CN104166323B - 处理盒及其显影电压控制电路、显影电压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种处理盒及其显影电压控制电路、显影电压控制方法，该电路包括微控制器，用于检测打印机的打印信号的打印信号检测电路，向微控制器输出信号，将蓄电单元的电压升高后输出的升压电路，接收微控制器输出的信号的电压切换电路，并切换升压电路输出的电压信号或者显影触点所接收的电压信号，电压切换电路向显影辊输出显影电压，其中，显影电压控制电路还设有充电信号检测电路，用于检测打印机的充电信号，并向微控制器输出信号，微控制器接收到充电信号检测电路输出的信号后，向电压切换电路输出信号。该处理盒具有上述的电路，该方法是应用上述电路控制显影电压。本发明的处理盒能适应不同的打印纸张需要，并且减少碳粉浪费。

Description

处理盒及其显影电压控制电路、显影电压控制方法

技术领域

本发明涉及一种打印耗材，尤其是一种用于激光打印机的处理盒以及这种处理盒的显影电压控制电路、显影电压的控制方法。

背景技术

激光打印机是常见的打印设备，为现代化办公提供极大的方便。现有的激光打印机大多使用可拆卸地安装到激光打印机内的处理盒提供打印使用的碳粉，在打印过程中，处理盒装载的碳粉转印在作为打印介质的纸张上，形成所需的图案和文字。

现有的一类处理盒为一体盒，其具有容纳碳粉的碳粉腔以及容纳废碳粉的废粉腔，该类处理盒的结构如图1所示。

参见图1，处理盒具有一个壳体1，壳体1上设有一个手柄15，便于使用者把握。参见图2，处理盒的壳体1由鼓框架11、碳粉腔框架12以及两个端盖13、14组成，其中手柄15位于鼓框架11上。碳粉腔框架12具有一个用于容纳碳粉的碳粉腔，在碳粉腔外设有送粉辊21、显影辊25、出粉刀31。

鼓框架11具有一个废粉腔，用于容纳废旧碳粉，废粉腔外设有感光鼓36、充电辊41以及清洁刮刀48。处理盒组装时，鼓框架11与碳粉腔框架12通过两侧的端盖13、14连接固定，并且鼓框架11、碳粉腔框架12以及端盖13、14围成一个腔体，送粉辊21、显影辊25、出粉刀31、感光鼓36、充电辊41以及清洁刮刀48等部件位于该腔体内。

参见图3，送粉辊21具有一根金属制成的芯轴22，芯轴22外包裹有弹性层23，用于碳粉供给及显影辊25显影后表面碳粉的清洁。在芯轴22的一端连接有导电片24，导电片24延伸到端盖14外。处理盒安装到激光打印机后，导电片24与激光打印机的电触点接触，激光打印机通过电触点向导电片24提供一定的电压，可有效的消除碳粉中部分极性电荷并提供足够的显影偏压的电场力。

类似地，显影辊25也具有一根金属制成的芯轴26，芯轴26外包裹有弹性层27，如海绵、橡胶等，芯轴26的一端也连接有导电片28，导电片28外端延伸到端盖14外。导电片28与激光打印机的电触点连接，接收来自激光打印机的供给的显影电压，因此导电片28的外端为显影触点。处理盒工作时，显影辊25的外表面与碳粉通过静电作用，将碳粉吸附在显影辊25外表面上。

出粉刀31与显影辊25的轴线平行设置，其具有一个刀架32以及安装在刀架32上的刀片33，刀片33用于控制显影辊25外表面上的碳粉层厚度均匀，给予显影辊25作用提供一定的挤压力，使碳粉摩擦带电。刀架32的一端与导电片34连接，导电片34的一端延伸到端盖14外。处理盒安装到激光打印机后，导电片34接收激光打印机的供给电压。

感光鼓36与显影辊25的轴线平行设置，感光鼓36的外表面为感光层，显影辊25外表面的碳粉可转移到感光鼓36的外表面。

按感光鼓36的工作转向看，其上游设有充电辊41，充电辊41具有金属制成的芯轴42，芯轴42外设有导电层43，导电层43与感光鼓36的外表面接触并向感光鼓36供电。芯轴42的一端套装有一个支架44，支架44上安装有弹簧45，弹簧45与导电片46连接。处理盒安装到激光打印机后，导电片46接收激光打印机的供给的电压，并使充电辊41上形成高压的直流电，从而向感光鼓36充电，使感光鼓36外表面带负电。

感光鼓36的下游设有清洁刮刀48，用于刮除转印完毕后残留在感光鼓36外表面的碳粉。

参见图4，显影辊25外表面的碳粉通过电场力转移到感光鼓36的外表面。激光打印机工作时，容纳在碳粉腔内的碳粉通过送粉辊21供给到显影辊25外表面，送粉辊21工作时不断旋转，其旋转方向如图4中箭头A1所示。

送粉辊21与显影辊25的外表面邻接，因此在送粉辊21旋转过程中将吸附在外表面的碳粉转移到显影辊25的外表面，显影辊25工作时也不断旋转，其旋转方向如图4中箭头A2所示。显影辊25旋转过程中，其外表面多余的碳粉将经过出粉刀31的刮除，刀片33刮除吸附在显影辊25外表面过厚的碳粉，从而确保显影辊25外表面碳粉层的厚度，使显影辊25外表面碳粉层厚度均匀。

充电辊41向感光鼓36充电，使感光鼓36外表面均匀地带负电。激光打印机工作时，激光器向感光鼓36表面照射带有图像信息的激光，此过程为曝光过程，在感光鼓36表面被照射的区域形成潜影，即曝光区域电荷消失，呈电中性。

由于感光鼓36上未曝光区域带负电，而曝光区域为电中性，且显影辊25外表面的碳粉也带负电，根据电荷在电场中的原理，显影辊25外表面的碳粉，将在电场力的作用下，由显影辊25外表面移动到感光鼓36上曝光区域。并且，由于非曝光区域的电场力高于的显影偏压，因此显影辊25外表面的碳粉不会移动到感光鼓36外表面的非曝光区域，此过程为显影过程。

最后，作为打印介质的纸张从感光鼓36下方经过，碳粉将转印到纸张上，碳粉经过加热后定影在纸张上，打印工作完成。

感光鼓36完成转印过程后，清洁刮刀48将刮除残留在感光鼓36外表面的碳粉，废粉被收集进入废粉腔，避免影响感光鼓的下一打印工作周期。

从图4可见，显影辊25与感光鼓36之间具有间隙，碳粉是通过电场力跳跃至感光鼓36上，因此称为跳跃式显影。但跳跃式显影过程中，碳粉过早跳跃至感光鼓36上，将造成碳粉浪费，导致废粉量较多，影响碳粉的使用率。因此，现在的部分处理盒上设置显影电压控制电路，如图5所示。

显影电压控制电路具有微控制器50、打印信号检测电路51、升压电路52、蓄电单元53、电压切换电路54，打印信号检测电路51用于检测打印机是否启动，并向微控制器50发出信号。由于打印机启动时将通过电机带动感光鼓36以及显影辊25等旋转，并且显影辊25的端部通常为具有磁性的材料，因此打印信号检测电路51上设置霍尔传感器，在磁性材料旋转时即可以检测到显影辊25旋转，由此判断打印已经开始工作。

在打印机开始工作后，微控制器50控制升压电路52开启，升压电路52将蓄电单元53的低压直流电升高为高压直流电，通常该直流电为正向偏压。升压电路52通过电压切换电路54向显影辊25输出正向偏压，这样，带负电荷的碳粉不能跳跃至感光鼓36上。

经过预定的时间后，打印机执行打印操作，此时微控制器50控制升压电路52关闭，并且电压切换电路54切换至由显影触点55向显影辊25供电，此时，如图6所示，显影触点55接收来自激光打印机的负偏压，显影电压从正向偏压变为负偏压，碳粉即跳跃至感光鼓36上。

但是，激光打印机打印A4纸与A5纸时，从电机启动到执行打印操作的时间不相同，即针对不同大小的纸张进行打印时，从打印信号检测电路51向微控制器50输出信号的时间到电压切换电路54对显影电压进行切换的时间应该是不相同的。然而，由于微控制器50无法识别打印机所打印的纸张大小，通常是设置固定的延时时间，即从打印信号检测电路51向微控制器50输出信号的时间到电压切换电路54对显影电压进行切换的时间是固定的，导致打印尺寸较小的纸张时出现黑条的情况，影响打印质量。

此外，如打印尺寸较小的纸张时，碳粉过早地跳跃至感光鼓36上，将导致碳粉的浪费，影响到碳粉的利用率。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种减少废粉量的处理盒显影电压控制电路。

本发明的另一目的是提供一种能够适用于不同纸张打印的处理盒。

本发明的再一目的是提供一种打印时碳粉利用率较高的处理盒的显影电压控制方法。

为实现上述的主要目的，本发明提供的显影电压控制电路具有微控制器，并设有打印信号检测电路，用于检测打印机的打印信号，并向微控制器输出信号，还设有升压电路，将蓄电单元的电压升高后输出，以及电压切换电路，接收微控制器输出的信号，并根据微控制器输出的信号切换升压电路输出的电压信号或者显影触点所接收的电压信号，电压切换电路向显影辊输出显影电压，其中，显影电压控制电路还设有充电信号检测电路，用于检测打印机的充电信号，并向微控制器输出信号，微控制器接收到充电信号检测电路输出的信号后，向电压切换电路输出信号。

由上述方案可见，微控制器在接收到充电检测电路输出的信号后才控制对显影电压的切换，即在打印机向充电辊加载电压后，才将施加在显影辊的正向偏压切换至负偏压。这样，不需要在接收到打印信号后经过预定时间向显影辊加载负偏压，负偏压加载时间更为精确，避免碳粉的浪费。由于打印机向充电辊加载充电信号的时间是根据不同大小的纸张确定的，这样处理盒可以满足不同大小的纸张打印要求。

为实现上述的另一目的，本发明提供的处理盒具有壳体，壳体具有容纳碳粉的碳粉腔，壳体内还设置有感光鼓、向感光鼓供电的充电辊以及将碳粉传递至感光鼓的显影辊，壳体上还设有电路板，电路板上设有显影电压控制电路，显影电压控制电路具有微控制器，并设有打印信号检测电路，用于检测打印机的打印信号，并向微控制器输出信号，还设有升压电路，将蓄电单元的电压升高后输出，以及电压切换电路，接收微控制器输出的信号，并根据微控制器输出的信号切换升压电路输出的电压信号或者显影触点所接收的电压信号，电压切换电路向显影辊输出显影电压，其中，显影电压控制电路还设有充电信号检测电路，用于检测打印机的充电信号，并向微控制器输出信号，微控制器接收到充电信号检测电路输出的信号后，向电压切换电路输出信号。

由此可见，处理盒的显影电压控制电路上设置充电信号检测电路，可以检测激光打印机向充电辊加载电压的时间，从而确定向显影辊切换加载电压的时间，减少碳粉的浪费，也适应不同大小纸张的打印要求。

为实现上述的再一目的，本发明提供的显影电压控制方法包括微控制器接收打印信号检测电路输出的打印开始信号后，开启升压电路，升压电路向显影辊输出第一显影电压，微控制器接收充电信号检测电路输出的充电开启信号后，关闭升压电路，电压切换电路切换由显影触点向显影辊输出第二显影电压。

由此可见，显影电压控制电路向显影辊加载的显影电压切换时间是根据激光打印机向充电辊加载电压的时间确定，这样可以确保显影电压切换时间精确，避免碳粉浪费，提高碳粉的利用率，也提高处理盒对不同打印纸张的适应性。

优选的方案是，微控制器接收到打印信号检测电路输出的打印开始信号前，微控制器工作在休眠状态。

可见，在打印机未开启前，微控制器处于休眠状态，节省微控制器的电能消耗，延长显影电压控制电路的使用寿命。

附图说明

图1是现有一种处理盒的结构图。

图2是现有处理盒的结构分解图。

图3是现有处理盒的局部分解放大图。

图4是现有处理盒的送粉辊、显影辊、出粉刀、充电辊、感光鼓及清洁刮刀的结构放大示意图。

图5是现有处理盒的显影电压控制电路的电原理框图。

图6是打印信号、充电信号以及显影信号的时序图。

图7是本发明处理盒实施例的结构分解图。

图8是本发明显影电压控制电路实施例的电原理框图。

图9是应用本发明显影电压控制方法实施例时打印信号、充电信号以及显影信号的时序图。

图10是本发明显影电压控制方法实施例的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见图7，本发明的处理盒具有壳体70，壳体70的一侧设有端盖71，并且壳体70由鼓框架、碳粉腔框架组成，碳粉腔框架具有容纳碳粉的碳粉腔，在壳体70内设有送粉辊、显影辊、出粉刀、充电辊、感光鼓以及清洁刮刀。

在端盖上设有多个电触点，包括充电触点、显影触点等，充电辊的一端与充电触点连接，并通过充电触点接收激光打印机提供的充电电压，充电辊向感光鼓供电。显影触点设置于端盖上，接收激光打印机输出的显影电压，通常，激光打印机输出的显影电压为负偏压，显影辊利用负偏压将碳粉传递至感光鼓上。本实施例中，显影触点并不是直接与显影辊电连接，而是经过显影电压控制电路与显影辊连接。

在壳体70上还设有电路板72，电路板72位于端盖71的内侧，且电路板72上设有显影电压控制电路。参见图8，显影电压控制电路具有微控制器60、打印信号检测电路61、升压电路62、蓄电单元63、电压切换电路64、充电信号检测电路65。

打印信号检测电路61用于检测打印机的打印信号。打印机启动工作时，打印机内的电机转动并带动感光鼓、显影辊转动，由于显影辊的端部设置有磁性体，显影辊旋转时磁性体随即转动，因此通过检测磁性体的转动信号即可以判断打印机是否启动。本实施例中，打印信号检测电路61设置有霍尔传感器，用于检测磁性体的旋转信号。当霍尔传感器检测到有磁性体的旋转信号时，判断打印机产生打印信号，从而向微控制器60发出信号。

蓄电单元63为蓄电池或者电容等具有蓄电能力的器件，升压电路62用于将蓄电单元63输出的低压直流电升高为电压较高的直流电，升压后的直流电可以是100伏左右的直流电。因此，升压电路62输出的电压为正向偏压。

充电信号检测电路65用于检测打印机是否向充电辊输出电压，因此充电信号检测电路65与处理盒上的充电触点电连接，并采集充电触点的电压信号。一旦充电触点上有电压信号产生，即判断打印机向充电辊输出电压，充电信号检测电路65向微控制器60输出信号。

电压切换电路64接收升压电路62输出的电压，并接收显影触点67输出的电压。显影触点67接收的来自打印机的电压为负偏压，因此电压切换电路64分别接收来自升压电路62的正向偏压以及来自显影触点67的负偏压。此外，电压切换电路64向显影辊66输出显影电压，电压切换电路64根据微控制器60输出的信号切换向显影辊66输出的显影电压，因此电压切换电路64相当于一个选择开关，选择显影辊66与电压切换电路64连通或者选择显影辊66与显影触点67连通。

下面结合图9与图10说明显影控制电路的工作流程。首先，微控制器60初始化，即设置运行参数，也就是执行步骤S1。然后，打印信号检测电路61判断是否接收到打印信号，即霍尔传感器是否检测到磁性体旋转的信号，如接收到打印信号，表示打印机的电机已经启动，向微控制器发出打印开始信号。微控制器60执行步骤S3，开启升压电路62，由升压电路62将蓄电单元63的电压升高，并通过电压切换电路64向显影辊66输出高压的正向偏压。

如图9所示，打印信号检测电路61在t1时刻检测到打印信号，显影电压控制电路向显影辊66输出的显影电压由0变为正向偏压，此时碳粉无法跳跃至感光鼓。

接着，充电信号检测电路65执行步骤S4，判断是否接收到充电信号，如接收到充电信号，执行步骤S5，向微控制器60发出充电开始信号，微控制器60关闭升压电路62，并且向电压切换电路64发出信号，电压切换电路64切换输出至显影辊66的显影电压，即停止由升压电路62向显影辊66供电，由显影触点67向显影辊66供电。并且，打印过程中，显影触点67接收来自激光打印机的负偏压。

从图9可见，在t2时刻，充电信号检测电路65检测到充电信号后，显影电压控制电路输出至显影辊66的显影电压由正向偏压变为负偏压，碳粉在负偏压的作用下从显影辊66跳跃至感光鼓上。

如步骤S4中，充电信号检测电路没有检测到充电信号，微控制器60返回执行步骤S2，判断是否检测到打印信号。

执行步骤S5后，充电信号检测电路65执行步骤S6，判断是否检测到充电信号，如检测到，则继续执行步骤S5，否则，表示打印机停止向充电辊供电，打印机的打印操作结束，微控制器60执行步骤S7，开启升压电路62，电压切换电路64切换至由升压电路62向显影辊66供电，碳粉无法跳跃至感光鼓上。

如图9所示，在t3时刻下，充电信号检测电路65检测不到充电信号后，显影电压控制电路输出的显影电压从负偏压变为正向偏压。

接着，打印信号检测电路执行步骤S8，判断是否检测到打印信号，如检测到打印信号，则返回执行步骤S7，否则，表示打印机已经停止工作，则执行步骤S9，关闭升压电路，显影电压控制电路不向显影辊66输出电压。如图9所示的，在t4时刻，显影电压控制电路停止向显影辊66输出电压后，显影电压为0。

步骤S2在，如打印信号检测电路61没有检测到打印信号，则执行步骤S10，微控制器60关闭升压电路，并且停止向显影辊66输出正向偏压。随后，微控制器60执行步骤S11，进入休眠状态，节省微控制器60所消耗的电能。

由于显影电压控制电路根据充电信号检测电路是否检测到充电信号来确定向显影辊提供显影偏压的切换时间，由于打印机向充电辊供电后马上执行打印操作，因此在接收到充电信号后才向显影辊加载负偏压，可以确保及时的打印操作，碳粉不会提前跳跃至感光鼓上，减少碳粉的浪费。

并且，由于打印机会根据打印纸张的大小精确计算向充电辊、显影辊加载电压的时间，因此根据充电辊接收到充电信号的时间来确定向显影辊加载显影电压的切换时间能够确保处理盒可以根据不同大小的打印纸张执行打印操作，避免针对不同大小的纸张打印出现打印质量问题。

当然，上述方案仅是本发明较佳的实施方案，实际应用时，还可以有更多的变换，例如微控制器可以为专用的集成电路，也可以是单片机等芯片；或者，打印信号检测电路使用位置传感器来检测感光鼓齿轮或者显影辊齿轮的转动信号来确定打印机是否开启，这些改变并不影响本发明的实施。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如蓄电单元的改变、微控制器进入休眠模式时间的改变等微小的变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.显影电压控制电路，包括

微控制器；

打印信号检测电路，用于检测打印机的打印信号，并向所述微控制器输出信号；

升压电路，将蓄电单元的电压升高后输出；

电压切换电路，接收所述微控制器输出的信号，并根据所述微控制器输出的信号切换所述升压电路输出的电压信号或者显影触点所接收的电压信号，所述电压切换电路向显影辊输出显影电压；

其特征在于：

所述显影电压控制电路还设有充电信号检测电路，用于检测打印机的充电信号，并向所述微控制器输出信号，所述微控制器接收到所述充电信号检测电路输出的信号后，向所述电压切换电路输出信号。

2.根据权利要求1所述的显影电压控制电路，其特征在于：

所述打印信号检测电路具有霍尔传感器。

3.根据权利要求1或2所述的显影电压控制电路，其特征在于：

所述充电信号检测电路与充电触点电连接。

4.处理盒，包括

壳体，所述壳体具有容纳碳粉的碳粉腔，所述壳体内还设置有感光鼓、向所述感光鼓供电的充电辊以及将碳粉传递至所述感光鼓的显影辊；

所述壳体上还设有电路板，所述电路板上设有显影电压控制电路，所述显影电压控制电路具有：

微控制器；

打印信号检测电路，用于检测打印机的打印信号，并向所述微控制器输出信号；

升压电路，将蓄电单元的电压升高后输出；

电压切换电路，接收所述微控制器输出的信号，并根据所述微控制器输出的信号切换所述升压电路输出的电压信号或者显影触点所接收的电压信号，所述电压切换电路向所述显影辊输出显影电压；

其特征在于：

所述显影电压控制电路还设有充电信号检测电路，用于检测打印机的充电信号，并向所述微控制器输出信号，所述微控制器接收到所述充电信号检测电路输出的信号后，向所述电压切换电路输出信号。

5.根据权利要求4所述的处理盒，其特征在于：

所述打印信号检测电路具有霍尔传感器。

6.根据权利要求4或5所述的处理盒，其特征在于：

所述充电信号检测电路与充电触点电连接。

7.应用如权利要求1的显影电压控制电路实施的显影电压控制方法，包括

微控制器接收打印信号检测电路输出的打印开始信号后，开启升压电路，所述升压电路向显影辊输出第一显影电压；

微控制器接收充电信号检测电路输出的充电开启信号后，关闭所述升压电路，电压切换电路切换由显影触点向所述显影辊输出第二显影电压。

8.根据权利要求7所述的显影电压控制方法，其特征在于：

所述微控制器接收到所述打印信号检测电路输出的打印开始信号前，所述微控制器工作在休眠状态。

9.根据权利要求7或8所述的显影电压控制方法，其特征在于：

所述微控制器接收所述充电信号检测电路输出的充电开启信号消失后，开启所述升压电路，所述升压电路向显影辊输出所述第一显影电压。

10.根据权利要求7或8所述的显影电压控制方法，其特征在于：

所述微控制器接收到所述打印信号检测电路输出的打印开始信号消失后，关闭所述升压电路。