KR100654832B1 - Toner level detecting device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토너잔량감지장치에 관한 것으로서, 현상롤러와, 현상롤러에 토너를 공급하는 공급롤러와, 현상롤러 및 공급롤러가 수용된 현상기하우징을 포함하는 화상형성장치의 토너잔량감지장치에 있어서, 현상롤러와 공급롤러 사이에 마련되어 현상롤러로부터 공급롤러로 회전구동력을 전달하는 동력전달부와; 토너와 공급롤러 사이의 마찰에 의하여 동력전달부에서 발생하는 회전저항력의 변동을 감지하는 감지부와; 감지부의 감지결과에 기초하여 토너의 잔량을 평가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 토너 잔량을 정확히 감지할 수 있다. The present invention relates to a toner remaining amount sensing apparatus, comprising: a developing roller, a supply roller for supplying toner to the developing roller, and a developing unit housing in which the developing roller and the supply roller are accommodated. A power transmission unit provided between the roller and the supply roller to transmit the rotational driving force from the developing roller to the supply roller; A detection unit for detecting a change in rotational resistance generated in the power transmission unit by friction between the toner and the supply roller; And a controller for evaluating the remaining amount of toner based on the detection result of the detector. As a result, the remaining amount of toner can be detected accurately.
Description
도 1은 종래의 카트리지 내부의 대략적인 구성을 나타낸 측단면도, 1 is a side cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional cartridge interior;
도 2는 본 발명의 토너잔량감지장치의 구성을 나타낸 평면도, 2 is a plan view showing the configuration of the toner remaining amount detecting apparatus of the present invention;
도 3은 본 발명의 토너잔량감지장치의 사시도, 3 is a perspective view of the toner remaining amount detecting apparatus of the present invention;
도 4는 토너잔량이 적을 때의 따른 본 발명의 회동부재의 위치 변화를 나타낸 그림, Figure 4 is a view showing the position change of the rotating member of the present invention when the toner remaining amount is small,
도 5는 토너잔량이 많을 때의 따른 본 발명의 회동부재의 위치 변화를 나타낸 그림, 5 is a view showing a position change of the rotating member of the present invention when the toner remaining amount is large;
도 6는 본 발명의 토너잔량감지장치가 장착된 현상기하우징의 측단면도이다.Fig. 6 is a side cross-sectional view of the developer housing equipped with the toner remaining amount detecting device of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of reference numerals for main parts of the drawings>
100 : 현상기 110 : 현상기하우징 100: developer 110: developer housing
123 : 현상롤러 125 : 공급롤러123: developing roller 125: feed roller
141 : 고정축 151 : 제1연결기어141: fixed shaft 151: first connecting gear
153 : 제2연결기어 155 : 스윙기어153: second connecting gear 155: swing gear
160 : 회동부재 163 : 스윙암 160: rotating member 163: swing arm
170 : 감지부 180 : 제어부 170: detection unit 180: control unit
본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 프린터 등의 화상형성장치에 사용되는 토너의 잔량을 검출하여 적절한 시기에 교체할 수 있도록 하는 화상형성장치의 토너잔량감지장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly, to a toner remaining amount detecting apparatus of an image forming apparatus which detects a residual amount of toner used in an image forming apparatus such as a laser printer and replaces it at an appropriate time.
레이저 프린터는 컴퓨터 상에서 작성된 문서를 인쇄출력하기 위한 화상형성장치의 일종으로서, 특히 그 인쇄속도와 화질의 우수성으로 인하여 널리 사용되는 장치이다.A laser printer is a kind of image forming apparatus for printing and outputting a document created on a computer. In particular, a laser printer is widely used due to its excellent printing speed and image quality.
도 1에는 이러한 종래의 레이저프린터에서 사용되는 현상기(10)의 대략적인 구성이 나타나있다. 이를 참조하면, 대전롤러(21)에 의해 일정한 전압으로 대전된 감광드럼(22)에 인쇄 데이터를 레이저빔으로 조사시키면 레이저가 조사된 부분의 전하는 소멸되어 잠상이 형성된다. 한편, 토너는 공급롤러(25)에 의해 현상롤러(23)로 공급된 후 닥터블레이드(24)에 의해 균일한 층으로 규제되며, 감광드럼(22)과의 마찰의 의한 정전기력으로 감광드럼(122)의 표면에 형성된 잠상에 부착된다. 감광드럼(22)에 부착된 토너는 미도시된 전사롤러에 의하여 인쇄용지로 이동되어 인쇄용지에 부착된다. 1 shows a schematic configuration of a
종래에는 이러한 레이저 프린터의 토너 소모량을 감지하는 방법으로 토너가 들어있는 현상기하우징(11)내에 토너 소모량을 검출하는 압력센서(15)를 이용하여 토너 잔량이 현상기하우징(11)에 설치된 압력센서(15)의 설정된 값에 도래하면 토 너의 교환시기를 알려주는 방법과, 한국특허출원 1996-078526에서 개시된 바와 같이 소정의 비디오클럭과 비디오데이터를 논리곱하여 클럭데이터를 발생시키고 상기 클럭데이터를 계수하여 토너잔량상태를 검출하는 방법이 있었다. Conventionally, the
그러나, 이러한 종래의 토너잔량감지방법은 압력센서(15)를 이용하는 경우 센서가 고가이며, 외부의 진동 및 소음에 민감하다는 문제점이 있었다. However, this conventional toner remaining amount detection method has a problem that the sensor is expensive and sensitive to external vibration and noise when the
또한, 상기 클럭데이터를 계수하는 방법의 경우에는 레이저 프린터가 인쇄되는 환경에 따라 농도가 달라지고 인쇄되는 화상에 따라서도 토너 사용량의 차이가 있어 정확한 예측이 어렵다는 문제점이 있었다. In addition, in the case of the method of counting the clock data, the density varies depending on the environment in which the laser printer is printed, and there is a problem in that accurate prediction is difficult due to the difference in the amount of toner used depending on the printed image.
따라서, 본 발명의 목적은 비교적 간단한 구조로 토너잔량여부를 정확하게 감지할 수 있는 토너잔량감지장치를 제공하는데 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a toner remaining amount detection device capable of accurately detecting whether toner remaining amount is relatively simple.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 현상롤러와, 상기 현상롤러에 토너를 공급하는 공급롤러와, 상기 현상롤러 및 상기 공급롤러가 수용된 현상기하우징을 포함하는 화상형성장치의 토너잔량감지장치에 있어서, 상기 현상롤러와 상기 공급롤러 사이에 마련되어 상기 현상롤러로부터 상기 공급롤러로 회전구동력을 전달하는 동력전달부와; 상기 토너와 상기 공급롤러 사이의 마찰에 의하여 상기 동력전달부에서 발생하는 회전저항력의 변동을 감지하는 감지부와; 상기 감지부의 감지결과에 기초하여 상기 토너의 잔량을 평가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a developing roller, a supply roller for supplying toner to the developing roller, and a developing roller housing in which the developing roller and the supply roller are accommodated. A power transmission unit provided between the developing roller and the supply roller to transfer a rotation driving force from the developing roller to the supply roller; A detector for detecting a change in rotational resistance generated by the power transmission unit by friction between the toner and the feed roller; And a controller for evaluating the remaining amount of the toner based on a detection result of the detector.
여기서, 상기 동력전달부는 상기 현상기하우징에 마련된 고정축에 회전가능 하게 설치되어, 상기 현상롤러로부터 상기 회전구동력을 전달받아 상기 공급롤러를 회전시키는 한 쌍의 연결기어와; 상기 한 쌍의 연결기어 사이에 맞물려 회전하면서 상기 회전구동력을 전달하며, 상기 회전저항력의 변동에 의해 상기 고정축을 중심으로 스윙하는 스윙기어와; 상기 스윙기어를 회전가능하게 지지하는 스윙기어축을 가지고, 상기 고정축에 회동가능하게 설치되어 상기 스윙기어의 스윙에 따라 회동하는 회동부재와; 상기 회동부재의 회동을 소정의 조건하에서 규제하는 회동규제부를 포함할수 있다. Here, the power transmission unit is rotatably installed on a fixed shaft provided in the developer housing, a pair of connecting gear for receiving the rotation driving force from the developing roller to rotate the feed roller; A swing gear that is engaged with the pair of connection gears and rotates to transmit the rotational driving force, and swings about the fixed shaft by a change in the rotational resistance force; A rotation member having a swing gear shaft rotatably supporting the swing gear, the pivot member being rotatably installed on the fixed shaft and rotating according to the swing of the swing gear; It may include a rotation control unit for regulating the rotation of the rotating member under a predetermined condition.
또한, 상기 회동규제부는 상기 회동부재와 상기 현상기하우징의 사이에 마련되어 상기 회전저항력의 증가량이 소정의 복원력 이하일 경우 상기 스윙기어의 회동을 방지하는 탄성부재와; 상기 현상기하우징에 소정의 간격을 두고 마련되어 상기 스윙암의 회동을 소정의 각도 이내로 규제하는 스토퍼를 갖도록 할 수 있다. The rotation control part may include an elastic member provided between the rotation member and the developer housing to prevent rotation of the swing gear when the increase amount of the rotational resistance force is less than a predetermined restoring force; The developer housing may be provided at predetermined intervals so as to have a stopper for regulating the rotation of the swing arm within a predetermined angle.
한편, 상기 감지부는 광을 조사하는 발광부와 조사된 광을 수신하는 수광부를 가지며, 상기 회동부재가 소정의 위치에 있는지 여부를 감지하는 광센서를 가질 수 있다. On the other hand, the sensing unit may have a light emitting unit for irradiating the light and a light receiving unit for receiving the irradiated light, and may have an optical sensor for detecting whether the rotating member is in a predetermined position.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본발명에 따른 토너잔량검출장치의 구성을 나타낸 평면도이며, 도 3은 본발명의 토너잔량감지장치의 사시도이다. 2 is a plan view showing the configuration of the toner remaining amount detecting apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of the toner remaining amount detecting apparatus according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 토너잔량감지장치는 현상롤러(123)(도 3참조)와 공급롤러(125)(도 3참조) 사이에 마련되어 현상롤러(123)로부터 공급롤러 (125)로 회전구동력을 전달하는 동력전달부(150)와, 토너와 공급롤러(125) 사이의 마찰에 의하여 동력전달부(150)에서 발생하는 회전저항력의 변동을 감지하는 감지부(170)와, 감지부(170)의 감지결과에 기초하여 토너의 잔량을 평가하는 제어부(180)를 포함한다. 동력전달부(150)는 제1연결기어(151), 제2연결기어(153), 스윙기어(155) 및 회동부재(160)를 갖도록 할 수 있다. Referring to the drawings, the toner remaining amount detecting device according to the present invention is provided between the developing roller 123 (see FIG. 3) and the supply roller 125 (see FIG. 3) from the developing
제1연결기어(151)는 현상기하우징(111)에 마련된 고정축(141)에 회전가능하게 결합되며, 현상롤러(123)의 기어와 치합되어 회전하면서 회전구동력을 전달받아, 후술할 스윙기어(155)를 회전시킨다. The
스윙기어(155)는 후술할 회동부재(160)에 회전(자전)가능하도록 결합되며, 상기 회전에 의하여 제1연결기어(151)로부터 회동구동력을 전달받아 후술할 제2연결기어(153)에 전달한다. 한편, 스윙기어(155)가 결합된 회동부재(160)는 고정축(141)에 회동가능하도록 고정되어 있으므로 스윙기어(155)는 고정축(141)을 중심으로 스윙(공전)이 가능하다.
스윙기어(155)에서 스윙이 발생하는 원리는 다음과 같다. 현상롤러(123)로부터는 일정크기의 동력이 제1연결기어(151), 스윙기어(155) 및 제2연결기어(153)를 통하여 공급롤러(125)로 전달된다. 그러나 공급롤러(125)는 토너와 접촉하고 있으므로, 공급롤러(125)와 토너 사이에 마찰력이 발생하며, 상기 마찰력은 공급롤러(125)의 회전을 억제하여 제2연결기어(153)와 스윙기어(155)간의 회전저항력이 증가한다. 상기 회전저항력은 현상롤러(123)로부터 공급롤러(125)로 전달되는 회전구동력의 감소를 가져오며, 감소된 회전구동력은 스윙기어(155)의 공전에너지로 변환 되어 스윙기어(155)를 스윙시키게 된다. The principle of the swing in the
제2연결기어(153)는 고정축(141)에 회전가능하게 결합되며, 스윙기어(155)와 맞물려 회전구동력을 전달받아 공급롤러(125)를 회전시킨다. 여기서, 연결기어의 개수는 제한이 없으나, 현상롤러(123)와 공급롤러(125)는 토너를 마찰대전시키기 위하여 동일한 방향으로 회전하여야 하므로, 상기 연결기어의 수는 짝수개로 마련되어야 한다. The
회동부재(160)는 제한적이지는 않으나, 도 2에 도시된 바와 같이 절곡된 부분이 고정축(141)에 회동가능하도록 결합되며, 일측에는 전술한 스윙기어(155)를 회전가능하게 지지하는 스윙기어축(161)이 형성되고, 타단에는 고정축(141)의 축선으로부터 반경방향으로 연장되어 스윙기어(155)의 스윙에 따라 회동하며 후술할 감지부(170)에 의해 감지되는 스윙암(163)를 갖도록 할 수 있다. Rotating
여기서, 회동부재(160)와 현상기하우징(111) 사이에 마련되어 토너와 공급롤러(125) 사이에 발생하는 회전저항력이 소정의 복원력 이하일 경우에는 회동부재(160)가 회동되지 않도록 하는 탄성부재를 포함할 수 있다. 여기서 탄성부재는 제한적이지는 않으나, 상기 소정의 복원력을 지닌 스프링(143)으로 할 수 있으며, 이 경우 상기 스프링(143)의 탄성력은 토너가 없을 경우의 공급롤러(125)가 받는 회전저항력보다 높거나 같게 할 수 있다. Here, an elastic member is provided between the rotating
또한, 현상기하우징(111)에 소정의 간격을 두고 마련되어 상기 스윙암(163)의 회동을 소정의 각도 이내로 규제하는 스토퍼(165)를 갖도록 할 수 있다. In addition, the
도 4 및 도 5는 토너잔량에 따른 회동부재(160)의 위치변화를 나타낸 그림이 다. 도면을 참조하여 토너잔량과 회동부재(160)의 위치변화와의 관계를 설명하면 다음과 같다. 우선, 토너잔량이 없는 경우 상기 스프링(143)의 복원력에 의하여 스윙암(163)이 도 4의 위치에 있게되며, 반대로 토너잔량이 많은 경우에는 상기 회전저항력이 스프링(143)의 복원력보다 크므로 스윙기어(155)가 스윙하게되어 스윙암(163)은 도 5의 위치에 있게된다. 따라서, 상기 스프링(143)의 복원력은 토너잔량이 없을 때의 회전저항력과 동일하게 할 수 있다. 4 and 5 are views showing the position change of the
감지부(170)는 토너와 공급롤러(125)사이의 회전저항력에 의하여 동력전달부(150)에서 발생하는 토크의 증가를 감지하여 그 결과를 후술할 제어부(180)로 송신한다. The
여기서, 감지부(170)에서 스윙암(163)의 위치를 감지하는 방법에는 제한이 없으나, 광(光)을 조사하는 발광부(171)와 조사된 광을 감지하는 수광부(173)를 갖는 광센서로 할 수 있다. 이 경우 상기 광센서는 스윙암(163)의 위치를 감지하고자 하는 위치에 제한없이 마련될 수 있다. Here, the method of detecting the position of the
토너잔량이 없는 상태에서는 스윙암(163)은 도 4의 위치에 있으므로 발광부(171)로부터 조사되어 수광부(173)에 수신되는 광의 경로가 도 5의 위치를 지나도록 구성하여, 수광부(173)에 광이 수신되지 않는 경우 소정의 검출신호를 제어부(180)로 송신하여 제어부(180)에서 상기 검출신호에 기초하여 토너잔량을 평가할 수 있다. 이 경우 공급롤러(125)가 정지하여 있는 정지상태로부터 화상형성을 위하여 구동되는 초기상태에서는 상기 토너와 공급롤러(125)와의 회전저항력은 불안정한 상태에 있으므로, 상기 광센서의 수광부(173)는 소정의 시간 이상 상기 광을 수 신 또는 수신 불가능할 경우에만 상기 소정의 검출신호를 제어부(180)로 송신하도록 할 수 있다. Since there is no toner remaining in the
여기서, 발광부(171) 및 수광부(173)의 위치는 전술한 예에 한정되지 않으며, 다양한 위치에 제한없이 설치될 수 있음은 물론이다. Here, the positions of the
제어부(180)는 감지부(170)에서 스윙암(163)의 위치를 감지하여 송신하는 상기 검출신호를 수신받아 토너의 잔량의 평가한다. 제어부(180)에서 상기 검출신호에 기초하여 토너잔량을 평가하는 방법은 제한적이지는 않으나 상기 검출신호의 발생여부만을 가지고 평가할 수도 있다. The
여기서, 본 발명에 따른 토너잔량감지장치는 제어부(180)에서 평가한 토너잔량을 사용자가 알 수 있도록 하는 별도의 표시부(190)를 더 가질 수 있다. Here, the toner remaining amount detecting device according to the present invention may further have a
이러한 구성에 의해 본 발명에 따른 토너잔량감지장치의 작동과정을 도 4 내지 도 6를 참조하여 살펴보면 다음과 같다. With this configuration, the operation of the toner remaining amount detecting device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6.
우선, 화상형성장치의 본체의 소정에 위치에 마련된 구동부로부터 발생된 회전구동력은 현상롤러(123)기어를 회전시키고, 이와 맞물린 제1연결기어(151), 스윙기어(155), 제2연결기어(153)를 거쳐 공급롤러(125)로 전달된다. 상기 회전구동력을 전달받아 회전하는 공급롤러(125)는 공급롤러(125)와 접촉되어 있는 토너를 현상롤러(123)로 이동시켜 현상작업을 수행하도록 한다. First, the rotational driving force generated from the driving unit provided at a predetermined position of the main body of the image forming apparatus rotates the developing
여기서, 현상롤러(123) 및 공급롤러(125)는 현상기하우징(111)에 회전가능하게 지지되며, 제1연결기어(151) 및 제2연결기어(153)는 현상기하우징(111)에 마련된 고정축(141)에 회전가능하게 지지되며, 스윙기어(155)는 회동부재(160)에 회전 가능하도록 지지된다. Here, the developing
현상롤러(123)로부터 동력이 전달되는 경우, 스윙기어(155)는 동력을 전달받아 회전(자전)하면서 고정축(141)을 중심으로 회동(공전)을 계속할 것이므로, 스윙기어(155)가 축지지되어 있는 회동부재(160) 역시 회동을 하게 된다. 따라서, 회동부재(160)의 회동이 소정의 구간에서만 가능하도록 규제하는 스토퍼(165)를 현상기하우징(111)에 마련한다. 따라서, 현상롤러(123)로부터 동력이 전달되는 동안에는 스윙암(163)은 도 5의 위치에 있게되며, 동력이 전달되지 않는 동안에는 스윙기어(155) 및 스윙암(163)의 자중에 의하여 도 4의 위치에 있게 된다. When power is transmitted from the developing
한편, 공급롤러(125)는 현상제인 상기 토너와 접촉하고 있으므로 공급롤러(125)와 토너사이에는 마찰력이 발생하여 공급롤러(125)의 회전을 막는 회전저항력이 발생한다. On the other hand, since the
상기 회전저항력은 남아있는 토너의 잔량과 비례하며, 토너의 잔량이 많은 경우에는 공급롤러(125)는 큰 회전저항력을 받게되며, 토너의 잔량이 적은 경우에는 상대적으로 적은 회전저항력을 받게된다. The rotational resistance is proportional to the remaining amount of toner remaining, and when the remaining amount of toner is large, the
따라서, 현상롤러(123)로부터 전달된 동력의 일부는 상기 회전저항력에 의해 공전에너지로 바뀌게 되어 스윙기어(155)를 회동(공전)시키고, 상기 스윙기어(155)가 축지지된 회동부재(160)도 따라 회동하게 된다. Therefore, a part of the power transmitted from the developing
여기서, 회동부재(160)와 현상기하우징(111) 사이에, 토너의 잔량이 없는 경우의 스윙기어(155)가 받는 토크와 동일한 크기의 복원력을 갖는 스프링(143)을 포함할 수 있다. Here, a
토너의 잔량이 감소하여 교체시기가 되는 경우, 회전저항력이 적어 토크의 증가가 없으므로, 스윙암은 도 4의 위치에 있게되며, 이 경우 발광부(171)로부터 조사된 광이 스윙암(163)에 의해 가려져 수광부(173)에 도달되지 않으므로 감지부(170)는 소정의 검출신호를 제어부(180)로 송신하면, 제어부(180)는 표시부(190)를 통하여 잉크잔량이 없다는 메시지를 나타내게 된다. When the remaining time of the toner decreases and the replacement time is reduced, since the rotational resistance is small and there is no increase in torque, the swing arm is in the position of FIG. 4, in which case the light irradiated from the
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. .
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 토너잔량감지장치에 의하면, 제조비용을 낮추면서도 정확하게 토너잔량을 감지 할 수 있다.
As described above, according to the toner remaining amount detecting device according to the present invention, it is possible to accurately detect the remaining amount of toner while lowering the manufacturing cost.
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Country | Link |
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KR (1) | KR100654832B1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6087366A (en) | 1983-10-19 | 1985-05-17 | Toshiba Corp | Developing device |
JPS6082654U (en) | 1983-11-14 | 1985-06-07 | オリンパス光学工業株式会社 | Developer remaining amount detection device |
JPS60107664A (en) | 1983-11-16 | 1985-06-13 | Olympus Optical Co Ltd | Detector for remainder of developer |
KR900005396U (en) * | 1988-08-09 | 1990-03-08 | 주식회사 신도리코 | Copier toner level detection device |
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-
2005
- 2005-01-13 KR KR1020050003326A patent/KR100654832B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR20060082650A (en) | 2006-07-19 |
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