专利名称：液面高度侦测装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种液面高度侦测装置，尤指一种适用于打印机的墨水匣的 液面高度侦测装置。
背景技术：
一般而言，喷墨打印机由于具有操作容易且可列印于多种喷墨媒体等优 点，广受消费大众欢迎，已成为个人电脑设备中必备的产品。喷墨打印机使用一段时日后，便会因墨水匣的墨水耗尽而须更换墨水匣， 目前常见的更换方法是丢弃旧有的墨水匣再安装全新的墨水匣以提供墨水，此 举不但造成墨水匣体的浪费，且因墨水匣的价格昂贵而无形地增加了使用者的 开销。为了节省列印成本并避免资源浪费，重复使用同一个墨水匣的连续供墨 系统便因应而生。无论是传统可更换墨水匣的喷墨打印机，或是可重复使用同一个墨水匣的 连续供墨系统中，对于墨水匣内墨水剩余量的评估是极为重要的，现有技术中 评估墨水匣中墨水剩余量的方法有许多种，举例来说1. 以点计数法来计算喷墨头的喷墨数量，并将喷墨数量转换估算为已使用 的墨水量，以评估剩余的墨水量。2. 将电极设置于墨水匣中，借助在墨水及电极之间流动的电流，侦测墨水 匣中的墨水高度是否达到某预定水位。3. 在墨水匣内侧壁面上设置可透光的棱镜，当光入射于棱镜上时，光的折 射会视墨水水位比棱镜位置高或低而有所不同，再依据光线反射的强度侦测墨 水是否抵达某预定高度。其中，以光学反射原理来侦测墨水匣内的墨水剩余量的方法最常被使用，举例来说，现有检测墨水匣内液面高度的方法可参阅中国专利申请号第 99101820.6号，其是揭示一种利用液体容器不同部分的反射特性来确定该液体容器中墨水高度的喷墨列印系统，该喷墨列印系统100是如图1所示，包含墨水容器101及墨水高度检测装置102，其中，墨水容器101包含壳体103，壳 体103具有一内表面103a，且在内表面103a接近墨水容器101底部的区域设 置有一检测区104，而检测区104是由多个第一受控表面104a以及多个与第一 受控表面104a配对并与第一受控表面104a成一定角度的第二受控表面104b。 墨水高度检测装置102则包含一单一光源106、 一单一光线接收装置107以及 一集光透镜108。当来自单一光源106的多条光线109a投射在多个第一受控表面104a上， 在墨水容器101内的墨水高度105a高过于检测区104时，光线109a透过第一 受控表面104a后将折射入墨水105内，其折射后的路径如光线109b所示，而 在墨水高度105a低于检测区104时，光线109a则在透过第一受控表面104a 后直接反射到第二受控表面104b，再经过第二受控表面104b的反射至集光透 镜108，再传送回单一光线接收装置107内，且其反射的路径如光线109c所示。 最后，再由单一光线接收装置107根据所接收反射光线109c的量或是反射光线 的强度来判断墨水容器101中的墨水高度105a。举例而言，当墨水容器101内的墨水高度105a高于检测区104的情况下， 第一受控表面104a的所有入射光线109a都将折射到墨水105中，几乎没有光 线反射回单一光线接收装置107。而当墨水高度105a低于检测区104时，则会 产生最大量或是最大强度的反射光线109c经由集光透镜108反射回单一光线接 收装置107，据此以判断出墨水容器101内的墨水高度105a。然而，现有所使用的检测墨水容器内液面高度的方法在制作墨水容器101 时需在壳体103的内表面103a制作特定角度的第一受控表面104a及第二受控 表面104b，因而使得墨水容器101的制作过程繁复，另外，由于第一受控表面 104a是具有一特定角度，因而有可能造成部份的墨水滴残留在第一受控表面 104a上，当此情况发生时，将造成入射光线109a自单一光源106进入第一受 控表面104a时产生折射，而使得反射进入单一光线接收装置107的光线109c 的量及强度受到干扰，因而使得墨水高度105a无法被准确的判断。有鉴于此，如何发展一种可改善上述现有缺点的适用于打印机的墨水匣的 液面高度侦测装置，实为目前迫切需要解决的课题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种液面高度侦测装置，解决现有墨水容器制 作过程繁复，且易因残墨干扰造成墨水高度无法被准确判断等缺点。
为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种液面高度侦测装 置，适用于打印机，其包含墨水匣，其置于打印机内部，且设有储存墨水的 储墨槽、第一容置槽，其具有第一受控壁，且第一受控壁具有标记，以及第二 容置槽，其与第一容置槽相对应设置，并具有与第一受控壁相对应对称设置的 第二受控壁；以及感应装置组，其具有发射端及接收端，且发射端容设于第一 容置槽内，接收端容设于第二容置槽内。
图h其为现有检测墨水液面高度系统的结构示意图。
图2A:其为本发明第一较佳实施例的液面高度侦测装置的结构示意图。 图2B:其为图2A所示的组装示意图。
图3A:其为图2B所示的液面高度侦测装置的光线路径俯视示意图。 图3B:其为图3A所示的侧视示意图。
图4A:其为图2B所示的液面高度侦测装置的另一光线路径俯视示意图。 图4B:其为图4A所示的侧视示意图。
100:喷墨列印系统 101:墨水容器 102:墨水高度检测装置 103、 201:壳体
103a、 201b、 204c、 205c:内表面
104:检测区
104a:第一受控表面
104b:第二受控表面
105、 203:墨水 105a:墨水高度106:单一光源
107:单一光线接收装置
108:集光透镜
109a、 109b、 109c、 3、 4:光线
2:液面高度侦测装置 20:墨水匣
201a、 204d、 205d:外表面
202:储墨槽
204:第一容置槽
204a:第一受控壁
204b:标记
205:第二容置槽
205a:第二受控壁
21:感应装置组 210:发射端 211:接收端 212:电源线 213:信号线
So、 Si、 S2、 S3、 S4: 角度 n、 n0、 n!、 n2:折射率 t:厚度
3A、 3B、 3C、 3D、 4B、 4D:光线路径
具体实施例方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应 理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范 围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
请参阅图2A，其为本发明第一较佳实施例的液面高度侦测装置的结构示意图，如图所示，本实施例的液面高度侦测装置2包含设置于打印机(未图示)内 部的墨水匣20以及一感应装置组21，其中，墨水匣20具有一壳体201，在壳 体201内为一储墨槽202，用以储存墨水203，并且，在本实施例中，墨水匣 20的壳体201的外表面201a向储墨槽202内凹陷形成两相对应设置的第一容 置槽204以及第二容置槽205，第一容置槽204具有一第一受控壁204a，由于 第一容置槽204是凹陷设置于墨水匣20内，因此第一受控壁204a是设置于墨 水匣20的壳体201的内表面201b，并位于储墨槽202内，且在第一受控壁204a 上具有一标记204b(如图3A及3B所示)，用以判断储墨槽202内墨水203的剩 余量的基准线，同时，与第一容置槽204相对应设置的第二容置槽205也具有 一第二受控壁205a，且第二受控壁205a同样设置于墨水匣20的储墨槽202内， 并与第一受控壁204a相对应对称设置，以及，第一受控壁204a及第二受控壁 205a的形态可为但不限为一中央隆起的尖形结构，另外，第一受控壁204a及 第二受控壁205a是使用可透光的材质所形成，例如玻璃或塑胶，但不以此为 限。
感应装置组21则包含一发射端210及一接收端211，在本实施例中，发射 端210及接收端211为一体成形的装置，但不以此为限，其也可依其施作方式 而任施变化。其中，发射端210可具有一光源(未图示)，并通过多个电源线212 传递电源至该发射端210，以使该光源发射一光线，而接收端211则具有多个 信号线213，用以传递接收端211所接收到的光线信号，借助所收到的光线信 号来判定墨水203的液面高度。
请参阅图2B，其为图2A的组装示意图，如图所示，当要开始侦测墨水匣 20内墨水203的液面高度时，需先将感应装置组21的发射端210容设于墨水 匣20的第一容置槽204内，并将接收端211容设于第二容置槽205内，当装 设完成后即如图2B所示，当发射端210内的光源发射一束光线3时，光线3 可穿透第一容置槽204的第一受控壁204a，并射入储墨槽202中，并借助储墨 槽202中气体与墨水203的折射率不同，而使光线3在储墨槽202中行进后， 可抵达第二受控壁205a时产生折射进入接收端211或是产生全反射而不会传递 至接收端211中。
请同时参阅图3A、 3B，其为图2B所示的液面高度侦测装置的光线路径俯视示意图及侧视示意图，如图3A所示，当光线3自发射端210内的光源发射 出来后，首先光线3将穿透设置于第一容置槽204的第一受控壁204a，并且， 光线3射入第一受控壁204a时，是以入射角S,的角度射入第一受控壁204a的 内表面204c，另外，由于第一受控壁204a的厚度以及材质的影响，将使得光 线3的路径3A在第一受控壁204a内产生偏移，并以与第一受控壁204a的外 表面204d夹角S2射入储墨槽202中，在本实施例中，储墨槽202内剩余的墨 水203高度高于第一受控壁204a上的标记204b(如图3B所示)，因此光线3在 进入储墨槽202后，会受到墨水折射率ri2的影响，而使光线3在墨水203中的 行进路径3B产生偏移，并以S3的角度射入第二受控壁205a的外表面205d， 同样地，第二受控壁205a的厚度及材质也会影响光线3在第二受控壁205a内 的行进路径3C，因此，当光线3在穿透过第二受控壁205a后抵达第二受控壁 205a的内表面205c时，其是以S4的角度射入，根据司乃耳定律(Snell's Law): nixSin[Sl]=n2xSin[S2]，因此可推算出S,、 S2、 S3、 S4的角度分别如下
S产ArcSin[mxSin[Sl]/n];
S2=ArcSin[nxSin[S]/n2] xl80/兀；
S3=(90- S2) x兀/180;
S4=ArcSin[n2xSin[S3]/n0] xl80/兀；
以本实施例为例，第一受控壁204a及第二受控壁205a的材质为塑胶，且 气体为空气，故再代入下述条件 入射角S产45。； 塑胶厚度1=0.8; 空气折射率n产l; 塑胶折射率no」.5; 水折射率112=1.33;
可获得S4=48.6745，即光线3在第二受控壁205a中要进入空气的入射角为 48.6745°，此时，再根据司乃耳定律(Snell'sLaw)算出由折射率高的塑胶进入折 射率低的空气的临界角S0= ArcSin[ni/n2] x180/ti=41.8103，由此可知，S4 >S0， 当光线3自折射率高的塑胶进入折射率低的空气时入射角S4是大于临界角S0， 因此光线3在此会如图3A所示的路径3D产生全反射的情形，因而光线3不会到达设置于第二容置槽205内的接收端211，故在墨水匣20内的墨水203高度 高于标记204b时，意即墨水203含量充足时，接收端211将不会侦测到任何 光线信号。
请再同时参阅图4A、 4B，其为图2B所示的液面高度侦测装置的另一光线 路径俯视示意图及侧视示意图，如图4A所示，当光线4自发射端210内的光 源发射出来后，首先将穿透第一受控壁204a，当光线4射入第一受控壁204a 时会因第一受控壁204a的厚度以及材质的影响，使得光线4在第一受控壁204a 内的路径4A产生偏移，然而在本实施例中，储墨槽202内剩余的墨水203高 度低于第一受控壁204a上的标记204b(如图4B所示)，因此，光线4在穿透第 一受控壁204a进入储墨槽202后，由于空气的折射率为l，而使得光线4在储 墨槽202中可以直线前进，如路径4B所示，当光线4直线穿透储墨槽202后 射入第二受控壁205a，同样地，由于第二受控壁205a的厚度及材质的影响， 亦会使光线4在第二受控壁205a内的行进路径4C产生偏移，然而，由于光线 4自折射率高的玻璃进入折射率低的空气时入射角S"j、于临界角So，因此光线 4在此会如图4A所示的路径4D折射进入第二容置槽205的空气内，并可被设 置于第二容置槽205内的接收端211所侦测到，简单来说，当墨水匣20内的 墨水203高度低于标记204b时，即墨水203的剩余量低于一预定值时，接收 端211将可侦测到一光线信号，并产生墨水量不足的警示，以提醒使用者可进 行更换墨水匣20或是补注墨水203的动作。
如此一来，由于第一受控壁204a及第二受控壁205a均为可透光的光滑表 面，因而制作上不需设置特定角度的反射面或是棱镜等，使得制作过程更为简 便，并且，本发明的液面高度侦测方法通过详密估算，因而当墨水203含量丰 富时，发射端210所发出的光线3在透过储墨槽202中的墨水203时将产生全 反射的情形，使得接收端211侦测不到光线信号，而当墨水203存量低于预定 标记204b处时，则光线4在透过储墨槽202中的空气后将产生折射，使得接 收端211侦测到光线信号，因而产生警示，由此可见，本发明通过储墨槽中的 介质不同的折射率而产生全反射或是折射的情形，因而在此侦测过程中不会因 为些许的残墨而使接收端211侦测到光线信号而产生误差。
综上所述，本发明的适用于打印机的墨水匣的液面高度侦测装置，主要由墨水匣以及感应装置组所组成，墨水匣具有储墨槽，感应装置组具有发射端及 接收端，其借助发射端发射光线，光线穿透储墨槽中的气体及水两种不同介质 时折射率不同，使光线抵达第二受控壁后产生全反射或折射至少其中一种，使 接收端侦测光线信号的存在与否，并发出墨水不足的警示，由于本发明的液面 高度侦测装置的制作过程简便不繁复，且其液面高度侦测方式亦简易且准确性 高。所以，本发明的适用于打印机的墨水匣的液面高度侦测装置极具产业的价 值，爱依法提出申请。
本发明得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利 要求范围所欲保护者。
权利要求
1.一种液面高度侦测装置，适用于一打印机，其特征在于，所述侦测装置包含一墨水匣，所述墨水匣置于所述打印机内部，设有储存墨水的储墨槽、一第一容置槽，所述第一容置槽具有一第一受控壁，且所述第一受控壁具有一标记，以及一第二容置槽，所述第二容置槽与所述第一容置槽相对应设置，并具有与所述第一受控壁相对应对称设置的一第二受控壁；以及一感应装置组，所述感应装置组具有一发射端及一接收端，且所述发射端容设于所述第一容置槽内，所述接收端容设于所述第二容置槽内。
2. 如权利要求l所述的液面高度侦测装置，其特征在于，所述发射端发射一光线，所述光线穿透所述第一受控壁射入所述储墨槽中，当所述储墨槽中的 所述墨水液面高于所述标记时，由于所述光线穿透所述墨水的折射率使所述光 线射入所述第二受控壁后反射不致传递至所述接收端中，反之，当所述储墨槽 中的所述墨水液面低于所述标记时，由于所述光线穿透气体的折射率将使所述 光线射入所述第二受控壁后折射传入所述接收端中，使所述接收端侦测到光线 信号。
3. 如权利要求2所述的液面高度侦测装置，其特征在于，所述气体为空气。
4. 如权利要求2所述的液面高度侦测装置，其特征在于，当所述墨水液面 高于所述标记时，所述光线自所述发射端穿透所述第一受控壁射入所述储墨槽 中，由于所述墨水的折射率大于一，使所述光线路径偏移，在射入所述第二受 控壁时产生全反射，因而无法传递至所述接收端。
5. 如权利要求2所述的液面高度侦测装置，其特征在于，当所述墨水液面 低于所述标记时，所述光线自所述发射端穿透所述第一受控壁射入所述储墨槽 中，由于所述空气的折射率为一，使所述光线直线前进射入所述第二受控壁， 并产生折射进入所述接收端。
6. 如权利要求l所述的液面高度侦测装置，其特征在于，所述第一容置槽 及所述第二容置槽是凹设于所述墨水匣中。
7. 如权利要求l所述的液面高度侦测装置，其特征在于，所述第一受控壁及所述第二受控壁为可透光的材质所形成。
8. 如权利要求7所述的液面高度侦测装置，其特征在于，所述第一受控壁及所述第二受控壁为玻璃材质。
9. 如权利要求7所述的液面高度侦测装置，其特征在于，所述第一受控壁 及所述第二受控壁为塑胶材质。
10. 如权利要求1所述的液面高度侦测装置，其特征在于，所述第一受控 壁及所述第二受控壁为中央隆起的尖形结构。
全文摘要
本发明为一种液面高度侦测装置，其包含置于打印机内部的墨水匣，其设有储墨槽、第一容置槽、与第一容置槽对应设置的第二容置槽；以及一感应装置组。该第一容置槽具有第一受控壁，其上具有标记；该第二容置槽具有与第一受控壁对应对称设置的第二受控壁；该感应装置组具有发射端及接收端，其分别容设于第一容置槽及第二容置槽内。
文档编号G01F23/292GK101564937SQ200810095739
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者萧纪南 申请人:研能科技股份有限公司