KR20060063627A

KR20060063627A - 토너농도 센서

Info

Publication number: KR20060063627A
Application number: KR1020050079988A
Authority: KR
Inventors: 치히로 코모리
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-04
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2006-06-12
Also published as: JP2006171175A; CN1790004A; KR100708177B1

Abstract

조정이 불필요하고 저렴하면서도 다이나믹 레인지가 넓고 노이즈에 강하고 온도변동에 의한 영향을 받지 않는 토너농도 센서를 제공한다.

본 발명에 채용되는 서로 다른 2개의 농도센서 유니트는 각각 발진기를 포함하고 있다. 일 농도센서 유니트의 코일 주변은 측정의 대상이 되는 현상제가 채워져 있다. 농도센서 유니트의 발진 주파수는, 토너의 농도에 따라 투자율이 변화됨으로써 코일의 인덕턴스가 변화되기 때문에 토너의 농도에 따른 주파수가 된다. 한편, 또 다른 농도센서 유니트는 현상제의 영향을 받지 않는 장소에 배치되어 있으며, 이 농도센서 유니트의 발진 주파수는 고유의 주파수가 된다. 따라서 서로 다른 농도센서 유니트의 발진 주파수를 비교함으로써, 즉, 발진 주파수의 주파수 비 또는 주파수 차를 검출함으로써 토너농도를 검출할 수 있다.

Description

토너농도 센서{Sensor for concentration of toner}

도 1은 본 발명이 적용된 토너농도 센서의 배치상태의 일례를 도시한 측면도이다.

도 2는 본 발명이 적용된 토너농도 센서의 실장형태를 도시한 설명도이다.

도 3은 본 발명이 적용된 토너농도 센서 유니트의 일례의 구성을 도시한 접속도이다.

도 4는 본 발명이 적용된 토너농도 센서 유니트로부터의 출력신호를 비접촉으로 취출하는 구성의 설명에 사용하는 접속도이다.

도 5는 본 발명이 적용된 토너농도 센서에서의 논리연산 회로의 일례의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 6은 본 발명이 적용된 토너농도 센서에서의 논리연산 회로의 일례의 설명에 사용하는 타이밍 차트이다.

도 7은 본 발명이 적용된 토너농도 센서에서의 논리연산 회로의 다른 예의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 8은 본 발명이 적용된 토너농도 센서에서의 논리연산 회로의 다른 예의 설명에 사용하는 타이밍 차트이다.

도 9는 본 발명이 적용된 토너농도 센서의 배치의 다른 예를 도시한 측면도 이다.

도 10은 본 발명이 적용된 토너농도 센서 배치의 또다른 예를 도시한 측면도이다.

도 11은 종래의 토너농도 센서의 설명에 사용하는 접속도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 현상제 3 : 로어샤시

4 : 믹서 7 : 농도센서 유니트

8 : 농도센서 유니트 10 : 표준시료

11,12 : 검출코일 22 : 코일

23 : 인버터 31 : 검출코일

47 : 카운터 53 : 업다운 카운터

61 : 스크레이퍼 62 : 표준시료

본 발명은, 캐리어라고 불리우는 자성분(磁性粉)과, 착색제인 토너에 의해 구성되는 2성분 현상방식을 사용한 전자사진 방식에 의한 기록장치에 사용되는 토너농도 센서에 관한 것이다.

전자사진 방식의 화상 기록장치(프린터)에 있어서, 현상제가 캐리어라고 불리우는 자성분과, 착색제인 토너에 의해 구성된 2성분 현상방식이 다용된다. 2성분 현상방식으로는, 캐리어와 토너의 혼합비를 최적치로 유지하기 위해, 예를 들면, 일본 특허공개공보 2002-296893호에 개시된 바와 같이 그 혼합비 검출용의 투자율 센서가 사용되고 있다.

도 11은, 종래의 토너농도 센서회로의 일례를 도시한 것이다. 도 11에 도시한 바와 같이 종래의 토너농도 센서회로는, 차동 트랜스(101)와, 콘덴서(102),(103)와, 저항(104)과, XOR게이트(105)로 이루어진 발진회로와, 차동 트랜스(101)의 다른 코일로부터의 출력을 파형정형하는 콘덴서(106),(107)와 저항(108), AND게이트(109)로 이루어진 버퍼회로와, 이 위상차를 비교하는 XOR게이트(110)와, 저항(111), 콘덴서(112)로 이루어진 적분회로에 의해 구성되어 있다.

차동 트랜스 근방에 현상제인 토너와 캐리어의 혼합물이 있으면, 그 투자율의 변화에 의해 차동 트랜스(101)의 각 코일간의 인덕턴스의 언밸런스가 생긴다. 그 파형의 위상차가 정형된 직사각형파의 중첩을 검출하고 적분함으로써 위상차에 비례한 아날로그 전압을 얻었다.

현상제(現像劑)의 토너의 농도가 저하되면, 자성체인 캐리어의 농도는 상대적으로 증가하고, 투자율은 증가한다. 반대로 토너농도가 상승하면, 자성체인 캐리어의 농도는 상대적으로 현상(現象)하고, 투자율은 현상한다. 따라서, 투자율을 관측함으로써 현상제의 토너농도를 검출할 수 있다.

상기 종래의 센서회로는, 투자율의 변화를 차동 트랜스(101)에 의한 위상차로 검출하고 있기 때문에, 검출 가능한 다이나믹 레인지가 좁다는 결점이 있다. 투 자율의 감도를 높게 잡으면 그 관측범위를 넘은 경우, 위상검출회로가 포화되어 아날로그 출력이 0, 또는 최대치가 되어버린다. 따라서 차동 트랜스(101)의 코어 위치를 하나하나 조정하고 원하는 투자율로 출력변화가 최대가 되는 동작점으로 조정해야만 했다. 또 제조시에 코어의 조정이 필요하기 때문에 농도센서의 가격이 높아진다는 문제가 있었다. 또 출력이 아날로그 전압에서 출력 임피던스도 높기 때문에 노이즈에 약하고 접속방법도 신뢰성이 높은 커넥터를 사용할 필요가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 조정이 불필요하고 저렴하면서도 다이나믹 레인지가 넓고 노이즈에 강하고 온도변동에 의한 영향을 받지 않는 토너농도 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명에 관한 토너농도 센서는, 2성분 현상방식을 사용한 전자사진 방식에 의한 기록장치에 사용되는 토너농도 센서에 있어서, 토너와 캐리어로 이루어진 현상제가 수납된 수납수단과, 코일과 콘덴서로 이루어진 제1 공진회로를 가지며, 제1 공진회로를 형성하는 코일을, 그 인덕턴스가 수납수단에 수납된 현상제의 투자율에 의해 변화하는 부위에 배치한 제1 발진기와, 코일과 콘덴서로 이루어진 제2 공진회로를 가지며, 제2 공진회로를 형성하는 코일을, 그 인덕턴스가 고유가 되는 부위에 배치한 제2 발진기와, 제1 발진기의 발진 주파수와 제2 발진기의 발진 주파수를 검지함으로써 현상제의 투자율을 계측하는 수단을 구비하고, 현상제의 투자율로부터 현상제의 토너농도를 검출하도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명에서는, 청구항 1의 발명에서, 발진기의 발진출력은 현상제의 수납수단을 지지하는 기록장치 본체측의 구조체 위의 코일 근방에 상대되는 위치에 설치된 검출코일에 의해 전자유도에 의해 전달되는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명에서는, 청구항 1의 발명에서, 제2 발진기를 구성하는 코일은 비교표준이 되는 투자율을 갖는 시료 근방에 배치되는 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명에서는, 청구항 1의 발명에서, 제1 발진기를 구성하는 코일 근방에 주기적으로 접근과 이탈을 실행하는 비교표준이 되는 투자율을 갖는 시료, 현상제의 공핍부위 또는 현상제의 공핍부위 작성수단이 설치되도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 5에서는, 청구항 1의 발명에서, 제1 및 제2 발진기의 발진출력을 검출하고, 제1 및 제2 발진기의 발진 주파수의 비 또는 발진 주파수의 차를 구함으로써 현상제의 투자율을 검출하는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명에서는, 청구항 5의 발명에서, 제1 및 제2 발진기의 발진 주파수의 비 또는 발진 주파수의 차를 구하는 연산회로는, 제1 및 제2 발진기의 발진출력을 계수하는 카운터 회로로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시형태를 도시한 것이다.

도 1에서 하우징(1)은 현상 유니트의 구조체를 겸비하고 있으며 하우징(1) 안에는, 미도시된 토너보급 장치에 의해 현상제(2)를 필요량만큼 저장할 수 있다. 현상제(2)는, 캐리어라고 불리우는 자성분과 착색제인 토너를 혼합한 것이다. 하우 징(1)은 로어샤시(3)에 의해 지지된다.

믹서(4)는, 하우징(1) 안의 현상제(2) 농도를 일정하게 유지하고, 또한 토너와 캐리어를 균일하게 혼합시키는 것이다. 믹서(4)의 회전축(4a)에는 기어(5)가 장착되고 이 기어(5)가 기어(6)에 맞물린다. 기어(6)는 미도시된 모터에 의해 회전되고, 이 회전이 기어(6),기어(5)를 통해 믹서(4)에 전해진다. 이로써 믹서(4)가 하우징(1) 안에서 회전되고, 하우징(1) 안의 현상제(2)가 교반되어 현상제(2)를 구성하는 토너와 캐리어가 균일하게 혼합된다.

현상제(2) 저장수단을 구성하는 구조체 위에 농도센서 유니트(7)가 설치된다. 또 현상제(2)의 영향을 받지 않는 부위, 예를 들면 구동기어(5) 및 (6)의 하부에 비교표준이 되는 투자율을 갖는 표준시료(10)가 놓이고, 이 표준시료(10) 근방에 농도센서 유니트(8)가 설치된다. 농도센서 유니트(7)와 농도센서 유니트(8)는 동일하게 구성되어 있다.

농도센서 유니트(7) 및 (8)는 발진기를 포함하고 있으며, 도 2에 도시한 바와 같이 PCB(Printed Circuit Board)(21) 위에 구성되어 있다. 농도센서 유니트(7) 및 (8)를 구성하는 PCB(21)에는 발진 주파수를 정하는 코일(22)이 실장되어 있다.

도 3은, 농도센서 유니트(7) 및 (8)의 일례를 도시한 것이다. 도 3에서 인버터(23)는, 단(單)게이트의 CMOS IC(Integrated Circuit)로 구성되어 있다. 인버터(23)의 출력단자와 접지 사이에 저항(24)과 콘덴서(25)가 접속된다. 인버터(23)의 한쪽 입력단자와 접지 사이에 콘덴서(26)가 접속된다. 콘덴서(25)와 콘덴서(26) 사이에 코일(22)이 접속된다.

도 3에서, 콘덴서(25) 및 (26)와 코일(22)로 구성된 공진회로와, 게인을 결정하는 저항(24)과, 인버터(23)에 의해 발진기가 구성되고, 이 발진기에 의해 컨덴서(25) 및 (26)의 커패시턴스와, 코일(22)의 인덕턴스로 결정되는 발진 주파수에서 사각형파가 발진된다.

코일(22)은, 도 2에 도시한 바와 같이 PCB(21) 위에 실장되어 있다. 농도센서 유니트(7)는 현상제(2) 저장수단을 구성하는 구조체 위에 배치되어 있기 때문에, 농도센서 유니트(7)의 코일(22) 주변은 현상제(2)가 채워진다. 토너의 농도가 저하되면 자성체인 캐리어의 농도는 상대적으로 증가하고, 투자율은 증가한다. 토너의 농도가 상승하면 자성체인 캐리어의 농도는 상대적으로 감소하고, 투자율은 감소한다. 따라서 농도센서 유니트(7)는 토너의 농도에 따라 투자율이 변화함으로써 코일(22)의 인덕턴스가 변화하고, 토너의 농도에 따른 발진 주파수의 신호를 출력한다.

이에 반해 농도센서 유니트(8)는 표준시료(10)의 근방에 있고, 현상제(2)의 영향을 받지 않는 장소에 배치되어 있다. 따라서 농도센서 유니트(8)의 발진 주파수는 고유의 주파수가 된다.

이와 같이 농도센서 유니트(7)로부터의 발진출력은, 토너의 농도에 따른 주파수의 발진출력이 된다. 이에 반해 농도센서 유니트(8)의 발진출력은 고유의 주파수가 된다. 따라서 농도센서 유니트(8)의 발진 주파수와 농도센서 유니트(7)의 발진 주파수를 검출하면 현상제(2) 토너의 농도를 검출할 수 있다.

농도센서 유니트(7) 및 농도센서 유니트(8)의 출력신호는, 검출코일(11) 및 (12)(도 1)에 의해 전자결합으로 비접촉으로 취출할 수 있다.

도 4는, 농도센서 유니트(7) 및 농도센서 유니트(8)의 출력신호를 검출코일(11) 및 (12)에 의해 비접촉으로 취출하는 경우의 구성을 도시한 것이다. 도 4에서, 검출코일(31)은,검출코일(11) 및 (12)에 대응하고 있으며 이 검출코일(31)은 도 3에 도시한 농도센서 유니트(7) 및 농도센서 유니트(8)의 코일(22) 근방에 배치된다.

농도센서 유니트(7) 및 (8)의 출력신호는, 코일(22)와 검출코일(31)의 전자결합에 의해 유기되어 입력된다. 이 검출출력은 NAND게이트(32) 및 (33)로 이루어진 버퍼앰프 겸 파형정형회로와 커플링 콘덴서(34)와 피드백 저항(35) 및 (36)으로 이루어진 프리앰프에 의해 증폭되어 출력된다.

검출코일(31)은 수백턴(turn), 수백μH의 코일로서, 그 임피던스는 낮고, 검출코일(31)에서 프리앰프의 입력까지의 배선길이의 영향(노이즈의 영향)이 적어 프리앰프 이후의 회로를, 미도시된 출력장치의 제어회로를 구성하는 인쇄회로기판 위에 공통적으로 실장 가능하다.

도 5는, 농도센서 유니트(7)의 발진출력과, 농도센서 유니트(8)의 발진출력을 사용하여 현상제(2)의 투자율을 검출하여 토너농도를 검출하기 위한 논리연산 회로의 일예를 도시한 것이다.

도 5에서, 농도센서 유니트(7)의 발진출력은, 도 4에 도시한 전자결합에 의해 비접촉으로 프리앰프(41)에 공급된다. 마찬가지로 농도센서 유니트(8)의 발진출력은, 도 4에 도시한 전자결합에 의해 비접촉으로 프리앰프(42)에 공급된다. 프리 앰프(41) 및 (42)로는,도 4에 도시한 구성의 것이 사용된다.

프리앰프(41)의 출력신호는, 버퍼앰프(43)를 통해 카운터(47)에 공급된다.

프리앰프(42)의 출력신호는 버퍼앰프(44)를 통해 분주기(45)에 공급되어 1/n로 분주된다. 분주기(45)의 출력신호는 인에이블 신호로서, 카운터(47)의 인에이블 단자에 공급됨과 동시에 타이밍 신호 발생회로(46)에 공급된다. 타이밍 신호 발생회로(46)에 의해 리셋신호 및 래치신호가 형성된다. 카운터(47)의 카운트값이 래치(48)에 의해 래치되어 출력단자(49)로부터 출력된다.

이와 같은 구성의 논리연산 회로에서는, 농도센서 유니트(8)로부터의 발진출력을 기준 주파수로 하고 있으며 이 농도센서 유니트(8)로부터의 발진출력은, 분주기(45)에서 1/n로 분주된다. 이 분주기(45)의 출력을 인에이블 신호로 하여 농도센서 유니트(7)로부터의 발진출력을 카운터(47)로 카운트하고 있다. 이 카운터(47)의 카운트값으로부터 농도센서 유니트(8)의 발진 주파수를 기준으로 한 농도센서 유니트(7)의 발진 주파수가 검출된다. 카운터(47)의 카운트값은 래치(18)에서 래치되고, 출력단자(19)로부터 토너농도에 대응하는 데이터가 출력된다.

도 6은, 상기 논리연산 회로의 동작을 도시한 것이다. 농도센서 유니트(8)의 발진출력은 프리앰프(42), 버퍼(14)를 통해, 도 6(A)에 도시한 바와 같이 입력된다. 이 농도센서 유니트(8)의 발진출력은, 분주기(45)에서 1/n로 분주된다. 분주기(45)에서는 도 6(B)에 도시한 신호가 출력되고, 이 분주기(45)의 출력신호는 인에이블 신호로서 카운터(47)에 공급된다. 또 이 분주기(45)의 출력신호로부터, 도 6(C)에 도시한 리셋신호와, 도 6(D)에 도시한 래치신호가 형성된다.

또 농도센서 유니트(7)의 발진출력은 프리앰프(41), 버퍼(13)를 통해 도 6(E)에 도시한 바와 같이 입력된다. 카운터(47)는, 도 6(C)에 도시한 리셋신호에 의해 리셋된 후, 도 6(B)에 도시한 인에이블 신호가 H레벨 동안 도 6(E)에 도시한 농도센서 유니트(7)의 발진출력이 카운트된다. 이 업다운카운트값은, 도 6(D)에 도시한 래치신호에 의해 도 6(F)에 도시한 바와 같이 래치(18)에 래치된다.

이와 같이 농도센서 유니트(8)의 발진출력을 분주하여 인에이블 신호를 만들고, 이 인에이블 신호 동안 농도센서 유니트(7)의 발진출력을 카운터(47)에서 카운트하고 있다. 이 경우, 농도센서 유니트(7)의 발진 주파수를 fa, 농도센서 유니트(8)의 발진 주파수를 fb라고 하면, 카운트값(m)은 (m=n*(1+fa/fb))가 된다. 이와 같이 카운터(47)의 카운트값은 농도센서 유니트(8)의 발진 주파수와 농도센서 유니트(7)의 발진 주파수와의 주파수비에 대응하는 것이 된다.

도 7은, 농도센서 유니트(7)의 발진출력과, 농도센서 유니트(8)의 발진출력을 사용하여 현상제(2)의 투자율을 검출하여 토너농도를 검출하기 위한 논리연산 회로의 다른 예를 도시한 것이다.

도 7에서, 농도센서 유니트(7)의 발진출력은, 도 4에 도시한 전자결합에 의해 비접촉으로 프리앰프(41)에 공급된다. 마찬가지로 농도센서 유니트(8)의 발진출력은, 도 4에 도시한 전자결합에 의해 비접촉으로 프리앰프(42)에 공급된다. 프리앰프(41) 및 (42)로는 도 4에 도시한 구성의 것이 사용된다.

프리앰프(41)의 출력신호는, 버퍼앰프(43)를 통해 셀렉터(51)에 공급된다. 프리앰프(42)의 출력신호는, 버퍼앰프(44)를 통해 셀렉터(51)에 공급된다. 셀렉터 (51)는 시퀀서(52)에 의해 전환된다.

셀렉터(51)에 의해 프리앰프(41), 버퍼앰프(43)를 통한 농도센서 유니트(7)의 발진출력과, 프리앰프(42), 버퍼앰프(44)를 통한 농도센서 유니트(8)의 발진출력이 교대로 출력된다. 이 셀렉터(51)의 출력신호가 업다운 카운터(53)에 공급된다.

업다운 카운터(53)는 시퀀서(52)로부터의 리셋신호에 의해 리셋되고, 시퀀서(52)로부터의 인에이블 신호에 의해 업카운트와 다운카운트를 반복한다. 그리고 시퀀서(52)로부터의 래치신호에 의해 업다운 카운터(53)의 카운트값이 래치(54)에 래치되고, 출력단자(55)로부터 토너농도에 대응하는 데이터가 출력된다.

도 8은, 도 7에 도시한 논리연산 회로의 동작을 도시한 것이다. 시퀀서(52)에서는 도 8(C)에 도시한 타이밍으로 리셋신호가 출력된 후, 도 8(A)에 도시한 타이밍으로 카운트업 인에이블 신호가 출력된다. 카운트업 인에이블 신호가 H레벨인 동안 농도센서 유니트(7)의 발진출력에 의해 업다운 카운터(53)가 업카운트된다. 그리고 도 8(B)에 도시한 타이밍으로 다운인에이블 신호가 출력된다. 다운카운트 인에이블 신호가 H레벨인 동안 농도센서 유니트(8)의 발진출력에 의해 업다운 카운터(53)가 다운카운트된다. 이로써 업다운 카운터(53)의 카운트값은, 도 8(H)에 도시한 바와 같이 변화한다.

이 업다운 카운터(53)의 카운트값(m)은, 농도센서 유니트(7)의 발진 주파수를 fa, 농도센서 유니트(8)의 발진 주파수를 fb라고 하면, (m=fa-fb)가 된다. 이와 같이 업다운 카운터(53)의 카운트값은, 농도센서 유니트(7)의 발진 주파수와 농도 센서 유니트(8)의 발진 주파수와의 차 주파수에 대응하게 된다.

업다운 카운터(53)의 카운트값은, 도 8(D)에 도시한 래치신호에 의해 래치(54)에 래치되고, 도 8(D)에 도시한 리셋신호에 의해 업다운 카운터(53)가 리셋된다. 래치(54)의 데이터가 출력단자(55)로부터 취출된다.

도 4에 도시한 농도센서 유니트(7) 및 (8)의 발진 주파수는, 코일(22)의 인덕턴스를 100μH, 콘덴서(25),(26)의 커패시턴스를 200pF라고 했을 때 현상제(2)가 존재하지 않는 상태에서는 약 1.6MHz가 되고, 농도센서 유니트(7)의 코일(22) 주변에 현상제(2)가 충만된 상태에서는 약 1MHz가 얻어진다. 그리고 토너농도의 변화에 대해서는, 실험값으로 1%의 농도 변화에 대해 약 1.2KHz의 편차를 얻을 수 있다. 따라서 토너농도에 대해 충분한 검출 정밀도를 갖는다는 것을 알 수 있다.

또 일반적으로 사용되는, 믹서에 의한 주파수 혼합과 필터에 의한 주파수 검출회로에서는, 적분회로 혹은 필터 등의 아날로그 회로가 필요하게 되지만, 상기 구성에서는 전부 로직회로로 구성되어 있으며 미도시된 제어회로의 커스텀LSI에 회로를 내장시킬 수 있게 된다.

더욱이, 도 1에 도시한 실시형태에서는, 농도센서 유니트(8)를, 예를 들면 구동기어(5) 및 (6)의 하부에 설치하고 있는데, 농도센서 유니트(8)는 또 현상제(2)의 영향을 받지 않는 부위라면 어디에 설치해도 좋고, 도 9에 도시한 위치에 배치해도 된다.

또 도 9에 도시한 바와 같이, 현상제(2)를 교반하는 믹서(4) 둘레 위에, 농도센서 유니트(7)에 상대향하는 부위에 스크레이퍼(61)을 설치하도록 해도 좋다. 스크레이퍼(61)는 믹서(4)의 회전을 따라 회전하고, 스크레이퍼(61)가 회전함으로써 하우징(1)의 하부에 쌓인 현상제(2)가 교반되어 농도센서 유니트(7) 주변의 현상제(2)가 일시적으로 제거된다.

이와 같은 스크레이퍼(61)를 설치하도록 한 경우에는, 스크레이퍼(61)에 의해 주기적으로 현상제(2)를 배제하고, 농도센서 유니트(7)는 주기적으로 현상제(2)의 공핍 투자율이 대략 공기와 같은 부위를 만든다. 따라서 농도센서 유니트(7) 및 농도센서 유니트(8)의 주파수의 비 또는 차의 변화를, 믹서(4)의 회전주기에 대해 충분히 빠른 시간 분해능력으로 관측함으로써 현상제(2) 투자율의 절대값, 즉 토너농도를 얻을 수 있다.

또 도 10에 도시한 바와 같이, 농도센서 유니트(7)에 대해 믹서(4)에 고정된 표준시료(62)를 설치하도록 해도 좋다.

표준시료(62)는, 농도센서 유니트(7)에 주기적으로 표준의 투자율을 초래한다. 따라서 농도센서 유니트(7) 및 농도센서 유니트(8)의 주파수의 비 또는 차의 변화를, 믹서(4)의 회전주기에 대해 충분히 빠른 시간 분해능력으로 관측함으로써 현상제(2)의 투자율의 절대값, 즉 토너농도를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 검출 가능한 다이나믹 레인지는,투자율의 검출범위가, 공기 정도부터 원하는 표준 투자율의 몇배까지 미친다. 따라서 무조정으로 고정밀도의 토너농도 센서를 실현할 수 있을 뿐만 아니라 회로 규모가 대단히 큰 고정밀도의 나눗셈기, 혹은 감산기를 사용하지 않고 회로를 구성할 수 있으며 미도시된 제어회로 내부에 내장시키는 것도 가능하다.

또 각 센서의 온도에 의한 주파수 편차가 캔슬되어, 온도보상이나 캘리브레이션 등의 복잡한 순서를 필요로 하지 않는다.

또한 본 발명의 회로에서는 전부 로직회로로 구성되어 있으며, 미도시된 제어회로의 커스텀LSI에 회로를 내장시킬 수 있게 된다. 따라서 무조정의 저렴한 토너농도 센서를 실현할 수 있게 되어 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 4원색의 현상기를 가진 컬러 출력장치에서는 그 효과는 절대적이다.

본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형이나 응용이 가능하다.

본 발명에서는, 제1 농도센서 유니트 및 제2 농도센서 유니트는 발진기를 포함하고 있다. 제1 농도센서 유니트의 코일 주변은 현상제가 채워져 있다. 제1 농도센서 유니트의 발진 주파수는, 토너의 농도에 따라 투자율이 변화함으로써 코일의 인덕턴스가 변화하기 때문에 토너의 농도에 따른 주파수가 된다. 이에 반해 제2 농도센서 유니트는 현상제의 영향을 받지 않는 장소에 배치되어 있으며 제2 농도센서 유니트의 발진 주파수는 고유의 주파수가 된다. 따라서 제1 농도센서 유니트의 발진 주파수와 제2 농도센서 유니트의 발진 주파수와의 주파수비 또는 주파수 차를 검출함으로써 토너농도가 검출된다.

상기 본 발명에서는, 검출 가능한 다이나믹 레인지는 투자율의 검출범위가, 공기 정도에서 원하는 표준 투자율의 몇배까지 미치기 때문에 무조정에 고정밀도의 토너농도 센서를 실현할 수 있을 뿐만 아니라 회로 규모가 대단히 큰 고정밀도의 나눗셈기 또는 감산기를 이용하지 않고 회로구성의 소형화를 꾀할 수 있다. 또 각 센서의 온도에 의한 주파수 편차가 캔슬되어 온도보상이나 캘리브레이션이 불필요하다. 또한 본 발명에서는 모두 로직회로로 구성되어 있으며 그 커스텀LSI(Large Scale Integration)에 회로를 내장할 수 있게 된다.

Claims

2성분 현상방식을 사용한 전자사진 방식에 의한 기록장치에 사용되는 토너농도 센서에 있어서,

토너와 캐리어로 이루어진 현상제가 수납된 수납수단과,

코일과 콘덴서로 구성되는 제1 공진회로를 가지며, 상기 제1 공진회로를 형성하는 상기 코일을, 그 인덕턴스가 상기 수납수단에 수납된 현상제의 투자율(透磁率)에 의해 변화되는 부위에 배치한 제1 발진기와,

코일과 콘덴서로 구성되는 제2 공진회로를 가지며, 상기 제2 공진회로를 형성하는 상기 코일을, 그 인덕턴스가 고유가 되는 부위에 배치한 제2 발진기와,

상기 제1 발진기의 발진 주파수와 상기 제2 발진기의 발진 주파수를 검지함으로써 상기 현상제의 투자율을 계측하는 수단을 구비하고,

상기 현상제의 투자율로부터 상기 현상제의 토너농도를 검출하도록 한 것을 특징으로 하는 토너농도 센서.
제1항에 있어서, 상기 발진기의 발진출력은, 상기 현상제의 수납수단을 지지하는 기록장치 본체측의 구조체 위의 상기 코일 근방에 상대되는 위치에 설치된 검출코일에 의해 전자유도에 의해 전달되는 것을 특징으로 하는 토너농도 센서.
제1항에 있어서, 상기 제2 발진기를 구성하는 코일은, 비교표준이 되는 투자 율을 갖는 시료 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 토너농도 센서.
제1항에 있어서, 상기 제1 발진기를 구성하는 코일 근방에, 주기적으로 접근과 이탈을 수행하는 비교표준이 되는 투자율을 갖는 시료, 현상제의 공핍부위, 또는 현상제의 공핍부위 작성수단이 설치되도록 한 것을 특징으로 하는 토너농도 센서.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 발진기의 발진출력을 검출하고, 상기 제1 및 제2 발진기의 발진 주파수의 비 또는 발진 주파수의 차를 구함으로써 상기 현상제의 투자율을 검출하는 것을 특징으로 하는 토너농도 센서.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 발진기의 발진 주파수의 비 또는 발진 주파수의 차를 구하는 연산회로는, 상기 제1 및 제2 발진기의 발진출력을 계수하는 카운터 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 토너농도 센서.
제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 발진기의 발진 주파수의 비를 구하는 연산회로는, 적어도 상기 제2 발진기의 출력신호를 1/n로 분주하는 분주기 및 상기 분주기 신호에 의해 동기되어 상기 제1 발진기의 출력신호를 계수하는 카운터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토너농도 센서.
제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 발진기의 발진 주파수의 차를 구하는 연산회로는, 적어도 상기 제1 발진기의 출력신호 및 상기 제2 발진기의 출력신호를 교대로 출력하는 셀렉터, 및 상기 셀렉터를 통하여 출력되는 제1 발진기와 제2 발진기의 출력신호를 각각 업 카운트 및 다운 카운트하는 업다운 카운터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토너농도 센서.