KR100920539B1 - 잔여 토너량을 검출하기 위한 토너 공급 용기 및 화상 형성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화상 형성 장치에 탈착 가능하게 장착될 수 있는 토너 공급 용기에 관한 것이고, 토너 공급 용기는 토너를 포함하기 위한 회전 가능한 용기 본체와, 용기 본체 내의 잔여 토너량을 검출하기 위한, 용기 본체와 일체로 회전 가능한 센서를 포함한다.

화상 형성 장치, 토너 용기, 토너 센서, 용기 구동 모터, 토너 잔량

Description

잔여 토너량을 검출하기 위한 토너 공급 용기 및 화상 형성 장치 {TONER SUPPLY CONTAINER AND IMAGE FORMING APPARATUS, FOR DETECTING THE AMOUNT OF REMAINING TONER}

본 발명은 전자 사진, 정전기 등의 기록 방법을 채용한, 예를 들어 복사기, 프린터, 팩시밀리 기계 등의 화상 형성 장치 내에 제거 가능하게 장착 가능한 토너 공급 용기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 토너 공급 용기와 함께 이용 가능한 화상 형성 장치에 관한 것이다.

복사기 또는 프린터와 같은 전자 사진 화상 형성 장치를 위한 현상제로서 입상 토너를 사용하는 것이 일반적인 관례이다. 화상 형성 장치의 주 조립체 내의 토너가 소비됨에 따라, 화상 형성 장치의 주 조립체는 토너 공급 용기의 사용에 의해 토너가 보충된다.

일반적으로, 토너는 매우 미세한 분말의 형태이다. 따라서, 토너가 화상 형성 장치의 주 조립체를 보충하기 위한 작업 중에 산란되는 것을 방지하기 위한 공지된 방법들 중 하나는 토너 공급 용기를 화상 형성 장치의 주 조립체 내에 위치시키고, 토너를 토너 공급 용기의 작은 개방부를 통해 조금씩 토출하는 것이다.

전술한 토너 보충 방법에서 사용 가능한 종래 기술에 따른 토너 보충 장치는 토너 공급 용기의 캡이 일정 종류의 수단에 의해 제거될 수 있고 일정 종류의 구동력이 토너 공급 용기측 상의 토너 이송 부재를 구동하도록 토너 공급 용기에 전달되도록 구성되거나, 토너를 이송할 수 있는 그러한 구성이 주어진 토너 공급 용기 자체가 그로부터 토너를 토출하도록 회전된다.

또한, 종래 기술에 따른 토너 보충 장치의 경우에, 사용자가 보충 토너 용기를 교체하게 되는 시점에서, 화상 형성 장치는 소비에 의해 토너가 완전히 소진될 것이다.

따라서, 일본 특허 출원 공개 제11-038755호는 토너 용기 내의 잔여 토너량을 검출하기 위한 도35에 도시된 방법을 개시한다.

이러한 토너 용기(46k)는 토너 용기(46k) 내에 배치된 나선형 코일(46b)이 회전됨에 따라, 토너가 이송되어 토출되는 구조적 배열을 채용한다.

화상 형성 장치의 주 조립체측 상에 견고하게 배치된 광 센서(900)는 보충 토너 용기의 광선 안내 부재(901)를 향해 광선을 투사하고 광선 안내 부재(901)에 의해 다시 반사된 광선을 포착하도록 구성된다.

따라서, 보충 토너 용기 내에 토너가 있을 때, 광선은 토너 덩어리에 의해 차단된다. 그러므로, 광선은 광 센서(901)로 복귀하지 않아서, 토너의 존재를 표시한다. 다른 한편으로, 광선이 광 센서(901)로 복귀하면, 보충 토너 용기 내에 토너가 없다고 결정된다.

아울러, 일본 특허 출원 공개 제11-038755호는 용기 자체가 회전됨에 따라, 용기 내의 토너가 이송되어 토출되도록 구성된 도36에 도시된 것과 같은 토너 용기에 전술한 토너 잔여량 검출 방법을 적용하는 것을 제안한다.

더욱 구체적으로, 이러한 보충 토너 용기(46k)는 토너 이송 방향의 측면에서 용기(46k)의 후방 단부로부터 용기(46k)의 개방부(46a)로 연장되는, 용기(46k)의 내부 표면 내로 절삭된 나선형 홈을 구비한다. 따라서, 보충 토너 용기가 회전됨에 따라, 내부의 토너가 개방부(46a)를 통해 토출되어, 화상 형성 장치의 호퍼 부분 내로 들어간다. 호퍼 부분 내로 들어간 후에, 토너는 호퍼 부분 내에 배치된 스크루(49k)에 의해 현상 장치를 향해 이송된다.

그러나, 일본 특허 출원 공개에 개시된 구조적 배열은 다음의 기술적 문제점을 겪는다.

즉, 구조적 배열은 보충 토너 용기 내의 잔여 토너량을 검출하기 위한 토너 센서(900)가 화상 형성 장치의 주 조립체측 상에 배치되어, 토너 센서(900)로서 긴 사용 수명을 갖는 토너 센서를 채용하는 것을 필요하게 만들도록 되어 있다. 아울러, 보충 토너 용기 내의 잔여 토너량에 관한 정보가 이원적인 방식으로만 얻어질 수 있다. 바꾸어 말하면, 보충 토너 용기 내의 잔여 토너량이 소정량보다 많은지에 관한 정보만이 검출될 수 있다.

따라서, 잔여 토너량을 검출하기 위한 전술한 방법의 채용은 화상 형성 장치의 비용을 증가시키고, 또한 화상 형성 장치의 구조를 복잡하게 만드는 점에서 문제가 있었다. 아울러, 전술한 방법의 경우에, 사용자는 보충 토너 용기의 내부의 토너가 완전히 소진될 때까지 토너 소진을 통지받지 않았다. 그러므로, 현재 보충 토너 용기가 없는 사용자에 대해, 가장 불편한 것은 화상 형성 장치 내의 보충 토너 용기의 토너가 완전히 소진되었다는 사실을 통지받는 것이다.

본 발명의 주요 목적은 그의 채용이 화상 형성 장치의 비용을 증가시키지 않고 화상 형성 장치의 구조를 복잡하게 하지 않는 보충 토너 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 잔여 토너량이 연속적으로 검출될 수 있는 보충 토너 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 잔여 토너량이 정밀하게 검출될 수 있는 보충 토너 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 잔여 토너량이 연속적으로 검출될 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 잔여 토너량이 정밀하게 검출될 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 목적, 특징, 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 취해지는, 본 발명의 양호한 실시예에 대한 다음의 설명을 고려하면 명백해질 것이다.

본 발명은 화상 형성 장치에 착탈식으로 장착 가능한 토너 공급 용기를 제공하며, 상기 화상 형성 장치는 상기 토너 공급 용기 내의 잔류 토너량을 검출하기 위한 수광 소자 및 발광 소자를 갖는 광학 장치와, 상기 광학 장치를 회전가능하게 지지하는 지지 부재를 구비하고, 상기 토너 공급 용기는, 토너 수용가능 내부 공간을 갖는 회전가능 용기 본체와, 상기 발광 소자로부터 수광 소자를 향해 광이 통과하는 것을 허용하는 광학 창과, 상기 광학 장치에 대해 위치 관계를 실질적으로 유지하면서 상기 광학 창의 회전을 허용하도록 상기 지지 부재에 결합 가능한 결합부를 포함합니다.

본 발명에 따르면, 교체 토너 용기를 저장하기 위해 필요한 공간을 최소화하고, 토너 용기(24)의 토너가 소진되는 문제점에 기인할 수 있는 화상 형성 장치의 작동 중단을 실질적으로 감소시키는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 화상 형성 장치의 사용성을 극적으로 개선하는 것이 가능하다.

이하에서, 본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.

[실시예 1]

도1은 본 발명에 따른 보충 토너 용기를 채용한 전자 사진 화상 형성 장치의 일례를 도시한다.

먼저, 화상 형성 장치의 일반적인 구조가 화상 형성 시퀀스를 따라 설명될 것이다.

복사될 원본이 화상 형성 장치(1)의 주 조립체의 최상부를 구성하는 원본 배치 유리판(2) 상에 위치된다. 원본의 화상 형성 데이터를 반영하는 광학 화상이 광학부(3)의 복수의 거울(M) 및 렌즈(Ln)의 조합에 의해, 화상 담지 부재인 전자 사진 감광 드럼(4)의 주연 표면상에 형성된다.

화상 형성 장치(1)의 주 조립체의 바닥부 내에, 한 쌍의 급지 카세트(5, 6) 및 한 쌍의 급지 데크(7, 8)가 배치된다. 이러한 급지 카세트(5, 6) 및 급지 데크(7, 8) 중에서, 정보 또는 보이지 않는 원본의 크기를 제공하기 위한 수단으로서도 기능하는 도2에 도시된 액정 디스플레이의 형태인 제어 패널(32)을 통해 사용자에 의해 입력된 정보와 최대한 호환 가능한 시트(P)를 담고 있는 급지 카세트 또는 급지 데크가 급지 카세트(5, 6) 및 급지 데크(7, 8) 내에 저장된 종이의 크기에 관한 정보에 기초하여 선택된다.

그 다음, (이하에서, 단순히 시트(P)로 불리는) 종이 시트(P)는 급지/분리 장치(5a, 6a, 7a, 또는 8a)의 기능에 의해 선택된 급지 카세트 또는 데크로부터 취출되어 화상 형성 장치의 주 조립체 내로 공급된다. 그 다음, 시트(P)는 종이 이송 경로(9)를 통해 한 쌍의 레지스터 롤러(10)로 이송된다. 그 다음, 시트(P)는 감광 드럼(4)의 회전 및 광학부(3)의 스캐닝 시점과 동기하여, 레지스터 롤러(10) 쌍에 의해 전사부로 이송된다.

감광 드럼(4)의 주연 표면상에 형성된 토너 화상은 전사부 내에 위치된 전사 대전 장치(11)에 의해 시트(P) 상으로 전사된다. 그 다음, 토너 화상이 전사된 시트(P)는 분리 대전 장치(12)에 의해 감광 드럼(4)으로부터 분리된다.

감광 드럼(4)으로부터 분리된 후에, 시트(P)는 종이 이송부(13)에 의해 정착부(14)로 이송되어, 토너 화상이 열 및 압력에 의해 시트(P)에 영구적으로 정착된다.

화상 형성 장치(1)가 단면 화상 형성 모드에 있을 때, 시트(P)는 토출/역전부(15)를 통해 이송되어, 한 쌍의 토출 롤러(16)에 의해 송출 트레이(17) 내로 토출된다.

다른 한편으로, 화상 형성 장치가 양면 화상 형성 모드에 있을 때, 토출/역전부(15)의 도시되지 않은 플래퍼 등과 같은 시트 이송 방향 절환 부재가 위치가 절환된다. 따라서, 시트(P)는 재급지 경로(19, 20)를 통해, 그 다음 레지스터 롤러(10) 쌍으로 이송된다. 그 다음, 시트(P)는 시트(P) 상의 화상이 형성될 때, 그가 이송되었던 종이 경로와 동일한 종이 이송 경로를 통해 이송된다. 시트(P)가 동일한 경로를 통해 이송될 때, 다른 화상이 이미 화상을 가진 표면으로부터의 시트(P)의 대향 표면상에 형성된다. 그 다음, 시트(P)는 송출 트레이(17) 내로 토출된다.

아울러, 화상 형성 장치가 소위 다층 화상 형성 모드, 즉 복수의 화상 형성 작업이 시트(P)의 동일한 표면상에서 수행되는 모드에 있을 때, 시트(P)는 토출/역전부(15)를 통해 이송된다. 그러나, 이러한 모드에서, 시트(P)는 종이 역전부(18)에 의해 윗면을 아래로 하여 위치되지 않는다. 바꾸어 말하면, 시트(P)는 재급지 이송 경로(19)를 통해 그리고 윗면을 아래로 하지 않고서 레지스터 롤러(10) 쌍으로 이송되고, 그 다음 화상 형성 장치를 통한 시트(P)의 이전의 이송 중에 그가 이 송되었던 종이 이송 경로와 동일한 종이 이송 경로를 통해 이송된다. 시트(P)가 동일한 경로를 통해 이송될 때, 다음의 화상이 화상 형성 장치를 통한 시트(P)의 이전의 이송 중에 화상이 형성되었던 표면과 동일한 시트(P)의 표면상에 형성된다. 그 다음, 시트(P)는 송출 트레이(17) 내로 토출된다.

전술한 바와 같이 구성된 화상 형성 장치(1)는 감광 드럼(4), 광학부(3), 현상 장치(21), 세척기(22), 주 대전 장치(23) 등을 갖는다. 광학부(3), 현상 장치(21), 세척기(22), 및 주 대전 장치(23) 등은 감광 드럼(4)의 주연 표면에 인접하여, 원주 방향의 측면에서 감광 드럼(4)을 둘러싸는 방식으로 배치된다.

주 대전 장치(23)는 감광 드럼(4)의 주연 표면을 소정의 전위 수준으로 균일하게 대전하기 위한 장치이다.

광학부(3)는 원본으로부터 추출된 화상 형성 데이터에 따라, 감광 드럼(4)의 균일하게 대전된 주연 표면을 노광함으로써, 주 대전 장치(23)에 의해 균일하게 대전된 감광 드럼(4)의 주연 표면상에 정전 잠상을 형성한다.

현상 장치(21)는 잠상의 패턴으로 감광 드럼(4)의 주연 표면에 현상제인 토너를 부착시킴으로써 감광 드럼(4)의 주연 표면상의 정전 잠상을 현상한다. 현상 장치(21)는 현상 장치(21) 내의 토너가 소비됨에 따라, 현상 장치(21)가 (이하에서, 단순히 "토너 용기"로 불리는) 보충 토너 용기(24)로부터 토너를 보충받도록 구성된다.

현상 장치(21)에 토너를 보충하기 위한 구조적인 배열에 관해, 보충 토너 용기로부터 토너 및 운반체를 보충받기 위해, (본질적으로 비자성 토너 및 자성 토너 의 혼합물인) 2-성분 토너를 사용하는 현상 장치에 대해 가능한 임의의 구조적 배열이면 충분하다.

이러한 실시예에서, 화상 형성 장치(1) 및 보충 토너 용기는 후자가 사용자에 의해 전자 내로 장착되거나 그로부터 제거되도록 구성된다.

아울러, 현상 장치(21)는 현상제 담지 부재인 현상 롤러(25), 토너를 교반하기 위한 교반 부재, 및 토너를 현상 롤러(25)를 향해 이송하기 위한 이송 수단을 구비하지만, 마지막 2가지는 도면에 도시되어 있지 않다.

보충 토너가 토너 용기(24)로부터 현상 장치(21) 내로 보내질 때, 이는 토너 교반 부재 및 토너 이송 부재에 의해 현상 롤러(25)로 계속 이송된다. 그 다음, 이는 현상 롤러(25)로부터 감광 드럼(4)으로 공급된다.

세척기(22)는 시트(P) 상으로의 토너 화상의 전사 후에 감광 드럼(4)의 주연 표면상의 잔여 토너를 제거하거나 회수한다.

다음으로, 도2의 (a) 및 (b)를 참조하여, 화상 형성 장치(1) 내로의 토너 용기(24)의 장착을 위한 작업이 설명될 것이다.

토너 용기(24)는 화상 형성 장치(1)의 토너 보충부 내에 설치된다. 더욱 구체적으로, 먼저, 상부 우측 코너 내의, 화상 형성 장치(1)의 주 조립체의 전방에 위치된 토너 용기 삽입 개방부를 덮는 커버(26; 도어)가 위로 그리고 주 조립체의 후방으로 개방된다. 그 다음, 토너 용기(24)가 용기 트레이(27) 내에 위치된다. 그 다음, 커버(26)가 폐쇄되어 토너 용기(24)를 장착하기 위한 작업을 종료한다.

전술한 작업이 토너 용기를 토너 용기 트레이(24) 내에 설치하기 위해 사용 자에 의해 수행될 필요가 있는 모든 것이다. 아울러, 토너 용기(24)를 교체하기 위한 작업은 전술한 작업과 유사하다.

다음으로, 도3의 (A) 및 (B)를 참조하여, 토너 용기(24)의 구조가 설명될 것이다.

토너 용기(24)는 토너가 저장되는 실제 저장부인 용기 본체(28)와, 용기 본체(28)의 밀봉된 토너 출구(24a)를 유지하기 위한 밀봉 부재와, 용기 본체(28) 내의 토너를 용기 출구(24a)를 향해 이송하는 (이하에서, 배플로 불리는) 토너 이송 부재(30)를 포함한다.

캡(29)은 토너 보충 장치의 구동력 전달부를 구성하는 구동력 전달 부재(33; 도4)와 결합되도록 이동될 수 있도록 캡(29)에 부착되는 결합부를 포함한다. 토너 용기(24)는 캡(29)의 이러한 결합부가 주 조립체의 구동력 전달 부재(33)와 맞물릴 때에만 화상 형성 장치(1)로부터 회전 구동력을 수용한다. 토너 용기(24)가 구동력을 수용하면, 이는 배플(30)과 함께 회전한다.

더욱 구체적으로, 용기 본체(28)는 용기 본체(28)의 단부 벽들 중 하나에 부착된 토너 출구(24a)를 구비한다. 아울러, 용기 본체(28)는 용기 본체(28)와 일체이며 토너 출구(24a)를 통해 외측으로 연장되는 구동 샤프트(47)를 구비한다.

구동 샤프트(47)의 축방향 선은 토너 출구(24a)의 축방향 선과 대체로 일치한다. 구동 샤프트(47)는 캡(29)의 연결 구멍(29a) 내에 끼워진다. 구동 샤프트(47)는 구동력 전달 부재(33)로부터 캡(29)을 통해 용기 본체(28)로 회전 구동력을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 이는 회전 구동력을 전달할 수 있도록 (정사각 형을 포함한) 사각형, H, D 등의 형상의 형태인 단면이 주어진다. 아울러, 연결 구멍(29a)은 구동 샤프트(47)의 단면과 맞춰진 단면이 주어진다.

이러한 실시예에서, 토너 용기(24)의 구조의 상기 설명으로부터 명백해지는 바와 같이, 토너 용기(24)가 화상 형성 장치(1) 내에 있을 때, 배플(30)이 단독으로 회전되는 것은 발생하지 않는다. 즉, 토너 용기(24)는 용기 본체(28), 캡(29), 및 배플(30)이 회전할 때는 항상 함께 회전하도록 구성된다.

토너 용기(24)의 용기 본체(28)가 회전되면, 토너 용기(24) 내의 토너는 배플의 기울어진 플레이트(31)에 의해 토너 용기(24)의 토너 출구(24a)로 이송되어, 결국 토너 보충 장치를 향해 토출된다.

다음으로, 도3 내지 도5를 참조하여, 밀봉 부재인 캡(29)과, 캡(29)에 구동력을 전달하는 전술한 구동력 전달 부재인 캡 결합 부재(33)가 그들의 구조에 관해 설명될 것이다.

캡(29)은 토너 출구(24a)를 밀봉 또는 밀봉 해제하기 위해 토너 용기(24)의 토너 출구(24a) 내로 제거 가능하게 끼워질 수 있는 밀봉부(29b)와, 캡 결합부(33)와 맞물리는 원통형 결합부(29c)를 포함한다.

원통형 결합부(29c)는 결합부(29c)의 원주 방향의 관점에서 동일한 갭으로 분포된 복수의 동일한 부분들을 포함한다. 이러한 실시예에서, 이는 6개의 동일한 부분을 갖고, 모든 다른 부분은 캡 결합 부재(33)와 맞물리는 로킹 돌출부(44), 및 로킹 돌출부를 캡 결합 부재(33)로부터 분리하기 위한 해제 돌출부(45)를 구비한다.

캡(29)은 사출 성형에 의해 탄성적으로 변형 가능한 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하다. 그를 위한 재료로서, 저밀도 폴리에틸렌이 가장 양호하지만, 폴리프로필렌, 직쇄형 폴리아미드, 예를 들어 나일론(상표명), 고밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌, ABS, HIPS(충격 저항 폴리스티렌 등) 또한 양호하게는 저밀도 폴리에틸렌에 대한 2차적인 선택으로서 사용 가능하다.

캡 결합 부재(33)에 관해, 이는 캡(29)의 로킹 돌출부(44)가 일 대 일로 로킹되는 복수(이러한 실시예에서, 2개)의 로킹 구멍(46c)과, 화살표(A)에 의해 표시된 방향의 관점에서 로킹 돌출부(44)와 후크 결합하는 후크부(46a)와, 후크부(46a)를 캡 결합 부재(33)의 본체부에 연결하는 복수(이러한 실시예에서, 2개)의 리브(46b)를 포함한다.

캡(29)의 로킹 돌출부(44)가 캡 결합 부재(33)의 로킹 구멍(46c) 내로 로킹된 후에 캡 결합 부재(33)가 화상 형성 장치(1)의 주 조립체로부터의 회전 구동력에 의해 회전되면, 각각의 리브(46b)는 캡 결합 부재(33)의 회전 방향의 측면에서 로킹 돌출부(44)들 중 하나와 후크 결합하여, 캡(29)에 구동력을 전달한다.

캡 결합 부재(33)의 원주 방향의 측면에서의, 각각의 로킹 구멍(46c)의 폭은 캡(29)의 원주 방향의 측면에서 각각의 로킹 돌출부(44)의 직경보다 실질적으로 더 크게 되어, 화상 형성 장치(1)의 주 조립체 내로 토너 용기(24)를 장착할 때, 로킹 구멍(46c)을 로킹 돌출부(44)와 회전 위상을 정렬시키는 것을 실질적으로 불필요하게 한다.

다음으로, 캡(29)이 토너 용기(24)를 밀봉되게 유지하기 위한 부재로서, 토 너 용기(24)를 밀봉 해제 또는 밀봉하기 위한 방향으로 어떻게 이동되는지가 설명될 것이다.

도4는 용기 본체(28)를 밀봉 또는 밀봉 해제하는 방향으로 캡(29)을 이동시키고 아울러 용기 본체(28)를 회전시키기 위한 메커니즘의 개략적인 사시도이며, 그의 일반적인 구조를 도시한다.

이러한 실시예에서, 토너 용기(24)가 장착되는 용기 트레이(27)에, 연결 샤프트(40)가 회전 가능하게 부착되어 있는 각진 부재(27a)가 고정된다. 연결 샤프트(40)의 일 단부에, 크랭크(38)의 일 단부가 연결되고, 크랭크(38)의 타 단부는 회전 디스크(36)가 구비한 편심 샤프트(42)에 연결된다.

따라서, 회전 디스크(36)가 회전됨에 따라, 용기 트레이(27)는 도4에서 양방향 화살표(A)에 의해 표시된 방향으로 왕복한다. 용기 트레이(27)가 캡 결합 부재(33)를 향해 이동되어 역으로 왕복하게 되는 지점에 도달하면, 토너 용기(24)의 캡(29)이 구동력 전달 부재인 캡 결합 부재(33)와 결합하고, 이는 화상 형성 장치(1)의 주 조립체의 토너 보충 장치의 구동력 전달부를 구성한다.

더욱 구체적으로, 도4에 추가하여 도5를 참조하여 더 잘 이해되는 바와 같이, 캡(29)의 단부는 캡 결합 부재(33)의 중공부(33a) 내로 삽입되어, 캡(29)의 로킹 돌출부(44)가 캡 결합 부재(33)의 로킹 구멍(46c) 내로 로킹되게 한다. 결과적으로, 로킹 돌출부(44)는 로킹부(46a)에 의해 후크 결합된다.

캡(29)이 캡 결합 부재(33)와 완전히 결합되자마자, 용기 트레이(27)는 후방으로, 즉 캡 결합 부재(33)로부터 멀리 이동하는 방향으로 이동하게 된다. 결과적 으로, 토너 용기(24)의 토너 출구(24a)를 밀봉되게 유지하는 캡(29)은 용기 본체(28)로부터 멀리 이동하는 방향으로 소정의 거리로 변위되어, 토너 용기(24) 내의 토너가 토출되도록 허용한다.

토너 용기(24)가 전술한 상태에 있을 때, 구동력 전달 수단으로서 기능하는 캡 결합 부재(33)가 회전되어, 토너 용기(24)를 회전시킨다. 토너 용기(24)가 회전됨에 따라, 토너 용기(24) 내의 토너가 토너 용기(24) 내의 배플(30) 및 기울어진 플레이트(31)의 조합에 의해 토너 출구(24a)를 통해 토출된다.

또한, 캡(29)이 토너 용기(24)를 밀봉 해제된 채로 두는 위치에 있을 때에도, 캡(29)은 토너 용기(24) 내의 배플(30) 및 기울어진 플레이트(31)에 연결되어 유지되고, 그러므로 구동력이 캡(29)으로부터 토너 용기(24)로 전달된다.

구동력이 토너 용기(24)의 캡(29)으로부터 전달되도록 보장하도록 캡(29)이 토너 용기(24)에 부착되는 방식을 더욱 상세하게 설명하기 위해, 전술한 바와 같이, 구동 샤프트(47)는 (정사각형을 포함한) 사각형 단면이 주어지고, 캡(29)은 단면이 구동 샤프트(47)의 단면과 맞춰지고 축방향 선이 구동 샤프트(40)의 축방향 선과 일치하는 연결 구멍(29a)이 주어진다. 아울러, 구동 샤프트(47)는 캡(29)의 축방향 선(구동 샤프트(47)의 축방향 선)에 대해 평행한 방향으로 구동 샤프트(47) 상에서 자유롭게 활주하도록 허용된다. 그러나, 캡(29)이 토너 용기(24)에 부착되는 방식은 전술한 것으로 제한될 필요는 없다.

다음으로, 도6을 참조하여, 캡(29), 토너 용기(24), 토너 용기 트레이(27) 등의 전술한 순차적인 이동이 요약될 것이다.

단계 1에서, 토너 용기(24)는 그의 길이 방향이 대체로 수평이 되도록 용기 트레이(27) 내에 설치된다.

단계 2에서, 토너 용기(24)는 화살표에 의해 표시된 방향으로 이동된다. 도면에서, 캡(29)의 선단부는 토너 용기(24)가 이동하는 방향으로 캡 결합 부재(33)의 리세스에 진입하기 시작한다.

단계 3에서, 토너 용기(24)는 토너 용기(24)가 역으로 왕복하게 되는 지점으로 이동된다. 도면은 캡(29)이 캡 결합 부재(33)와 완전히 결합된 것을 도시한다.

단계 4에서, 토너 용기(24)는 다시 그의 초기 위치로 이동된다. 도면은 캡(29)이 캡 결합 부재(33)와 결합된 채로, 토너 용기(24)가 화살표에 의해 표시된 방향, 즉 캡 결합 부재(33)로부터 멀리 이동되는 방향으로 복귀되고 있으며, 이에 의해 밀봉되어 유지되던 토너 출구(24a)가 밀봉 해제되게 하여, 토너가 토출되는 것을 가능케 하는 것을 도시한다.

단계 5에서, 토너 용기(24)의 밀봉 해제 과정이 완료된다. 도면은 과정이 완료되고, 구동력이 구동력 전달 샤프트(34)로부터 토너 용기(24)로 전달되고 있으며, 이에 의해 토너 용기(24) 내의 토너를 토너 보충 장치 내로 토출하도록 토너 용기(24)를 회전시키는 것을 도시한다.

다음으로, 캡 결합 부재(33)로부터의 캡(29)의 분리가 설명될 것이다.

도4를 참조하면, 이러한 실시예에서, 캡 해제 부재(35)는 캡(29)으로부터의 캡 결합 부재(33)의 대향 측면 상에 배치된다. 캡 해제 부재(35)는 원통형 구멍(35a)을 구비하고, 그를 통해 캡 결합 부재(33) 및 캡 결합 부재(33)의 구동 샤 프트(34)가 놓인다.

또한, 도4를 참조하면, 이러한 실시예에서, 캡 해제 부재(35)는 토너 용기 트레이(27)를 왕복시키는 구조물과 유사하게 구성된다. 바꾸어 말하면, 크랭크(39)의 일 단부는 캡 해제 부재(35)의 연결 샤프트(41)에 연결되고, 크랭크(39)의 타 단부는 회전 디스크(37)의 편심 샤프트(43)에 연결된다. 따라서, 회전 디스크(37)가 회전됨에 따라, 캡 해제 부재(35)가 왕복하게 된다.

캡 해제 부재(35)가 캡 해제 부재(35)가 그의 이동 방향을 절환하여 토너 용기(24)로부터 멀리 이동하기 시작하는 지점(전환점)에 가까이 이동됨에 따라, 캡 결합 부재(33)와 결합되어 유지되고 있는 캡(29)은 캡 해제 부재(35)의 구멍(35a)으로 진입하게 되고, 캡 해제 부재(35)가 전환점에 도달하면, 캡(29)은 캡 해제 부재(35) 내로 완전히 끼워진다.

따라서, 캡(29)의 캡 해제 돌출부(45)는 원통형 구멍(35a)의 내부 표면에 의해, 캡(29)의 축방향 선을 향해 가압되어 유지된다. 결과적으로, 캡(29)의 로킹 돌출부(44)는 후크부(46a)로부터 분리되어, 캡(29)이 캡 결합 부재(33)로부터 분리되는 것을 가능케 한다.

다음은 도7을 참조하여 캡을 분리하는 전술한 시퀀스를 요약한다.

단계 6에서, 캡(29)은 캡 결합 부재(33)와 결합되어 유지되고 있다.

단계 7에서, 캡 해제 부재(35)는 화살표에 의해 표시된 방향으로 이동된다. 도면은 캡 해제 부재(35)가 화살표에 의해 표시된 방향, 즉 캡(29)으로부터 캡 결합 부재(33)를 분리하도록 이동되는 방향으로 이동되고 있으며, 캡 결합 부재(33) 와 캡(29) 사이의 결합부가 캡 해제 부재(35)의 원통형 구멍(35a) 내로 이동되는 것을 도시한다.

단계 8에서, 캡(29)의 로킹 돌출부(44)는 캡 결합 부재(33)의 후크부(46a)로부터 분리된다. 도면은 전술한 결합부의 원통형 구멍(35a) 내로의 소정 지점까지의 삽입이 완료되고, 캡(29)의 캡 해제 돌출부(45)가 구멍(35a)의 내부 표면에 의해 원통형 구멍(35a)의 축방향 선을 향해 이동되어, 캡 결합 부재(33)의 후크부(46a)로부터 캡(29)의 로킹 돌출부(44)를 분리하는 것을 도시한다.

단계 9에서, 토너 용기(24)는 화살표에 의해 표시된 방향으로 캡 결합 부재(33)로부터 멀리 이동된다.

단계 10에서, 캡 해제 부재(35)는 그의 기본 위치로 복귀되도록 화살표에 의해 표시된 방향으로 이동되어, 토너 용기(24)가 화상 형성 장치(1)로부터 제거되는 것을 가능케 한다.

토너 용기(24) 및 캡 해제 부재(35)를 왕복시키기 위한 회전 디스크(36, 37)가 2개의 구동력 공급원의 일 대 일 사용에 의해 개별적으로 구동되는 것은 문제가 되지 않는다. 그러나, 이러한 실시예의 화상 형성 장치의 경우에, 커버(26)의 개방 또는 폐쇄로부터 생성되는 커버(26)의 피벗 이동이 디스크(36, 37)를 회전시키기 위한 동력원으로서 이용된다. 바꾸어 말하면, 커버(26)는 커버(26)가 개방 또는 폐쇄될 때, 토너 용기(24) 및 캡 해제 부재(35)가 왕복하게 되도록, 토너 용기 트레이(27) 및 캡 해제 부재(35)에 기계적으로 연결된다.

또한, 전술한 토너 용기 내의 토너를 이송하기 위한 메커니즘, 회전 구동력 을 수용하기 위한 메커니즘, 및 캡(29)을 토너 출구(24a) 내로 가압하거나 캡(29)을 토너 출구(24a)로부터 부분적으로 추출하기 위한 메커니즘은 그러한 메커니즘의 예일 뿐이다. 명백히, 전술한 것과 다른 다양한 공지된 메커니즘 중 하나가 채용될 수 있다.

예를 들어, 토너 용기(24)의 용기 본체(28)의 원통형 벽의 내부 표면은 토너 이송 메커니즘으로서 (단수를 포함한) 복수의 나선형 홈을 구비할 수 있어서, 토너 용기(24)가 회전됨에 따라, 토너가 홈에 의해 토너 출구(24a)를 향해 이송된다.

회전 구동력을 수용하기 위한 메커니즘의 일례에 관해, 토너 용기(24)의 원통형 벽의 외부 표면은 주 조립체측 상의 구동력 전달 메커니즘의 대응부와 맞물려서 그를 통해 회전 구동력을 수용할 수 있도록, 원주 방향으로 정렬된 복수의 톱니를 구비할 수 있다.

토너 용기(24)를 밀봉 해제 또는 밀봉하도록 캡(29)을 이동시키기 위한 메커니즘의 다른 예에 관해, 화상 형성 장치(1)의 주 조립체는 캡 결합 부재(33)를 캡(29)으로 이동시키고, 토너 용기(24)가 고정 유지될 때 토너 출구(24a)를 밀봉 해제하도록 캡(29)을 당겨내는 메커니즘을 구비할 수 있다.

다음으로, 도8 내지 도12를 참조하여, 토너 용기(24) 내의 잔여 토너량을 검출하기 위한 구조적인 배열의 요점이 설명될 것이다.

토너 용기(24) 내의 잔여 토너량을 검출하기 위한 방법에 관해, 자성 토너가 사용될 때, 자기 투과성 검출 유형, 자성 검출 유형, 압전 진동 검출 유형, 투광 검출 유형 등의 토너 잔량 검출 방법들 중 하나가 양호하게 사용될 수 있고, 비자 성 토너가 사용될 때, 자기가 검출을 위해 이용될 수 없기 때문에, 압전 진동 검출 유형, 및 투광 검출 유형의 토너 잔량 검출 방법이 양호하게 사용될 수 있다. 아울러, 박형 스위치 또는 압력 센서가 토너 잔량 검출을 위해 사용되는 구조적인 배열도 양호하게 사용될 수 있다.

양호한 박형 압력 센서들 중 하나로서, 박막 스위치가 이용 가능하다. 박막 스위치는 가전 제품 또는 사무 자동화 장치의 제어 패널 내에 사용되는 박형 스위치이다. 이는 전기 전도성 잉크의 사용에 의해 그 위에 인쇄된 전극을 가지며 층들 내에 위치되는 복수의 필름 조각으로 구성된다.

상당 수의 박막 스위치는 이진 출력 유형이다. 그러나, 그 중 일부는 전극으로 고안되고 (전극은 압력 감응식 잉크 등으로 인쇄됨), 그의 전극이 그에 인가되는 압력에 응답하여 전기 저항이 변화된다. 후자는 양호하게는 압력 센서로서 사용될 수도 있다.

이러한 유형의 박막 스위치는 이러한 실시예에서 사용되는 박형 압력 센서로서 가장 적합하다. 복수의 압력 센서를 고밀도로 배치하는 것이 바람직할 때, MEMS 기술에 기초한 박형 압력 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, "MEMS"는 "미세 전자 기계 시스템"의 약자이다. 이는 반도체 제조에 사용되는 노광 공정의 사용에 의해, 미세 기계 구조물과 작은 기판 조각 상의 전기 회로의 조합을 형성하기 위한 기술 중 하나이다.

MEMS의 사용에 의해, 과거에는 불가능했던, 고밀도 및 극히 낮은 비용으로 제한된 크기의 영역을 가로질러 복수의 박형 미세 압력 센서를 배치하는 것이 가능 하다.

도34는 MEMS 기술에 기초한 압력 센서의 어레이의 일례를 도시한다. 이러한 압력 센서 어레이(H)는 유리로 형성된 기판과, 반도체 제조를 위한 노광 기술의 사용에 의해 기판 상에 배열된 복수의 압력 센서(A)와, 센서를 덮는 탄성 필름 조각을 포함한다.

이러한 실시예에서, 미세 압력을 검출할 수 있는 박형 압력 센서(박형 스위치)가 토너 센서로서 사용된다. 그러나, 토너 잔량 검출을 위해 사용되는 센서는 이러한 실시예에서 사용되는 것으로 제한될 필요는 없다. 바꾸어 말하면, 여기서, 다양한 공지된 방법들 중 하나가 토너 잔량을 정확하게 검출할 수 있는 한, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하기 위한 방법으로서 채용될 수 있다는 것을 알아야 한다.

도8은 토너 용기 및 토너 보충 장치의 일반적인 구조를 도시하는 절결 사시도이고, 도9는 토너 보충 장치의 블록 선도이다. 도10은 토너 보충 작업의 일반적인 개념을 도시하는 흐름도이다.

토너 용기(24)는 토너 용기(24) 내의 잔여 토너량을 검출하기 위한 검출 수단인 (이하에서, 단순히 토너 센서로 불리는) 전술한 박형 압력 센서(100)와, 토너 센서(100)에 의해 검출된 토너 잔량에 대한 정보를 무선 신호의 형태로 송신하기 위한 송신 수단인 송신부(101)와, 화상 형성 장치(1)가 토너 센서(100) 및 송신부(101)에 구동 에너지(전력)를 공급하기 위해 구비한 전력 공급 단자(104) 상에서 활주할 수 있는 에너지 수용부(전기 접점)인 슬립 링(105)을 구비한다. 전력 공급 단자(104)는 이후에 더욱 상세하게 설명될 것이다.

전술한 바와 같이, 이러한 실시예에서, 화상 형성 장치(1) 및 토너 용기(24)는 토너 용기(24)가 회전될 때에도, 토너 센서(100) 및 송신부(101)가 화상 형성 장치(1)의 주 조립체로부터 구동 에너지(전력)를 수용하게 허용되도록 구성된다. 더욱 구체적으로, 이들은 토너 잔량이 토너 용기(24)가 회전될 때에도 검출될 수 있도록 구성된다. 이는 양호한 구조적 배열이다. 이들을 토너 용기(24) 및 송신부(101)가 화상 형성 장치(10)의 주 조립체로부터 구동 에너지를 수용할 수 있도록 구성하는 것은 토너 용기(24)가 불필요하게 복잡하게 되는 것을 방지하고, 아울러 토너 용기(24)의 비용 증가를 방지한다.

토너 센서(100) 및 송신부(101)는 전술한 MEMS 기술의 사용에 의해 공통 기판 상에 일체로 형성된다.

토너 센서(100)의 위치에 관해, 토너 센서(100)는 토너 이송 방향의 측면에서, 토너 용기(24)의 토너 본체(28)의 주연 표면의 하류부 상에, 더욱 구체적으로 토너 용기(24)의 토너 출구(24a)에 인접하여, 부착되는 것이 바람직하다. 아울러, 이는 스트립 링(105)이 부착되는 용기 본체(28)의 외부 표면의 영역에 부착되는 것이 바람직하다.

토너 용기(24)의 길이 방향의 측면에서 토너 출구(24a)에 가까이 위치된 토너 센서(100)에서, 배플의 회전이 토너 용기(24)의 토너가 토너 출구(24)에 가까울 수록 토너의 양이 더 많아지는 방식으로 토너 용기(24) 내에서 분포되게 한 후에도, 토너 잔량은 만족스럽게 검출될 수 있다. 바꾸어 말하면, 토너 잔량이 매우 작은 값으로 감소된 후에도, 토너 잔량은 만족스럽게 검출될 수 있다.

이러한 실시예의 다음 설명에서, 토너 센서(100)가 토너 용기(24)의 용기 본체(28)의 외부 표면상에서 토너 출구(24a)에 인접하여 배치되는 것으로 가정된다.

용기 트레이(27)에 관해, 이는 토너 용기(24)의 슬립 링(105)이 활주하는 전력 공급 단자(104)와, 송신부(101)로부터 무선 신호의 형태로 송신되는 토너 잔량에 대한 정보를 수신하기 위한 수신부(103)를 구비한다.

토너 용기(24)를 회전 구동하기 위한 구동 수단인 용기 구동 모터(106)는 스테핑 모터이고, 이는 회전 위상이 제어될 수 있다. 이는 도9에 도시된 바와 같이 제어된다. 즉, 토너 용기(24)의 회전은 토너 용기(24)가 용기 트레이(27) 내에 있는지의 여부를 표시하는 신호, 및 토너 센서(100)에 의해 검출된 토너 잔량에 관한 정보에 기초하여 용기 구동 모터(106)가 회전되는 양으로서 CPU에 의해 계산된 값에 따라, 제어 장치인 CPU에 의해 제어된다. 또한, 구조적 배열은 토너 용기(24)가 화상 형성 장치(1) 내에 있는지의 여부가 토너 센서(100)에 의해 결정되도록 이루어질 수 있다.

이러한 실시예에서, 화상 형성 장치(1)는 용기 트레이(27) 내의 토너 용기(24)의 존재 여부를 기계식으로 검출하기 위한 메커니즘을 구비한다. 그러나, 화상 형성 장치(1)는 토너 용기(24)의 존재 여부가 토너 센서(100)의 사용에 의해 검출되도록 구성될 수 있다. 즉, 토너 센서(100)로부터의 신호는 토너 용기(24)가 화상 형성 장치(1) 내에 있는지의 여부를 결정하기 위한 신호로서 사용될 수 있다. 더욱 명확하게는, 화상 형성 장치(1)의 주 조립체의 수신부(103)가 토너 센서(100) 가 토너 용기(24) 내의 토너의 존재를 검출하면 출력하는 신호를 토너 센서(100)로부터 수신하면, CPU는 용기 트레이(27) 내에 토너 용기가 있다고 결정한다.

용기 구동 모터는 스테핑 모터 대신에, 서보 모터 또는 초음파 모터(USM)일 수 있다.

다음으로, 토너 잔량을 검출하기 위한 작업 및 현상 장치에 토너를 보충하기 위한 작업의 조합을 도시하는 도10의 흐름도는 도11의 (a) 내지 (f)에 도시된, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량이 어떻게 검출되는지의 개념과 관련하여 설명될 것이다. 다음에서, 이러한 실시예는 소위 블록 보충 방법, 즉 현상 장치가 토너 보충 작업마다 정밀한 토너량으로 보충되도록 보장하기 위해, 소정의 단위량(이후에 설명될 보충 스텝 카운트(γn)에 상응하는 최소량)의 n배(n = 1, 2, ... (정수))와 동일한 양만큼의 토너를 현상 장치에 공급하는 방법을 참조하여 설명될 것이다.

토너 보충 요구가 화상 형성부에 의해 발생되면, 토너 보충 작업이 시작된다.

토너 용기(24)가 이미 용기 트레이(27) 내에 있으면, 토너 잔량의 직전의 검출 결과에 기초하여 계산된 값이 토너 보충 작업당 모터 스텝 카운트(γn)에 대한 값으로서 사용된다.

그에 반해, 용기 트레이(27) 내에 토너 용기(24)가 없으면, 토너 보충 작업당 모터 스텝 카운트(γn)는 토너 용기(24)가 용기 트레이(27) 내에 설치되자마자(단계 1), 저장 장치인 메모리 내에 저장된 초기값(γ0)으로 설정된다. 그러나, 토너 용기(24)의 회전 방향의 관점에서의 토너 센서(100)의 초기 위치는 무작위적 이고, 토너 용기(24)는 토너 센서(100)가 토너 용기(24)의 회전 방향의 관점에서 기준 지점으로부터 소정의 각도에 위치되도록 용기 트레이(27) 내에 위치될 필요는 없다.

토너 용기(24)가 토너가 토너 용기(24)로부터 토출되게 허용하도록 준비되면 (토너 용기가 화상 형성 장치 내에 설치되고, 화상 형성 장치에 연결되고, 밀봉 해제됨 (토너 출구가 밀봉 해제됨))(단계 2), 현상 장치가 토너를 보충받는 양에 비례하여 용기 구동 모터(106)가 회전되는 회수(γ)를 카운팅하기 위한 카운터가 0으로 설정된다. 그 다음, 구동 스텝의 카운팅이 시작함과 동시에, 토너 용기 구동 모터(106)가 활성화되어, 도11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 현상 장치에 토너를 보충하기 위해 화살표(A)에 의해 표시된 방향으로 토너 용기(24)를 회전시킨다.(단계 3)

다음으로, 도11의 (c)를 참조하면, 토너의 존재가 토너 센서(100)에 의해 검출되자마자(단계 4), 스텝 카운트(c)의 측면에서 시간 길이를 측정하는 것이 시작되고, 토너의 존재가 토너 센서(100)에 의해 검출된다.(단계 6)

토너 용기(24)는 도11의 (d)에 도시된 바와 같이 화살표(A) 방향으로 연속적으로 회전된다. 그 다음, 토너의 부재가 도11의 (e)에 도시된 지점에서 토너 센서(100)에 의해 검출되면(단계 8), 스텝 카운트(c)의 측면에서 시간 길이를 측정하는 것이 정지되고, 용기 구동 모터가 회전된다. 그 다음, 보충 스텝 카운트(γn)는 토너 용기(24) 내의 토너 잔량에 상응하는, CPU에 의해 누적된 누적 스텝 카운트(c)에 기초하여, CPU에 의해 계산된 새로운 값으로 바뀐다.(단계 9)

즉, 이러한 실시예에서, 보충 스텝 카운트(γn)는 토너 용기(24)가 토너 용기(24) 내의 토너 잔량에 따라 소정의 각도만큼 회전될 때 토너 용기(24)로부터 토출되는 토너의 양이 변하는 것을 방지하기 위해, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량에 따라 CPU에 의해 조정된다.

전술한 바와 같이, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량은 토너 용기(24)가 토너 보충 작업 중에 완전히 1회 회전될 때 토너의 존재가 검출되는 시간의 길이에 상응하는, 스텝 카운트(c)의 누적값에 기초하여 CPU에 의해 결정될 수 있다.

그 후에, 현상 장치에 토너를 보충하는 공정, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하는 공정, 및 보충 스텝 카운트(γn)를 계산하는 공정이 반복적으로 수행되면서, 토너 용기(24)는 구동 스텝 카운트(γ)가 보충 스텝 카운트(γn)에 도달할 때까지 회전된다.(단계 7)

그 다음, 구동 스텝 카운트(γ)가 현상 장치가 토너를 보충받아야 하는 양에 대응하는 보충 스텝 카운트(γn)의 n-배에 도달하면, 용기 구동 모터(106)의 구동이 정지된다.(단계 10)

도12는 도11의 (a) 내지 (e)에 의해 도시된 작업 중에, 토너 센서(100)에 전력을 공급하기 위해 출력되는 신호, 토너의 존재가 토너 센서(100)에 의해 검출될 때 토너 센서(100)의 의해 출력되는 신호, 및 용기 구동 모터를 스텝식으로 구동하기 위해 출력되는 (펄스의 형태인) 제어 신호를 개략적으로 도시하는 선도이다. 이는 토너 용기(24)가 도11의 (a) 내지 (e)에 도시된 상태에 있을 때 발생하는 토너 센서(100)에 의한 토너의 존재 여부(센서의 ON 및 OFF)의 검출을 도시한다.

토너 센서(100)가 토너의 존재가 도11의 (d)에 도시된 바와 같이 토너 센서(100)에 의해 검출되는 범위 내에 있을 때 모터가 정지하면, 토너 용기(24)의 회전 위상이 용기 구동 모터의 스텝 카운트에 기초하여 검출되기 때문에, 토너 잔량은 정확하게 검출될 수 있다.

토너 센서(100)의 사용 수명을 연장시키고 전력 소비를 감소시키기 위해, 토너 센서(100)로의 전력 송출은 용기 구동 모터의 활성화에 의존한다.

다음으로, 토너 잔량(체적 V)을 검출하기 위한 실제 방법, 및 토너 보충 작업당 토너 보충 스텝 카운트(γn)를 계산하기 위한 실제 방법이 설명될 것이다.

C0가 토너 용기 구동 모터(106)에 의해 토너 용기(24)의 완전한 회전마다의 스텝 카운트를 의미하고, c가 토너 센서(100)가 토너 용기(24)의 완전한 회전마다 토너의 존재를 표시하는 신호를 출력하고 있을 때의 용기 구동 모터의 스텝 카운트를 의미하고, r이 토너 용기(24)의 내경을 의미하면, 토너 용기(24) 내의 잔여 토너의 덩어리의 도11에 도시된 단면적(S)은 다음의 근사화에 의해 표현된다.

또한, 토너 잔량은 토너 센서(100)가 토너 용기(24)의 완전한 회전마다 토너의 부재를 표시하는 신호를 출력하고 있는 기간 중의 토너 용기 구동 모터의 스텝 카운트(c)로부터 결정될 수 있다. 이러한 경우에, 토너 용기(24) 내의 잔여 토너의 덩어리의 단면적(S')은 다음의 근사화에 의해 표현될 수 있다.

다음의 설명은 S를 참조하여 주어질 것이다. 토너 용기(24)의 길이가 L이고, 교정 인자가 α이면, 토너 용기(24) 내의 잔여 토너의 체적(V)은 다음의 근사화에 의해 표현될 수 있다.

이러한 교정 인자(α)는 토너 용기(24)의 길이 방향에 직교하는, 잔여 토너의 덩어리의 단면의 형상에 관련된다. 이는 토너 용기(24)의 길이 방향의 측면에서의 토너 센서(100)의 위치, 토너 센서(100)로부터의 토너 검출 신호의 수준, 토너 용기(24) 내의 배플(30) 및 기울어진 플레이트(31)의 각도 및 형상 등에 따라, 실험에 의해 결정된다.

아울러, 새로운 토너 용기(24)의 사용에 의한 토너 보충 작업의 초기 단계 중에, 이러한 교정 인자(α)는 토너가 교반되는 시간의 길이에 의존하는 변수이다. 그러나, 토너 용기(24) 내의 토너의 덩어리가 충분히 교반되면, 교정 인자(α)는 단면적(S)에 비례하는 상수(변수)가 된다.

전술한 바와 같이, 토너 잔량은 전술한 구조적 배열 및 제어 방법의 채용에 의해 정밀하게 검출될 수 있다.

화상 형성 장치(1)는 얻어진 토너 잔량에 관한 정보를 작업자에게 연속적으 로 통지하기 위해, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량에 관한 정보가 정보 표시 수단 상에 CPU에 의해 연속적으로 표시되도록 구성된다.

화상 형성 장치(1)가 네트워크 프린터로서 사용되도록 호스트 컴퓨터에 연결되면, CPU가 토너 잔량에 관한 정보를 네트워크를 통해 호스트 컴퓨터로 송신하여, 작업자가 호스트 컴퓨터에 연결된 모니터를 통해 토너 잔량을 연속적으로 통지받는 것을 가능케 하는 구조적 배열이 이루어진다.

토너 잔량의 (n-1)번째 및 n번째 검출 사이의 토너 용기(24)의 회전 이동마다 토너 용기(24)로부터 토출되는 토너의 양(ΔVn)은 다음의 근사화에 의해 주어진다.

따라서, 토너 보충 작업당 모터 스텝 카운트(γn)는 ΔVn/γn가 일정하게 유지되도록 제어된다.

이러한 제어의 채용에 의해, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량에 관계없이, 현상 장치가 토너 용기(24)로부터 보충받는 토너의 양을 안정화하는 것이 가능하다.

아울러, 토너 잔량의 (n - m)번째 검출과 m번째 검출 사이의 m번의 토너 용기(24)로부터 토출되는 토너의 양의 평균값을 사용함으로써, 검출 오류로부터 생성 되는 오류를 감소시켜서, 현상 장치가 토너 용기(24)로부터 토너를 보충받는 양을 더욱 안정화하는 것이 가능하다.

이러한 실시예에서, 전력은 슬립 링(105) 및 전력 공급 브러시(104)를 통해 토너 센서(100) 및 송신부(101)로 공급된다. 그러나, 토너 센서(100) 및 송신부(101)에 공급하기 위한 구조적 배열은 도13 내지 도15에 도시된 바와 같을 수 있다.

도13의 토너 용기(24)는 충분한 용량을 갖는 전력 저장부(130)를 구비하고, 그로부터 전력이 토너 센서(100) 및 송신부(101)로 공급된다.

도14의 토너 용기(24)는 발전을 위한 코일(132) 및 발전을 위한 자석(133)을 구비한다. 자석(133)에, 중량체(134)가 부착된다. 자석(133)은 토너 용기(24)가 회전될 때, 자석(133)이 중량체(134)에 의해 고정되어 유지되고 코일(132)이 토너 용기(24)와 함께 회전하도록, 토너 용기(24)에 회전 가능하게 부착된다. 따라서, 토너 용기(24)가 회전될 때, 전력이 발생된다. 발생된 전력은 전력 저장부(131) 내에 일시적으로 저장되고, 그 다음 이는 소정의 시점에서 토너 센서(100) 및 전송부(101)로 공급된다.

도15의 토너 용기(24)는 광을 수광하면 전력을 발생시키는 발전부(135), 및 전력 저장부(131)를 구비하고, 용기 트레이(27)는 발광부(136)를 구비한다. 발전부(135)가 발광부(136)로부터 광을 수광할 때 발전부(135)에 의해 발생된 전력은 전력 저장부(131) 내에 일시적으로 저장되고, 소정의 시점에서 토너 센서(100) 및 송신부(101)로 공급된다.

광전식으로 발생된 전력 대신에 열전식으로 발생된 전력을 토너 센서(100) 및 송신부(101)에 공급하는 것이 가능하다.

크기 감소의 관점에서, 도13에 도시된 전력 저장부(130), 토너 센서(100), 및 송신부(101)가 MEMS 기술의 사용에 의해 공통 기판 상에 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 유사하게, 도14의 발전부(132, 133, 134) 및 전력 저장부(131)가 공통 기판 상에 형성되고, 아울러 도15의 발전부(135), 전력 저장부(131), 토너 센서(100), 및 송신부(101)가 공통 기판 상에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 실시예에서, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하는 공정은 현상 장치에 토너 용기(24)로부터 토너를 보충하는 공정과 동시에 수행된다. 그러나, 전자는 후자와 동시에 수행될 필요는 없다. 예를 들어, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하는 공정은 현상 부재에 토너 용기로부터 토너를 보충하는 공정과 독립적으로 수행될 수 있고, 토너 용기(24)의 토너 출구(24a)는 여전히 캡(29)으로 밀봉되지만, 토너 용기는 화상 형성 장치(1) 내에 장착되고 화상 형성 장치(1)의 주 조립체에 연결되어 구동될 준비가 된다. 이러한 구조적 배열은 토너 보충이 불필요할 때에도, 화상 형성 장치(1)가 토너 출구(24a)를 캡(29)으로 자동 으로 밀봉하는 공정을 수행하게 함으로써, 토너 잔량이 검출될 수 있는 점에서 편리하다. 아울러, 이러한 구조적 배열은 토너 잔량을 검출하는 공정이 완료되자마자, 토너 출구(24a)를 밀봉 해제하는 공정이 화상 형성 장치(1)에 의해 자동으로 수행되어, 토너 용기(24)를 토너 토출을 위해 준비시키도록 되어 있다. 그러므로, 토너 소비로부터 발생하는 토너 보충 요구는 언제 발생되더라도 만족될 수 있다.

이러한 실시예는 토너 용기(24) 내의 토너가 도11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 화살표(A)에 의해 표시된 방향으로 회전함으로써 현상 장치로 공급되는 구조적 배열을 참조하여 설명되었지만, 이러한 실시예에 의해 달성되는 것과 동일한 효과가 토너 용기(24) 내의 토너가 도16의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 토너 용기(24)를 화살표(A) 방향 및 화살표(A') 방향(화살표(A) 방향에 대한 반대 방향)으로 교대로 회전시킴으로써 토너 출구(24a)를 향해 이송되는 구조적 배열에 의해 달성될 수도 있다.

토너 용기(24)의 진동식 회전을 이용하는 전술한 구조적 배열의 경우에, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량은 토너 용기(24)의 내부 상태가 도16의 (a)에 도시된 바와 같은 때와 토너 용기(24)의 내부 상태가 도16의 (h)에 도시된 바와 같은 때 사이의 주기 중에 토너의 존재를 표시하는 신호가 출력되는 주기 내의 스텝 카운트(c)의 누적값에 기초하여 결정된다. 이러한 방법은 또한 전술한 방법만큼 정밀하게 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 연속적으로 검출할 수 있다.

전술한 구조적 배열의 채용에 의해, 화상 형성 장치가 구조가 복잡해지고 비용이 증가하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 전술한 구조적 배열의 채용에 의해, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량은 정밀하고 연속적으로 결정될 수 있다. 그러므로, 적당한 시점에서, 사용자에게 보충 토너 용기 교체에 대한 필요를 통지하는 것이 가능해진다. 또한, 이는 사용자가 사용자 자신의 편의에 따라, 토너 용기(24)를 주문하거나 교체하기 위한 시점을 계획하는 것을 가능케 한다. 그러므로, 교체 토너 용기를 저장하기 위해 필요한 공간을 최소화하고, 토너 용기(24)의 토너가 소진되는 문제점에 기인할 수 있는 화상 형성 장치의 작동 중단(화상 형성 장치가 작동될 수 없는 기간)을 실질적으로 감소시키는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 전술한 구조적 배열의 채용은 화상 형성 장치의 사용성을 극적으로 개선할 수 있다.

또한, 전술한 구조적 배열의 채용에 의해, 현상 장치에 토너를 보충하기 위해 토너 용기(24)로부터 토출되는 토너의 양을 안정화하는 것이 가능해진다. 그러므로, 현상 장치가 안정된 토너량을 연속적으로 보충받도록 보장하기 위해 토너 용기(24)로부터 토출되는 토너를 일시적으로 저장하기 위한 호퍼 부분을 기능적으로 단순화하거나 제거하는 것이 가능하다.

아울러, 토너 용기(24)의 토너가 완전히 소진되었다고 검출된 후에도 실질적인 개수의 복사가 이루어질 수 있도록 보장하기 위해 토너 용기(24)와 현상 장치 사이에 배치된 임시 토너 저장부인 호퍼 부분의 기능은 불필요하게 된다. 바꾸어 말하면, 호퍼 부분 자체가 불필요하게 된다. 따라서, 전술한 구조적 배열은 화상 형성 장치의 주 조립체를 단순화하거나 크기를 감소시키는 것을 가능케 한다.

[실시예 2]

도17 내지 도20에서, 이러한 실시예를 특징짓는, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하기 위한 부분의 일반적이 구조가 도시되어 있다.

이러한 실시예에서, 토너 용기(24)는 토너 용기(24)의 외부 표면상에서 복수의 직선으로 배치된 복수의 소형 토너 센서를 구비한다. 이러한 실시예의 토너 센서는 MEMS 기술 등의 사용에 의해 구현되는 것이다. 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하기 위한 이러한 실시예에서 양호하게 사용 가능한 방법은 제1 실시예의 방법, 예를 들어 소량의 압력을 검출할 수 있는, 자기 투과성 검출 유형, 자성 유형, 압전 진동 유형, 투광 유형 등의 박형 스위치 또는 압력 센서와 동일하다.

이러한 실시예에서, 자성 토너가 현상제로서 사용된다. 그러므로, 자성 센서가 자기 투과성 검출 유형의 토너 잔량 검출 방법을 사용하기 위한 토너 센서로서 채용된다.

도17은 이러한 실시예의 토너 용기(24)의 개략적인 사시도이고, 도18은 토너 잔량을 검출하기 위한 작업의 블록 선도이다. 도19는 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하기 위한 작업 및 현상 장치에 토너 용기(24)로부터 토너를 보충하기 위한 작업의 조합의 흐름도이다.

이러한 실시예의 토너 용기(24)는 토너 센서의 3개의 세트(102a - 102c)를 구비하고, 각각의 세트는 용기 본체(28)를 원주 방향으로 둘러싸는 방식으로, 토너 용기(24)의 용기 본체(28)의 외부 표면상에서 직선으로 정렬된 복수의 토너 센서를 포함한다. 토너 센서의 3개의 세트(102a - 102b)는 대략 동일한 간격으로 배치된다.

전력이 소정의 시점에서, 용기 트레이(27)에 부착된 전력 단자(104) 및 토너 용기(24)에 부착된 슬립 링(105)을 통해 토너 센서 세트(102a - 102c)로 공급된다.

센서 세트(102a 내지 102c)의 복수의 토너 세트 각각은 토너 용기(24) 내의 토너의 존재 여부를 검출할 수 있다. 각각의 토너 센서에 의해 검출된 토너의 존재 여부에 관한 정보는 토너 용기(24)에 부착된 송신부(102)로부터 무선 신호의 형태로 용기 트레이(27)에 부착된 수신부(103)로 송신된다.

도20은 토너 용기 내의 토너 잔량이 어떻게 검출되는지의 일반적인 개념을 도시하는, 토너 용기(24)의 개략적인 단면도이다. 다음으로, 토너 용기(24)의 토너 잔량을 검출하기 위한 작업 및 현상 장치에 토너를 보충하기 위한 작업의 도19의 흐름도가 도20에 도시된, 토너 잔량이 어떻게 검출되는지의 일반적인 개념과 관련하여 설명될 것이다.

토너 보충 요구가 화상 형성 장치에 의해 발생되면, 토너 보충 작업이 시작된다. 토너 용기(24)가 이미 토너 용기 트레이(27) 내에 있으면, 이전의 계산에 의해 얻어진 값이 토너 보충 작업에 대해 용기 구동 모터가 회전되어야 하는 모터 스텝 카운트(γn)로서 사용된다. 그에 반해, 용기 트레이(27) 내에 토너 용기가 없으면, 스텝 카운트(γ)는 토너 용기(24)가 용기 트레이(27) 내에 설치되자마자, 초기값(γ0)으로 설정된다.(단계 1) 그 다음, 토너 용기(24)가 토너 보충을 위해 준비되면(단계 2), 토너 용기 구동 모터(106)가 회전되는 스텝의 개수를 카운팅하기 위한 카운트가 0으로 설정된다. 그 다음, 토너 용기 구동 모터(106)는 도20의 화살표에 의해 표시된 방향으로 토너 용기(24)를 회전시키도록 활성화되고, 동시에 토너 용기 구동 모터(106)가 활성화되는 회수(스텝 카운트(γ))가 카운터에 의해 카운팅되기 시작한다.(단계 3)

토너가 도20에 도시된 바와 같이 토너 센서의 세트(102a - 102c)에 의해 검출되면, 보충 카운트(γn)는 토너를 검출한 토너 센서 세트(102a - 102c)의 토너 센서(ca - cc)의 개수에 기초하여 CPU에 의해 계산된다. 그 다음, 이전의 보충 스텝 카운트(γn)는 새롭게 계산된 값으로 대체된다.(단계 5) 토너 용기(24)는 현상 장치에 토너를 보충하는 공정, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하는 공정, 및 적절한 보충 스텝 카운트(γn)를 계산하는 공정이 반복되면서, 용기 구동 모터(106)의 스텝 카운트(γ)가 새롭게 계산된 보충 스텝 카운트(γn)에 도달할 때까지 도20에 도시된 화살표 방향으로 연속적으로 회전된다.(단계 4) 용기 구동 모터(106)의 구동은 용기 구동 모터(106)가 구동된 스텝의 개수를 카운팅하기 위한 카운터의 값이 보충 스텝 카운트(γn)에 도달하자마자 (모터 활성화 카운트(γ) = 보충 스텝 카운트(γn)), 정지된다.(단계 6)

토너 센서(102)의 위치 설정은 제1 실시예에서와 유사한 것이 바람직하다. 즉, 토너 센서(102)들은 토너 잔량을 검출하는 공정의 제어의 관점에서, 슬립 링(105)이 토너 출구(24a) 근방에 존재하는 토너 용기(24)의 표면 또는 토너 용기(24)의 용기 본체(28)의 외부 표면상에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 실시예에서, 토너 센서는 계산의 단순화를 위해, 토너 용기(24)의 용기 본체(28)의 주연 표면상에 배치된다. 더욱 구체적으로, 토너 센서의 3개의 세트(102a - 102c)는 토너 센서 세트(102a, 102b)들 사이의 간격 및 토너 센서(102b, 102c)들 사이의 간 격이 L/3(L은 용기 본체의 길이)이 되고, 아울러 토너 용기(24)의 길이 방향의 측면에서 토너 센서 세트(102a)와 토너 용기(24)의 동일 측면 상의 용기 본체의 단부 사이의 거리 및 토너 센서 세트(102c)와 용기 본체의 타 단부 사이의 거리가 L/6이 되도록, 용기 본체(28)의 주연 표면상에 배치된다.

도20에 도시된 토너 용기(24) 내의 잔여 토너의 덩어리의 단면적(S)은 다음의 근사화에 의해 표현될 수 있고, 여기서 C0는 토너 검출부(토너 센서)의 총 개수를 의미하고, ca - cc는 토너의 존재를 검출하고 있는 각각의 토너 센서 세트(102a - 102c)의 토너 센서의 개수를 의미하고, r은 토너 용기(24)의 용기 본체(28)의 내경을 의미한다.

아울러, 토너 용기(24) 내의 잔여 토너의 체적(V)은 전술한 구조적 배열의 사용에 의해 토너 용기(24) 내의 토너의 존재 여부를 검출함으로써, 다음의 근사화에 의해 표현될 수 있다.

아울러, 토너 잔량의 (n-1)번째 검출과 n번째 검출 사이에서, 현상 장치에 토너를 보충하기 위해 토너 용기(24)로부터 그의 회전 이동마다 토출되는 토너의 양(ΔVn)과, 토너 잔량의 (n-m)번째 검출과 m번째 검출 사이의 m회의 토너 용 기(24)로부터 토출되는 토너의 양(ΔVn)의 평균값은 다음의 근사화에 의해 얻어질 수 있다.

따라서, 토너 보충 작업당 모터 스텝 카운트(γn)는 Δγn/γn이 항상 일정하게 유지되도록 제어된다.

전술한 구조적 배열 및 제어의 채용에 의해, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량에 관계없이, 현상 장치에 토너를 보충하기 위해 토출되는 토너의 양을 안정화하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, MEMS 기술의 사용에 의해 구현된 소형 토너 검출 소자의 실질적인 개수가 토너 용기(24)의 주연 표면을 둘러싸는 방식으로, 복수의 직선으로 토너 용기(24)의 주연 표면상에 배치되는 이러한 실시예는 토너 용기(24)가 회전되는지 또는 고정되는지에 관계없이, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 즉각적으 로 검출하는 것을 가능케 하여, 현상 장치에 토너를 보충하기 위해 토너 용기(24)로부터 토출되는 토너의 양을 안정화하는 것을 가능케 한다.

이러한 실시예에서, 토너 용기(24)는 토너 센서의 3개의 세트를 구비하고, 각각의 세트는 직선으로 배열된 복수의 토너 센서를 포함한다. 토너 센서 세트의 개수 및 각각의 토너 센서 세트 내의 토너 센서의 개수는 전술한 것과 유사할 필요는 없다.

또한, 이러한 실시예에서, 배플(30)에 연결된 용기 본체(28)를 포함한, 토너 용기(24)의 전체가 회전된다. 그러나, 명백하게, 이전의 실시예에 의해 생성되는 것과 동일한 효과가 용기 본체(28)가 실제로 회전 불가능한 방식으로 화상 형성 장치(1)의 주 조립체에 고정되고, 배플(30)만이 화상 형성 장치(1)의 주 조립체로부터 회전 구동력을 수용함으로써 회전하는 구조적 배열에 의해서도 달성될 수 있다.

[실시예 3]

도21 내지 도25에서, 이러한 실시예를 특징짓는, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하기 위한 부분의 일반적인 구조가 도시되어 있다.

토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하기 위한 널리 공지된 방법에 관해, 자기 투과성 검출 유형, 자석 유형, 압전 진동 유형, 투광 유형 등의 잔여 토너 검출 방법이 있다. 자성 토너가 사용되면, 상기 나열된 방법 중 하나가 사용될 수 있다. 그러나, 비자성 토너가 사용되면, 비자성 토너가 사용되면 자성이 토너의 존재를 검출하기 위해 이용될 수 없기 때문에, 압전 진동 유형 또는 투광 유형의 잔여 토너 검출 방법이 사용된다.

이러한 실시예에서, 투광 유형의 토너 센서가 사용된다. 그러나, 이는 본 발명의 이용성이 투광 유형의 토너 센서로 제한되는 것을 의미하지 않는다.

도21은 이러한 실시예의 토너 보충 장치의 개략적인 사시도이고, 도22는 토너 용기(24) 내의 잔여 토너를 검출하기 위한 작업의 블록 선도이다. 도23은 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하기 위한 방법 및 현상 장치에 토너 용기(24)로부터 토너를 보충하기 위한 작업의 조합의 흐름도이다.

용기 트레이(27)에 의해 회전 가능하게 지지되는 회전 부재인 용기 소켓이 도면 부호 108에 의해 표시되어 있다. 도24를 참조하면, 토너 용기(24)가 회전됨에 따라, 토너 용기(24)의 톱니(113)는 회전 가능한 용기 소켓(108)의 구동력 전달 톱니(114)와 접촉하게 된다. 결과적으로, 용기 소켓(108)은 토너 용기(24)의 회전에 의해 회전된다.

결합 톱니(113) 및 구동력 수용 톱니(114)의 형상은 도24에 도시된 바와 같을 필요는 없다. 즉, 이들이 토너 용기(24)가 회전될 때 광학 프리즘(109)과 광 센서(110) 사이의 위치 관계가 유지되도록 (광 센서와 광학 프리즘이 광학적으로 연결되어 유지되도록) 되어 있는 한, 톱니(113, 114)의 형상 등은 이러한 실시예의 것일 필요는 없다.

토너 용기(24)는 토너 용기(24) 내의 토너 잔량이 그를 통해 검출되는 광학 창에 부착된 광학 프리즘(109)을 구비하고, 회전식 용기 소켓(108)은 발광부 및 수광부를 포함하는 토너 잔량을 검출하기 위한 수단인 광 센서(110)와, 토너의 존재 여부의 검출을 반영하는 신호를 송신하기 위한 송신부(120)와, 토너 센서(110)에 전력을 공급하기 위한 슬립 링(112)을 구비한다.

용기 트레이(27)는 슬립 링(112)과 접촉하는 전력 공급 단자(104)와, 검출된 토너의 존재 여부를 반영하는 신호를 수신하기 위한 수신부(121)를 구비한다.

광 센서(110)는 토너 용기(24)의 회전에 관계없이, 발광부(110a)로부터 투사된 광선이 광학 프리즘(109)의 반사 표면(109a, 109b)에 의해 반사되어, 수광부(110b)에 도달하도록 배치된 발광부(110a) 및 수광부(110b)를 갖는다.

토너가 광학 프리즘(109)의 토너 존재(부재) 검출부(109b) 내에 존재하면, 광선은 토너에 의해 차단되므로, 수광부(110b)에 도달하지 않는다. 그러므로, 제어 장치인 CPU는 토너가 토너 존재(부재) 검출부(109b) 내에 존재한다고 결정한다. 다른 한편으로, 토너 존재(부재) 검출부(109b) 내에 토너가 없으면, 광선은 수광부(110b)에 도달한다. 그러므로, CPU는 토너 존재(부재) 검출부(109b) 내에 토너가 없다고 결정한다.

또한, 이러한 실시예에서, 토너 센서(110)는 토너 잔량의 검출의 제어의 관점에서, 토너 출구(24a) 근방의 토너 용기(24)의 외부 표면에 또는 토너 용기(24)의 용기 본체(28)의 주연 표면에 부착되는 것이 바람직하다. 이러한 실시예에서, 이는 토너 용기(24)의 토너 본체(28)의 주연 표면상에 배치된다.

토너 용기(24)를 회전식으로 구동하기 위한 토너 용기 모터가 도면 부호 107에 의해 표시되어 있다. 토너 용기(24)의 회전은 CPU에 의해 제어된다. 더욱 구체적으로, 토너 용기 모터가 현상 장치에 토너를 보충하기 위해 토너 용기(24)를 회전시키도록 구동되는 시간의 길이는 용기 장착/탈착 검출 신호(도시되지 않음), 토너의 존재(부재)에 관한 토너 센서(200)로부터 보내진 정보, 및 토너 용기(24)의 회전 위상에 기초하여 CPU에 의해 계산된다.

도24의 (a) 내지 (f)는 토너 용기(24) 내의 토너 잔량이 어떻게 검출되는지의 일반적인 개념을 도시한다. 다음으로, 토너 잔량을 검출하기 위한 작업 및 현상 장치에 토너를 보충하기 위한 작업의 조합의 도23의 흐름도가 도24의 도면과 관련하여 설명될 것이다.

토너 보충 요구가 화상 형성 장치에 의해 발생되면, 토너 보충 작업이 시작된다. 토너 용기(24)가 이미 용기 트레이(27) 내에 있으면, 직전의 계산에 의해 얻어진 값이 토너 보충 작업에 대한 보충 시간(τn)의 길이로서 사용된다. 그에 반해, 용기 트레이(27) 내에 토너 용기(24)가 없으면, 다음의 단계들이 취해진다. 토너 용기가 용기 트레이(27) 내에 위치될 때, 보충 시간(τn)은 초기값(τ0)으로 설정된다.(단계 1) 도24의 (a)를 참조하면, 여기서, 용기 트레이(27) 내의 토너 용기(24)의 배치 직후에, 토너 용기(24)의 광학 프리즘(109) 및 회전식 용기 소켓(108)의 광 센서(110)는 항상 회전 위상이 일치하지는 않는다는 것을 알아야 한다.

토너 보충이 가능해지면(단계 2), 토너 용기 모터가 토너 보충을 위해 구동되는 보충 시간의 길이를 카운팅하기 위한 타이머(τ)가 0으로 설정되고, 토너 용기 모터(107)는 도24의 (a)에 도시된 바와 같이, 현상 장치에 토너를 보충하기 위해 화살표(A)에 의해 표시된 방향으로 토너 용기(24)를 회전시키도록 활성화되고, 보충 시간의 길이의 카운팅이 동시에 시작된다.

도24의 (b)를 참조하면, 광학 프리즘(109)과 광 센서(110)가 회전 위상이 일치하게 되는 것과 대략 동일한 시간에, 토너 용기(24)의 결합 톱니(113)는 구동력 전달 톱니(114)와 맞물려서, 회전식 용기 소켓(108)이 화살표(A')에 의해 표시된 방향으로 회전하게 한다.(용기 소켓(108)이 토너 용기(24)의 회전에 의해 회전된다)(단계 3)

도24의 (c)를 참조하면, 토너 용기(24) 및 용기 소켓(108)이 함께 회전하면, 용기 소켓(108)에 부착된 위상 검출 플래그(115)가 위상 검출 센서(116)에 의해 검출된다.(단계 6) 즉, 광학 프리즘(109)과 광 센서(110) 사이의 위치 관계는 토너 용기(24) 내의 토너 잔량이 검출될 수 있도록 되어 있는 것이 검출된다. 이러한 검출을 신호화하는 신호는 제1 위상 검출 신호(1)로서 불릴 것이다.

위상 검출 플래그(115)가 위상 검출 센서(116)에 의해 검출되자마자, 즉 제1 위상 검출 신호(1)가 출력됨과 동시에, 토너 센서(100)가 토너 용기(24)의 다음 1회의 완전한 회전 중에, 즉 제1 위상 검출 신호(1)가 출력되는 때와 위상 검출 플래그(115)가 제2 시간 동안 위상 검출 센서(116)에 의해 검출되는 때, 즉 제2 위상 검출 신호(2)가 출력되는 때 사이에서 토너의 존재를 신호화하는 것을 유지하는 시간의 길이를 카운팅하기 위한 타이머(T)가 시작된다.(단계 7)

도24의 (d)를 참조하면, 토너가 토너 센서(10)에 의해 검출되면(단계 8), 토너 용기 모터가 토너의 존재가 검출되는 때와 토너의 부재가 검출되는 때 사이의 주기 중에 구동되는 시간의 길이를 카운팅하기 위한 타이머(τ)가 시작된다.(단계 9) 토너 용기(24)는 화살표(A)에 의해 표시된 방향으로 회전된다. 토너 센 서(110)가 도24의 (e)에 도시된 지점에 있을 때 토너의 부재가 토너 센서(110)에 의해 검출되면(단계 10), 타이머(τ)가 정지된다.(단계 11) 토너 용기(24)는 토너 보충을 계속하기 위해 더욱 회전된다. 그 다음, 위상 검출 플래그(115)가 도24의 (f)에 도시된 바와 같이 제2 시간 동안 위상 검출 센서(116)에 의해 검출되면(단계 12), 용기 회전 타이머(T)는 정지되고, 토너 보충 시간(γn)의 길이는 타이머(t) 내의 값 및 타이머(T) 내의 값에 기초하여 CPU에 의해 계산되고, 직전의 계산에 의해 얻어진 값은 새롭게 얻어진 값에 의해 대체된다.(단계 13)

토너 용기(24)는 현상 장치에 토너 용기(24)로부터 토너를 보충하는 공정, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하는 공정, 및 토너 보충을 위한 시간의 길이를 계산하는 공정이 반복되면서, 용기 모터(107)가 회전되는 시간의 길이를 카운팅하기 위한 시간(t)의 값이 보충 시간(τ)의 길이에 대한 새로운 값(γn)에 도달할 때까지 화살표(A) 방향으로 더욱 회전된다.(단계 4) 그 다음, 타이머(t) 내의 값이 값(γn)에 도달하면, 용기 모터(107)는 정지된다.(단계 5)

도25는 도24에 도시된 작업 중에 토너 센서(110) 및 위상 검출 센서에 의해 출력되는 신호의 변화를 도시하는 선도이다. 이는 토너의 존재(부재)가 제1 위상 검출 신호(1)가 출력되는 때와 제2 위상 검출 신호(2)가 출력되는 때 사이의 주기 동안 토너 센서(110)에 의해 검출되는 것을 도시한다.

다음에서, T는 토너의 존재(부재)가 검출되는 시간의 길이, 즉 제1 위상 검출 신호(1)가 출력되는 때와 제2 위상 검출 신호(2)가 출력되는 때 사이의 시간의 길이를 의미하고, t는 토너의 존재가 토너 센서(110)에 의해 검출되는 시간의 길이 를 의미한다.

토너 용기(24)의 내경이 r이면, 도14에 도시된 토너 용기(24) 내의 토너의 덩어리의 단면적(S)은 다음의 근사화에 의해 표현될 수 있다.

토너 용기(24)의 길이가 L이고, 토너 용기(24)의 길이 방향에 대해 직교하는, 토너의 덩어리의 단면적(S)이 α(S)이면, 토너 용기(24) 내의 잔여 토너의 체적(V)은 전술한 구조적 배열 및 제어 방법의 채용에 의해 토너의 존재(부재)를 검출함으로써, 제1 실시예에서와 같이 정밀하게, 다음의 근사화에 의해 표현될 수 있다.

유사하게, 토너 용기(24)로부터 토너 잔량의 (n-1)번째 검출과 n번째 검출 사이의 그의 회전 이동마다 토출되는 토너의 양(ΔVn)과, 토너 잔량의 (n-m)번째 검출과 m번째 검출 사이의 m회의 토너 용기(24)로부터 토출되는 토너의 양(ΔVn)의 평균값은 다음의 근사화로부터 얻어질 수 있다.

따라서, 토너 보충 작업당 토너 보충 시간의 길이(τn)는 ΔVn/γn이 항상 일정하게 유지되도록 제어된다.

전술한 구조적 배열 및 제어의 채용에 의해, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량에 관계없이, 현상 장치에 토너를 보충하기 위해 토출되는 토너의 양을 안정화하는 것이 가능하다.

이러한 실시예에서, 토너 용기(24)는 단일 결합 톱니(113)를 구비하고, 회전식 용기 소켓(108)은 단일 구동력 전달 톱니(114)를 구비한다. 그러나, 토너 용기(24) 및 회전식 용기 소켓(108)은 각각 복수의 결합 톱니(113) 및 복수의 구동력 전달 톱니(114)를 구비하며, 토너 용기(24)에 결합 톱니(113)(구동력 전달 톱니(114))와 동일한 개수의 광학 프리즘(109)을 제공할 수 있다. 이러한 구조적 배열의 채용에 의해, 용기 트레이(27) 내의 토너 용기(24)의 설치와 결합 톱니(113)의 구동력 전달 톱니(114)와의 맞물림 사이의 시간 길이를 감소시키는 것이 가능하다.

용기 트레이(27) 내의 토너 용기(24)의 설치와 결합 톱니(113)의 구동력 전달 톱니(114)와의 맞물림 사이의 시간 길이는 도29에 도시된 바와 같이 배치된 복수의 광 센서(110)의 채용에 의해 감소될 수도 있다.

도30을 참조하면, 자성 토너가 사용되면, 자기 투과성 검출 유형의 자성 센 서(118)가 사용될 수 있다. 그러므로, 토너 용기(24)와 회전식 용기 소켓(108)을 회전 위상을 동기화하는 것이 불필요하다. 그러므로, 토너 용기(24) 및 회전식 용기 소켓(108)은 결합 톱니(113)가 구동력 전달 톱니(114)와 일 대 일로 맞물리는데 걸리는 시간을 더욱 감소시키기 위해, 필요한 만큼 많은 결합 톱니(113) 및 구동력 전달 톱니(114)를 각각 구비할 수 있다.

아울러, 복수의 구멍(119a)을 갖는 회전 검출 센서 플레이트(119)와 회전 위상 검출 센서(116)의 조합의 사용에 의해 토너 용기(24)의 회전 위상을 검출하는 방법의 채용에 의해, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량은 제1 실시예에서와 같이, 토너 용기(24)의 제1 회전이 종료되기 전에 검출될 수 있다.

도31은 용기 본체(28) 및 회전식 용기 소켓(108)이 함께 회전하고, 아울러 토너 잔량을 검출하는데 걸리는 시간을 감소시키기 위해, 회전식 용기 소켓(108)이 용기 본체(28)보다 더 높은 속도로 회전될 수 있도록, 토너 본체(28) 및 회전식 용기 소켓(108)이 각각 모터(107, 207)에 의해 개별적으로 구동되는 구조적 배열을 도시한다.

아울러, 도31에 도시된 바와 같이 용기 본체(28) 및 회전식 용기 소켓(103)에 그 자신의 모터(107, 207)를 각각 제공하는 것은 토너 보충 작업이 수행되지 않을 때 토너 잔량을 검출하는 것을 가능케 한다.

도32에 도시된 구조적 배열의 경우에, 모터(140)로부터의 구동력은 회전식 용기 소켓(108)으로 직접 전달되고, 토너 용기(24)로는 클러치(41)를 통해 전달된다. 아울러, 토너 용기(24)는 위상 검출 플래그(142)를 구비하고, 토너 용기(24) 의 회전 위상은 토너 용기(24)의 회전 위상을 검출하기 위한 센서(143)에 의해 검출된다. 아울러, 토너 용기(24) 및 회전식 용기 소켓(108)의 회전 위상 검출 플래그(142, 115)는 그들이 각각 위상 검출 센서(143, 116)에 의해 검출됨과 동시에, 광학 프리즘(109) 및 광 센서(110)가 회전 위상의 측면에서 일치되도록, 위치된다.

토너 용기(24)가 화상 형성 장치(1)의 주 조립체 내에 설치되면, 클러치(141)가 연결되고, 모터(140)가 회전된다. 그 다음, 회전 위상 센서(143)가 검출되면, 클러치(141)는 단절되고, 그러므로 토너 용기(24)는 회전을 멈춘다. 그 후에, 회전 위상 검출 센서(116)가 검출되면, 클러치(141)가 다시 연결되어, 토너 용기(24) 및 회전식 용기 소켓(108)이 토너 용기(24) 내의 토너 잔량을 검출하도록 동기하여 회전하게 한다.

그러므로, 화상 형성 장치(1)의 주 조립체 내의 토너 용기(24)의 설치와 광학 프리즘(109) 및 광 센서(110)의 동기화 사이의 토너 용기(24)의 회전이 최소화될 수 있다.

도33에 도시된 구조적 배열의 경우에, 토너 용기(24)는 토너 용기(24)에 구동력을 전달하기 위한 전달부(150)를 구비하고, 회전식 용기 소켓(108)은 구동력 수용부(151)를 구비한다. 아울러, 전달부(150) 및 구동력 수용부(151)는 화상 형성 장치(1)의 주 조립체 내에 토너 용기(24)를 설치하기 위한 작업에 의해 결합된다. 이러한 구조적 배열의 제공에 의해, 토너 용기(24)가 화상 형성 장치(1) 내에 설치되자마자, 토너 용기(24)를 용기 소켓(108)과 맞물리는 공정, 및 광학 프리즘(109) 및 광 센서(110)를 회전 위상을 동기화하는 공정이 수행되어, 화상 형성 장치의 작업성을 개선한다.

전술한 구조적 배열의 채용에 의해, 토너 용기(24) 내의 토너 잔량이 정확하고 연속적으로 검출되도록 보장한다. 그러므로, 더욱 적당한 시점에서 사용자에게 토너 용기 교체의 필요를 통지하는 것 뿐만 아니라, 사용자가 사용자 자신의 편의에 따라, 토너 용기(24)를 주문하거나 교체하기 위한 시간을 계획하는 것을 가능케 하는 것도 가능하다. 그러므로, 교체 토너 용기를 저장하기 위해 필요한 공간 및 화상 형성 장치의 작동 중단을 실질적으로 감소시키는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 전술한 구조적 배열의 채용은 화상 형성 장치의 사용성을 극적으로 개선할 수 있다.

또한, 전술한 구조적 배열의 채용에 의해, 현상 장치가 토너 용기(24)로부터 토너를 보충받는 양을 안정화하는 것이 가능해진다. 그러므로, 현상 장치가 안정된 토너량을 연속적으로 보충받도록 보장하기 위해 토너 용기(24)로부터 토출되는 토너를 일시적으로 저장하기 위한 호퍼 부분을 기능적으로 단순화하거나 제거하는 것이 가능하다. 아울러, 토너 용기(24) 내의 토너의 완전한 소진의 검출 후에도 실질적인 개수의 복사가 이루어질 수 있도록 보장하기 위한 임시 토너 저장부인 호퍼 부분의 기능은 불필요하게 된다. 바꾸어 말하면, 호퍼 부분 자체가 불필요하게 된다. 따라서, 전술한 구조적 배열은 화상 형성 장치의 주 조립체를 더욱 단순화하거나 크기를 감소시키는 것을 가능케 한다.

위에서, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예가 원통형 토너 용기(24)를 참조하여 설명되었다. 그러나, 토너 용기(24)의 형상은 원통형으로 제한될 필요는 없고, 이 는 임의의 형상일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 전술한 제1 내지 제3 실시예에 따르면, 화상 형성 장치가 비용이 증가하고 구조가 복잡해지는 것을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 제1 내지 제3 실시예에 따르면, 보충 토너 용기 내의 토너 잔량을 정밀하게 검출하는 것이 가능하다. 그러므로, 사용자에게 정확한 토너 잔량을 통지하는 것이 가능하다. 바꾸어 말하면, 사용자에게 보충 토너 용기가 교체되어야 하는 적당한 시점을 통지하는 것이 가능하다.

본 발명이 본원에서 설명된 구조를 참조하여 설명되었지만, 이는 설명된 세부 사항으로 구속되지 않고, 본 출원은 개선의 목적 또는 다음의 청구범위의 범주 내에 들 수 있는 변형 또는 변화를 포함하도록 의도된다.

도1은 본 발명에 따른 전형적인 화상 형성 장치의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도2는 본 발명에 따른 전형적인 화상 형성 장치의 개략적인 사시도이다.

도3은 우측에서 본 발명에 따른 화상 형성 장치 내에 장착되는 토너 용기의 개략적인 절결 사시도이고, 좌측에서 토너 용기의 토너 출구 부분 및 캡의 관계를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도4는 본 발명에 따른 토너 보충 장치의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 사시도이다.

도5는 토너 용기의 캡 부분과, 토너 보충 장치의 캡 결합 부재의 개략적인 사시도이다.

도6은 토너 용기의 캡이 제거되는 순차적인 단계들을 설명하기 위한 도면이다.

도7은 토너 용기의 캡이 재부착되는 순차적인 단계들을 설명하기 위한 도면이다.

도8은 본 발명의 제1 실시예의 화상 형성 장치의 토너 보충 장치의 개략적인 절결 사시도이다.

도9는 제1 실시예에서, 보충 토너 용기 내의 잔여 토너량을 검출하기 위한 작업의 블록 선도이다.

도10은 제1 실시예에서, 토너 잔량을 검출하기 위한 작업 및 현상 장치에 토너를 보충하기 위한 작업의 조합의 흐름도이다.

도11은 제1 실시예의 토너 보충 작업을 도시하기 위한 개략적인 도면이다.

도12는 제1 실시예에서, 토너 보충 작업에 관련된 다양한 센서의 능력을 도시하는 선도이다.

도13은 제1 실시예의 토너 보충 장치와 구조가 유사한 토너 보충 장치의 일 반적인 구조를 도시하는 개략적인 절결 사시도이다.

도14는 제1 실시예의 토너 보충 장치와 구조가 유사한 다른 토너 보충 장치의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 절결 사시도이다.

도15는 제1 실시예의 토너 보충 장치와 구조가 유사한 다른 토너 보충 장치의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 절결 사시도이다.

도16은 제1 실시예의 토너 보충 장치와 구조가 유사한 토너 보충 장치들 중 하나의 토너 보충 작업을 도시하기 위한 개략도이다.

도17은 본 발명의 제2 실시예의 화상 형성 장치의 토너 보충 장치의 개략적인 절결 사시도이다.

도18은 제2 실시예에서, 보충 토너 용기 내의 잔여 토너량을 검출하기 위한 작업의 블록 선도이다.

도19는 제2 실시예에서, 토너 잔량을 검출하기 위한 작업 및 현상 장치에 토너를 보충하기 위한 작업의 조합의 흐름도이다.

도20은 제2 실시예에서, 보충 토너 용기 내의 잔여 토너량이 복수의 토너 센서 각각에 의해 어떻게 검출되는지의 개념을 도시하기 위한 개략도이다.

도21은 본 발명의 제3 실시예의 화상 형성 장치의 토너 보충 장치의 개략적인 절결 사시도이다.

도22는 제3 실시예에서, 보충 토너 용기 내의 잔여 토너량을 검출하기 위한 작업의 블록 선도이다.

도23은 제3 실시예에서, 토너 잔량을 검출하기 위한 작업 및 현상 장치에 토 너를 보충하기 위한 작업의 조합의 흐름도이다.

도24는 제3 실시예의 토너 보충 작업을 도시하기 위한 개략도이다.

도25는 제3 실시예에서, 토너 보충 작업에 관련된 다양한 센서의 능력을 도시하기 위한 선도이다.

도26은 제3 실시예의 것과 유사한 보충 토너 용기의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도27은 제3 실시예의 것과 유사한 다른 보충 토너 용기의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도28은 제3 실시예의 것과 유사한 다른 보충 토너 용기의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도29는 제3 실시예의 것과 유사한 다른 보충 토너 용기의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도30은 제3 실시예의 것과 유사한 다른 보충 토너 용기의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도31은 제3 실시예의 것과 유사한 다른 보충 토너 용기의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도32는 제3 실시예의 것과 유사한 다른 보충 토너 용기의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도33은 제3 실시예의 것과 유사한 다른 보충 토너 용기의 일반적인 구조를 도시하는 개략적인 사시도이다.

도34는 MEMS 기술에 기초한 압력 센서의 개략적인 평면도이다.

도35는 종래 기술에 따른 보충 토너 용기들 중 하나의 개략적인 단면도이다.

도36은 종래 기술에 따른 다른 보충 토너 용기의 개략적인 단면도이다.

Claims (2)

1. 화상 형성 장치에 착탈식으로 장착 가능한 토너 공급 용기로서, 상기 화상 형성 장치는 상기 토너 공급 용기 내의 잔류 토너량을 검출하기 위한 수광 소자 및 발광 소자를 갖는 광학 장치와, 상기 광학 장치를 회전가능하게 지지하는 지지 부재를 구비하는, 토너 공급 용기이며,

   토너 수용가능 내부 공간과, 토너의 토출을 허용하는 토출구를 갖는 회전가능 용기 본체와,

   상기 화상 형성 장치에 구비된 구동 수단과 결합하여, 상기 구동 수단으로부터 상기 용기 본체를 회전시키기 위한 회전력을 수용하는 구동 부재와,

   상기 용기 본체의 회전에 따라 상기 토너 수용가능 내부 공간 내의 토너를 상기 토출구를 향해 공급하기 위한 공급 부재와,

   상기 발광 소자로부터 수광 소자를 향해 광이 통과하는 것을 허용하는 광학 창과,

   상기 광학 창과 광학 장치 사이의 위치 관계를 유지하도록 상기 구동 부재에 의해 수용된 회전력에 의해 상기 지지 부재를 회전시키기 위해 지지 부재와 결합 가능한 결합부를 포함하는 토너 공급 용기.
2. 제1항에 있어서, 상기 광학 창은 프리즘을 갖는 토너 공급 용기.

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