ES2232853T3 - Aparato y metodo para la deteccion del nivel de un fluido, para determinar el volumen de fluido en un recipiente. - Google Patents
Aparato y metodo para la deteccion del nivel de un fluido, para determinar el volumen de fluido en un recipiente.Info
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Abstract
UN SISTEMA DE DETECCION DE NIVEL DE FLUIDO (110, 200, 300) PARA DETERMINAR EL VOLUMEN DE UN FLUIDO EN UN RECIPIENTE (60, 62, 112, 202, 302, 338, 380, 396, 406, 428). UNA FORMA DE REALIZACION INCLUYE UN RECIPIENTE (60, 62, 112, 202, 302, 338, 380, 396, 406, 428) DE FLUIDO, UNA CAMARA DE REFERENCIA (124, 212), UNA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426), UNA FUENTE DE AIRE (128, 216, 314), UN SISTEMA DE GESTION DE AIRE (126, 214, 312) QUE INCLUYE AL MENOS UN ORIFICIO (154), UN SENSOR (158, 238, 326) DE PRESION, UN DISPOSITIVO DE MEDIDA DEL TIEMPO (160, 240, 326), Y UN ORDENADOR (160, 240, 328). EL SISTEMA DE GESTION DE AIRE (126, 214, 312) PRESURIZA SELECTIVAMENTE LA CAMARA DE REFERENCIA (124, 212) O LA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426) Y SELECTIVAMENTE DESCARGA LA CAMARA DE REFERENCIA (124, 212) O LA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426) VIA EL ORIFICIO (154). EL DISPOSITIVO DE MEDIDA DEL TIEMPO (160, 240, 328) DETERMINA ELTIEMPO TRANSCURRIDO ( DL}T SUB,R}) PARA PRESURIZAR (160, 240, 328) LA CAMARA DE REFERENCIA (124, 212), DE FORMA QUE CAIGA DESDE LA PRESION (P SUB,R1}) A LA PRESION (P SUB,R2}) Y EL TIEMPO TRANSCURRIDO (ATP) PARA LA PRESION EN LA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426) CAIGA DESDE LA PRESION (P SUB,P1}) HASTA LA PRESION (P SUB,P2}). EL ORDENADOR (160, 240, 328) DETERMINA UN VOLUMEN DE AIRE EN LA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426 EN BASE AL VOLUMEN DE LA CAMARA DE REFERENCIA (124, 212), EL TIEMPO TRANSCURRIDO ( DL}T SUB,R}), EL TIEMPO TRANSCURRIDO (ATP) Y LAS PRESIONES (P SUB,R1}), (P SUB,R2}), (P SUB,P1}) Y (P SUB,P2}), Y DETERMINA EL VOLUMEN DEL FLUIDO EN EL RECIPIENTE (60, 62, 112, 202, 302, 338, 380, 396, 406, 428) EN BASE AL VOLUMEN DE LA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426) Y EL VOLUMEN DE AIRE EN LA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426). UN DISPOSITIVO (20) IMPRESOR INCORPORA UNA FORMA DE REALIZACION DEL SISTEMA DE DETECCION DEL NIVEL DE FLUIDO (110, 200, 300) Y TAMBIEN SE DESCRIBE, ASI COMO UN METODO (350) PARA DETERMINAR EL VOLUMEN DEL FLUIDO EN UN RECIPIENTE EN BASE AL VOLUMEN DE AIRE EN UNA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426). TAMBIEN SE DESCRIBE UN APARATO PARA USARSE EN UN DISPOSITIVO IMPRESOR QUE INCLUYE UN RECIPIENTE DE COMPOSICION DE IMPRESION (60, 62, 112, 202, 302, 338, 380, 396, 406, 428), UN ORIFICIO DE COMPOSICION DE IMPRESION (122, 205, 305, 391, 419, 433) ACOPLADO AL RECIPIENTE (60, 62, 112, 202, 302, 338, 380, 396, 406, 428), UNA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426) ALREDEDOR DEL RECIPIENTE (60, 62, 112, 202, 302, 338, 380, 396, 406, 428) Y UN ORIFICIO DE AIRE (143, 243, 343, 384, 421, 431) ACOPLADO A LA CAMARA DE PRESION (114, 204, 304, 376, 394, 404 Y 407, 426).
Description
Aparato y método para la detección del nivel de
un fluido, para determinar el volumen de fluido en un
recipiente.
La presente invención se refiere a un sistema y
procedimiento de detección de nivel de fluido. Más en particular, la
presente invención se refiere a un sistema y método de detección de
nivel de fluido para su utilización en un dispositivo de impresión,
que determina el volumen de fluido en un recipiente de fluido de
impresión reemplazable o rellenable, tal como el que en general se
utiliza en la impresión por chorro de tinta, sobre la base del
volumen de aire en una cámara a presión que tiene un volumen que
rodea al recipiente.
Como en muchos artículos que se consumen durante
su uso, tales como la gasolina en un coche, es deseable que el
usuario de un dispositivo de impresión conozca cuanto fluido de
impresión o composición de impresión (por ejemplo, tinta o tóner)
existe en un recipiente reemplazable o rellenable. Los dispositivos
de impresión que solamente proporcionan una indicación de final o
del agotamiento de fluido, no dan al usuario el aviso suficiente
antes de que se interrumpa la impresión. Además, si se utiliza un
dispositivo de impresión que solamente disponga de detección de
agotamiento de fluido, para realizar una impresión desatendida, el
usuario no tiene manera de asegurar que existe suficiente fluido de
impresión para finalizar el trabajo de impresión, en un recipiente
que se ha utilizado parcialmente. Para un trabajo de impresión
grande desatendido, el usuario puede elegir reemplazar todos los
recipientes de fluido de impresión por otros nuevos para asegurarse
de que ninguno de ellos se agote durante la impresión. Después de
que se haya finalizado el trabajo, se pueden volver a colocar en el
dispositivo de impresión los recipientes previos que todavía tienen
algo de fluido de impresión. En este caso, se utilizan múltiples
recipientes con distintas cantidades de fluido de impresión, lo que
hace difícil saber cuanto fluido de impresión existe en cada
recipiente. Es deseable que el usuario del dispositivo de impresión
conozca en todo momento cuanto fluido de impresión existe en cada
recipiente instalado en el dispositivo de impresión.
Los procedimientos tradicionales para medir el
volumen de un fluido en un recipiente, tales como flotadores o
varillas de inmersión, no son útiles cuando un recipiente cambia de
forma mientras se utiliza el fluido de impresión. Este es el caso de
las bolsas de fluido de impresión que se diseñan para hacer que el
aire no entre en contacto directamente con el fluido de impresión.
En este caso, mientras se utiliza el fluido de impresión, la presión
del aire ambiental colapsa la bolsa alrededor del fluido de
impresión remanente. Esto ocurre de manera no uniforme, de manera
que la bolsa no tiene una forma garantizada cuando se colapsa. Se
han propuesto diferentes métodos que harían que la deformación fuese
más uniforme, permitiendo la medición del nivel de fluido de
impresión al medir el cambio en el tamaño de la bolsa. Estos métodos
incluyen colocar placas paralelas en los lados de la bolsa, que se
mueven una hacia la otra cuando se colapsa la bolsa. Se podría
utilizar un sensor mecánico o un sensor capacitivo para medir la
separación de las placas, a partir de lo cual se calcula el volumen
de la bolsa. Estos métodos no proporcionan estimaciones precisas del
volumen de fluido de impresión.
La presente invención propone una solución
diferente. La invención mide indirectamente la cantidad de fluido de
impresión en un recipiente de fluido de impresión midiendo la
cantidad de aire que se puede introducir en un volumen fijo que
rodea al fluido de impresión. La uniformidad del colapso del
recipiente en recipientes tales como bolsas, ya no es un problema.
Además, la presente invención permite la detección de nivel de
fluido en recipientes de bolsa en los cuales son difíciles de
utilizar las técnicas tradicionales de detección de nivel de fluido,
tales como flotadores o varillas de inmersión. Existen varias
posibilidades para determinar la cantidad de aire y el volumen que
ocupa a una temperatura y presión en particular.
El documento DE 39 29 506 A muestra la medición
de la cantidad de combustible en el tanque de combustible, cambiando
periódicamente la presión de aire en el tanque, midiendo el tiempo
que se precisa para el cambio de presión, y a partir de ello,
determinando el volumen de aire y por lo tanto en volumen de
combustible dentro del tanque. El documento
US-A-5 526 689 muestra una técnica
similar aplicada para determinar el nivel de contenido en el
interior de un silo, midiendo la velocidad de caída de la presión de
aire.
Un aspecto de la presente invención se refiere a
un sistema de detección de nivel de fluido para determinar el
volumen de fluido en un recipiente (V_{FLUID}). Este sistema
incluye un recipiente de fluido, una cámara de referencia que tiene
un volumen (V_{R}), una cámara de presión en la cual se coloca el
recipiente, teniendo la cámara de presión un volumen (V_{P}), una
fuente de suministro de aire, un sistema de gestión del aire que
incluye al menos un orificio, un sensor de presión que detecta la
presión, un dispositivo de medición del tiempo y un dispositivo de
cálculo. Se diseña el sistema de gestión de aire para acoplar
selectivamente la fuente de suministro de aire a la cámara de
referencia, para presurizar la cámara de referencia hasta al menos
una primera presión (P_{R1}) de cámara de referencia, para acoplar
selectivamente la fuente de suministro de aire a la cámara de
presión para presurizar la cámara de presión hasta al menos una
primera presión (P_{P1}) de cámara de presión, para acoplar
selectivamente la cámara de referencia al orificio para descargar la
cámara de referencia, y para acoplar selectivamente la cámara de
presión al orificio para descargar la cámara de presión. Se diseña
el dispositivo de medición de tiempo para determinar un tiempo
transcurrido (\Deltat_{R}) para que la presión en la cámara de
referencia disminuya desde la presión (P_{R1}) a una presión
inferior (P_{R2}), lo que será detectado por el sensor de presión,
y determinar un tiempo transcurrido (\Deltat_{P}) para que la
presión en la cámara de presión disminuya desde la presión
(P_{P1}) a una presión inferior (P_{P2}), lo que será detectado
por el sensor de presión. El dispositivo de cálculo se diseña para
determinar un volumen de aire en la cámara de presión (V_{AIR})
sobre la base del volumen (V_{R}) de la cámara de referencia, del
tiempo transcurrido (\Deltat_{R}), del tiempo transcurrido
(\Deltat_{P}) y de las presiones (P_{R1}), (P_{R2}),
(P_{P1}) y (P_{P2}). Sobre la base de esta información, el
dispositivo de cálculo también se diseña para determinar el volumen
de fluido en el recipiente (V_{FLUID}) sobre la base del volumen
(V_{P}) de la cámara de presión y el volumen de aire (V_{AIR})
en la cámara de presión.
Los aspectos de la presente invención que se han
descrito más arriba se pueden modificar como sigue. El sistema de
gestión de aire puede incluir un primer orificio a través del cual
se descarga la cámara de referencia, y un segundo orificio a través
del cual se descarga la cámara de presión. El dispositivo de
medición de tiempo y el dispositivo de cálculo pueden incluir un
microprocesador o un controlador que actúe sobre el sistema de
gestión de aire para controlar selectivamente el acoplamiento de la
cámara de referencia a la fuente de suministro de aire, de la cámara
de presión a la fuente de suministro de aire, de la cámara de
referencia al orificio y de la cámara de presión al orificio. El
microprocesador o controlador está acoplado al sensor de presión
para recibir los datos representativos de los puntos de presión
detectados.
La fuente de suministro de aire puede incluir una
bomba y el sistema de gestión de aire puede incluir un conducto
entre la bomba y la cámara de referencia, un conducto entre la bomba
y la cámara de presión, al menos una válvula que actúa para
controlar la presurización de las cámaras de referencia y de
presión, un conducto entre el orificio y las cámaras de referencia y
de presión, y una válvula sobre la que se puede actuar para
controlar la despresurización de las cámaras de referencia y de
presión a través del orificio. El recipiente puede incluir una bolsa
y la cámara de presión puede incluir una segunda bolsa hermética al
aire que rodee al recipiente. El sensor de presión puede incluir un
primer sensor de presión que detecte las presiones de P_{R1} y
P_{P1} y un segundo sensor de presión que detecte P_{R2} y
P_{P2}.
El sistema de detección de nivel de fluido
también se puede incorporar dentro de un dispositivo de impresión
que incluye un mecanismo de impresión que imprime una imagen, y una
composición de impresión.
Otro aspecto de la presente invención se refiere
a un método para determinar el volumen de fluido (V_{FLUID}) en un
recipiente sobre la base del volumen de aire (V_{AIR}) en una
cámara de presión que tiene un volumen (V_{P}). El método incluye
las etapas de presurizar una cámara de referencia que tiene un
volumen (V_{R}) hasta al menos una primera presión (P_{R1}) de
cámara de referencia, descargar la cámara de referencia por un
primer orificio, detectar una disminución en la presión en la cámara
de referencia desde la primera presión (P_{R1}) de cámara de
referencia a una segunda presión (P_{R2}) de cámara de referencia
mientras se descarga la cámara de referencia, y determinar un tiempo
transcurrido (\Deltat_{R}) para que la presión en la cámara de
referencia disminuya desde la presión (P_{R1}) a la presión
(P_{R2}). El método también incluye las etapas de presurizar la
cámara de presión hasta al menos una primera presión (P_{P1}) de
cámara de presión, descargar la cámara de presión, ya sea por el
primer orificio o por el segundo orificio, detectar una disminución
de la presión en la cámara de presión desde la primera presión
(P_{P1}) de cámara de presión a una segunda presión (P_{P2}) de
cámara de presión cuando se descarga la cámara de presión,
determinar el tiempo transcurrido (\Deltat_{P}) para que la
presión en la cámara de presión disminuya desde la presión
(P_{P1}) a la presión (P_{P2}), determinar el volumen de aire
(V_{AIR}) en la cámara de presión sobre la base del volumen
(V_{R}) de cámara de referencia, el tiempo transcurrido
(\Deltat_{R}), el tiempo transcurrido (\Deltat_{P}) y las
presiones (P_{R1}, P_{R2}, P_{P1} y P_{P2}). A partir de
esta información, se determina el volumen de fluido (V_{FLUID}) en
el recipiente sobre la base del volumen (V_{P}) de cámara de
presión y al volumen de aire (V_{AIR}) en la cámara de
presión.
El método anteriormente descrito puede incluir,
además, la etapa de rellenar el recipiente con el fluido si el
volumen de fluido (V_{FLUID}) en el recipiente se encuentra en un
nivel predeterminado o por debajo de un nivel predeterminado. El
método que se ha descrito más arriba puede incluir, además, la etapa
de producir una señal antes del rellenado si el volumen de fluido
(V_{FLUID}) en el recipiente se encuentra en el nivel
predeterminado o por debajo del nivel predeterminado.
Otros objetos, ventajas y nuevas características
serán evidentes de la descripción detallada de la invención que
sigue, cuando se considere en conjunto con los dibujos que se
acompañan.
La figura 1 ilustra en una vista en perspectiva,
parcialmente recortada, de un dispositivo de impresión por chorro de
tinta que incorpora una realización de la presente invención.
La figura 2 muestra un diagrama de un sistema de
detección de nivel de fluido construido de acuerdo con la presente
invención.
La figura 3 muestra gráficos de presión respecto
a tiempo del sistema de detección del nivel de fluido de la figura
2.
La figura 4 muestra un diagrama de una
realización alternativa de un sistema de detección de nivel de
fluido, construido de acuerdo con la presente invención.
La figura 5 muestra un ejemplo del esquema de
orientación de interconexión de fluido, de acuerdo con la presente
invención.
La figura 6 muestra un ejemplo de un suministro
de fluido y de interconexión de presión, de acuerdo con la presente
invención.
Las figuras 7-11 ilustran varias
realizaciones de una cámara de presión y de un recipiente de
composición de impresión, construidas de acuerdo con la presente
invención.
La figura 12 es un diagrama de flujo de un método
para determinar el volumen de fluido (V_{FLUID}) de un recipiente
sobre la base del volumen de aire en una cámara de presión
(V_{AIR}) que tienen un volumen (V_{P}), de acuerdo con la
presente invención.
En la figura 1 se muestra una realización de un
dispositivo de impresión, que aquí se muestra como una impresora de
chorro de tinta o dispositivo de impresión 20, construido de acuerdo
con la presente invención. La impresora 20 de chorro de tinta se
puede utilizar para imprimir informes de negocios, correspondencia,
publicaciones de oficina y otros documentos similares en un ambiente
industrial, de oficina, doméstico u otros. Aunque no se muestre, se
debe entender que la presente invención se puede usar con una
variedad de otros dispositivos de impresión, tales como impresoras
de láser, trazadores, unidades portátiles de impresión, copiadoras,
cámaras, impresoras de vídeo y máquinas de facsímil. Por
conveniencia, los conceptos de la presente invención se ilustran en
el ambiente de una impresora 20 de chorro de tinta.
Aunque es evidente que los componentes de la
impresora pueden variar de modelo a modelo, la impresora 20 de
chorro de tinta típica incluye un chasis o base 22 rodeada por un
alojamiento, envoltura o cerramiento 24, que es típicamente de un
material plástico. Las hojas de medios de impresión se alimentan a
través de una zona de impresión 25 por un sistema 26 de manipulación
de medios de impresión. Los medios de impresión pueden ser cualquier
tipo de material de hojas adecuado, tal como papel, tarjetas,
transparencias, mylar y otros similares, pero por conveniencia, la
realización ilustrada se describe utilizando papel como medio de
impresión. El sistema 26 de manipulación de medios de impresión
tiene una bandeja de alimentación 28 para almacenar hojas de papel
antes de la impresión. Se pueden utilizar una serie de rodillos de
accionamiento de papel convencionales (no mostrados), accionados por
un motor de movimientos por pasos 30 y un conjunto 32 de engranajes
de accionamiento, para mover el medio de impresión, tal como la hoja
35, desde la bandeja 28, por debajo de un miembro 34 de guía de
papel, a la zona 25 de impresión, para la impresión.
Después de la impresión, el motor 30 transporta
la hoja impresa 35 a una pareja de miembros de ala 36 de secado de
salida retraibles. Las alas 36 sujetan momentáneamente la hoja que
se acaba de imprimir, por encima de cualquier hoja impresa
previamente que todavía se esté secando, en una porción 38 de
bandeja de salida antes de que se retraigan a los lados para dejar
caer la hoja que se acaba de imprimir en la bandeja de salida 38. El
sistema 26 de manipulación de medios puede incluir una serie de
mecanismos de ajuste para acomodar diferentes tamaños de medios de
impresión, incluyendo tamaño de carta, documento legal, A4, sobres,
etc., tal como una palanca deslizante de ajuste de longitud 40, una
palanca deslizante de ajuste de anchura 42, y una placa deslizante
de alimentación 44 de sobres.
La impresora 20 también tiene un controlador de
impresora o sistema de control, que se ilustra esquemáticamente como
un microprocesador 45, que recibe instrucciones de un dispositivo
principal, típicamente un ordenador del tipo general de un ordenador
personal (no mostrado). El controlador 45 de impresora también puede
funcionar en respuesta a instrucciones del usuario introducidas por
medio de un teclado 46 situado en el exterior del alojamiento 24. Se
puede utilizar un monitor (no mostrado), acoplado al ordenador
principal, para mostrar información visual a un operador, tal como
el estado de la impresora o un programa en particular que se está
ejecutando en el ordenador principal. Los ordenadores personales,
sus dispositivos de entrada tales como un teclado y/o dispositivo de
ratón, y los monitores son bien conocidos por los especialistas en
la técnica.
Una barra 48 de guía de carro está soportada por
el chasis 22 para soportar deslizantemente un sistema 50 de carro
que se desplaza hacia atrás y hacia delante a través de la zona 25
de impresión. El carro 50 también se impulsa a lo largo de la barra
de guía 48, a una región de servicio 54, como se indica en general
por las flechas 52, que se encuentra situada en el interior del
alojamiento 24. El carro 50 tiene una pareja de cojinetes que
soportan deslizantemente el carro cuando se desplaza a lo largo de
la barra de guía 48. Un motor de corriente continua 56 del carro
acciona una correa sin fin 58. El motor 56 funciona como respuesta a
las señales de control recibidas del controlador 45. La correa 58 se
puede asegurar de una manera convencional al carro 50, para avanzar
al carro en incrementos a lo largo de la barra de guía 48 como
respuesta a la actuación del motor 56.
En la zona de impresión 25, las hojas de medio 35
reciben tinta desde uno o más recipientes de fluido de impresión o
de composición de impresión, tales como un recipiente 60 de tinta
negra y/o un recipiente 62 de tinta de color. Los recipientes 60, 62
tienen mecanismos de impresión o cabezales de impresión 64, 66,
respectivamente, cada uno de los cuales tiene una placa de orificios
a través de la cual se forma una pluralidad de boquillas, de una
manera que es bien conocida por los especialistas en la técnica. Los
cabezales de impresión ilustrados 64, 66 son cabezales térmicos de
impresión de chorro de tinta, aunque se pueden utilizar otros tipos
de cabezales de impresión, tales como los cabezales de impresión
piezoeléctricos. Los cabezales de impresión 64, 66 incluyen
típicamente una pluralidad de resistencias que están asociadas a las
boquillas. Después de activar una resistencia seleccionada, se forma
una burbuja de gas que expulsa una gotita de tinta desde la boquilla
sobre una hoja de papel en la zona de impresión 25 que se encuentra
bajo la boquilla. Las resistencias de cabezal de impresión se
activan selectivamente como respuesta a las señales de control de
orden de disparo suministradas por una banda multiconductora 68
desde el controlador 45 al carro 50 de cabezal de impresión.
La figura 2 muestra un diagrama de un sistema 110
de detección de nivel de fluido construido de acuerdo con la
presente invención, que se puede utilizar en un dispositivo de
impresión tal como una impresora 20 de chorro de tinta, para
determinar el volumen del fluido de impresión en un recipiente de
fluido de impresión, como se explicará más completamente más
adelante. El sistema 110 de detección de nivel de fluido también
puede encontrar aplicaciones en otros tipos de dispositivos de
impresión, tales como impresoras de láser, trazadores, unidades de
impresión portátiles, copiadores, cámaras, impresoras de vídeo y
máquinas de facsímil. El sistema 110 de detección de nivel de fluido
incluye un recipiente 112 que se llena con un fluido de impresión o
composición de impresión, tal como tinta o tóner. El recipiente 122
se dispone en, y rodeado por, una cámara de presión 114 que tiene un
volumen V_{P}. El recipiente 112 puede estar realizado por
artículos tales como una bolsa o cartucho. La cámara de presión 114
puede realizarse de uno o más artículos, tales como una bolsa,
cartucho, casco, botella o alojamiento, como se explicará con más
amplitud más adelante. Una tubería 116 de suministro de composición
de impresión se extiende a través de la abertura 118 en una pared
120 de la cámara de presión 114, y está acoplada a una lumbrera 122
de composición de impresión para suministrar fluido de impresión al
dispositivo de impresión. Se utiliza una junta (no mostrada) en la
abertura 118, a través de la cual se extiende la tubería de
suministros 116, para ayudar a impedir que el aire se escape de la
cámara a presión 114.
El sistema 110 de detección de nivel de fluido
también incluye una cámara de referencia 124 que tiene un volumen
V_{R} y una fuente de suministro de aire 128, tal como una bomba o
recipiente de aire presurizado. También se puede hacer la cámara de
referencia 124 de artículos tales como una bolsa, cartucho, casco,
botella, cuerpo o alojamiento. La cámara de presión 114 y la cámara
de referencia 124 se conectan a un sistema 126 de gestión de
aire.
El sistema 126 de gestión de aire incluye
conducciones 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142 y 144, válvulas 148,
149, 150 y 152, y un orificio de descarga 154. Las conducciones 130,
132, 134, 136, 138, 140, 142 y 144 se pueden hacer de varios
materiales, tales como tubos de plástico. El conducto 138 está
acoplado a una lumbrera de aire 143 de la cámara de presión 114. La
lumbrera de aire 143 se configura para suministrar aire desde la
fuente de suministro 128 a la cámara de presión 114 para presurizar
el volumen fijo de la cámara de presión 114, como se explicará más
completamente más abajo. En una o más realizaciones de del sistema
110, la lumbrera de aire 143 puede incluir una válvula
bidireccional que sea actuable en una primera dirección para
presurizar la cámara de presión 114 y que sea actuable en una
segunda dirección para despresurizar a la cámara de presión 114.
Las válvulas 150 y 152 controlan cuál de las
cámaras se presuriza o se despresuriza en un momento dado, mientras
que la válvula 148 impide que el aire se escape a través del
orificio de descarga 154 durante la presurización. La válvula 149
ayuda a impedir que el aire se escape a través de la fuente de
suministro de aire 128 durante la descarga. Aunque no se muestra, se
debe entender que se pueden reemplazar una o más válvulas 148, 149,
150 y 152 por válvulas de lumbreras múltiples. Por ejemplo, las
válvulas 150 y 152 se pueden combinar y ser reemplazadas por una
válvula única de lumbreras múltiples. Como ejemplo adicional, las
válvulas 148, 149, 150 y 152 se pueden combinar y ser reemplazadas
por una única válvula de lumbreras múltiples.
Aunque solamente se muestra un único orificio de
descarga 154, se debe entender que una o más realizaciones
alternativas de la presente invención pueden utilizar orificios de
descarga múltiples. Por ejemplo, la cámara de presión 114 puede
descargarse a través de un primer orificio de descarga y la cámara
de referencia 124 a través de un segundo orificio de descarga. Una
disposición de este tipo permite la descarga simultánea de la cámara
de presión 114 y de la cámara de referencia 124.
El sistema 110 de detección de nivel de fluido
incluye además un sensor de presión 158 diseñado para detectar
puntos de presión o presión medida y un sistema de control 160
acoplado al sistema de gestión de aire 126, a la fuente de
suministro de aire 126 y al sensor de presión 158. El sistema de
control 160 hace actuar la fuente de suministro de aire 128, como se
indica por la flecha 129, las válvulas 148, 149, 150 y 152 del
sistema 126 de gestión de aire, como se indica por la flecha 127, y
recibe señales de datos del sensor 158 de presión, que representan
la presión, como se indica por la flecha 159. El sistema de control
160 puede incluir elementos tales como un microprocesador o un
controlador. Aunque solamente se muestra un único sensor 158 de
presión, se debe entender que otras realizaciones de sistemas de
detección 110 pueden incluir sensores múltiples.
El sistema 110 de detección de nivel de fluido
puede hacerse funcionar como sigue para determinar el volumen de
fluido de impresión en el recipiente 112. En primer lugar, se
cierran las válvulas 148 y 150, a continuación se abren las válvulas
149 y 152. A continuación, la cámara de referencia 124 con el
volumen V_{R} se presuriza utilizando una fuente de suministro de
aire 128 hasta una presión inicial P_{R0} igual o mayor que una
presión P_{R1}. A continuación se bloquea el flujo de aire desde
la fuente de suministro de aire 128, por ejemplo cerrando la válvula
149. A continuación se descarga el aire en la cámara de referencia
124 a través del orificio de descarga 154 abriendo la válvula 148.
Se detecta o se mide la disminución de presión en la cámara de
referencia 124 por medio del sensor de presión 158. El sistema de
control 160 incluye un dispositivo en medición del tiempo (no
mostrado), que determina el tiempo transcurrido (\Deltat_{R})
para que la presión en la cámara de referencia 124 disminuya desde
una presión P_{R1} en el momento t_{r1} a una presión inferior
P_{R2}, en el momento t_{r2} cuando el aire se escapa de la
cámara de referencia 124 a través del orificio de descarga 154. En
la figura 3 se proporciona un gráfico 162 de la presión en la cámara
de referencia 124, en función del tiempo.
A continuación se cierran las válvulas 148 y 152
y se abren las válvulas 149 y 150. A continuación se presuriza la
cámara de presión 114 con el volumen V_{P} utilizando una fuente
de suministro de aire 128 hasta una presión inicial P_{P0} que es
igual o mayor que la presión P_{P1}. A continuación se bloquea el
flujo de aire desde la fuente de suministro de aire 128, por ejemplo
cerrando la válvula 149. A continuación se descarga el aire en la
cámara de presión 114 por el orificio de descarga 154, abriendo la
válvula 148. La disminución de presión en la cámara de presión 114
se detecta o se mide por medio del sensor de presión 158. El
dispositivo de medición de tiempo (no mostrado) del sistema de
control 160 determina un tiempo transcurrido (\Deltat_{P}) para
que la presión en la cámara de presión 114 disminuya desde una
presión P_{P1} en el momento t_{P1}, a una presión más baja
P_{P2} en el momento t_{P2} cuando el aire se escapa de la
cámara de presión 114 por el orificio de descarga 154. En la figura
3 se muestra un gráfico 164 de la presión en la cámara de presión
114, en función del tiempo. El orificio 154 es una abertura pequeña
que limita el caudal del flujo de aire durante estas descargas, para
permitir que exista un tiempo suficiente para estas mediciones.
Suponiendo que el aire se puede modelar como un
gas perfecto, entonces la Ley de los Gases Perfectos describe la
relación entre temperatura (T), presión (P) y volumen (V) de una
cantidad de aire dada (n) en una cámara:
(1)pV =
nRT
en donde R = Constante Molar de los
Gases
Suponiendo un volumen constante y una
temperatura constante
(2)p=\left(\frac{RT}{V}\right)n
En donde n = número de moles de aire
La velocidad de cambio de presión en una cámara
en función del flujo molar de aire que sale del orificio es:
(3)\frac{dp}{dt} =
\frac{RT}{V}\frac{dn}{dt} \hskip1cm ó \hskip1cm p\text{'} =
\frac{RT}{V}n\text{'}
Suponiendo un flujo isotérmico, el caudal molar
de aire que sale del orificio se modela como función lineal de la
presión:
(4)n\text{'} =
\frac{dn}{dt} =
Kp
En donde K = constante de flujo
Combinando la ecuación 3 y la ecuación 4, se
proporciona la presión en función del tiempo:
(5)p\text{'} =
\left(\frac{RT}{V}\right)Kp \hskip1cm ó \hskip1cm
p\text{'}-\left(\frac{RT}{V}K\right)p =
0
Resolviendo la ecuación diferencial de primer
orden anterior:
(6)p(t)=P_{0} \
e^{-\left(\tfrac{RT}{V}K\right)}
En la que P_{0}= presión inicial.
Aplicando esta decadencia exponencial al aire que
rodea a un recipiente de fluido de impresión en una cámara de
presión en la que P_{P0} es la presión inicial en la cámara de
presión, P_{P1} es el primer punto de presión, P_{P2} es el
segundo punto de presión y V_{AIR} es el volumen de aire en la
cámara de presión:
(7)p_{P1} =
p_{P0} \
e^{-\left(\tfrac{RT}{V_{AIR}}K\right)t_{P1}}
(8)P_{P2} =
P_{P0} \
e^{-\left(\tfrac{RT}{V_{AIR}}K\right)t_{P2}}
Combinando las ecuaciones 7 y 8
(9)\frac{P_{P2}}{P_{P1}} =
e^{-\left(\tfrac{RT}{V_{AIR}}K\right)t_{P2}} \left/
e^{-\left(\tfrac{RT}{V_{AIR}}K\right)t_{P1}}\right. =
e^{-\left(\tfrac{RT}{V_{AIR}}K\right)(t_{P2}-t_{P1})}
(10)\frac{P_{P2}}{P_{P1}} =
e^{-\left(\tfrac{RT}{V_{AIR}}K\right)\Delta
t_{P}}
(11)\frac{V_{AIR}}{\Delta
t_{P}}ln\left(\frac{P_{P2}}{P_{P1}}\right) =
-RTK
Se puede escribir una ecuación similar a la
ecuación 11 para una cámara de referencia, excepto que en ésta el
volumen de aire es igual al volumen de la cámara de referencia
V_{R}:
(12)\frac{V_{R}}{\Delta
t_{R}}ln\left(\frac{P_{R2}}{P_{R1}}\right) =
-RTK
Combinando la ecuación 11 y la ecuación 12:
(13)\frac{V_{AIR}}{\Delta
t_{P}}ln\left(\frac{P_{P2}}{P_{P1}}\right) = \frac{V_{R}}{\Delta
t_{R}}ln\left(\frac{P_{R2}}{P_{R1}}\right)
En la condición simplificada en la que P_{R1} =
P_{P1} y P_{R2} = P_{P2}. El volumen de aire en la cámara de
presión V_{P} se puede calcular a partir del volumen conocido de
la cámara de referencia V_{R} y dos tiempos de decadencia
\Deltat_{P} y \Deltat_{R}:
Conociendo el volumen V_{P} en la cámara de
presión que está disponible para el aire, cuando no hay fluido, se
puede calcular el volumen del fluido:
Es posible conseguir una precisión mejorada en la
medición del nivel de fluido eligiendo un modelo matemático del
caudal molar del aire que sale del orificio que no suponga flujo de
aire isotérmico, como se ha supuesto anteriormente. Un modelo de
este tipo puede tener en cuenta factores tales como las variaciones
de temperatura en el orificio durante la descarga de la cámara de
presión y de la cámara de referencia. También es posible mejorar la
precisión seleccionando volúmenes similares para la cámara de
referencia y para la cámara de presión.
La figura 4 muestra un diagrama de una
realización alternativa de un sistema 200 de detección de nivel de
fluido construido de acuerdo con la presente invención, que se puede
utilizar en un dispositivo de impresión, tal como una impresora 20
de chorro de tinta, para determinar el volumen de fluido de
impresión en un recipiente 202 de fluido de presión, como se
explicará más completamente más abajo. El sistema 200 de detección
de nivel de fluido también puede encontrar aplicación en otros tipos
de dispositivos de impresión, tales como impresoras de láser,
trazadores, unidades de impresión portátiles, copiadoras, cámaras,
impresoras de vídeo y máquinas de facsímiles. El sistema 200 de
detección de nivel de fluido incluye un recipiente 202 que está
lleno con un fluido de impresión o composición de impresión, tal
como tinta o tóner. El recipiente 202 puede fabricarse de artículos
tales como una bolsa o cartucho. El recipiente 202 está rodeado por
una cámara de presión 204 que tiene un volumen V_{P} y puede
realizarse de uno o más artículos tales como una bolsa, cartucho,
casco, botella, cuerpo o alojamiento. Una tubería 206 de suministro
de composición de impresión se extiende a través de una abertura 208
en la pared 210 de la cámara de presión 204, y está acoplada a una
lumbrera 205 de composición de impresión para suministrar fluido de
impresión al dispositivo de impresión. Se utiliza una junta (no
mostrada) en la abertura 208, a través de la cual se extiende la
tubería 206 de suministro, para ayudar a impedir que el aire se
escape de la cámara de presión 204.
El sistema 200 de detección de nivel de fluido
también incluye una cámara de referencia 212 que tiene un volumen
V_{R}, que puede también estar fabricado de artículos tales como
una bolsa, cartucho, casco, botella, cuerpo o alojamiento, y una
fuente de suministro de aire 216, tal como una bomba cíclica. La
cámara de presión 204 y la cámara de referencia 212 están conectadas
a un sistema 214 de gestión de aire.
El sistema 214 de gestión de aire incluye
conductos 220, 222, 224, 226 y 228 y válvulas 234 y 236. Los
conductos 220, 222, 224, 226 y 228 pueden estar realizados de varios
materiales, tales como tubería de plástico. El conducto 226 se
acopla a una lumbrera de aire 243 de la cámara de presión 204. La
lumbrera de aire 243 está configurada para suministrar aire desde
una fuente de suministro 216 a la cámara de presión 204, para
presurizar el volumen fijo de la cámara de presión 204, como se
explicará más completamente más adelante. En una o más realizaciones
del sistema 200, la lumbrera de aire 243 puede incluir una válvula
bidireccional actuable en un primer sentido para presurizar la
cámara de presión 204, y actuable en un segundo sentido para
despresurizar la cámara de presión 204.
Las válvulas 234 y 236 controlan cuál de las
cámaras se presuriza o se despresuriza en un momento dado. Aunque no
se muestra, se debe entender que las válvulas 234 y 236 pueden
reemplazarse por una válvula de lumbreras múltiples. Por ejemplo,
las válvulas 234 y 236 se pueden combinar y reemplazar por una única
válvula de lumbreras múltiples.
El sistema 200 de detección de nivel de fluido
incluye, además, un sensor 238 de presión diseñado para detectar
puntos de presión o presión medida y un sistema de control 240
acoplado al sistema 214 de gestión de aire, una fuente de aire 216,
y un sensor de presión 238. El sistema de control 240 actúa sobre la
fuente de suministro de aire 216, como se indica por la flecha 217,
sobre las válvulas 234 y 236 del sistema 214 de gestión de aire,
como se indica por la flecha 215 y recibe señales de datos del
sensor de presión 238 representativos de la presión, como se indica
por la flecha 239. El sistema de control 240 puede incluir artículos
tales como un microprocesador o un controlador. Aunque se muestra un
único sensor de presión 238, se debe entender que otras
realizaciones del sistema de detección 200 pueden incluir múltiples
sensores.
El sistema 200 de detección de nivel de fluido
puede funcionar como sigue para determinar el volumen de fluido de
impresión en el recipiente 202. En primer lugar, se cierra la
válvula 234, a continuación se abre la válvula 236. A continuación,
se presuriza la cámara de referencia 212 con el volumen V_{R}
utilizando la fuente de aire 216 hasta una presión P_{R0}, medida
o detectada por el sensor de presión 238. El número de ciclos de la
bomba cíclica 216 de la fuente de aire necesarios para elevar la
presión en la cámara de referencia 212 hasta P_{R0}, es contado
por un contador (no mostrado) del sistema de control 240. A
continuación, el aire en la cámara de referencia 212 se descarga a
través de, por ejemplo, la fuente de aire 216.
A continuación, se abre la válvula 234 y se
cierra la válvula 236. A continuación se presuriza la cámara de
presión 204 con el volumen V_{P} utilizando la fuente de aire 216
hasta una presión igual a la presión P_{P0}, medida o detectada
por el sensor de presión 238. El número de ciclos de la bomba
cíclica de la fuente de aire 216 necesarios para elevar la presión
en la cámara de presión 204 hasta una presión P_{P0} es contado
por el contador del sistema de control 240. A continuación, el aire
en la cámara de presión 204 se descarga a través de, por ejemplo, la
fuente de aire 216.
Sobre la base de esta información, se puede
determinar el volumen de fluido de impresión en el recipiente 202.
Empezando con la Ley de los Gases Perfectos establecida en la
ecuación 1 y sus supuestos asociados, la cantidad de aire en una
cámara de una bomba cíclica que tiene un volumen (V_{pump}) a la
temperatura (T_{A}) y a la presión (P_{A}) ambientales es:
(17)n_{pump} =
\frac{P_{A}V_{pump}}{RT_{A}}
De manera similar, la cantidad de aire (N_{P})
en la cámara de presión a la presión P_{P0} y la cantidad de aire
(N_{R}) en la cámara de referencia a la presión P_{R0}, son,
respectivamente,
(18)N_{P} =
m_{P} \cdot n_{pump} =
\frac{P_{P0}V_{AIR}}{RT_{A}}
En donde m_{P} = número de conteos de la bomba
cíclica para elevar la presión en la cámara de presión P_{P0} y
V_{AIR} = volumen de aire en la cámara de presión
(19)N_{R} =
m_{R} \cdot n_{pump} =
\frac{P_{R0}V_{R}}{RT_{A}}
En donde m_{R} = número de recuentos de la
bomba cíclica para elevar la presión en la cámara de referencia
hasta P_{R0} y V_{R} = volumen de la cámara de referencia.
Combinando las ecuaciones 17, 18 y 19 y
calculando el volumen de aire (V_{AIR}) en la cámara de
presión
Para el caso simplificado en el que P_{R0} =
P_{P0},
Conociendo el volumen (V_{P}) en la cámara de
presión que está disponible para el aire cuando no hay fluido, se
puede calcular el volumen de fluido (V_{FLUID}):
Se debe hacer notar que la presente invención se
puede ampliar para incluir más de un recipiente de fluido de
impresión. Solamente se precisa usar una fuente de aire, una cámara
de referencia, un sensor de presión y un orificio de descarga. El
único requisito adicional es una válvula adicional o abertura en una
válvula de lumbreras múltiples para cada recipiente de fluido de
impresión, para unirla al conducto de aire. También es posible
utilizar un sensor de presión separado y un orificio de descarga
separado para cada recipiente de fluido de impresión. El
inconveniente de un sistema de este tipo es que cada uno de los
elementos necesitaría ser calibrado. Las ventajas incluyen que todas
las cámaras se pueden descargar al mismo tiempo.
El sensor de nivel de presión utilizado en el
sistema de detección de nivel de fluido de la presente invención no
tiene que ser un sensor continuo de nivel de presión. También se
pueden utilizar sensores discretos de nivel de presión. Para que los
sensores discretos de nivel de presión funcionen en el sistema 110
de detección de nivel de fluido, se precisan establecer, al menos,
dos niveles de presión y tiene que haber unos medios para medir el
tiempo que precisa la presión de aire para establecerse entre estos
dos niveles. Si la fuente de aire puede interrumpir la presurización
cada vez en el mismo nivel de presión alta, entonces solamente se
precisa utilizar un único sensor de presión para el nivel de presión
inferior.
El sistema de detección de nivel de fluido de la
presente invención también se puede utilizar durante la impresión
para impulsar fluido de impresión desde los recipientes de fluido de
impresión a las unidades de impresión del dispositivo de impresión,
tales como los cabezales de impresión. Los sensores de presión del
sistema de detección del nivel de fluido de la presente invención
también se pueden utilizar para verificar la integridad de los
sistemas de suministro de fluido de impresión, vigilando los niveles
de presión y buscando fugas mientras el sistema es presurizado.
Se debe hacer notar que la fuente de aire del
sistema de detección del nivel de fluido de la presente invención no
tiene que encontrarse en posición adyacente a un recipiente de
fluido de impresión. La fuente de aire puede estar situada en
cualquier punto en el interior, o en posición adyacente al
dispositivo de impresión, lo cual proporciona más flexibilidad a la
posición del recipiente de fluido de impresión. Los mismos
recipientes de fluido de impresión no tienen que encontrarse con
ninguna orientación en particular. El sistema de detección de nivel
de fluido de la presente invención funcionará con cualquier
orientación. Esto proporciona más libertad de diseño para situar los
recipientes de fluido de impresión y para situar la posición de las
interconexiones de fluido en los recipientes. Por ejemplo, es
posible tener la interconexión 336 de fluido de impresión en la
parte superior de un recipiente 338 de fluido de impresión, como se
muestra en la figura 5. También se muestra una interconexión 340 de
suministro de aire que suministra aire al recipiente 338. La
colocación de la interconexión de fluido de impresión en la parte
superior de los recipientes 338 minimiza la gravedad de las fugas de
fluido de impresión, en el caso de que se produzcan, impidiendo que
se fugue el contenido completo del recipiente de tinta.
La cámara de presión del sistema de detección del
nivel de fluido de la presente invención debe realizar
preferiblemente una conexión con el sistema de gestión de aire
después de que el sistema de fluido de impresión realice la conexión
con el dispositivo de impresión. Además, la cámara de presión deber
interrumpir preferiblemente la conexión antes de que el sistema de
fluido de impresión rompa la conexión. Esto ayudará a asegurar que
los recipientes de fluido de impresión siempre se encuentren
despresurizados durante la conexión o la desconexión. Un
interconectador concéntrico 342, diseñado para conseguir esto, se
muestra en la figura 6. Como se puede apreciar en la figura 6, la
tubería 344 de fluido de impresión está rodeada por una tubería de
aire 346 concéntrica. Como también se puede apreciar en la figura 6,
la tubería de fluido 344 sobresale más allá del extremo 348 de la
tubería de aire 346, que es el área de conexión de las tuberías 344
y 346.
La cámara de presión que rodea al fluido de
impresión se puede implantar en un número de distintas maneras. Los
elementos clave son que un volumen "conocido" de espacio
"hermético al aire" debe rodear al fluido de impresión que se
va a medir. Este espacio puede ser una parte del dispositivo de
impresión, del recipiente de fluido de impresión, o de ambos.
Como se muestra en la figura 7, la cámara de
presión puede ser una caja dura 394 que defina un volumen fijo, tal
como un casco o botella, que rodee a una bolsa 396 de composición de
impresión flexible. En la figura 7, la caja 394 es obturada por una
tapa 398 a través de la cual se extienden la tubería de aire 400 y
la tubería 402 del recipiente 396. La tubería de aire 400 se acopla
a una lumbrera (no mostrada) de la caja 394 que suministra aire al
volumen fijo de la caja 394. La tubería 402 se acopla a la lumbrera
401 de la bolsa 396 y suministra composición de impresión al
dispositivo de impresión.
En el dispositivo de impresión, como se muestra
en la figura 8, la cámara de presión puede ser una cámara hermética
al aire 376 con una puerta o tapa obturable 378 en la cual se
dispone un recipiente 380 de composición de impresión, como
generalmente se indica por la flecha 382. La cámara 376 define un
volumen fijo cuando se cierra la tapa 378. La cámara 376 incluye una
tubería de aire o lumbrera de aire 384 configurada para suministrar
aire a la cámara 376 para presurizar el volumen fijo de la cámara
376. La cámara 376 también incluye una abertura 386 definida por la
pared 388, a través de la cual se extiende la tubería 390, cuando se
dispone el recipiente 380 en la cámara 376. La tubería 390 se acopla
a una lumbrera 391 de composición de impresión del recipiente 380.
La abertura 386 es obturada por la junta 392, como se muestra en la
figura 8.
Las funciones del volumen conocido o fijo y de
hermeticidad al aire de la cámara de presión no tienen que ser
proporcionadas por las mismas estructuras. Por ejemplo, como se ha
indicado más arriba y se muestra en la figura 9, se puede colocar
una bolsa flexible 404 alrededor del recipiente 406 de composición
de impresión, también mostrada como una bolsa. La bolsa flexible 404
proporciona la hermeticidad al aire mientras que el volumen de
control es parte del dispositivo de impresión, que se muestra como
una cámara 407 no hermética al aire, de volumen fijo, en la cual se
disponen la bolsa 404 y el recipiente 406, como se indica
generalmente por medio de la flecha 408. El recipiente 407 está
mostrado incluyendo una tapa 409 y su falta de hermeticidad al aire
se ilustra simbólicamente por orificios 410. Las aberturas 412 y 414
en el recipiente 407 están definidas por la pared 416. La tubería
418 se acopla a una lumbrera 419 de composición de impresión del
recipiente 406 de composición de impresión y se extiende a través de
la abertura 412. La tubería de aire 420 se acopla a la lumbrera 421
de la bolsa 404, suministra aire a la bolsa 404 y se extiende a
través de la abertura 414, como se muestra en la figura 9. Las
aberturas 412 y 414 están obturadas por las juntas respectivas 422 y
424. En esta realización, el volumen conocido o fijo de espacio no
tiene que ser hermético al aire, haciéndolo menos caro y más fácil
de construir, debido a que la función de hermeticidad al aire se
consigue mediante la segunda bolsa flexible.
Como un ejemplo adicional, como se muestra en la
figura 10, una segunda bolsa flexible 426 puede funcionar como
cámara de presión al colocarse alrededor del recipiente 428 de
composición de impresión, también mostrado como una bolsa. La bolsa
426 es hermética al aire y, cuando se presuriza con un gas tal como
aire, se expande hasta alcanzar un volumen conocido o fijo de
espacio, como se muestra en la figura 11. La segunda bolsa flexible
426 incluye una tubería de aire 430 acoplada a una lumbrera 431 de
aire de la bolsa 426 y está configurada para suministrar aire a la
bolsa 426 para presurizar el volumen fijo o conocido de la bolsa
426. La bolsa 426 también incluye una abertura 435 a través de la
cual se extiende la tubería 432 del recipiente 428 cuando el
recipiente 428 se dispone en la bolsa 426 para acoplarse a una
lumbrera 433 de composición de impresión del recipiente 428.
La figura 12 ilustra un diagrama de flujo de un
método 350 para determinar el volumen de fluido (V_{FLUID}) en un
recipiente sobre la base del volumen de aire en una cámara de
presión (V_{AIR}), que tiene un volumen (V_{P}) de acuerdo con
la presente invención. El método incluye las etapas de presurizar
una cámara de referencia que tiene un volumen (V_{R}), hasta al
menos una primera presión (P_{R1}) 352 de cámara de referencia,
descargar la cámara de referencia por un primer orificio 354,
detectar una disminución de la presión en la cámara de referencia
desde la primera presión (P_{R1}) de cámara de referencia hasta
una segunda presión (P_{R2}) de cámara de referencia, cuando se
descarga en 356 la cámara de referencia y se determina el tiempo
transcurrido (\Deltat_{R}) para que una presión en la cámara de
referencia disminuya desde la presión (P_{R1}) a la presión
(P_{R2}), 358. El método incluye las etapas adicionales de
presurizar la cámara de presión hasta al menos una primera presión
(P_{P1}) de cámara de presión 360, descargar la cámara de presión
por uno de entre el primer orificio o segundo orificio 362, detectar
una disminución en la presión en la cámara de presión desde la
primera presión (P_{P1}) de cámara de presión a una segunda
presión (P_{P2}) de cámara de presión, cuando se descarga, 364, la
cámara de presión y determinar el tiempo transcurrido
(\Deltat_{P} ) para que la presión en la cámara de presión
disminuya desde la presión (P_{P1}) a la presión (P_{P2}), 336.
El método incluye, además, las etapas de determinar el volumen de
aire (V_{AIR}) en la cámara de presión sobre la base del volumen
(V_{R}) de la cámara de referencia, el tiempo transcurrido
(\Deltat_{R}), el tiempo transcurrido (\Deltat_{P}) y las
presiones (P_{R1}), (P_{R2}), (P_{P1}) y (P_{P2}), 368, y
determinar el volumen de fluido (V_{FLUID}) en el recipiente sobre
la base del volumen (V_{P}) de la cámara de presión y el volumen
de aire (V_{AIR}) en la cámara de presión, 370.
El método que se ha descrito anteriormente puede
incluir también la etapa de rellenar el recipiente con fluido si el
volumen de fluido (V_{FLUID}) en el recipiente está en un nivel
predeterminado o por debajo de un nivel predeterminado y, por
ejemplo, que precisa volverse a llenar. El método que se ha descrito
más arriba incluye además la etapa de producir una señal antes del
relleno si el volumen de fluido (V_{FLUID}) en el recipiente se
encuentra en el nivel predeterminado o por debajo del nivel
predeterminado 374.
Aunque se ha descrito e ilustrado en detalle la
invención, también se debe entender con claridad que la misma se ha
dado solamente como ilustración y de ejemplo, y no se debe
considerar como limitación. La invención solamente estará limitada
por los términos de las reivindicaciones que siguen.
Claims (10)
1. Un sistema (110, 200, 300) de detección de
nivel de fluido, para determinar el volumen de fluido (V_{FLUID})
en un recipiente, que comprende:
un recipiente (60, 62, 112, 202, 302, 338, 380,
396, 406, 428) en el cual está dispuesto un fluido;
una cámara de referencia (124, 212), teniendo la
cámara de referencia un volumen (V_{R});
una cámara de presión (114, 204, 304, 376, 394,
404 y 407, 426) en la cual está dispuesto el recipiente (60, 62,
112, 202, 302, 338, 380, 396, 406, 428), teniendo la cámara de
presión (114, 204, 304, 394, 376, 404, y 407, 426) un volumen
(V_{P});
una fuente de aire (128, 216, 314);
un sistema (126, 214, 312) de gestión de aire,
que incluye al menos un orifico (154), estando configurado el
sistema (126, 214, 312) de gestión de aire para acoplar
selectivamente la fuente de suministro de aire (128, 216, 314) a la
cámara de referencia (124, 212) para presurizar la cámara de
referencia (124, 212) al menos a una primera presión (P_{R1}) de
cámara de referencia, para acoplar selectivamente la fuente de
suministro de aire (128, 216, 314) de la cámara de presión (114,
204, 304, 376, 394, 404 y 407, 426) para presurizar la cámara de
presión (114, 204, 304, 376, 394, 404, y 407, 426) al menos hasta
una primera presión (P_{P1}) de cámara de presión, para acoplar
selectivamente la cámara de referencia (124, 212) al orifico (154) y
descargar la cámara de referencia (124, 212) y acoplar
selectivamente la cámara de presión (114, 204, 304, 376, 394, 404 y
407, 426) al orificio (154) para descargar la cámara de presión
(114, 204, 304, 376, 394, 404 y 407, 426);
un sensor de presión (158, 238, 326) configurado
para detectar presión;
un dispositivo (160, 240, 328) de medición de
tiempo, configurado para determinar un tiempo transcurrido
(\Deltat_{R}) para que una presión en la cámara de referencia
(124, 312) disminuya desde la presión (P_{R1}) a una presión
inferior (P_{R2}), detectada por el sensor de presión (158, 238,
326) y determinar un tiempo transcurrido (\Deltat_{P}) para que
una presión en la cámara de presión (114, 204, 304, 376, 394, 404 y
407, 426) disminuya desde la presión (P_{P1}) a una presión
inferior (P_{P2}), detectada por el sensor de presión (158, 238,
326) y
un dispositivo de cálculo (160, 240, 328)
configurado para determinar un volumen de aire (V_{AIR}) en la
cámara de presión, sobre la base del volumen (V_{R}) de cámara de
referencia, el tiempo transcurrido (\Deltat_{R}), el tiempo
transcurrido (\Deltat_{P}) y las presiones (P_{R1}),
(P_{R2}), (P_{P1}) y (P_{P2}), y que está configurado además
para determinar el volumen de fluido (V_{FLUID}) en el recipiente
sobre la base del volumen (V_{P}) de la cámara de presión y el
volumen de aire (V_{AIR}) en la cámara de presión.
2. El sistema (110, 200, 300) de detección de
nivel de fluido de la reivindicación 1, en el que el sistema (126,
214, 312) de gestión de aire incluye un primer orificio a través del
cual se descarga la cámara de referencia (124, 212) y un segundo
orificio a través del cual se descarga la cámara de presión (114,
204, 304, 376, 394, 404 y 407, 426).
3. El sistema (110, 200, 300) de detección de
nivel de fluido de la reivindicación 1, en el que el dispositivo
(160, 240, 328) de medición de tiempo y el dispositivo de cálculo
(160, 240, 328) incluyen uno de entre un microprocesador y un
controlador, que actúa sobre sistema (126, 214, 312) de gestión de
aire para acoplar selectivamente el control de la cámara de
referencia (124, 212) al suministro de aire (128, 216, 314), la
cámara de presión (114, 204, 304, 376, 394, 404 y 407, 426) al
suministro de aire (128, 216, 314), la cámara de referencia (124,
212) al orifico (154) y la cámara de presión (114, 204, 304, 376,
394, 404 y 407, 426) al orificio (154) y que se acopla al sensor de
presión (158, 238, 326) para recibir datos representativos de los
puntos de impresión detectados.
4. El sistema (110, 200, 300) de detección de
nivel de fluido de la reivindicación 1, en el que la fuente de aire
(128, 216, 314) incluye una bomba y el sistema (126, 214, 312) de
gestión de aire incluye conducto (130, 132, 140, 142, 144, 220, 222,
228) entre la bomba y la cámara de referencia (124, 212), conducto
(130, 132, 136, 138, 140, 220, 222, 224, 226, 318) entre la bomba y
la cámara de presión (114, 204, 304, 376, 394, 404 y 407, 426), al
menos una válvula (149, 150, 152, 234, 236) que es actuable para
controlar la presurización de las cámaras de referencia (124, 212) y
de presión (114, 204, 304, 376, 394, 404 y 407, 426), conducto (134,
136, 138, 140, 142, 144) entre el orificio (154) y las cámaras de
referencia (124, 212) y de presión (114, 204, 304, 376, 394, 404 y
407, 426), y una válvula (148) actuable para controlar la
despresurización de las cámaras de referencia (124, 212) y de
presión (114, 204, 304, 376, 394, 404 y 407, 426), por medio del
orifico (154).
5. El sistema (110, 200, 300) de detección de
nivel de fluido de la reivindicación 1, en el que el recipiente (60,
62, 112, 202, 302, 338, 380, 396, 406, 428) incluyen una bolsa (112,
202, 302, 380, 396, 406, 428).
6. El sistema (110, 200, 300) de detección de
nivel de fluido de la reivindicación 5, en el que la cámara de
presión (114, 204, 304, 376, 394, 404 y 407, 426) incluye una
segunda bolsa (404, 426) hermética al aire que rodea al recipiente
(60, 62, 112, 202, 302, 338, 380, 396, 406, 428).
7. El sistema (110, 200, 300) de detección de
nivel de fluido de la reivindicación 1, en el que el sensor de
presión (158, 238, 326) incluye un primer sensor de presión que
detecta las presiones P_{R1} y P_{P1}, y un segundo sensor de
presión que detecta P_{R2} y P_{P2}.
8. Un dispositivo de impresión (20) que
comprende:
un mecanismo de impresión (64, 66) que imprime
una imagen;
una composición de impresión; y
un sistema (110, 200, 300) de detección de nivel
de fluido para determinar el volumen de fluido (V_{FLUID}) en el
recipiente de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
7.
9. Un método (350) para determinar el volumen de
fluido (V_{FLUID}) en un recipiente situado en una cámara de
presión, sobre la base del volumen de aire (V_{AIR}) en la cámara
de presión que tiene un volumen (V_{P}), comprendiendo el método
los pasos de:
presurizar una cámara de referencia que tiene un
volumen (V_{R}) hasta al menos una primera presión (P_{R1})
(352) de cámara de referencia;
descargar la cámara de referencia por un primer
orificio (354);
detectar una disminución de presión en la cámara
de referencia desde la primera presión (P_{R1}) de cámara de
referencia hasta una segunda presión (P_{R2}) de cámara de
referencia cuando se descarga la cámara de referencia (356);
determinar un tiempo transcurrido
(\Deltat_{R}) para que una presión en la cámara de referencia
disminuya desde la presión (P_{R1}) a la presión (P_{R2})
(358);
presurizar la cámara de presión hasta al menos
una primera presión (P_{P1}) (360) de cámara de presión;
descargar la cámara de presión por uno de entre
el primer orificio y un segundo orifico (362);
detectar una disminución de presión en la cámara
de presión desde la primera presión (P_{P1}) de cámara de presión
a una segunda presión (P_{P2}) de cámara de presión cuando se
descarga la cámara de presión (364);
determinar un tiempo transcurrido
(\Deltat_{P}) para que una presión en la cámara de presión
disminuya desde la presión (P_{P1}) a la presión (P_{P2})
(336);
determinar el volumen de (V_{AIR}) aire en la
cámara de presión sobre la base del volumen (V_{R}) de la cámara
de referencia, el tiempo transcurrido (\Deltat_{R}), el tiempo
transcurrido (\Deltat_{P}), y las presiones (P_{R1}),
(P_{R2}), (P_{P1}) y (P_{P2}) (368); y
determinar el volumen de fluido (V_{FLUID}) en
el recipiente sobre la base del volumen (V_{P}) de la cámara de
presión y al volumen de aire (V_{AIR}) (370) en la cámara de
presión.
10. El método de la reivindicación 9, que
comprende además la etapa de rellenar el recipiente con el fluido si
el volumen de fluido (V_{FLUID}) en el recipiente es uno de un
nivel predeterminado y por debajo de un nivel predeterminado
(372).
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