专利名称：成像装置的墨水液面检测装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种成像装置(例如喷墨打印机)的墨水液面检测装置，更具体地，涉及一种墨水液面检测装置，其具有一个收缩型墨水包，其高度随剩余墨水的液面变化；一个光源，其被布置成这样的位置，在该位置上入射光随收缩型墨水包的高度变化而变化；及一个光接收传感器。
本申请根据35U.S.C.§119(a)要求享有于2005年7月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0064065的优先权，该文献的整个内容在此引入作为参考。
背景技术：
通常，在喷墨打印机中，包含于墨水槽中的墨水经由预定的墨水供给路径提供给具有墨水喷头的墨水喷射单元，然后墨水经由墨水喷头以微滴形式喷出。因此，当喷墨打印机执行打印工作时，墨水槽中剩余的墨水液面降低。
因此，需要相对精确地测量墨水槽中剩余的墨水，即墨水的液面。尤其是，当墨水液面接近墨水槽的底部以及墨水槽中没有足够的墨水时，打印机应该将这种状态告知用户并停止打印新页。停止打印新页的理由包括以下原因。
如果喷射墨水直到所有的墨水被消耗尽，则墨水喷头可能会损坏。例如，当使用加热法喷墨时，一个加热元件快速地被加热以加热容纳在墨水单元内的墨水而使墨水膨胀从而迫使墨水滴离开喷嘴。如果加热元件在墨水单元中没有墨水时进行加热，则可能使加热元件或外围元件损坏。因此，墨水单元中允许的剩余墨水的最小量必须被可靠地检测以防止墨水喷头的损坏。
另外，当墨水被耗尽并且打印工作在中途停止时，已经部分打印的纸以及其上打印的墨水将被废弃。因此，应该在打印前检测是否具有足够打印至少一页的墨水。
用于检测墨水液面的常规装置的例子在美国专利No.5,997,121和日本专利No.1994-099588中公开。前者公开的墨水缺少的传感系统包括两个光源和一个光电检测器，其中通过被倾斜在各个液面处的墨水容器反射的不同的光量来检测墨水的液面。后者公开了一种墨水耗尽检测器，其利用包括光源和光电检测器的反射型光开关检测墨水液面是否在预定的液面处。
然而，常规装置仅仅指示墨水液面是否到达预定的临界液面。也就是说，常规装置在墨水液面到达临界液面前没有告知用户一个成像装置(例如，喷墨打印机)中的当前的墨水液面。因此，当使用常规装置墨水将被耗尽时，用户不能预知。
发明内容
本发明总体发明构思提供了一种成像装置的墨水液面检测装置，其能够利用光源和光接收传感器在墨水液面达到临界液面前连续地检测墨水的液面。
本发明总体发明构思的其他方面和优点将部分在下面的描述中进行阐明，并且部分将从描述部分明显得到，或通过本发明总的发明构思的实践而了解。
本发明总体构思的前述和/或其他的方面和利用将通过提供一种喷墨成像装置的墨水液面检测装置而实现，该墨水液面检测装置包括墨水槽，容纳在墨水槽中的收缩型墨水包，该收缩型墨水包具有随着收缩型墨水包中的墨水数量的减少而基本沿水平方向下降的顶面，设置于收缩型墨水包的顶面上以朝一个方向发射光的光源，以及设置于墨水槽的侧壁上以检测从光源发射的光的强度的光接收传感器。
从光源发射的光可以入射到墨水槽的侧壁上，并且光入射到的侧壁区域的中心可以根据收缩型墨水包的高度改变。光入射到的区域中的光的强度分布，即一功率谱，在该区域的中心具有一最大值并且随着光从该区域的中心远离时强度以预定的模式减小。
功率谱的形状可以取决于光源的特性。光源可以是LED或激光二极管。通过测量光所入射的区域中的不同位置处的功率能够获得光源的功率谱的信息。相反，如果知道特定光源的功率谱，则能够根据某点处检测到的光强度估算出该点离功率谱中心的距离。
本发明总体构思的前述和/或其他的方面和利用也可以通过提供喷墨成像装置的墨水液面检测装置来实现，该墨水液面检测装置包括墨水槽，容纳在墨水槽中的收缩型墨水包，该收缩型墨水包具有随着收缩型墨水包中的剩余墨水量的减少而基本沿水平方向下降的顶面，设置于墨水槽的顶板上并朝向收缩型墨水包的顶面发射光的光源，设置于收缩型墨水包的顶面上以朝着一个方向反射来自光源的入射光的反射镜，以及设置于墨水槽的侧壁上以检测从光源发射并被反射镜反射的光的强度的光接收传感器。
可以将光源固定于墨水槽上，这样易于给光源提供能源。可以使用凹面反射镜作为反射镜以聚光。
本发明总体构思的前述和/或其他的方面和效用也可以通过提供喷墨成像装置的墨水液面检测装置而实现，该墨水液面检测装置包括墨水槽，容纳在墨水槽中的收缩型墨水包，该收缩型墨水包具有随着收缩型墨水包中的剩余墨水量的减少而基本沿水平方向下降的顶面，设置于墨水槽的顶面上并以基本平行的方向发射光的光源，相对于光源固定并设置于从光源发射的光路中的凸透镜，以及相对于墨水槽固定的光接收传感器，其通过凸透镜检测从光源发射的光的强度。
本发明总体构思的前述和/或其他的方面和利用也可以通过提供一种检测单元以检测成像装置中的墨水液面而实现，该检测单元包括发射具有强度光谱的光的光发射单元，接收从光产生单元发射的光的一部分并产生对应于所接收部分的光的强度的电信号的光接收单元，以及利用该电信号确定墨水液面的控制单元。
所接收部分光的强度可以对应于光发射单元和光接收单元之间的距离。控制单元可以在预定时间间隔处连续确定墨水液面。控制单元可以在墨水液面到达预定临界液面前确定墨水液面。所接收部分光的强度可以与存储墨水的墨水存储单元的尺寸有预定的关系。
光发射单元的位置可以相对于墨水液面移动。可移动光发射单元可以直接向光接收单元发射光。光发射单元的位置可以相对于墨水液面固定。检测单元可以进一步包括光变化单元以改变光发射单元发射的光。光变化单元可以包括将光发射单元发射的光朝着光接收单元反射的反射单元。光变化单元可以包括将光发射单元发射的光朝着光接收单元折射的折射单元。
光发射单元发射的光的强度可以与光发射单元和光接收单元之间的距离的增大成比例地减小。光发射单元发射的光的强度可以与光发射单元和光接收单元之间的距离的平方成反比地减小。光接收单元可以对光发射单元发射的光的波长具有相对于其它光的波长更高的灵敏度。
本发明总体构思的前述和/或其他的方面和利用也可以通过提供能用于成像装置的墨水液面检测装置来实现，该墨水液面检测装置包括用于存储墨水的可收缩墨水存储部分，用于接收光以产生对应于所接收光的强度的电信号，并且利用该电信号确定可收缩墨水存储部分中的墨水液面的光接收部分，及朝着光接收部分发射光以使得由光接收部分接收的光的强度随着墨水存储部分的收缩而改变的光发射部分。光的强度可以对应于光发射部分和光接收部分之间的距离。光发射部分可以直接向着光接收部分发射光。光接收部分可以实时地连续确定墨水液面。
本发明总体构思的前述和/或其他的方面和利用也可以通过提供一种检测成像装置的可变形存储单元中的墨水液面的方法来实现，该方法包括朝着光传感器发射光以使得由光传感器接收的光的强度随着墨水存储部分形状的变化而变化，产生对应于所接收光的强度的电信号，并利用电信号确定可变形墨水存储部分中的墨水液面。所接收光的强度可以对应于可变形墨水存储部分的尺寸。
本发明总体构思的这些和/或其他的方面和优点将通过结合附图对实施例的描述变得清楚和更容易理解，在附图中图1为说明了根据本发明总体构思的一个实施例的墨水液面检测装置的图；图2为说明了图1的成像装置中的一个区域的光功率谱特性的图；图3为说明了根据本发明总体构思的另一实施例的墨水液面检测装置的图；和图4A和4B为说明了根据本发明总体构思的另一实施例的墨水液面检测装置的图。
具体实施例方式
下面将对本发明总体构思的实施例作详细的描述，这些例子在附图中示出，其中在全文中相同的附图标记表示相同的元件。下面将参照附图描述实施例以解释本发明总体构思。
图1为说明了根据本发明总体构思的一个实施例的墨水液面检测装置的图。根据本实施例，一个收型墨水包20被设置在安装在喷墨打印机中的墨水槽30中。墨水槽30是用于容纳收缩型墨水包20的容器，并且可以由各种材料形成。例如，墨水槽30可以由塑料形成以使得其形状和内部结构能够容易地形成。收缩型墨水包20可以由具有铝层的层叠薄膜构成，包括通过其可排出墨水的出口22，以及具有至少一个形成在其侧壁上的折痕(crease)。当收缩型墨水包20中的墨水液面25降低时，随着折痕深度的增加，收缩型墨水包20的顶面的高度相对于收缩型墨水包20的底面下降。可以使用具有这种特性的常规收缩型墨水包。
光源10安装在收缩型墨水包20的顶面上以一个方向(如沿一个方向)发射光。用于维持收缩型墨水包20的顶面平坦的加固板21可以形成在收缩型墨水包20的顶部。在这种情况下，光源10设置于加固板21上。光源10可以是发射能被光接收传感器40检测的任何发光元件，例如，发光二极管(LED)或激光二极管。
如图1所示，从光源10发出的光在传播时散射，并到达墨水槽30的侧壁的预定区域11。然而，由于收缩型墨水包20的高度随着收缩型墨水包20中的墨水25被消耗而降低，从而光源10的高度被降低，这样光入射到的区域11向下移动。
用于检测光源10发出的光的强度的光接收传感器40被设置于光所到达的墨水槽30的侧壁。可在墨水槽30的所述侧壁上形成孔31以安装光接收传感器40。光接收传感器40根据光的强度，即光功率水平，产生电信号。光接收传感器40对光源10所发射的光的波长可以有比其它光的波长(即不是光源10发射的光的波长)更高的敏感度。例如，如果光源10发射蓝光，则光接收传感器40对蓝光可以有比其它颜色如绿光，红光等更高的敏感度。
根据本实施例检测收缩型墨水包20的高度即墨水液面的原理如下。
首先描述光源10的特性。图2为说明了光源10发射的光的功率谱特性的图。在图2的底部图示了LED或激光二极管的原理图。光从光源10的狭窄区域发射，该区域具有例如几微米的直径，并在传播时扩散。因此，光入射到与光源10隔开预定距离的区域11上。该区域11大于发射光的狭窄区域。
图2中区域11之上的曲线表示出了图1的成像装置中的区域11中光强度的分布，即功率谱。相应于光源10的中心的点C是功率谱的中心，其中功率(即强度)最大(Ppeak)，并且入射光的功率随其远离中心而降低。这样，在B点检测到最大功率的1/2且在A点检测到的功率几乎为0。这样，入射光的功率与离开区域11的中心的距离具有预定的关系。当知道光源的功率谱的信息时，能够通过在区域11上的一个点检测出的功率从而确定该点离开区域11的中心的距离。
在本发明总体构思的这个实施例中，光入射到的区域11随收缩型墨水包20的顶面一起向下移动。从而，利用功率谱信息和光接收传感器40检测的能量获得的距离是被安装的光接收传感器40到收缩型墨水包20的顶面(即，到其上的光源10)的距离。因此，利用对应于光接收传感器40相对光源10的水平的电信号可确定墨水液面。
上述所检测的墨水液面可作为控制包含墨水液面检测装置的成像装置(如，喷墨打印机)的参考值。例如，当墨水液面已经到达预定的临界液面时产生告知用户的一个墨水已经耗尽或停止打印新页的警告信息。
图3为说明了根据本发明总体构思的另一实施例的墨水液面检测装置的图。在本实施例中，墨水液面检测装置包括设置于墨水槽30的顶板上以向收缩型墨水包20的顶面发射光的光源10，以及设置于收缩墨水包20的顶面上以一个方向(如沿一个方向)反射从光源10发出的入射光16的反射镜15。
在这个实施例中检测墨水液面的原理与图1所示的前述实施例相同，但是本实施例与前述实施例的不同在于光源10被固定(与之相反图1中是可移动光源10，其可随图1的收缩型墨水包20的收缩而移动)以使其容易与电源连接，并且反射镜15随着收缩型墨水包20的高度改变而移动以实现类似光源10移动的相同效果。这个实施例中光16的信号水平可以相对低于前述实施例的信号水平，因为在这个实施例中光源10到光接收传感器40的光路径要长于前述实施例中的光路径。尤其是，在前述实施例中光直接从光源10传输到光接收传感器40，而在这个实施例中光16从光源10传输到反射镜15然后再到光接收传感器40。然而，这个问题可以通过使用凸透镜作为反射镜15以聚光而解决。
图4A和4B为说明了根据本发明总体构思的另一实施例的墨水液面检测装置的图。在本实施例中，墨水液面检测装置包括从收缩型墨水包20的顶面垂直向下发射光14的光源12，将光源12发射的光14朝着聚焦方向折射的凸透镜13，以及检测通过凸透镜13入射到光接收传感器42上的光14的强度的光接收传感器42。
图4A和4B中所示的光源12被设置为沿垂直向下的方向发射光。例如，如图4A所示，光源12可以设置在设置于收缩型墨水包20的顶面上的加固板21的一侧上，并向下发射光。可替换地，在其它实施例中，光源12可以设置在收缩型墨水包20的顶面上以向上朝向墨水槽30的顶板发射光。
光接收传感器42被设置于光源12和凸透镜13的光路上。如图4A所示通过凸透镜13的光14扩散并传输。因此，光14的强度与到光接收传感器42的距离的平方成反比地减弱。入射到光接收传感器42上的光14的强度可以利用所述关系进行检测，由此检测对应于墨水液面的收缩型墨水包20的高度。
图4B示出了当墨水液面达到预定临界液面的情况。这里，可以确定光源12，凸透镜13，和光接收传感器42的位置以使得经过凸透镜13聚光的光14的强度即光功率最大。
在本发明总体构思的各种实施例中，检测单元可以包括固定的光接收传感器，以及光源，其被设置为根据收缩型墨水包的高度的改变使光源入射的光的强度变化。光接收传感器所检测的光的强度与收缩型墨水包的高度具有预定的关系。从而，在测量时能通过所检测的信号水平和预定的关系检测墨水液面。因此，在墨水液面达到某个液面前能检测墨水液面，例如达到需要保护喷墨单元的预定临界液面之前。另外，通过连续检测墨水液面能够预测墨水槽需要重新充灌的时间或使用剩余墨水所能打印的页数。
根据本发明总体构思的墨水液面检测装置在喷墨打印机的墨水液面到达预定临界液面前能够连续检测墨水的液面。因此，用户能利用墨水液面检测装置实时地确定墨水液面以及大概预测出何时墨水将被消耗尽。
尽管已经示出和描述了本发明总体构思的一些实施例，但是应当理解本领域技术人员能够对这些实施例做出不脱离本发明总体构思的精神和原理的改变，其范围应有附加的权利要求书或其等同物来限制。
权利要求
1.一种喷墨成像装置的墨水液面检测装置，包括墨水槽；容纳在所述墨水槽中的收缩型墨水包，所述收缩型墨水包具有随着收缩型墨水包中的墨水量的减少而基本沿水平方向降低的顶面；设置于收缩型墨水包的顶面上以沿一个方向发射光的光源；以及设置于墨水槽的侧壁上以检测从光源发射的光的强度的光接收传感器。
2.如权利要求1所述的墨水液面检测装置，其中所述收缩型墨水包包括设置于所述收缩型墨水包的顶面上以维持其顶面平坦的加固板，其中所述光源设置于所述加固板上。
3.如权利要求1所述的墨水液面检测装置，其中所述光源是LED或激光二极管。
4.如权利要求1所述的墨水液面检测装置，其中光接收传感器相对于不同的光波长对从光源发射的光的波长具有高的敏感度。
5.一种喷墨成像装置的墨水液面检测装置，包括墨水槽；容纳在所述墨水槽中的收缩型墨水包，所述收缩型墨水包具有随着收缩型墨水包中的剩余墨水量的减少而基本沿水平方向降低的顶面；设置于所述墨水槽的顶板上并朝向所述收缩型墨水包的顶面发射光的光源；设置于所述收缩型墨水包的顶面上以朝着一个方向反射从光源入射的光的反射镜；以及设置于所述墨水槽的侧壁上以检测从光源发射并被所述反射镜反射的光的强度的光接收传感器。
6.如权利要求5所述的墨水液面检测装置，其中所述收缩型墨水包包括设置于所述收缩型墨水包的顶面上以维持其顶面平坦的加固板，其中所述反射镜设置于所述加固板上。
7.如权利要求5所述的墨水液面检测装置，其中所述反射镜是凹面反射镜。
8.如权利要求5所述的墨水液面检测装置，其中所述光源是LED或激光二极管。
9.如权利要求5所述的墨水液面检测装置，其中光接收传感器相对于不同的光波长对从光源发射的光的波长具有高的敏感度。
10.一种喷墨成像装置的墨水液面检测装置，包括墨水槽；容纳在所述墨水槽中的收缩型墨水包，所述收缩型墨水包具有随着收缩型墨水包中的剩余墨水量的减少而基本沿水平方向降低的顶面；设置于所述墨水槽的顶面上并以与收缩方向基本平行的方向发射光的光源；相对于所述光源固定并设置于从所述光源发射的光路上的凸透镜；以及相对于所述墨水槽固定并通过所述凸透镜检测从所述光源发射的光的强度的光接收传感器。
11.如权利要求10所述的墨水液面检测装置，其中所述收缩型墨水包包括设置于所述收缩型墨水包的顶面上以维持其顶面平坦的加固板，其中所述光源和所述凸透镜固定在所述加固板上。
12.如权利要求10所述的墨水液面检测装置，其中所述光源是LED或激光二极管。
13.如权利要求10所述的墨水液面检测装置，其中光接收传感器相对于不同的光波长对从光源发射的光的波长具有高的敏感度。
14.一种检测成像装置中墨水液面的检测单元，包括发射具有强度谱的光的光发射单元；接收从光产生单元发射的光的一部分并产生对应于所接收部分的光强度的电信号的光接收单元；以及利用所述电信号来确定墨水液面的控制单元。
15.如权利要求14所述的检测单元，其中所接收的部分光的强度对应于所述光发射单元和所述光接收单元之间的距离。
16.如权利要求14所述的检测单元，其中所述控制单元以预定的时间间隔连续地确定墨水液面。
17.如权利要求14所述的检测单元，其中所接收的部分光的强度与存储墨水的墨水存储单元的尺寸有预定的关系。
18.如权利要求14所述的检测单元，其中所述光发射单元的位置相对于墨水液面可移动。
19.如权利要求18所述的检测单元，其中可移动的光发射单元直接朝向所述光接收单元发射光。
20.如权利要求14所述的检测单元，其中所述光发射单元的位置相对于墨水液面固定。
21.如权利要求20所述的检测单元，进一步包括改变所述光发射单元发射的光的光变化单元。
22.如权利要求21所述的检测单元，其中所述光变化单元包括将所述光发射单元发射的光朝向所述光接收单元反射的反射单元。
23.如权利要求21所述的检测单元，其中所述光变化单元包括将所述光发射单元发射的光朝向所述光接收单元折射的折射单元。
24.如权利要求14所述的检测单元，其中所述光发射单元发射的光的强度与所述光发射单元和所述光接收单元之间的距离的增加成比例地减小。
25.如权利要求14所述的检测单元，其中所述光发射单元发射的光的强度与所述光发射单元和所述光接收单元之间的距离的平方成反比地减小。
26.一种能用于成像装置的墨水液面检测装置，包括用于存储墨水的可缩小墨水存储部分；用于接收光和产生对应于所接收光的强度的电信号，以及利用电信号确定可缩小的墨水存储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发射光以使得被所述光接收部分接收的光的强度随着所述墨水存储部分收缩而改变的光发射部分。
27.如权利要求26所述的墨水液面检测装置，其中光的强度对应于所述光发射部分和所述光接收部分之间的距离。
28.如权利要求26所述的墨水液面检测装置，其中所述光射部分直接朝着所述光接收部分发射光。
29.如权利要求26所述的墨水液面检测装置，其中所述光接收部分实时地连续确定墨水液面。
30.一种检测一成像装置的可变形存储单元中的墨水液面的方法，包括朝向光传感器发射光以使得被光传感器接收的光的强度随着墨水存储部分的形状的变化而变化；产生对应于所接收光的强度的电信号；以及利用所述电信号确定可变形墨水存储部分中的墨水液面。
31.如权利要求30所述的检测方法，其中所接收光的强度对应于可变形墨水存储部分的尺寸。
全文摘要
一种成像装置的墨水液面检测装置。该墨水液面检测装置包括墨水槽，所述墨水槽具有光接收传感器和光源，它们被这样设置使得朝向光接收传感器发射的光的强度随着收缩型墨水包的高度的变化而变化。
文档编号G01F23/292GK1939740SQ200610137568
公开日2007年4月4日 申请日期2006年7月17日 优先权日2005年7月15日
发明者郑成俊 申请人:三星电子株式会社