[发明专利]墨水液面传感器和相关方法

说明书

背景技术

用于所有类型的喷墨打印机的墨水供应储存器中的准确墨水液面（ink level）感测由于许多原因是所希望的。例如，感测墨水的正确液面并且提供墨水盒中剩下的墨水量的对应指示允许打印机用户准备替换用完的墨水盒。准确的墨水液面指示还帮助避免浪费墨水，因为不准确的墨水液面指示常常导致仍然包含墨水的墨水盒的过早替换。此外，打印系统能够使用墨水液面感测来触发帮助防止可能由不适当的供应液面产生的低质量打印的特定动作。

虽然存在可用于确定储存器或射流室中墨水的液面的许多技术，但是各种挑战仍然与它们的准确性和成本相关。

附图说明

现将参考附图通过示例的方式对本实施例进行描述，在附图中：

图1示出了根据实施例的体现为适于结合墨水液面传感器的喷墨打印系统的流体喷射设备；

图2示出了根据实施例的具有形成在硅管芯衬底中的单个流体槽的TIJ打印头的一端的底视图；

图3示出了根据实施例的示例流体滴生成器的横截面视图；

图4示出了根据实施例的示例感测结构的横截面视图；

图5示出了根据实施例的用来驱动打印头的非重叠时钟信号的定时图；

图6示出了根据实施例的示例墨水液面传感器电路；

图7示出了根据实施例的具有感测电容器和固有寄生电容的示例感测结构的横截面视图；

图8示出了根据实施例的包括寄生消除元件的示例感测结构的横截面视图；

图9示出了根据实施例的具有寄生消除电路的示例墨水液面传感器电路；

图10示出了根据实施例的感测墨水液面的示例方法的流程图。

具体实施方式

问题和解决方案的概要

如上面所指出的那样，存在可用于确定诸如射流室之类的储存器中墨水的液面的许多技术。例如，棱镜已被用来在墨水盒中反射或者折射光束以便生成电气和/或用户可查看的墨水液面指示。背压指示器是用来确定储存器中的墨水液面的另一方式。一些打印系统将从喷墨打印盒喷射的墨水滴的数目视为确定墨水液面的方式。另外一些技术将墨水的电导率用作为打印系统中的墨水液面指示器。然而，挑战仍然有关改进墨水液面感测系统和技术的准确性和成本。

本公开的实施例提供在现有墨水液面感测技术上改进的墨水液面传感器和相关方法。所公开的传感器和方法采用板上集成电容式、电荷共享感测电路热喷墨(TIJ)打印头。所述感测电路实现了通过电容式传感器来捕获墨水液面的状态的采样与保持技术。电容式传感器的电容随着墨水的液面而改变。放置在电容式传感器上的电荷在该电容式传感器与参考电容器之间被共享，从而在评估晶体管的栅极引起参考电压。打印机专用集成电路(ASIC)中的电流源在晶体管漏极处供应电流。ASIC测量在电流源处结果得到的电压并且计算评估晶体管的对应的漏极到源极电阻。ASIC然后基于从评估晶体管所确定的电阻来确定墨水液面的状态。

在一个实施例中，墨水液面传感器包括其电容随着室中墨水的液面而改变的感测电容器。传感器包括开关T2以将电压Vp施加到感测电容器，其将电荷放置在感测电容器上。另一开关T3在感测电容器与参考电容器之间共享电荷，从而产生参考电压Vg。评估晶体管被配置成提供与参考电压成比例的漏极到源极电阻。

在另一实施例中，墨水液面传感器包括在节点M1与接地之间的感测电容器。开关T2将电压Vp耦合到M1以对感测电容器充电，并且开关T3将M1耦合到M2以在感测电容器与参考电容器之间共享电荷，从而在M2处引起电压Vg。传感器包括具有漏极、耦合到M2的栅极以及耦合到接地的源极的晶体管T4。电流源在漏极处注入电流，并且可执行模块基于在漏极处测量到的电压Vid来计算漏极与晶体管源极之间的电阻。

在一个实施例中，感测墨水液面的方法包括将预充电电压Vp施加到感测电容器以用电荷Q1对感测电容器充电。电荷Q1然后在感测电容器与参考电容器之间被共享，从而在评估晶体管的栅极处引起参考电压Vg。所述方法然后确定由在晶体管栅极处的Vg产生的从晶体管的漏极到源极的电阻。

在另一实施例中，感测墨水液面的方法包括将电荷放置于在记忆节点M1处的感测电容器上。M1节点然后被耦合到第二记忆节点M2以在感测电容器与参考电容器之间共享电荷。所共享的电荷在M1、M2以及晶体管栅极处引起参考电压Vg。跨越晶体管漏极到源极的电阻然后被确定，并且所述电阻被与参考值进行比较以确定墨水液面。

说明性实施例