CN100440062C - 墨粉量级别传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供墨粉量级别传感器，其包括：压电振荡传感器，具有金属振板、压电盘及反馈端，位于墨粉盒内的规定位置，当墨粉盒内的墨粉量未达到标准墨粉量级别且压电盘被施加电流时反馈端输出第1信号；振荡控制单元，接受第1信号，在压电盘因第1信号而未被施加电流时使反馈端输出第2信号，在压电盘因第2信号而通电流时使反馈端输出第1信号，使得反馈端输出振荡信号；滤波单元，对振荡信号进行滤波后输出直流信号；延迟单元，若直流信号在标准时间段保持不变且持续保持为有效值则输出有效的延迟信号，若直流信号无效或在标准时间段可变则输出无效的延迟信号；检测单元，若延迟信号有效则检测到墨粉量未达标准墨粉量级别并输出有效输出信号。

Description

墨粉量级别传感器
技术领域
本发明涉及墨粉量级别传感器，尤其是检测如使用墨粉印刷图像的复印机、打印机或传真等办公单元中图像形成单元的墨粉盒内的墨粉量且检测墨粉量是否为标准墨粉量级别以下并告知用户的墨粉量级别传感器。
背景技术
复印机或激光打印机将需要印刷的图像数据发射到感光体上形成潜像并通过显像机从而潜像部分沾上墨粉。当纸张从喷射器与加料机(charger)之间通过时沾上墨粉，并通过固定墨辊加热和加压从而完成印刷操作。墨粉作为耗材，对于复印机或激光打印机检测墨粉量的传感器必不可少。
过去通过墨粉盒内安装墨粉检测用压电传感器或光传感器检测墨粉量或计印刷纸张数检测墨粉量。
例如压电传感器，当墨粉量充足时依靠墨粉的负荷使得压电传感器中通规定电流从而检测到有墨粉，若墨粉量为标准墨粉量级别以下则压电传感器不工作进而电流断开从而检测到没有墨粉。此外，将由光传感器构成的发光单元和受光单元安装到墨粉盒中的规定位置，当墨粉量充足时受光单元不能检测到由发光单元发射的光从而受光单元不通电；若没有墨粉，则受光单元可检测到发光单元的光并通电流从而检测到墨粉量不足。
对于上述过去的墨粉量检测传感器，为了防止因复印机或打印机装上墨粉盒的情况下长时间不起动而造成墨粉盒内的墨粉凝固从而不可能向硒鼓平稳地提供墨粉且阻碍图像印刷质量，在墨粉盒内安装墨粉搅拌机使其利用复印机或打印机起动时的动力使墨粉顺利混合。此时，即使墨粉量充足，但因完全未考虑随着拌翅的旋转而流动的墨粉量从而检测到墨粉量不足进而造成墨粉的浪费，不能够正确检测墨粉量。
发明内容
为达到上述目的，本发明的墨粉量级别传感器由以下单元组成：
压电振荡传感器(10)，其具有金属振板(C)、压电盘(D)及反馈端(F)，且位于墨粉盒(2)内的规定位置，当墨粉盒(2)内的墨粉量未达到标准墨粉量级别(LV)且当压电盘(D)被施加电流时，由反馈端(F)输出第1信号(S1)；
振荡控制单元(20)，其接受第1信号，在因上述第1信号而使得压电盘未被施加电流时则使上述反馈端将输出第2信号，在因上述第2信号而使得压电盘中通电流时则使上述反馈端输出第1信号，从而使上述压电振荡传感器的反馈端输出由第1信号到第2信号以一定周期振荡的振荡信号(OSC)；
滤波单元(30)，其对振荡信号进行滤波后输出直流信号(DC)；
延迟单元(40)，若直流信号(DC)在标准时间段保持不变且持续保持为有效值则输出有效的延迟信号(DL)，若直流信号(DC)无效或在标准时间段直流信号(DC)为可变信号时则输出无效的延迟信号(DL)；
检测单元(50)，若延迟信号有效则检测到上述墨粉盒的墨粉量未达到标准墨粉量级别并输出有效输出信号(OUT)。
上述振荡控制单元由以下部件组成：第1电阻，该第1电阻的一个端子连接到第1供给电压，该第1电阻的另一端子连接到压电盘；第1晶体管，该第1晶体管具有基端、发射器端及集电极端，且该基端连接到上述反馈端，该集电极端连接到上述第1电阻的上述另一个端子，该发射器端连接到输出振荡信号；第2电阻，该第2电阻的一个端子连接到上述第1晶体管的发射器端，该第2电阻的另一个端子连接到上述金属振板；以及第3电阻，该第3电阻的一个端子连接到上述第2电阻的上述另一个端子，该第3电阻的另一个端子连接到第2供给电压。
上述滤波单元由以下部件组成：第1电容器，该第1电容器的一个端子连接到上述振荡信号，该第1电容器的另一个端子连接到直流信号；第4电阻，该第4电阻的一个端子连接到上述直流信号，该第4电阻的另一个端子连接到第2供给电压；以及二极管，该二极管具有阳极和阴极，且该阴极连接到直流信号，该阳极连接到第2供给电压。
上述延迟单元由以下部件组成：第5电阻，该第5电阻的一个端子连接到直流信号，该第5电阻的另一个端子连接到延迟信号；第2电容器，该第2电容器的一个端子连接到延迟信号，该第2电容器的另一个端子连接到第2供给电压；以及第6电阻，该第6电阻的一个端子连接到延迟信号，该第6电阻的另一个端子连接到上述第2供给电压。
上述检测单元由以下部件组成：提拉电阻，该提拉电阻的一个端子连接到第1供给电压，该提拉电阻的另一个端子连接到输出输出信号；比较单元，该比较单元接受延迟单元的输出延迟信号和标准电压，若延迟信号大于标准电压则输出有效的比较信号；及第2晶体管，该第2晶体管具有基端、发射器端及集电极端，且该基端连接到比较信号，该集电极端连接到上述提拉电阻的上述另一个端子，该发射器端连接到第2供给电压。
本墨粉量级别传感器目的在于提供使用靠自身振荡单元检测振荡墨粉有无的压电振荡传感器，且考虑因墨粉搅拌机起动随着搅拌翅流动的墨粉量从而正确检测墨粉盒内的墨粉量的墨粉量级别传感器。
本发明的墨粉量级别传感器使用根据自身振荡单元检测振荡墨粉有无的压电振荡传感器，且考虑因墨粉搅拌机的起动而随搅拌翅流动的墨粉量从而正确检测墨粉盒内的墨粉量。
附图说明
图1为本发明的墨粉量级别传感器结构图；
图2为图1的工作时序图；
图3为本发明的压电振荡传感器的结构图；
图4a或图4e为墨粉盒内安装压电振荡传感器的简图；以及
图5为表示墨粉搅拌机结构的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本墨粉量级别传感器进一步说明。
图1为本墨粉量级别传感器的原理图。
图1中本发明的墨粉量级别传感器由以下几个单元组成：
压电振荡传感器(10)，其具有金属振板(C)，压电盘(D)及反馈端(F)，且位于墨粉盒(2)内的规定位置，当墨粉盒(2)内的墨粉量未达到标准墨粉量级别(LV)且压电盘(D)被施加电流时，由反馈端(F)输出第1信号(S1)；
振荡控制单元(20)，其接受第1信号，在因上述第1信号而使得压电盘未被施加电流时则使上述反馈端输出第2信号，在因上述第2信号而使得在压电盘中通电流时则使上述反馈端输出第1信号，从而使上述压电振荡传感器的反馈端输出由第1信号到第2信号以一定周期振荡的振荡信号；
滤波单元(30)，其对振荡信号(OSC)进行滤波后输出直流信号(DC)；
延迟单元(40)，其若直流信号(DC)在标准时间段保持不变且持续保持为有效值则输出有效的延迟信号(DL)，若直流信号(DC)无效或在标准时间段直流信号(DC)为可变信号时则输出无效的延迟信号(DL)；
检测单元(50)，其若延迟信号有效则检测到上述墨粉盒的墨粉量未达到标准墨粉量级别并输出有效输出信号(OUT)。
振荡控制单元(20)由以下部分构成：第1电阻(R1)，该第1电阻(R1)的一个端子连接到第1供给电压(Vcc)，该第1电阻(R1)的另一个端子连接到压电盘(D)；第1晶体管(Q1)，该第1晶体管(Q1)具有基端、发射器端及集电极端，且该基端连接到反馈端(F)，该集电极端连接到上述第1电阻(R1)的上述另一个端子，该发射器端连接到输出振荡信号(OSC)；第2电阻(R2)，该第2电阻(R2)的一个端子连接到第1晶体管(Q1)的发射器端，该第2电阻(R2)的另一个端子连接到金属振板(C)；以及第3电阻(R3)，该第3电阻(R3)的一个端子连接到上述第2电阻(R2)的上述另一个端子，该第3电阻(R3)的另一个端子连接到第2供给电压(Vss)。
滤波器(30)由以下部分构成：第1电容器(C1)，该第1电容器(C1)的一个端子连接到振荡信号(OSC)，该第1电容器(C1)的另一端子连接到直流信号(DC)；第4电阻(R4)，该第4电阻(R4)的一个端子连接到直流信号(DC)，该第4电阻(R4)的另一个端子连接到第2供给电压(Vss)；以及二极管，该二极管具有阳极端和阴极端，且该阴极端连接到直流信号(DC)，该阳极端连接到第2供给电压(Vss)。
延迟单元(40)由以下部分构成：第5电阻(R5)，该第5电阻(R5)的一个端子连接到直流信号(DC)，该第5电阻(R5)的另一个端子连接到延迟信号(DL)；第2电容器(C2)，该第2电容器(C2)的一个端子连接到延迟信号(DL)，该第2电容器(C2)的另一个端子连接到第2供给电压(Vss)；以及第6电阻(R6)，该第6电阻(R6)的一个端子连接到延迟信号(DL)，该第6电阻(R6)的另一个端子连接到第2供给电压(Vss)。
检测单元(50)由以下部分构成：提拉电阻(RP)，该提拉电阻(RP)的一个端子连接到第1供给电压(Vcc)，该提拉电阻(RP)的另一个端子连接到输出输出信号(OUT)；比较器(51)，该比较器(51)接受延迟单元(40)的输出延迟信号(DL)和标准电压(Vref)，若延迟信号(DL)大于标准电压(Vref)则输出激活的比较信号(CP)；以及第2晶体管(Q2)，该第2晶体管(Q2)具有基端，发射器端及集电极，且该基端连接到比较信号(CP)，该集电极端连接到上述提拉电阻(RP)的上述另一个端子，该发射器端连接到第2供给电压(Vss)。
如图4a或图4e所示，复印机或激光打印机中装有墨粉的墨粉盒(2)内的一侧壁上安装本发明的压电振荡传感器(10)。此时压电振荡传感器(10)的金属振板(C)应与墨粉接触。如图3所示，该压电振荡传感器(10)由金属振板(C)、压电盘(D)及反馈端(F)组成。若供给电源，则压电盘(D)上加上第1供给电压(Vcc)进而通电流，金属振板(C)则开始振荡，并由反馈端(F)输出以一定周期振荡的振荡信号。
若墨粉盒(2)内的墨粉(1)为标准墨粉量级别(LV)以上，则因墨粉(1)的重量而使金属振板(C)不能振荡进而反馈端(F)将输出低逻辑值。即，压电振荡传感器(10)检测墨粉盒(2)内的墨粉(1)量是否为标准墨粉量级别(LV)以下，若是，则由反馈端(F)输出以规定周期振荡的振荡信号。
如图1及图4a所示，若供给电压，则通过第1电阻(R1)将在第1供给电压(Vcc)和压电盘(D)中通电流，因此应由压电振荡传感器(10)的反馈端(F)输出以规定周期振荡的振荡信号，但因墨粉盒(2)内的墨粉量超过标准墨粉量级别(LV)，压电振荡传感器(10)的金属振板(C)不能振荡从而不能强制由反馈端(F)输出振荡信号，将输出低逻辑值。若如图4e所示当压电盘(D)中通电流，因持续使用墨粉(1)而造成墨粉盒(2)内的墨粉(1)量少于标准墨粉量级别(LV)时，则由压电振荡传感器(10)的反馈端(F)输出以规定周期振荡的振荡信号。
如图1及图4a所示，若通过第1电阻(R1)压电盘(D)中通电流且墨粉盒(2)内的墨粉(1)量超过标准墨粉量级别(LV)，则压电振荡传感器(10)强制性地使反馈端(F)不输出任何信号进而使振荡控制单元(20)的第1晶体管(Q1)变为截止(OFF)，且振荡控制单元(20)的输出振荡信号(OSC)为与第2供给电压(Vss)相同的接地电压。因此作为滤波器(30)输出的直流信号(DC)将输出低逻辑值，且因不能通过具有低逻辑值的直流信号(DC)对第2电容器(C2)充电，使得延迟单元(40)的输出延迟信号(DL)为低逻辑值。作为检测单元(50)的比较器(51)输出的比较信号(CP)输出无效的低逻辑值信号，因此第2晶体管(Q2)将置为截止(OFF)。如图2的工作时序图中所示，0到T1的时间段作为检测单元(50)输出的输出信号(OUT)因提拉电阻(RP)而输出高逻辑值。
图5为表示墨粉搅拌机结构的结构图。
图5中墨粉搅拌机(101)由贯通墨粉盒(2)内的墨粉盒(2)而装的旋转轴(104)和搅拌翅(102)以及搅拌垫(103)构成。利用打印机或复印机起动时的动力旋转旋转轴(104)搅拌翅(102)和搅拌垫(103)随之旋转。随着搅拌翅(102)和搅拌垫(103)的旋转，墨粉盒(2)内的墨粉(1)顺利混合从而防止墨粉(1)的凝固。
如图4e所示，即使因持续使用墨粉(1)造成墨粉盒(2)内的墨粉少于(1)标准墨粉量级别(LV)，且墨粉搅拌机(101)也被起动，但是当随搅拌翅(102)流动的墨粉(1)完全没有压金属振板(C)时，压电盘(D)中将通电流，从而压电振荡传感器(10)的反馈端(F)输出将第1晶体管(Q1)置为导通(ON)的信号。因第1晶体管(Q1)为导通(ON)，通过第1晶体管(Q1)、第2电阻(R2)及第3电阻(R3)由第1供给电压(Vcc)到第2供给电压(Vss)将通电流。此时，压电振荡传感器(10)的压电盘(D)中不通电流，金属振板(C)上将加上因第2电阻(R2)和第3电阻(R3)而分配的一定电压。从而反馈端(F)将输出使第1晶体管(Q1)为截止(OFF)的信号。当第1晶体管(Q1)为截止(OFF)时，压电振荡传感器(10)的压电盘(D)中再次通电流使得反馈端(F)再次输出使第1晶体管(Q1)被置为导通(ON)的信号。即根据第1晶体管(Q1)的导通(ON)或截止(OFF)状态，作为振荡控制单元(20)输出的振荡信号(OSC)如图2中的工作时序图所示在T7时刻由第1信号(S1)转换到第2信号(S2)继续输出以一定周期振荡的信号。
滤波器(30)因以一定周期振荡的振荡信号(OSC)将输出取高逻辑值的直流信号(DC)。通过滤波器(30)的二极管(D)将不规则的振荡信号(OSC)转换为一定的信号。因直流信号(DC)持续取高逻辑值，经过由第5电阻(R5)和第2电容器(C2)的时间常数而定的标准时间2秒或3秒钟后，即在T8时刻以第1供给电压(Vcc)向第2电容器(C2)充电，作为延迟单元(40)输出的延迟信号(DL)将输出高逻辑值。比较器(51)因取高逻辑值的延迟信号(DL)而输出取高逻辑值的有效的比较信号(CP)，第2晶体管(Q2)则因有效的比较信号(CP)被置为导通(ON)，从而作为检测单元(50)输出的输出信号(OUT)将输出有效的低逻辑值使用户知道墨粉盒(2)内墨粉不足。
如图4b或图4d所示，尽管墨粉盒(2)内的墨粉(1)少于标准墨粉量级别(LV)，但当因墨粉搅拌机(101)的起动而随搅拌翅(102)流动的墨粉(1)压金属振板(C)时其工作如下：
首先如图4b所示，墨粉搅拌机(101)从起动之初开始就同图4c中所示的那样当搅拌轴(104)旋转半圈时墨粉盒(2)内的墨粉(1)没有加压到金属振板(C)，因此如同图4e所示振荡控制单元(20)输出以一定周期振荡的振荡信号(OSC)，而滤波器(30)将输出取高逻辑值的直流信号(DC)。如图4d所示，因墨粉搅拌机(101)的起动而旋转的搅拌轴(104)旋转1圈时金属振板(C)被随搅拌翅(102)而流动的墨粉(1)加压使金属振板(C)不振荡，从而压电振荡传感器(10)强制性地使反馈端(F)不输出任何信号，且振荡控制单元(20)的第1晶体管(Q1)被置为截止(OFF)，使得振荡控制单元(20)的输出振荡信号(OSC)变为与第2供给电压(Vss)相同的接地电压。
即，尽管墨粉盒(2)内的墨粉(1)量为标准墨粉量级别(LV)以下，随着墨粉搅拌机(101)的起动搅拌轴(104)将旋转，而随搅拌翅(102)流动的墨粉(1)或使金属振板(C)不振荡或振荡，因此振荡控制单元(20)的输出振荡信号(OSC)在如图2所示的T1到T2的时间段、T3到T4的时间段输出以一定周期振荡的信号，而在T2到T3的时间段、T4到T5的时间段输出低逻辑值。一般来说，因为搅拌轴(104)旋转一圈大约需要2秒钟，所以每到半圈时即在经过1秒钟之前振荡信号(OSC)的输出由以一定周期振荡的信号改为低逻辑值。
如图2所示，作为滤波器(30)输出的直流信号(DC)从T1(T3)到T2(T4)的时间段输出高逻辑值，而从T2(T4)到T3(T5)的时间段将输出低逻辑值，即使从T1(T3)到T2(T4)时间段直流信号(DC)取高逻辑值，可通过设定延迟单元(40)的第5电阻(R5)第2电容器(C2)的时间常数值，使得从T1(T3)到T2(T4)的时间段第2电容器(C2)不能通过第1供给电压(Vcc)充电从而延迟单元(40)的输出延迟信号(DL)为低逻辑值。作为检测单元(50)输出的输出信号(OUT)通过提拉电阻(RP)输出高逻辑值。
本墨粉量级别传感器中的压电振荡传感器(10)依靠压电振荡传感器(10)的反馈端(F)和振荡控制单元(20)可自行振荡，因此与过去技术相比不需要额外的振荡电路来产生压电传感器的振荡信号，且因考虑到墨粉搅拌机(101)的工作，即使墨粉量为标准墨粉量级别(LV)以下，但若随搅拌翅(102)而流动的墨粉(1)能够充分加压到金属振板上(C)时，使检测单元(50)输出取高逻辑值的输出信号(OUT)，从而告诉用户墨粉盒(2)内的墨粉(1)量并非不足，若因持续使用墨粉造成墨粉量为标准墨粉量级别(LV)以下，且因墨粉搅拌机(101)的工作而随搅拌翅(102)流动的墨粉(1)不能加压到金属振板(C)时，使检测单元(50)输出取低逻辑值的输出信号(OUT)，从而告诉用户墨粉盒(2)内的墨粉(1)量不足，由此可防止不必要的浪费且可正确检测墨粉量级别。

Claims (6)

1、一种墨粉量级别传感器，其特征在于，该墨粉量级别传感器由以下单元组成：
压电振荡传感器(10)，其具有金属振板(C)、压电盘(D)及反馈端(F)，且位于墨粉盒(2)内的规定位置，当墨粉盒(2)内的墨粉量未达到标准墨粉量级别(LV)且当压电盘(D)被施加电流时，由反馈端(F)输出第1信号(S1)；
振荡控制单元(20)，其接受第1信号，在因上述第1信号而使得压电盘未被施加电流时则使上述反馈端输出第2信号，在因上述第2信号而使得压电盘中通电流时则使上述反馈端输出第1信号，从而使得上述压电振荡传感器的反馈端输出由第1信号到第2信号以一定周期振荡的振荡信号(OSC)；
滤波单元(30)，其对振荡信号(OSC)进行滤波后输出直流信号(DC)；
延迟单元(40)，若直流信号(DC)在标准时间段保持不变且持续保持为有效值则输出有效的延迟信号(DL)，若直流信号(DC)无效或在标准时间段直流信号(DC)为可变信号时则输出无效的延迟信号(DL)；
检测单元(50)，若延迟信号有效，则检测到上述墨粉盒的墨粉量未达到标准墨粉量级别并输出有效输出信号(OUT)。
2、如权利要求1所述的墨粉量级别传感器，其特征在于，振荡控制单元由以下元件组成：
第1电阻，该第1电阻的一个端子连接到第1供给电压，该第1电阻的另一个端子连接到压电盘；
第1晶体管，该第1晶体管具有基端、发射器端及集电极端，且该基端连接到上述反馈端，该集电极端连接到上述第1电阻的上述另一个端子，该发射器端连接到输出振荡信号；
第2电阻，该第2电阻的一个端子连接到上述第1晶体管的发射器端，该第2电阻的另一个端子连接到上述金属振板；以及
第3电阻，该第3电阻的一个端子连接到上述第2电阻的上述另一个端子，该第3电阻的另一个端子连接到第2供给电压。
3、如权利要求1所述的墨粉量级别传感器，其特征在于，滤波单元由以下元件组成：
第1电容器，该第1电容器的一个端子连接到上述振荡信号，该第1电容器的另一个端子连接到直流信号；
第4电阻，该第4电阻的一个端子连接到上述直流信号，该第4电阻的另一个端子连接到第2供给电压；以及
二极管，该二极管具有阳极和阴极，且该阴极连接到直流信号，该阳极连接到第2供给电压。
4、如权利要求1所述的墨粉量级别传感器，其特征在于，延迟单元由以下元件组成：
第5电阻，该第5电阻的一个端子连接到直流信号，该第5电阻的另一个端子连接到延迟信号；
第2电容器，该第2电容器的一个端子连接到延迟信号，该第2电容器的另一个端子连接到第2供给电压；以及
第6电阻，该第6电阻的一个端子连接到延迟信号该第6电阻的另一个端子连接到上述第2供给电压。
5、如权利要求1所述的墨粉量级别传感器，其特征在于，检测单元由以下元件组成：
提拉电阻，该提拉电阻的一个端子连接到第1供给电压，该提拉电阻的另一个端子连接到输出输出信号；
比较单元，该比较单元接受上述延迟单元的输出延迟信号和标准电压，若延迟信号大于标准电压则输出激活的比较信号；以及
第2晶体管，该第2晶体管具有基端、发射器端及集电极端，且该基端连接到上述比较信号，该集电极端连接到上述提拉电阻的上述另一个端子，该发射器端连接到第2供给电压。
6、如权利要求1所述的墨粉量级别传感器，其特征在于，所述标准时间段为2秒或3秒。
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