专利名称：容器及消耗品余量检测方法
技术领域：
本发明涉及一种容器，尤其是一种可检测容器内消耗品余量的容器以及检测该容器内消耗品余量的方法。
背景技术：
喷墨打印机是常见的打印设备，为现代化办公提供了极大的方便。现有的喷墨打印机大多使用可拆卸的墨盒装载打印使用的墨水，现有的
墨盒结构如图1所示。现有的墨盒包括壳体1,壳体1围成腔体2,腔体2内容纳有墨水。在壳体1的下方设有出墨口 3，腔体2内的墨水可通过出墨口 3供给喷墨打印机。在出墨口 3中有一压电传感器4，用于检测出墨口 3出是否有墨水存在。当出墨口 3处存在有墨水，压电传感器4在墨水压力的作用下产生振荡频率较高的电信号，并将该电信号传送至喷墨打印冲几。若出墨口 3处没有墨水存在，压电传感器4则在空气的压力下产生振荡频率较低的电信号，同样将该电信号传送至喷墨打印机。喷墨打印机接收到电信号后，判断电信号的振荡频率是否为较高的振荡频率，若是则认为墨盒中存有充足的墨水，否则认为墨盒中墨水已经耗尽，向用户发出更换墨盒的警告信息。
使用压电传感器对墨盒中墨水余量进行检测，虽然能够有效的检测墨盒中墨水消耗的情况，但由于喷墨打印机打印过程中，墨盒需要往复运动，墨盒中的墨水经常波动并产生气泡，这样压电传感器容易受到墨水波动和气泡的影响而造成错误检测，对打印工作造成影响。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种准确检测容器内消耗品余量的容器；本发明的另 一 目的是提供一种检测上述容器内消耗品余量的消耗品余量4全测方法。
为了实现上述主要目的，本发明提供的容器可拆卸地安装到外部设备中，该容器包括壳体，由壳体围成的腔体，容纳在腔体内的消耗品，其中，在腔体内设置有用于检测容器内消耗品余量的图像传感器，该图像传感器设置在腔体内壁上，并与外部设备进行通信。图像传感器包括控制部、发射部、接收部及信号交换端，控制部根据信号交换端发出的信息向发射部发出检测信号，发射部发出检测光线，检测光线遇到消耗品表面时反射回接收部，接收部接收反射回来的检测光线，并计算发射部发射检测光线到接收部接收到检测光线所用的时间。
一个具体的方案是，该容器为容纳有墨水的墨盒，在墨盒的顶壁上
设置有CMOS图像传感器。并且，在墨盒壳体的一个侧壁上安装有一芯片，该芯片的基板上有多个触点，CMOS图像传感器的信号交换端通过电触点与这些触点中的两个连接。
当墨盒安装到喷墨打印机后，墨盒通过芯片上的触点与喷墨打印机电连接，CMOS图像传感器即可通过触点与喷墨打印机进行通信。同时，CMOS图像传感器信号交换端接收喷墨打印机发出的信息，并向控制部发出信息，控制部接收到该信息后向发射部发出检测信号，发射部即发射检测光线，该检测光线遇到墨水液面即反射回CMOS图像传感器的接收部，接收部接收到检测光线后，由CMOS图像传感器的控制部计算检测光线返回时间，从而计算CMOS图像传感器到墨水液面的距离，并将该距离值传送至喷墨打印机。
喷墨打印机接收到CMOS图像传感器传送的信息后，判断墨盒中墨水余量是否充足，进而判断是否需要用户更换墨盒。
由于CMOS图像传感器的发射部由多个发光二极管阵列组成，可以检测较大范围内墨水液面与CMOS图像传感器之间的距离，这样即使在墨水液面上产生气泡或波动，CMOS图像传感器可检测该处为气泡或波动引起的墨水液面不平稳，并重新检测墨水液面与CMOS图像传感器之间的距离，有效避免因气泡或波动而导致错误检测。
为了实现上述的另一目的，本发明提供的消耗品检测方法应用在上述容器中，容器通过芯片的触点与外部设备电连接，该方法包括以下步骤
步骤一图像传感器的发射部发射检测光线；
步骤二图像传感器的接收部接收检测光线并计算发射部发射检测到接收部接收到检测光线所用时间，并由接收部的硬件装置应用机器视觉算法计算图像传感器与消耗品之间的距离，将该距离值传送至外部设
备；
步骤三外部设备判断该距离值是否小于第一设定值，如是，则判断容器内有充足的消耗品，否则执行下一步；
步骤四外部设备判断该距离值是否小于第二设定值，如是，则判断容器内消耗品余量不足，并发出消耗品余量不足的警告信息，否则，判断容器内消耗品耗尽，并发出消耗品耗尽的警告信息。
一个具体的方案是，该容器为容纳有墨水的墨盒，该外部设备为喷墨打印机，该图像传感器为设置在墨盒顶壁的CMOS图像传感器，并通过墨盒芯片上的触点与喷墨打印机电连接。
当墨盒安装到喷墨打印机后，CMOS图像传感器的发射部发射检测光线，检测光线遇到墨水液面后反射回CMOS图像传感器的接收部，并由CMOS图像传感器接收部的硬件装置计算出CMOS图像传感器与墨水液面之间的距离，同时将该距离值传送至喷墨打印机。
喷墨打印机接收该距离值后，判断墨盒中墨水余量是否充足，还是墨水余量不足，或者墨水已经耗尽，从而向用户发出相应的信息。
由于墨盒是4吏用CMOS图像传感器对墨水余量进行检测，而不是使用压电传感器进行^r测，且CMOS图傳_传感器能有效避免因气泡或墨水波动而引起的错误检测，从而可对墨水余量进行准确的检测。
图l是现有墨盒的结构示意图；图2是本发明容器实施例的结构示意图；图3是本发明容器实施例中芯片的外观结构示意图；图4是本发明容器实施例中CMOS图像传感器的示意框图，该CMOS图像传感器与喷墨打印机连接；
图5是本发明消耗品余量检测方法实施例的流程图。以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施例方式
参见图2，图2是本发明容器实施例的结构示意图。本实施例的容器为容纳有墨水的墨盒，本实施例的墨盒包括壳体1，壳体1围成腔体2,腔体2内容纳有消耗品，本实施例的消耗品为墨水。在壳体1的下方设置有出墨口 3，墨盒通过出墨口 3向喷墨打印机供应墨水。
在墨盒顶壁设有图像传感器，本实施例的图像传感器为CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, 互补金属氧化物半导体)图像传感器5。 CMOS图像传感器5包括发射部、接收部、控制部以及信号交换端，其中发射部可根据控制部的控制发射检测光线，检测光线遇到墨水液面后反射到接收部，接收部接收到检测光线后由接收部的硬装置，应用机器视觉算法，根据光线返回的时间计算CMOS图像传感器5到液面的平均距离，并由信号交换端将该距离值传送至喷墨打印机。
在墨盒壳体1的一个侧壁上安装有芯片10。参见图3,图3是本发明容器实施例中芯片的外观结构示意图。芯片10包括基板20，在基板20上设置有电子模块11以及多个触点21、 22。其中，触点21与电子模块11连接，而触点22则通过电触点与CMOS图像传感器5的信号交换端连接。当墨盒安装到喷墨打印机后，触点21、 22与喷墨打印机相应的连接端子接触，从而使电子模块11、 CMOS图像传感器5可与喷墨打印机通信。
墨盒安装到喷墨打印机后，CMOS图像传感器与喷墨打印机的连接框图如图4所示。CMOS图像传感器5包括控制器51、发射部52、接收部53和信号交换端54。其中，信号交换端54通过芯片上的触点22与喷墨打印机30的本体控制器31点连接并进行通信。墨盒安装到喷墨打印机30后，信号交换端54接收本体控制器31发出的检测墨水余量的信息，并向控制部51发出信息，控制部51便向发射部52发出检测信号，发射部52即发射检测光线，如图2的箭头所示。检测光线遇到墨水液面后，即反射回接收部53。接收部53接收到检测光线后，由接收部53的硬件装置计算发射部52发射检测光线到接收部53接收到反射回来检测光线的时间，并由该时间计算出CMOS传感器5至墨水液面的平均距离，同时通过信号交换端54将该距离值传送至本体控制器31。
由于CMOS图〗象传感器5的发射部52由多个发光二才及管排成阵列形成，每一发光二极管均单独发射一束检测光线，因此，CMOS图像传感器5可检测到较大范围内墨水液面与CMOS图像传感器5之间的距离。若墨水在墨盒来回运动过程中产生波动或气泡，CMOS图像传感器5也可检测出来，并可判断该处是由墨水波动或气泡引起，进行重新检测，或者不
使用液面异常的部分计算墨水液面与CMOS图4象传感器5之间的距离。这样，CMOS图4象传感器5计算墨水液面与CMOS图係^传感器5之间的距离时，排除墨水波动和气泡的影响，更准确的检测出墨盒中墨水余量。
CMOS图〗象传感器5将墨水液面与CMOS图傳 f专感器5之间距离值传送到本体控制器31后，本体控制器31通过该距离值判断墨盒中墨水余量是否充足，并根据不同的情况进行相应的操作。
由于CMOS图像传感器可检测一定平面范围内的图像情况，检测时可方便计算出CMOS图像传感器与一定范围内墨水液面距离的平均值，可有效避免墨水波动或气泡引起的错误检测，确保喷墨打印机能够正确判断墨盒中墨水余量，有利于打印工作。
下面介绍本发明的容器如何检测容器内消耗品消耗情况。
参见图5,是本发明消耗品余量检测方法实施例的流程图。本实施例的容器为容纳有墨水的墨盒，该墨盒壳体的侧壁上有一芯片，芯片上设有多个触点。本实施例的图像传感器为CMOS图傳_传感器，其通过电触点与芯片的触点连接，并在墨盒安装到喷墨打印机后，图像传感器通过这些触点与外部设备，即本实施例中的喷墨打印机电连接。
墨盒安装到喷墨打印机后，CMOS图像传感器的信号交换端接收喷墨打印机发出的检测墨水余量的信息，并向控制部发出信息，控制部便向发射部发出检测信号，发射部即发出多束检测光线(步骤Sl)。检测光线遇到墨水液面后反射回CMOS图像传感器的接收部，接收部即可接收反射回来的检测光线(步骤S2)。然后，接收部计算发射部发射检测光线到接收部接收到反射回来的检测光线的时间，并由接收部的硬件装置应用机器视觉算法计算CMOS图像传感器与墨水液面之间的平均距离(步骤S3)，并通过信号交换端将该距离值传送到喷墨打印机(步骤S4)，本体控制器将接收该距离值。
喷墨打印机的本体控制器接收到该距离值后，判断该值是否小于第一设定值(步骤S5)。第一设定值是预先设置在喷墨打印机内的，第一设定值略小于CMOS图傳_传感器至墨盒底壁距离值。若CMOS图l象传感器与墨水液面之间距离值小于第 一设定值，即墨水液面与底壁之间有一定的距离，则本体控制器判断墨盒中有充足的墨水(步骤S7)，喷墨打印机可正常工作。
若本体控制器判断距离值大于第一设定值，则本体控制器进一步判断距离值是否小于第二设定值(步骤S6)。第二设定值也是预先设定的，且稍大于第一设定值。若本体控制器判断距离值小于第二设定值，即距离值在第 一设定值与第二设定值之间，也就是墨水液面与墨盒底壁有较小的距离，则本体控制器判断墨盒中墨水余量不足，向用户发出墨水余量不足的警告信息(步骤S8 )。
若本体控制器判断距离值大于第二设定值，即墨水液面与墨盒底壁之间的距离很小，或腔体内没有墨水，则本体控制器判断墨盒中墨水已经耗尽，向用户发出墨水耗尽的警告信息(步骤S9)，并在用户更换墨盒后才正常工作。
由于CMOS图像传感器检测其与墨水液面之间的距离时，可检测一定范围内液面情况，可有效避免只检测某一点时，因墨水波动或气泡造成传感器错误检测的情况。这样，CMOS图像传感器可向喷墨打印机的本体控制器传送更加准确的检测数据，有利于本体控制器正确判断墨盒中墨水消耗情况。
当然，上述实施例只是本发明的一种上述方式，本发明实际应用过程中，还可以有多种变化。例如，图像传感器还可以使用CCD (ChargeCoupled Device,电荷藕合器件)图像传感器，或者将图像传感器设置在墨盒底壁，图像传感器检测墨水液面与底壁之间的距离，也可以让本体控制正确判断墨盒内墨水的消耗情况。
同时，图像传感器检测到图像传感器与墨水液面距离后，不一定将该距离值传送到喷墨打印机，也可以根据腔体的深度及该距离值计算墨水液面与墨盒底壁的距离，再将墨水液面与底壁距离值传送到喷墨打印机，喷墨打印机也可以正确判断墨盒中墨水的消耗情况。
另外，本发明的容器不限于安装在喷墨打印机上的墨盒，还可以是安装在激光打印机上的碳粉盒等。若为碳粉盒，则消耗品为容纳在碳粉盒内的碳粉，外部设备即为激光打印机。此时，图像传感器可检测到碳粉表面与碳粉盒底壁之间的距离，从而计算碳粉容积并判断碳粉余量是否充足。当然，其它容纳有液态或粉末状消耗品的容器，也可使用本发 明检测消耗品的消耗情况。
并且，图像传感器不一定通过芯片的触点与外部设备进行通讯连 接，还可以通过无线的射频设备，如天线等，以射频信号的方式与外部 设备进行通信，也可以实现本发明的目的。
最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，诸如图像传感器 类型的改变、图像传感器设置位置的改变等、图像传感器与外部设备连 接方式的改变微小变化，也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1、容器，可拆卸地安装到外部设备中，该容器包括壳体；由所述壳体围成的腔体；容纳在所述腔体内的消耗品；其特征在于所述容器还包括用于检测容器内消耗品余量的图像传感器，所述图像传感器设置在所述腔体内壁上，并与所述外部设备进行通信；所述图像传感器包括控制部、发射部、接收部及信号交换端，所述控制部根据信号交换端发出的信息向发射部发出检测信号，所述发射部发出检测光线，所述接收部接收反射回来的检测光线。
2、 根据权利要求1所述的容器，其特征在于所述壳体一个侧壁上安装有一芯片，所述芯片包括一基板以及设置在 所述基板上的触点，所述触点与所述外部设备电连接；所述图〗象传感器的信号交换端通过电触点与所述触点电连接。
3、 根据权利要求l所述的容器，其特征在于所述壳体一个侧壁上安装有一芯片，所述芯片包括一基板以及设置在 所述基板上的天线，所述天线以射频方式与所述外部设备通信； 所述图像传感器的信号交换端通过电触点与所述天线电连接。
4、 根据权利要求1至3任一项所述的容器，其特征在于 所述图像传感器为CMOS图像传感器或CCD图像传感器。
5、 根据权利要求4所述的容器，其特征在于 所述图像传感器设置在所述腔体的顶壁或底壁上。
6、 检测如权利要求2所述容器内消耗品余量的方法，所述容器通过 所述芯片的触点与外部设备电连接，该方法包括以下步骤步骤一所述图像传感器的发射部发射检测光线；步骤二所述图像传感器的接收部接收检测光线并计算发射部发射检 测到接收部接收到检测光线所用时间，由接收部的硬件装置计算图像传感 器与消耗品之间的距离，信号交换端将该距离值传送至外部设备；步骤三外部设备判断该距离值是否小于第一设定值，如是，则判断 容器内有充足的消耗品，否则执行下一步；步骤四外部设备判断该距离值是否小于第二设定值，如是，则判断 容器内消耗品余量不足，否则，判断容器内消耗品耗尽。
7、 根据权利要求6所述的消耗品余量检测方法，其特征在于 所述步骤四中，若外部设备判断容器内消耗品余量不足时，发出容器内消耗品不足的警告信息。
8、 根据权利要求6或7所述的消耗品余量检测方法，其特征在于 所述步骤四中，若外部设备判断容器内消耗品余量耗尽时，发出容器内消耗品耗尽的警告信息。
9、 根据权利要求6或7所述的消耗品余量检测方法，其特征在于 所述图像传感器为CMOS图像传感器或CCD图像传感器。
10、 根据权利要求9所述的消耗品余量检测方法，其特征在于 所述图像传感器设置在所述腔体的顶壁或底壁上。
全文摘要
本发明提供一种容器及消耗品余量检测方法，该容器包括壳体，由壳体围成的腔体，腔体内容纳有消耗品，并在腔体顶壁设置用于检测消耗品余量的图像传感器，该图像传感器包括控制部、发射部、接收部及信号交换端。该方法包括步骤一发射部发射检测光线；步骤二接收部接收检测光线，接收部的硬件装置计算图像传感器与消耗品之间的距离，将距离值传送至外部设备；步骤三外部设备判断该距离值是否小于第一设定值，如是，判断容器内有充足的消耗品；步骤四外部设备判断该距离值是否小于第二设定值，如是，判断容器内消耗品余量不足，否则，判断容器内消耗品耗尽。本发明有效避免因墨水波动或气泡导致传感器错误检测容器内消耗品余量情况的发生。
文档编号G01F23/292GK101470018SQ200710033018
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者严朝阳 申请人:珠海天威技术开发有限公司