chǔ)存各種液體以使油墨能夠成像并確?？煽康拇蛴C(jī)操作。在有些情況下，監(jiān)測(cè)被儲(chǔ)存的液體的量或者上端高度是重要的。在被儲(chǔ)存的液體的上端高度會(huì)影響抽取或使用該液體的機(jī)械裝置或系統(tǒng)的情況下，精確地監(jiān)測(cè)該上端高度是特別重要的。例如，經(jīng)常需要限制油墨儲(chǔ)存器內(nèi)的上端高度的范圍和精確控制對(duì)打印頭的機(jī)載油墨儲(chǔ)存器的補(bǔ)給以防止油墨由于裝得太滿而從該打印頭噴口滴出以及防止在液位被消耗到低于可容許的位置時(shí)空氣的進(jìn)入。
[0004]當(dāng)前可用的液體感測(cè)系統(tǒng)具有許多缺點(diǎn)。例如，需要小的儲(chǔ)存器或貯存器以儲(chǔ)存液體的應(yīng)用可能不會(huì)提供容納已知的液體感測(cè)系統(tǒng)(例如基于浮球的系統(tǒng))所要求的空間或液體高度。而且，許多“感測(cè)和裝填”系統(tǒng)具有嚴(yán)重的滯后問(wèn)題，即，這些系統(tǒng)容易在液流停止前延遲響應(yīng)或者裝得太滿。此外，通過(guò)在達(dá)到某個(gè)液位時(shí)檢測(cè)電阻的變化來(lái)感測(cè)液體物質(zhì)的液體感測(cè)系統(tǒng)依賴于一致的物質(zhì)性質(zhì)，該物質(zhì)性質(zhì)可能會(huì)在使用該液體的機(jī)械裝置或系統(tǒng)的使用壽命期間發(fā)生改變。例如，液體的性質(zhì)會(huì)由于老化(age degradation ),久而久之而變質(zhì)，或者該液體可能會(huì)被具有不同性質(zhì)的液體代替。因此，希望改善能在小的和不規(guī)則形狀的儲(chǔ)存器中進(jìn)行液體感測(cè)并能夠檢測(cè)具有不同性質(zhì)的液體的感測(cè)系統(tǒng)。也希望改善能夠?qū)π〉?、短期的液位改變和長(zhǎng)期的、連續(xù)的改變作出響應(yīng)的感測(cè)系統(tǒng)，其中初始液位可以是在可用容積范圍內(nèi)的任何點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]開(kāi)發(fā)了一種液位傳感器，其能夠測(cè)量小容量和不規(guī)則形狀的儲(chǔ)存器內(nèi)的液體的高度。該液位傳感器包括:容器，其具有至少一個(gè)形成用于容納液體的容積的壁；多個(gè)壓電傳感器，該多個(gè)壓電傳感器沿著所述容器的所述至少一個(gè)壁排列以與所述容積內(nèi)的所述液體相互作用，所述多個(gè)壓電傳感器中的兩個(gè)被設(shè)置成使得所述容積內(nèi)的液體能夠同時(shí)覆蓋該兩個(gè)壓電傳感器中的第一壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)和該兩個(gè)壓電傳感器中的第二壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)，被所述液體覆蓋的所述第一壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分大于被所述液體覆蓋的所述第二壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分，以及可操作地與每個(gè)壓電傳感器連接的導(dǎo)體對(duì)，所述導(dǎo)體對(duì)被配置成在每個(gè)壓電傳感器之間來(lái)回傳送電信號(hào)。
[0006]一種打印機(jī)，其包含在該打印機(jī)的打印頭中的所述液位傳感器，以提高在該打印頭內(nèi)的油墨上端高度的測(cè)量的精確度。該打印機(jī)包括:具有多個(gè)油墨噴射器的噴墨打印裝置，該噴墨打印裝置被配置成將油墨從所述油墨噴射器噴射到基片上；油墨儲(chǔ)存器，其被配置成向所述多個(gè)油墨噴射器供應(yīng)油墨，所述油墨儲(chǔ)存器具有至少一個(gè)形成用于容納所述油墨的容積的壁；多個(gè)壓電傳感器，所述多個(gè)壓電傳感器沿著所述油墨儲(chǔ)存器的所述至少一個(gè)壁排列以與所述容積內(nèi)的所述油墨相互作用，所述多個(gè)壓電傳感器中的兩個(gè)被設(shè)置成使得所述容積內(nèi)的油墨能夠同時(shí)覆蓋該兩個(gè)壓電傳感器中的第一壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)和該兩個(gè)壓電傳感器中的第二壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)，被所述油墨覆蓋的所述第一壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分大于被所述油墨覆蓋的所述第二壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分；以及可操作地與每個(gè)壓電傳感器連接的導(dǎo)體對(duì)，所述導(dǎo)體對(duì)被配置成在每個(gè)壓電傳感器之間來(lái)回傳送電信號(hào)。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種墨盒，其包含所述液位傳感器以能夠測(cè)量該墨盒內(nèi)包含的水性墨或乳化墨的聞度。該墨盒包括:形成在該墨盒內(nèi)的油墨儲(chǔ)存器，該油墨儲(chǔ)存器具有至少一個(gè)形成用于容納液體油墨的容積的壁；多個(gè)壓電傳感器，所述多個(gè)壓電傳感器沿著所述油墨儲(chǔ)存器的所述至少一個(gè)壁排列以與所述容積內(nèi)的所述液體油墨相互作用，所述多個(gè)壓電傳感器中的兩個(gè)被設(shè)置成使得所述容積內(nèi)的液體油墨能夠同時(shí)覆蓋該兩個(gè)壓電傳感器中的第一壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)和該兩個(gè)壓電傳感器中的第二壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)，被所述液體油墨覆蓋的所述第一壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分大于被所述液體油墨覆蓋的所述第二壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分；以及可操作地與每個(gè)壓電傳感器連接的導(dǎo)體對(duì)，該導(dǎo)體被配置成在每個(gè)壓電傳感器之間來(lái)回傳送電信號(hào)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]參照附圖，下面的說(shuō)明書(shū)闡述了被配置成測(cè)量液體高度的液體傳感器的上述的各個(gè)方面和其它特征。
[0009]圖1為打印頭的剖視圖，該打印頭包括至少一個(gè)機(jī)載儲(chǔ)存器并包含用于測(cè)量該打印頭內(nèi)的油墨高度的液位傳感器。
[0010]圖2為相對(duì)于彼此設(shè)置的多個(gè)壓電傳感器中的兩個(gè)的局部視圖。
[0011]圖3為位于圖2中的兩個(gè)壓電傳感器之間的、距離該兩個(gè)壓電傳感器分別為第一距離和第二距離的第三壓電傳感器的局部視圖。
[0012]圖4為噴墨打印機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意性框圖。
[0013]圖5為與圖4中的實(shí)施例相似的噴墨打印機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的整體理解，請(qǐng)參考附圖。在附圖中，相同的參考數(shù)字自始至終被用于指示相同的元件。圖4和5為包括控制器10和至少一個(gè)打印頭20的噴墨打印機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的不意性框圖。該打印頭20包括多個(gè)油墨噴射器,該多個(gè)油墨噴射器配置成將墨滴33直接噴射到打印介質(zhì)15 (圖4)上，或者噴射到中間轉(zhuǎn)印表面30 (圖5)上。打印介質(zhì)傳送機(jī)構(gòu)40相對(duì)于該打印頭20移動(dòng)該打印介質(zhì)，該打印頭可以是靜止的，或者能夠在橫向方向上移動(dòng)。
[0015]圖5為與圖4中的實(shí)施例相似的噴墨打印機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意性框圖。該打印機(jī)包括用于接收由打印頭20噴射的墨滴的轉(zhuǎn)印鼓30。打印介質(zhì)傳送機(jī)構(gòu)40將打印介質(zhì)15傳送到靠近轉(zhuǎn)印鼓30的位置,在該位置,轉(zhuǎn)印棍(transfix roller)(未顯示)與該鼓30形成夾口(nip)。介質(zhì)15進(jìn)入該夾口，從而印刷在轉(zhuǎn)印鼓30上的圖像被轉(zhuǎn)印到打印介質(zhì)15上，并且該傳送機(jī)構(gòu)將該介質(zhì)傳送到托盤(pán)，以用于收回或者后續(xù)的處理。
[0016]圖4和5所不的打印機(jī)包括油墨傳送系統(tǒng)25,該油墨傳送系統(tǒng)被配置為將油墨供應(yīng)到與至少一個(gè)打印頭20相關(guān)的多個(gè)機(jī)載油墨儲(chǔ)存器61、62、63、64。各油墨供應(yīng)通道71、72、73、74可操作地(operatively)將該油墨傳送系統(tǒng)25與該打印頭20的機(jī)載油墨儲(chǔ)存器連接。該打印機(jī)可進(jìn)一步包括遠(yuǎn)程油墨容器(未示出)，該遠(yuǎn)程油墨容器被配置成將其中的熔化的相變油墨傳送至機(jī)載儲(chǔ)存器61、62、63、64。該油墨供應(yīng)通道71、72、73、74可以是用于熔化的油墨的導(dǎo)管或者可以是通常與油墨供應(yīng)系統(tǒng)一起實(shí)施的墨滴路徑(drip paths),當(dāng)油墨熔化時(shí)，該墨滴路徑將油墨直接沉積入打印頭儲(chǔ)存器61、62、63、64。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，打印機(jī)是相變油墨成像設(shè)備。相應(yīng)地，該油墨傳送系統(tǒng)包括相變油墨傳送系統(tǒng)，該相變油墨傳送系統(tǒng)具有至少一個(gè)呈固態(tài)形式的至少一種顏色的相變油墨的源。該相變油墨傳送系統(tǒng)還包括熔化和供應(yīng)裝置(未示出)，用于將固態(tài)形式的相變油墨熔化為液態(tài)形式，并將該熔化的油墨傳送至各自的機(jī)載油墨儲(chǔ)存器61、62、63、64。
[0018]該機(jī)載油墨儲(chǔ)存器61-64被配置成包含熔化的固態(tài)油墨，并能被加熱以將該油墨保持在液態(tài)形式。相似地，該油墨供應(yīng)通道71-74也能被加熱。該熔化的固態(tài)油墨能通過(guò)任何已知的液體傳送技術(shù)被供應(yīng)至所述機(jī)載油墨儲(chǔ)存器61-64。例如,該油墨傳送系統(tǒng)25能將熔化的油墨滴入該儲(chǔ)存器或者，如果通過(guò)導(dǎo)管傳送，該油墨傳送系統(tǒng)25能產(chǎn)生壓力差以使油墨能從油墨源流入機(jī)載油墨儲(chǔ)存器61-64。一旦受壓的油墨經(jīng)由油墨供應(yīng)通道到達(dá)打印頭，該油墨則被收集在該機(jī)載儲(chǔ)存器中。
[0019]圖1顯示了打印頭20的一個(gè)實(shí)施例，該打印頭包括至少一個(gè)機(jī)載儲(chǔ)存器61。該機(jī)載儲(chǔ)存器61被配置成將油墨154傳送至包括多個(gè)油墨噴射器108的噴射管100 (jetstack)。該噴射管100可以多種方式形成，但在本例中，該噴射管100由多個(gè)層壓片或板形成，例如不銹鋼板。蝕刻入每個(gè)板的孔對(duì)齊以形成限定打印頭的油墨噴射器108的通道和通路。更大的孔對(duì)齊以形成為噴射管的長(zhǎng)度的更大的通路。這些更大的通路限定油墨歧管104(ink manifolds),這些油墨歧管被配置成將墨水供應(yīng)至油墨噴射器108。該噴射管100的多個(gè)板以面對(duì)面相互之間對(duì)準(zhǔn)的方式疊置，然后焊接或以其它方式結(jié)合在一起以形成機(jī)械上一體和可操作的噴射管。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)油墨噴嘴108具有從歧管104接收油墨的入口通道、儲(chǔ)存器或其它油墨容納結(jié)構(gòu)。該油墨從該入口通道流入(例如，通過(guò)柔性膜片(flexiblediaphragm)連接在一側(cè)的壓力室或者主體室。機(jī)電換能器(electromechanicaltransducer)被連接到覆蓋在該主體室上的柔性膜片。該機(jī)電換能器可以是壓電換能器，其包括例如設(shè)置在電極之間的壓電元件，該電極能夠從控制器10接收發(fā)射信號(hào)(firingsignal)。利用發(fā)射信號(hào)的該壓電換能器的激發(fā)使得該換能器使該膜片膨脹并促使油墨從壓力室進(jìn)入出口通道。該出口通道包括形成在噴射管孔板140中的孔134，墨滴通過(guò)該孔134被噴射。
[0021]在操作中，毛細(xì)管作用(capillary action)使得油墨154從該機(jī)載打印頭儲(chǔ)存器61填充到油墨歧管104、入口通道、壓力室和該油墨噴射器108的出口通道，并在以微滴形式從孔134中排出之前，在每個(gè)孔134處形成彎液面(meniscus)(未示出)?？椎某叽绾陀湍珖娚淦鞯耐ǖ朗沟迷撚湍珡澮好婺軌虮欢ㄎ辉诳?34處，直到油墨噴射器108被驅(qū)動(dòng)，同時(shí)能防止空氣通過(guò)孔134進(jìn)入該打印頭20。
[0022]通過(guò)對(duì)機(jī)載打印頭儲(chǔ)存器61中的油墨154施加正向壓力源和負(fù)向壓力源能夠從打印頭20中清除油墨154。例如，正向壓力可通過(guò)儲(chǔ)存器61中的開(kāi)口或出口 144來(lái)施加。該正向壓力促使油墨154通過(guò)噴射管100中的多個(gè)油墨噴射器108排放并從該孔板140內(nèi)的相應(yīng)的多個(gè)孔134排出。刮板或刮片148也能夠被拉動(dòng)而橫過(guò)該孔板140以刮去任何過(guò)量的液體相變油墨，以及聚集在該孔板140上的任何紙張、灰塵或其它碎片。從打印頭的表面擦去或者以其它方式清除的廢棄油墨通常由槽接收，該槽最終將該油墨引導(dǎo)或以其它方式導(dǎo)向廢棄油墨收集容器(未示出)，以用于后續(xù)處理。
[0023]仍然參照?qǐng)D1，圖中顯示了用于感測(cè)小容量和不規(guī)則形狀的存儲(chǔ)器內(nèi)的液位的壓電傳感器配置50，該壓電傳感器配置50與打印頭20可操作地連接。該傳感器裝置包括容器，在本例中，該容器顯示為打印頭20的機(jī)載油墨儲(chǔ)存器61。該油墨儲(chǔ)存器61具有至少一個(gè)壁150,其形成用于容納液體(例如液態(tài)的相變油墨154)的容積(volume)。在至少一個(gè)另外的實(shí)施例中，該容器是形成在液態(tài)油墨盒內(nèi)的油墨儲(chǔ)存器。在本例中，當(dāng)該油墨盒與打印機(jī)可操作地連接時(shí)，該油墨盒被配置成儲(chǔ)存油墨儲(chǔ)存器內(nèi)的水性的(aqueous)或者乳化的(emulsified)油墨并將該油墨提供給多個(gè)油墨噴射器。在另一個(gè)實(shí)施例中，該液態(tài)油墨盒可容納油墨，該油墨在沒(méi)有升高溫度時(shí)名義上是固態(tài)的，但是在內(nèi)部或外部加熱器加熱時(shí)則處于可使用狀態(tài)(functional state)的液態(tài)。
[0024]該傳感器配置50還包括多個(gè)壓電傳感器160，該多個(gè)壓電傳感器沿著油墨儲(chǔ)存器61的至少一個(gè)壁150布置以與容積內(nèi)的油墨154相互作用。應(yīng)注意的是圖1所示的打印頭是簡(jiǎn)化的且不是按比例繪制的。沒(méi)有顯示該打印頭內(nèi)的可接受的上和下液位，但是通常的傳感器配置能夠跨越這樣的范圍。傳感器以側(cè)視圖的方式顯示，但為了更大的液位范圍，傳感器陣列可以在橫向方向上被定向。
[0025]能夠通過(guò)任何可在多個(gè)傳感器160之間提供固定間距的方法來(lái)將多個(gè)傳感器160沿著至少一個(gè)壁150設(shè)置。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可使用粘合劑將傳感器160固定到壁150上。在另一個(gè)實(shí)施例中，可將多個(gè)傳感器160合并到使用剛性緊固件(例如螺絲釘)連接到壁的平面構(gòu)件上。在另一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)在壁150內(nèi)提供能使傳感器160與油墨儲(chǔ)存器61的壁150之間產(chǎn)生過(guò)盈配合的特征來(lái)將傳感器160與壁連接。在另外一個(gè)實(shí)施例中，傳感器160可以從蓋子或者平板懸浮，該蓋子或平板在液體下方的架子或底板上方或從該架子或底板延伸。下面將詳細(xì)闡述多個(gè)壓電傳感器160的依次的傳感器之間的距離或偏移量。
[0026]傳感器160可使用壓電薄膜產(chǎn)品或者使用陶瓷諧振器材料制造。在后一種構(gòu)造中，該陶瓷諧振器材料用導(dǎo)電層覆蓋以形成壓電元件和電接地返回路徑。導(dǎo)體對(duì)164可操作地與每個(gè)壓電傳感器160連接。這些導(dǎo)體164被配置成將電信號(hào)在每個(gè)壓電傳感器之間來(lái)回傳導(dǎo)。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，用單線來(lái)描述用于圖1中的每個(gè)傳感器160的導(dǎo)體對(duì)164?？刂破?0被可操作地連接到與每個(gè)壓電傳感器160連接的導(dǎo)體對(duì)164并且被配置成通過(guò)該可操作地連接至傳感器的導(dǎo)體激活(activate)所述傳感器。通過(guò)這些導(dǎo)體激活傳感器使得控制器能夠從接收來(lái)自多個(gè)傳感器中的每個(gè)傳感器的電信號(hào)之間的差別來(lái)確定油墨154的液位168。下面會(huì)詳細(xì)闡述該多個(gè)傳感器的激活。
[0027]圖2和3顯示了傳感器配置150 (sensor arrangement)中的順次的傳感器之間的距離或者偏移量的兩個(gè)實(shí)施例。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這兩幅圖描述了所需要的描述傳感器彼此之間的距離和位置以及所產(chǎn)生的靠近油墨154的液位168的傳感器的位置關(guān)系的最小數(shù)量的順次的傳感器。
[0028]圖2顯示了相對(duì)彼此定位距離為202的多個(gè)壓電傳感器160中的兩個(gè)傳感器的局部視圖。該距離202使得容積內(nèi)的油墨154能夠同時(shí)覆蓋這兩個(gè)壓電傳感器中的第一壓電傳感器206的表面區(qū)域204的一部分而不是全部，以及覆蓋這兩個(gè)壓電傳感器中的第二壓電傳感器210的表面區(qū)域208的一部分而不是全部。被液體154覆蓋的該第一壓電傳感器206的表面區(qū)域的所述部分大于被液體154覆蓋的該第二壓電傳感器210的表面區(qū)域208的第二部分。在本例中，第一和第二壓電傳感器206、210的表面區(qū)域204、208是與油墨154相互作用以開(kāi)發(fā)(exploit)激活的傳感器的對(duì)鄰近這些傳感器表面的物質(zhì)的壓電效應(yīng)的那些表面。
[0029]在圖2的實(shí)施例中，控制器被配置成通過(guò)可操作地連接到第一和第二壓電傳感器206、210的導(dǎo)體對(duì)164激活或激發(fā)該第一和第二壓電傳感器206、210。當(dāng)用來(lái)自該控制器的激活信號(hào)激活該第一和第二壓電傳感器206、210時(shí)，這些傳感器會(huì)膨脹入鄰近這些傳感器的容積中，以擾動(dòng)占據(jù)該容積的物質(zhì)。激活的傳感器對(duì)該容積內(nèi)的空氣的影響與該激活的傳感器對(duì)該容積內(nèi)的油墨的影響是不同的。類似地，對(duì)于幾乎完全被油墨覆蓋的傳感器和僅僅只有一部分被油墨覆蓋的傳感器來(lái)說(shuō)，激活的傳感器對(duì)該容積的影響也是不同的。被傳感器擾動(dòng)的物質(zhì)或不同物質(zhì)的比例也會(huì)在該傳感器內(nèi)產(chǎn)生響應(yīng)效應(yīng)(responsiveeffect)。該效應(yīng)在控制器和傳感器之間的導(dǎo)體中產(chǎn)生電信號(hào)，該電信號(hào)在與被該傳感器擾動(dòng)的物質(zhì)或物質(zhì)比例相關(guān)的頻率和振幅上是變化的。相對(duì)于傳感器的對(duì)激活的傳感器擾動(dòng)的物質(zhì)的響應(yīng)而變化的這些信號(hào)能夠被經(jīng)驗(yàn)地獲得，以用于不同的傳感器配置和不同類型的傳感器和/或油墨。這些信號(hào)中的每一個(gè)與儲(chǔ)存器中的油墨液位相關(guān)以使控制器10能夠從連接控制器與傳感器的導(dǎo)體獲取信號(hào)并通過(guò)該傳感器確定油墨液位。
[0030]例如，第一和第二壓電傳感器206、210的激活或激發(fā)使得控制器10能夠從被接收為來(lái)自第一壓電傳感器206的返回或回復(fù)的電信號(hào)與被接收為來(lái)自第二壓電傳感器210的回復(fù)或回復(fù)的電信號(hào)之間的差別來(lái)確定液位168。壓電傳感器能被獨(dú)立地激活，其中由激活的傳感器所引起的振動(dòng)產(chǎn)生來(lái)自相鄰的未被激活的傳感器的信號(hào)。用另一個(gè)傳感器重復(fù)該過(guò)程建立能夠被比較的“返回”信號(hào)，使得能夠確定液體浸沒(méi)差別，所述液體浸沒(méi)差別的確定能被轉(zhuǎn)換為確定的液位。該循環(huán)能被重復(fù)任意次并且能以一次激活一個(gè)或者以任意組合的任何數(shù)量的傳感器使用。返回或回復(fù)信號(hào)評(píng)估是本領(lǐng)域已知的過(guò)程。
[0031 ] 圖3顯示了設(shè)置在第一和第二壓電傳感器206、210之間的第三壓電傳感器302的局部視圖。該第三壓電傳感器302被設(shè)置在距離第一壓電傳感器206為第一距離304和距離第二壓電傳感器210為第二距離306的位置。該第一和第二距離304、306使得該容積內(nèi)的油墨154能夠同時(shí)覆蓋第一壓電傳感器206的表面區(qū)域204的一部分、第二壓電傳感器210的表面區(qū)域208的一部分和第三壓電傳感器302的表面區(qū)域308的一部分。被油墨154覆蓋的第一壓電傳感器206的表面區(qū)域204的所述部分大于被油墨154覆蓋的第三壓電傳感器302的表面區(qū)域308的所述部分。被油墨154覆蓋的第三壓電傳感器302的表面區(qū)域308的所述部分大于被油墨154覆蓋的第二壓電傳感器210的表面區(qū)域208的所述部分。在本例中，第一、第二和第三壓電傳感器206、210、302的表面區(qū)域204、208、308是與油墨154相互作用以利用激活的傳感器的對(duì)鄰近這些傳感器的表面的物質(zhì)的壓電效應(yīng)的那些表面。
[0032]在圖3中顯示的傳感器配置的第一實(shí)施例中，控制器被配置成通過(guò)分別與第一、第二和第三壓電傳感器206、210、302可操作地連接的導(dǎo)體對(duì)164激活或激發(fā)該第一、第二和第三壓電傳感器206、210、302。在本實(shí)施例中，控制器以足夠的時(shí)間間隔循序地激活壓電傳感器206、210、302中的每一個(gè)，從而允許無(wú)動(dòng)力的(un-powered)傳感器對(duì)激活期間產(chǎn)生的油墨的運(yùn)動(dòng)和阻尼特性產(chǎn)生信號(hào)響應(yīng)。第一、第二和第三壓電傳感器206、210、302的激活使得控制器能夠從接收來(lái)自第一壓電傳感器206的電信號(hào)、接收來(lái)自第二壓電傳感器210的電信號(hào)和接收來(lái)自第三壓電傳感器302的電信號(hào)之間的差別來(lái)確定液位168。特別地，基于由于共振所引起的油墨運(yùn)動(dòng)的每個(gè)傳感器的輸出信號(hào)的分析能夠被解釋(interpolate)為容積高度，所述共振受到液位和液體覆蓋每個(gè)傳感器的表面區(qū)域的程度的影響。
[0033]在圖3所示的傳感器配置的第二實(shí)施例中，控制器被配置成通過(guò)可操作地連接到激活的傳感器的導(dǎo)體對(duì)來(lái)激活第一、第二和第三壓電傳感器中的一個(gè)。例如，該控制器能夠激活較低的壓電傳感器，即，比該傳感器配置中的其它傳感器更可能被浸沒(méi)在液體中的傳感器，然后監(jiān)測(cè)附近的所有或一些傳感器并從接收來(lái)自那些傳感器的信號(hào)的特性來(lái)確定儲(chǔ)存器中的液位。傳感器的激活使得控制器能夠從接收來(lái)自第一壓電傳感器206的電信號(hào)、接收來(lái)自第二壓電傳感器210的電信號(hào)和接收來(lái)自第三壓電傳感器302的電信號(hào)之間的差別來(lái)確定液位168。
[0034]在圖3所示的傳感器配置的至少一個(gè)實(shí)施例中，第三壓電傳感器302相對(duì)于第一壓電傳感器206的第一距離304等于第三壓電傳感器302相對(duì)于第二壓電傳感器210的第二距離306。在另一可選實(shí)施例中，第三壓電傳感器302相對(duì)于第一壓電傳感器206的第一距離304不同于第三壓電傳感器302相對(duì)于第二壓電傳感器210的第二距離306。
[0035]雖然圖2中只顯示了兩個(gè)順次的壓電傳感器以及圖3中只顯示了三個(gè)順次的傳感器，但是可包含大于圖2和3中顯示的任何數(shù)量的傳感器以實(shí)現(xiàn)期望的液體感測(cè)分辨率(resolution)。在包含這種更多數(shù)量的壓電傳感器的實(shí)施例中，順次的傳感器之間的距離可以是相等的、不等的或者任意的組合，只要順次的傳感器的表面區(qū)域至少以圖2和3中描述的方式與油墨液位相互作用。
[0036]傳感器配置中的傳感器足夠的小以允許多個(gè)元件使用在小的和不規(guī)則形狀的空間中。壓電傳感器的行或串聯(lián)的間隔和/或角度建立了該傳感器配置的分辨能力。在圖1-3中，壓電傳感器配置是以直線的形式顯示的，但是在其它的實(shí)施例中，該傳感器配置可以是非線性的。例如，基于傳送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(例如在不同高度上，容器的形狀在面積或體積上是不均勻的儲(chǔ)存器)，可以以可變的徑向曲線或其它幾何形狀來(lái)排列傳感器。
[0037]待測(cè)量的儲(chǔ)存器或室容積的不同屬性(例如形狀、面積高度比以及排放的(vented)或非排放的)會(huì)影響信號(hào)的產(chǎn)生和處理以實(shí)現(xiàn)期望的傳感器性能。本文所公開(kāi)的傳感器配置通過(guò)使激活和響應(yīng)信號(hào)的產(chǎn)生能被優(yōu)化以用于本應(yīng)用從而適應(yīng)這些改變，例如通過(guò)優(yōu)化振幅、頻率、時(shí)序、重復(fù)(!^petitions)等等。當(dāng)該裝置相對(duì)于重力處于預(yù)期的或名義上的(nominal)方向時(shí)，名義上的液位檢測(cè)與相對(duì)于傳感器的已知的或者標(biāo)定的液體體積或高度相關(guān)。當(dāng)在一個(gè)方向上傾斜的較少的傳感器被完全或部分浸沒(méi)時(shí)，并且較多數(shù)量的傳感器在相對(duì)于名義上的液位方向的另一個(gè)方向上被完全或部分浸沒(méi)時(shí)，也能利用在已知位置的足夠數(shù)量的傳感器來(lái)確定在傳感器矩陣軸上的傾斜角。這些差別是與裝置或產(chǎn)品的角度相關(guān)的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量液體高度的液位傳感器，包括: 容器，其具有至少一個(gè)形成用于容納液體的容積的壁； 多個(gè)壓電傳感器，所述多個(gè)壓電傳感器沿著所述容器的所述至少一個(gè)壁排列以與所述容積內(nèi)的所述液體相互作用，所述多個(gè)壓電傳感器中的兩個(gè)被設(shè)置成使得所述容積內(nèi)的液體能夠同時(shí)覆蓋該兩個(gè)壓電傳感器中的第一壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)和該兩個(gè)壓電傳感器中的第二壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)，被所述液體覆蓋的所述第一壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分大于被所述液體覆蓋的所述第二壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分；以及 可操作地與每個(gè)壓電傳感器連接的導(dǎo)體對(duì)，所述導(dǎo)體對(duì)被配置成在每個(gè)壓電傳感器之間來(lái)回傳送電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位傳感器，還包括: 可操作地連接至與每個(gè)所述壓電傳感器連接的所述導(dǎo)體對(duì)的控制器，所述控制器被配置成通過(guò)可操作地與所述第一和第二壓電傳感器連接的所述導(dǎo)體對(duì)激活所述第一和第二壓電傳感器，并從接收自所述第一壓電傳感器的電信號(hào)和接收自所述第二壓電傳感器的電信號(hào)之間的差別確定液位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液位傳感器，還包括: 第三壓電傳感器，該第三壓電傳感器設(shè)置在所述兩個(gè)壓電傳感器之間的位置以使所述容積內(nèi)的液體能夠同時(shí)覆蓋所述第一壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分、所述第二壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分和所述第三壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分，被所述液體覆蓋的所述第一壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分大于被所述液體覆蓋的所述第三壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分，并且被所述液體覆蓋的所述第三壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分大于被所述液體覆蓋的所述第二壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液位傳感器，還包括: 可操作地連接至與每個(gè)所述壓電傳感器連接的所述導(dǎo)體對(duì)的控制器，所述控制器被配置成通過(guò)可操作地與所述第一、第二和第三壓電傳感器分別連接的所述導(dǎo)體對(duì)激活所述第一、第二和第三壓電傳感器，并從接收自所述第一壓電傳感器的電信號(hào)、接收自所述第二壓電傳感器的電信號(hào)和接收自所述第三壓電傳感器的電信號(hào)之間的差別確定液位。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液位傳感器，還包括: 可操作地連接至與每個(gè)所述壓電傳感器連接的所述導(dǎo)體對(duì)的控制器，所述控制器被配置成通過(guò)與被激活的傳感器可操作地連接的導(dǎo)體對(duì)激活所述第一、第二和第三壓電傳感器中的至少一個(gè)，并從接收自所述第一壓電傳感器的電信號(hào)、接收自所述第二壓電傳感器的電信號(hào)和接收自所述第三壓電傳感器的電信號(hào)之間的差別確定液位。
6.一種噴墨打印機(jī)，包括: 具有多個(gè)油墨噴射器的噴墨打印裝置，該噴墨打印裝置被配置成將油墨從所述油墨噴射器噴射到基片上； 油墨儲(chǔ)存器，其被配置成向所述多個(gè)油墨噴射器供應(yīng)油墨，所述油墨儲(chǔ)存器具有至少一個(gè)形成用于容納所述油墨的容積的壁； 多個(gè)壓電傳感器，所述多個(gè)壓電傳感器沿著所述油墨儲(chǔ)存器的所述至少一個(gè)壁排列以與所述容積內(nèi)的所述油墨相互作用，所述多個(gè)壓電傳感器中的兩個(gè)被設(shè)置成使得所述容積內(nèi)的油墨能夠同時(shí)覆蓋該兩個(gè)壓電傳感器中的第一壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)和該兩個(gè)壓電傳感器中的第二壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分(而不是全部)，被所述油墨覆蓋的所述第一壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分大于被所述油墨覆蓋的所述第二壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分；以及 可操作地與每個(gè)壓電傳感器連接的導(dǎo)體對(duì)，所述導(dǎo)體對(duì)被配置成在每個(gè)壓電傳感器之間來(lái)回傳送電信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴墨打印機(jī)，其中所述油墨儲(chǔ)存器集成入所述噴墨打印裝置，并且該油墨儲(chǔ)存器內(nèi)的油墨與所述油墨噴射器是直接流體連通的。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴墨打印機(jī)，還包括: 可操作地連接至與每個(gè)所述壓電傳感器連接的所述導(dǎo)體對(duì)的控制器，所述控制器被配置成通過(guò)可操作地與所述第一和第二壓電傳感器連接的所述導(dǎo)體對(duì)激活所述第一和第二壓電傳感器，并從接收自所述第一壓電傳感器的電信號(hào)和接收自所述第二壓電傳感器的電信號(hào)之間的差別確定油墨位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴墨打印機(jī)，還包括: 第三壓電傳感器，該第三壓電傳感器設(shè)置在所述兩個(gè)壓電傳感器之間以使所述容積內(nèi)的油墨能夠同時(shí)覆蓋所述第一壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分、所述第二壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分和所述第三壓電傳感器的表面區(qū)域的一部分，被所述油墨覆蓋的所述第一壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分大于被所述油墨覆蓋的所述第三壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分，并且被所述油墨覆蓋的所述第三壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分大于被所述油墨覆蓋的所述第二壓電傳感器的表面區(qū)域的所述部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨打印機(jī)，還包括: 可操作地連接至與每個(gè)所述壓電傳感器連接的所述導(dǎo)體對(duì)的控制器，所述控制器被配置成通過(guò)可操作地與所述第一、第二和第三壓電傳感器分別連接的所述導(dǎo)體對(duì)激活所述第一、第二和第三壓電傳感器，并從接收自所述第一壓電傳感器的電信號(hào)、接收自所述第二壓電傳感器的電信號(hào)和接收自所述第三壓電傳感器的電信號(hào)之間的差別確定油墨位置。
【文檔編號(hào)】G01F23/18GK103575358SQ201310298191
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月23日
【發(fā)明者】布倫特·羅德尼·瓊斯, 愛(ài)德華·F·伯雷斯 申請(qǐng)人:施樂(lè)公司