墨水液面传感器和相关方法
【专利摘要】在实施例中，一种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对所述感测电容器充电，在所述感测电容器与参考电容器之间共享Q1，从而在评估晶体管的所述栅极处引起参考电压Vg，以及确定由Vg产生的从所述评估晶体管的漏极到源极的电阻。
【专利说明】墨水液面传感器和相关方法
【背景技术】
[0001]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。
[0002]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0003]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不出了根据实施例的具有寄生消除电路的不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】
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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孕电荷,从而广生参考电压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。
[0007]在另一实施例中，墨水液面传感器包括在节点Ml与接地之间的感测电容器。开关T2将电压Vp耦合到Ml以对感测电容器充电，并且开关T3将Ml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。
[0008]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Ql对感测电容器充电。电荷Ql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。
[0009]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Ml处的感测电容器上。Ml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。
[0010]说明性实施例
图1图示了根据本公开的实施例的体现为适于结合如本文中所公开的墨水液面传感器的喷墨打印系统100的流体喷射设备。在这个实施例中，流体喷射组件被公开为流体滴喷射打印头114。喷墨打印系统100包括喷墨打印头组件102、墨水供应组件104、安装组件106、媒体传输组件108、电子打印机控制器110以及将电力提供给喷墨打印系统100的各种电气部件的至少一个电源112。喷墨打印头组件102包括通过多个孔口或喷嘴116朝打印介质118喷射墨水滴以便打印到打印媒体118上的至少一个流体喷射组件114 (打印头114)。打印媒体118可以是任何类型的适合片材或卷材，诸如纸、卡片材料、透明胶片、聚酯、胶合板、泡沫板、纤维、帆布等等。喷嘴116被典型地布置在一个或多个列或阵列中，使得当喷墨打印头组件102和打印媒体118相对于彼此被移动时墨水从喷嘴116的适当地排序的喷射使字符、符号和/或其他图形或图像被打印在打印媒体118上。
[0011 ] 墨水供应组件104将流体墨水供应给打印头组件102并且包括用于存储墨水的储存器120。墨水从储存器120向喷墨打印头组件102流动。墨水供应组件104和喷墨打印头组件102能够形成单向墨水输送系统或再循环墨水输送系统。在单向墨水输送系统中，基本上供应给喷墨打印头组件102的墨水中的全部都在打印期间被消耗了。然而，在再循环墨水输送系统中，仅供应给喷墨打印头组件102的墨水的一部分在打印期间被消耗了。在打印期间未消耗的墨水被返回给墨水供应组件104。
[0012]在一个实施例中，墨水供应组件104经由诸如供应管之类的接口连接通过墨水调节组件105在正压力下将墨水供应给喷墨打印头组件102。墨水供应组件104包括例如储存器、泵以及压力调节器。墨水调节组件105中的调节可以包括过滤、预加热、压力波动吸收以及除气。墨水在负压力下从打印头组件102被吸到墨水供应组件104。到打印头组件102的入口与出口之间的压力差被选择成在喷嘴116处实现正确的背压，并且通常是在负1〃与负10〃之间的水负压力。墨水供应组件104的储存器120可以被去除、替换和/或再填充。
[0013]安装组件106相对于媒体输送组件108来定位喷墨打印头组件102，并且媒体传输组件108相对于喷墨打印头组件102来定位打印媒体118。因此，打印区122在喷墨打印头组件102与打印媒体118之间的区域中被定义与喷嘴116相邻。在一个实施例中，喷墨打印头组件102是扫描型打印头组件。同样地，安装组件106包括用于相对于媒体传输组件108移动喷墨打印头组件102以便扫描打印媒体118的盒。在另一实施例中，喷墨打印头组件102是非扫描型打印头组件。同样地，安装组件106相对于媒体传输组件108将喷墨打印头组件102固定在规定的位置处。因此，媒体传输组件108相对于喷墨打印头组件102来定位打印媒体118。
[0014]电子打印机控制器110典型地包括处理器、固件、软件、包括易失性和非易失性存储器部件的一个或多个存储器部件、以及用于与喷墨打印头组件102、安装组件106以及媒体传输组件108进行通信并且控制其的其他打印机电子装置。电子控制器110从诸如计算机之类的主机系统接收数据124，并且临时地将数据124存储在存储器中。典型地，数据124沿着电子、红外线、光学或其他信息传送路径被发送到喷墨打印系统100。数据124表示例如待打印的文档和/或文件。同样地，数据124形成喷墨打印系统100的打印作业并且包括一个或多个打印作业命令和/或命令参数。
[0015]在一个实施例中，电子打印机控制器110控制喷墨打印头组件102以得到墨水滴从喷嘴116的喷射。因此，电子控制器110定义在打印媒体118上形成字符、符号和/或其他图形或图像的喷射墨水滴的图案。喷射墨水滴的图案由来自数据124的打印作业命令和/或命令参数来确定。在一个实施例中，电子控制器110包括打印机专用集成电路(ASIC)126和可在ASIC 126或控制器110上执行的电阻感测固件模块128。打印机ASIC 126包括电流源130和模拟至数字转换器(ADC) 132。ASIC 126能够转换存在于电流源130处的电压以确定电阻，并且然后通过ADC 132确定对应的数字电阻值。由电阻感测模块128所实现的可编程算法使得能实现电阻确定和通过ADC 132的后续数字转换。
[0016]在所描述的实施例中，喷墨打印系统100是具有适于实现如本文中所公开的墨水液面传感器的热喷墨(TIJ)打印头114的按需滴墨热喷墨打印系统。在一个实施方式中，喷墨打印头组件102包括单个TIJ打印头114。在另一实施方式中，喷墨打印头组件102包括TIJ打印头114的宽阵列。虽然与TIJ打印头相关联的制造工艺很适于墨水液面传感器的集成，但是诸如压电打印头之类的其他打印头类型还能够实现这样的墨水液面传感器。因此，所公开的墨水液面传感器不限于TIJ打印头114中的实施方式。
[0017]图2示出了根据本公开的实施例的具有形成在硅管芯衬底202中的单个流体槽200的TIJ打印头114的一端的底视图。尽管打印头114示出有单个流体槽200，但是本文中所讨论的原理在它们的应用中不限于具有仅一个槽200的打印头。相反地，其他打印头配置同样是可能的，诸如具有两个或更多个墨水槽的打印头。在TIJ打印头114中，衬底202覆盖在具有流体室204的室层和具有形成在其中的喷嘴116的喷嘴层下面，如相对于图3在下面所讨论的那样。然而，出于图示的目的，图2中的室层和喷嘴层被假定为透明的以便示出底层衬底202。因此，图2中的室204使用虚线来图示。流体槽200是形成在衬底202中的细长槽，所述衬底202具有沿着槽的两个侧面布置的流体滴生成器300 (图3)。流体槽200与诸如流体储存器120之类的流体供应(未示出)流体连通。
[0018]图3示出了根据本公开的实施例的示例流体滴生成器300的横截面视图。每个滴生成器300都包括喷嘴116、流体室204以及置于流体室204中的发射(firing)元件302。喷嘴116被形成在喷嘴层310中并且被一般地布置成沿着流体槽200的侧面形成喷嘴列。发射元件302是由在硅衬底202的顶面上的绝缘层304 (例如，多晶硅玻璃，PSG)上的金属板(例如，钽-铝，TaAl)形成的热电阻器。在发射元件302之上的钝化层306在室204中保护发射元件不受墨水影响，并且作为机械钝化或保护气蚀阻挡层结构以便吸收毁坏汽泡的冲击。室层308具有使衬底202与喷嘴层310分离的壁和室204。
[0019]在操作期间,流体滴通过对应喷嘴116从室204被喷射并且室204然后用从流体槽200循环的流体被再填充。更具体地，电流通过电阻器发射元件302导致该元件的迅速加热。在发射元件302之上与钝化层306相邻的流体的薄层是过热的并且被汽化，从而在对应的发射室204中产生汽泡。迅速地膨胀的汽泡强制流体滴离开对应喷嘴116。当加热元件冷却时，汽泡迅速地毁坏，从而将更多流体从流体槽200吸到发射室204中以便为从喷嘴116喷射另一滴作准备。
[0020]再次参考图2，除滴生成器300之外，TIJ打印头114包括一个或多个打印头集成的墨水液面传感器206。墨水液面传感器206 —般地包括感测结构208和集成在打印头114上的墨水液面传感器电路210。然而，墨水液面传感器206附加地结合了来自未被集成在打印头114上的打印机ASIC 126的电流源130和模拟至数字转换器(ADC) 132。替代地，打印机ASIC 126例如位于打印机系统100的打印机盒或电子控制器上。墨水液面传感器电路210从感测结构208内结合了感测电容器(Ciga) 212。感测结构208和墨水液面传感器电路210能够沿着处于典型的滴生成器300位于在的任何位置中的墨水槽200位于打印头衬底上。感测结构208和墨水液面传感器电路210相对于图4和5在下面被更详细地讨论。
[0021]图4示出了根据本公开的实施例的示例感测结构208的横截面视图。感测结构208被一般地以与典型的滴生成器300相同的方式配置，但它可以包括附加的特征，诸如用来清洗来自感测结构208的室的墨水残留的清除电阻器214 (在图2中示出)。因此，像典型的滴生成器300 —样，感测结构208包括喷嘴116、流体室204、诸如置于流体室204中的金属板发射元件302之类的导电元件、在发射元件302之上的钝化层306、以及在硅衬底202的顶面上的绝缘层304 (例如，多晶硅玻璃，PSG)。
[0022]在感测结构212内，感测电容器(C_) 212由金属板元件302、钝化层306以及室204的物质或内容形成。感测电容器212的值随着室204内的物质改变而改变。室204中的物质可以是全墨水、墨水和空气或仅空气。因此，感测电容器212的值随着室204中墨水的液面而改变。当墨水存在于室204中时，感测电容器212具有到接地的良好导电性所以电容值是最高的(即，100%)。然而，当在室204中不存在墨水(即，仅空气)时感测电容器212的电容下降到非常小的值，其理论上接近于零。当室包含墨水和空气时，感测电容器212的电容值是在零与100%之间的某处。使用感测电容器212的改变值，墨水液面传感器电路210能够确定墨水液面。一般而言，室204中的墨水液面指示打印机系统100的储存器120中墨水的液面。在一些实施例中，在用传感器电路210来测量墨水液面之前，清除电阻器214 (在图2中示出)被用来清洗来自感测结构208的室的墨水残留。其后，就墨水存在于储存器120中来说，它流回到室中以使得能实现准确的墨水液面测量。
[0023]图5示出了根据本公开的实施例的随着可以被用来驱动打印头114的同步数据和发射信号具有非重叠时钟信号(S1- S3)的部分定时图500的示例。定时图500中的时钟信号还被用来像针对图6在下面所讨论的那样驱动墨水液面传感器电路210的操作。
[0024]图6示出了根据本公开的实施例的示例墨水液面传感器电路210。一般而言，传感器电路210采用电荷共享机制来确定室中墨水的不同液面。传感器电路210包括配置为开关的两个第一晶体管Tl (Tla, Tib)。参考图5和6，在传感器电路210的操作期间，在第一步骤中时钟脉冲SI被用来闭合晶体管开关Tla和Tlb，从而将记忆节点Ml和M2耦合到接地并且对感测电容器212和参考电容器600放电。参考电容器600是节点M2与接地之间的电容。在这个实施例中，参考电容器600被实现为评估晶体管T4的固有栅极电容，并且它因此使用虚线来图示。参考电容器600附加地包括诸如栅极-源极重叠电容之类的关联寄生电容，但T4栅极电容是参考电容器600中的支配电容。将晶体管T4的栅极电容用作参考电容器600通过避免在节点M2与接地之间制造的特定参考电容器来降低传感器电路210中部件的数目。然而，在其他实施例中，通过从M2到接地制造的特定电容器的包含来调整参考电容器600的值可能是有益的(即，除T4的固有栅极电容之外)。
[0025]在第二步骤中，SI时钟脉冲终止，断开Tla和Tlb开关。直接地在Tl开关断开之后，S2时钟脉冲被用来闭合晶体管开关T2。闭合T2将节点Ml耦合到预充电电压Vp (例如，约+15伏特)，并且电荷Ql根据等式Ql = (Ciga) (Vp)跨越感测电容器212被放置。这时M2节点自S3时钟脉冲断开以来仍然在零电压电位。在第三步骤中，S2时钟脉冲终止，断开T2晶体管开关。直接地在T2开关断开之后，S3时钟脉冲闭合晶体管开关T3，将节点Ml和M2耦合到彼此并且在感测电容器212与参考电容器600之间共享电荷Ql。在感测电容器212与参考电容器600之间的共享电荷Ql根据以下等式在节点M2处产生参考电压Vg，所述参考电压Vg同样在评估晶体管T4的栅极处:
VgVpo
。\ C*?* + Cref/ r
[0026]Vg在M2处保持直到另一循环始于使记忆节点Ml和M2接地的时钟脉冲SI为止。在M2处的Vg接通评估晶体管T4，这使得能实现在ID (晶体管T4的漏极)处的测量。在这个实施例中假设晶体管T4在线性操作模式下被偏置，其中T4作为其值与栅极电压Vg (BP,参考电压)成比例的电阻器。从漏极到源极(被耦合到接地)的T4电阻通过在ID处强加小电流(即，约I毫安的电流)而被确定。ID被耦合到电流源，诸如打印机ASIC 126中的电流源130。在将电流源施加在ID处时，电压在ID处被测量(Vid)。诸如在控制器110或ASIC 126上执行的Riga模块128之类的固件能够使用电流和Vid将Vid转换为从T4晶体管的漏极到源极的电阻Rds。打印机ASIC 126中的ADC 132随后确定电阻Rds的对应数字值。电阻Rds基于晶体管T4的特性使得能实现关于Vg值的推断。基于Vg的值，能够从上面所示出的针对Vg的等式中找到Ciga的值。然后能够基于Ciga的值来确定墨水的液面。
[0027]—旦电阻Rds被确定了，就存在以其能够找到墨水液面的各种方式。例如，所测量的Rds值能够被与Rds的参考值进行比较，或者试验地确定的Rds值的表将与特定墨水液面相关联。在无墨水(即，“干”信号)或非常低的墨水液面情况下，感测电容器212的值是非常低的。这产生非常低的Vg (约1.7伏特)，并且评估晶体管T4断开或几乎断开(即，T4是在截止或子阈值操作区中)。因此，从ID到接地至T4的电阻Rds将是非常高的(例如，在1.2mA的ID电流情况下，Rds典型地高于12k欧姆)。相反地，在高墨水液面(即，“湿”信号)情况下，感测电容器212的值接近于其值的100%，从而对于Vg产生高值(约3.5伏特)。因此，电阻Rds是低的。例如，在高墨水液面情况下Rds低于Ik欧姆，以及典型地是几百欧姆。
[0028]图7示出了根据本公开的实施例的图示出感测电容器212和在形成感测电容器212的一部分的金属板302之下的固有寄生电容Cpl (700)两者的示例感测结构208的横截面视图。固有寄生电容Cpl 700由金属板302、绝缘层304以及衬底202形成。如上面所描述的那样，墨水液面传感器206基于感测电容器212的电容值来确定墨水液面。然而，当电压(即，Vp)被施加到金属板302从而对感测电容器212充电时，Cpl 700电容器也充电。因为这个，寄生电容Cpl 700能够贡献针对感测电容器212所确定的电容的约20%。这个百分比将取决于绝缘层304的厚度和绝缘材料的介电常数而变化。然而，在处于“干”状态(即，其中无墨水存在)的寄生电容Cpl 700中保持的电荷足以接通评估晶体管T4。寄生Cpl 700因此稀释干/湿信号。
[0029]图8示出了根据本公开的实施例的包括寄生消除元件800的示例感测结构208的横截面视图。该寄生消除元件是设计成消除寄生电容Cpl 700的影响诸如多晶硅层之类的导电层800。在这个设计中，当电压(即，Vp)被施加到金属板302时，它被同样施加到导电层800。这防止电荷在Cpl 700上发展，以便使得Cpl根据感测电容器212电容的确定而被有效地去除/隔离。Cp2元件802是来自寄生消除元件800 (导电多层800)的固有电容。Cp2 802减慢了寄生消除元件800的充电速度但对Cpl 700的去除/隔离没有影响，因为存在为元件800所提供的充足充电时间。
[0030]图9示出了根据本公开的实施例的具有寄生消除电路900的示例墨水液面传感器电路210。在图9中，寄生电容Cpl 700被示出耦合在金属板302 (节点Ml)与导电层800(节点Mp)之间。参考图8和9，具有寄生消除电路900的墨水液面传感器电路210被诸如在图5的定时图500中所示出的那些之类的非重叠时钟信号驱动。在第一步骤中，时钟脉冲SI被用来闭合晶体管开关Tla、Tlb以及Tpl。闭合开关Tla、Tlb以及Tpl将记忆节点M1、M2以及Mp耦合到接地，从而对感测电容器(Cga) 212、参考电容器(Cref) 600以及寄生电容器(Cpl) 700放电。在第二步骤中，SI时钟脉冲终止，断开Tla、Tlb以及Tpl开关。直接地在Tla、Tlb以及Tpl开关断开之后，S2时钟脉冲被用来闭合晶体管开关T2和Tp2。闭合T2和Tp2分别将节点Ml和M2耦合到预充电电压Vp。这跨越感测电容器(C_) 212放置电荷Q1。然而，在节点Ml和Mp在相同的电压电位Vp情况下，无电荷跨越寄生电容器(Cpl) 700 发展。
[0031]墨水液面传感器电路210然后继续像针对图6上面所描述的那样起作用。因此，在第三步骤中，S2时钟脉冲终止，断开T2和Tp2晶体管开关。直接地在T2和Tp2开关断开之后，S3时钟脉冲闭合晶体管开关T3和Tp3。闭合开关T3将节点Ml和M2耦合到彼此并且在感测电容器212与参考电容器600之间共享电荷Ql。在感测电容器212与参考电容器600之间的共享电荷Ql在节点M2处产生参考电压Vg，所述参考电压Vg同样在评估晶体管T4的栅极处。闭合开关T3将寄生电容器(Cpl) 700耦合到接地。在S3时钟脉冲期间，Cp I 700上的寄生电荷被放电，从而让仅感测电容器212被用评估晶体管T4评估。因为寄生电容器(Cpl) 700的作用被去除了，所以对于干信号来说存在降低较多的寄生贡献以接通T4。
[0032]图10示出了根据本公开的实施例的感测墨水液面的示例方法1000的流程图。方法1000与相对于图1-9上面所讨论的实施例相关联。方法1000在块1002处开始，其中将预充电电压Vp施加到感测电容器以用电荷Q对感测电容器充电。将Vp施加到感测电容器包括通过闭合开关T2将Vp f禹合到第一记忆节点Ml。在另一实施例中，施加Vp附加地包括将Vp施加到节点Mp以防止Ml与Mp之间的寄生电容器充电。
[0033]在方法1000的步骤1004处，电荷Ql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产生参考电压Vg。共享电荷Ql包括断开T2以使Vp与感测电容器断开，以及闭合开关T3以将感测电容器耦合到参考电容器。所述共享将Ml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，并且所共享的电荷在Ml、M2以及晶体管栅极处引起参考电压Vg。
[0034]方法1000在确定由Vg产生的从评估晶体管的漏极到源极的电阻的步骤1006处继续。电阻通过在晶体管的漏极处强加电流、测量在晶体管的漏极处的电压Vid、执行算法以根据所述电流和Vid来计算电阻以及将电阻转换为数字值而被确定。
[0035]在方法1000的步骤1008处，墨水液面通过将电阻与具有预定关联的墨水液面的一组电阻进行比较而被确定。在方法1000的步骤1010处，在施加预充电电压Vp之前，感测电容器和参考电容器被放电。
【权利要求】
1.一种墨水液面传感器，其包括: 感测电容器，其电容随着室中墨水的液面而改变； 开关T2，用来将电压Vp施加到所述感测电容器，从而将电荷放置在所述感测电容器上； 开关T3，用来在所述感测电容器与参考电容器之间共享所述电荷，从而产生参考电压Vg;以及 评估晶体管，其被配置成提供与所述参考电压成比例的漏极到源极电阻。
2.如权利要求1中所述的墨水液面传感器，其中所述感测电容器包括: 金属板； 在所述金属板之上的钝化层；以及 在高于所述钝化层的室内的物质。
3.如权利要求2中所述的墨水液面传感器，其中所述物质选自由墨水、墨水和空气以及空气构成的组。
4.如权利要求1中所述的墨水液面传感器，其中所述参考电容器包括所述评估晶体管的栅极电容。
5.如权利要求1中所述的墨水液面传感器，进一步包括: 电流源，用来在所述晶体管的所述漏极处施加电流； 算法，用来根据所述电流和在所述漏极处的电压Vid来计算所述电阻，并且用来根据所述电阻来确定墨水液面。
6.—种墨水液面传感器,其包括: 在节点Ml与接地之间的感测电容器； 开关T2，用来将电压Vp耦合到Ml并且对所述感测电容器充电； 开关T3，用来将Ml与节点M2耦合并且在所述感测电容器与参考电容器之间共享所述电荷，从而在M2处引起电压Vg ； 晶体管T4，其具有漏极、耦合到M2的栅极以及耦合到接地的源极； 电流源，用来在漏极处注入电流；以及 可执行模块，用来基于在所述漏极处的电压Vid来计算所述漏极与所述晶体管源极之间的电阻。
7.如权利要求6中所述的墨水液面传感器，进一步包括: 模拟至数字转换器(ADC)，用来将所述电阻转换为数字值。
8.如权利要求6中所述的墨水液面传感器，其中所述感测电容器M1、M2、T2、T3以及T4被集成在打印头上，并且所述电流源和可执行模块是在打印机控制器上。
9.如权利要求6中所述的墨水液面传感器，进一步包括开关Tl以在将Vp耦合到Ml之前将Ml和M2耦合到接地以对所述感测电容器和所述参考电容器放电。
10.如权利要求6中所述的墨水液面传感器，进一步包括通过T2耦合到Vp以防止Mp与Ml之间的寄生电容充电的节点Mp。
11.一种感测墨水液面的方法，其包括: 将预充电电压Vp施加到感测电容器以用电荷Ql对所述感测电容器充电； 在所述感测电容器与参考电容器之间共享Q1，从而在评估晶体管的所述栅极处引起参考电压Vg ;以及 确定由Vg产生的从所述评估晶体管的漏极到源极的电阻。
12.如权利要求11中所述的方法，进一步包括: 在施加所述预充电电压Vp之前，对所述感测电容器和所述参考电容器放电。
13.如权利要求11中所述的方法，其中将Vp施加到所述感测电容器包括通过闭合开关T2将Vp耦合到第一记忆节点Ml。
14.如权利要求13中所述的方法，其中共享Ql包括: 断开T2以使Vp与所述感测电容器断开；以及 闭合开关T3以将所述感测电容器耦合到所述参考电容器。
15.如权利要求11中所述的方法，其中确定所述电阻包括: 在所述晶体管的所述漏极处强加电流； 测量在所述晶体管的所述漏极处的电压Vid ； 执行算法以根据所述电流和Vid来计算所述电阻；以及 将所述电阻转换为 数字值。
16.如权利要求11中所述的方法，进一步包括通过将所述电阻与具有预定关联的墨水液面的一组电阻进行比较来确定墨水液面。
17.如权利要求11中所述的方法，其中将Vp施加到所述感测电容器包括: 将Vp施加到节点Ml以对所述感测电容器充电；以及 将Vp施加到节点Mp以防止Ml与Mp之间的寄生电容器充电。
18.—种感测墨水液面的方法，其包括: 将电荷放置于在记忆节点Ml处的感测电容器上； 将Ml耦合到第二记忆节点M2以在所述感测电容器与参考电容器之间共享所述电荷，所共享的电荷在M1、M2以及晶体管栅极处引起参考电压Vg ； 确定跨越所述晶体管漏极到源极的电阻；以及 将所述电阻与参考值进行比较以确定墨水液面。
19.如权利要求18中所述的方法，其中确定所述电阻包括: 在所述晶体管漏极处施加电流； 测量在所述晶体管漏极处的电压Vid ;以及 使用Vid和所述电流来计算所述电阻。
20.如权利要求18中所述的方法，进一步包括: 将电压Vp施加到Ml以将所述电荷放置在所述感测电容器上；以及 同时地将Vp施加到节点Mp以防止电荷在Ml与Mp之间的寄生电容器上发展。
【文档编号】B41J29/393GK103619605SQ201180071949
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2011年6月27日 优先权日:2011年6月27日
【发明者】N.葛, J.本杰明, T.K.内奥, J.M.托尔格森, N.班纳吉, G.H.科里根 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业