KR102233545B1 - 디지털 유체 레벨 센서를 갖는 유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스 - Google Patents
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Abstract
유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스는 유체 공급 카트리지를 유체-토출 장치에 연결하기 위한 것이다. 수평 인터페이스는 유체 공급 카트리지의 유체의 공급부를 유체-토출 장치에 수평으로 그리고 유체적으로 상호연결하기 위한 하나 이상의 유체 상호연결 격벽을 포함한다. 수평 인터페이스는 유체 공급 카트리지의 디지털 유체 레벨 센서를 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 수평으로 그리고 도전식으로 연결하기 위한 전기적 인터페이스를 포함한다.
Description
유체-토출 장치는 종이 같은 매체 상으로 잉크를 선택적으로 토출함으로써 해당 매체 상에 이미지를 형성할 수 있는 잉크젯 프린터와 같은 잉크젯-인쇄 장치를 포함한다. 많은 유형의 유체-토출 장치는, 잉크젯-인쇄 장치의 경우 잉크 카트리지와 같은 유체 공급 카트리지의 삽입 또는 연결을 수용한다. 기존의 카트리지 내부의 유체의 공급부가 소진된 경우, 카트리지가 삽입된 유체-토출 장치로부터 해당 카트리지를 제거하고 나서, 새로운 유체 공급부를 포함하는 새로운 카트리지를 유체-토출 장치에 삽입 또는 연결해서 유체-토출 장치가 유체를 계속해서 토출하게 할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는, 제각기, 유체 공급 카트리지를 유체-토출 장치에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용의 예시적인 수평 인터페이스의 단면 정면도 및 측면도이다.
도 2a 및 도 2b는, 제각기, 유체 공급 카트리지를 유체-토출 장치에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용의 예시적인 다른 수평 인터페이스의 단면 정면도 및 측면도이다.
도 3a는 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스의 예시적인 수평으로 배향된 전기적 인터페이스의 사시도이다.
도 3b는 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스의 예시적인 수평으로 배향된 다른 전기적 인터페이스의 사시도이다.
도 4는 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스의 예시적인 수직으로 배향된 전기적 인터페이스의 사시도이다.
도 5는 섬프(sump)를 갖는 유체 공급 카트리지용의 예시적인 수평 인터페이스의 단면 정면도이다.
도 6a는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 예시적인 유체 레벨 센서용의 예시적인 액체 인터페이스의 일부분을 나타내는 도면이다.
도 6b는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 예시적인 유체 레벨 센서용의 예시적인 다른 액체 인터페이스 부분들을 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 6a 및 도 6b의 유체 레벨 센서를 사용해서 액체의 레벨을 결정하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 8은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 예시적인 액체 레벨 감지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 8의 액체 레벨 감지 시스템을 포함하는 예시적인 액체 공급 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 8의 액체 레벨 감지 시스템을 포함하는 예시적인 다른 액체 공급 시스템을 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 유체 레벨 센서의 예시적인 다른 액체 인터페이스의 일부분을 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 8의 유체 레벨 센서의 예시적인 회로도이다.
도 13은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 8의 예시적인 액체 인터페이스의 단면도이다.
도 14a는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 히터의 펄싱(pulsing)에 기인하는 예시적인 열 스파이크(heat spike)를 나타내는 도 8의 유체 레벨 센서의 부분 정면도이다.
도 14b는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 히터의 펄싱에 기인하는 예시적인 열 스파이크를 나타내는 예시적인 다른 유체 레벨 센서의 부분 정면도이다.
도 14c는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 히터의 펄싱에 기인하는 예시적인 열 스파이크를 나타내는 도 14b의 예시적인 유체 레벨 센서의 단면도이다.
도 15는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 히터 임펄스(heater impulse)에 대한 시간에 따른 서로 다른 감지 온도 응답들의 실시예를 나타내는 그래프이다.
도 16은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 예시적인 다른 유체 레벨 센서를 나타내는 도면이다.
도 17은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 16의 예시적인 유체 레벨 센서의 일부분의 확대도이다.
도 18a는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 유체 레벨 센서의 등각도이다.
도 18b는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 18a의 유체 레벨 센서의 선 A를 따르는 측단면도이다.
도 2a 및 도 2b는, 제각기, 유체 공급 카트리지를 유체-토출 장치에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용의 예시적인 다른 수평 인터페이스의 단면 정면도 및 측면도이다.
도 3a는 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스의 예시적인 수평으로 배향된 전기적 인터페이스의 사시도이다.
도 3b는 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스의 예시적인 수평으로 배향된 다른 전기적 인터페이스의 사시도이다.
도 4는 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스의 예시적인 수직으로 배향된 전기적 인터페이스의 사시도이다.
도 5는 섬프(sump)를 갖는 유체 공급 카트리지용의 예시적인 수평 인터페이스의 단면 정면도이다.
도 6a는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 예시적인 유체 레벨 센서용의 예시적인 액체 인터페이스의 일부분을 나타내는 도면이다.
도 6b는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 예시적인 유체 레벨 센서용의 예시적인 다른 액체 인터페이스 부분들을 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 6a 및 도 6b의 유체 레벨 센서를 사용해서 액체의 레벨을 결정하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 8은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 예시적인 액체 레벨 감지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 8의 액체 레벨 감지 시스템을 포함하는 예시적인 액체 공급 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 8의 액체 레벨 감지 시스템을 포함하는 예시적인 다른 액체 공급 시스템을 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 유체 레벨 센서의 예시적인 다른 액체 인터페이스의 일부분을 나타내는 도면이다.
도 12는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 8의 유체 레벨 센서의 예시적인 회로도이다.
도 13은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 8의 예시적인 액체 인터페이스의 단면도이다.
도 14a는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 히터의 펄싱(pulsing)에 기인하는 예시적인 열 스파이크(heat spike)를 나타내는 도 8의 유체 레벨 센서의 부분 정면도이다.
도 14b는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 히터의 펄싱에 기인하는 예시적인 열 스파이크를 나타내는 예시적인 다른 유체 레벨 센서의 부분 정면도이다.
도 14c는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 히터의 펄싱에 기인하는 예시적인 열 스파이크를 나타내는 도 14b의 예시적인 유체 레벨 센서의 단면도이다.
도 15는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 히터 임펄스(heater impulse)에 대한 시간에 따른 서로 다른 감지 온도 응답들의 실시예를 나타내는 그래프이다.
도 16은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 예시적인 다른 유체 레벨 센서를 나타내는 도면이다.
도 17은, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 16의 예시적인 유체 레벨 센서의 일부분의 확대도이다.
도 18a는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 유체 레벨 센서의 등각도이다.
도 18b는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 18a의 유체 레벨 센서의 선 A를 따르는 측단면도이다.
배경기술 부분에서 주지한 바와 같이, 잉크젯-인쇄 장치 같은 유체-토출 장치는 잉크 카트리지 같은 유체 공급 카트리지의 삽입 또는 연결을 수용한다. 이러한 제거 가능한 카트리지는, 예를 들면, 기존의 공급부가 소진되었을 경우, 유체-토출 장치에 새로운 유체 공급부가 제공되는 것을 허용한다. 몇몇 유형의 유체 공급 카트리지는 그 안에 남아 있는 유체의 레벨(즉, 양)을 측정할 수 있는 유체 레벨 센서를 포함한다.
한 가지 유형의 유체 레벨 센서는, 센서 내부에서 카트리지의 유체가 접촉하게 되는 실리콘 슬리버(silicon slivers)에 의존하는 디지털 유체 레벨 센서이다. 카트리지 내부의 유체의 레벨이 감소함에 따라, 유체가 접촉하게 되는 상기와 같은 슬리버의 노출된 영역도 감소한다. 슬리버의 노출된 영역이 유체와 접촉하는지, 및 슬리버의 노출된 영역이 유체와 접촉하지 않고 오히려 카트리지 내부의 주변 공기와 접촉하는지에 따라 냉각 속도가 다르기 때문에, 유체의 레벨은 전체적으로 슬리버 센서(즉, 슬리버의 노출된 영역)의 냉각 속도에 있어서의 차이에 의해 결정될 수 있다. 이러한 혁신적인 유체 레벨 센서의 실시예는 발명의 상세한 설명의 말미에 설명된다.
본 명세서에서는, 디지털 유체 레벨 센서를 갖는 유체 공급 카트리지용 신규한 수평 인터페이스가 개시된다. 이 인터페이스는, 해당 인터페이스가 그 일부로 될 수 있는 유체 공급 카트리지가 유체-토출 장치에 수직으로 삽입되는 것이 아니라, 예를 들어 좌측에서 우측으로 또는 우측에서 좌측으로 중력 방향에 대하여 수직으로와 같이, 유체-토출 장치에 수평으로 삽입된다는 점에서, 수평 인터페이스이다. 인터페이스는 유체 공급 카트리지의 유체의 공급부를 유체-토출 장치에 수평으로 그리고 유체적으로 상호연결하기 위한 하나 이상의 유체 상호연결 격벽(septum)을 포함한다. 또한, 인터페이스는, 유체 공급 카트리지의 디지털 유체 레벨 센서를 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 수평으로 그리고 도전식으로 연결하기 위한 전기적 인터페이스를 포함한다.
도 1a 및 도 1b는, 제각기, 유체 공급 카트리지(120)를 유체-토출 장치(140)에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지(120)용의 예시적인 수평 인터페이스(100)의 단면 정면도 및 측면도를 도시한다. 도 1a에는, 유체 공급 카트리지(120)의 일부분 및 유체-토출 장치(140)의 일부분이 묘사된다. 측면도인 도 1b는 정면도인 도 1의 우측으로부터 좌측을 향해(즉, 화살표(114) 방향의 반대 방향으로) 본 것이다.
인터페이스(100)는, 유체 공급 카트리지(120)를 유체-토출 장치(140)에 연결하기 위해 유체 공급 카트리지(120)가 수평 방향으로, 예를 들어 화살표(114)로 지시된 바와 같이 좌측에서 우측으로 삽입된다는 점에서, 수평 인터페이스이다. 인터페이스(100)는 하우징(122)의 가장자리부(lip)(132)에 의해 규정되는 캐비티의 안쪽에 있는 오목한 표면일 수 있는 유체 공급 카트리지(120)의 하우징(122)의 표면(130)에 배치된다. 인터페이스(100)는 전기적 인터페이스(104) 및 유체 상호연결 격벽(102A 및 102B)― 통칭해서, 유체 상호연결 격벽(102)이라고 함 ―을 포함한다. 도 1a 및 도 1b의 실시예에 있어서, 전기적 인터페이스(104)는 격벽(102) 사이에 배치된다.
수평 인터페이스(100)의 전기적 인터페이스(104)는 유체 공급 카트리지(120)의 디지털 유체 레벨 센서(124)를 유체-토출 장치(140)의 상응하는 전기적 인터페이스(144)에 수평으로 그리고 도전식으로 연결한다. 전기적 인터페이스(144)는 그 단부가 카트리지(120)의 측면에 또는 그 근방에 위치되도록 배치될 수 있다. 유체 상호연결 격벽(102)은, 예를 들어 격벽(102)을 관통하는 장치(140)의 상응하는 니들(142A 및 142B)― 통칭해서 니들(142)이라고 함 ―을 통해, 유체 공급 카트리지(120)의 하우징(122) 내부에 포함되는 유체(128)의 공급부를 유체-토출 장치(140)에 수평으로 그리고 유체적으로 상호연결한다.
도 1a 및 도 1b의 실시예에 있어서, 격벽(102A)은 격벽(102A)을 관통하는 상응하는 니들(142A)을 통해 카트리지(120)의 유체(128)를 유체-토출 장치(140)에 공급하는 공급 격벽일 수 있다. 이렇게, 격벽(102A)은 카트리지(120)의 바닥을 향하는 굴곡부를 갖는 하우징(122) 내부의 픽업 튜브(pick-up tube)(134)에 유체적으로 상호연결될 수 있다. 튜브(134)와 격벽(102A) 사이의 유체 상호연결부는 중력으로 인해 카트리지(120)의 바닥에 모이는 유체(128)가 장치(140)에 공급되는 것을 더욱 허용한다.
도 1a 및 도 1b의 실시예에 있어서, 격벽(102B)은 유체-토출 장치(140)로부터 미사용 유체 및 대체 공기를 격벽(102B)을 관통하는 상응하는 니들(142B)을 통해 카트리지(120)로 반환하는 반환 격벽일 수 있다. 이렇게, 격벽(102B)은 카트리지(120)의 상부를 향하는 상향 굴곡부를 가질 수 있는 하우징(122) 내부의 반환 튜브(126)에 유체적으로 상호연결될 수 있다. 튜브(126)와 격벽(102B) 사이의 유체 상호연결부는 하우징(122) 내부의 유체(128)의 레벨보다 높은 레벨에서 상기와 같은 미사용 유체 및 공기가 하우징(122) 내부로 반환되는 것을 보장한다.
도 2a 및 도 2b는, 제각기, 유체 공급 카트리지(120)를 유체-토출 장치(140)에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지(120)용의 예시적인 다른 수평 인터페이스(100)의 단면 정면도 및 측면도를 도시한다. 도 2a에는, 유체 공급 카트리지(120)의 일부분 및 유체-토출 장치(140)의 일부분이 묘사된다. 측면도인 도 2b는 정면도인 도 1의 우측으로부터 좌측을 향하는(즉, 화살표(114) 방향의 반대 방향으로의) 도면이다.
도 1a 및 도 1b에서와 마찬가지로, 도 2a 및 도 2b의 인터페이스(100)는, 카트리지(120)를 유체-토출 장치(140)에 연결하기 위해 카트리지(120)가 수평 방향으로, 예를 들어 화살표(114)로 지시된 바와 같이 좌측에서 우측으로 삽입된다는 점에서, 수평 인터페이스이다. 인터페이스(100)는 하우징(122)의 가장자리부(132)에 의해 규정되는 캐비티의 안쪽에 있는 오목한 표면일 수 있는 유체 공급 카트리지(120)의 하우징(122)의 표면(130)에 배치된다. 인터페이스(100)는 전기적 인터페이스(104) 및 유체 상호연결 격벽(102A 및 102B)― 통칭해서, 유체 상호연결 격벽(102)이라고 함 ―을 포함한다.
도 2a 및 도 2b의 실시예에 있어서, 격벽(102)은 전기적 인터페이스(104)의 동일 측에 배치된다. 예를 들면, 격벽(102B)은 전기적 인터페이스(104)보다 아래에 배치될 수 있으며, 격벽(102B)은 격벽(102A)보다 아래에 배치될 수 있다. 도 2a 및 도 2b의 실시예에 있어서, 격벽(102)은 모두 전기적 인터페이스(104)보다 아래에 배치된다. 그러나, 다른 구현예에 있어서는, 양 격벽(102)이 전기적 인터페이스(104)보다 위에 배치될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에서와 마찬가지로, 도 2a 및 도 2b에서의 수평 인터페이스(100)의 전기적 인터페이스(104)는 유체 공급 카트리지(120)의 디지털 유체 레벨 센서(124)를 유체-토출 장치(140)의 상응하는 전기적 인터페이스(144)에 수평으로 그리고 도전식으로 연결한다. 또한, 도 1a 및 도 1b에서와 마찬가지로, 도 2a 및 도 2b에서의 유체 상호연결 격벽(102)은, 예를 들어 격벽(102)을 관통하는 장치(140)의 상응하는 니들(142A 및 142B)― 통칭해서 니들(142)이라고 함 ―을 통해, 유체 공급 카트리지(120)의 하우징(122) 내부에 포함되는 유체(128)의 공급부를 유체-토출 장치(140)에 수평으로 그리고 유체적으로 상호연결한다.
격벽(102A)은 격벽(102A)을 관통하는 상응하는 니들(142A)을 통해 카트리지(120)의 유체(128)를 유체-토출 장치(140)에 공급하는 공급 격벽일 수 있다. 이렇게, 격벽(102A)은 카트리지(120)의 바닥을 향하는 굴곡부를 갖는 하우징(122) 내부의 픽업 튜브(134)에 유체적으로 상호연결될 수 있다. 튜브(134)와 격벽(102A) 사이의 유체 상호연결부는 중력으로 인해 카트리지(120)의 바닥에 모이는 유체(128)가 장치(140)에 공급되는 것을 더욱 허용한다.
격벽(102B)은 유체-토출 장치(140)로부터 미사용 유체 및 대체 공기를 격벽(102B)을 관통하는 상응하는 니들(142B)을 통해 카트리지(120)로 반환하는 반환 격벽일 수 있다. 이렇게, 격벽(102B)은 카트리지(120)의 상부를 향하는 상향 굴곡부를 가질 수 있는 하우징(122) 내부의 튜브(126)(도 2a에서는, 튜브(126)의 점선 부분은 튜브(126)임을 나타냄)에 유체적으로 상호연결될 수 있다. 튜브(126)와 격벽(102B) 사이의 유체 상호연결부는 하우징(122) 내부의 유체(128)의 레벨보다 높은 레벨에서 상기와 같은 미사용 유체 및 공기가 하우징(122) 내부로 반환되는 것을 보장한다.
도 3a 및 도 3b는 각각 수평으로 배향된 전기적 인터페이스(300 및 350)의 사시도를 도시한다. 일 구현예에 있어서, 전기적 인터페이스(300)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 유체 공급 카트리지(120)용 인터페이스(100)의 전기적 인터페이스(104)일 수 있으며, 그 경우 전기적 인터페이스(350)는 유체-토출 장치(140)의 전기적 인터페이스(144)일 수 있다. 이 구현예에 있어서는, 전기적 인터페이스(300)가, 화살표(370)로 지시된 바와 같이, 전기적 인터페이스(350)에 연결되어 전기적 접촉을 이루도록 좌측에서 우측으로 수평으로 이동될 수 있다. 전기적 인터페이스(300)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 디지털 유체 레벨 센서(124)에 연결되는 이산형 논리 기판일 수 있거나, 또는 해당 인터페이스(300)는 유체 레벨 센서(124)의 통합된 부분일 수 있다. 전기적 인터페이스(350)는 전기적 인터페이스(300)가 삽입될 수 있는 커넥터일 수 있다.
다른 구현예에 있어서는, 전기적 인터페이스(350)가 유체 공급 카트리지(120)용 인터페이스(100)의 전기적 인터페이스(104)일 수 있으며, 그 경우 전기적 인터페이스(300)는 유체-토출 장치(140)의 전기적 인터페이스(144)일 수 있다. 이 구현예에 있어서는, 전기적 인터페이스(350)가 전기적 인터페이스(300)에 연결되어 전기적 접촉을 이루도록 좌측에서 우측으로 수평으로 이동될 수 있게, 전기적 인터페이스(300 및 350)의 수평 방위는, 도 3a 및 도 3b에 묘사된 것과 비교하여 역전될 수 있다. 전기적 인터페이스(350)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 디지털 유체 레벨 센서(124)에 연결되는 커넥터일 수 있다. 전기적 인터페이스(300)는 회로 기판일 수 있다.
전기적 인터페이스(300)는 대향 표면(302 및 304)을 갖고, 마찬가지로, 전기적 인터페이스(350)는 대향 표면(352 및 354)을 갖는다. 도 3a의 실시예에 있어서, 인터페이스(300)의 표면(302) 상에는 전기적 접촉부(306A 및 306B)가 배치되고, 인터페이스(300)의 표면(304) 상에는 전기적 접촉부(306C, 306D, 및 306E)가 배치된다. 마찬가지로, 인터페이스(350)의 표면(352) 상에는 전기적 접촉부(356A 및 356B)가 배치되어, 인터페이스(300)의 전기적 접촉부(306A 및 306B)에 대응한다. 도 3a의 사시도에서는 가려져 있지만, 표면(302) 상의 전기적 접촉부(306C, 306D, 및 306E)에 대응하는 전기적 접촉부들이 마찬가지로 표면(354) 상에 배치되어 있다. 도 3a에 묘사된 바와 같이, 표면(302 및 352) 상의 전기적 접촉부의 개수는 표면(304 및 354) 상의 전기적 접촉부의 개수와는 다르지만, 다른 구현예에 있어서는, 표면(302 및 352)이 표면(304 및 354)과 동일한 개수의 전기적 접촉부를 가질 수 있다.
도 3b의 실시예에 있어서, 전기적 인터페이스(300)의 표면(302) 상에는 전기적 접촉부(306A 및 306B)가 배치되어 있지만, 해당 인터페이스(300)의 표면(304) 상에는 전기적 접촉부가 배치되어 있지 않다. 마찬가지로, 전기적 인터페이스(350)의 표면(352) 상에는, 인터페이스(300)의 전기적 접촉부(306A 및 306B)에 대응하는 전기적 접촉부(356A 및 356B)가 배치되어 있다. 그러나, 전기적 인터페이스(350)의 표면(354) 상에는 전기적 접촉부가 배치되어 있지 않다. 따라서, 도 3a 및 도 3b의 실시예들 사이의 차이점은, 전자의 경우에는, 전기적 접촉부가 전기적 인터페이스(300 및 350) 각각의 양 측면에 배치되어 있는데 반해, 후자의 경우에는, 전기적 접촉부가 전기적 인터페이스(300 및 350) 각각의 일 측면에만 배치되어 있다는 점이다.
도 3a 및 도 3b에 있어서, 전기적 인터페이스(300 및 350)를 수평으로 배향된 인터페이스라고 한다. 이는, 인터페이스(300)의 전기적 접촉부(306)가 인터페이스(350)의 전기적 접촉부(356)에 그 수평면을 따라 도전식으로 연결되기 때문이다. 즉, 서로 도전식으로 연결되는 전기적 접촉부(306)의 표면과 전기적 접촉부(356)의 표면은, 화살표(370)로 지시된 바와 같이, 수평 방향에 평행하고, 이 경우 인터페이스(300)는 좌측에서 우측으로 이동되어 인터페이스(350)에 연결된다.
도 4는 수직으로 배향된 전기적 인터페이스(400 및 450)의 사시도를 도시한다. 인터페이스(400)는 표면(402)을 갖는다. 표면(402) 상에는 전기적 접촉부(404)가 배치된다. 인터페이스(450)는 표면(452)을 갖는다. 표면(452)에서는 전기적 접촉부(404)에 대응하는 전기적 접촉부(454)가 연장된다.
일 구현예에 있어서, 전기적 인터페이스(400)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 유체 공급 카트리지(120)용 인터페이스(100)의 전기적 인터페이스(104)일 수 있으며, 그 경우 전기적 인터페이스(450)는 유체-토출 장치(140)의 전기적 인터페이스(144)일 수 있다. 이 구현예에 있어서는, 전기적 인터페이스(400)가, 화살표(470)로 지시된 바와 같이, 전기적 인터페이스(450)에 연결되어 전기적 접촉을 이루도록 좌측에서 우측으로 수평으로 이동될 수 있다. 전기적 인터페이스(400)는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 디지털 유체 레벨 센서(124)에 연결되는 이산형 논리 기판일 수 있다. 전기적 인터페이스(450)는, 전기적 인터페이스(400)가 그에 대해 물리적으로 가압될 수 있는 압축 커넥터일 수 있다. 또한, 전기적 인터페이스(400)는 유체 레벨 센서(124)의 통합된 부분일 수 있다.
다른 구현예에 있어서는, 전기적 인터페이스(450)가 카트리지(120)용 인터페이스(100)의 전기적 인터페이스(104)일 수 있으며, 그 경우 전기적 인터페이스(400)는 유체-토출 장치(140)의 전기적 인터페이스(144)일 수 있다. 이 구현예에 있어서는, 전기적 인터페이스(450)가 전기적 인터페이스(400)에 연결되어 전기적 접촉을 이루도록 좌측에서 우측으로 수평으로 이동될 수 있게, 전기적 인터페이스(400 및 450)의 수평 방위는, 도 4a에 묘사된 것과 비교하여 역전될 수 있다. 전기적 인터페이스(450)는, 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 디지털 유체 레벨 센서(124)에 연결되며 전기적 인터페이스(400)가 그에 대해 물리적으로 가압될 수 있는 압축 커넥터일 수 있다. 전기적 인터페이스(400)는 회로 기판일 수 있다. 또한, 전기적 인터페이스(450)는 유체 레벨 센서(124)의 통합된 부분일 수 있다.
전기적 인터페이스(400)의 전기적 접촉부(404)는 전기적 인터페이스(450)의 상응하는 전기적 접촉부(454)에 개별적으로 대응한다. 인터페이스(400)와 인터페이스(450)가 서로 접촉하면, 전기적 접촉부(404)와 전기적 접촉부(454)가 서로에 대하여 물리적으로 가압된다. 이렇게, 전기적 접촉부(404)는 상응하는 전기적 접촉부(454)와 도전성 연결을 이룬다.
전기적 인터페이스(400 및 500)를 수직으로 배향된 인터페이스라고 한다. 이는, 인터페이스(400)의 전기적 접촉부(404)가 인터페이스(450)의 전기적 접촉부(454)에 그 수직면을 따라 도전식으로 연결되기 때문이다. 즉, 서로 도전식으로 연결되는 전기적 접촉부(404)의 표면과 전기적 접촉부(454)의 표면은 화살표(470)로 지시된 수평 방향에 수직하고, 이 경우 인터페이스(400)는 좌측에서 우측으로 이동되어 인터페이스(450)에 연결된다.
도 5는 유체 공급 카트리지(120)를 유체-토출 장치에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지(120)용의 예시적인 수평 인터페이스(100)의 단면 정면도를 도시한다. 도 5에서는, 유체 공급 카트리지(120)의 일부분이 묘사된다. 인터페이스(100)는 하우징(122)의 가장자리부(132)에 의해 규정되는 캐비티의 안쪽에 있는 오목한 표면일 수 있는 유체 공급 카트리지(120)의 하우징(122)의 표면(130)에 배치된다. 인터페이스(100)는 전기적 인터페이스(104) 및 유체 상호연결 격벽(102A 및 102B)― 통칭해서, 유체 상호연결 격벽(102)이라고 함 ―을 포함한다. 도 5의 실시예에 있어서는, 전기적 인터페이스(104)가 도 1a 및 도 1b에서와 같이, 격벽(102) 사이에 배치되지만, 도 2a 및 도 2b에서와 같이, 격벽(102)이 인터페이스(104)의 동일 측에 배치될 수도 있다.
수직 인터페이스(100)의 전기적 인터페이스(104)는 유체 공급 카트리지(120)의 디지털 유체 레벨 센서(124)를 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 수평으로 그리고 도전식으로 연결한다. 유체 상호연결 격벽(102)은 유체 공급 카트리지(120)의 하우징 내부에 포함되는 유체(128)의 공급부를 유체-토출 장치(140)에 수평으로 그리고 유체적으로 상호연결한다. 도 5의 실시예에 있어서, 격벽(102A)은 카트리지(120)의 유체(128)를 유체-토출 장치에 공급하기 위한 공급 격벽이고, 격벽(102B)은 유체-토출 장치로부터 미사용 유체 및 대체 공기를 카트리지(120)에 반환하는 반환 격벽일 수 있다. 격벽(102B)은, 이러한 미사용 유체 및 공기가 도 1a에서처럼, 하우징(122) 내부의 유체(128)의 레벨보다 높은 레벨에서 하우징(122) 내부에 반환되는 것을 보장하도록, 하우징(122) 내부의 튜브(126)에 유체적으로 상호연결될 수 있다.
도 5의 수평 인터페이스(100)는, 격벽(102A)이 유체 공급 카트리지(120)의 섬프(500)에 배치된다는 점에서 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 것과 다르다. 도 5에서는 하우징(122) 내부의 내부 표면(502)이 존재하며, 격벽(102A)을 향해 하향으로 경사진다. 격벽(102A)을 향하는 하우징의 표면(502)의 하향 각도는 적어도 부분적으로 섬프(500)를 규정한다.
섬프(500)의 존재, 및 섬프(500)에서의 공급 격벽(102A)의 위치는, 유체 공급 카트리지(120)가 연결되는 유체-토출 장치에 최대량의 유체(128)가 전달되는 것을 보장한다. 이는, 유체(128)가 모이는 함몰부로서 규정되는 섬프를 향해 유체(128)가 중력에 의해 하향으로 강제되기 때문이다. 도 5의 실시예에 있어서는, 도 1a 및 도 2a에서의 픽업 튜브(134)와 같은 픽업 튜브는 묘사되어 있지 않지만, 다른 구현예에서는 존재할 수도 있다. 도 5의 실시예는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 실시예들과 관련하여 구현될 수 있다. 즉, 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b의 실시예들에 있어서, 표면(502)과 같은 하나 이상의 경사진 표면이 카트리지(120) 내측에 배치되어서, 격벽(102A)이 위치되는 카트리지(120)의 바닥을 향해 섬프(500)와 같은 섬프를 형성할 수 있다.
본 명세서에서는, 디지털 유체 레벨 센서를 갖는 유체 공급 카트리지용의 신규한 수평 인터페이스가 개시되어 있다. 이러한 수평 인터페이스는, 유체-토출 장치가 상기와 같은 유체 공급 카트리지 내부에 포함된 유체를 토출할 수 있게, 유체 공급 카트리지가 유체-토출 장치에 수평으로 삽입되거나 연결되는 것을 가능하게 한다. 위에서 주지된 바와 같이, 이러한 유체-토출 장치는 잉크 카트리지 내부에 포함된 잉크를 토출하는 잉크젯-인쇄 장치일 수 있다.
이제, 예시적인 디지털 유체 센서를 설명한다. 예시적인 유체 센서는 신규한 수직 인터페이스를 설명한 유체 공급 카트리지의 일부일 수 있다. 도 6a 및 도 6b는 유체 레벨 센서용의 예시적인 액체 레벨 감지 인터페이스(1024)를 예시한다. 액체 인터페이스(1024)는 용적부(1040) 내부의 액체와 상호작용하고 용적부(1040) 내부의 현재의 액체 레벨을 지시하는 신호를 출력한다. 이러한 신호는 용적부(1040) 내부의 액체의 레벨을 결정하도록 처리된다. 액체 인터페이스(1024)는 저렴한 방식으로 용적부(1040) 내부의 액체의 레벨을 검출하는 것을 가능하게 한다.
도 6a 및 도 6b에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이, 액체 인터페이스(1024)는 스트립(1026), 일련(1028)의 히터(1030) 및 일련(1032)의 센서(1034)를 포함한다. 스트립(1026)은 액체(1042)를 포함하는 용적부(1040) 내로 연장되는 세장형 스트립을 포함한다. 스트립(1026)은, 액체(1042)가 존재할 경우, 히터(1030)와 센서(1034)의 서브세트가 액체(1042) 내에 잠기도록 히터(1030) 및 센서(1034)를 지지한다.
일 실시예에 있어서, 스트립(1026)은, 스트립(1026)과 그 지지된 히터(1030) 및 센서(1034)의, 액체(1042) 내에 잠긴 해당 부분들의 모든 측면이 액체(1042)에 의해 완전히 둘러싸이도록, 상부로부터 또는 하부로부터 지지된다. 다른 실시예에 있어서, 스트립(1026)은 용적부(1040)의 측면에 인접하는 스트립(1026)의 면이 액체(1042)에 의해 대향되지 않도록 용적부(1040)의 측면을 따라 지지된다. 일 실시예에 있어서, 스트립(1026)은 세장형의 직사각형인, 실질적으로 편평한 스트립을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 스트립(1026)은 상이한 다각형 단면 또는 원형 또는 타원형 단면을 포함하는 스트립을 포함한다.
히터(1030)들은 스트립(1026)의 길이를 따라 이격되는 개개의 가열 요소를 포함한다. 히터(1030)들 각각은, 개개의 히터에 의해 방출되는 열을 연관된 센서(1034)가 감지할 수 있도록, 센서(1034)에 충분히 근접한다. 일 실시예에 있어서, 각각의 히터(1030)는 다른 히터(1030)들과 독립하여 열을 방출하도록 독립적으로 작동 가능하다. 일 실시예에 있어서, 각각의 히터(1030)는 전기 저항기를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 각각의 히터(1030)는 적어도 10 mW의 전력으로 적어도 10 s의 지속기간 동안 열 펄스(heat pulse)를 방출한다.
예시된 실시예에 있어서, 히터(1030)는 열을 방출하기 위해 사용되는 것이고, 온도 센서로서는 기능하지 않는다. 결과적으로, 각각의 히터(1030)는 광범위한 저항 온도 계수(temperature coefficient of resistance)를 포함하는 매우 다양한 전기 저항 재료로 구성될 수 있다. 저항기는 그 저항 온도 계수, 즉 TCR에 의해 특정될 수 있다. TCR은 주위 온도의 함수로서의 저항의 저항 변화이다. TCR은 섭씨온도 당 백만분율을 의미하는 ppm/℃로 표현될 수 있다. 저항 온도 계수는 다음과 같이 계산된다:
저항 온도 계수: TCR = (R2-R1 )e-6 / R1*(T2-T1),
여기서, TCR은 ppm/℃ 단위, R1은 실온에서의 옴(ohm) 단위, R2는 작동 온도에서의 옴 단위의 저항, T1은 ℃ 단위의 실온, 및 T2는 ℃ 단위의 작동 온도이다.
히터(1030)가 온도 센서(1034)와는 분리되며 별개이기 때문에, 히터(1030)를 형성하기 위한 웨이퍼 제조 프로세스에서는 매우 다양한 박막 재료 선택지가 이용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각각의 히터(1030)는 비교적 높은 면적당 열 소산, 높은 온도 안정성(TCR < 1000 ppm/℃), 및 주위 매체 및 열 센서에 대한 열 발생의 밀접한 결합을 갖는다. 적절한 재료는, 몇 가지만 예를 들자면, 탄탈륨 및 그 합금, 텅스텐 및 그 합금과 같이, 고융점 금속들 및 그들 각각의 합금일 수 있지만; 도핑된 실리콘 또는 폴리실리콘 같은 다른 열 소산 디바이스가 사용될 수도 있다.
센서(1034)들은 스트립(1026)의 길이를 따라 이격되는 개개의 감지 요소를 포함한다. 센서(1034)들 각각은, 해당 센서(1034)가 연관된 또는 상응하는 히터(1030)로부터의 열전달을 검출하거나 또는 그에 응답할 수 있도록, 상응하는 히터(1030)에 충분히 근접한다. 센서(1034)들 각각은, 연관된 히터로부터의 열 펄스에 후속 및 대응하는 특정 센서(1034)에 전달된 열의 양을 나타내거나 또는 반영하는 신호를 출력한다. 연관된 히터에 의해 전달되는 열의 양은, 열이 센서(1034)에 도달하기 전에 전달된 매체에 따라 달라지게 된다. 액체(1042)는 공기(1041)보다 높은 열용량을 갖는다. 따라서, 액체(1042)는 센서(1034)에 의해 검출되는 온도를 공기(1041)에 대해서와는 다르게 저하시키게 된다. 결과적으로, 센서(1034)들로부터의 신호들간의 차이가 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 나타낸다.
일 실시예에 있어서, 각각의 센서(1034)는 특징적인 온도 응답을 갖는 다이오드를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 각각의 센서(1034)는 P-N 접합 다이오드를 포함한다. 다른 실시예들에 있어서는, 다른 다이오드들이 사용될 수 있거나, 또는 다른 온도 센서들이 사용될 수 있다.
예시된 실시예에 있어서, 히터(1030) 및 센서(1034)는 스트립(1026)의 길이를 따라 상호간에 끼워지거나 또는 교차 배치되도록 스트립(1026)에 의해 지지된다. 본 개시물의 목적상, 히터 및/또는 센서와 스트립에 대하여 "지지한다(support)" 또는 "지지된다(supported by)"는 용어는, 스트립, 히터, 및 센서가 단일의 연결 유닛을 형성하도록 히터 및/또는 센서가 스트립에 의해 지지된다는 것을 의미한다. 이러한 히터 및 센서는 스트립의 외측에서 또는 스트립의 내측 및 안쪽에서 지지될 수 있다. 본 개시물의 목적상, "끼워진다(interdigitated)" 또는 "교차 배치된다(interleaved)"는 용어는 2개의 아이템이 서로에 대하여 번갈아 놓인다는 것을 의미한다. 예를 들어, 상호간에 끼워져 있는 히터들 및 센서들은 제 1 히터, 이어서 제 1 센서, 이어서 제 2 히터, 이어서 제 2 센서 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 개개의 히터(1030)는 개개의 히터(1030)에 근접한 다수의 센서(1034)에 의해 감지되게 되는 열 펄스를 방출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각각의 센서(1034)는 개개의 히터(1030)로부터 20 ㎛ 이하로 이격된다. 일 실시예에 있어서, 센서(1034)는 인치당 적어도 100개의 센서(1034)(센티미터당 적어도 1040개의 센서(1034))인, 스트립(1024)을 따르는 최소 일차원 밀도를 갖는다. 일차원 밀도는 스트립(1026)의 길이를 따르는 방향으로 단위 척도마다 다수의 센서를 포함하고, 상이한 깊이들까지 연장되는 스트립(1026)의 크기는 액체 인터페이스(1024)의 깊이 또는 액체 레벨 감지 분해능을 규정한다. 다른 실시예들에 있어서, 센서(1034)들은 스트립(1024)을 따라 다른 일차원 밀도들을 갖는다. 예를 들어, 센서(1034)는 인치당 적어도 10개의 센서(1034)인, 스트립(1026)을 따르는 일차원 밀도를 갖는다. 다른 실시예들에 있어서, 센서(1034)는 인치당 1000개 이상 정도의 센서(센티미터당 10400개 이상 정도의 센서(1034))인, 스트립(1026)을 따르는 일차원 밀도를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 수직 밀도, 또는 수직 센티미터 또는 인치당 센서의 수는 스트립(1026)의 수직 또는 길이방향 길이를 따라 달라질 수 있다. 도 6a는 그 주된 치수를 따르는 또는 길이를 시작하는 센서(1034)들을 가변적인 밀도로 포함하는 예시적인 센서 스트립(1126)을 예시한다. 예시된 실시예에 있어서, 센서 스트립(1126)은 수직 높이 또는 깊이를 따르는 해당 구역들에서 보다 큰 밀도로 센서(1034)들을 가질수록, 보다 큰 깊이 분해능으로부터 더 많은 이익을 얻을 수 있다. 예시된 실시예에 있어서, 센서 스트립(1126)은 센서(1034)들을 제 1 밀도로 포함하는 하측 부분(1127) 및 센서(1034)들을 제 2 밀도로 포함하는 상측 부분(1129)을 갖고, 제 2 밀도는 제 1 밀도보다 작다. 이러한 실시예에 있어서, 센서 스트립(1126)은 용적부 내부의 액체의 레벨이 빈 상태에 접근함에 따라 더 높은 정확도 또는 분해능을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 하측 부분(1127)은 센티미터당 적어도 1040개의 센서(1034)로 이루어진 밀도를 갖는 반면, 상측 부분(1129)은 센티미터당 10개 미만의 센서, 일 실시예에 있어서는 센티미터당 4개의 센서(1034)로 이루어진 밀도를 갖는다. 또 다른 실시예들에 있어서는, 대안으로서, 센서 스트립(1126)의 상측 부분 또는 중간 부분이, 센서 스트립(1126)의 다른 부분들과 비교하여, 보다 큰 밀도로 센서들을 가질 수 있다.
히터(1030)들 각각 및 센서(1034)들 각각은 컨트롤러의 제어하에서 선택적으로 작동 가능하다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러는 스트립(1026)의 일부이거나, 또는 스트립(1026)에 의해 지지된다. 다른 실시예에 있어서, 컨트롤러는 스트립(1026) 상의 히터(1030)에 전기적으로 연결되는 원격 컨트롤러를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 인터페이스(1024)는, 인터페이스(1024)의 교체를 가능하게 하거나 또는 별도의 컨트롤러에 의해 다수의 인터페이스(1024)의 제어를 가능하게 하는, 컨트롤러와는 별도의 부품을 포함한다.
도 7은, 용적부 내부의 액체의 레벨을 감지 및 결정하기 위해, 액체 인터페이스(1024)와 같은 액체 인터페이스를 사용하여 수행될 수 있는 예시적인 방법(1100)의 흐름도이다. 블럭(1102)에 의해 지시된 바와 같이, 열 펄스를 방출하도록 히터(1030)들의 서브세트 또는 히터(1030)들 각각을 켜고 끄는 제어 신호가 히터(1030)에 송신된다. 일 실시예에 있어서, 순차적으로 열 펄스를 방출하도록 히터(1030)들이 순차적으로 작동되거나 또는 켜지고 꺼지게(펄싱되게) 하는 제어 신호가 히터(1030)에 송신된다. 일 실시예에 있어서, 히터(1030)들은 순차적으로, 예를 들어, 스트립(1026)을 따라 위에서 아래로 또는 스트립(1026)을 따라 아래에서 위로 순서대로 켜지고 꺼진다.
다른 실시예에 있어서, 히터(1030)들은 검색 알고리즘에 기초하여 작동되고, 여기서 컨트롤러는, 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정하기 위해 펄싱되는 히터(1030)들의 총 시간 또는 총 수를 줄이려는 노력으로 히터(1030)들 중 어느 것이 초기에 펄싱되어야 하는지를 식별한다. 일 실시예에 있어서, 어느 히터(1030)가 초기에 펄싱되는지에 관한 식별은 이력 데이터에 기초한다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 컨트롤러는 메모리를 조사해서 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 최종 감지 레벨에 관한 데이터를 취득하고, 액체(1042)의 최종 감지 레벨과는 차이가 있는 다른 히터(1030)들을 펄싱하기 전에 액체(1042)의 최종 감지 레벨에 가장 근접한 해당 히터(1030)들을 펄싱한다.
다른 실시예에 있어서, 컨트롤러는 액체(1042)의 취득된 최종 감지 레벨에 기초하여 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 현재 레벨을 예측하고, 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 예측된 현재 레벨에 근접한 해당 히터(1030)들을 펄싱하고 액체(1042)의 예측된 현재 레벨과는 차이가 있는 다른 히터(1030)들을 펄싱한다. 일 실시예에 있어서, 액체(1042)의 예측된 현재 레벨은 액체(1042)의 최종 감지 레벨 및 액체(1042)의 레벨의 최종 감지 이후의 시간의 경과에 기초한다. 다른 실시예에 있어서, 액체(1042)의 예측된 현재 레벨은 액체(1042)의 최종 감지 레벨 및 용적부(1040)로부터 액체(1042)의 소비 또는 회수를 나타내는 데이터에 기초한다. 예를 들어, 액체 인터페이스(1042)가 잉크 공급부 내의 잉크의 용적부(1040)를 감지하고 있는 상황에서, 액체(1042)의 예측된 현재 레벨은 액체(1042)의 최종 감지 레벨 및 잉크 등을 사용하여 인쇄되는 페이지의 수와 같은 데이터에 기초할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 히터(1030)들은 순차적으로 펄싱될 수 있고, 여기서 용적부(1040)의 깊이 범위의 중심에 근접한 히터(1030)들이 초기에 펄싱되고, 다른 히터(1030)들은 용적부(1040)의 깊이 범위의 중심으로부터의 그들의 거리에 기초하는 순서로 펄싱된다. 또 다른 실시예에 있어서는, 히트(1030)들의 서브세트들이 동시에 펄싱된다. 예를 들어, 제 1 히터 및 제 2 히터가 동시에 펄싱될 수 있고, 여기서 제 1 히터와 제 2 히터는 제 1 히터에 의해 방출되는 열이 제 2 히터로부터의 열의 전달을 감지하기 위한 센서에 전달되지 않거나 또는 도달하지 않도록 스트립(1026)을 따라 서로 충분히 이격된다. 동시에 펄싱되는 히터(1030)들은 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정하기 위한 총 시간을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 각각의 열 펄스는 적어도 10 s의 지속기간을 가지며 적어도 10 mW의 전력을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 각각의 열 펄스는 1 s와 100 s 사이에서 밀리초까지의 지속기간을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 각각의 열 펄스는 적어도 10 mW 이상 10 W 이하의 전력을 갖는다.
도 7에서 블럭(1104)에 의해 지시된 바와 같이, 각각의 방출된 펄스에 대하여, 연관된 센서(1034)는 연관된 히터로부터 해당 연관된 센서(1034)로의 열의 전달을 감지한다. 일 실시예에 있어서, 각각의 센서(1034)는 연관된 히터로부터의 열의 펄스 이후 소정의 기간이 지나고 나서 작동되거나, 켜지거나 또는 폴링(poll)된다. 해당 기간은 펄스의 시작, 펄스의 종료 또는 펄스의 타이밍과 관련된 일부 다른 시간 값에 기초할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각각의 센서(1034)는 연관된 히터(1030)로부터의 열 펄스의 종료에 이어서 적어도 10 s 후에 시작하는 연관된 히터(1030)로부터 전달되는 열을 감지한다. 일 실시예에 있어서, 각각의 센서(1034)는 연관된 히터(1030)로부터의 열 펄스의 종료에 이어서 1000 s 후에 시작하는 연관된 히터(1030)로부터 전달되는 열을 감지한다. 다른 실시예에 있어서, 센서(1034)는 열 펄스의 지속기간과 동일한 기간에 이어서 연관된 히터로부터의 열 펄스의 종료 이후에 열의 감지를 개시하고, 여기서 이러한 감지는 열 펄스의 지속기간의 2배 내지 3배 사이의 기간 동안 발생한다. 또 다른 실시예들에 있어서, 열 펄스와, 연관된 센서(1034)에 의한 열의 감지와의 사이의 시간 지연은 다른 값들을 가질 수 있다.
도 7에서 블럭(1106)에 의해 지시된 바와 같이, 컨트롤러 또는 다른 컨트롤러는 각각의 방출된 펄스로부터 감지된 열전달에 기초하여 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정한다. 예를 들어, 액체(1042)는 공기(1041)보다 높은 열용량을 갖는다. 따라서, 액체(1034)는 센서(1034)에 의해 검출되는 온도를 공기(1041)에 대해서와는 다르게 저하시키게 된다. 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨이 특정 히터(1030)와 그 연관된 센서(1034) 사이에서 액체가 연장되고 있는 바와 같은 그러한 레벨일 경우, 특정 히터(1032)로부터 연관된 센서(1034)까지의 열전달은, 특정 히터(1030)와 그 연관된 센서(1034) 사이에서 공기가 연장되고 있는 상황과 비교하여 적어질 것이다. 연관된 히터(1030)에 의한 열 펄스의 방출에 이어서 연관된 센서(1034)에 의해 감지되는 열의 양에 기초하여, 컨트롤러는 특정 히터(1030)와 연관된 센서 사이에서 공기 또는 액체가 연장되고 있는지의 여부를 판정한다. 이 판정과, 스트립(1026)을 따르는 히터(1030) 및/또는 센서(1034)의 기지의 위치 및 용적부(1040)의 바닥에 대한 스트립(1026)의 상대적인 위치를 이용해서, 컨트롤러가 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정한다. 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 결정된 레벨 및 용적부(1040)의 특성에 기초하여, 컨트롤러가 용적부(1040) 내부에 잔존하는 액체의 실제 용적 또는 양을 더 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 컨트롤러는 메모리에 저장되는 룩업 테이블(lookup table)을 조사함으로써 용적부(1040) 내부의 액체의 레벨을 결정하고, 여기서 룩업 테이블은 센서(1034)들로부터의 다른 신호들을 용적부(1040) 내부의 액체의 다른 레벨들과 연계시킨다. 또 다른 실시예에 있어서, 컨트롤러는 센서(1034)들로부터의 신호를 알고리즘 또는 공식에의 입력으로서 이용함으로써 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정한다.
일부 실시예들에 있어서, 방법(1100) 및 액체 인터페이스(1024)는 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 최상위의 레벨 또는 상부면을 결정하는 데 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 용적부(1040)에 잔존하는 상이한 액체들의 상이한 레벨들을 결정하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상이한 액체들은, 상이한 밀도들 또는 다른 특성들로 인해, 단일의 용적부(1040) 내에 동시에 잔존하는 상태에서 서로에 대하여 층을 이룰 수 있다. 이러한 상이한 액체들 각각은 상이한 열전달 특성을 가질 수 있다. 이러한 용례에 있어서, 방법(1100) 및 액체 인터페이스(1024)는 용적부(1040) 내부에서 제 1 액체의 층이 종단하는 위치 및 제 1 액체의 하위 또는 상위에 놓이는 상이한 제 2 액체의 층이 시작하는 위치를 식별하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 용적부(1040) 내부의 액체의 결정된 레벨(또는 레벨들) 및/또는 용적부(1040) 내부의 액체의 결정된 용적 또는 양은 디스플레이 또는 음향 장치를 통해 출력된다. 또 다른 실시예들에 있어서, 액체의 결정된 레벨 또는 액체의 용적은 사용자에게 경보, 경고 등을 기동시키기 위한 기준으로서 사용된다. 일부 실시예들에 있어서, 액체의 결정된 레벨 또는 액체의 용적은 보충 액체의 자동 재배열, 또는 용적부(1040) 내로의 액체의 유입을 중단하기 위한 밸브의 폐쇄를 기동시키는 데 사용된다. 예를 들어, 프린터에서, 용적부(1040) 내부의 액체의 결정된 레벨은 교체 잉크 카트리지 또는 교체 잉크 공급부의 재배열을 자동으로 기동할 수 있다.
도 8은 예시적인 액체 레벨 감지 시스템(1220)을 예시한다. 액체 레벨 감지 시스템(1220)은 캐리어(1222), 전술한 액체 인터페이스(1024), 전기적 상호연결부(1226), 컨트롤러(1230) 및 디스플레이(1232)를 포함한다. 캐리어(1222)는 스트립(1026)을 지지하는 구조체를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 캐리어(1222)는 폴리머, 유리 또는 다른 재료로 형성되거나, 또는 이를 포함하는 스트립(1026)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 캐리어(1222)는 매설된 전기적 트레이스(trace) 또는 전도체를 갖는다. 예를 들어, 캐리어(1222)는 에폭시 수지 바인더와 직조된 섬유유리 직물로 구성되는 복합 재료를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 캐리어(1222)는 유리-강화 에폭시 라미네이트 시트, 튜브, 로드(rod), 또는 인쇄 회로 기판을 포함한다.
전술한 액체 인터페이스(1024)는 캐리어(1222)의 길이를 따라 연장된다. 일 실시예에 있어서, 액체 인터페이스(1024)는 캐리어(1222)에 접착, 본딩, 또는 다른 방식으로 부착된다. 일부 실시예들에 있어서, 스트립(1026)의 두께 및 강도에 따라, 캐리어(1222)가 생략될 수 있다.
전기적 상호연결부(1226)는, 도 6a 및 도 6b에 묘사된 바와 같은 인터페이스(1024)의 센서(1034)들로부터의 신호들을 컨트롤러(1230)에 전송하는 인터페이스를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 전기적 상호연결부(1226)는 전기적 접촉 패드(1236)를 포함한다. 다른 실시예들에 있어서는, 전기적 상호연결부(1226)가 다른 형태들을 가질 수 있다. 전기적 상호연결부(1226), 캐리어(1222) 및 스트립(1024)은, 총괄하여, 액체 컨테이너 용적부에 포함되어 그 일부로서 고정될 수 있거나, 또는 상이한 액체 컨테이너들 또는 용적부들에 일시적으로 수동으로 삽입될 수 있는 별도의 휴대용 감지 장치일 수 있는, 유체 레벨 센서(1200)를 형성한다.
컨트롤러(1230)는 처리 유닛(1240) 및 연관된 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 메모리(1242)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(1230)는 유체 레벨 센서(1200)와 분리된다. 다른 실시예들에 있어서는, 컨트롤러(1230)가 센서(1200)의 일부로서 포함된다. 처리 유닛(1240)은 메모리(1242)에 포함된 명령어들을 파일링한다. 본원의 목적상, "처리 유닛(processing unit)"이라는 용어는 메모리에 포함된 명령어들의 시퀀스를 실행하는 현재 개발된 또는 장래에 개발될 처리 유닛을 의미할 것이다. 명령어들의 시퀀스를 실행하면, 처리 유닛이 제어 신호를 생성한다. 명령어는 리드 온리 메모리(ROM), 대용량 스토리지 디바이스, 또는 몇몇 다른 영구적인 스토리지로부터 처리 유닛에 의한 실행을 위해 랜덤 액세스 메모리(RAM)에 로딩될 수 있다. 다른 실시형태들에 있어서는, 전술한 기능들을 구현하기 위해 하드 와이어드(hard wired) 회로가 소프트웨어 명령어를 대신하여 또는 소프트웨어 명령어와 결합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(1230)는 적어도 하나의 주문형 집적 회로(ASIC)의 일부로서 구체화될 수 있다. 달리 구체적으로 주지되지 않는 한, 컨트롤러(1230)는 하드웨어 회로와 소프트웨어의 어느 특정한 조합에 한정되지 않으며, 처리 유닛에 의해 실행되는 명령어들에 대한 어느 특정한 소스에도 한정되지 않는다.
처리 유닛(1240)은, 메모리(1242)에 포함되는 명령어들에 따라, 도 7에 대하여 도시 및 전술된 방법(1100)을 수행한다. 프로세서(1240)는, 메모리(1242)에 제공되는 명령어들에 따라, 히터(1030)들을 선택적으로 펄싱한다. 프로세서(1240)는, 메모리(1242)에 제공되는 명령어들에 따라, 센서(1034)들로부터 데이터 신호들을 취득하거나, 또는 해당 데이터 신호들에서 펄스들로부터의 열의 소산 및 센서(1034)들로의 열의 전달을 나타낸다. 프로세서(1240)는, 메모리(1242)에 제공되는 명령어들에 따라, 센서(1034)들로부터의 신호에 기초하여 용적부(1040) 내부의 엑체(1042)의 레벨을 결정한다. 위에서 주지된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 컨트롤러(1230)는 부가적으로, 액체(1042)를 포함하는 용적부(1040) 또는 챔버의 특성을 사용하여 액체(1042)의 양 또는 용적을 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 디스플레이(1232)는 컨트롤러(1230)로부터 신호를 수신하고, 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 결정된 레벨 및/또는 액체(1042)의 결정된 용적 또는 양에 기초하여 가시적인 데이터를 제시한다. 일 실시예에 있어서, 디스플레이(1232)는 액체(1042)로 채워지는 용적부(1040)의 비율을 나타내는 아이콘 또는 다른 그래픽을 제시한다. 다른 실시예에 있어서, 디스플레이(1232)는 액체(1042)의 레벨, 또는 액체(1042)로 채워지거나 또는 액체(1042)가 비워진 용적부(1040)의 비율의 영숫자 표시를 제시한다. 또 다른 실시예에 있어서, 디스플레이(1232)는 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 결정된 레벨에 기초하여 경보 또는 "수용 가능(acceptable)" 상태를 제시한다. 또 다른 실시예들에 있어서는, 디스플레이(1232)가 생략될 수 있고, 여기서 용적부 내부의 액체의 결정된 레벨은, 보충 액체의 재배열, 용적부에 액체를 추가하기 위한 밸브의 작동, 또는 용적부(1040)에의 액체(1042)의 진행중인 추가를 종료시키기 위한 밸브의 작동과 같은 이벤트를 자동으로 기동하는 데 사용된다.
도 9는 액체 공급 시스템(1310)의 일부로서 포함되는 액체 레벨 감지 시스템(1220)을 예시하는 단면도이다. 액체 공급 시스템(1310)은 액체 컨테이너(1312), 챔버(1314) 및 유체 또는 액체 포트(1316)를 포함한다. 컨테이너(1312)는 챔버(1314)를 규정한다. 챔버(1314)는 액체(1042)를 내부에 포함하는 예시적인 용적부(1040)를 형성한다. 도 9에 의해 도시된 바와 같이, 캐리어(1222) 및 액체 인터페이스(1024)는 챔버(1314)의 바닥측으로부터 챔버(1314) 내로 돌출해서, 챔버(1314)가 완전히 비어 있는 상태에 가까워짐에 따라 액체 레벨 결정을 용이하게 한다. 다른 실시예들에 있어서, 액체 인터페이스(1024)의 캐리어(1222)는 대안으로서 챔버(1314)의 상부로부터 매달릴 수 있다.
액체 포트(1316)는 챔버(1314) 내부로부터의 액체를 외부 수용처로 전달 및 배향시키는 액체 통로를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 액체 포트(1316)는 챔버(1314)로부터 액체의 선택적인 배출을 가능하게 하는 밸브 또는 다른 메커니즘을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 액체 공급 시스템(1310)은 인쇄 시스템용 축외(off-axis) 잉크 공급부를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 액체 공급 시스템(1310)은 부가적으로, 액체 인터페이스(1316)를 통해 챔버(1314)로부터의 액체(1042)를 수용하기 위해 챔버(1314)에 유체적으로 결합되는 인쇄 헤드(1320)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 인쇄 헤드(1320)를 포함하는 액체 공급 시스템(1310)은 인쇄 카트리지를 형성할 수 있다. 본 개시물의 목적상, "유체적으로 결합된(fluidly coupled)"의 용어는, 유체가 하나의 용적부로부터 다른 용적부로 유동할 수 있도록, 2개 이상의 유체 전달 용적부가 서로 직접 연결되거나 또는 중간 용적부 또는 공간에 의해 서로 연결된다는 것을 의미한다.
도 9에 예시된 실시예에 있어서, 액체 공급 시스템(1310)으로부터 멀리 떨어져 있거나 분리되어 있는 컨트롤러(1230)와의 사이의 통신은 범용 직렬 버스 커넥터 또는 다른 타입의 커넥터와 같은 배선 커넥터(1324)를 통해 가능해진다. 컨트롤러(1230) 및 디스플레이(1232)는 전술한 바와 같이 작동한다.
도 10은 액체 공급 시스템(1410), 즉 액체 공급 시스템(1310)의 다른 실시예를 예시하는 단면도이다. 액체 공급 시스템(1410)은, 액체 공급 시스템(1410)이 액체 포트(1316)를 대신하여 액체 포트(1416)를 포함한다는 것을 제외하고는, 액체 공급 시스템(1310)과 유사하다. 액체 포트(1416)는, 액체 포트(1416)가 컨테이너(1312)의 챔버(1314)보다 위쪽의 캡(1426)에 제공된다는 것을 제외하고는, 액체 포트(1316)의 인터페이스와 유사하다. 시스템(1310)의 구성요소들에 대응하는 시스템(1410)의 나머지 구성요소들에는 유사하게 번호가 부여된다.
도 11 내지 도 13은 유체 레벨 센서(1500), 즉 도 8의 유체 레벨 센서(1200)의 다른 실시예를 예시한다. 도 11은 액체 인터페이스(1224)의 일부분을 예시하는 도면이다. 도 12는 센서(1500)의 회로도이다. 도 13은 도 11의 선 8-8을 따라 취한 액체 인터페이스(1224)를 통한 단면도이다. 도 11에 의해 도시된 바와 같이, 액체 인터페이스(1224)는, 액체 인터페이스(1224)가 일련의 히터(1530) 및 일련의 온도 센서(1534)를 지지하는 스트립(1026)을 포함한다는 점에서, 도 6a 및 도 6b와 관련하여 전술한 액체 인터페이스(1024)와 유사하다. 예시된 실시예에 있어서, 히터(1530) 및 온도 센서(1534)는 스트립(1026)의 길이(L)를 따라 상호간에 끼워지거나 교차 배치된다. 길이(L)는, 센서(1500)가 사용되고 있을 때 상이한 깊이를 가로질러 연장되는 스트립(1026)의 주된 치수이다. 예시된 실시예에 있어서, 각각의 센서(1534)는, 길이(L)를 따르는 방향으로 측정했을 때, 20 ㎛ 이하 및 명목상 10 ㎛의 이격 거리(S) 만큼 그 연관된 또는 상응하는 히터(1530)로부터 이격된다. 예시된 실시예에 있어서, 센서(1534) 및 그 연관된 히터(1530)는 쌍으로 배치되고, 인접하는 쌍들의 히터(1530)들은, 길이(L)를 따르는 방향으로 측정했을 때, 연속하는 히터들 사이에서 열적 크로스토크(thermal cross talk)를 감소시키도록 적어도 25 ㎛의 거리(D) 만큼 서로 분리된다. 일 실시예에 있어서, 연속하는 히터(1532)들은 25 ㎛ 내지 2500 ㎛, 및 명목상 100 ㎛의 거리(D) 만큼 서로 분리된다.
도 12에 묘사된 바와 같이, 각각의 히터(1530)는 트랜지스터(1552)의 선택적인 작동을 통해 선택적으로 켜고 끌 수 있는 전기 저항기(1550)를 포함한다. 각각의 센서(1534)는 다이오드(1560)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 온도 센서로서 기능하는 다이오드(1560)는 P-N 접합 다이오드를 포함한다. 각각의 다이오드(1550)는 온도 변화에 대하여 특징적인 응답을 갖는다. 특히, 각각의 다이오드(1550)는 온도 변화에 응답하여 변화되는 순방향 전압을 갖는다. 다이오드(1550)는 온도와 인가 전압 사이에 거의 선형 관계를 나타낸다. 온도 센서(1530)가 다이오드 또는 반도체 접합을 포함하기 때문에, 센서(1500)는 비용이 보다 저렴하고, 반도체 제조 기술을 사용하여 스트립(1026) 상에 제조될 수 있다.
도 13은 센서(1500)의 일 실시예의 일부분의 단면도이다. 예시된 실시예에 있어서, 스트립(1026)은 전술한 바와 같이 캐리어(1222)에 의해 지지된다. 일 실시예에 있어서, 스트립(1026)은 실리콘을 포함하는 반면, 캐리어(1222)는 폴리머 또는 플라스틱을 포함한다. 예시된 실시예에 있어서, 히터(1530)는, 스트립(1026)에 의해 지지되지만 이산화실리콘 층과 같은 전기 절연층(1562)에 의해 스트립(1026)으로부터 분리되는 폴리실리콘 히터를 포함한다. 예시된 실시예에 있어서, 히터(1530)는 또한, 히터(1530)와 감지되는 액체 사이의 접촉을 억제하는 외부 패시베이션층(1564)에 의해 캡슐화된다. 패시베이션층(1563)은 감지되는 액체 또는 잉크와의 부식성 접촉으로 인해 야기되는 손상으로부터 히터(1530) 및 센서(1534)를 보호한다. 일 실시예에 있어서, 외부 패시베이션층(1564)은 실리콘 카바이드 및/또는 테트라에틸 오소실리케이트(TEOS)를 포함한다. 다른 실시예들에 있어서는, 층들(1562 및 1564)이 생략될 수 있거나, 또는 다른 재료로 형성될 수 있다.
도 12 및 도 13에 의해 도시된 바와 같이, 센서(1500)의 구성은 추가적인 열저항(R)을 제공하는 다양한 층들 또는 배리어들을 생성한다. 히터(1530)에 의해 방출되는 열의 펄스는 이러한 열저항을 가로질러 연관된 센서(1534)에 전달된다. 특정 히터(1530)로부터의 열이 연관된 센서(1534)에 전달되는 비율은 특정 히터(1530)가 공기(1041) 또는 액체(1042)와 접하는지의 여부에 따라 달라진다. 센서(1534)로부터의 신호는 공기(1041) 또는 액체(1042)를 가로질러 전송되었는지의 여부에 따라 달라질 것이다. 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 현재 레벨을 결정하기 위해 상이한 신호들이 사용된다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 액체 인터페이스(1624 및 1644), 즉 액체 인터페이스(1024)의 다른 실시예들을 예시한다. 도 14a에 있어서, 히터 및 센서는 0, 1, 2, ... N으로 분류되는 쌍들로 배치된다. 액체 인터페이스(1624)는, 히터(1030) 및 센서(1034)가 스트립(1026)의 길이를 따라 수직으로 상호간에 끼워지거나 또는 교차 배치되는 것이 아니라, 스트립(1026)의 길이를 따라 수직으로 나란한 쌍들의 어레이로 배치된다는 것을 제외하고는, 도 6a 및 도 6b의 액체 인터페이스(1024)와 유사하다.
도 14b 및 도 14c는 액체 인터페이스(1644), 즉 도 6a 및 도 6b의 액체 인터페이스의 다른 실시예를 예시한다. 액체 인터페이스(1644)는, 히터(1030) 및 센서(1034)가 스트립(1026)의 길이를 따라 수직으로 이격되는 스택들의 어레이로 배치된다는 것을 제외하고는, 도 6a 및 도 6b의 액체 인터페이스(1024)와 유사하다. 도 14c는 히터(1030)와 센서(1034)의 쌍들의 적층 배치를 더 예시하는 인터페이스(1644)의 단면도이다.
도 14a 내지 도 14c는 히터/센서 쌍 1의 히터(1030)의 펄싱 및 인접하는 재료들을 통한 후속하는 열의 소산의 실시예를 부가적으로 예시한다. 도 14a 내지 도 14c에 있어서, 열의 온도 또는 세기는 열이 열원, 즉 히터/센서 쌍 1의 히터(1030)로부터 더 멀리 이동함에 따라 소산 또는 감소된다. 열의 소산은 도 14a 내지 도 14c에서 교차 해칭의 변화에 의해 예시된다.
도 15는 도 14a 내지 도 14c에 도시된 예시적인 펄싱에 대한 한 쌍의 시간 동기화된 그래프를 예시한다. 도 15는 히터/센서 쌍 1의 히터(1030)의 펄싱과 히터/센서 쌍들(0, 1, 2, ... N)의 센서(1034)들에 의한 시간 경과에 따른 응답 사이의 관계를 예시한다. 도 15에 의해 도시된 바와 같이, 각 쌍(0, 1, 2, ... N)의 센서(1034)들 각각의 응답은 공기 또는 액체가 각각의 히터/센서 쌍(0, 1, 2, ... N)에 걸치는지 또는 인접하는지의 여부에 따라 달라진다. 특징적인 과도 곡선(transient curve) 및 크기 스케일(magnitude scale)은 공기의 존재시와 액체의 존재시에 있어서 서로 상이하다. 결과적으로, 인터페이스(1644)로부터의 신호뿐만 아니라, 인터페이스들(1024 및 1624)과 같은 다른 인터페이스들로부터의 신호는 용적부 내부의 액체의 레벨을 나타낸다.
일 실시예에 있어서, 전술한 컨트롤러(1230)와 같은 컨트롤러는 한 쌍의 히터/센서의 히터(1030)를 개별적으로 펄싱함으로써 감지된 용적부 내부의 액체의 레벨을 결정하고, 동일 쌍의 센서로부터 감지되는 온도의 크기를 히터 펄싱 파라미터에 대하여 비교해서 액체 또는 공기가 개개의 히터/센서 쌍에 인접하는지의 여부를 결정한다. 컨트롤러(1230)는, 감지된 용적부 내부의 액체의 레벨이 확인 또는 식별될 때까지, 어레이의 각 쌍에 대한 상기와 같은 펄싱 및 감지를 수행한다. 예를 들어, 컨트롤러(1230)는 먼저 쌍 0의 히터(1030)를 펄싱하고, 쌍 0의 센서(1034)에 의해 제공되는 감지된 온도를 소정의 임계치와 비교할 수 있다. 그후, 컨트롤러(1030)는 쌍 1의 히터(1030)를 펄싱하고, 쌍 1의 센서(1034)에 의해 제공되는 감지된 온도를 소정의 임계치와 비교할 수 있다. 이 프로세스는 액체의 레벨이 확인 또는 식별될 때까지 반복된다.
다른 실시예에 있어서, 전술한 컨트롤러(1230)와 같은 컨트롤러는, 쌍의 히터를 개별적으로 펄싱하고 다수의 쌍의 센서들에 의해 감지되는 다수의 온도의 크기들을 비교함으로써, 감지된 용적부 내부의 액체의 레벨을 결정한다. 예를 들어, 컨트롤러(1230)는 쌍 1의 히터(1030)를 펄싱하고 나서, 쌍 1의 센서(1034)에 의해 감지되는 온도, 쌍 0의 센서(1034)에 감지되는 온도, 쌍 2의 센서(1034)에 의해 감지되는 온도 등을 비교할 수 있으며, 각 온도는 쌍 1의 히터(1030)의 펄싱에 기인한다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(1230)는 단일의 열 펄스에 기인하는 액체 인터페이스를 수직으로 따르는 서로 다른 센서(1034)들로부터의 다수의 온도 크기들의 분석을 이용해서, 펄싱된 히터를 포함하는 히터 센서 쌍에 액체 또는 공기가 인접하는지의 여부를 결정할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 컨트롤러(1230)는, 어레이의 각 쌍의 히터를 별도로 펄싱하고, 감지된 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨이 확인 또는 식별될 때까지 결과적인 상응하는 다수의 서로 다른 온도 크기들을 분석함으로써, 상기와 같은 펄싱 및 감지를 수행한다.
다른 실시예에 있어서, 컨트롤러(1230)는 단일의 열 펄스에 기인하는 액체 인터페이스를 수직으로 따르는 다수의 온도 크기들에 있어서의 차이에 기초하여, 감지된 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정할 수 있다. 예를 들어, 특정 센서(1034)의 온도의 크기가 인접하는 센서(1034)의 온도의 크기에 대하여 급격하게 변화될 경우, 급격한 변화는 액체(1042)의 레벨이 두 센서(1034)에 있거나 또는 그 사이에 있음을 나타낼 수 있다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(1230)는 인접하는 센서들의 온도 크기들 사이의 차이를 미리 정해진 임계치와 비교해서, 액체(1042)의 레벨이 두 센서(1034)의 기지의 수직 위치들에 있는지 또는 그 사이에 있는지의 여부를 결정할 수 있다.
또 다른 실시예들에 있어서, 전술한 컨트롤러(1230)와 같은 컨트롤러는, 단일의 센서(1034)로부터의 신호를 기초로 한 과도 온도 곡선 또는 다수의 센서(1034)로부터의 신호를 기초로 한 다수의 과도 온도 곡선의 프로파일에 기초하여, 감지된 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정한다. 일 실시예에 있어서, 전술한 컨트롤러(1230)와 같은 컨트롤러는, 쌍(0, 1, 2, ... N)의 히터(1030)를 개별적으로 펄싱하고 동일 쌍(0, 1, 2, ... N)의 센서에 의해 생성되는 과도 온도 곡선을 미리 정해진 임계치 또는 미리 정해진 곡선에 대하여 비교함으로써, 감지된 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정해서, 액체(1042) 또는 공기(1041)가 개개의 히터/센서 쌍(0, 1, 2, ... N)에 인접하는지의 여부를 결정한다. 컨트롤러(1230)는, 감지된 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨이 확인 또는 식별될 때까지, 해당 어레이의 각 쌍(0, 1, 2, ... N)에 대한 상기와 같은 펄싱 및 감지를 수행한다. 예를 들어, 컨트롤러(1230)는 먼저 쌍 0의 히터(1030)를 펄싱하고, 쌍 0의 센서(1034)에 의해 생성되는 결과적인 과도 온도 곡선을 소정의 임계치 또는 미리 정해진 비교 곡선과 비교할 수 있다. 그후, 컨트롤러(1230)는 쌍 1의 히터(1030)를 펄싱하고, 쌍 1의 센서(1034)에 의해 생성되는 결과적인 과도 온도 곡선을 소정의 임계치 또는 미리 정해진 비교 곡선과 비교할 수 있다. 이 프로세스는 액체(1042)의 레벨이 확인 또는 식별될 때까지 반복된다.
다른 실시예에 있어서, 전술한 컨트롤러(1230)와 같은 컨트롤러는, 쌍(0, 1, 2, ... N)의 히터(1030)를 개별적으로 펄싱하고, 다수의 쌍들(0, 1, 2, ... N)의 센서(43)들에 의해 생성되는 다수의 과도 온도 곡선들을 비교함으로써, 감지된 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정한다. 예를 들어, 컨트롤러(1230)는 쌍 1의 히터(1030)를 펄싱하고 나서, 쌍 1의 센서(1034)에 의해 생성되는 결과적인 과도 온도 곡선, 쌍 0의 센서(1034)에 의해 생성되는 결과적인 과도 온도 곡선, 쌍 2의 센서(1034)에 의해 생성되는 결과적인 과도 온도 곡선 등을 비교할 수 있고, 각각의 과도 온도 곡선은 쌍 1의 히터(1030)의 펄싱에 기인한다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(1230)는 단일의 열 펄스에 기인하는 액체 인터페이스를 수직으로 따르는 서로 다른 센서(1034)들로부터의 다수의 과도 온도 곡선들의 분석을 이용해서, 펄싱된 히터(1030)를 포함하는 히터 센서 쌍(0, 1, 2, ... N)에 액체(1042) 또는 공기(1041)가 인접하는지의 여부를 결정할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 컨트롤러(1230)는, 어레이의 각 쌍(0, 1, 2, ... N)의 히터(1030)를 별도로 펄싱하고, 감지된 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨이 확인 또는 식별될 때까지 결과적인 상응하는 다수의 서로 다른 과도 온도 곡선들을 분석함으로써, 상기와 같은 펄싱 및 감지를 수행한다.
다른 실시예에 있어서, 컨트롤러(1230)는 단일의 열 펄스에 기인하는 액체 인터페이스를 수직으로 따르는 상이한 센서(1034)들에 의해 생성되는 다수의 과도 온도 곡선들에 있어서의 차이에 기초하여, 감지된 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 결정할 수 있다. 예를 들어, 특정 센서(1034)의 과도 온도 곡선이 인접하는 센서(1034)의 과도 온도 곡선에 대하여 급격하게 변화될 경우, 급격한 변화는 액체(1042)의 레벨이 두 센서(1034)에 있거나 또는 그 사이에 있음을 나타낼 수 있다. 일 실시예에 있어서, 컨트롤러(1230)는 인접하는 센서(1034)들의 과도 온도 곡선들 사이의 차이를 미리 정해진 임계치와 비교해서, 액체(1042)의 레벨이 두 센서(0, 1, 2, ... N)의 기지의 수직 위치들에 있는지 또는 그 사이에 있는지의 여부를 결정할 수 있다.
도 16 및 도 17은 센서(1700), 즉 도 11 내지 도 13의 센서(1500)의 실시예를 예시한다. 센서(1700)는 캐리어(1722), 액체 인터페이스(1224), 전기적 인터페이스(1726), 드라이버(1728), 및 칼라(1730)를 포함한다. 캐리어(1722)는 전술한 캐리어(1222)와 유사하다. 예시된 실시예에 있어서, 캐리어(1722)는 성형된 폴리머를 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 캐리어(1722)는 유리 또는 다른 재료들을 포함할 수 있다.
액체 인터페이스(1224)는 위에서 설명된다. 액체 인터페이스(1224)는 캐리어(1722)의 길이를 따라 캐리어(1722)의 면에 본딩, 접착, 또는 다른 방식으로 부착된다. 캐리어(1722)는 유리, 폴리머, FR4, 또는 다른 재료들로 형성되거나, 또는 이를 포함할 수 있다.
전기적 인터페이스(1726)는 도 8 내지 도 10에 대하여 전술한 컨트롤러(1230)와의 전기적 접속을 이루기 위한 전기적 접촉 패드(1236)를 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함한다. 예시된 실시예에 있어서, 전기적 인터페이스(1726)는 캐리어(1722)에 본딩 또는 다른 방식으로 부착된다. 전기적 인터페이스(1726)는 드라이버(1728)뿐만 아니라, 예를 들어 도 11의 액체 인터페이스(1224)의 히터(1530) 및 센서(1534)에도 전기적으로 연결된다. 일 실시예에 있어서, 드라이버(1728)는 전기적 인터페이스(1726)를 통해 수신된 신호에 응답하여 히터(1530) 및 센서(1534)를 구동하는 주문형 집적 회로(ASIC)를 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 히터(1530)의 구동 및 센서(1534)에 의한 감지는 대안적으로 ASIC 대신에 완전 통합형 드라이버 회로에 의해 제어될 수 있다.
칼라(1730)는 캐리어(1722) 주위로 연장되는 한편, 용적부(1040) 내부의 액체(1042)의 레벨을 검출하기 위해 센서(1700)를 사용하는 액체 컨테이너(1040)와 캐리어(1722) 사이의 공급부 통합 인터페이스로서 기능한다. 일부 실시예들에 있어서, 칼라(1730)는 감지되고 있는 용적부(1040) 내부에 포함되는 액체와 전기적 인터페이스(1726)를 분리시키는 액체 밀봉부를 제공한다. 도 16에 의해 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에 있어서, 드라이버(1728)뿐만 아니라, 드라이버(1728), 액체 인터페이스(1224), 및 전기적 인터페이스(1726) 사이의 전기 접속부는 에폭시 몰딩 화합물 층과 같은 전기 절연용 와이어 본딩 접착제 또는 캡슐화제(1735)에 의해 더 덮인다.
도 18a는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 유체 레벨 센서(1900)의 등각도이다. 유체 레벨 센서(1900)는 도 8 내지 도 10에 대하여 전술한 바와 같이 컨트롤러(1230)와의 전기적 접속을 이루기 위한 전기적 접촉 패드(1236)를 포함하는 인쇄 회로 기판을 포함하는 전기적 인터페이스(1726)를 포함한다. 유체 레벨 센서(1900)는 성형 가능한 기판(1902)에 전기적 인터페이스(1726)와 함께 오버몰딩되는 슬리버 다이(1901)를 더 포함한다.
도 18b는, 본 명세서에서 설명되는 원리의 일 실시예에 따른, 도 18a의 유체 레벨 센서의 선 A를 따르는 측단면도이다. 전기적 인터페이스(1726)는 전기적 접촉 패드(1236)에 대향하는 전기적 인터페이스(726)의 측면에 위치되는 접촉 패드(1936)와, 슬리버 다이(1901)에 위치되는 전기적 접촉 패드(1937) 사이로 연장되는 와이어 본드(1903)를 통해 슬리버 다이(1901)에 전기적으로 결합된다. 히터(1030)들 및 센서(1034)들의 어레이는, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 슬리버 다이(1901) 상에서, 유체 레벨 센서(1900)가 공기(1041) 또는 액체(1042)와 접촉하게 되는 측면의 맞은편 측면에 배치된다. 도 18b의 슬리버 다이(1901) 상에는 몇 개의 히터(1030) 및 센서(1034)가 배치되지만, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 임의의 수의 히터(1030) 및 센서(1034)가 슬리버 다이(1901) 상에 배치될 수 있다.
Claims (15)
- 유체 공급 카트리지를 유체-토출 장치에 연결하기 위한 유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스(horizontal interface)에 있어서,
상기 유체 공급 카트리지의 유체의 공급부를 상기 유체-토출 장치에 수평으로 그리고 유체적으로(fluidically) 상호연결하기 위한 하나 이상의 유체 상호연결 격벽(fluidic interconnect septum); 및
상기 유체 공급 카트리지의 디지털 유체 레벨 센서를 상기 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 수평으로 그리고 도전식으로 연결하기 위한 전기적 인터페이스를 포함하고,
상기 디지털 유체 레벨 센서는 액체 레벨 센싱 인터페이스를 포함하고, 상기 액체 레벨 센싱 인터페이스는 세장형 스트립, 일련의 히터들 및 일련의 센서들을 포함하며, 상기 세장형 스트립은 상기 유체 공급 카트리지의 하우징 내부의 액체의 레벨을 측정하기 위해 상기 유체의 공급부의 액체와 접촉하고, 상기 세장형 스트립은, 상기 센서들로부터의 신호들간의 차이가 상기 하우징 내부의 액체의 레벨을 나타내도록 상기 일련의 히터들 및 상기 일련의 센서들을 지지하며,
상기 센서들의 각각은, 대응하는 히터로부터의 열전달을 검출하거나 또는 그에 응답하도록 구성되는
유체 공급 카트리지용 수평 인터페이스. - 유체-토출 장치에 수평으로 삽입 가능한 유체 공급 카트리지에 있어서,
하우징;
상기 하우징 내의 유체의 공급부;
상기 하우징 내에 있으며, 상기 하우징 내부의 상기 유체의 레벨을 측정하기 위해 상기 유체와 접촉하고, 액체 레벨 센싱 인터페이스를 포함하는 디지털 유체 레벨 센서; 및
상기 유체 공급 카트리지를 유체-토출 장치에 연결하기 위한, 상기 하우징의 단부에 있는 수평 인터페이스를 포함하고,
상기 수평 인터페이스는:
상기 유체의 공급부를 상기 유체-토출 장치에 수평으로 그리고 유체적으로 상호연결하기 위한 유체 상호연결 격벽;
상기 디지털 유체 레벨 센서를 상기 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스에 수평으로 그리고 도전식으로 연결하기 위한 전기적 인터페이스를 포함하며,
상기 액체 레벨 센싱 인터페이스는 세장형 스트립, 일련의 히터들 및 일련의 센서들을 포함하며, 상기 세장형 스트립은 상기 하우징 내부의 액체의 레벨을 측정하기 위해 상기 유체의 공급부의 액체와 접촉하고, 상기 세장형 스트립은, 상기 센서들로부터의 신호들간의 차이가 상기 하우징 내부의 액체의 레벨을 나타내도록 상기 일련의 히터들 및 상기 일련의 센서들을 지지하며,
상기 센서들의 각각은, 대응하는 히터로부터의 열전달을 검출하거나 또는 그에 응답하도록 구성되는
유체 공급 카트리지. - 제 2 항에 있어서,
상기 유체 상호연결 격벽은 상기 유체 공급 카트리지의 상기 유체를 상기 유체-토출 장치에 공급하기 위한 제 1 유체 상호연결 격벽이고,
상기 수평 인터페이스는 상기 유체 및 공기를 상기 유체-토출 장치로부터 상기 유체 공급 카트리지에 반환하기 위한 제 2 유체 상호연결 격벽을 더 포함하는
유체 공급 카트리지. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 유체 상호연결 격벽은 상기 제 2 유체 상호연결 격벽보다 아래에 배치되고, 상기 제 2 유체 상호연결 격벽은 상기 전기적 인터페이스보다 아래에 배치되는
유체 공급 카트리지. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 유체 상호연결 격벽은 상기 전기적 인터페이스보다 아래에 배치되고, 상기 전기적 인터페이스는 상기 제 2 유체 상호연결 격벽보다 아래에 배치되는
유체 공급 카트리지. - 제 2 항에 있어서,
상기 전기적 인터페이스는:
제 1 표면 및 상기 제 1 표면과 대향하는 제 2 표면을 갖는 수평으로 배향된 전기적 인터페이스;
상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 중 하나 이상의 표면 상의 복수의 전기적 접촉부를 포함하는
유체 공급 카트리지. - 제 6 항에 있어서,
상기 전기적 접촉부는 상기 제 1 표면 상에만 있는
유체 공급 카트리지. - 제 6 항에 있어서,
상기 전기적 접촉부는:
상기 제 1 표면 상의 하나 이상의 제 1 전기적 접촉부; 및
상기 제 2 표면 상의 하나 이상의 제 2 전기적 접촉부를 포함하는
유체 공급 카트리지. - 제 6 항에 있어서,
상기 수평으로 배향된 전기적 인터페이스는 상기 유체-토출 장치의 상기 상응하는 전기적 인터페이스의 상응하는 커넥터 내에 삽입 가능한 회로 기판인
유체 공급 카트리지. - 제 6 항에 있어서,
상기 수평으로 배향된 전기적 인터페이스는 상기 유체-토출 장치의 상기 상응하는 전기적 인터페이스의 상응하는 회로 기판이 삽입될 수 있는 커넥터인
유체 공급 카트리지. - 제 6 항에 있어서,
상기 수평으로 배향된 전기적 인터페이스는 상기 디지털 유체 레벨 센서의 통합된 부분인
유체 공급 카트리지. - 제 2 항에 있어서,
상기 전기적 인터페이스는:
표면을 갖는 수직으로 배향된 전기적 인터페이스;
상기 표면 상의 복수의 전기적 접촉부를 포함하는
유체 공급 카트리지. - 제 12 항에 있어서,
상기 수직으로 배향된 전기적 인터페이스는 상기 유체-토출 장치의 상기 상응하는 전기적 인터페이스의 상응하는 압축 커넥터에 대하여 물리적으로 가압 가능한 회로 기판인
유체 공급 카트리지. - 제 12 항에 있어서,
상기 수직으로 배향된 전기적 인터페이스는 압축 커넥터이며, 상기 유체-토출 장치의 상응하는 전기적 인터페이스가 상기 압축 커넥터에 대하여 물리적으로 가압 가능한
유체 공급 카트리지. - 제 12 항에 있어서,
상기 수직으로 배향된 전기적 인터페이스는 상기 디지털 유체 레벨 센서의 통합된 부분이고 상기 유체-토출 장치의 상기 상응하는 전기적 인터페이스의 상응하는 압축 커넥터에 대하여 물리적으로 가압 가능한
유체 공급 카트리지.
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