KR100189082B1 - 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토너 센서로부터 출력된 신호를 기 설정된 소정의 샘플링주기로 샘플링하고; 샘플링된 토너 센서의 출력신호를 분석하며; 분석된 결과에 따라 샘플링주기마다 카운팅값을 증감시키고; 증감된 카운팅값을 기 설정된 기준값과 비교하며; 비교결과에 따라 표시부의 표시상태를 제어하도록 한 것을 특징으로 한다.

따라서, 저가의 포토 센서를 사용함으로써 소비자의 경제적인 부담을 해소하고, 감지상태의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 이점이 발생한다.

Description

포토 센서를 이용한 토너 감지 방법

제1도는 종래 기술에 따른 레이저 프린터의 토너 감지 장치의 일 실시예를 나타 내는 개략적 블록도.

제2도는 종래 기술에 따른 레이저 프린터의 토너 감지 장치의 다른 실시예에 관한 도면으로서,

제2a도는 포토 센서를 토너 센서로 사용할 때의 토너 감지 장치를 나타낸 회로도.

제2b도는 제2a도에 다른 토너 감지 장치가 현상기 내에 실장된 모양을 나타낸 개략도.

제2c도는 토너가 엠프티(Empty)인 경우 제2a도에 도시된 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B에서 발생되는 신호 흐름도.

제3도는 본 발명에 다른 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법을 구현하기 위한 일 실시예를 나타낸 흐름도.

제4도는 본 발명에 따른 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법을 구현하기 위한 다른 실시예를 나타낸 흐름도.

제5a도는 제2a도에 도시된 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B에서 발생된 신호를 제3도 의 흐름도에 따라 읽어들여 샘플링한 출력 파형도.

제5b도는 제5a도의 출력 파형을 설정된 기준값에 의하여 필터링시의 타임 차트.

제6a도는 제2a도에 도시된 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B에서 발생된 신호를 제4도의 흐름도에 따라 읽어들여 샘플링한 출력 파형도.

제6b도는 제6a도의 출력 파형을 설정된 제1 및 제2 기준값에 의하여 필터링시의 타임 차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 포토다이오드 21 : 포토 트랜지스터

22 : 투광막 23 : 토너 제거용 블레이드

24 : 회전축 25 : 포토 센서

R1, R2, R3, R4 : 저항 Vcc : 전원 전압

본 발명은 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토 센서에서 발생되는 신호를 일정한 주기에 따라 샘플링하고, 샘플링된 결과에 따라 카운트값을 증갑시켜 기 설정된 기준레벨과 비교함으로써, 투명창에 존재하는 토너를 제거하기 위하여 장착된 토너 제거 블레이드로 인한 노이즈 성분을 효과적으로 제거하여 정확하게 토너의 유무를 감지하는 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법에 관한 것이다.

제1도에는 종래 기술에 다른 레이저 프린터의 토너 감지 장치의 일 실시예를 나타내는 개략적 블럭도가 도시되어 있다.

제1도를 참조하여 종래의 토너 감지 장치를 개략적으로 설명하면, 토너의 무게를 감지하여 그 감지된 값을 전류값 혹은 전압값으로 변환하여 출력하는 압전 센서(10)와, 상기 압전 센서(10)에서 발생된 전류값 혹은 전압값을 디지털화된 데이터로 변환하는 센서 입력부(11)와, 상기 센서 입력부(11)에서 발생된 데이터를 입력받고 시스템 전체를 제어사는 중앙 처리 장치 및 회로 제어부(12)로 구성되어 현상기(미도시)내에 토너가 담겨 있는 경우(Full)와 빈 경우(Empty)를 상기 압전 센서(10)가 감지하여 그에 따른 안정된 신호를 센서 입력부(11)로 출력하고 그 신호를 입력받은 중앙 처리 장치 및 회로 제어부(12)는 현상기내의 토너의 존재 유무를 판단하여 그에 따른 신호를 표시부(미도시)에 출력한다.

그러나 이와 같은 종래의토너 감지 장치는 토너 센서를 압전 센서로 사용할 경우 상기 압전 센서의 가격이 고가이므로 제조원가가 상승되어 소비자에게 경제적인 부담을 제공하며, 신뢰성 측면에서 특정 회사의 제품만이 사용되어 부품의 구입처가 제한되는 문제점이 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 저가의 토너 센서를 사용한 방식이 제시되었다. 제2도는 종래 기술에 따른 레이저 프린터의 토너 감지 장치의 다른 실시예로서 제2a도는 포토 센서를 토너 센서로 사용할 때의 토너 감지 장치를 나타낸 회로도이며, 애노드가 직렬 접속된 저항 R1을 거쳐 전원전압(Vcc)에 접속되고 캐소드가 접지되어 빛을 발광하는 포토 다이오드(20)와, 베이스 단자가 포토 다이오드(20)에서 발광되는 빛을 수광하고 컬렉터 단자인 노드A가 직렬 접속된 저항 R2를 거쳐 전원 전압에 접속되고 이미터 단자가 접지되는 포토 트랜지스터(21)와, 베이스 단자가 직렬 접속된 저항 R3을 거쳐 상기 포토 트랜지스터(21)의 컬렉터 단자인 노드 A에 접속되고 컬렉터 단자인 노드 B가 직렬 연결된 저항 R4를 거쳐 전원 전압에 접속되며 이미터 단자가 접지되는 트랜지스터(22)로 구성된다.

여기서, 포토 센서(25)는 빛을 발광하는 포토 다이오드(20)와, 상기 포토 다이오드(20)에서 발광되는 빛을 수과하는 포토 트랜지스터(21)로 구성한다.

제2b도는 제2a도에 도시된 회로도에 따라 구성된 토너 감지 장치를 현상기내에 실장한 모양을 나타낸 개략도로서, 현상제인 토너를 사이에 두고 서로 마주 보도록 설치된 포토 다이오드(20)와 포토 트랜지스터(21)에 각각 대전성인 토너로 인한 쇼트를 방지하기 위하여 도면에 도시된 바와 같이, 토너 분리용의 투명한 투광막(22)을 설치하고 그에 따른 미세 입자인 토너가 투광막(22)에 쌓여 빛을 가리는 것을 방지하기 위하여 토너 제거용 블레이드(23)의 일면을 회전하는 축(24)에 고정시키고 일정 주기로 회전시켜 투광막(22)과 마찰시킴으로서 투광막(22)에 묻어 있는 토너 입자를 투광막(22)으로부터 제거한다.

제2a도 및 제2b도와 같이 구성된 종래의 토너 감지 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

현상기내에서 서로 마주 보도록 설치된 포토 다이오드(20)와 포토 트랜지스터(21)의 사이에 토너가 적재되며, 포토 다이오드(20)는 항상 전류가 흘러 빛을 발광한다.

그러므로 토너가 있으면 포토 다이오드(20)에서 발광되는 빛이 포토 트랜지스터(21)의 베이스 단자에 인가되는 것을 차단하여 포토 트랜지스터(21)가 턴오프된다.

따라서, 노드 A의 전하위는 하이 레벨이 되고 그 신호를 저항 R3을 거쳐 베이스 단자로 입력받은 트랜지스터(22)는 턴온되어 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B의 전위는 반전되어 로우 레벨이 된다.

그리고, 토너가 없으면 포토 다이오드(20)에서 발광되는 빛이 포토 트랜지스터(21)의 베이스 단자에 인가되어 포토 트랜지스터(21)가 턴온된다.

따라서, 포토 트랜지스터(21)의 컬렉터 단자인 노드 A의 전위는 로우 레벨이 되고 그 신호를 저항 R3을 거쳐 베이스 단자로 입력받은 트랜지스터(22)는 턴오프되어 컬렉터 단자인 노드 B의 전위는 하이 레벨이 된다.

즉, 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B의 전위가 로우 레벨이면 현상기 내에 토너가 존재한다는 의미이고, 노드 B의 전위가 하이 레벨이면 현상기내에 토너가 없다는 것을 의미한다.

여기서, 두 개의 투광막(22)은 대전성의 미세 입자인 토너에 의하여 포토 다이오드(20) 및 포토 트랜지스터(21)가 쇼트되는 것을 방지하기 위하여 포토 다이오드(20)와 포토 트랜지스터(21)로부터 토너를 격리시키기 위한 것이다.

또한, 토너 제거용 블레이드(23)는 미세 입자인 토너가 투광막(22)에 묻어 상기 포토 다이오드(20)에서 발생되는 빛을 차단하여 오동작되는 것을 방지하기 위하여 투광막(22)에 마찰, 회전하면서 토너 입자를 투광막(22)에서 제거시킨다.

그러나 이와 같은 종래의 토너 감지 장치는 토너 센서를 포토 센서로 사용할 경우 저렵한 가격에 쉽게 공급받을 수는 있으나 도면 제2c도에 도시된 바와 같이 토너 제거용 블레이드(23)등과 같은 기구물에 의한 노이즈 성분에 대한 전자 회로적인 필터링(Filtering)이 용이하지 않아 신뢰성 측면에서 많은 문제점이 있었다. 즉, 토너 제거용 블레이드(23)가 포토 다이오드(20)와 포토 트랜지스터(21)의 광경로상에 위치할 대에는 포토 다이오드(20)에서 출력된 광이 토너 제거용 블레이드(23)에 의해 차단되는 현상이 발생하며, 현상기내에 토너가 부족한 상태임에도 불구하고 충분한 양의 토너가 현상기내에 적재된 것으로 판단되는 오류가 발생한다. 이러한 오류에 대한 대응책이 종래에는 존재하지 않으므로, 실제 토너가 부족함에도 불구하고 사용자는 토너가 현재 잔류한다고 인식하게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저렴한 가격의 포토 센서를 사용하고, 포토 센서에서 발생되는 신호를 소정의 샘플링주기로 샘플링하여 분석함으로써, 감지된 결과의 신뢰성을 향상시킨 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법에 관한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 토너 센서로부터 출력된 신호를 기 설정된 소정의 샘플링주기로 샘플링하고; 샘플링된 토너 센서의 출력신호를 분석하며; 분석된 결과에 따라 샘플링주기마다 카운팅값을 증감시키고; 증감된 카운팅값을 기 설정된 기준값과 비교하며; 비교결과에 따라 표시부의 표시상태를 제어하도록 한 점에 있다.

이하, 본 발명에 따른 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도에는 본 발명에 따른 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법을 구현하기 위한 일실시예를 나타낸 흐름도로서, 전원이 온(On)되면 토너 엠프티 카운팅값의 상한 및 하한 값과 토너의 유무를 판단하는 기준값을 설정하고 토너엠프티 카운팅값을 초기화시키며 시스템을 전반적으로 초기화시키는 시스템 초기화 단계와, 시스템을 초기화시킨 후 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B에서 발생되는 전압을 읽어들여 하이 레벨이면 토너 엠프티 카운팅값을 +1 증가시키고 로우 레벨이면 토너 엠프티 카운팅값을 -1 감소시키는 카운팅값 증감 단계와, 상기 카운팅값 증감 단계의 수행 결과 토너 엠프티 카운팅값이 초기와 단계에서 설정된 기준값보다 크거나 같으면 토너가 없다고 판단하여 표시부(미도시)에 토너 Empty를 표시하고 기준값보다 작으면 토너가 있다고 판단하여 표시부에 토너 Full을 표시하는 표시단계로 구성한다.

제4도는 본 발명에 따른 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법을 구현하기 위한 다른 실시예를 나타낸 흐름도로서, 초기화 해제 후 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B에서 발생되는 전압이 하이 레벨인지를 판단하는 단계와, 상기 토너 감지 장치에서 발생된 전압이 하이 레벨이면 토너 엠프티 카운팅값을 1 증가시키는 단계와, 상기 토너 감지 장치에서 발생된 전압이 로우 레벨이면 토너 엠크티 카운팅값을 1 감소시키는 단계와, 상기 토너 엠프티 카운팅값을 증감시킨 카운팅값과 설정된 제1기준값의 크기를 비교 판단하는 단계와, 상기 비교 판단 결과 카운팅값이 설정된 제1기준치보다 크거나 같으면 표시부에 토너 Empty 를 표시하는 단계와, 상기 비교 판단 결과 카운팅값이 설정된 제1기준치보다 작으면 토너 엠프티 카운팅값과 설정된 제2기준치의 크기를 비교 판단하는 단계와, 상기 단계에서 토너 엠프티 카운팅값이 설정된 제2기준치보다 크거나 같으면 토너 LOW를 표시부에 표시하는 단계와, 상기 단계에서 토너 엠프티 카운팅값이 설정된 제2기준치보다 작으면 토너 FULL을 표시부에 표시하는 단계로 구성한다.

이때, 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같은 알고리즘은 프린터내의 메모리영역(예컨대, 롬)에 저장되며, 프린터에 메인전원이 공급되어 시스템이 가동되면, 중앙처리장치는 메모리영역에 저장된 해당 알고리즘을 검출하고 순차적으로 처리하여 토너의 유무를 감지하게 된다.

위의 제3도 및 제4도와 같이 구성된 본 발명에 따른 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법의 수순을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 프린터의 엔진(미도시)이 온(On)되면 시스템이 초기화되면서(S1) 도면 제2a 및 2b도에 도시된 포토 센서(25)가 동작을 시작하여 토너에 대한 유무를 검출하기 시작한다.

이때, 상기 시스템의 초기화 단계(S1)에서 토너 센서 출력 신호에 따라 카운팅값의 상항값과 하한값 및 토너의 유무를 결정하는 기준이 되는 기준값이 설정된다.

포토 다이오드(20)에서 발광되는 빛이 토너의 유무에 따라 포토 트랜지스터(21)의 베이스 단자에 차단 또는 수광되어 포토 트랜지스터(21)가 턴오프(Turn Off)또는 턴온(Turn On)됨에 따라 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B에 발생되는 신호는 도면 제2c도와 같은 레벨의 신호를 출력한다.

즉, 토너가 풀(Full)인 경우는 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B에 로우 레벨의 신호를 출력하고 토너가 엠프티(Empty)인 경우는 상기 노드 B에 하이 레벨의 신호를 출력하는 것이다.

이후, 제3도의 일 실시예가 수행되는데, 중앙처리장치(미도시)에서 소정의 샘플링주기로 노드 B에서 발생되는 신호를 검출하여 하이 레벨인지를 판단한다(S2).

판단 단계(S2)에서 읽어들인 신호가 하이 레벨이면 토너가 없는 상태 즉 엠프티(Empty)라고 판단하여 해당 샘플링주기에 대한 토너 엠프티 카운팅값을 한 스텝 증가시키고(S3), 읽어들인 신호가 로우 레벨이면 토너가 풀(Full)이라고 판단하여 해당 샘플링주기에 대한 토너 엠프티 카운팅값을 한 스텝 감소시킨다(S4). 이와 같은 과정을 반복하면 제5a도에 도시된 바와 같은 출력파형을 얻을 수 있다.

단계(S3, S4)에서 증감된 카운팅값을 설정된 기준값과 비교하여(S5), 기준치보다 크거나 같으면 중앙처리장치는 표시부(미도시)에 제5b도에 도시된 바와 같이, 하이 레벨의 제어 신호를 출력하여 토너 Empty를 표시하여 사용자에게 토너의 교환 시기를 알려주고, 증감된 카운팅값이 설정된 기준값보다 작으면 중앙처리장치는 표시부에 제5b도에 도시된 바와 같이, 로우 레벨의 제어 신호를 출력하여 토너 Full을 표시하여 사용자에게 프린터에 충분한 토너가 있음을 알려준다(S6, S7).

한편, 본 발명에 따른 다른 실시예인 제4도를 수행하면 시스템을 초기화 시킨 후(S11), 중앙처리장치는 소정의 샘플링주기로 토너 감지 장치의 출력 단자인 노드 B에서 발생되는 신호를 읽어들여 하이 레벨인지를 판단한다(S12).

이 단계(S2)에서 읽어들인 신호의 레벨이 하이 레벨이면 해당 샘플링주기의 토너 엠프티 카운팅값을 한 스텝 증가시키고(S13), 로우 레벨이면 해당 샘플링주기의 토너 엠프티 카운팅값을 한 스텝 감소시킨다(S14). 이와 같은 과정을 반복하면 제6a도에 도시된 바와 같은 출력파형을 얻을 수 있다.

이 단계(S13, S14)에서 증감된 카운팅값과 제 1기준치를 비교 판단한다.(S15)

비교 판단 단계(S15)에서 증감된 카운팅값이 제1기준치의 값보다 크거나 같으면 중앙처리장치는 표시부에 제6b도에 도시된 바와 같이, 포지티브(Positive) 하이 레벨의 제어 신호를 출력하여 토너 Empty를 표시함으로써 사용자에게 프린터의 토너를 교환하여야 함을 알리고(S16), 비교 판단 단계(S15)에서 증감된 카운팅값이 제1기준치의 값보다 작으면 설정된 제2기준치와 비교 판단한다(S17).

비교 판단 단계(S17)의 수행 결과 증감된 카운틴값이 제2기준치보다 크거나 같으면 중앙처리장치는 표시부에 제6b도에 도시된 바와 같이, 네가티브 하이 레벨의 제어 신호를 출력하여 표시부에 토너 low를 표시하여 사용자에게 프린터의 토너의 교환 시기가 임박함을 알린다(S18).

비교 판단 단계(S17)의 수행 결과 증감된 카운팅값이 제2기준치보다 작으며　 중앙처리장티는 표시부에 제6b도에 도시된 바와 같이, 로우 레벨의 제어 신호를 출력하여 표시부에 토너 Full을 표시하여 사용자에게 프린터의 토너의 양이 충분함을 알려준다(S9).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 소정의 샘플링주기로 토너 센서의 감지결과를 검출하고, 그 결과에 따라 카운팅값을 증감시킨 후 증감된 카운팅값을 기준값과 비교하여 비교결과에 따라 토너의 현재상태를 표시하도록 함으로써, 제2c도에 나타난 바와 같은 노이즈를 효과적으로 필터링하여 신뢰도를 높이고 저가격의 포토 센서를 토너 감지 장치의 토너 센서로 사용 가능하게 한다.

그러나, 이와 같은 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법의 적용 범위는 단지 레이저 프린터에만 국한되는 것이 아니라 복사기 등과 같은 페이지 프린터에는 모두 적용될 수 있다고 할 수 있다.

Claims (2)

1. 표시부를 갖는 레이저 프린터의 토너 센서를 이용한 토너감지 방법에 있어서; 상기 토너 센서로부터 출력된 신호를 기 설정된 소정의 샘플링주기로 샘플링하는 단계; 상기 샘플링단계에서 샘플링된 상기 토너 센서의 출력신호를 분석하는 단계; 상기 분석단계에서 분석된 결과에 따라 상기 샘플링주기마다 카운팅값을 증감시키는 단계; 증감된 상기 카운팅값을 기 설정된 기준값과 비교하는 단계; 및 상기 비교단계의 비교결과에 따라 상기 표시부의 표시상태를 제어하는 단계를 포함하며; 상기 분석단계에서 토너가 존재한다고 분석되면 상기 카운팅값을 한 스텝 감소시키고, 상기 분석단계에서 상기 토너가 존재하지 않는다고 분석되면 상기 카운팅값을 한 스텝 증가시키며, 상기 증감된 카운팅값이 상기 기준값보다 크면 토너 엠프티상태를 표시하는 제1 제어신호를 상기 표시부에 출력하고, 상기 증감된 카운팅값이 상기 기준값보다 크지 않으면 토너 풀상태를 표시하는 제2제어신호를 상기 표시부에 출력하도록 한 것을 특징으로 하는 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법.
2. 표시부를 갖는 레이저 프린터의 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법에 있어서; 상기 토너 센서로부터 출력된 신호를 기 설정된 소정의 샘플링주기로 샘플링하는 단계; 상기 샘플링단계에서 샘플링된 상기 토너 센서의 출력신호를 분석하는 단계; 상기 분석단계에서 분석된 결과에 따라 상기 샘플링주기마다 카운팅값을 증감시키는 단계; 증감된 상기 카운팅값을 기 설정된 제1기준값 및 제2기준값과 비교하는 단계; 및 상기 비교단계의 비교결과에 따라 상기 표시부의 표시상태를 제어하는 단계를 포함하며; 상기 분석단계에서 토너가 존재한다고 분석되면 상기 카운팅값을 한 스텝 감소시키고, 상기 분석단계에서 상기 토너가 존재하지 않는다고 분석되면 상기 카운팅값을 한 스텝 증가시키며, 상기 증감된 카운팅값이 상기 제1기준값보다 크면 토너 엠프티상태를 표시하는 제1제어신호를 상기 표시부에 출력하고, 상기 증감된 카운팅값이 상기 제2기준값보다 작으면 토너 풀상태를 제2제어신호를 상기 표시부에 출력하며, 상기 증감된 카운팅값이 상기 제1기준값보다 크지 않고 상기 제2기준값보다 작지 않으면 토너 로우상태를 표시하는 제3제어신호를 상기 표시부에 출력하도록 한 것을 특징으로 하는 포토 센서를 이용한 토너 감지 방법.