磁导率传感器检测显影剂余量的专利技术概述

李燕

国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心

身份证号：360782198601011129

摘要：本文通过对磁导率传感器检测显影剂余量的部分专利分析，对磁导率传感器检测显影剂的技术应用进行了简单的介绍，以期能够对磁导率传感器检测的专利申请和技术研发提供建议和参考。

关键词：磁导率传感器、检测、显影剂、调色剂

引言：

通常广泛使用复印机、激光打印机之类的一般静电复制记录设备是在感光鼓表面上形成一不可见的静电潜象，感光鼓再与显影装置内的调色剂（即显影剂、显示剂、碳粉、墨粉）相接触，有静电的部分就会吸附上调色剂，被放电的部分则是空白的，不会吸附调色剂，在感光鼓表面就形成了需要打印的图像[1]。图像的过程中，需要将调色剂不断地供应至感光鼓，为了防止由调色剂不足而引起的诸如白斑的图像缺陷或者调色剂的浪费，需要通过检测显影装置中的调色剂的剩余量并且向用户通报由此检测的剩余量，可以告知用户更换新的显影装置或补充调色剂。

为获得显影盒中显影剂准确的余量信息，人们经过长期的努力和探索，采用了各种方式，而采用传感器对显影剂余量进行检测为最常用的方式[2]，其中，磁导率传感器在检测显影剂余量的专利技术较多。

在使用磁性调色剂作为显影剂的图像形成装置中，磁导率传感器用于对调色剂的剩余量或浓度进行检测。

一、主要公司的技术发展

较早出现的用于调色剂余量检测的磁导率传感器其结构比较简单，如佳能株式会社的专利JPS5831364A，其将磁导率传感器15至于调色剂盒13内并与显影辊12对置（如图1所示），磁性调色剂10的变化将导致传感器15与显影辊12间的磁场产生变化，从而在磁导率传感器15中产生感应电压，经整流电路及比较电路后输出。

  较早出现的用于上述磁导率传感器的检测精度不高，基于此，目前普遍采用的是差动变压器式磁导率传感器。佳能株式会社在美国的申请US2017/0329266A1公开了一种图像形成装置，其采用的差动变压器式磁导率传感器80的外观结构图及检测电路图分别如图2所示。

图2的差动变压器式磁导率传感器80包括检测部分80a和板部分80b，其中，检测部分80a具有驱动线圈L1、参考线圈L2以及检测线圈L3，当驱动线圈L1被高频交流电驱动产生感应效应时，参考线圈L2的感应电压为V2，检测线圈L3的感应电压为V3，则差动电压V0=V2—V3，经电路放大输出该差动电压信号，从而显示磁性调色剂余量信息。

 

在提高差动变压器式磁导率传感器检测精度的技术改进中，主要集中在对传感器结构进行改造。如TDK株式会社的专利JP2000-131406A中，提出了由多层基板（21、23、24、1）和平面线圈（31、32、33、34）构成的调色剂传感器，用于对双组分显影调色剂的浓度进行检测，该调色剂传感器中，多层基板的第一层中配置有第一线圈，第二层中配置有第二线圈，第三层中配置有第三线圈，第四层中配置有第四线圈。该调色剂传感器中，第一线圈和第四线圈作为驱动线圈发挥 作用，第二线圈作为基准线圈发挥作用，第三线圈作为检测线圈发挥作用。各线圈是平面线圈。根据该结构，能够使调色剂传感器更小、更薄、更轻，如图3所示。

 

为了提高调色剂传感器的检测精度，需要将调色剂传感器以适当的方向安装到显影装置的适当位置。具体来说，需要将调色剂传感器的检测线圈尽可能靠近显影装置中调色剂收纳部。还有， 检测磁性调色剂的调色剂传感器，通过其检测线圈对调色剂的体积变化进行检测，从而对调色剂剩余量的变化进行检测。因此，需要以竖立起检测线圈的检测面的状态，即以竖立起基板的状态进行安装，以使检测线圈在上下方向的检测范围更大。因此，调色剂传感器安装在显影装置中与上下方向平行的壁面， 例如前壁、后壁或者侧壁。还有，为了正确地对所剩无几的调色剂的剩余量进行检测，需要将检测线圈配置在调色剂收纳部中尽可能靠下端的位置。这样的话，在安装调色剂传感器时，调色剂传感器的位置和方向，尤其是检测线圈的位置和方向存在若干限制。

京瓷办公信息系统株式会社在中国申请的专利CN104950637A提供一种差动变压器式磁导率传感器，其能够适当地安装到具有不同形状的多种显影装置中。方案中的调色剂传感器3具备：基板30、平面线圈4和配线图案5。基板30具有从长方形中切割掉含有一个角的部分之后的形状。平面线圈4包含：第一驱动线圈41、第二驱动线圈42、第一差动线圈43和第二差动线圈44。

 

如图4-6所示，第一驱动线圈41和第一差动线圈43配置在基板3的第一面3A侧，第一配线图案5A形成在第三部分30c 上的第一面3A。第一配线图案5A用于使第一差动线圈43作为基准线圈发挥作用，使第二面3B侧的第二差动线圈44作为检测线圈发挥作用。第二驱动线圈42和第二差动线圈44配置在第二面3B侧。还有，第二配线图案5B形成在第三部分30c 上的第二面3B。第二配线图案5B用于使第二差动线圈44作为基准线圈发挥作用，使第一差动线圈43作为检测线圈发挥作用。

传感器电路具有图31所示的电路结构，具备：四个线圈(第一线 圈4A、第二线圈4B、第三线圈4C和第四线圈4D)、振荡电路71、放大电路 72、电阻73和电容器74。其中，第一线圈4A和第二线圈4B是驱动线圈。第三线圈4C是基准线圈。第四线圈4D是检测线圈。振荡电路71产生对第一线圈4A和第二线圈4B进行驱动的高频驱动电流。差动电压V0在放大电路72中进行放大，使用从放大电路72输出的信号检测出调色剂的剩余量。

参照图7-8，对于形状不同的两个显影装置2(第一显影装置 2A和第二显影装置2B)，分别说明其形状及上述调色剂传感器3的安装方式。

 

如图7所示，调色剂传感器3的第二面3B成为检测面（参见图30），由此，检测线圈配置在靠近调色剂收纳部24且尽可能靠下端的位置，从而实现高精度的检测。如图8所示，调色剂传感器3的第一面3A成为检测面，由此，检测线圈配置在靠近调色剂收纳部24且尽可能往下的位置，从而实现高精度的检测。

综上所述，CN104950637A提供了一种能实现高精度检测且能适当地安装到具有不同形状的多种显影装置中的差动变压器式磁导率传感器。

二、总结：

目前，包括已经京瓷办公信息系统株式会社、佳能株式会社等诸多行业巨头都已经在磁导率传感器技术领域进行了专利布局，该行业的发展表明，磁导率传感器的应用是未来实现高精度检测的主要技术应用之一。

参考资料：

[1]罗萍 主编，现代办公设备操作[M]，北京理工大学出版社，2016年4月出版，141-143

[2]梁宏斌，传感器技术在静电复印机中应用及其检测技术，传感器世界，2005（4）：25-29