KR100397815B1

KR100397815B1 - 분말 파우더 레벨 감지장치

Info

Publication number: KR100397815B1
Application number: KR10-2001-0026589A
Authority: KR
Inventors: 조영근; 김규완; 강영조; 강기동; 이해덕
Original assignee: 태웅실업주식회사
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2003-09-13
Also published as: KR20020088012A

Abstract

본 발명의 분말 파우더 레벨 감지장치는 분말 파우더(1)가 담겨 있는 파우더통(2) 내의 소정부분에 위치하여 파우더통(2) 내의 분말 파우더(1)의 양이 기준 레벨(LV) 미만이고, 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압차가 인가되면 피드백단(F)으로 제1신호(S1)를 출력하는 압전진동센서(10), 제1신호(S1)를 수신하여 제1신호(S1)에 의해 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압차가 발생되지 않아 피드백단(F)은 제2신호(S2)를 출력하고, 제2신호(S2)에 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압차를 발생시켜 피드백단(F)은 제1신호(S1)를 출력시켜 피드백단(F)이 제1신호(S1)에서 제2신호(S2)로 진동하는 제1진동신호(VB1)를 출력하도록 제어하고, 제2진동신호(VB2)를 출력하는 진동제어수단(20), 제2진동신호(VB2)가 일정 전압 이하로 떨어지지 않도록 전압을 보상하여 보상된 제2진동신호(CVB2)를 출력하는 전압보상수단(30), 보상된 제2진동신호(CVB2)를 수신하여 이를 필터링하여 직류전압(DC)을 출력하는 필터수단(40) 및 직류전압(DC)에 의해 파우더통(2) 내의 분말 파우더(1)의 양이 기준 레벨 미만인 것을 감지하여 출력신호(OUT)를 출력하는 감지수단(50)으로 구성된다.

Description

분말 파우더 레벨 감지장치{Powder level sensing circuit}

본 발명은 분말 파우더 레벨 감지장치에 관한 것으로, 특히 토너나 커피 등과 같은 분말로 이루어진 파우더의 레벨을 감지하여 파우더의 양이 기준 레벨 이하인지를 감지하여 사용자에게 알려주는 분말 파우더 레벨 감지장치에 관한 것이다.

복사기나 레이저 프린터의 경우 인쇄하고자 하는 화상데이터를 감광체에 주사시켜 잠상을 발생시키고, 현상기를 통과시켜 잠상 부분에 토너가 붙게되어 분사 전사 차저(charger) 사이로 용지가 지나가면서 토너가 묻게되고, 정착롤러에 의해 열과 압력을 가해 인쇄동작을 완성한다. 이러한 토너는 소모품으로서 복사기나 레이저 프린터의 경우 토너의 양을 감지하기 위한 감지장치가 필수적이다.

종래의 경우 토너통 내에 토너 감지용 압전센서나 광센서를 설치하여 토너의양을 감지하거나 인쇄되는 매수를 계수하여 토너의 양을 감지하였다.

예를 들어 압전센서의 경우 충분한 양의 토너가 있으면 토너의 하중에 의해 압전센서에서 소정의 전류를 흐르게 하여 토너가 있음을 감지할 수 있고, 토너의 양이 기준 이하로 줄어들면 압전센서가 동작을 하지 않아 전류가 끊어지게 되어 토너가 없음을 감지할 수 있다. 또한 광센서로 이루어진 발광부와 수광부를 토너통의 소정 부분에 설치하여 토너가 많이 있는 경우 발광부로부터 방출된 광을 수광부는 검출하지 못하여 수광부에 전류가 흐르지 못하게 하고, 토너가 없는 경우 수광부는 발광부의 광을 인지하여 전류가 흐르게 되어 토너의 부족을 감지할 수 있다.

상기의 종래의 토너의 양을 감지하는 감지장치들 중 압전센서를 사용하는 경우 외부에서 발진신호를 압전센서에 인가를 하여야 하므로 반드시 발진회로가 필요한 문제점을 가지고 있고, 그 이외의 감지장치는 토너의 양을 정확하게 감지할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

커피 등의 자동판매기의 경우 커피 등이 부족한 지의 유무를 자동판매기의 관리자가 일일이 눈으로 확인하여 커피가 부족하면 커피를 재보충하여야 하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 자체 발진부에 의해 발진하는 파우더의 존재 유무를 감지하는 압전진동센서를 사용하므로써, 추가적인 발진회로가 필요가 없으며, 복사기나 레이저 프린터의 토너나 자동판매기의 커피 등의 분말로 이루어진 파우더의 양을 정확하게 감지할 수 있는 분말 파우더 레벨 감지장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 분말 파우더 레벨 감지장치의 구성도,

도 2는 도 1의 동작 타이밍도,

도 3a 및 도 3b는 분말 파우더통 내에 압전진동센서가 설치된 개략도,

도 4는 본 발명의 압전진동센서의 구성도이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 분말 파우더 레벨 감지장치는 메탈 진동판, 압전디스크 및 피드백단을 가지며, 분말 파우더가 담겨 있는 파우더통 내의 소정부분에 위치하여 파우더통 내의 분말 파우더의 양이 기준 레벨 미만이고, 압전디스크와 메탈 진동판에 소정의 전압차가 인가되면 피드백단으로 제1신호를 출력하는 압전진동센서; 제1신호를 수신하여 제1신호에 의해 압전디스크와 메탈 진동판에 소정의 전압차가 발생되지 않아 피드백단은 제2신호를 출력하고, 제2신호에 압전디스크와 메탈 진동판에 소정의 전압차를 발생시켜 피드백단은 제1신호를 출력시켜 압전진동센서의 피드백단이 제1신호에서 제2신호로 일정 주기로 진동하는 제1진동신호를 출력하도록 제어하고, 제1직류전압을 기준으로 제1진동신호가 실리는 제2진동신호를 출력하는 진동제어수단; 제2진동신호를 수신하여 제2진동신호가 일정 전압 이하로 떨어지지 않도록 전압을 보상하여 보상된 제2진동신호를 출력하는 전압보상수단; 보상된 제2진동신호를 수신하여 이를 필터링하여 직류전압을 출력하는 필터수단; 및 직류전압에 의해 파우더통 내의 분말 파우더의 양이 기준 레벨 미만인 것을 감지하여 출력신호를 출력하는 감지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

진동제어수단은 베이스단, 에미터단 및 콜렉터단을 가지며, 베이스단은 피드백단과 연결되며, 콜렉터단은 제1공급전압에 연결되고, 에미터단은 제2진동신호를 출력하는 제1트랜지스터; 한 단자가 제1트랜지스터의 에미터단에 연결되고, 다른 단자가 메탈 진동판에 소정의 전압을 공급하는 제1저항; 및 한 단자가 제1저항의 다른 단자에 연결되고, 다른 단자가 제2공급전압에 연결된 제2저항을 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 분말 파우더 레벨 감지장치를 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 분말 파우더 레벨 감지장치를 도시한 블럭다이아그램이다.

도 1의 본 발명의 분말 파우더 레벨 감지장치는 메탈 진동판(C), 압전디스크(D) 및 피드백단(F)을 가지며, 분말 파우더(1)가 담겨 있는 파우더통(2) 내의 소정부분에 위치하여 파우더통(2) 내의 분말 파우더(1)의 양이 기준 레벨(LV) 미만이고, 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압차가 인가되면 피드백단(F)으로 제1신호(S1)를 출력하는 압전진동센서(10), 제1신호(S1)를 수신하여 제1신호(S1)에 의해 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압차가 발생되지 않아 피드백단(F)은 제2신호(S2)를 출력하고, 제2신호(S2)에 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압차를 발생시켜 피드백단(F)은 제1신호(S1)를 출력시켜 압전진동센서(D)의 피드백단(F)이 제1신호(S1)에서 제2신호(S2)로 일정 주기로 진동하는 제1진동신호(VB1)를 출력하도록 제어하고, 제1직류전압(Vcc)을 기준으로 제1진동신호(VB1)가 실리는 제2진동신호(VB2)를 출력하는 진동제어수단(20), 제2진동신호(VB2)를 수신하여 제2진동신호(VB2)가 일정 전압 이하로 떨어지지 않도록 전압을 보상하여 보상된 제2진동신호(CVB2)를 출력하는 전압보상수단(30), 보상된 제2진동신호(CVB2)를 수신하여 이를 필터링하여 직류전압(DC)을 출력하는 필터수단(40) 및 직류전압(DC)에 의해 파우더통(2) 내의 분말 파우더(1)의 양이 기준 레벨 미만인 것을 감지하여 출력신호(OUT)를 출력하는 감지수단(50)으로 구성된다.

진동제어수단(20)은 베이스단, 에미터단 및 콜렉터단을 가지며, 베이스단은 피드백단(F)과 연결되며, 콜렉터단은 제1공급전압(Vcc)에 연결되고, 에미터단은 제2진동신호(VB2)를 출력하는 제1트랜지스터(Q1), 한 단자가 제1트랜지스터(Q1)의 에미터단에 연결되고, 다른 단자가 메탈 진동판(C)에 소정의 전압을 공급하는 제1저항(R1) 및 한 단자가 제1저항(R1)의 다른 단자에 연결되고, 다른 단자가 제2공급전압(Vss)에 연결된 제2저항(R2)으로 구성된다.

전압보상수단(30)은 한 단자가 제2진동신호(VB2)에 연결된 제1캐패시터(C1), 애노드단 및 캐소드단을 가지며, 애노드단은 제1캐패시터(C1)의 다른 단자와 연결되고, 캐소드단은 제2공급전압(Vss)에 연결된 제1다이오드(D1), 애노드단 및 캐소드단을 가지며, 캐소드단은 제1캐패시터(C1)의 다른 단자와 연결되고, 애노드단은 제2진동신호(VB2)가 일정 전압 이하로 떨어지지 않도록 전압을 보상하여 보상된 제2진동신호(CVB2)를 출력하는 제2다이오드(D2), 한 단자가 제2다이오드(D2)의 애노드단에 연결되고, 다른 단자가 제2공급전압(Vss)에 연결된 제3저항(R3)으로 구성된다.

필터수단(40)은 한 단자가 보상된 제2진동신호(CVB2)에 연결되고, 다른 단자가 직류전압(DC)을 출력하는 제4저항(R4) 및 한 단자가 제4저항(R4)의 다른 단자와 연결되고, 다른 단자가 제2공급전압(Vss)에 연결된 제2캐패시터(C2)로 구성된다.

감지수단(50)은 한 단자가 제1공급전압(Vcc)에 연결되고, 다른 단자가 출력신호(OUT)를 출력하는 풀업저항(Rp) 및 베이스단, 에미터단 및 콜렉터단을 가지며, 베이스단은 직류전압(DC)과 연결되고, 콜렉터단은 풀업저항(Rp)의 다른 단자에 연결되고, 에미터단은 제2공급전압(Vss)에 연결되는 제2트랜지스터(Q2)로 구성된다.

상기의 구성에 따른 본 발명인 분말 파우더 레벨 감지장치의 동작은 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 복사기나 레이저 프린터의 경우 토너가 담겨져 있는 토너통(2) 내의 일측벽에 본 발명에 의한 압전진동센서(10)를 설치하거나 커피 등의 자동판매기의 경우 커피 등의 분말 파우더가 담겨져 있는 파우더통(2) 내의 일측벽에 본 발명에 의한 압전진동센서(10)를 설치한다. 이러한 압전진동센서(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 메탈 진동판(C), 압전디스크(D) 및 피드백단(F)을 가지고 있으며, 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압이 인가되면 항상 피드백단(F)으로 소정의 주기로 진동하는 진동신호를 출력한다.

도 3a에 도시된 바와 같이 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압이 인가되어 있으면, 압전진동센서(10)의 피드백단(F)으로 소정의 주기로 진동하는 진동신호를 출력하여야 하나, 파우더통(2) 내에 분말 파우더(1)가 기준 레벨(LV) 이상으로 채워져 있으면 분말 파우더(1)에 의해 압전진동센서(10)는 강제적으로 피드백단(F)으로 진동신호를 출력하지 못한다. 만약에 도 3b에 도시된 바와 같이 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압이 인가되어 있는 상태에서 분말 파우더(1)의 계속적인 사용에 의해 파우더통(2) 내에 분말 파우더(1)가 기준레벨(LV) 미만으로 채워져 있으면 압전진동센서(10)의 피드백단(F)은 소정의 주기로 진동하는 진동신호를 출력하게 된다.

따라서 도 1 및 도 3a에 도시된 바와 같이 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압이 인가되어 있는 상태에서 파우더통(2) 내에 분말 파우더(1)가 기준 레벨(LV) 이상으로 채워져 있으면 압전진동센서(10)는 강제적으로 피드백단(F)으로 어떠한 신호도 출력하지 않게 되어 진동제어수단(20)의 제1트랜지스터(Q1)는 항상 동작하지 않아 진동제어수단(20)의 출력인 제2진동신호(VB2)는 제2공급전압(Vss)와 동일한 접지전압이 된다. 이로 인해 필터수단(40)의 출력인 직류전압(DC)은 감지수단(50)의 제2트랜지스터(Q2)를 온시킬 수 있는 제2트랜지스터(Q2)의 문턱전압(threshold voltage) 이하의 전압을 가지게 되어 제2트랜지스터(Q2)는 오프된다. 따라서 도 2의 동작 타이밍도에 도시된 바와 같이 T1시간 영역에서 감지수단(50)의 출력신호(OUT)는 풀업저항(Rp)에 의해 하이 논리값을 출력한다.

만약에 도 3b에 도시된 바와 같이 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압이 인가되어 있는 상태에서 분말 파우더(1)의 계속적인 사용에 의해 파우더통(2) 내에 분말 파우더(1)가 기준 레벨(LV) 미만으로 채워져 있으면 압전진동센서(10)의 피드백단(F)의 출력인 제1진동신호(VB1)는 도 2의 동작 타이밍도에 도시된 바와 같이 제1신호(S1)를 출력한다. 제1신호(S1)에 의해 진동제어수단(20)의 제1트랜지스터(Q1)는 온되어 제1트랜지스터(Q1), 제1저항(R1) 및 제2저항(R2)을 통해 제1공급전압(Vcc)에서 제2공급전압(Vss)으로 전류가 흐르게 되며, 이때, 압전진동센서(10)의 압전디스크(D)에는 전압이 인가되지 않고, 메탈 진동판(C)에는 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 의한 전압 분배에 의하여 소정의 전압이 인가된다. 따라서 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압차가 발생되지 않아 피드백단(F)은 제2신호(S2)를 출력하여 제1트랜지스터(Q1)는 동작하지 않는다. 제1트랜지스터(Q1)는 동작하지 않으므로 압전진동센서(10)의 압전디스크(D)에는 제1공급전압(Vcc)이 인가되어 압전디스크(D)와 메탈 진동판(C)에 소정의 전압차가 발생되어 피드백단(F)은 다시 제1신호(S1)를 출력시킨다. 제1신호(S1)에 의해 다시 제1트랜지스터(Q1)는 온된다. 따라서 압전진동센서(10)의 피드백단(F)의 출력인 제1진동신호(VB1)와 진동제어수단(20)의 제1트랜지스터(Q1)의 온 또는 오프에 의해 제1진동신호(VB1)는 도 2의 동작 타이밍도에 도시된 바와 같이 제1신호(S1)에서 제2신호(S2)로 일정 주기로 진동하는 신호를 출력하고, 제1진동신호(VB1)에 의해 제1트랜지스터(Q1)의 출력인 제2진동신호(VB2)는 제1공급전압(Vcc) 또는 제1공급전압(Vcc) 보다 낮은 제1직류전압을 기준으로 제1진동신호(VB1)가 실리는 진동신호를 출력한다.

전압보상수단(30)은 제2진동신호(VB2)의 직류전압이 감지수단(50)의 제2트랜지스터(Q2)의 문턱전압 보다 낮아지지 않도록 전압을 보상하여 보상된 제2진동신호(CVB2)를 출력한다. 필터수단(40)은 보상된 제2진동신호(CVB2)를 수신하여 이를 필터링하여 제2트랜지스터(Q2)의 문턱전압 보다 높은 직류전압(DC)을 출력한다. 제2트랜지스터(Q2)의 문턱전압 보다 높은 직류전압(DC)에 의해 감지수단(50)의 제2트랜지스터(Q2)는 온되어 도 2의 동작 타이밍도에 도시된 바와같이 출력신호(OUT)는 T1시간 이후에는 로우 논리값을 출력한다.

따라서 본 발명의 분말 파우더 레벨 감지장치는 압전진동센서(10)의 피드백단(F)과 진동제어수단(20)에 의해 압전진동센서(10)는 자체 발진을 하게되므로 종래에 비해 압전센서에 발진신호를 발생시키기 위한 추가적인 발진회로가 필요하지 않으며, 정확하게 분말 파우더의 레벨을 감지할 수 있으며, 자동판매기에도 용이하게 설치할 수 있다.

본 발명의 본 발명의 분말 파우더 레벨 감지장치는 자체 발진부에 의해 발진하는 파우더의 존재 유무를 감지하는 압전진동센서를 사용하므로써, 추가적인 발진회로가 필요가 없으며, 복사기나 레이저 프린터의 토너나 자동판매기의 커피 등의 분말로 이루어진 파우더의 양을 정확하게 감지할 수 있다.

Claims

메탈 진동판, 압전디스크 및 피드백단을 가지며, 분말 파우더가 담겨 있는 파우더통 내의 소정부분에 위치하여 파우더통 내의 분말 파우더의 양이 기준 레벨 미만이고, 상기 압전디스크와 메탈 진동판에 소정의 전압차가 인가되면 상기 피드백단으로 제1신호를 출력하는 압전진동센서;

상기 제1신호를 수신하여 상기 제1신호에 의해 상기 압전디스크와 메탈 진동판에 소정의 전압차가 발생되지 않아 상기 피드백단은 제2신호를 출력하고, 상기 제2신호에 상기 압전디스크와 메탈 진동판에 소정의 전압차를 발생시켜 상기 피드백단은 제1신호를 출력시켜 상기 압전진동센서의 피드백단이 제1신호에서 제2신호로 일정 주기로 진동하는 제1진동신호를 출력하도록 제어하고, 제1직류전압을 기준으로 상기 제1진동신호가 실리는 제2진동신호를 출력하는 진동제어수단;

상기 제2진동신호를 수신하여 상기 제2진동신호가 일정 전압 이하로 떨어지지 않도록 전압을 보상하여 보상된 제2진동신호를 출력하는 전압보상수단;

상기 보상된 제2진동신호를 수신하여 이를 필터링하여 직류전압을 출력하는 필터수단; 및

상기 직류전압에 의해 상기 파우더통 내의 분말 파우더의 양이 기준 레벨 미만인 것을 감지하여 출력신호를 출력하는 감지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 분말 파우더 레벨 감지장치.
제 1 항에 있어서, 상기 진동제어수단은

베이스단, 에미터단 및 콜렉터단을 가지며, 상기 베이스단은 상기 피드백단과 연결되며, 콜렉터단은 제1공급전압에 연결되고, 에미터단은 제2진동신호를 출력하는 제1트랜지스터;

한 단자가 상기 제1트랜지스터의 에미터단에 연결되고, 다른 단자가 상기 메탈 진동판에 소정의 전압을 공급하는 제1저항; 및

한 단자가 상기 제1저항의 다른 단자에 연결되고, 다른 단자가 제2공급전압에 연결된 제2저항을 구비한 것을 특징으로 하는 분말 파우더 레벨 감지장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전압보상수단은

한 단자가 상기 제2진동신호에 연결된 제1캐패시터;

애노드단 및 캐소드단을 가지며, 애노드단은 상기 제1캐패시터의 다른 단자와 연결되고, 캐소드단은 제2공급전압에 연결된 제1다이오드;

애노드단 및 캐소드단을 가지며, 캐소드단은 상기 제1캐패시터의 다른 단자와 연결되고, 애노드단은 상기 제2진동신호가 일정 전압 이하로 떨어지지 않도록 전압을 보상하여 보상된 제2진동신호를 출력하는 제2다이오드;

한 단자가 상기 제2다이오드의 애노드단에 연결되고, 다른 단자가 제2공급전압에 연결된 제3저항을 구비한 것을 특징으로 하는 분말 파우더 레벨 감지장치.
제 1 항에 있어서, 상기 필터수단은 한 단자가 상기 보상된 제2진동신호에연결되고, 다른 단자가 직류전압을 출력하는 제4저항; 및

한 단자가 상기 제4저항의 다른 단자와 연결되고, 다른 단자가 제2공급전압에 연결된 제2캐패시터를 구비한 것을 특징으로 하는 분말 파우더 레벨 감지장치.
제 1 항에 있어서, 상기 감지수단은

한 단자가 제1공급전압에 연결되고, 다른 단자가 출력신호를 출력하는 풀업저항; 및

베이스단, 에미터단 및 콜렉터단을 가지며, 상기 베이스단은 상기 직류전압과 연결되고, 콜렉터단은 상기 풀업저항의 다른 단자에 연결되고, 에미터단은 제2공급전압에 연결되는 제2트랜지스터를 구비한 것을 특징으로 하는 분말 파우더 레벨 감지장치.