專利名稱：用于檢測色劑剩余度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)中的顯影裝置并更具體地涉及用于檢測將形成在一光敏鼓上的靜電潛象顯現(xiàn)為一可見圖象的色劑的剩余程度的裝置。通過檢測這種色劑余度(toner level)，用戶可在最佳時(shí)間將附加調(diào)色劑供至該系統(tǒng)內(nèi)部。本申請參考，結(jié)合和主張按35U.S.C 119由其引起所有益處的相關(guān)交叉參考文獻(xiàn)為于1994年2月28日在朝鮮工業(yè)產(chǎn)權(quán)局提交并及時(shí)轉(zhuǎn)讓號為3776/1994，題為“用于檢測調(diào)色劑保持度的裝置”的申請。
通常人們知道，諸如復(fù)印機(jī)，激光束打印機(jī)之類的一般靜電復(fù)制記錄設(shè)備是在光敏鼓表面上形成一不可見的靜電潛象。調(diào)色劑是由碳粉成份組成并加到光敏鼓的表面，以使靜電潛象可見，然后將其轉(zhuǎn)移和固定到諸如紙之類的可印刷媒質(zhì)上，以形成靜電圖象的硬拷貝。該靜電復(fù)制記錄設(shè)備一般包括容納調(diào)色劑的貯箱和裝在貯箱內(nèi)用于檢測色劑剩余量的色劑檢測裝置，本領(lǐng)域的技術(shù)人員均知道檢測色劑余量的代表性方法之一是采用色劑傳感器，例如壓電傳感器的方法。然而我們已發(fā)現(xiàn)需要壓電傳感器的設(shè)備往往由于壓電傳感器的成本而使其無比(uncompetitively)昂貴。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于檢測靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)中色劑的剩余度(remaining level)的改進(jìn)裝置。
本發(fā)明另一目的是提供一種顯影裝置，該裝置能在不必改動(dòng)系統(tǒng)主體情況下代替采用壓電式色劑傳感器的現(xiàn)存靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)。
本發(fā)明又一目的是提供一種因用光傳感型色劑檢測傳感器來替代壓電型傳感器而能以較低價(jià)生產(chǎn)的顯影裝置。
本發(fā)明再一目的是提供一種能精確檢測色劑剩余高度處于低狀態(tài)和色劑余度為排空狀態(tài)的色劑檢測裝置。
為獲得以上和其他目的，一個(gè)用于對在光敏鼓上形成的靜電潛象進(jìn)行顯影的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)的顯影裝置包括存放色劑的貯箱。一個(gè)用存放在貯箱中的色劑顯現(xiàn)形成在光敏鼓上靜電潛象的顯影輥。在貯箱一側(cè)從其底部起算的一予定高度上，安置一個(gè)用于發(fā)光的發(fā)光元件。一個(gè)色劑檢測裝置通過采用位于貯箱內(nèi)側(cè)上的光接收元件檢測存在或不存在色劑，該光接收元件根據(jù)從光發(fā)射元件接收到的光量輸出與貯箱中有或沒有色劑相對應(yīng)的信號。一個(gè)攪拌器將色劑送到顯影輥并與此同時(shí)與色劑傳送周期同步地清潔光發(fā)射元件的發(fā)光側(cè)和光接收元件的光接收側(cè)。一個(gè)信號傳送裝置將來自光接收元件的信號傳送到一中央處理單元，將信號數(shù)值與予定值相比較從而確定色劑的高度。
由參考下列結(jié)合附圖所作的詳細(xì)說明將更好地理解對本發(fā)明的更全面的評價(jià)及其許多值得注意的優(yōu)點(diǎn)，附圖中相同標(biāo)號表示相同或相似元部件，其中

圖1是說明配置一傳統(tǒng)色劑檢測傳感器的顯影裝置的截面視圖；圖2是說明傳統(tǒng)壓電型色劑傳感器結(jié)構(gòu)及其與一中央處理單元(CPU)連接的簡圖；圖3是說明一來自傳統(tǒng)壓電型色劑傳感器的色劑檢測信號之輸出狀態(tài)的波形圖；圖4是說明配置有按本發(fā)明原理構(gòu)成的色劑檢測傳感器的顯影裝置透視圖；圖5是說明用于描述安裝其中的色劑檢測器的操作的圖4顯影裝置一部分的截面視圖6是說明為描述色劑檢測裝置之安裝位置的圖4顯影裝置一部分的縱向截面視圖；圖7A和7B是示出按本發(fā)明原理，包括有一葉片的攪拌器的色劑顯影裝置操作的視圖；圖8是說明本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)視圖，其中設(shè)有多個(gè)附裝到攪拌器的葉片；圖9是說明一個(gè)靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)一部分的電路圖，該記錄系統(tǒng)用按本發(fā)明原理構(gòu)造的色劑檢測傳感器來檢測是否存在色劑；圖10A至10C是表示圖9光接收裝置的各種實(shí)施例的電路圖；圖11A至11C是表示圖9之信號傳送裝置的各種實(shí)施例的電路原理圖；和圖12是按本發(fā)明原理構(gòu)造的一個(gè)靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)的概略視圖，舉例說明了整個(gè)靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)主體與顯影裝置之間的并存性。
參考圖1至3，此后將給出對一個(gè)用于檢測是否存在色劑的傳統(tǒng)裝置的詳細(xì)說明。
圖1是一傳統(tǒng)顯影裝置50的截面視圖，該裝置包含一色劑傳感器32。圖2表示圖1的色劑傳感器32與CPU36之間的電氣連接。圖3是一個(gè)表示色劑傳感器32的輸出狀態(tài)的計(jì)時(shí)圖。
圖1中，顯影裝置50中的貯箱20表示用于貯存碳粉型色劑30的容器。色劑30被存放在貯箱20的內(nèi)部，用以將形成在光敏鼓22上的靜電潛象顯影成可見圖象。具有貯箱20的顯影裝置50緊鄰借助掃描器或圖象形成記錄設(shè)備形成靜電潛象的光敏鼓22的表面。一旦形成潛象，具有顯影輥24的顯影裝置50便將在光敏鼓22上形成的不可見靜電潛象顯影成可見圖象。
顯影裝置50包括顯影輥24，輥24通過將貯箱20中的色劑30供至光敏鼓22的表面而將靜電潛象顯影成可見圖象，一個(gè)用以確保加到顯影輥24表面的色劑30是恒定厚度的刮片26，一個(gè)將貯箱20中的色劑30供至顯影輥24的攪拌器28，和一位于貯箱20內(nèi)側(cè)的色劑傳感器32，檢測是否存在色劑30。由顯影裝置50用電將形成在光敏鼓22上的潛象顯影形成可見圖象的方法實(shí)例包括“單組分(one component)顯影法”，“雙組分(two component)顯影法”和“磁刷顯影法”。這些方法對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是眾所周知的，故為簡明起見，在本說明書中不對它們加以解釋。
圖1中，用于檢測貯箱20中有或無色劑30的色劑傳感器32是一個(gè)壓電式傳感器。壓電傳感器的一個(gè)原理在于它響應(yīng)測得的對其上部施加的壓力而改變其輸出電壓?，F(xiàn)將參考圖2更詳細(xì)地描述這一檢測操作。
當(dāng)存放在貯箱20中的色劑30通過旋轉(zhuǎn)位于貯箱20內(nèi)的攪拌器28而被加到顯影輥24時(shí)，色劑傳感器32的上部表面被清潔。此時(shí)，若貯箱20裝有足夠量的色劑30，則色劑30接觸色劑傳感器32，并可檢測到作用在色劑傳感器32表面上的壓力。
若色劑30的量足以對色劑傳感器32施加一閾值壓力量值，則有壓電效應(yīng)的色劑傳感器32輸出一邏輯“低”電平電壓。另一方面，在經(jīng)攪拌器28旋轉(zhuǎn)而從色劑傳感器32除去色劑30之后，若由于色劑30量的縮減而使色劑30不接觸色劑傳感器32的上部或若施加在色劑傳感器32上的壓力低于基準(zhǔn)值，則色劑傳感器32便輸出一邏輯“高”電平電壓至連到其輸出端的中央處理單元CPU36。也就是說，在色劑30接觸色劑傳感器32的上部的情況下，色劑傳感器32便側(cè)得存在色劑30并輸出指示“存在色劑”的邏輯“低”電平檢測信號。另一方面，在認(rèn)為色劑30不存在的情況下，色劑傳感器32檢測這一缺陷并輸出指示“色劑空”的邏輯“高”電平的檢測信號。在此段期間作為工作電源的5V直流電壓被加到色劑傳感器32。因此，在認(rèn)為貯箱20內(nèi)不存在色劑30的情況下，色劑傳感器32輸出指示邏輯“高”電平的5V電壓，而在認(rèn)為存在色劑30的情況下，色劑傳感器32輸出指示邏輯“低”電平的0伏電壓。
指示是否存在色劑30的從色劑傳感器32輸出的檢測信號被加到CPU36的輸入端。CPU36檢測該檢測信號的邏輯狀態(tài)，然后確定是否存在色劑。在辨認(rèn)存在或不存在色劑30之后，CUP36將其確認(rèn)結(jié)果顯示在一顯示屏(未示出)上。這里，當(dāng)顯示出“色劑空”信息時(shí)，便停止該系統(tǒng)的操作。具有壓電效應(yīng)的色劑傳感器32通常用來做由日本日立公司(HITACHI)生產(chǎn)的5—u003型傳感器和由日本TDK公司生產(chǎn)的TSO5D型傳感器。
用壓電傳感器檢測存在或不存在色劑并執(zhí)行類似上述的操作的一種傳統(tǒng)技術(shù)更詳細(xì)地公開于在1985年2月22曰須發(fā)給Takcda等人的美國專利4,647,185中(此后簡稱為Takeda等人的′185)。
在Takeda等人的′185中，色劑傳感器32的輸出端被連接到CPU36的輸入端。CPU36按照該系統(tǒng)的時(shí)鐘周期讀出色劑傳感器32的輸出，從而檢測色劑30的存在或不存在。這樣一種檢測操作根據(jù)CPU36的設(shè)計(jì)規(guī)范或該系統(tǒng)的時(shí)鐘周期而變化然而，一般該檢測操作是按10毫秒周期執(zhí)行的。
就傳統(tǒng)裝置而言，如圖1構(gòu)造的顯影裝置50的貯箱20中，攪拌器28的旋轉(zhuǎn)不超過60rpm。也就是就，為將貯箱20中的色劑30傳送到顯影輥24，攪拌器28的旋轉(zhuǎn)時(shí)間總量通常為1至3秒鐘就足夠了。
Takeda等人′185公開的技術(shù)是對置于顯影輥50的內(nèi)側(cè)上的色劑傳感器32的輸出在一予定時(shí)間周期內(nèi)予以計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值與一予定值相比較，以確定色劑的剩余度。Takeda等人′185的這種操作將在此后參考圖3加以描述。
在不存在色劑30并因而不接觸顯影裝置50的色劑傳感器32的上部情況下，色劑傳感器32輸出邏輯“高”電平的檢測信號。然后如以上所述將該檢測信號加到CPU36。CPU36根據(jù)10毫秒周期的一予定時(shí)間周期T內(nèi)掃描其輸入端。在此掃描周期T期間，假設(shè)色劑傳感器32在周期△T1，△T2和△T3期間輸出三個(gè)邏輯“高”電平的信號，則CPU36對來自色劑傳感器32的這三個(gè)邏輯“高”電平輸出的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。也就是說∑△T＝△T1＋△T2＋△T3。在∑△T對予定時(shí)間周期的比值，即 的值低于予定值的情況下，CPU36將該色劑高度辨認(rèn)為正常，而在 的值高于予定值時(shí)，CPU36將該色劑高度辨認(rèn)為異常。于是CPU36按照該辨認(rèn)程度在顯示屏上顯示一個(gè)對應(yīng)于先前編程狀態(tài)的色劑量級信息，以指示色劑30的剩余度。
例如，假設(shè)予定時(shí)間周期T為2.5秒，∑△T(即△T1＋△T2＋△T3)為300毫秒，則當(dāng) 低于 (假定色劑傳感器32的輸出是按10ms周期讀出的，則計(jì)數(shù)低于30)，色劑30的總額處于正常量級，而當(dāng) 在 之上，則色劑30的量處于異常量級。 之比有兩個(gè)閾值 和 從而當(dāng)色劑度被確定為異常時(shí)，可將色劑度分為兩個(gè)不同類別。也就是就，當(dāng)ΣΔTT<325]]>，色劑度指示為正常。另一方面，當(dāng)325<ΣΔTT<2425]]>時(shí)指示“色劑低”或“顯影劑低”狀態(tài)，而當(dāng)ΣΔTT>2425]]>時(shí)，指示“色劑排空”或“顯影劑排空”狀態(tài)(見表<1>) 表<1>
以上指示的顯示方法雖不是在Takeda等人′185中所揭示的，但被認(rèn)為是廣泛應(yīng)用于靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)中的一個(gè)通用方法。
與在色劑檢測裝置中使用壓電傳感器相聯(lián)系的主要問題在于該傳感器極其昂貴。因此，采用這種傳感器使得系統(tǒng)本身的成本較高。
至今已有人揭示了不用昂貴的壓電型色劑傳感器檢測是否存在色劑的各種方法。其中之一法公開在由Dong-Ho Lee于1992年12月14日提交的題為“用于檢測在一靜電復(fù)制機(jī)中所用的色劑的裝置”的U.S專利申請07/989828中(此后簡稱為Lee申請)。
該Lee申請包括一塊根據(jù)存放在貯箱內(nèi)的色劑量向上和向下旋轉(zhuǎn)的金屬板，和一塊隨該金屬板沿顯影裝置外側(cè)面的轉(zhuǎn)距而移動(dòng)的磁鐵。一個(gè)連接到磁鐵的執(zhí)行器截?cái)嗷蚍瓷鋰@執(zhí)行器樞軸中央的發(fā)送或反射光檢測器的光，并產(chǎn)生對應(yīng)于色劑剩余度的邏輯信號。該Lee申請的優(yōu)點(diǎn)在于其裝置能以比用壓電型色劑傳感器的裝置大約是其1/6的較低成本產(chǎn)生。
然而，Lee申請不能提供其顯影裝置與用于Takeda等人′185的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)所用顯影裝置之間的兼容性。也就是說，不可能用Lee申請中所公開裝置的不太昂貴的光傳感器去替代諸如Takeda等人′185中揭示的更昂貴的壓電型傳感器。
雖然在生產(chǎn)采用Lee申請中揭示的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)的代器方面不存在問題，但兩種系統(tǒng)之間缺乏互換性確是個(gè)問題。換言之，一個(gè)諸如Lee申請中揭示的低價(jià)顯影裝置不能用于采用Takeda等人′185中所揭示的更昂貴顯影裝置的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)中。
因此，Takeda等人′185和Lee申請中所揭示的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)應(yīng)該各僅用為滿足他們各自規(guī)格所設(shè)計(jì)的那種顯影裝置。由于兩種系統(tǒng)之間缺乏相互兼容性，故該要求在使用和管理這兩種系統(tǒng)過程中產(chǎn)生種種困難。
現(xiàn)參考圖4至6，圖4示出配置有按本發(fā)明原理構(gòu)成的色劑檢測傳感器的一個(gè)顯影裝置50的透視圖。圖5是表示圖4顯影裝置50的一部分的截面圖，用以描述其內(nèi)裝有的色劑檢測裝置的操作。圖6是顯影裝置50的外殼的縱向截面視圖，其中一個(gè)光傳感器用作色劑檢測裝置?，F(xiàn)將參照圖4至6給出對按本發(fā)明原理構(gòu)造的顯影裝置50的詳細(xì)說明。
顯影裝置50包括一用于存放色劑30的貯箱20，在貯箱20的一側(cè)，設(shè)有一光源可透光的透光窗40。一個(gè)用于接收光源的光接收窗38離透光窗40一予定距離、光接收窗38由透明塑料構(gòu)成并向上伸出。
參考圖6，光一發(fā)射元件116a和116b，發(fā)出對應(yīng)于電信號輸入的光，被插入安裝在透光窗40的內(nèi)側(cè)。諸如兩個(gè)光電二極管，或兩個(gè)光電三極管之類的光接收元件120a和120b接收來自光發(fā)射元件116a和116b的光源并將所接收光量變換為電信號，并被插入安裝在光接收窗38的內(nèi)側(cè)。光發(fā)射元件116a和116b可固定安裝在分別與光接收元件120a和120b平等的位置上。在本發(fā)明中，光電傳感器是由一對元件，即位于透光窗40的內(nèi)側(cè)上的光發(fā)射元件116a和位于與元件116a平行位置的光接收元件120a，組成。因此可見在本發(fā)明中用了兩個(gè)光電傳感器。
再回到參見圖4，攪拌器28的旋轉(zhuǎn)軸29為將色劑30供至開口24a而安裝在貯箱20的兩側(cè)。貯箱內(nèi)透光窗40和光接收窗38形成在其底部。還設(shè)有呈方形并有特定厚度的攪拌片31。攪拌片31彼此分隔地位于攪拌器28轉(zhuǎn)軸29的上部和底部。由諸如塑料之類彈性元件組成的刮片44和46附裝到位于透光窗40和光接收窗38之間的攪拌器28的攪拌片31的兩側(cè)。當(dāng)如上所述構(gòu)成的攪拌器28隨轉(zhuǎn)軸29旋轉(zhuǎn)時(shí)，存放在貯箱20中的色劑30被加到定位顯影輥24的開口24a。在攪拌器28旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，刮片44和46同時(shí)清除留在透光窗40和光接收窗38內(nèi)側(cè)面上的色劑30。
正如以上所述，本發(fā)明采用了兩個(gè)彼此分隔定位的光電傳感器以使兩光電傳感器之一被附裝到攪拌器28之?dāng)嚢杵?1兩側(cè)的刮片44和46截?cái)?。參見圖5，可精確看到兩個(gè)光電傳感器和刮片44與46的相對位置。在圖5中，若將攪拌器28的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)沿上游位置定位的光電傳感器指示為標(biāo)號42a，沿下游位置定位的光電傳感器指示為標(biāo)號42b，和光電傳感器42a和42b的分隔距離1為10mm。在這些假設(shè)下，當(dāng)刮片44或46截止光電傳感器42a時(shí)，光電傳感器42b被打開，而當(dāng)刮片44或46繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并截止光電傳感器42b時(shí)，則光電傳感器42a被打開。這里，光電傳感器42a由光發(fā)射元件116a和光接收元件120a組成，而光電傳感器42b是由光發(fā)射元件116b和光接收元件120b組成。此外標(biāo)號48，52和54分別指示支架，PCB和螺釘。
現(xiàn)將參照圖7A和7B說明設(shè)有兩對光電傳感器的顯影裝置50中，對色劑30剩余度進(jìn)行檢測的操作。
若當(dāng)顯影裝置50的貯箱20中色劑高度處于滿狀態(tài)時(shí)，攪拌器28圍繞轉(zhuǎn)軸29中中央旋轉(zhuǎn)；攪拌片31同時(shí)旋轉(zhuǎn)。于是，色劑30通過開口24a供至顯影輥24。此時(shí)，若攪拌器28以恒定速度保持旋轉(zhuǎn)，則可防止存放在貯箱20內(nèi)的色劑30粘合。此外，雖然附裝到攪拌器28之?dāng)嚢杵?1兩側(cè)的刮片44和46借助穿過貯箱20內(nèi)的透光窗40和光接收窗38之間的空間而清潔透光和光接收窗40和38的窗壁，色劑30仍能及時(shí)供復(fù)印工藝使用。
因此，從設(shè)在透光窗40內(nèi)側(cè)的光發(fā)射元件116a和116b發(fā)出的光通過透光窗40發(fā)送。但由于色劑高度處于滿狀態(tài)，光的傳送立即被貯箱20中的色劑30所阻斷。正如圖5所示，若貯箱20內(nèi)的色劑30剩余高度高于第一級L1，則設(shè)在光接收窗38內(nèi)的光接收元件120a和120b不能接收所發(fā)送的光。假設(shè)每一光接收元件120a和120b在不接收光時(shí)輸出一邏輯“高”電平電壓，而在接收光時(shí)輸出邏輯“低”電平電壓，則可理解當(dāng)色劑高度為滿狀態(tài)時(shí)，光接收元件120a和120b均輸出一個(gè)邏輯“高”電平電壓。那時(shí)，若從光接收元件120a和120b的輸出在一檢測信號發(fā)送電路(見圖9)中被邏輯相加并將邏輯相加處理的結(jié)果反向并作為輸入加到CPU110，CPU110以如上述的次序確定是否存在色劑30，則CPU110能確定該輸入指示貯箱20內(nèi)色劑高度處于滿狀態(tài)。
當(dāng)存放貯箱20內(nèi)的色劑30被消耗并使色劑剩余高度變成轉(zhuǎn)低時(shí)，則從光發(fā)射元件116a和116b發(fā)出的光被傳送到光接收元件120a和120b的可能性將如以下討論的那樣增大。第一檢測等級在攪拌器28繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而色劑30的剩余高度變成圖7A和7B所示的低于第一級L1但高于第二級L2的條件下，若刮片44或46阻截如圖7B中所示光發(fā)射窗40的光電傳感器42b的光，則光電傳感器42a的光路被打開。于是，光接收窗38中的光接收元件120a接收從透光窗40的光發(fā)射元件116a發(fā)送的光并輸出與所接收光量相對應(yīng)的邏輯信號。此后，若攪拌器28繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并如圖7A所示，刮片44或46截?cái)喙怆妭鞲衅?2a的光路，則光接收窗38中的光接收元件120a和120b將輸出指示色劑高度處于正常狀態(tài)下的色劑檢測信號，因?yàn)楣怆妭鞲衅?2b的光路由于色劑30在貯箱20內(nèi)部的剩余高度高于第二級L2而被截?cái)?。因此，在色劑剩余高度如圖7A和7B中所示低于第一級L1但高于第二級L2的情況下，在刮片44或46清潔透光窗40和光接收窗38以后，可以理解僅僅由光電傳感器42a檢測到的信號被傳送至CPU110。然而，由于色劑30的高度能至少還有一個(gè)非常規(guī)等級(irregular level)特性，故光電傳感器42a和42b的輸出經(jīng)由后面論述的電路邏輯相加，然后將該邏輯相加后的輸出發(fā)送到CPU110。正如先前已述，色劑傳感器的輸出在按10ms周期的予定時(shí)間周期T期間被讀出，產(chǎn)生代表“高”脈沖數(shù)的∑△T值并將其加到CPU的輸入端，在CPU中確定色劑的剩余高度。此時(shí)，CPU執(zhí)行為確定色劑剩余度的算法并分析代表在予定時(shí)間周期T期間產(chǎn)生的“高”脈沖數(shù)的值∑△T，從而確定存放于貯箱20中的色劑剩余度。例如，由表示在予定時(shí)間周期T檢測到多少“高”脈沖的值∑△T來確定色劑的某一低等級。第二檢測等級若在色劑30的剩余高度如圖7A和7B所示的低于第二級L2的條件下，刮片44或46阻斷如圖7A所示光接收窗38的光電傳感器42a的光，于是光電傳感器42b的光路被打開。因此，光接收窗38中的光接收元件120b接收從透光窗40的光發(fā)射元件116b送來的光并輸出對應(yīng)于所接收光量的檢測邏輯信號。此后，如圖7A所示，若攪拌器28繼續(xù)旋轉(zhuǎn)和刮片44或46阻斷光電傳感器42b的光路，則光接收窗38中的光接收元件120a接收從透光窗40的光發(fā)射元件116a發(fā)送的光并輸出對應(yīng)于所接收光量的檢測邏輯信號。所以，在色劑剩余高度低于圖7A和7B所示第二級L2的情況下，在刮片44和46清潔透光窗40和光接收窗38以后，可知由光電傳感器42a和42b檢測的邏輯信號是經(jīng)此后要論述的電路邏輯相加，然后該邏輯相加后的輸出被發(fā)送至CPU110。正如先前所討論的，色劑傳感器的輸出是在按10ms一周期的予定時(shí)間周期T期間被讀出，該代表加到CPU輸入端的“高”脈沖數(shù)的值∑△T和色劑剩余度被檢測。此時(shí)，CPU分析代表予定時(shí)間周期T期間產(chǎn)生的“高”脈沖數(shù)的值∑△T，從而確定存放于貯箱20內(nèi)的色劑30量處于排空級。
圖8是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的視圖，其中三個(gè)刮片被附裝到圖4的攪拌器28。在本實(shí)施例中，當(dāng)貯箱20中的色劑30總量處于低等級時(shí)，可獲得一個(gè)更穩(wěn)定的檢測信號。就本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)而言，在中心圍繞攪拌器28的軸29形成有三個(gè)攪拌片31，其每一個(gè)配置一個(gè)各自的刮片44，46和56?，F(xiàn)將描述圖8所示實(shí)施例的操作。
正如圖4和7中所描繪的，當(dāng)僅將兩個(gè)刮片44和46附裝到攪拌器28的攪拌片31時(shí)，若色劑30的剩余度低于第一級L1，但高于第二級L2，則可能產(chǎn)生由下列操作誤差所引起的一些問題。
正如先前已述，當(dāng)刮片44和46清潔透光窗40和光接收窗38時(shí)，其間的光路被打開。此時(shí)，光接收窗38中的光接收元件120a接收從透光窗40中的光發(fā)射元件116a發(fā)出的光并輸出一色劑檢測信號，例如，對應(yīng)于所接收光量的邏輯“高”電平的色劑檢測信號。在上述條件下，若刮片44或46的位置由攪拌器28的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)了大約200°，分布在刮片44和46板上的色劑不斷涌出，就這樣附著到透光窗40和光接收窗38的表面。此時(shí)，由碳粉組成的色劑30能阻斷透光窗40和光接收窗38之間的光路。所以，光接收窗38的內(nèi)側(cè)的光接收元件120a輸出一邏輯“低”電平的電壓。在這種操作中，即使色劑30的剩余度是顯著低時(shí)，光電傳感器的光接收元件120a仍可能輸出指示色劑等級為正常的檢測信號。也就是說，在色劑30剩余總量低的情況下，可能由于旋轉(zhuǎn)期間色劑30涌出刮片44和46而意外地產(chǎn)生給出有關(guān)該色劑等級的一個(gè)錯(cuò)誤指示的不穩(wěn)定信號。
不過如圖8所示，若攪拌器28的攪拌片31的數(shù)目增大，并為清潔透光窗40和光接收窗38而設(shè)置兩個(gè)以上的刮片，而可避免以上發(fā)生的這類操作誤差。在圖8中，刮片56是追加形成的。在設(shè)有兩片以上刮片的情況下，基本消除了刮片清除貯箱20中剩余色劑30時(shí)色劑流離刮片的情況，從而避免意外產(chǎn)生一不正確的檢測信號。
圖9是表示一部分靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)的電路原理圖，其中光電傳感器42a和426的檢測信號以最佳方式傳送到如圖4所示構(gòu)造的顯影裝置中的CPU110。標(biāo)號100和102指示具有位于透光窗40內(nèi)側(cè)面上的光發(fā)射元件116a和116b的第一和第二發(fā)光器件。標(biāo)號104和106指示具有位于光接收窗38內(nèi)側(cè)面上的光接收元件120a和120b的第一和第二光接收器件，該器件輸出與從光發(fā)射元件116a和116b接收到的光量相對應(yīng)的檢測信號DS1和DS2。標(biāo)號114指示偏置電阻。光發(fā)射元件116a和116b被示為發(fā)光二極管，而光接收元件120a和120b被示為光電晶體管。第一和第二光接收器件104和106包括偏壓電阻118，和用于對光電晶體管120a和120b的輸出進(jìn)行反相而起反相器作用，包括電阻122和124及晶體管126的那部分。此外，標(biāo)號108指示一信號傳送裝置，用以將來自第一和第二光接收器件104和106的檢測信號DS1和DS2的輸出進(jìn)行邏輯相加并將該邏輯相加結(jié)果傳送至CPU110。CPU110執(zhí)行用于確定色劑剩余度的算法并分析來自信號傳送裝置108的輸入信號，從而確定色劑30的剩余度。此后，CPU110將對應(yīng)于所確定的色劑剩余度的信息顯示在一顯示器(未示出)上，以告知用戶色劑30的剩余程度。
此后將給出如圖9所示信號傳送裝置108的操作說明。
當(dāng)接通電源時(shí)，光發(fā)射元件116a和116b總是通過偏壓電阻114響應(yīng)電源輸入而發(fā)光。此時(shí)，若貯箱20中的色劑30的剩余度在如上所述的第一檢測級，則光發(fā)射元件116a和光接收元件120a之間的第一光路P1被刮片44或46阻斷，而光發(fā)射元件116b與光接收元件120b之間的第二光路P2被色劑30阻斷。于是，光接收元件120a和120b開路，連到那里的晶體管126輸出邏輯“低”電平的色劑檢測信號DS1和DS2至信號傳送裝置108。
當(dāng)刮片44或46移至圖7b所示位置時(shí)，由于光發(fā)射元件116a與光接收元件120a之間的第一光路P1開路，故光接收元件120a被接通。于是連接到光接收元件120a的晶體管126被開關(guān)接通，以將邏輯“高”電平的色劑檢測信號DS1輸出至信號傳送裝置108。
信號傳送裝置108通過上述操作完成對檢測信號DS1和DS2的邏輯相加，再將邏輯相加后信號傳送至CPU110。信號傳送裝置108可由一個(gè)OR門構(gòu)成。此時(shí)，CPU110在按一周期10ms的予定時(shí)間周期T期間對從信號傳送裝置108發(fā)出的“高”脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)值與一予定值比較，以確定色劑現(xiàn)存量，并輸出與該確定結(jié)果相應(yīng)的顯示信息。
若貯箱20中色劑30的剩余度是在如前述討論過的第二檢測級，則第一和第二光路P1和P2的每一個(gè)根據(jù)攪拌器28旋轉(zhuǎn)期間刮片44和46的移動(dòng)而依次處于切斷和開通狀態(tài)。因此，從第一和第二光接收器件104和106輪流輸出邏輯“高”電平的色劑檢測信號DS1和DS2。然后，檢測信號被邏輯相加，而邏輯相加后的信號再輸入信號傳送裝置108。因此，若貯箱20中色劑30的剩余度處于第二檢測級時(shí)，指示色劑30的低或空狀態(tài)的邏輯“高”電平信號被連續(xù)輸入至CPU110。此時(shí)，CPU110在按10ms一周期的予定時(shí)間周期T期間讀出信號傳送裝置108的輸出，并將在予定時(shí)間周期T期間讀出的邏輯“高”電平的信號總數(shù)與一予定值相比較，從而顯示“色劑排空”信息。
圖10A至10C是表示圖9所示第一和第二光接收器件104和106的各種實(shí)施例的電路原理圖。在圖10A和10B中，包括圖9的開關(guān)晶體管126的反相器被斯密特觸發(fā)器反相器132(見圖10B)或另一可選者，一個(gè)其中設(shè)有基準(zhǔn)電壓Vref和波形函數(shù)(waveform function)的比較器130(見圖10A)所替代。圖10A中，標(biāo)號128指示一電容器。借助這些結(jié)構(gòu)便能精確產(chǎn)生對應(yīng)于光接收元件120之輸出的邏輯輸出。圖10C示出光接收裝置的另一實(shí)施例，其中用一達(dá)林頓型晶體管134來補(bǔ)償光接收元件120的低電流驅(qū)動(dòng)性能。這些其他實(shí)施例的詳細(xì)操作并未脫離圖9所示的實(shí)施例范圍。
圖11A至11C是說明圖9信號傳送裝置108的各種實(shí)施例的電路原理圖。圖11A是一個(gè)實(shí)施例，其中借助一引線的或(OR)連接構(gòu)成集電極開路型緩沖器136和138。標(biāo)號140指示電阻。在這種結(jié)構(gòu)中，與從第一和第二光接收裝置104和106輸出的檢測信號DS1和DS2電平相對應(yīng)的精確邏輯信號可被傳送至CPU110。圖11B的實(shí)施例在以下情況是有用的，即第一和第二光接收裝置104和106的每一個(gè)通過采用電源電壓Vcc和地電位之間的偏壓電阻118和用光電晶體管構(gòu)成的光接收元件120產(chǎn)生色劑檢測信號DS1和DS2。用11B是信號傳送裝置108的另一實(shí)施例，其中從單光電晶體管集電極輸出的色劑檢測信號DS1和DS2經(jīng)一傳統(tǒng)的電流放大電路放大，該放大電路包括晶體管150，多個(gè)電阻142，144和148和電容器146和152，以將放大后信號加至CPU110。在圖11C中，從第一和第二光接收裝置104和106輸出的檢測信號DS1和DS2被加到其內(nèi)設(shè)有基準(zhǔn)電壓Vref2的一比較器158。因此，僅當(dāng)色劑檢測信號DS1和DS2的電平超過基準(zhǔn)電壓Vref2的電平時(shí)，指示色劑30的空狀態(tài)的邏輯“高”電平的檢測信號才被傳送到CPU110，以便以產(chǎn)生與光接收元件120之輸出相對應(yīng)的精確邏輯輸出。在圖11C中，標(biāo)號156和160指示電阻器而標(biāo)號154指示電容器。
在顯影裝置50中的構(gòu)造兩個(gè)光電傳感器和執(zhí)行邏輯相加過程的信號傳送裝置108以后，再將其安裝到采用壓電型色劑傳感器的一個(gè)傳統(tǒng)靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)的主體上，便執(zhí)行取樣，其結(jié)果示于下表<2>中。
表<2>
現(xiàn)參考圖12，該圖示出按本發(fā)明原理構(gòu)成的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)的概要圖。該系統(tǒng)包括裝在用作整個(gè)靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)外殼的主體60內(nèi)部的顯影裝置50。主體60容納包含空白剪裁紙張(blank sheets ofcut paper)之類的若干轉(zhuǎn)移媒體的帶盒180，一對記錄輥182，182′和一個(gè)轉(zhuǎn)移部件184，用于將形成在光敏鼓22上的顯影劑轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移(或打印)媒體。主體60內(nèi)形成一條傳送路徑186，各張轉(zhuǎn)移媒體沿路徑186，通過記錄輥182，182′并在光敏鼓22和轉(zhuǎn)移臺184(transferstage)之間連續(xù)傳送。顯影裝置50有用于存放色劑的貯箱20和用于檢測貯箱20內(nèi)所存色劑的色劑傳感器58。利用本發(fā)明，顯影裝置50能適于在貯箱20內(nèi)安裝壓電傳感器62或光電傳感器42作為色劑傳感器58，而無需對主體60作任何結(jié)構(gòu)上的變動(dòng)。因此，本發(fā)明有利地提供了顯影裝置50的主體60之間的彼此互換性，而與顯影裝置50的貯箱20中安裝壓電傳感器62還是光電傳感器42無關(guān)。所以，本發(fā)明使用戶能用廉價(jià)的光電傳感器替代壓電傳感器而又無需改動(dòng)主體60。
正如以上所述，現(xiàn)提供的按本發(fā)明原理構(gòu)造的顯影裝置能在不對主體作任何類型的改動(dòng)情況下，直接裝入使用壓電型傳感器的傳統(tǒng)靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)。本發(fā)明的顯影裝置能利用價(jià)廉的色劑檢測裝置，因此提供了一種能以低于傳統(tǒng)顯影裝置的較低成本生產(chǎn)的顯影裝置。
權(quán)利要求
1.一種靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)的顯影裝置，用以將形成在光敏鼓上的靜電潛象顯影成可見圖象，所述裝置包括用于存放色劑的色劑存放裝置；用于將形成在所述光敏鼓上的所述靜電潛象，借助存在所述色劑存放裝置內(nèi)的所述色劑顯現(xiàn)出來的顯影裝置；色劑檢測裝置，用于檢測是否存在所述色劑之一種狀態(tài)，所述色劑檢測裝置包括第一和第二光發(fā)射裝置，用于在離開所述色劑存放裝置底部的一予定高度上，從所述色劑存放裝置的第一側(cè)發(fā)出光；和第一和第二光接收元件，位于所述色劑存放裝置的內(nèi)側(cè)，用于響應(yīng)從所述第一和第二光發(fā)射裝置接收到的光量分別輸出指示所述色劑剩余量的第一和第二對應(yīng)信號；一個(gè)攪拌器，用于將存放在所述色劑存放裝置的所述色劑傳送到所述顯影裝置，與此同時(shí)依據(jù)所述攪拌器的旋轉(zhuǎn)周期清潔所述第一和第二光發(fā)射裝置的光發(fā)射側(cè)和所述第一和第二光接收元件的光接收側(cè)；以及檢測裝置，用于將在給定時(shí)間周期期間通過對指示所述色劑輸出所述剩余量的所述第一和第二相應(yīng)信號進(jìn)行邏輯相加而產(chǎn)生的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)所得到的值同一予定值進(jìn)行比較，以確定所述色劑的剩余度。
2.如權(quán)利要求1所述的顯影裝置，其特征在于所述攪拌器包括在旋轉(zhuǎn)裝置上形成并插入所述色劑存放裝置的所述第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)之間的傳送裝置，用于將所述色劑傳送到所述顯影裝置；和附裝到所述傳送裝置的清潔裝置，用以按所述攪拌器的所述旋轉(zhuǎn)周期清潔所述光發(fā)射側(cè)和所述光接收側(cè)。
3.如權(quán)利要求1的顯影裝置，其特征在于所述第一和第二光發(fā)射裝置定位于形成在所述色劑存放裝置的所述第一側(cè)的透光窗內(nèi)側(cè)，而所述第一和第二光接收元件定位于所述色劑存放裝置之所述內(nèi)部向上突出的一個(gè)光接收窗的內(nèi)側(cè)面上。
4.如權(quán)利要求1所述的顯影裝置，其特征在于所述攪拌器包括多個(gè)攪拌片，彼此分隔地形成在旋轉(zhuǎn)裝置上并位于所述色劑存放裝置的所述第一側(cè)和與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)之間，用于將所述色劑傳送到所述顯影裝置；和刮片裝置，附裝到所述攪拌片，用于按所述攪拌器的所述旋轉(zhuǎn)周期清潔所述光發(fā)射側(cè)和所述光接收側(cè)。
5.一種靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)的顯影裝置，用以將形成在光敏鼓上的靜電潛象顯影成可見圖象，所述裝置包括用于存放色劑的色劑存放裝置，所述色劑存放裝置包括用于透射由所述系統(tǒng)外產(chǎn)生的光源的透光窗，所述光源以第一垂直高度和低于所述第一垂直高度的第二垂直高度向所述色劑存放裝置的內(nèi)側(cè)發(fā)光；用于借助存在所述色劑存放裝置內(nèi)的所述色劑，顯現(xiàn)形成在所述光敏鼓上的所述靜電潛象的顯影裝置；一攪拌器，用于將存放在所述色劑存放裝置中的所述色劑傳送到所述顯影裝置；在所述色劑存放裝置內(nèi)向上突出的光接收窗，用于接收通過所述透光窗發(fā)送的所述光源；附裝到所述攪拌器的刮片裝置，用于按所述攪拌器的旋轉(zhuǎn)周期清潔所述透光窗與所述光接收窗之間的光路；色劑檢測裝置，位于所述光接收窗的內(nèi)側(cè)面上，用于通過響應(yīng)經(jīng)由所述清潔后光路的對應(yīng)于所述第一和第二垂直高度的高度上接收到的所述光源量，檢測所述色劑剩余度，所述色劑檢測裝置邏輯相加對應(yīng)于所述色劑所述剩余度信號并輸出邏輯相加后的信號；以及測定裝置，用于將在一給定時(shí)間周期期間通過對從所述色劑檢測裝置輸出的所述邏輯相加后信號進(jìn)行計(jì)數(shù)得到的值與一予定值相比數(shù)以確定所述色劑的所述剩余度。
6.一種借助一成象裝置進(jìn)行記錄的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)，該成象裝置能將形成在光敏鼓上的靜電潛象變?yōu)榭梢妶D象，所述系統(tǒng)包括一個(gè)有存放色劑的容器裝置的可兼容顯影裝置，該顯影裝置采用安裝在容器裝置中的壓電型傳感器或光電型傳感器，以產(chǎn)生對應(yīng)于貯存在容器裝置中的所述色劑量的信號；和一個(gè)有測定裝置的主體，該測定裝置用于根據(jù)從裝在所述顯影裝置中所述壓電型傳感器或所述光電型傳感器所產(chǎn)生的信號測定所述色劑的剩余度，其中所述可兼容顯影裝置在所述系統(tǒng)中可采用所述壓電型傳感器或所述光電型傳感器而無需改動(dòng)主體。
7.如權(quán)利要求6的所述靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)，其特征在于所述顯影裝置在所述系統(tǒng)生產(chǎn)初期采用所述壓電型傳感器，但為降低所述系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，可用所述光電型傳感器替代壓電型傳感器。
8.如權(quán)利要求6所述的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)，其特征在于所述采用所述光電型傳感器包括兩個(gè)光電傳感器的顯影裝置將從所述兩光電傳感器產(chǎn)生的與貯存在容器裝置中所述色劑的剩余度相對應(yīng)的信號予以邏輯相加并輸出邏輯相加過程的結(jié)果。
9.如權(quán)利要求7所述的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)，其特征在于包括兩個(gè)光電傳感器的使用所述光電型傳感器的所述顯影裝置，將從所述兩光電傳感器產(chǎn)生，對應(yīng)于存放在容器裝置中的所述色劑剩余度的信號邏輯地相加并輸出邏輯相加過程的結(jié)果。
10.一種有成象裝置的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)，該成象裝置用于使形成在光敏鼓上的靜電潛象能被轉(zhuǎn)換成可記錄媒體上的可見圖象，所述系統(tǒng)包括包括用于存放色劑的容器裝置的顯影裝置；安裝在所述容器裝置內(nèi)的檢測裝置，用于產(chǎn)生對應(yīng)于存放在所述容器裝置內(nèi)色劑數(shù)量的信號；用于容納安裝所述顯影裝置的主體，所述主體包括用于根據(jù)從所述檢測裝置產(chǎn)生的所述信號測定存放在所述容器裝置中的所述色劑的所述數(shù)量的裝置；和所述顯影裝置在不改變所述主體情況下適于可互換安裝所述檢測裝置，并所述檢測裝置包括用于產(chǎn)生所述信號的裝置，該裝置選自包含響應(yīng)與所述色劑的接觸呈現(xiàn)壓電響應(yīng)的材料和在所述色劑消耗期間對所述容器裝置內(nèi)的光呈現(xiàn)光敏響應(yīng)的材料的一組材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)，其特征在于包含呈現(xiàn)所述壓電響應(yīng)的所述材料的所述裝置在不改變所述主體結(jié)構(gòu)情況下被包含呈現(xiàn)所述光敏響應(yīng)的所述材料的所述裝置所取代。
12.如權(quán)利要求10的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)，其特征在于所術(shù)包含呈現(xiàn)所述光敏響應(yīng)的材料的裝置包括第一和第二光電傳感器，用于分別產(chǎn)生第一和第二檢測信號，所述第一和第二檢測信號被邏輯相加，以輸出指示存放在所述容器裝置中所述色劑的所述數(shù)量的結(jié)果。
13.如權(quán)利要求11的靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)，其特征在于包括呈現(xiàn)所述光敏響應(yīng)的材料的所述裝置由第一和第二光電傳感器組成，用以分別產(chǎn)生第一和第二檢測信號，所述第一和第二檢測信號被邏輯相加，以輸出指示存放在所述容器裝置中的所述色劑的所述數(shù)量的結(jié)果。
全文摘要
一種靜電復(fù)制記錄系統(tǒng)的顯影裝置。該裝置包括色劑貯箱和顯影輥。一個(gè)發(fā)光元件置于貯箱一側(cè)的預(yù)定高度。色劑檢測裝置利用位于貯箱內(nèi)的光接收元件檢測是否存在色劑，該裝置響應(yīng)從光發(fā)射元件接收的光量輸出對應(yīng)于是否存在色劑的信號。攪拌器將色劑送到顯影輥同時(shí)與色劑傳送周期同步地清潔光發(fā)射元件發(fā)光側(cè)和光接收元件的光接收側(cè)。一個(gè)信號傳送器將來自光接收元件的信號傳到CPU，以便同一預(yù)定值比較信號數(shù)從而確定色劑高度。
文檔編號G03G15/08GK1115424SQ9510048
公開日1996年1月24日 申請日期1995年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月28日
發(fā)明者曹海碩, 高昌經(jīng), 李東浩 申請人:三星電子株式會社