計(jì)算穿過間隙的流體的光密度的制作方法
【專利摘要】計(jì)算穿過具有設(shè)定寬度的狹窄間隙（30）的流體（110）的光密度的方法和裝置。典型地，密度計(jì)采用被配置成跨間隙透射光的光源（10）和與光源（10）相對的被配置成檢測從光源跨間隙透射的光的檢測器以用于計(jì)算流體的光密度。該裝置和方法還包括透明元件（120），透明元件是一組可替換透明元件的一部分，每個(gè)可替換透明元件具有特定寬度，該寬度小于間隙的寬度。典型地，透明元件被移入光源與檢測器之間的間隙中以縮窄用于計(jì)算流體的光密度的間隙的有效采樣寬度。在一些示例中，透明元件還被配置成在間隙中旋轉(zhuǎn)以增強(qiáng)流體通過間隙的流動。
【專利說明】計(jì)算穿過間隙的流體的光密度

【背景技術(shù)】
[0001]密度計(jì)可以測量通過透明或半透明材料的光的經(jīng)過。典型地通過測量經(jīng)過可測量物質(zhì)的光的量中的減少來確定可測量物質(zhì)的測量密度，該測量可以與可測量物質(zhì)的光吸收有關(guān)。
[0002]大多數(shù)密度計(jì)包括瞄準(zhǔn)光電池的光源(通常為激光器)以及光源與光電池之間的可測量物質(zhì)。密度計(jì)通過分析來自光源的已經(jīng)經(jīng)過物質(zhì)的光的衰減并且將該值與已知參考值比較來確定可測量物質(zhì)的密度。
[0003]密度計(jì)可以要么是透射密度計(jì)要么是反射密度計(jì)。透射密度計(jì)儀器典型地測量物質(zhì)對可見光或其它電磁輻射有多透明。反射密度計(jì)設(shè)備測量樣本的典型為光或其它電磁輻射的反射信號的量。密度計(jì)在許多產(chǎn)業(yè)中被用作測量材料(即流體)的光密度和提供包括食品、藥物或用于打印機(jī)的油墨在內(nèi)的特定流體的質(zhì)量保證的工具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]在以下詳細(xì)描述中描述并且在附圖中圖示了示例，在附圖中:
圖1a是根據(jù)一個(gè)示例的被配置成放置在光源與接收器之間的間隙中的透明盤的示意性圖示；
圖1b是根據(jù)一個(gè)示例的被配置成放置在光源與接收器之間的間隙中的透明盤的另外的示意性圖示；
圖2a是涉及根據(jù)一個(gè)示例的控制單元的示意性圖示；
圖2b是涉及根據(jù)一個(gè)示例的估計(jì)跨間隙的流體的密度的方法的流程圖；
圖2c是進(jìn)一步涉及根據(jù)一個(gè)示例的估計(jì)跨間隙的流體的密度的方法的流程圖；
圖3a是根據(jù)一個(gè)示例的被配置成放置在光源與接收器之間的間隙中的一個(gè)或多個(gè)透明盤的示意性圖示；
圖3b是根據(jù)一個(gè)示例的被配置成放置在光源與接收器之間的間隙中的一個(gè)或多個(gè)透明盤的另外的示意性圖示；
圖4是根據(jù)一個(gè)示例的被配置成放置在光源與接收器之間的間隙中的一個(gè)或多個(gè)透明間隔物的示意性圖示；以及
圖5是根據(jù)一個(gè)示例的被配置成放置在光源與接收器之間的間隙中的一個(gè)或多個(gè)透明輻條的示意性圖示。
[0005]將領(lǐng)會到，為了圖示的簡化和清晰，圖中所示的元件未必按比例繪制。例如，為了清晰起見，一些元件的尺寸可能相對于其它元件被夸大。另外，在認(rèn)為合適的地方，在附圖之中重復(fù)附圖標(biāo)記以指示對應(yīng)或類似的元件。

【具體實(shí)施方式】
[0006]在以下詳細(xì)描述中，陳述大量特定細(xì)節(jié)以便提供對方法和裝置的透徹理解。然而，將理解到，可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本方法和裝置。在其它實(shí)例中，尚未詳細(xì)描述眾所周知的方法、過程和組件，以便不使本方法和裝置晦澀難懂。
[0007]圖1a是被配置成跨間隙30傳遞光的密度計(jì)100的示意性圖示。在一些示例中，密度計(jì)100被配置成測量經(jīng)過間隙30的流體樣本的光密度。典型地，光源10(在一些示例中，激光器)被配置成跨間隙30瞄向接收器20。還可以使用本領(lǐng)域中已知的其它光源。接收器20可以是光電池。還可以使用本領(lǐng)域中已知的其它接收器或光學(xué)傳感器。密度計(jì)典型地測量通過介質(zhì)的光吸收，在一些示例中，光束5從光源10，通過間隙30中的流體110，到接收器20的透射和吸收的分析可以提供在光源10與接收器20之間經(jīng)過的流體的光密度的測量。
[0008]當(dāng)測量穿過間隙30的流體的光密度時(shí)，可能存在以下?lián)鷳n:來自光源10的光可以被間隙中的流體衰減到可能不利地影響密度計(jì)100的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的程度。在一些示例中，這可以是在流體I1具有高濃度的固體顆粒時(shí)，和/或在流體110濃稠或稍有粘性時(shí)。在一些示例中，打印機(jī)中的黑色油墨可以具有高濃度的固體顆粒并且可以是稍有粘性的。
[0009]縮窄間隙30可以引起光在到接收器20的路上經(jīng)過間隙30中的流體110時(shí)的較小量的光衰減，當(dāng)光經(jīng)過流體到接收器20時(shí)，流體典型地衰減來自光源10的光。典型地，當(dāng)縮窄間隙30時(shí)，這還可以限制通過間隙的流體的流動，特別是當(dāng)間隙被大幅縮窄時(shí)。
[0010]在一些示例中，可以將元件引入或移入間隙中以促進(jìn)或增強(qiáng)流體110的流動，如下文參考透明盤120描述的那樣。在一些示例中，該元件還可以被配置成限制經(jīng)過間隙30的流體110的體積，使得來自光源10的更少的光被流體衰減，并且在一些示例中，可以獲得光吸收的更準(zhǔn)確的測量。
[0011]在一些示例中，光束5的透射的分析可以提供光被流體110的吸收的測量。在一些示例中，在光束5經(jīng)過流體110和間隙30時(shí)，對所透射的光束5的改變的分析可以提供來自光源的光5被流體的衰減的測量。
[0012]典型地，來自光源10的光束5從光源10到檢測器20橫穿設(shè)定距離。在一些示例中，該距離是間隙30的寬度。
[0013]間隙30典型地具有300微米到4000之間的寬度。在一些示例中，光源10被配置成在光經(jīng)過間隙30之前首先通過散射器對光進(jìn)行散射，如本領(lǐng)域中已知的那樣。
[0014]間隙30被典型地定義為第一窗40與第二窗50之間的空間。窗40和窗50典型地由透明材料制成，諸如玻璃、塑料或本領(lǐng)域中已知的其它材料。
[0015]間隙30的寬度典型地由兩個(gè)窗之間的一個(gè)間隔物25或多個(gè)間隔物確定。間隔物25被配置成維持第一和第二窗之間的預(yù)定距離并且還允許流體110經(jīng)過窗之間的間隙30。典型地，間隔物由一種或多種材料制成，該材料可以包括例如硬化鋼。典型地，材料具有到+/-10微米內(nèi)的高度容差。本領(lǐng)域中已知的其他材料也可以被使用。
[0016]在一些示例中，間隙30可以被配置成定位在兩個(gè)壁之間，兩個(gè)壁為在一些示例中包括窗40的壁22和在一些示例中包括窗50的壁24。在一些示例中，壁30可能還被配置成定位在允許流體110進(jìn)入的入口 60與出口 70之間，使得流體110穿過間隙30的路徑垂直或接近垂直于來自光源10的光束5的路徑。在一些示例中，入口 60是打印機(jī)中油墨的路徑的一部分，入口 60連接到油墨貯存器，如下文參照圖2描述的那樣。在一些示例中，出口 70是打印機(jī)中的路徑的一部分，該路徑在打印機(jī)的打印元件處結(jié)束。在一些示例中，入口 60和出口 70是質(zhì)量保證系統(tǒng)的路徑的一部分。在一些示例中，入口 60和出口 70是生產(chǎn)線中的路徑的一部分。
[0017]在一些示例中，透鏡80定位在光源與第一窗40之間。在一些示例中，透鏡90定位在第二窗50和接收器20之間。典型地，透鏡80可以是準(zhǔn)直透鏡。在一些示例中，透鏡80被配置成在來自光源10的光經(jīng)過窗40之前對光進(jìn)行準(zhǔn)直。在一些示例中，透鏡90是聚焦透鏡。透鏡90可以被配置成在光已經(jīng)經(jīng)過間隙30和窗50之后會聚光。
[0018]密度計(jì)100可以包括光源10、透鏡80、間隙30、透鏡90和接收器20。在一些示例中，密度計(jì)可以不包括透鏡90和/或透鏡80。
[0019]在一些示例中，流體110是具有預(yù)期高光密度值、即具有高吸收或衰減系數(shù)的流體，典型地為油墨，例如，在0.05% NVS到15% NVS之間的油墨，諸如例如黑色油墨。
[0020]流體110可以通過密度計(jì)100被測量以估計(jì)從入口 60朝向出口 70經(jīng)過間隙30的流體110的光密度。
[0021]透明盤120可以被配置成放置在間隙30內(nèi)。透明盤120可以由透明塑料、玻璃或本領(lǐng)域中其它已知透明材料制成。透明盤可以被配置成對光束5透明，即透明盤120可以以最小的失真和/或吸收來透射光束5，以便允許充足的光經(jīng)過透明盤120從而供密度計(jì)用于確定流體110的密度。典型地，透明盤120可以部分地插入到間隙30中，使得典型地為相對表面的第一和第二表面可以部分地在間隙30中。透明盤120的表面123面向窗40。透明盤120的表面125面向窗50。
[0022]在一些示例中，表面123和表面125具有在20mm和100毫米之間的直徑D。
[0023]圖1a是間隙30中的透明盤120的示例性描繪。典型地，直徑D大于間隙30的高度，其中在任何時(shí)間點(diǎn)處透明盤120的僅一部分可以在間隙30中。
[0024]透明盤120可以具有水平軸。透明盤可以是繞水平軸可旋轉(zhuǎn)，即可旋轉(zhuǎn)的透明盤，如下文所描述的那樣。
[0025]透明盤120在其水平軸上的旋轉(zhuǎn)還可以引起透明盤120增強(qiáng)和/或促進(jìn)流體110通過間隙30的流動。在一些示例中，旋轉(zhuǎn)透明盤120可以充當(dāng)用于流體110的粘性泵。
[0026]透明盤120的粘性泵浦動作可以被配置成促進(jìn)或增強(qiáng)流體110通過間隙30的移動，特別是當(dāng)流體110是從入口 60流動到出口 70并且通過間隙30的高密度流體或粘性流體或可以具有大濃度的固體顆粒的比如黑色油墨之類的流體或濃稠的流體。由于間隙30的寬度，間隙30可能在一些示例中對于高密度的流體110或者對于具有高濃度的固體顆粒的流體110或者對于濃稠的流體而言可能過于狹窄而不能使其在不受幫助的情況下經(jīng)過。
[0027]典型地，流體的速度越大，典型地需要越多的能量來增強(qiáng)或促進(jìn)流體在狹窄間隙中流動。
[0028]在一些示例中，粘性泵可以被配置成充當(dāng)通過使用旋轉(zhuǎn)原理移動流體的容積式旋轉(zhuǎn)泵。由泵的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的真空可以捕獲和牽引液體(例如流體110)通過間隙30。粘性泵可以具有在20和900立方米每秒(m3/s)之間的流速。典型地，密度計(jì)100耦合到控制單元140。在一些示例中馬達(dá)130耦合到控制單元140。
[0029]圖1b是被配置成放置在光源與接收器之間的間隙中的透明盤的示意性圖示。
[0030]典型地，透明盤120具有寬度W。W可以在1000到3000微米之間。透明盤可以用于縮窄來自光源10的光束5在窗40與窗50之間行進(jìn)的間隙30的寬度。當(dāng)透明盤120在間隙30中時(shí)，光束5的強(qiáng)度可以特別地在沿透明盤120的表面123與窗40之間的支路B和透明盤120的表面125與窗50之間的支路A行進(jìn)時(shí)衰減(即被間隙30中存在的流體110部分地吸收)，但是典型地不在光束5穿過透明盤120時(shí)衰減。因此，對于從光源10通過密度計(jì)100行進(jìn)的光束5，典型地為窗40與窗50之間的間隙30的寬度的有效采樣寬度L可以有效地減小到A+B，其中A+B+W等于或接近等于間隙30的寬度。
[0031]間隙30內(nèi)的采樣寬度L到A+B的該有效減小可以在確定流體110的實(shí)驗(yàn)光密度時(shí)提供更大準(zhǔn)確度。
[0032]圖2a是控制單元140的一些交互的示意性圖示。例如，控制單元140被配置成基于關(guān)于光束5跨間隙30的行進(jìn)的數(shù)據(jù)確定用于流體110的經(jīng)驗(yàn)光密度值?？刂茊卧?40還可以控制透明盤120的旋轉(zhuǎn)，典型地經(jīng)由驅(qū)動器，其典型地為馬達(dá)130?？刂茊卧?40，在一些示例中，可以控制流體從110從入口 60到出口 70的流動。在一些示例中，控制單元經(jīng)由控制油墨貯存器65來控制流體110的流動?？刂茊卧?40可以從采樣的持續(xù)時(shí)間從接收器20提取數(shù)據(jù)，例如通過透明盤120的多個(gè)繞轉(zhuǎn)來從密度計(jì)100采樣數(shù)據(jù)，例如在120和9000繞轉(zhuǎn)之間，以便提高流體110的光密度測量的準(zhǔn)確度。在一些示例中，控制單元140還可以控制光源10。在一些示例中，響應(yīng)于如密度計(jì)100所測量的流體110的所估計(jì)的光密度，控制單元140可以向另一系統(tǒng)150發(fā)信號以更改流體110的構(gòu)成，使得流體110的所觀察的光密度被改變以反映預(yù)期光密度。在一些示例中，控制單元可以向打印機(jī)裝置中的另一系統(tǒng)發(fā)信號以更改油墨的構(gòu)成，使得油墨的實(shí)驗(yàn)光密度被改變。在一些示例中，控制單元可以向打印機(jī)裝置中的另一系統(tǒng)發(fā)信號以將固體色素顆粒添加到油墨。在一些示例中，由于油墨中的大于預(yù)期濃度的固體色素顆粒，控制單元可以向打印機(jī)裝置中的另一系統(tǒng)發(fā)信號以將更多流體添加到油墨中以稀釋所述油墨。
[0033]在一些示例中，控制單元140可以耦合到輪軸和馬達(dá)，如下文參照圖3b所描述的那樣。
[0034]在一些示例中，控制單元可以耦合到輪軸340和馬達(dá)350，如下文所描述的那樣。
[0035]在一些示例中，控制單元140可以連接到輪軸410和驅(qū)動器400，如下文所描述的那樣。
[0036]圖2b是用于估計(jì)跨間隙的流體的密度的方法的流程圖。典型地，計(jì)算穿過間隙的流體的光密度的方法包括使用光源跨間隙透射光，如塊160所描繪的那樣。與光源相對地定位的典型地為光電池或本領(lǐng)域中已知的另一傳感器的檢測器可以被配置成檢測從光源透射的光，如塊170所描繪的那樣。旋轉(zhuǎn)透明盤可以被配置成占據(jù)間隙的一部分并且限制為穿過間隙的流體提供路徑的間隙的體積，以便提供該流體的密度的更為準(zhǔn)確的測量，如塊180所描繪的那樣。旋轉(zhuǎn)透明盤120可以促進(jìn)或增強(qiáng)流體110通過間隙30的行進(jìn)。
[0037]在一些示例中，透明盤120可以在光通過流體110的預(yù)期衰減相對高(例如具有大于約10_4的衰減)時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以促進(jìn)流體110通過間隙30的經(jīng)過。典型地，透明盤120可以持續(xù)旋轉(zhuǎn)。在一些示例中，透明盤120可以僅在密度計(jì)100工作時(shí)旋轉(zhuǎn)。在一些示例中，透明盤可以在包含密度計(jì)的設(shè)備通電的大部分時(shí)間期間旋轉(zhuǎn)。在一些示例中，透明盤120在光通過流體I1的預(yù)期衰減相對低(例如衰減小于約1(Γ4)時(shí)可以不旋轉(zhuǎn)。
[0038]由光在經(jīng)過間隙并且通過流體時(shí)的光衰減的測量造成的數(shù)據(jù)然后典型地被控制單元140用于計(jì)算當(dāng)流體經(jīng)過間隙時(shí)流體的光密度，如塊190所描繪的那樣。
[0039]圖2c是估計(jì)跨間隙的流體的密度的方法的流程圖。
[0040]在一些示例中，在間隙30內(nèi)可以存在不同類型的構(gòu)件。在一些示例中，上文描述的透明盤120可以是間隙30中的構(gòu)件。在一些示例中，下文描述的其它構(gòu)件可以是間隙30中的構(gòu)件。在一些示例中，不同寬度的透明盤120或其它構(gòu)件可以占據(jù)間隙30的或多或少的部分，并且在一些示例中，可以在一些但非全部條件下被引入到間隙30中，如下文所描述的那樣。
[0041]在一些示例中，流體110 (典型地為油墨)通過入口 60進(jìn)入間隙30，如塊200所表示的那樣。
[0042]典型地，流體110可以被導(dǎo)向經(jīng)過間隙30。當(dāng)經(jīng)過間隙30時(shí)，來自光源10的光束5可以經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡80和窗40到間隙30中，并且通過間隙30中的任何流體110，經(jīng)過移入間隙30內(nèi)的透明構(gòu)件，通過間隙30中的任何剩余流體110，通過窗50，通過會聚透鏡90并且到接收器20，如塊210所表示的那樣。
[0043]移入或引入到間隙30中的透明構(gòu)件可以被配置成占據(jù)間隙30內(nèi)的空間的一部分，如塊220所描繪的和如下文所描述的那樣。透明構(gòu)件可以占據(jù)間隙30內(nèi)的空間的一部分，使得在間隙30內(nèi)存在針對經(jīng)過間隙30的流體110的可用體積中的減小。體積的這種減小可以限制間隙30內(nèi)的有效采樣寬度，即其中光束5經(jīng)過流體110并且不通過透明構(gòu)件的間隙30中的區(qū)域。光束5的有效采樣距離的這種減小可以用于允許高密度流體的更為精準(zhǔn)的測量并且提供通過密度計(jì)100的更為準(zhǔn)確的讀數(shù)。
[0044]在一些示例中，透明構(gòu)件是如上文參照圖1并且如下文參照圖3a和3b描述的透明盤120。透明盤120可以在間隙30內(nèi)繞其水平軸旋轉(zhuǎn)，該透明盤被配置成占據(jù)間隙30的一部分。
[0045]在一些示例中，控制單元140可以選擇多個(gè)透明盤中的一個(gè)來占據(jù)間隙30內(nèi)的空間。典型地來自一組透明盤的多個(gè)透明盤中的每一個(gè)具有不同的寬度，其中控制單元140確定哪個(gè)特定寬度的透明盤占據(jù)間隙30的一部分。特定寬度的特定透明盤的確定可以基于間隙30中的流體110的預(yù)期光密度。
[0046]在一些示例中，當(dāng)流體110經(jīng)過間隙30時(shí)在間隙30中可以不存在透明盤。
[0047]在一些示例中，透明構(gòu)件是如下文參照圖4描述的透明間隔物300。典型地，透明構(gòu)件是多個(gè)透明間隔物300中的一個(gè)；多個(gè)透明間隔物中的每一個(gè)可以具有不同的寬度。透明間隔物300可以被引入到間隙30中。典型地，透明間隔物在間隙30內(nèi)不旋轉(zhuǎn)。
[0048]通過控制單元140的關(guān)于哪個(gè)特定寬度的特定透明間隔物應(yīng)當(dāng)被引入到間隙中的確定可以基于間隙30中的流體110的預(yù)期光密度。
[0049]在一些示例中，當(dāng)流體110經(jīng)過間隙30時(shí)在間隙30中可以不存在透明間隔物300。在一些示例中，透明間隔物可以被配置成移入和移出間隙30。在一些示例中，間隙30可以在透明間隔物300已經(jīng)移出間隙30之后被清洗。
[0050]在一些示例中，透明構(gòu)件是如下文參照圖5描述的透明輻條330。典型地，透明輻條是多個(gè)透明輻條中的一個(gè)，透明輻條中的每一個(gè)具有不同的寬度。特定寬度的透明輻條之一可以被引入到間隙30中。通過控制單元140的關(guān)于哪個(gè)特定寬度的特定透明輻條的確定可以基于間隙30中的流體110的預(yù)期光密度。
[0051]在一些示例中，在流體110經(jīng)過間隙30時(shí)在間隙30中可以不存在透明輻條330。在一些示例中，透明輻條330可以被配置成移入和移出間隙30。在一些示例中，間隙30可以在透明輻條330已經(jīng)移出間隙30之后被清洗。
[0052]如塊230中所描繪的，控制單元140估計(jì)如密度計(jì)100確定的流體110的所測量的光密度。該測量可以是當(dāng)透明構(gòu)件在間隙中時(shí)經(jīng)過流體110的光束5的多次迭代的會聚的結(jié)果。多次迭代由箭頭240描繪。
[0053]響應(yīng)于如密度計(jì)100所測量的流體110的所估計(jì)的光密度，控制單元140可以確定所測量的光密度是否與所預(yù)測的光密度相同，如菱形250所描繪的那樣。如果控制單元確定所測量的光密度與所預(yù)測的光密度足夠不同，則控制單元140可以向另一系統(tǒng)150發(fā)信號以更改流體110的構(gòu)成，使得流體110的實(shí)驗(yàn)光密度被改變，如塊270所描繪的那樣。在一些示例中，流體110的光密度與流體110中的固體顆粒的濃度有關(guān)。在一些示例中，控制單元140確定所測量的光密度接近于或等于所預(yù)測的光密度的值。典型地，控制單元140然后可以向密度計(jì)100發(fā)送信號以循環(huán)到備用，并且流體110繼續(xù)穿過路徑并且離開出口70，如塊280所描繪的那樣。
[0054]在一些示例中，一旦流體的密度已經(jīng)更改，密度計(jì)在所更改的流體進(jìn)入間隙30時(shí)測量所更改的流體的密度，如塊200所描繪的那樣。在一些示例中，密度計(jì)循環(huán)到備用，并且流體110繼續(xù)穿過路徑并且離開出口 70，如塊280所描繪的那樣。
[0055]圖3a是在間隙中具有一個(gè)或多個(gè)透明盤的密度計(jì)的示例的示意性圖示。
[0056]在一些示例中，可以存在一個(gè)或多個(gè)透明盤120。每個(gè)透明盤可以具有不同的寬度W，如上文所描述的那樣。寬度W的每個(gè)透明盤120可以被校準(zhǔn)成具有足夠的寬度以充分縮窄針對具有給定預(yù)期光密度的特定流體110而言的間隙30的有效采樣寬度L。
[0057]典型地，控制單元140被配置成旋轉(zhuǎn)透明盤120。透明盤120可以耦合到驅(qū)動器(例如馬達(dá)130)，驅(qū)動器被配置成繞其水平軸旋轉(zhuǎn)透明盤120。驅(qū)動器可以被配置成經(jīng)由連接器132連接到可旋轉(zhuǎn)透明盤120。透明盤120可以在流體110從入口 60穿行到出口 70時(shí)繞其水平軸旋轉(zhuǎn)?？梢允潜绢I(lǐng)域中已知的馬達(dá)之一的馬達(dá)130典型地被配置成在120到4000轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)之間旋轉(zhuǎn)透明盤120。
[0058]圖3a示出間隙30內(nèi)的透明盤120的一部分的剖視圖。在一些示例中，透明盤120的直徑D在幅度上大于間隙30的高度，其中在任何給定時(shí)間點(diǎn)處透明盤的120的僅一部分在間隙30內(nèi)。在一些示例中，透明盤120的直徑D在幅度上大幅地大于間隙30的高度。典型地，馬達(dá)30經(jīng)由連接器132的耦合在間隙30外部，例如典型地在間隙30下方，并且在一些示例中在間隙30上方。
[0059]典型地，控制單元140選擇具有特定寬度W的透明盤120。具有寬度W的透明盤120可以被校準(zhǔn)以在流體110經(jīng)過間隙30時(shí)與預(yù)期光密度的流體110 —起使用。具有寬度W的所選透明盤120可以移入間隙30中以縮窄間隙30內(nèi)的有效采樣寬度L，如下文所描述的那樣，使得密度計(jì)100可以有效地測量流體110的光密度。一個(gè)或多個(gè)透明盤可以連接到輪軸410，如下文所描述的那樣。
[0060]透明盤120可以通過本領(lǐng)域中已知的手段插入或移入間隙中。在一些示例中，透明盤120借助于如下文參照圖3b描述的輪軸插入到間隙中。
[0061]來自光源10的光束5可以經(jīng)過透鏡80、窗40而到間隙30中，其中預(yù)期密度的流體I1被配置成從入口 60以與光從光源10的路徑垂直或接近垂直的路徑經(jīng)過。
[0062]流體110可以在寬度B的間隙30的區(qū)域中經(jīng)過間隙30。典型地，B可以是從窗40到具有寬度W的透明盤120的表面123的距離。
[0063]流體110還可以在寬度A的間隙30的區(qū)域中經(jīng)過間隙30。典型地，A可以是從具有寬度W的透明盤120的表面125到窗50的距離。
[0064]典型地，光束5可以繼續(xù)經(jīng)過透明盤120通過間隙30中的流體110通過窗50，通過會聚透鏡90并且到接收器20。
[0065]密度計(jì)100可以在給定來自跨間隙30的有效采樣寬度L的寬度的光透射的數(shù)據(jù)的情況下計(jì)算流體110的光密度。典型地，密度計(jì)100測量經(jīng)過具有有效采樣寬度L的間隙30的流體110的光密度，其中間隙30的有效采樣寬度L被縮窄到等于或接近等于A+B并且其中A+B可以小于間隙30的寬度并且其中間隙30可以等于A+W+B。
[0066]密度計(jì)100可以計(jì)算從光源10通過流體110到接收器20的光透射的多次迭代?？刂茊卧?40可以通過這些多次迭代從密度計(jì)100提供的數(shù)據(jù)確定流體110的所測量的光山/又ο
[0067]具有寬度W的透明盤120可以連接到驅(qū)動器，例如馬達(dá)130。透明盤120還可以充當(dāng)在流體從入口 60通過間隙30穿行到出口 70時(shí)用于流體110的粘性泵，如此前參照圖1所描述的那樣。
[0068]在給定通過密度計(jì)100的流體110的所測量的密度的情況下，控制單元140可以發(fā)送信號以更改流體110的光密度。在一些應(yīng)用中，流體110的光密度與流體110中的固體顆粒的濃度有關(guān)。流體110的光密度可以通過改變流體110中的固態(tài)顆粒的濃度來更改。
[0069]在一些示例中，寬度W的透明盤120并未插入到間隙30中以用于密度計(jì)100的測量。典型地，如果流體110具有預(yù)期的低光吸收，即低光密度，則控制單元140將不把透明盤插入到間隙30中。在一些示例中，黃色油墨可以具有低光吸收。
[0070]典型地，當(dāng)透明盤120不在間隙30內(nèi)時(shí)，間隙30被配置成允許流體110沒有阻礙地通過間隙30朝出口 70穿行。在一些示例中，如果將透明盤120從間隙30移除，間隙30
被清洗。
[0071]圖3b是并入一組一個(gè)或多個(gè)可替換透明盤120的示例的示意性圖示，出于說明性目的，該組一個(gè)或多個(gè)可替換透明盤樞軸轉(zhuǎn)動到另一視角中。
[0072]在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)透明盤120連接到一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動器400。透明盤120典型地為一組可以具有不同寬度的可替換透明盤的一部分。典型地，這些寬度W的范圍在從1000到3000微米。
[0073]驅(qū)動器400可以是馬達(dá)，或者可以連接到馬達(dá)或如本領(lǐng)域中已知的其它驅(qū)動器設(shè)備。驅(qū)動器400借由連接器402連接到中央輪軸410。
[0074]連接器420可以是剛性材料。在一些示例中，連接器420是柔性材料。
[0075]典型地在間隙30外部的驅(qū)動器400被配置成旋轉(zhuǎn)透明盤120，使得透明盤120的旋轉(zhuǎn)分?jǐn)?shù)部分在間隙30內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且其中耦合到驅(qū)動器400的較大分?jǐn)?shù)部分在間隙30的外部，類似于如早前參照圖3a描述的那樣。還在上文中參照圖1進(jìn)一步描述了透明盤的旋轉(zhuǎn)，其中例外被標(biāo)出。
[0076]響應(yīng)于來自控制單元140的信號，輪軸410可以被配置成將透明盤120引入到間隙30中?？刂茊卧?40可以響應(yīng)于關(guān)于進(jìn)入間隙30的流體110的預(yù)期光密度的信息，發(fā)送信號以將具有寬度W的透明盤120引入到間隙30中。典型地，透明盤是一組可替換透明盤的一部分，在一些示例中，一組不同寬度的可替換透明盤的一部分。由控制單元140選擇要引入到間隙30中的透明盤可以典型地被校準(zhǔn)成充分地縮窄光束5在間隙30內(nèi)穿過流體110的距離，使得流體110的光密度可以由密度計(jì)100有效地測量。
[0077]典型地，通過旋轉(zhuǎn)輪軸410將透明盤引入到間隙30中，直到合適的透明盤在間隙30中。圖3b示出了透明盤120的直徑D的剖視圖，其中透明盤的一部分可以在間隙30中，典型地，透明盤大于間隙30的體積。
[0078]在一些示例中，當(dāng)流體的預(yù)期光密度是使得當(dāng)流體110經(jīng)過間隙30時(shí)流體110對光的衰減預(yù)期并不足以影響流體光密度的測量的準(zhǔn)確度時(shí)，控制單元140將不把透明盤120引入或移入間隙30中，并且流體110可以能夠在沒有任何阻礙的情況下流過間隙30。
[0079]在一些示例中，具有特定寬度的第一透明盤120可以由具有不同特定寬度的一個(gè)或多個(gè)不同的透明盤120可替換。典型地，響應(yīng)于流體110的預(yù)期光密度，控制單元140可以發(fā)送信號以移除當(dāng)前在間隙30中的第一透明盤120并且用具有不同寬度的至少第二透明盤120替換它，至少第二透明盤120的寬度可以被校準(zhǔn)成通過改變間隙30的當(dāng)前有效采樣寬度L來增強(qiáng)密度計(jì)120的測量。
[0080]在一些示例中，控制單元140可以被配置成當(dāng)透明盤在間隙中時(shí)控制具有寬度W的特定透明盤的每分鐘的繞轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)如上所述。
[0081]圖4是并入可移除透明間隔物的示例的示意性圖示，為了說明性目的，透明間隔物樞軸轉(zhuǎn)動到另一視角中。
[0082]在一些示例中，可以將可移除透明間隔物300引入到或移出間隙30。透明間隔物300典型地由透明塑料制成，但是可以由本領(lǐng)域中已知的任何透明材料制成。間隔物300可以典型地對光束5透明。透明間隔物典型地從1000到3000微米寬。
[0083]在一些示例中，存在多于一個(gè)的透明間隔物300，例如一組透明間隔物。每個(gè)透明間隔物可以耦合到輪軸310。典型地，輪軸310連接到驅(qū)動器。驅(qū)動器可以是馬達(dá)320，或者可以連接到馬達(dá)320。馬達(dá)320典型地是本領(lǐng)域中已知的任何馬達(dá)?？刂茊卧?40可以耦合到馬達(dá)320和輪軸310。
[0084]響應(yīng)于來自控制單元140的信號，輪軸310可能被配置成將透明間隔物300引入到間隙30中。透明間隔物300可以具有不同的寬度W。典型地這些寬度的范圍從200到4000微米。
[0085]在一些示例中，多個(gè)透明間隔物連接到輪軸310。控制單元140可以響應(yīng)于關(guān)于進(jìn)入間隙30的流體110的預(yù)期光密度的信息將具有寬度W的透明間隔物300引入到間隙30中。典型地，在給定流體110的預(yù)期光密度的情況下，由控制單元140選擇移入間隙30中的透明間隔物被校準(zhǔn)以充分縮窄間隙30的有效采樣寬度L，使得流體110的光密度可以在光束5經(jīng)過間隙30時(shí)被密度計(jì)100有效地測量。
[0086]在一些示例中，對于一些預(yù)期光密度，特別是當(dāng)流體的預(yù)期光密度使得當(dāng)流體110經(jīng)過間隙30時(shí)流體110對光的衰減預(yù)期并不足以影響流體光密度的測量的準(zhǔn)確度時(shí)，控制單元140將不把透明間隔物300引入到間隙30中。
[0087]典型地將不同的透明間隔物附著到輪軸310 ;典型地通過驅(qū)動器或馬達(dá)320 —次僅將一個(gè)透明間隔物引入間隙30中。
[0088]在一些示例中，流體110不能在透明間隔物300也在間隙30中時(shí)充分地經(jīng)過間隙30。在一些示例中，以典型地取決于流體的粘度或濃稠度的速度將透明間隔物300移入和移出間隙30。在一些示例中，在每次將透明間隔物移出間隙30時(shí)清洗間隙30。
[0089]在一些示例中，光束5從光源10經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡80，通過窗40，通過間隙30，間隙30中的任何流體110并且到透明間隔物300的表面303。光束5然后穿過透明間隔物300，通過透明間隔物300的表面305，通過間隙30的其余部分并且通過間隙30的其余部分中的任何流體110，通過窗50，通過會聚透鏡90并且到接收器20。
[0090]光束5在窗40與表面303之間行進(jìn)的距離等于B。光束5在表面305與窗50之間行進(jìn)的距離等于A。典型地，A+W+B將等于或接近等于間隙30的寬度。典型地，當(dāng)間隔物300在間隙30內(nèi)時(shí)，A+B可以等于或接近等于用于密度計(jì)100的間隙30的縮窄的有效采樣寬度L。
[0091]典型地，當(dāng)透明間隔物300在間隙30內(nèi)時(shí)，密度計(jì)100可以被配置成測量穿行到間隙30中的流體110的光密度。在一些示例中，當(dāng)透明間隔物300可以被移入和移出間隙30時(shí)，控制單元140分析流到間隙30中的流體110的若干迭代以確定流體110的所觀察的光密度。
[0092]典型地，控制單元140將分析來自密度計(jì)100的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，當(dāng)透明間隔物300在間隙30中時(shí)計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。典型地，當(dāng)透明間隔物300在間隙30內(nèi)時(shí)，流體110不能高效地經(jīng)過間隙30。
[0093]典型地，當(dāng)透明間隔物300不在間隙30內(nèi)時(shí)，間隙30被配置成允許流體110不受約束地朝出口 70經(jīng)過間隙30。
[0094]在一些示例中，并不將透明間隔物300插入到間隙30中以用于通過密度計(jì)100的測量。典型地，如果流體110具有足夠低的預(yù)期光吸收(如在一些示例中可以從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定的那樣)，則控制單元140將不把透明間隔物300插入到間隙30中。
[0095]在一些示例中，透明間隔物300還可以被配置成包括用于密度計(jì)100的光密度校準(zhǔn)目標(biāo)315。在一些示例中，包含校準(zhǔn)目標(biāo)的透明間隔物可以被移入間隙30中以用于密度計(jì)100比對校準(zhǔn)目標(biāo)而校準(zhǔn)其自身，校準(zhǔn)目標(biāo)典型地是具有已知光密度和吸收系數(shù)的有色玻璃。
[0096]圖5是其中可以將透明輻條插入到間隙30中的示例的示意性圖示，出于說明性目的，透明輻條被樞軸轉(zhuǎn)動到另一視角中。典型地，透明輻條330連接到輪軸340。典型地，可以存在連接到輪軸340的一個(gè)或多個(gè)透明輻條330。輪軸340典型地連接到驅(qū)動器；驅(qū)動器可以是馬達(dá)350，馬達(dá)350是本領(lǐng)域中的任何已知馬達(dá)。輪軸340典型地被配置成響應(yīng)于來自控制單元140的信號而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0097]在一些示例中，輪軸340上的每個(gè)輻條330具有特定寬度W。寬度W可以典型地被校準(zhǔn)成適合在間隙30內(nèi)。具有寬度W的每個(gè)輻條330還可以被特別地校準(zhǔn)成適合到間隙30中以測量具有特定預(yù)期光密度或預(yù)期光密度的特定范圍的流體110的特定光密度。典型地，每個(gè)輻條330可以是從1000到3000微米寬。典型地在連接到輪軸340的每個(gè)透明輻條之間存在空白空間360。
[0098]在一些示例中，響應(yīng)于來自控制單元140的信號，馬達(dá)350旋轉(zhuǎn)輪軸340使得特定寬度W的特定輻條330旋轉(zhuǎn)到間隙30中。在一些示例中，響應(yīng)于來自控制單元140的信號，馬達(dá)350旋轉(zhuǎn)輪軸340使得空間360在間隙30中。
[0099]典型地，控制單元140可以響應(yīng)于流體110朝間隙30進(jìn)入到入口 60中而發(fā)送信號以旋轉(zhuǎn)輪軸340。流體110可以具有預(yù)測的光密度。為了充分地縮窄間隙30的有效采樣寬度L使得密度計(jì)100可以準(zhǔn)確地測量流體110的光密度，控制單元140可以發(fā)信號通知特定寬度W的特定輻條330移入間隙30中。
[0100]在一些示例中，當(dāng)輻條330在間隙30中時(shí)，光源10將發(fā)送光束5通過準(zhǔn)直透鏡80，通過窗40，跨間隙30，通過流體110，到透明輻條330的表面333，從窗40到透明輻條330的表面333的距離等于B。光束5典型地在沒有衰減的情況下穿過透明輻條330。光束5可以繼續(xù)穿過輻條330，通過透明輻條330的表面335，通過間隙30的其余部分并且典型地通過間隙30的其余部分中的任何流體110，通過窗50，通過會聚透鏡90并且到接收器20。透明輻條330的表面335與窗50之間的距離等于A。
[0101]典型地間隙30的寬度可以等于或接近等于A+W+B，其中用于密度計(jì)100的縮窄的有效采樣寬度等于或接近等于A+B。
[0102]典型地，控制單元將分析來自密度計(jì)100的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)典型地表示當(dāng)輻條330在間隙30中的時(shí)間段。典型地，當(dāng)輻條330在間隙30內(nèi)時(shí)，流體110不能充分穿過間隙30。在一些示例中，透明輻條330可以移入和移出間隙30。
[0103]在一些示例中，并不將透明輻條330插入到間隙30中以用于密度計(jì)100做出的測量。典型地，如果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)暗示流體I1具有預(yù)期的低光吸收，則控制單元140可以不將透明輻條330插入到間隙30中。典型地，輻條330之間的空間360之一可以在間隙30內(nèi)部。輻條330之間的空間360被配置成允許流體110不受約束地朝出口 70經(jīng)過間隙30。
[0104]在一些示例中，透明輻條330還可以被配置成包括用于密度計(jì)100的光密度校準(zhǔn)目標(biāo)，其類似于上文所提到的校準(zhǔn)目標(biāo)315。在一些示例中，包含校準(zhǔn)目標(biāo)的透明輻條330可以移入間隙30中以供密度計(jì)100比對具有已知光密度和吸收系數(shù)的有色元件而校準(zhǔn)其自身。
[0105]在一些示例中，在將透明輻條330從間隙30移除時(shí)，清洗間隙30。
[0106]可以由本文所討論的其它實(shí)施例使用本文所討論的各種示例的特征。已經(jīng)出于說明和描述的目的呈現(xiàn)了本發(fā)明的實(shí)施例的上述描述。其不旨在是詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制到所公開的確切形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會到，鑒于上述教導(dǎo)，許多修改、變型、替換、改變和等價(jià)物是可能的。因此要理解到，隨附的權(quán)利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神內(nèi)的所有這樣的修改和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種計(jì)算穿過具有寬度的間隙的流體的光密度的裝置，包括: 光源，其被配置成跨間隙透射光； 檢測器，與光源相對，其被配置成檢測從光源跨間隙的寬度透射的光以用于計(jì)算流體的光密度； 至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)透明盤，其被配置成占據(jù)光源與檢測器之間的間隙的寬度的一部分以便減小用于流體穿過間隙的間隙的可用寬度；以及 驅(qū)動器，其轉(zhuǎn)動可旋轉(zhuǎn)透明盤。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一個(gè)透明盤包括一組不同寬度的可替換透明盤。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一個(gè)透明盤被配置成增強(qiáng)流體通過間隙的流動。
4.權(quán)利要求1的裝置，連接到打印機(jī)的油墨貯存器，其中流體是油墨。
5.權(quán)利要求1的裝置，其中該裝置還被配置成發(fā)送信號以在計(jì)算流體的光密度之后更改流體。
6.一種計(jì)算穿過間隙的流體的光密度的方法，包括: 使用光源跨間隙透射光； 通過與光源相對地定位的檢測器檢測從光源跨間隙透射的光； 旋轉(zhuǎn)被配置成占據(jù)間隙的一部分的透明盤；以及 當(dāng)流體經(jīng)過間隙時(shí)計(jì)算流體的光密度。
7.權(quán)利要求6的方法，其中當(dāng)流體經(jīng)過間隙時(shí)流體的光密度的計(jì)算包括在透明盤的一次或多次旋轉(zhuǎn)的經(jīng)采樣的持續(xù)期間內(nèi)檢測光。
8.權(quán)利要求6的方法，其中透明盤可由另一透明盤取代，并且是一組不同寬度的可替換透明盤的一部分。
9.權(quán)利要求6的方法，其中透明盤的旋轉(zhuǎn)被配置成增強(qiáng)流體通過間隙的流動。
10.一種計(jì)算穿過具有寬度的狹窄間隙的流體的光密度的裝置，包括: 光源，其被配置成跨間隙透射光； 檢測器，與光源相對，其被配置成檢測從光源跨間隙透射的光以用于計(jì)算流體的光密度；以及， 至少一個(gè)透明構(gòu)件，透明構(gòu)件被配置成移入和移出在光源與檢測器之間的間隙以便修改間隙的有效采樣寬度。
11.權(quán)利要求10的裝置，其中透明構(gòu)件被配置成當(dāng)計(jì)算流體的光密度時(shí)在狹窄間隙中，并且當(dāng)流體穿過狹窄間隙時(shí)移出狹窄間隙。
12.權(quán)利要求10的裝置，其中透明構(gòu)件被配置成當(dāng)流體被預(yù)測為具有低光密度時(shí)移出間隙。
13.權(quán)利要求10的裝置，其中透明構(gòu)件包括具有已知光密度的校準(zhǔn)目標(biāo)。
14.權(quán)利要求10的裝置，連接到打印機(jī)的油墨貯存器，其中流體是油墨。
15.權(quán)利要求10的裝置，其中裝置還被配置成發(fā)送信號以在計(jì)算流體的光密度之后更改流體。
【文檔編號】G01N21/59GK104204773SQ201280069379
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月8日
【發(fā)明者】Z.吉蘭, Z.舍梅, Z.利維, E.拉佩特, N.舍托夫 申請人:惠普印迪戈股份公司