[发明专利]液面传感器

说明书

本发明涉及一种液面传感器，具体地，涉及一种用于检测喷墨印刷机中的油墨盒液面的传感器。

众所周知，检测体积极小例如只有15至20mm高的小盒中的液面是很困难的。

举例而言，浮体式传感器是不适用的，因为浮体的深度不够，尤其是考虑到油墨的平均密度为水的0.7倍时更是如此。而且，要精确检测浮体极其细微的垂直运动也是非常困难的。

对油墨和/或空气进行直接的电测量是不恰当的，因为油墨的精确成分可能未知或可能变化。因此，油墨的电导率是未知的，而且可能不同的油墨具有不同的电导率。因而不可能精确地计算。此外，油墨可能被电解，从而产生沉淀，可能堵塞油墨喷嘴。油墨的质量也降低。

电容测量法与温度有关，因而要得出精确的读数，对环境条件的要求就非常严格。此外，当采用这种小盒时，传感器导线中的杂散电容可能比所测量的电容还大，从而危害到这种检测系统的精确度。板式电容型传感器中的表面张力和毛细管作用也会影响任何测量的精确度。

由于油墨通常是配制得使其混浊度最高、表面亲和性极大的，因而用光学方法检测有无油墨是不实用的。因此，实用并精确的光学传感器要依靠疏水性表面处理，这种处理即使传感器长期处于浸渍状态也能排斥油墨。

检测油墨液位有可能采用加热过的一些热敏电阻，热敏电阻测量其浸渍在油墨中时和晾在空气中时散热情况的变化。具有良好的化学兼容性因而可以安全使用的热敏电阻通常是用玻璃封装的。但这种热敏电阻的缺点是固有电阻、温度响应和耗散常数的变化范围宽。因此，要确保良好的液面检测，热敏电阻必须被极度驱动，而这在热敏电阻晾于空气中时会使其具有高的表面温度。然而，表面温度是对油墨质量产生不利影响的因素。

此外，已知还可以采用正温度系数的热敏电阻，例如那些在给定温度下具有“转换点”的热敏电阻。这些热电阻也具有很高的表面温度，对油墨质量有不利的影响。

为获取精确度足够高的传感器，可采用高精确度的热敏电阻，这些热敏电阻一般是涂有环氧树脂的珠粒，带有裸引线。这类热敏电阻的问题在于材料的兼容性和油墨的电解。至于采用上述的热敏电阻，有可能将传感器封装起来，但这使响应变慢，而且难以预测地影响热量往周围环境的耗散。

因此，本发明的目的是提供一种传感器，它只需少量或无需任何校准或调整程序，并采用标准的部件就能精确可靠地指示出喷墨印刷机的油墨盒中的液面。

根据本发明，提供一种传感器，用于检测喷墨印刷机的油墨盒的液面，所述传感器包括：

一个聚酰亚胺片；

一个柔质电路，形成在所述聚酰亚胺片的第一面上；

一个热敏电阻，安装在所述聚酰亚胺片的第一面上，与所述柔质电路相接触，所述聚酰亚胺片的另一面设置得使其在使用过程中形成所述油墨盒的壁的一部分；

其中通过所述聚酰亚胺片散发出的并由所述热敏电阻检测的热量指示所述传感器附近有无液体存在，从而检测出液面。

热敏电阻可以是自热式热敏电阻，使得通过给传感器件提供足够的偏置电流以为自身加热。为了确定传感器附近是否有油墨，将传感器两端的电压与传感器处于空气中时其两端的已知电压相比较。

为了避免热逸散并控制提供给热敏电阻的热能，可采用第二个传感器来监视环境条件。

为了提高散热量并在油墨盒中的液面变化时协助确定转换点，可以在一个或两个SMT(表面安装技术)垫片周围采用额外的铜片。SMT垫片是柔质电路的一些外露的铜质的区域，在该处加有焊料以形成传感器与电路之间的连接。

传感器可采用一个夹板使其与油墨保持接触，还可采用O形环密封，以确保柔质电路叠层中的粘胶不致浸入油墨中。

为了防止空气流动干扰测量过程，传感器上方可以是大气空间。

为了加热热敏电阻，可以设置一个电阻，这样热敏电阻就只用于温度测量。因此，散热情况就由器件之间的铜连接部分和聚酰亚胺膜片的厚度来确定。这些因素是可以精确地控制的并且是容易控制的。

再有，可以采用一个闭路控制电路来驱动热敏电阻。这类电路可给电阻提供充分的电能，从而达到使温度比盒温度高例如摄氏10℃的目的。如果传感器是在空气中，此升温过程应该快速达到，在该温度下可减少电能并停止对油墨和周围环境不必要的加热过程。或者，如果传感器是在油墨中，驱动电路就不能充分加热热敏电阻，并在一定的功率输入水平会饱和。在此情况下，饱和点会指示传感器是在油墨中或是在空气中。

这种设置的好处在于，温度上升可以受到限制从而保护油墨不致变质，可以加快响应时间并提高检测点的噪声容限。因此，可以获得一种较精确的检测装置。