-
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Druckerkartusche mit integrierter Füllstandsmessung bereitgestellt.
-
Bei einem Drucker beruhen heutzutage Benutzerwarnungen hinsichtlich einer zur Neige gehenden Tinte in einer Tintenpatrone (beispielsweise mittels einer „Tinte leer” Warnmeldung) nur auf einem Mitzählen der ausgedruckten Seiten. Eine konkrete Ermittlung des aktuellen Füllstandes der entsprechenden Tintenpatrone erfolgt hingegen nicht. Dieses auf dem Mitzählen beruhende Verfahren ist fehleranfällig und kann sogar ganz versagen, wenn beispielsweise die dazugehörige Zählvariable überschrieben oder gelöscht wird.
-
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Druckerkartusche bereitgestellt, welche ein Gehäuse mit einem Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Mediums, ein RFID-Element und einen mit dem RFID-Element gekoppelten Füllstandssensor zum Erfassen des Füllstands des Mediums in dem Aufnahmeraum aufweist.
-
Die Bezeichnung Druckerkartusche bezieht sich im Rahmen dieser Beschreibung auf jegliche Behälter, welche geeignet sind zur Aufnahme und Speicherung druckbarer Stoffe/Medien, wobei es sich bei dem druckbaren Stoff/Medium prinzipiell um beispielsweise Tinte, Toner oder Gel handeln kann. Darunter fallen also in erster Linie in der Laserdruck- und Kopiertechnik verwendete Toner-Behälter sowie in der Drucktechnik eingesetzte Tintenpatronen und Gelbehälter.
-
Um eine Information, beispielsweise einen Messparameter, zur Bestimmung des Füllstands des Mediums innerhalb der Druckerkartusche nach außen zu kommunizieren, ist der Füllstandssensor mit einem RFID-Element elektrisch gekoppelt.
-
Bei dem RFID-Element (RFID: radio-frequency identification – Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen) kann es sich um einen RFID-Transponder handeln, der üblicherweise auch als RFID-Tag bezeichnet wird. Das RFID-Element kann also mittels elektromagnetischem Feld wie etwa einem magnetischen Kopplungsfeld drahtlos mit einer entsprechenden Leseeinheit kommunizieren, wobei es je nach Typ gemäß der ISO/IEC 18000-x (x: 1–7) Spezifikation im Bereich der Langwelle (LF-Frequenzbereich; LF: low frequency), der Kurzwelle (HF-Frequenzbereich; HF: high frequency), der Ultrakurwelle (UHF-Frequenzbereich; UHF: ultra high frequency) oder der Zentimeterwelle (SHF-Frequenzbereich; SHF: super high frequency) kommunizieren kann. Ferner kann das RFID-Tag aktiv oder passiv sein, also selbst eine Energiequelle, beispielsweise eine Batterie oder einen Akku, tragen oder mit Energie aus dem Kommunikationsfeld versorgt werden.
-
Als Füllstandssensor kann jeder Sensor verwendet werden, welcher in der Lage ist einen Messparameter zu erfassen, aus dem auf den Füllstand des Mediums innerhalb des Aufnahmeraums der Druckerkartusche geschlossen werden kann. Der Füllstandssensor kann selbständig den entsprechenden Messparameter kontinuierlich oder in Intervallen erfassen, zwischenspeichern und bei Anfrage von Außen über das RFID-Element zur Verfügung stellen. Alternativ kann der Füllstandssensor nur auf explizite Anfrage von Außen, beispielsweise von einer Leseeinheit, den Messparameter bestimmen. Die Erfassung der Füllhöhe des Mediums im Aufnahmeraum kann auf unterschiedlichen Messverfahren beruhen, beispielsweise auf akustischen, impedanzbasierten (frequenzaufgelöste Strom- und/oder Spannungsmessung) oder optischen Verfahren. Generell kann der Füllstandssensor zur Erfassung zusätzlicher Parameter oder Messgrößen eingerichtet sein. Beispielsweise bei der Verwendung eines optischen Messsensors kann etwa die Partikelgröße oder die Farbe des Mediums bestimmt werden, woraus auf die noch vorhandene Güte oder eine bereits einsetzende Degradation des Mediums geschlossen werden kann. Im Falle von Toner-Druckerkartuschen oder einem feuchten Druckmediumträger als Medium kann der Füllstandssensor zur Bestimmung der Feuchtigkeit eingerichtet sein.
-
Der Füllstandssensor kann an oder in einer Außenwand des Aufnahmeraums angeordnet sein. Beispielsweise kann der Füllstandssensor an einer der Seitenwände der Druckerkartusche angeordnet sein, welche zugleich eine Seitenwand des Aufnahmeraums sein kann. Ebenso kann der Füllstandssensor in einer Außenwand eingebettet vorliegen.
-
Ferner kann die Dicke der Außenwand in dem Bereich, in dem der Füllstandssensor angeordnet ist, kleiner sein als die Dicke der Außenwand um diesen Bereich herum. Beispielsweise kann der Füllstandssensor an einer Außenwand der Druckerkartusche bzw. des Aufnahmeraums angeordnet sein, welche bei der Herstellung der Druckerpatrone dünner ausgebildet wird als die übrigen Außenwände.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Druckerkartusche kann der Füllstandssensor in einer Vertiefung in der Außenwand der Druckerkartusche angeordnet sein. Die Vertiefung kann dann mit einem Füllmaterial aufgefüllt werden, welches ein beliebiges geeignetes Material sein kann und beispielsweise dem Material der Außenwand entsprechen kann, so dass der Füllstandssensor als in der Außenwand vorliegend angesehen werden kann.
-
Mittels der beiden zuvor genannten Maßnahmen kann die Dicke des Materials, welches den Füllstandssensor vom Medium trennt, eingestellt werden.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Druckerkartusche kann das RFID-Element in dem Inneren des Gehäuses, vorzugsweise in dem Aufnahmeraum, angeordnet sein. Das RFID-Element kann beispielsweise an einer Innenwand der Druckerkartusche angeordnet sein oder in einem speziell dafür ausgebildeten Bereich in der Druckerkartusche, etwa einer Aushöhlung. Das RFID-Element kann in einem fluiddichten Gehäuse vorgesehen sein, falls es unmittelbar im Aufnahmeraum angeordnet ist, um es vor der Einwirkung des darin befindlichen Mediums zu schützen. Es kann aber auch von einer Schutzschicht, etwa einer Schutzfolie, überzogen sein. Das RFID-Element kann auch alternativ derart in dem speziell dafür ausgebildeten Bereich angeordnet sein, dass es vor der Einwirkung des Mediums geschützt ist. Dieser Bereich kann derart ausgebildet sein, dass das Medium aus dem Aufnahmeraum nicht in den Bereich eintreten kann, so dass das RFID-Element selbst keine Schutzschicht(en) aufweisen muss.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Druckerkartusche kann das RFID-Element einen RFID-Chip aufweisen. Der RFID-Chip kann eingerichtet sein zusammen mit einer daran gekoppelten Antenne eine drahtlose Kommunikation bereitzustellen, beispielsweise gemäß der ISO/IEC 18000-x (x: 1–7) Spezifikation.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Druckerkartusche kann der Füllstandssensor und/oder das RFID-Element eingerichtet sein zum Durchführen einer Impedanzmessung, vorzugsweise einer Impedanzspektroskopie, und/oder zum Durchführen einer Amperometrie. Bei einer Impedanzspektroskopie werden dielektrischen Eigenschaften eines Mediums als Funktion der Frequenz ermittelt. Bei der elektrochemischen Impedanzspektroskopie wird die Impedanz eines elektrochemischen Systems, in diesem Fall des sich im Aufnahmeraum befindenden Mediums, in Abhängigkeit von der Frequenz einer Wechselspannung untersucht. Auch bei dieser Art der Füllstandsbestimmung kann aus der ermittelten dielektrischen Eigenschaft des Mediums ferner auf die noch vorhandene Güte oder auf seine bereits einsetzende Degradation geschlossen werden. Der Füllstandssensor und/oder das RFID-Element können/kann eingerichtet sein zum Durchführen einer Kapazitätsmessung, aus welcher der Füllstand des Aufnahmeraums der Druckerkartusche bestimmt werden kann.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Druckerkartusche kann das Medium in der Druckerkartusche aufgenommen sein.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Druckerkartusche kann das Medium Druckertinte aufweisen, vorzugsweise Druckertinte sein oder in einem Trägermedium aufgenommene Druckertinte sein. Allgemein gesprochen kann es sich bei dem Medium um eine Flüssigkeit, ein Gel, einen Toner oder einen feuchten Druckmediumträger handeln.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Druckerkartusche kann das Medium Toner aufweisen, vorzugsweise Toner sein.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Druckerkartusche kann das RFID-Element eine die Druckerkartusche eindeutig identifizierende Information enthalten. Bei dieser Information kann es sich etwa um den Hersteller, den Typ der Druckerkartusche, ihr Ablaufdatum und/oder die dazu passenden Gerätetypen handeln. Diese Information kann unabhängig von dem Messparameter des Füllstandssensors auslesbar sein und beispielsweise von einer Druckvorrichtung, in der die Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt ist/wird oder mit einem entsprechend dafür eingerichteten Lesegerät im eingepackten Zustand der Druckerkartusche ermittelt werden, um beispielsweise die Eignung oder die Authentizität der Druckerkartusche vor Einsetzten in den Drucker zu verifizieren.
-
In weiteren Ausführungsbeispielen wird eine RFID-Leseeinrichtung bereitgestellt, welche eine RFID-Schnittstelle zum Kommunizieren mit der Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und einen Prozessor aufweist, welcher zum Ermitteln mindestens einer den Füllstand repräsentierenden Information mittels des RFID-Elements der Druckerkartusche eingerichtet sein kann.
-
Die RFID-Leseeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise in einem Drucker integriert sein, so dass der Füllstand der Druckerkartusche vom Drucker an daran angeschlossene Computer gemeldet werden kann. Alternativ kann es sich bei der RFID-Leseeinrichtung um ein mobiles Gerät handeln, welches zur Inspektion von Druckerkartuschen vor ihrem Einsatz in Drucker eingerichtet sein kann.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der RFID-Leseeinrichtung kann der Prozessor ferner eingerichtet sein zum Ermitteln einer in dem RFID-Element gespeicherten, die Druckerkartusche eindeutig identifizierende Information.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der RFID-Leseeinrichtung kann der Prozessor ferner eingerichtet sein zum Steuern der Füllstandsmessung, die von dem Füllstandssensor durchzuführen ist. Mit anderen Worten kann es sich um den Füllstandssensor um einen Sensor handeln, bei dem der Messvorgang vom Prozessor aus initiiert wird. Dazu kann der Prozessor eine entsprechende Anfrage mittels der RFID-Schnittstelle zum RFID-Element senden, und so den angeforderten Messparameter vom Füllstandssensor ermitteln zu lassen.
-
In weiteren Ausführungsbeispielen wird eine Anordnung zum Ermitteln von Information über eine Druckerkartusche bereitgestellt, die eine RFID-Leseeinrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, eine Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und einen mit der RFID-Leseeinrichtung gekoppelten Prozessor aufweisen. Der Prozessor kann eingerichtet sein, die Identität der Druckerkartusche mittels der die Druckerkartusche eindeutig identifizierenden Information zu überprüfen. Das Feststellen der Identität der Druckerkartusche kann zu ihrer Verifikation verwendet werden und beispielsweise in einem Drucker oder in einem mobilen, druckerexternen gerät erfolgen.
-
Der mit der RFID-Leseeinrichtung gekoppelte Prozessor oder aber auch die RFID-Leseeinrichtung selbst kann beispielsweise Zugriff auf weitere Daten haben, aus welchen im Zusammenhang mit der mindestens einen den Füllstand repräsentierenden Information, beispielsweise einem Messparameter des Füllstandssensors, auf den Füllstand der Druckerkartusche geschlossen werden kann. So kann beispielsweise über die RFID-Schnittstelle (mindestens) ein Messparameter des Füllstandssensors, zum Beispiel eine Spannung, und zusätzlich eine die Druckerkartusche eindeutig identifizierende Information ermittelt werden. Mittels der die Druckerkartusche eindeutig identifizierende Information können dann der Druckerkartusche genaue Parameter zugeordnet werden (wie etwa Art des sich darin befindenden Sensors, Höhe des Aufnahmeraums, Art des Mediums usw.), so dass der Prozessor aus den ihm vorliegenden Daten und aus der mindestens einen den Füllstand repräsentierenden Information den genauen Füllstand berechnen kann. Alternativ kann bereits der Füllstandssensor einen Messparameter ermitteln, aus welchen der Prozessor ohne Kenntnis weiterer Parameter die Füllstandshöhe ermitteln kann.
-
In verschiedenen weiteren Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Bereitstellen einer Druckerkartusche bereitgestellt, beispielsweise einer kontaktlos füllstandsüberwachten Druckerkartusche. Das Verwahren kann Bereitstellen eines Gehäuses mit einem Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Mediums, Bereitstellen eines RFID-Elements, und Bereitstellen eines mit dem RFID-Element gekoppelten Füllstandssensors zum Erfassen des Füllstands des Mediums in dem Aufnahmeraum aufweisen.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann das Bereitstellen des RFID-Elements dessen Anordnen in dem Inneren des Gehäuses aufweisen, vorzugsweise in dem Aufnahmeraum.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann/können der Füllstandssensor und/oder das RFID-Element eingerichtet sein zum Durchführen einer Impedanzmessung, vorzugsweise einer Impedanzspektroskopie, und/oder zum Durchführen einer Amperometrie.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren Befüllen der Druckerkartusche mit einem Medium aufweisen.
-
In verschiedenen weiteren Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Bestimmen mindestens einer den Füllstand einer Druckerkartusche repräsentierenden Information bereitgestellt, aufweisend Ermitteln mindestens einer zur Bestimmung des Füllstands der Druckerkartusche dienenden Information mittels eines Füllstandssensors, welcher in einem Aufnahmeraum der Druckerkartusche angeordnet ist; und Übermitteln der mindestens einen Information an ein RFID-Element, welches in oder an der Druckerkartusche angebracht ist.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner Durchführen einer Impedanzmessung, vorzugsweise einer Impedanzspektroskopie, und/oder Durchführen einer Amperometrie mittels des Füllstandssensors und/oder des RFID-Elements zum Ermitteln der mindestens einen Information aufweisen.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner Auslesen der mindestens einen Information von dem RFID-Element mittels einer druckerkartuschenexternen Schnittstelle aufweisen.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren Ermitteln des Füllstands der Druckerkartusche auf Grundlage der mindestens einen Information aufweisen. Dieses kann beispielsweise mittels eines Prozessors erfolgen, welcher mit der druckerkartuschenexternen Schnittstelle gekoppelt ist.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren Ermitteln einer in dem RFID-Element gespeicherten, die Druckerkartusche identifizierenden Information aufweisen.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner Steuern der Füllstandsmessung, die von dem Füllstandssensor durchzuführen ist, mittels des Prozessors aufweisen.
-
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner Steuern der Füllstandsmessung, die von dem Füllstandssensor durchzuführen ist, mittels des Prozessors aufweisen derart, dass die Impedanzmessung bei mindestens zwei verschiedenen Frequenzen durchgeführt wird.
-
In verschiedenen weiteren Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Ermitteln von Information über eine Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen bereitgestellt, wobei das Verfahren Ermitteln einer in dem RFID-Element gespeicherten, die Druckerkartusche eindeutig identifizierenden Information; und Überprüfen der Identität der Druckerkartusche mittels der die Druckerkartusche eindeutig identifizierenden Information aufweist.
-
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Behältnis mit integrierter Füllstandsmessung bereitgestellt, wobei das Behältnis Folgendes aufweisen kann: ein Gehäuse mit einem Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Mediums; ein RFID-Element; einen mit dem RFID-Element gekoppelten Füllstandssensor zum Erfassen des Füllstands des Mediums in dem Aufnahmeraum; und einen Ladungsspeicher, welcher mit dem RFID-Element und dem Füllstandssensor gekoppelt ist und eingerichtet ist, den Füllstandssensor während der Füllstandsmessung mit Energie zu versorgen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
-
Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
-
2 eine Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
-
3 eine Anordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
-
4 ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Bereitstellen einer Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht;
-
5 ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Bestimmen mindestens einer den Füllstand einer Druckerkartusche repräsentierenden Information gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht; und
-
6 ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Ermitteln von Information über eine Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
-
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
-
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
-
In 1 ist eine schematische Druckerkartusche 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Diese weist ein Gehäuse 102 auf mit einem Aufnahmeraum 104 zum Aufnehmen eines Mediums auf. Das Gehäuse 102 kann ein übliches, für einen Einsatz in einem entsprechenden Druckgerät (z. B. Kopiergerät, Laserdrucker usw.) angepasstes Gehäuse sein, welches weitere nicht in 1 explizit dargestellte zu seiner Funktion erforderliche Merkmale aufweist wie etwa Austrittsöffnungen für das Druckmedium. Der Aufnahmeraum 104 innerhalb des Gehäuses 102 kann dem Innenraum des Gehäuses 102 entsprechen oder relativ zu diesem verkleinert sein. Die Druckerkartusche 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist ferner ein RFID-Element 106 und einen mit dem RFID-Element 106 elektrisch gekoppelten Füllstandssensor 108 auf zum Erfassen des Füllstands des Mediums in dem Aufnahmeraum 104. Der Füllstandssensor 108 kann, wie in 1 dargestellt, in dem Gehäuse 102, beispielsweise in dem Aufnahmeraum 104, angeordnet sein. Andernfalls kann der Füllstandssensor 108 auch an einer oder innerhalb einer Außenwand des Gehäuses 102 angeordnet sein, welche gleichzeitig eine Außenwand des Aufnahmeraums 104 sein kann. Die Lage des RFID-Elements 106 kann von der Lage des Füllstandssensors 108 abhängen, so dass beide in einer Außenwand des Aufnahmeraums 104, innerhalb oder außerhalb des Aufnahmeraums 104 angeordnet sein können, um elektrische Durchführungen durch Wände des Aufnahmeraums 104 zu vermeiden.
-
Eine galvanische Verbindung zwischen dem Füllstandssensor 108 und einer Auswerteelektronik bzw. einer Steuerungselektronik, welche sich beispielsweise in der Druckvorrichtung befindet, in der die Druckkartusche 100 eingesetzt ist, ist bei dem hier vorgestellten System nicht erforderlich, da diese drahtgebundene Verbindung zum Datenaustausch und zur Energiebereitstellung drahtlos mittels des RFID-Elements abgewickelt wird. Damit entfällt die aufwendige Montage, bei der elektrische Verbindungen von der Innenseite auf die Außenseite des Gehäuses 102 bereitgestellt werden, bei der insbesondere auf die Dichtheit der Durchführungen geachtet werden muss, damit das Medium nicht ungewollt aus dem Aufnahmeraum 104 austreten kann.
-
Eine beispielhafte Druckerkartusche 200 ist in 2 dargestellt. Elemente, welche bereits in Bezug auf 1 erläutert worden sind, tragen entsprechend gleiche Bezugszeichen und werden nicht erneut beschrieben.
-
Bei der in 2 dargestellten Druckerkartusche 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das RFID-Element einen zur Abwicklung drahtloser Kommunikation eingerichteten Chip 206 oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC: application-specific integrated circuit) auf. Der Chip 206 ist mit einer Antenne 208 elektrisch gekoppelt, die für eine drahtlose Kommunikation basierend auf einer induktiven Wechselwirkung zwischen dieser und einem Magnetfeld eines Lesegerätes ausgelegt ist. Anders ausgedrückt kann der Chip 206 zur Abwicklung der Kommunikation mit einem Lesegerät eingerichtet sein. Durch die Wahl der Geometrie der Antenne 208 kann die drahtlose Kommunikation auf eine bestimmte Frequenz des Kopplungsfeldes hin optimiert werden. Der Chip 206 und die Antenne 208 bilden zusammen eine funktionale Einheit, welche dem RFID-Element 106 aus 1 entspricht. Durch das RFID-Element erfolgt bei der Druckerkartusche 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen die Kommunikation und/oder die Energiebereitstellung drahtlos, also ohne dass eine galvanische Verbindung zu einem Lesegerät und/oder zu einer Energiequelle erforderlich ist.
-
Bei der in 2 dargestellten beispielhaften Druckerkartusche 200 ist der Chip 206 bzw. die anwendungsspezifische integrierte Schaltung zusätzlich mit einem Paar Elektroden 204 elektrisch gekoppelt, mittels welcher eine Impedanzmessung durchgeführt und der Füllstand der Druckerkartusche 200 bestimmt werden kann. In diesem Fall ist der Chip 206 neben seiner Funktion als RFID-Chip zur drahtlosen Kommunikation und/oder Energiebereitstellung zusätzlich auch als Füllstandssensor eingerichtet. Bei der in 2 dargestellten beispielhaften Druckerkartusche 200 ist die den Füllstandssensor ausbildende Logik in dem Chip 206 implementiert, welcher mittels der beiden Elektroden 204 zur Vornahme einer Impedanzmessung eingerichtet ist, um den Füllstand der Druckerkartusche 200 zu ermitteln. Selbstverständlich kann der Füllstandssensor als getrennte elektronische Logikeinheit vorliegen, so dass beispielsweise zwei getrennte Chips oder ICs (integrated circuit – integrierte Schaltung) vorgesehen sein können, welche miteinander elektrisch gekoppelt sind. In dem Fall, dass die Elektroden 204 im Aufnahmeraum 204 angeordnet sind und dadurch in direktem (anders ausgedrückt körperlichem) Kontakt mit dem Medium 202 stehen würden, können sie mit einem dünnen Isolator beschichtet sein. Die isolierende Beschichtung kann zwar das das Messverhalten verändern und sollte bei der Füllstandsbestimmung (Füllstandsermittlung) entsprechend berücksichtigt werden (z. B. herausgerechnet), sie kann aber den Vorteil haben, dass sie die Elektroden 204 vor Korrosionsprozessen schützen kann. Bei einer solchen Ausführungsform eines passivierten Füllstandssensors 108 kann es sich als vorteilhaft erweisen mit Messspannungen und/oder Messströmen höherer Frequenzen zu arbeiten als in dem Fall eines Füllstandssensors 108 ohne Passivierung (d. h. ohne Isolationsschicht), da die zu ermittelnden Kapazitätswerte tendenziell kleiner sind.
-
Der Chip 206, die beiden Elektroden 204 und die Antenne 208 sind in dem in 2 gezeigten Beispiel auf einem Träger 210 angeordnet, bei dem es sich um eine Folie oder ein flexibles Plättchen handeln kann. Wie dargestellt, kann der Träger 210 an einer Wand des Gehäuses 102 befestigt sein, beispielsweise auf dessen Innen- oder Außenseite, oder aber auch innerhalb einer Wand des Gehäuses 102. Der Träger 210 kann jedoch auch beispielsweise innerhalb des Gehäuses 102 an der Decke des Gehäuses 102 oder auch an dessen Boden angebracht sein, wobei der Ort seiner Anbringung durch die Art und Weise, wie der Füllstandssensor den Füllstand bestimmt, gegeben sein kann. Keineswegs ist es jedoch erforderlich, dass das RFID-Element und der Füllstandssensor in Nähe zueinander auf einem gemeinsamen Träger 210 angeordnet sind.
-
Die in 2 dargestellte Druckerkartusche 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise auf einfache Art und Weise ausgehend von einer leeren handelsüblichen Druckerkartusche hergestellt werden, indem eine solche bei der Produktion mit dem RFID-Element 106 und dem Füllstandssensor 108 ausgestattet wird. Da das RFID-Element 106 und der Füllstandssensor 108 sehr kompakt und filigran ausgebildet werden können, beispielsweise als ein integrierter Schaltkreis, wird das Fassungsvermögen des Aufnahmeraums 104 im Wesentlichen nicht verändert, falls sie darin angeordnet sein sollten.
-
Generell kann die Erfassung der Füllhöhe des Mediums 202 im Aufnahmeraum 104 auf unterschiedlichen Messverfahren basieren. Bei der beispielhaften Druckerkartusche 200 in 2 basiert das Messverfahren auf einer Impedanzmessung, bei der beispielsweise die Spannung und/oder der Stromfluss zwischen den beiden Elektroden 204 gemessen werden/wird. In Abhängigkeit von der Füllhöhe des Mediums 202 im Aufnahmeraum 104 sind Teile der beiden Elektroden 204 in Kontakt mit dem Medium 202. Die Leitfähigkeit zwischen den in Kontakt mit dem Medium 202 stehenden Teile der Elektroden 204 ist von der Leitfähigkeit zwischen den nicht in Kontakt mit dem Medium 202 stehenden Teilen der Elektroden 204 unterschiedlich.
-
Somit hängt die ermittelte Leitfähigkeit (d. h. die von der Impedanz invers abhängige Größe) insgesamt von dem Verhältnis zwischen den freiliegenden Teilen der Elektroden 204 und den vom Medium 202 bedeckten Teilen der Elektroden 204 ab, also letzten Endes vom Füllstand des Aufnahmeraums 104. Die Sensorelektroden 204 können, wie in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Druckerkartusche 200 gezeigt, vom Boden des Gehäuses 102 bzw. des Aufnahmeraums 104 vertikal nach oben verlaufend angeordnet sein, wobei sie auch bei Bedarf exakt am Boden des Gehäuses 102 bzw. des Aufnahmeraums 104 beginnen können. Damit kann der Füllstand des Mediums 202 im vom Hersteller vordefinierten Bereich des Aufnahmeraums 104 präzise bestimmt werden. Alternativ können die Sensorelektroden 204 jedoch auch punktuell ausgestaltet sein, so dass nur ein Unterschreiten eines bestimmten Pegels durch das Medium 202 bestimmt werden kann.
-
Der Füllstandssensor 108 kann eingerichtet sein, eine Impedanzspektroskopie (auch als dielektrische Spektroskopie bezeichnet) durchzuführen, also die dielektrische Antwort des Mediums 202 über einen vordefinierten Frequenzbereich oder bei vordefinierten Frequenzen zu ermitteln. Die Impedanzspektroskopie kann generell auf zwei unterschiedliche Weisen durchgeführt werden, mittels der Frequenzbereichsspektroskopie (FDS: frequency domain spectroscopy) oder der Polarisations- und Depolarisationsstrommessung (PDC: polarization depolarization current) durchgeführt werden. Im Allgemeinen kann der Chip 206 eingerichtet sein ein Ansteuersignal für die Sensorelektroden 204 bereitzustellen oder in diese einzuspeisen. Die Frequenz des Ansteuersignals ist von der Frequenz des Kommunikationsfeldes unabhängig und kann beliebig variiert werden, um beispielsweise eine Impedanzspektroskopie durchzuführen.
-
Alternativ kann die Füllstandshöhe beispielsweise auch mittels einer Kapazitätsmessung bestimmt werden. Dazu können die beiden Elektroden 204 als Plattenelektroden eines Kondensators fungieren, wobei die Elektroden 204 generell als Teile der Antenne 208 ausgebildet sein können oder anders ausgedrückt in diese intergiert sein können. Die Kapazität des so ausgebildeten Kondensators ist abhängig vom Füllstand der Patrone, da das sich darin befindende Medium 202 im Vergleich zu Luft eine deutlich höhere relative Permittivität aufweist, welche die zu ermittelnde Kapazität mitbestimmt, Geht man von einem simplen Modell eines Plattenkondensators aus, so kann davon ausgegangen werden, dass die Kapazität mit abnehmendem Füllstand linear abnimmt. Auch wenn der Füllstandssensor 108 und damit die Elektroden 204 an der Außenwand des Aufnahmeraums 104 angeordnet ist/sind und damit nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem Medium sind, so beeinflusst der Füllstand trotzdem die Kapazität, welche sich zwischen den Elektroden 204 einstellt. Dieses ist durch die Feldlinien des Streufeldes des Kondensators begründet, welche durch die Wand des Aufnahmeraums in diesen hineinreichen. Hier kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die vom Streufeld zu durchdringende Wand möglichst dünn ausgebildet ist, um einen möglichst großen Einfluss des Füllstands des Mediums auf die zu ermittelnde Kapazität zu erhalten.
-
Um andererseits den Einfluss auf die zu ermittelnde Kapazität von Materialien oder Feldern zu minimieren, welche von der der Seitenwand des Aufnahmeraums abgewandten Seite auf die Elektroden 204 einwirken können, können die Elektroden 204 auf der dem Gehäuse 102 abgewandten Seite mit einem Isolator beschichtet oder mit einer isolierenden Schicht bedeckt sein und dann noch zusätzlich mit einem Metall beschichtet oder einer metallischen Schicht bedeckt sein. Dadurch kann auf der dem Gehäuse 102 abgewandten Seite näherungsweise eine Äquipotentialfläche als Abschirmung ausgebildet werden, so dass die Kapazität in diese Richtung eine konstante Größe darstellt und von der ermittelten Kapazität abgezogen werden kann oder anderweitig bei der Ermittlung der Kapazität entsprechend berücksichtigt werden kann. Mit anderen Worten kann dann die zu ermittelnde Kapazität nur von Effekten/Einwirkungen von der anderen Richtung her – also vom Aufnahmerum 104 – und damit vom Medium 202 verändert werden.
-
Ferner kann die Füllstandshöhe akustisch bestimmt werden, indem Schallwellen vom Boden oder von der Decke emittiert werden und ihre Transitzeit bestimmt wird, welche sich aus der Transitzeit durch den mit dem Medium 202 gefüllten Teil und aus der Transitzeit durch den übrigen luftgefüllten Teil des Aufnahmeraums 104 zusammensetzt und damit insgesamt von der Füllhöhe abhängig ist. Es kann auch ein optisches Verfahren verwendet werden, in welchem die Abschwächung von ausgestrahlten Strahlen bei der Propagation durch das Volumen des Aufnahmeraums 104 ermittelt wird, wobei der Begriff optisches Verfahren nicht auf Wellenlängen des für den Menschen sichtbaren Lichts beschränkt sein soll, sondern auch andere Wellenlängenbereiche, zumindest benachbarte Wellenlängenbereiche enthalten soll, wie etwa den UV-Bereich oder den IR-Bereich.
-
Unabhängig von der ausgewählten Messmethode können zusätzlich zur Ermittlung eines Parameters zur Bestimmung der Füllhöhe auch weitere Parameter bestimmt werden, voraus beispielsweise die Qualität oder Güte des sich noch im Aufnahmeraum 104 befindlichen Mediums bestimmt werden kann. Aus dem Verlauf oder dem Muster der dielektrischen Antwort und/oder des Absorptions- oder Transmissionsspektrums des Mediums 202 kann beispielsweise ein womöglich einsetzender Zerfalls- oder Zersetzungsprozess des Mediums ermittelt werden, woraus dem Benutzer ein Wechsel der Druckerkartusche 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispiele nahegelegt werden kann. Ferner können weitere Zustände/Parameter des Mediums 202, beispielsweise seine Feuchtigkeit, ermittelt werden und als Grundlage für Warnungen bei schlechter werdender Qualität des verbleibenden Mediums 202 dienen.
-
Die Druckerkartusche 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ferner einen Ladungsspeicher (nicht in 2 dargestellt) aufweisen, welcher mit dem RFID-Tag, also beispielweise mit dem RFID-Element 106 elektrisch gekoppelt ist. Der Ladungsspeicher kann als Pufferspeicher fungieren und zum Zwischenspeichern der aus dem Kommunikationsfeld der Leseeinheit bezogenen Energie eingerichtet sein. Während der tatsächlichen Messung des Füllstandes kann dann das Kommunikationsfeld, beispielsweise das RFID-Feld, ausgeschaltet werden und so sein störender Einfluss auf die Messung eliminiert werden.
-
Der Ladungsspeicher ermöglicht den Betreib des Füllstandssensors bei abgeschaltetem oder nicht vorhandenem Kommunikationsfeld eines Lesegerätes, beispielsweise einem RFID-Feld eines Mobilfunkgerätes, welches sich störend auf die Füllstandsmessung auswirken kann. Der Ladungsspeicher kann während der Kommunikationsphase des RFID-Elements geladen werden. Während der Füllstandsmessung kann der Chip 206 vom Ladungsspeicher mit Energie versorgt werden und die Füllstandsmessung kann unabhängig vom Vorhandensein des Kommunikationsfeldes durchgeführt werden. Da während zur Füllstandsmessung keine Energie aus dem Kommunikationsfeld eines Lesegerätes bezogen werden muss, ist die Antenne 208 sozusagen „freigegeben”. Deshalb können, wenn wie bereits erwähnt, die Elektroden 204 generell als Teile der Antenne 208 ausgebildet sein und während der Füllstandsmessung für diese Aufgabe dediziert verwendet werden.
-
Auf Grundlage der Messung des Füllstandes des Mediums 202 im Aufnahmeraum 104 kann eine präzise Bestimmung des aktuellen Mediumverbrauchs, also beispielsweise eines Toners oder einer Tinte, durchgeführt werden. Diese Information kann genutzt werden, um beispielsweise eine Optimierung der Qualität von Ausdrucken zu erzielen. Es kann sich beispielsweise der Fall ergeben, dass die Füllstandsmessung ermittelt, dass nur noch 50 Seiten mit der momentan eingestellten Druckqualität (z. B. Hochglanzfotoqualität bei 600 dpi) druckbar sind. Wünscht der Benutzer jedoch 80 Seiten und damit mehr Seiten als möglich auszudrucken, so kann eine entsprechend eingerichtete Druckvorrichtung die präzise Information aus der Füllstandsbestimmung verwenden, um den Benutzer darauf hinzuweisen, dass der Ausdruck bei der momentan eingestellten Druckqualität nicht vollständig ausführbar ist. Ferner kann dann dem Benutzer ein Vorschlag gemacht werden, mit welcher Druckqualität der komplette Ausdruck erreicht werden kann (z. B. Fotoqualität bei 300 dpi). Zusätzlich kann die präzise Füllstandsbestimmung beispielsweise in Kopiergeschäften verwendet werden, um den Kunden eine an ihre Ausdrucke angepasste Kostenstruktur anzubieten, da beispielsweise Schwarzweissausdrucke günstiger ausfallen können als Farbdrucke. Darüber hinaus kann die präzise Information aus der Füllstandsmessung verwendet werden, um eine genaue Statistik über die Ausdrucke zu erhalten und so beispielsweise in einem Büro oder einem Kopiergeschäft festzustellen, wie viel Medium (etwa Toner oder Tinte) pro Zeiteinheit oder pro Papiermenge verwendet wird und wie sich das Druckverhalten der Benutzer gestaltet. Gekoppelt mit den weiterführenden Informationen hinsichtlich der Qualität/Güte des noch im Aufnahmeraum 104 verbleibenden Mediums 202 können bei einsetzendem Eintrocknen des Mediums 202 Gegenmaßnahmen getroffen werden, um beispielsweise ein mit zusätzlichen Wartungs-/Instandsetzungskosten verbundenes Verstopfen der Druckköpfe bei Tintenstrahldruckern zu verhindern.
-
Als weitere Option kann das RFID-Element 106 zur Speicherung einer Information eingerichtet sein, mit der die Druckerkartusche 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen genau identifiziert werden kann. Diese Information kann beispielsweise den Herstellernamen, das Herstellungsdatum und/oder Typen von Druckvorrichtungen aufweisen, für welche die Druckerkartusche geeignet ist.
-
Insgesamt kann mit der Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ein reibungsloser, effizienter und qualitativ hochwertiger Druckbetrieb einer Druckvorrichtung gewährleistet werden.
-
In 3 ist eine Anordnung 300 zum Ermitteln von Information über eine Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Die Anordnung 300 weist eine RFID-Leseeinrichtung 304, eine Druckerkartusche 302 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, beispielsweise eine bereits mit Bezug auf 1 und 2 beschriebene Druckerkartusche, und einen Prozessor 310 auf, der mit der RFID-Leseeinrichtung 304 gekoppelt ist und der eingerichtet ist, die Identität der Druckerkartusche 302 mittels der die Druckerkartusche 302 eindeutig identifizierenden Information zu überprüfen.
-
Die RFID-Leseeinrichtung 304 weist eine RFID-Schnittstelle 306 zum Kommunizieren mit der Druckerkartusche 302 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und einen Prozessor 308 auf, der eingerichtet ist zum Ermitteln mindestens einer den Füllstand repräsentierenden Information mittels des RFID-Elements (in 3 nicht explizit dargestellt) der Druckerkartusche 302. Bei dem Prozessor 308 kann es sich um einen Prozessor handeln, welcher als Recheneinheit die Funktionalität der RFID-Schnittstelle 306 unterstützt oder steuert und beispielsweise in einem fertigen RFID-Schnittstellenmodul kommerziell erwerblich sein kann. Bei dem Prozessor 310, welcher mit der RFID-Leseeinrichtung 304 elektrisch gekoppelt ist, kann es sich um einen übergeordneten Prozessor handeln, welcher beispielsweise Teil einer entsprechenden Druckvorrichtung ist und die RFID-Leseeinrichtung 304 als Geräteschnittstelle nutzt, um mit der Druckerkartusche 302 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen drahtlos zu kommunizieren. Insofern kann der in einer Druckvorrichtung integrierte Prozessor 310 zum Steuern der Füllstandsmessung, die von dem Füllstandssensor 108 durchzuführen ist, eingerichtet sein, wobei bei der Füllstandsmessung der Prozessor 308 der RFID-Leseeinrichtung 304 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen die Funktionalität der RFID-Schnittstelle 306 unterstützt oder steuert und den drahtlosen Energie- und/oder Datentransfer zwischen dem RFID-Element und dem Füllstandssensor der Druckerkartusche 302 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und der RFID-Leseeinrichtung 304 ermöglicht. Der drahtlose Energie- und/oder Datentransfer zwischen dem RFID-Element und dem Füllstandssensor der Druckerkartusche 302 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und der RFID-Leseeinrichtung 304 ist in 3 durch die Feldwellen 312 angedeutet.
-
4 zeigt ein Ablaufdiagramm 400, welches ein Verfahren zum Bereitstellen einer gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht, beispielsweise einer kontaktlos füllstandsüberwachten Druckerkartusche. In einem ersten Schritt 402 weist das Verfahren Bereitstellen eines Gehäuses mit einem Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Mediums auf. In einem weiteren Schritt weist das Verfahren Bereitstellen eines RFID-Elements auf. In einem noch weiteren Schritt weist das Verfahren Bereitstellen eines mit dem RFID-Element gekoppelten Füllstandssensors zum Erfassen des Füllstands des Mediums in dem Aufnahmeraum auf.
-
In 5 ist ein Ablaufdiagramm 500 gezeigt, welches ein Verfahren zum Bestimmen mindestens einer den Füllstand einer Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen repräsentierenden Information veranschaulicht. In einem ersten Schritt 502 weist das Verfahren Ermitteln mindestens einer zur Bestimmung des Füllstands der Druckerkartusche dienenden Information mittels eines Füllstandssensors auf, welcher in einem Aufnahmeraum der Druckerkartusche angeordnet ist. In einem weiteren Schritt 504 weist das Verfahren Übermitteln der mindestens einen Information an ein RFID-Element auf, welches in oder an der Druckerkartusche angebracht ist.
-
In 6 ist schließlich ein Ablaufdiagramm 600 dargestellt, welches ein Verfahren zum Ermitteln von Information über eine Druckerkartusche gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht. In einem ersten Schritt 602 weist das Verfahren Ermitteln einer in dem RFID-Element der Druckerkartusche gespeicherten, die Druckerkartusche eindeutig identifizierenden Information auf. In einem weiteren Schritt 604 weist das Verfahren Überprüfen der Identität der Druckerkartusche mittels der die Druckerkartusche eindeutig identifizierenden Information auf.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- ISO/IEC 18000-x (x: 1–7) [0006]
- ISO/IEC 18000-x (x: 1–7) [0013]
