CN1099619C - 使用光检测器检测色粉状态的方法 - Google Patents

使用光检测器检测色粉状态的方法 Download PDF

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Abstract

一种使用光检测器检测激光打印机中色粉状态的方法，该方法包括在特定时间内对光检测器产生的信号取样的步骤；按照整数算法增加或减少计数器的值；将计数器的最终数值与参考值比较；根据比较的结果在显示设备上显示打印机中色粉的状态等步骤。本方法能适用于相对便宜的光检测器。因为由该光检测器产生的加杂(noise-ridden)信号能被有效地滤除，本方法成本低而且性能可靠。

Description

使用光检测器检测 色粉状态的方法
本发明一般涉及一种用于检测打印机中打印材料的含量的方法，具体地说，涉及一种有效利用光检测器(photosensor)精确检测激光打印机中色粉状态的方法。
目前使用的打印机产品一般经常需要检测打印机中所剩余的打印材料的当前含量(level)。尤其是，激光打印机备有色粉检测设备，用于检测这些打印机中色粉的状态。在目前使用的产品中，Tachihara等人(美国专利5,617,121，带有油墨检测的喷墨记录方法(Ink Jet Recording With InkDetection)，1997，4，1)描述了一种包括释放油墨(discharge ink)的喷嘴(discharge port)的记录头。该液体腔室(chamber)中安装了油墨检测元件，以检测油墨的有无。Murray等人(美国专利5,610,635，带有记忆存储功能的打印机墨盒，(Printer Ink Cartridge With Memory Storage Capaeity)，1997.3.11)描述了一种带有记忆存储元件的打印机墨盒。该记忆存储元件能存储墨盒中剩余墨量的信息。该记忆存储元件与控制、驱动电路相连，使得记忆存储元件中的信息得以检索和储存。该控制和驱动电路也可以包括一个计算墨盒中加热元件启动次数的计数器。近似的加热元件启动次数表明墨盒产生的近似的墨滴数。Stapleton(美国专利5,596,351，绘图仪中笔架上的墨量监测方法，(InkLevel Sensing Oh A Pen Carriage In A Pen Plotter)，1997，1，21)描述了一种检测具有动荡的表面并保存在一容器里的液体是否已下降到基本被耗尽的程度的设备。Cowger(美国专利5,574,484，喷墨打印机的墨盒的墨量检测(LevelDetetion For Ink Cartridges Of Ink-Jet Printers)，1996，11，12)描述了一种检测喷墨打印机供墨墨盒中现有墨量的传感器。该传感器随打印机的往复式笔架移动。Ogiri等人(美国专利5,508,786，成像设备(Image Formaing Apparatus)1996，4，16)阐述了确定能输出的拷贝数与一定的显影剂数量相互对应。Takayanagi等人(美国专利5,488,395，液体喷墨记录设备(Liquid Jet Recording Apparatus)，1996，1，30)描述了一种带有一对浸入容器中的油墨里的电极的液体喷墨记录设备。通过在电极之间施加电压，由电极之间电阻的变化检测油墨的余量。Gu(美国专利5,485,191，具有色调校正功能的成像设备(Image FormingApparatus Haviy Tone Correction Function)，1996，1，16)描述了一种包括电子照相感光器件的成像设备。进行色调控制时，检测器检测色调控制图像的状态，同时控制器以检测器的数据为基准，控制静电潜影形成设备并预定色调校正信息。Accatino等人(美国专利5,414,452，喷墨打印头中油墨耗尽的判别(Recognition of Ink Expiry In An Ink Jet Printing Head)，1995，5，9)描述了一种喷墨打印机，其中打印头象电传打印机或传真设备中所用的那样与墨槽相连。使用逻辑电路计算逐步喷射的墨滴数，需要校正时，将喷出的墨滴数与墨槽中与平均包含的已知墨量相等的最大墨滴数相比较。根据比较的结果确定油墨已耗尽，并标志出来。Gatten(美国专利5,068,806，确定喷墨打印机的墨盒的使用寿命的方法(Method Of Determining Useful Life Of Cartidge ForAn Ink Jet Printer)，1991，11，26)描述了一种喷墨打印机-绘图仪的微控制器中的计算机程序，该程序计数打印机墨盒喷射出的墨滴数。EL Hatem等人(美国专利4,853,718，在芯片上检测导电流体的电路(On Chip Conductive FluidSensing Circuit)，1989，8，1)描述一种用电容检测喷墨设备中油墨的情况，电容的一块基板穿过油墨接地。通过我对这些目前使用的产品和技术的研究，我发现需要一种进行精确的色粉检测的有效的、改进的设备而无须过度精确(因而昂贵)的光检测器。
本发明的一个目的是提供一种检测打印机中打印材料含量(level)的改进方法。
本发明的另一目的是提供一种更有效地充分利用光检测器精确检测激光打印机中色粉状态的改进方法。
本发明的另一目的是提供一种检测显影设备中色粉状态的成本低廉、性能可靠的方法。
为实现上述及其它目的，采用一种光检测器测量显影设备中的色粉含量。该光检测器不必为压电检测器。因而，与压电检测器相比该光检测器可以相对便宜。这样的光检测器产生的加杂(noise-ridden)信号按照整数算法取样并滤波，使之能够精确检测显影设备中色粉的有无。
本发明提供的一种使用光检测器检测激光打印机中色粉状态的方法，该方法包括下列步骤：
使用激光器向鼓上(drum)发射激光束，该鼓将色粉转移到纸上，以便在纸上打印；
在一段时间内对所述光检测器的信息进行取样；
取样步骤之后，当所述光检测器对色粉批示是低电平(low)状态时，按一递减计数器的值；
所述取样步骤之后，当所述光检测器对色粉指示是高电平(high)状态时，按一递加计数器的值；
将计数器的值与一个预定的参考值比较；
根据所述比较步骤的结果，在显示设备上显示打印机中色粉的状态。
本发明提供的一种用光检测器检测打印机中色粉状态的方法，该方法包括以下步骤：
在一段时间内对来自所述光检测器的信息进行取样；
在所述取样步骤之后，当所述光检测器对色粉指示为低电平状态时，按一递减计数器的值；
在所述取样步骤之后，当所述光检测器对色粉指示为高电平状态时，按一递加计数器的值；
首先将计数器的值与第一预定参考值比较，如果该计数器值小于该第一预定参考值，则再和第二预定参考值比较；
根据比较步骤的结果在显示设备上显示打印机中色粉的状态。
本发明提供的一种使用光检测器检测激光打印机中色粉状态的设备，该设备包括：
用激光器向鼓(drum)上发射激光束，将色粉转移到纸上，以便在纸上打印的装置；
在一段时间内对所述光检测器的信息进行取样的装置；
通过所述取样装置取样之后，当所述光检测器对色粉指示是低电平(low)状态时，按一递减计数器的值的装置；
通过所述取样装置取样之后，当所述光检测器对色粉指示是高电平(high)状态时，按一递加计数器的值的装置；
将计数器的值与一个预定的参考值比较的装置；
根据所述比较装置的输出在显示设备上显示打印机中色粉状态的装置。
本发明提供的一种使用光检测器检测打印机中色粉状态的设备，该设备包括：
在一段时间内对所述光检测器的信息进行取样的装置；
通过所述取样装置取样后，当所述光检测器对色粉指示为低电平状态时，按一递减计数器的值的装置；
通过所述取样装置取样后，当所述光检测器对色粉指示为高电平状态时，按一递加计数器的值的装置；
首先将计数器的值与第一预定参考值比较，如果该计数器值小于该第一预定参考值，则再和第二预定参考值比较的装置；
根据所述比较装置比较的结果在显示设备上显示打印机中色粉状态的装置。
通过参考下面的详细描述，并结合附图，就可以对本发明有一个更加完整的理解，其优点也变得更加明显，附图中相同参考符号表明相同或相似的部件，其中：
图1是现有色粉检测设备的示意框图；
图2A是另一个现有的采用光检测器的色粉检测设备的电路图；
图2B描述了图2A的色粉检测设备是如何安装在显影设备中的；
图2C表示当显影设备中色粉足够或装满时图2A的色粉检测设备的一个输出终端B的波形；
图2D表示当显影设备中色粉短缺或用尽时图2A的色粉检测设备的一个输出终端B的波形；
图3是根据本发明一个实施例采用光检测器检测色粉的状态的一系列步骤的流程图；
图4是根据本发明另一个实施例采用光检测器检测色粉的状态的一系列步骤的流程图；
图5A表示对图2A的色粉检测设备的输出终端B的信号按照图3的流程进行取样得到的波形；
图5B表示在特定时间段内用一个参考值对图5A的波形进行滤波得到的波形；
图6A是对图2A的色粉检测设备的输出终端B的信号按照图4的流程进行取样得到的波形；
图6B是在特定时间段内用第一和第二参考值对图6A的波形进行滤波得到的波形；
图6C是在特定时间段内用第一和第二参考值对图6A的波形进行滤波得到的波形。
参看附图，图1示意地显示了现有色粉检测设备，其中压电检测器10测出未示出的显影设备中色粉的重量并以数字数据形式输出测量值。数据译码器11读取从压电检测器10输入的数字数据。CPU或控制器12根据从数据译码器11输入的数据判断显影设备中色粉的有无并向来示出的显示设备输出判断的结果。
图2A表示另一个使用光检测器(photosensor)25的色粉检测设备的电路图。发光二极管的阳极串接电阻R1再与电源Vcc相连，阴极接地。光检测器的另一元件(component)可以是一个光电晶体管(phototransistor)21，它的基极接受发光二极管20发出的光，它的集电极终端A串接电阻R2再接电源Vcc，它的发射极接地。光检测器还可包括一个晶体管22，它的基极串接电阻R3后与光电晶体管21的集电极端A相接，它的集电极端B串接电阻R4后与电源Vcc相连，它的发射极接地。在这种配置中，如图中虚线所示，光检测器25由发光二极管20和接受从发光二极管20发出的光的光电晶体管21组成。
图2B表示图2A色粉检测设备是如何安装在显影设备中的。在安置时，发光二极管20和光电晶体管21彼此相对，显影剂如色粉处于二者之间，安装两个透明绝缘材料制成的光透射膜22，用于使发光二极管20、光电晶体管21与导电的色粉隔离，以避免两个元件由于这样的色粉而短路。色粉刮板23固定在旋转轴24上，当它旋转时，它会刮去吸附在光透射膜22表面的色粉，使得从发光二极管20发出的光能透射到光电晶体管21而不受阻挡。
下面参考图2A和2B详细描述该色粉检测设备。在该显影设备中，以一定高度(height)的色彩提供于发光二极管20和光电晶体管21之间，如上文所述，发光二极管与光电晶体管被设置成彼此相对。发光二极管20由于与电源Vcc正向连接，因而电流始终贯通其间，所以能够发光。
在这套设备中，至少会出现两种情况：一种是显影设备中色粉足够，另一种是色粉缺少或用尽。
首先，在前者(色粉充足)出现的情况下，以一定高度存储在显影设备中的色粉会阻碍光从发光二极管20向光电晶体管21的基极透射。在这种情况下，光电晶体管21关闭并且它的集电极端A输出高电平信号。该信号通过电阻R3传递到三极管22的基极，从而开启晶体管22。然后，在色粉检测设备3的最末输出端B处该信号被反转、放大，生成低电平。
相反，当色粉象后者那样(缺少/用尽色粉)缺少或基本被用尽时，发光二极管20发出的光无疑将透射到光电晶体管21的基极，从而开启光电晶体管21同时它的集电极端A输出低电平信号。该信号通过电阻R3传递到晶体管22的基极，同时关闭晶体管22。从而终端B处的信号变成高电平。
因而通过终端B的输出信号就可以判断显影设备中色粉的状态，即低电平信号表明色粉足够或充满，而高电平信号表明色粉短缺或用尽。然而，各种现有设备在很多方面有缺陷。该压电检测器很昂贵而且由于为了保证性能可靠，替换件局限在任一特定产品的同一型号中，购买这样的替换件也很不容易。为此，通常使用相对便宜的光检测器取代压电检测器。如图2C和2D中所示，色粉刮板(toner removing blade)或类似构件会形成干扰，带来可靠性方面的问题，而滤去这些干扰很不容易。
图3的流程图说明了如何检测显影设备中的色粉的状态。如该流程图中所示，当启动打印机时打印机被初始化，确定色粉用尽计数器的上、下限值以及一个参考值。这些值成为判断显影设备中色粉有无的基准点(S1)。初始化之后，下一步(S2)是判断色粉检测设备的最后输出终端B的信号是高电平或是低电平。根据判断的结果，如果输出信号是高电平则通过一次加一地递加计数器的值来进行下步(S3)，如果输出信号是低电平则一次减一地递减计数器的值(S4)。此后，当计数器的值等于或大于参考值时，在显示设备上以字符串“TONER EMPTY”显示色粉的状态(S6)，或当计数器的值小于参考值时以字符串“TONER FULL”在显示设备上显示色粉的状态(S7)。
图4的流程图描述了本发明的另一种方法，其中当启动打印机时打印机初始化。此后，进行确定作为判断显影设备中剩余色粉量的基准点的色粉用尽计数器的上、下限值以及一个第一参考值和一个第二参考值的步骤。初始化之后，下一步是判断该色粉检测设备的最末输出终端B的信号是高电平还是低电平。根据判断结果，当输出信号是高电平时，下一步一次加一地进行递增计数器的值，当输出信号是低电平时，下一步则一次减一地进行递减计数器的值。然后将计数器的值和第一参考值进行比较，当计数器的值等于或大于第一参考值时，在显示设备上以字符串“TONER EMPTY”显示结果。但是，如果计数器的值小于第一参考值，在计数器的值和第二参考值之间再进行一次附加的比较，当计数器的值等于或大于第二参考值时，在显示设备上以字符串“TONER LOW”显示结果，当计数器的值小于第二参考值时，在显示设备上以字符串“TONER FULL”显示结果。
本发明上述两个实施例也可以如下文这样工作。如图3，首先，当打印机启动时打印机立即初始化(S1)，由于如图2A和2B所示发光二极管20与电源Vcc正向连接，使电流始终贯通其中，所以在初始化的同时，发光二极管20发光。同时设定色粉用尽计数器的上、下限值，以及作为判断显影设备中色粉有无的基准点的参考值，其中该色粉用尽计数器是响应光检测器的输出而进行工作的。
在没有色粉时，发光二极管20发出的光射在光电晶体管21的基极上，使光电晶体管21开启，如图2D所示，该色粉检测设备的最末输出终端B输出高电平信号。相反，如果色粉足够或装满，从发光二极管20透射到光电晶体管2 1的光由于色粉的存在而受到阻隔，使光电二极管21关闭，并且如图2C所示，该色粉检测设备的最末输出终端B输出低电平信号。
然后，CPU(未示出)判断终端B的输出信号是高电平或是低电平(S2)。根据判断结果，下一步在两者之间(高电平信号或低电平信号)选择一个。高电平信号表示色粉短缺或用尽，示出的色粉用尽计数器的计数值加1(S3)。低电平信号表示色粉足够或装满，该计数器的计数值减1(S4)。在步骤S2至S4中，在特定时间段T中对计数器取样就能获得图5A的波形。
增加或减少计数器的值后，将其结果值与参考值比较(S5)。如果计数器的值等于或大于参考值，如图5B所示终端B输出高电平信号，并在未示出的显示设备上显示字符串“TONER EMPTY”，提示用户必须补充色粉(S6)，但是如果计数器的值小于参考值，如图5B所示，终端B输出低电平信号并且在未示出的显示设备上显示字符串“TONER FULL”向用户证明显影设备中色粉充足(S7)。
下面参考图4描述本发明的另一个实施例。与上述实施例相同，打印机启动时打印系统立即初始化(S1)，同时如图2A和2B所示，由于发光二极管20与电源Vcc正向连接使电流始终贯通其间，所以发光二极管20发光。设计按照光检测器的输出信号进行计数操作的色粉用尽计数器以设定出上、下限值和作为判断显影设备中色粉有无的基准点的第一参考值、第二参考值。
在没有色粉时，发光二极管20发出的光射到光电晶体管21的基极上，光电晶体管21开启，并且如图2D所示，该色粉检测装置的最末输出终端B输出高电平信号。但是如果色粉充足或装满时，从发光二极管20透射到光电晶体管21的光由于色粉而受到阻碍，从而光电晶体管21关闭，并且如图2C所示，该色粉检测设备的最末输出终端B输出低电平信号。
然后，CPU(未示出)判断终端B的输出信号是高电平还是低电平(S2)。根据判断的结果，下一步是从两者之中选其一。即高电平信号表示色粉短缺或用尽，从而未示出的色粉用尽计数器的计数值加1(S3)，而低电平信号表示色粉充足或装满，从而计数器的计数值减1(S4)。在步骤S2至S4中，在特定时间段t内对计数器取样就能得到图6A的波形。
这样一个步骤(S3或S4)之后，将计数器的值与第一参考值进行比较(S5)。结果，如果计数器的值等于或大于第一参考值，如图6B所示，从终端B输出第一高电平信号并且在未示出的显示设备上显示字符串“TONEREMPTY”，提示用户必须要填充色粉(S6)，但是如果计数器的值小于第一参考值，将该计数器的值再与第二参考值比较(S7)。经过步骤7的比较后，如果计数器的值等于或大于第二参考值，如图6B和6C所示，终端B输出第一高电平信号和第二低电平信号，并且在未示出的显示设备上显示字符串“TONER LOW”，提示用户不久就必须填充色粉了(S8)。
但是，如果计数器的值小于第二参考值，如图6B所示，从终端B输出第一和第二低电平信号，并且在未示出的显示设备上显示出字符串“TONERFULL”，确认显影设备中的色粉充足(S9)。
如上所述，本发明使用相对便宜的光检测器检测显影设备中色粉的状态。由该光检测器产生的干扰根据整数算法取样并滤掉，可靠性得到提高。
本领域的技术人员能发现在不脱离本发明构思的情况下，可以对上述实施例进行改变或变形。因而应当理解，本发明不仅用于本文所说的激光打印机，也可用于页式打印机。

Claims (14)

1.一种使用光检测器检测激光打印机中色粉状态的方法，该方法包括下列步骤：
使用激光器向鼓上发射激光束，该鼓将色粉转移到纸上，以便在纸上打印；
在一段时间内对来自所述光检测器的信息进行取样；
取样步骤之后，当所述光检测器对色粉指示为低电平状态时，按一递减计数器的值；
所述取样步骤之后，当所述光检测器对色粉指示为高电平状态时，按一递加计数器的值；
将计数器的值与一个预定的参考值比较；
根据所述比较步骤的结果，在显示设备上显示打印机中色粉的状态。
2.如权利要求1的方法，其中，当所述计数器的值大于预定的参考值时，在显示设备上以表示色粉短缺并且必须填充色粉的一字符串显示色粉的状态。
3.如权利要求1的方法，其中，当所述计数器的值不大于预定的参考值时，在所述显示设备上以表示填充的色粉足够并且无须填充色粉的一字符串显示色粉的状态。
4.一种用光检测器检测打印机中色粉状态的方法，该方法包括以下步骤：
在一段时间内对来自所述光检测器的信息进行取样；
在所述取样步骤之后，当所述光检测器对色粉指示为低电平状态时，按一递减计数器的值；
在所述取样步骤之后，当所述光检测器对色粉指示为高电平状态时，按一递加计数器的值；
首先将计数器的值与第一预定参考值比较，如果该计数器值小于该第一预定参考值，则再和第二预定参考值比较；
根据比较步骤的结果在显示设备上显示打印机中色粉的状态。
5.如权利要求4所述的方法，其中，当所述计数器的值不小于第一个预定的参考值时，在所述显示设备上以表示色粉用尽并且必须再填充色粉的字符串显示色粉的状态。
6.如权利要求4的方法，其中，当所述计数器的值不小于第二预定的参考值时，在所述显示设备上以表示色粉短缺并且必须再填充色粉的字符串显示色粉的状态。
7.如权利要求4的方法，其中，当所述计数器的值小于第一个预定的参考值且小于第二个预定的参考值时，在所述显示设备上以表示色粉已装满并且无须再填充色粉的字符串显示色粉状态。
8.一种使用光检测器检测激光打印机中色粉状态的设备，该设备包括：
用激光器向鼓上发射激光束，将色粉转移到纸上，以便在纸上打印的装置；
在一段时间内对所述光检测器的信息进行取样的装置；
通过所述取样装置取样之后，当所述光检测器对色粉指示为低电平状态时，按一递减计数器的值的装置；
通过所述取样装置取样之后，当所述光检测器对色粉指示为高电平状态时，按一递加计数器的值的装置；
将计数器的值与一个预定的参考值比较的装置；
根据所述比较装置的结果在显示设备上显示打印机中色粉状态的装置。
9.如权利要求8的设备，其中，当所述计数器的值大于预定的参考值时，在所述显示设备上以表示色粉短缺并且必须再填充色粉的字符串显示色粉状态。
10.如权利要求8的设备，其中，当所述计数器的值不大于预定的参考值时，在所述显示设备上以表示色粉装满并且无须再填充色粉的字符串显示色粉状态。
11.一种使用光检测器检测打印机中色粉状态的设备，该设备包括：
在一段时间内对所述光检测器的信息进行取样的装置；
通过所述取样装置取样后，当所述光检测器对色粉指示为低电平状态时，按一递减计数器的值的装置；
通过所述取样装置取样后，当所述光检测器对色粉指示为高电平状态时，按一递加计数器的值的装置；
首先将计数器的值与第一预定参考值比较，如果该计数器值小于该第一预定参考值，则再和第二预定参考值比较的装置；
根据所述比较装置比较的结果在显示设备上显示打印机中色粉状态的装置。
12.如权利要求11的设备，其中，当所述计数器的值不小于第一个预定的参考值时，在所述的显示设备上以表示色粉用尽并且必须再填充色粉的字符串显示色粉状态。
13.如权利要求11的设备，其中，当所述计数器的值不小于第二个预定的参考值时，在所述的显示设备上以表示色粉短缺并且必须再填充色粉的字符串显示色粉状态。
14.如权利要求11的设备，其中，当所述计数器的值小于第一个预定的参考值并小于第二预定的参考值时，在所述的显示设备上以表示色粉装满并且无须再填充色粉的字符串显示色粉状态。
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