方法、液體供給單元和用于液面指示器的測量裝置的制作方法

專利名稱：方法、液體供給單元和用于液面指示器的測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及打印機領域，并特別是按權利要求1、 8和22 的前序部分特征涉及一種方法、 一種液體供給單元和一種用于噴墨打 印機的用來顯示液面高度的測量裝置。
背景技術：
噴墨打印機的特征是可選擇地將液體、特別是墨汁束噴射到打印 材料上，這里噴墨打印機是一矩陣打印機，其中通過按要求發射和偏 轉小的墨滴在墨滴表面上產生圖像。為了涂覆用于印刷文字或圖像的 液體需要一液體供給單元。液體供給單元原則上由 一液體壓力系統組 成，它借助于流動裝置將液體從儲存容器輸送給打印設備，其中打印 設備可以附加地配備用于液體的存儲器。液體供給單元的打印設備為 了無可挑剔地工作要求給存儲器裝灌足夠多的液體。為了確定和保持 這個先決條件通過用順序控制器(Folgesteuerung)測量液面進行在液 體供給單元內的液體量的監測。用來直接或間接地處理測量值或測量 信號的所有裝置都理解為隨動裝置。它例如可以是一微處理器。
由現有技術已知不同的用來確定液體供給單元內液面高度的測量 裝置和方法。為了測量液面高度采用傳感器，其中傳感器測量測量值， 測量裝置的電子裝置處理測量值。已知足夠多的棒狀結構的已知傳感 器應用在用于腐蝕性介質的小型容器中用來連續測量液體中的液面高 度。它們具有這樣的缺點，即它們體積大并需要附加的外接電子分析 裝置。由于傳感元件和外接電子分析裝置之間距離較大造成另一些缺 點。為了跨接這個距離需要導線，它們由于變化的交接電阻和電磁輻 射不利地提高了結構體積且易受干擾。
EP0 778 141 Bl介紹了一種用于探測噴墨打印機的空墨狀態的裝 置。用這個裝置對墨汁供給裝置內的墨汁液面高度進行監測，以便確 定何時墨汁供給裝置幾乎排空。用來確定墨汁存儲器內的墨汁供應或墨汁儲存量的測量方法涉及 一種光學檢測器，它監測一與復雜的機構連接的操縱元件。它起不利 影響，即不是直接測量液面高度，而是測出一個墨汁用完信號，它根 據一預先規定的時間求出，在此期間內泵的腔不膨脹。在EP 0 784 784 Bl中公布了 一種用于噴墨打印機的具有液面高 度測頭的測量裝置，它由許多不用長度的導電桿組成，所述導電桿測 量容器的一個單獨腔內的液面高度，以便與包含在它們里面的液態墨 汁接觸。這些桿與一阻抗網絡連接，該產生一系列表示在屏蔽的腔內 的墨汁高度的輸出信號。這種測量方法的缺點在于傳感器的結構尺寸 以及傳感器與介質之間不發生非接觸測量，并且不能求出連續的液面 高度。由凈皮看作最接近的現有4支術的EP 0 968 831 Bl已知一種非接觸 的液面高度檢測器，它位于一回收儲存容器內。這種液面檢測器作為 液面指示器工作并且是電容或霍爾效應類型的，其中穿過回收儲存容 器壁進行非接觸測量。進行這種測量以避免儲存容器溢出，并由此測 量包含在儲存容器內的墨汁的體積。這種墨汁回路的缺點是雙側支承 塊巨大的結構尺寸，因此不可能應用在所考慮的打印機、特別是市場 上常見的噴墨打印機中。液面檢測器僅僅用來檢驗，以避免儲存容器 溢出的運行故障。發明內容因此本發明的目的是，提供一種開頭所述類型的方法、液體供應 單元和測量裝置，它避免已知結構的上述缺點，并使得可以制造對于 大批量產品特別經濟的、配備簡單的工作幾何形狀和小的結構尺寸的 測量裝置。這個目的通過具有權利要求1、 8和13特征的方法、液體供給單 元以及測量裝置實現。本發明優良的方案和改進結構由隨后的從屬權 利要求得到。
元為打印機組成部分的并且具有一結構尺寸最小化的內置的測量裝 置，按照本發明建議，測量裝置最好由一帶內置的電子處理裝置的傳 感器組成，其中通過測量裝置進行供給單元內液面的測量，該測量裝 置在打印設備的出口處便已經檢測液體的存在。由于測量裝置緊靠在 打印設備附近，從而可以減小液體供給單元的結構尺寸。液體檢測通 過電容式的測量方法進行，通過電容法測量液面高度并轉化成可進一 步處理的條件或信息。條件或信息涉及傳感器有效測量區周圍的電場 變化的基礎上。傳感器根據這種變化產生信號，信號被輸送給電子處 理裝置。傳感器主要由一RC振蕩器作為接收器、 一解調器和一輸出級組 成。在測量裝置腔內、亦即在電容式傳感器的有效測量區內的液體液 面高度的變化造成電容器電容的變化，由此使RC-振蕩器改變其振動 頻率。這促使連接在振蕩器后面的觸發器級翻轉并使控制放大器改變 其輸出狀態。由于電子處理裝置緊靠在傳感器附近，排除了雜散電容 和傳感元件與電子處理裝置的連接導線內的干擾。由電子處理裝置產 生的信號或信號躍變輸送給儀器控制裝置，它進行設置在儲存容器和 打印設備之間的射流裝置的接通或關斷。射流裝置管理液體供給單元 內的液面高度，從而也管理壓力和測量裝置內的液體液面。在裝置裝 灌時液體借助于射流裝置通過輸入管從儲存容器輸入打印設備內，這 時液體流入打印設備的內置的存儲器內并且緩慢地充滿存儲器。如果 打印設備的存儲器裝灌了液體，在朝上的出口內的液面高度便上升到 安裝在打印設備上的測量裝置的設置在出口處的腔內。測量裝置的傳 感器檢測在出口內液體的存在并確保打印設備完全充滿液體。因此本 發明的測量裝置適合于作為用來測量液體供給單元內的液面高度的液 面高度傳感器，其中液體由以水或溶劑為基的、帶或不帶可以作為溶 液或顏料存在的彩色顆粒的流體組成。因此用于腐蝕性介質的連續液面高度測量的測量裝置也可以用于 其它技術領域。


在附圖中純粹示意表示本發明的實施例，下面對此作詳細說明。附圖表示圖1 一液體供給單元的原理剖視圖， 圖2 本發明測量裝置的透視圖，圖3 帶有用于液體的腔的傳感器的中間面狀元件的透視圖， 圖4 不是電子處理裝置載體的外部面狀元件內側的透視圖， 圖5 是電子處理裝置栽體的外部面狀元件內側的透視圖。具體實施方式

圖l以剖視圖表示一未示出的用來將液體22涂覆在打印材料上的 噴墨打印機的液體供給單元1。液體供給單元1包括一儲存容器2，它 通過一射流裝置3和可選擇地通過一液體管道4與 一打印設備5連接。 打印設備5具有一帶輸入口 7和輸出口 10的殼體6并且包括一存儲器 8和一設置在存儲器8下面的打印頭9。在輸出口 IO上利用輸入法蘭 13連接一測量裝置11，該輸入法蘭通過輸入口 14通向設置在測量裝 置1內部的腔15。腔15在其殼體上在與輸入法蘭13對置的一側上具 有一帶溢流口 17的溢流法蘭16。在溢流口 17上連接一閥18。閥18 特別是用來防止位于腔15內的液體或墨汁受到污染。測量裝置1由一尤其是多件式的傳感器12做成，它按照所述結構 做成電容式傳感器12，并至少部分由印制電路板材料組成。但是也可 以采用所有其他已知的電動傳感器，例如感應式或光電式傳感器。測量裝置1用來測量存儲器8內的液面高度以及按要求對它進行 控制。為此測量裝置1與最好做成泵的射流裝置3控制連接。如由圖2可見，在傳感器12外側上安裝一電子處理裝置19。它 們通過印制導線27與連接插頭28連接以便供電，并通過印制導線24 與接觸元件21連接以便進行信號處理。噴墨打印機(未示出)的控制 裝置(未示出)通過未示出的信號線連接在接觸元件21上。設置在液體供給單元1內的測量裝置11的任務是，檢測液體的存 在或確保在打印設備5內形成的存儲器8始終用液體22裝灌。為了實 現這個任務，傳感器12設置在打印設備5的輸出口 IO上，并測量在 打印設備5外部在傳感器12內形成的腔15內的不同液面高度23作為 測量值。傳感器12首先產生測量信號，該測量信號被傳輸給電子處理 裝置19。電子處理裝置處理測量信號并將其值與儲存在它里面的至少 兩個閾值進行比較。它們相當于腔15內的最小和最大液面高度。如果例如在腔15內的液面高度下降(這導致電容變化)低于最低 液面高度，那么電子處理裝置19便產生一個接通信號以接通射流裝置 3。接通一方面可以通過射流裝置3和電子處理裝置19之間的直接連 接實現。另 一方面接通信號可以發送給一與電子處理裝置19連接的儀 器控制裝置(未示出)，它而后接通射流裝置3。為了接通和切斷射流 裝置3，在儀器控制裝置和射流裝置之間或電子處理裝置19和射流裝 置之間設置控制線。但是接通和切斷信號也可以通過無線電發送。在接收接通信號之后，射流裝置3通過液體管道4和打印設備5 將液體22從儲存容器2送入腔15,直至超過最大液面高度為止。電 子處理裝置19通過輸入它的電氣測量信號與對應于最大液面高度的 閾值的比較得知超過最大液面高度，其中電氣測量信號在所述情況下 相當于感應的電容量變化。如果通過電子處理裝置19得知超過最大液面高度，它本身便向射 流裝置3發出一關斷信號并將它關掉。二者擇一地，這也可以類似于 上面所述情況通過與電子處理裝置19連接的儀器控制裝置進行。在關斷射流裝置3之后，液面高度23下降，直至到達最低液面高 度，并按照上面所述方法通過儀器控制裝置或電子處理裝置接通射流 裝置3。在圖2中以透視圖表示本發明的具有傳感器12地測量裝置11的 優良結構，該傳感器12為一小型化結構的具有連接及定位元件20的 多件式的殼體6。傳感器12可以通過帶輸入口 14的輸入法蘭13連接 在打印設備5的輸出口 10上。在輸入法蘭13窄的殼體棱邊的對面在 同一條中心線上在窄的殼體棱邊處有一個帶一溢流口 17的溢流法蘭 16。為溢流口 17安裝一個閥18。此外由圖2可見，傳感器12具有至 少一條印制導線24和至少一個與印制導線連接的接觸元件21，接觸
元件21建立與設置在腔15內的面狀電極30、33的導電連接以及通過 印制導線27與所屬的連接插頭28的導電連接。連接插頭擔負電子處 理裝置19的供電。替代地，供電也可以通過例如緊靠電子處理裝置 19或在其上方設置的蓄電池進行。電子處理裝置19最好設置成在傳 感器12的殼體6的外表面37上的印制電路。也就是說殼體6至少部 分由導電材料構成。但是也可以考慮采用一個例如焊接在導電材料上 的微處理器作為電子處理裝置19。按照本發明傳感器12的殼體6設計成多件式，并在更廣的意義上 設計成矩形，其中傳感器12最好由三個面狀元件29、 31、 32構成。 其中兩個元件29、 32構成兩個外部的大面積的半殼，而元件31i殳置 成兩個元件29、 32之間的中間層，并與兩個元件29、 32形成環形的 窄殼體棱邊35。兩個外部的大面積元件29、 32(見圖4和5)設計成 用于電極30、 33的支架。電極30、 33做成面狀的，并設置在元件29、 32內表面36上的一個凹坑內(見圖4和5)。但是也可以考慮所有其 他已知的用于金屬表面的連接可能性來固定電極30、33。例如電極30、 33可以蒸鍍在導電材料上。此外不像本發明上述結構那樣，強制需要 兩個電極31、 32具有感應液面高度變化的功能。對此原則上一個電極30、 33就夠了。此外面狀元件29是電子處理裝置19的支架，其中電子處理裝置 19固定在元件29的背向面狀電極30的外表面37上。此外測量裝置11的殼體6配備一孔34、尤其是長孔。長孔34用 來安裝固定元件(未示出)，由此可以將液體供給單元l安裝在打印設 備或噴墨打印機內。占據傳感器的中間層的元件31按三明治方式位于 兩個外部元件29、 32之間。在圖3中以透視圖表示中間的面狀元件31。 面狀元件31由塑料用注塑技術制成整體的。面狀元件31配備一 構成空腔15的孔。該孔用來容納傳感器12內的液體，其中空腔15 的側壁一方面通過內輪廓38，另一方面通過元件29、 32構成。因此 空腔15是在傳感器12內部形成的測量腔，在其中通過兩個面狀電極 30、 33構成側壁。通過在元件31內的空腔15的尺寸得到一個框架形
輪廓39，在其外輪廓40上設置帶有通向空腔15的孔14、 17的相互 對置的法蘭13、 16，其中法蘭13用來連接在打印設備5上，法蘭16 用來連接閥18。此外在面狀元件31上設置作為連接及定位元件20的 榫41，其中也可以考慮其他的連接元件20。榫41位于框架39兩側并 用于面狀元件29、 31、 32的固定。在裝配元件29、 31、 32時榫41 確保元件29、 31、 32相互牢固連接，這里通過元件29、 31、 32的拼 接進行裝配。元件29、 31、 32的拼接也可以通過粘接連接技術實現， 其中元件29、 31、 32的拼接也可以通過粘接和壓配進行。此外元件 29、 31、 32有時也能夠無機械固定元件地相互焊接。但這時應該規定 至少一個定位措施。圖4以透視圖表示構成傳感器12的殼體6外部元件的面狀元件 32。面狀元件32包括一內表面36，在該內表面上設置帶印制導線24 和一孔42的電極33，該孔用來安裝接觸元件21。孔42可選擇地制造 成金屬化或非金屬化。如果孔42沒有金屬化，那么元件29和元件32 上的印制導線24與一接觸鉚釘或接觸套(未示出)觸點接通。接觸元 件21與設置在面狀元件29外表面37上的電子處理裝置19建立導電 連接。按照本發明面狀元件32由印制電路板材料組成。因此傳感器 12可以經濟地以印制電路板技術用單面或雙面層疊(lamination)制 造。面狀元件32最好由具有單面層疊的印制電路板材料制成，所述單 面層疊用于在內表面36上的帶所屬印制導線24的面狀電極33。面狀元件32如同中間層元件31包括一構成為長孔34的缺口 。此 外設置用來安裝面狀元件31的連接及定位元件20的比較小的孔、尤 其是孔43。圖5的透視圖中的面狀元件29同樣是傳感器12殼體6的一個外 部元件29。這里還示出了元件29的內表面36，內表面36具有在它上 面構成的面狀電極30，該面狀電極具有所屬的印制導線24和可選擇 地金屬化或非金屬化的、用來安裝接觸元件21的孔42，接觸元件21 建立與電子處理裝置19的導電連接。面狀元件29同樣主要由印制電 路板材料組成并且是兩面層疊的。因此面狀元件29是位于內表面36
上的電極30的載體和位于外表面37上的電子處理裝置19的載體。面狀元件29如同中間層元件31 —樣包含一做成長孔34的缺口 。 此外存在比較小的開口、尤其是孔43，它們用來安裝面狀元件31的 連接及定位元件20，以拼裝殼體件。
附圖標記清單1液體供給單元22液體2儲存容器2523液面高度3射流裝置24印制導線4液體管道27印制導線5打印設備28連接插頭6殼體29面狀元件7輸入口3030電極8存儲器31面狀元件9打印頭32面狀元件10輸出口33電極11測量裝置34孑匕12傳感器3535殼體棱邊13輸入法蘭36內表面14入口37外表面15空腔38內輪廓16溢流法蘭39框架17溢流口4040外輪廓18閥41榫19電子處理裝置42孑匕20連接元件43孑匕21接觸元件
權利要求
1. 用于具有打印設備(5)的打印機、特別是噴墨打印機將液體(22)涂覆在打印材料上的方法，包括通過利用順序控制器測量液面高度(23)監測液體供給單元(1)內的液體量，其特征為通過一裝置(11)實現液面高度(23)的測量，所述裝置檢測打印設備(5)出口處的液體存在。
2. 按權利要求1所述的用于打印機的方法，其特征為通過電容 式測量方法進行液體(22)的檢測。
3. 按權利要求1至2所述的用于打印機的方法，其特征為測量 方法通過電容式傳感器(12)實現。
4. 按權利要求1至3之至少一項所述的用于打印機的方法，其特 征為電容式方法測量液面高度(23)的生產工藝參數并轉化成可繼 續處理的條件。
5. 按權利要求4所述的用于打印機的方法，其特征為所述條件 作為信號通過一內置在傳感器(12)上的電子處理裝置(19)產生。
6. 按權利要求5所述的用于打印機的方法，其特征為由電子處 理裝置(19)產生的信號輸送給一儀器控制裝置。
7. 按權利要求6所述的用于打印機的方法，其特征為儀器控制 裝置接通或切斷一射流裝置(3)。
8. 用來實施按權利要求1至7之至少一項所述的用于具有打印設 備(5)的打印機、特別是噴墨打印機將液體(22)涂覆在打印材料上 的方法的液體供給單元(1)，包括通過利用順序控制器測量液面高度(23) 監測液體供給單元(1)內的液體量，其特征為測量裝置(ll) 適合于用來測量液面高度(23)和用來控制射流裝置(3)。
9. 按權利要求8所述的液體供給單元(1 )，其特征為測量裝置 (11 )包括一傳感器(12 )和一與所述傳感器連接的電子處理裝置(19 )。
10. 按權利要求8或9所述的液體供給單元(1 )，其特征為傳 感器(12)設置在打印設備(5)的輸出口 (10)處。
11. 按權利標10所述的液體供給單元(1),其特征為傳感器(12 ) 具有一與輸出口 (io)流動連通的空腔(15)。
12. 按權利要求9至11之至少一項所述的液體供給單元(1),其 特征為傳感器(12)基本上設置在打印設備(5)外部。
13. 特別是用于按權利要求8至12之至少 一項所述的液體供給單 元(1)的測量裝置(11),其特征為測量裝置(11)的至少一部分 由印制電路板材料組成。
14. 按權利要求13所述的測量裝置(11)，其特征為測量裝置 (11)包括一傳感器(12)。
15. 按權利要求14所述的測量裝置(11)，其特征為傳感器(12) 具有一帶一入口 (14)的輸入法蘭(13)和一與入口連通的空腔(15)。
16. 按權利要求15所述的測量裝置(11)，其特征為傳感器(12) 包含一與空腔(15)連通的、帶一溢出口 (17)的溢出法蘭(16)。
17. 按權利要求14至16之至少一項所述的測量裝置(11)，其特 征為傳感器(12)的部分由導電材料組成，其中在印制電路板材料 上連接一電極(30、 33)和/或一電子處理裝置(19)。
18. 按權利要求14至17之至少一項所述的測量裝置(11),其特 征為傳感器(12)包含一個或多個面狀的元件(29、 31、 32)。
19. 按權利要求18所述的測量裝置(11)，其特征為所述元件 (29、 31、 32)基本上做成帶有埋在塑料內的印制導線的印制電路板材料。
20. 按權利要求19所述的測量裝置(11)，其特征為至少一個 元件(29， 31, 32)做成電極(30、 33)的載體。
21. 按權利要求20所述的測量裝置(11)，其特征為所述電極 (30、 33)安裝在至少一個元件(29、 31、 32)內。
22. 按權利要求18至21之至少一項所述的測量裝置(11 )，其特 征為傳感器(12)主要由三個面狀元件(29、 31、 32)構成。
23. 按權利要求21或22所述的測量裝置(11)，其特征為電極 (30、 33)構成空腔(15)內壁的至少一部分。
24. 按權利要求23所述的測量裝置(11),其特征為電極(30、 33)設計成面狀的。
25. 按權利要求17至24之至少一項所述的測量裝置(11)，其特 征為電子處理裝置(19)為了供電通過至少一條印制導線(27)與 一連接插頭(28)連接。
26. 按權利要求17至25之至少一項所述的測量裝置(11 )，其特 征為電子處理裝置(19)與至少一條印制導線(24)連接，以進行 信號處理。
27. 按權利要求26所述的測量裝置，其特征為印制導線(24) 至少通向一個適合于儀器的儀器控制裝置的接觸元件(21)。
28. 按權利要求17至26之至少一項所述的測量裝置(11 )，其特 征為電極(30、 33)和電子處理裝置(19)通過接觸元件(21)和 印制電路板材料上的印制導線(24)相互連接。
29. 按權利要求14至28之至少一項所述的測量裝置(11),其特 征為傳感器(12)做成電容式或電感式或光電式的傳感器(12)。
30. 按權利要求22至29之至少一項所述的測量裝置(11),其特 征為元件(29、 31、 32)以三明治方式重疊方文置，其中中間的面狀 元件(31)通過一挖除區形成空腔(15)。
31. 按權利要求30所述的測量裝置(11)，其特征為中間的元 件(31)配備用于外部元件(29, 32 )的連接和/或定位元件(20)。
32. 按權利要求22至31之至少一項所述的測量裝置(11 )，其特 征為外部的元件(29)雙面層疊，另一外部的元件(32)單面層疊。
全文摘要
本發明涉及用于具有打印設備(5)的打印機、特別是噴墨打印機將液體(22)涂覆在打印材料上的方法，包括通過利用順序控制器測量液面高度(23)監測液體供給單元(1)內的液體量，其特征為通過一裝置(11)實現液面高度(23)的測量，所述裝置檢測打印設備(5)出口處的液體存在。其次本發明涉及用于打印機特別是噴墨打印機的液體供給單元(1)，打印機具有用來將液體(22)涂覆在打印材料上的打印設備(5)，還具有通過用順序控制器測量液面高度(23)監測液體供應單元(1)內的液體量的監測裝置，其中測量裝置(11)適合于用來測量液面高度(23)和控制射流裝置(3)。此外本發明涉及一特別是用于液體供應單元(1)的測量裝置(11)，其中測量裝置(11)的至少一部分由印制電路板材料組成。
文檔編號B41J2/175GK101395005SQ200780007561
公開日2009年3月25日 申請日期2007年1月11日 優先權日2006年1月20日
發明者D·施特爾馬赫, H·菲特勒 申請人:菲尼克斯電氣公司