KR101265264B1 - 테스트 패턴을 이용한 토너농도 추정 방법 및 장치, 이를이용한 토너 공급 방법 및 장치 - Google Patents

테스트 패턴을 이용한 토너농도 추정 방법 및 장치, 이를이용한 토너 공급 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

이성분 현상제의 토너 농도 추정 방법이 개시된다. 이 토너 농도 추정 방법은 토너를 이용하여 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하고, 테스트 패턴의 계조에 따른 검지된 광반사 특성의 변화율로부터 토너의 농도를 추정하므로, 온도나 습도 등 외부적인 요인의 변동에 영향을 받지 않고 정확하게 토너의 농도를 추정할 수 있는 농도 추정 방법을 제공한다.

Description

테스트 패턴을 이용한 토너농도 추정 방법 및 장치, 이를 이용한 토너 공급 방법 및 장치{Method and apparatus for estimating toner density using toner image, method and apparatus for supplying toner using thereof}
도 1은 본 발명이 적용되는 전자사진방식 화상 형성 장치의 대략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 농도 추정 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수 계조의 테스트 패턴을 도시한 참고도이다.
도 4a 내지 4c는 도 3에 도시된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 CTD 센서를 이용하여 검지한 결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 도 4a 내지 4c에 도시된 테스트 패턴의 계조에 따른 CTD 센서의 평균 출력전압의 변화를 토너의 농도별로 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 농도 추정 방법의 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 공급 장치의 블록도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따라 측정된 출력화상의 커버리지에 따른 토너 소모량을 도시한 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따라 측정된 토너 공급 모터의 동작 시간에 따른 토너의 공급량에 관한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 각 칼라마다 토너로 형성된 소정 계조의 테스트 패턴을 도시한 참고도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성과 기준값의 차에 대응하는 보정할 토너 공급량에 관한 테이블을 도시한 참고도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 공급 방법의 플로우차트이다.
도 12a는 도 11에 도시된 제 112단계의 보다 자세한 플로우차트이다.
도 12b는 도 11에 도시된 제 116단계의 보다 자세한 플로우차트이다.
도 12c는 도 11에 도시된 제 119단계의 보다 자세한 플로우차트이다.
본 발명은 이성분 현상제를 사용하는 전사사진방식에 의한 화상 형성 장치에 관한 것으로, 특히 이성분 현상제에서 토너의 농도를 일정하기 유지하기 위하여 토너 농도를 추정하는 방법 및 장치, 그리고 이를 이용하여 토너의 농도가 일정하게 유지되도록 토너를 공급하는 토너 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
이성분 현상제를 사용하는 화상형성방식에 있어서, 균일한 농도의 화상을 형성하기 위해서는 현상기 내부의 토너의 농도가 6 ~ 10%로 유지되도록 하여야 한다. 따라서 현상기 내부에 토너 농도 센서를 장착하여 토너의 농도가 일정 수준을 유지 하도록 하는 방법이 있었다. 그러나 토너 농도 센서는 고가이기 때문에 토너 농도 센서를 사용하지 않고 현상기 내부의 토너 농도를 일정하게 유지하기 위한 방법으로, 출력 화상의 도트수를 계산하여 토너 소비량을 측정하고, 측정된 토너 소비량만큼 현상기에 토너를 공급하는 방법이 고안되었다. 그러나, 토너의 소모량은 도트수 이외에, 현상 전압, 온도, 습도 등 다양한 요인에 의해 변동하므로 토너 소모량을 측정함에 있어 오차가 발생하게 된다.
이를 해결하기 위해, 중간 전사벨트(ITB; Intermediate Transfer Belt) 상에 토너의 농도를 측정하기 위하여 테스트 패턴을 형성하고 반사형 광학 센서로 테스트 패턴의 농도를 측정하여 각 현상기 내부의 토너 농도를 예측하는 방법이 고안되었다. 테스트 패턴이란 토너의 농도를 추정하기 위하여 형성되는 소정 크기와 간격의 토너 화상을 말한다. 이 방법은 토너 농도 센서를 사용하지 않고, 테스트 패턴의 농도를 이용해서 현상제의 토너 농도를 비교적 정확하게 제어할 수 있다는 장점이 있으나, 현상제의 토너 농도 이외에 온도나 습도의 변화 또는 대전전압의 변화 등 기타 외부적 요인에 의해 테스트 패턴의 농도가 변동되는 경우에 그 원인을 알 수 없다. 따라서, 현상제의 토너 농도가 설정 범위 이내임에도 불구하고 테스트 패턴의 농도로 추정되는 토너의 농도는 설정 범위를 벗어나는 것으로 인식되므로, 현상제의 토너 농도를 변경하여 테스트 패턴의 농도가 일정하게 유지되도록 하기위해 토너를 계속 공급하거나, 오랫동안 공급하지 않으므로 인해 토너가 과공급 또는 과부족 상태가 되어 토너 비산, 현상제 누출, 현상제 구동 토크 증가 등 2차적인 문제점이 발생하게 된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 토너로 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 측정하여 토너의 농도를 추정하므로, 온도나 습도 등 외부적인 요인이 변동되는 경우에도 정확하게 현상기 내부의 토너의 농도를 추정할 수 있는 토너 농도 추정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 외부적인 요인이 변동되어 테스트 패턴의 광반사 특성이 변동되는 경우에도, 정확하게 토너의 농도를 추정하여 토너 농도의 이상 상태를 감지할 수 있고, 이상 상태인 경우 토너가 과공급 또는 과부족 되지 않도록 토너를 공급하여 토너의 농도가 일정하게 유지될 수 있도록 하는 토너 공급 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 토너 농도 추정 장치는 토너를 이용하여 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 단계, 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화율을 계산하는 단계 및 상기 계산된 변화율로부터 상기 토너의 농도를 추정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 토너 농도 추정 방법은 상기 토너를 이용하여 상기 복수 계조의 테스트 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 (b)단계는 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화에 관한 선형식을 생성하는 단계 및 상기 형성된 선형식의 기울기를 이용하여 상기 변화율을 계산하 는 단계를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 (c)단계는 미리 설정된 광반사 특성의 변화율에 대응하는 상기 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여, 상기 계산된 변화율에 대응하는 토너의 농도를 추정하는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 토너 공급 방법은 (a) 토너의 소모량 및 공급량을 이용하여 토너의 농도를 추정하는 단계, (b) 상기 (a)단계에서 추정된 상기 토너의 농도가 설정 범위 이내인지에 따라, 상기 토너를 이용하여 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 단계, (c) 상기 검지된 광반사 특성의 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 변화율로부터 상기 토너의 농도를 추정하는 단계 및 (d) 상기 (c)단계에서 추정된 상기 토너의 농도에 따라 토너를 공급하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 토너 공급 방법은 (e) 상기 (a)단계에서 추정된 상기 토너의 농도가 상기 설정 범위 이내인 경우, 상기 토너를 이용하여 형성된 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 단계 및 (f) 상기 검지된 광반사 특성을 기준값과 비교한 결과에 따라 상기 토너의 공급을 제어하는 단계를 더 포함하고, 상기 기준값은 기준 농도에 대한 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성인 것이 바람직하다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 토너 농도 추정 장치는 토너를 이용하여 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 센서부 및 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화율로부터 상기 토너의 농도를 추정하는 농도 추정부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 토너 농도 추정 장치는 상기 토너를 이용하여 상기 복수 계조의 테스트 패턴을 형성하는 테스트 패턴 형성부를 더 포함하는 것이 바람직하고, 미리 설정된 광반사 특성의 변화율에 대응하는 상기 토너의 농도에 관한 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 농도 추정부는 상기 광반사 특성의 변화율에 대응하는 상기 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여, 상기 계산된 변화율에 대응하는 상기 토너의 농도를 추정하는 것이 바람직하다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 토너 공급 장치는 토너의 소모량 및 공급량을 측정하는 측정부, 상기 측정부에서 측정된 결과를 이용하여 상기 토너의 농도를 추정하는 제1 농도 추정부, 상기 토너를 이용하여 상기 복수 계조의 테스트 패턴을 형성하는 테스트 패턴 형성부, 상기 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 센서부, 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화율로부터 상기 토너의 농도를 추정하는 제2 농도 추정부 및 상기 제1 농도 추정부 및 제2 농도 추정부에서 추정된 상기 토너의 농도에 따라 상기 토너의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 토너 공급 장치에서 상기 테스트 패턴 형성부는 상기 토너를 이용하여 소정 계조의 테스트 패턴을 형성하고, 상기 센서부는 상기 형성된 소정 계조의 테스트 패턴을 광반사 특성을 검지하고, 상기 제어부는 상기 검지된 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 기준농도에 대한 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성과 비교한 결과에 따라 상기 토너의 공급을 제어하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 토너 농도 추정 방법 및 장치 와 본 발명에 따른 토너 공급 방법 및 장치를 설명하겠다.
우선, 도 1을 참고하여 본 발명이 적용되는 화상형성장치의 시스템을 살펴보자. 도 1은 본 발명이 적용되는 이성분 현상제를 사용하는 전자사진방식 화상 형성 장치의 대략적인 구성을 도시한 것이다. 화상신호 형성부(10)에서 화상데이터에 해당되는 화상신호를 생성하여 노광부(11)로 인가하면, 노광부(11)는 화상신호에 따라 감광체(12)에 광을 주사하여 정전 잠상을 형성한다. 현상기(13)는 토너 카트리지(미도시)로부터 토너를 공급받고, 교반롤러(14) 및 반송롤러(15)를 이용하여 공급받은 토너를 감광체(12)에 형성된 정전 잠상에 공급하여 현상 잠상을 생성하고, 전사부(16)는 형성된 현상 잠상을 중간전사벨트(ITB; Intermediate Transfer Belt, 17)로 전사한다. 중간전사벨트(17)에 전사된 현상 잠상을 다시 인쇄매체로 전사하여 인쇄화상을 형성하고, 정착부(18)에서 정착시킨 후 배출한다.
CTD 센서(19)는 중간전사벨트(17)에 형성된 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는데, 테스트 패턴이란 토너의 농도를 추정하기 위하여 토너를 이용하여 형성되는 토너 화상 형태의 패치를 의미하며, 광반사 특성이란 테스트 패턴에 주사된 광에 대한 반사광의 특성을 말한다. 광반사 특성에는 정반사 특성과 난반사 특성이 있다. 정반사 특성이란 주사된 광에 대한 정반사율을 말하며, 난반사 특성이란 주사된 광에 대한 난반사율을 말한다. CTD 센서는 테스트 패턴에 주사된 광의 반사광을 수광하고, 수광된 반사광을 전기에너지의 형태로 변환하여 출력하는 광전소자의 한 종류이다.
주사된 광의 정반사율을 검지하는 광전소자의 출력값은 테스트 패턴의 계조 가 높거나 토너의 농도가 높을수록 작아지며, 주사된 광의 난반사율을 검지하는 광전소자의 출력값은 테스트 패턴의 계조가 높거나 토너의 농도가 높을수록 커진다.
여기서, 테스트 패턴의 계조란 테스트 패턴에 전사된 토너의 계조로서 테스트 패턴의 전체 면적에 해당되는 픽셀에 토너가 전사된 비율로서, 모든 픽셀에 토너가 전사된 경우는 Full Solid 즉 100%의 계조이고, 그 중 75% 또는 50%의 픽셀에만 토너가 전사된 경우는 각각 75% 또는 50%의 계조이다. 테스트 패턴을 생성하는 경우, 테스트 패턴의 계조에 대한 반사율이 정확하게 검지되기 위해서는 테스트 패턴에 해당되는 픽셀들 중 토너가 전사되는 픽셀이 균일하게 분포되도록 토너를 전사해야할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 토너 농도 추정 방법 및 장치를 설명하겠다.
먼저, 도 2를 참고로 본 발명에 따른 복수 계조의 테스트 패턴을 이용한 토너농도 추정 장치를 살펴보자. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 계조의 테스트 패턴을 이용한 토너농도 추정 장치로서, 테스트 패턴 형성부(20), 센서부(21), 농도 추정부(22) 및 저장부(23)를 포함한다.
테스트 패턴 형성부(20)는 토너를 이용하여 복수 계조의 테스트 패턴을 형성한다. 칼라 화상형성장치의 경우, 여러 개의 토너 중 하나의 토너에 대한 복수 계조별 테스트 패턴을 생성하거나 여러 개의 토너 각각에 대한 복수 계조의 테스트 패턴을 연속하여 생성할 수도 있을 것이다. 앞에서 설명하였듯이 테스트 패턴의 계조는 테스트 패턴의 농도 또는 명도로서, 전사된 토너의 비율에 따라 변화한다. 예를 들어, 100%, 90%, 80%, 70%, 50% 및 20%의 6 종류의 계조에 해당되는 테스트 패 턴을 형성하는 경우를 고려하자. 이는 설명을 위한 일 예일 뿐이며, 기타 여러 계조에 해당되는 테스트 패턴들을 형성할 수 있을 것이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 토너를 이용하여 형성된 복수 계조의 테스트 패턴을 도시한 것이다. 100%(30), 90%(31), 80%(32), 70%(33), 50%(34) 및 20%(35)에 해당되는 테스트 패턴이 일정한 크기 및 간격으로 형성된 것을 볼 수 있다.
센서부(21)는 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광조사 특성을 검지한다. 센서부(21)는 광을 전기에너지로 변환하여 출력하는 CTD 센서 등과 같은 광전소자를 구비할 수 있다. CTD 센서는 중간전사벨트에 형성된 테스트 패턴에 광을 주사하여, 주사된 광의 반사광을 수광한다. 그리고 수광된 광을 전기에너지로 변환하며, 변환된 전기에너지의 크기에 따라 전압 또는 전류를 출력한다. 따라서 CTD 센서의 출력값 예를 들어 출력전압은 수광된 반사광을 세기에 따라 달라진다. 도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 CTD 센서에서 검지한 결과를 도시한 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c는 토너의 농도가 각각 6%, 8% 및 10%인 경우에 각각 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광조사 특성을 검지한 결과를 도시한 그래프이다. 계조가 높은 테스트 패턴부터 CTD 센서에 의해 검지된 결과이므로 CTD 센서의 출력전압이 시간의 흐름에 따라 점점 증가함을 알 수 있다. 토너의 농도에 따라 변화의 정도는 다르나, 테스트 패턴의 계조가 낮아질수록 CTD 센서의 출력전압 값이 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 테스트 패턴의 정반사율을 측정한 결과이기 때문이다. 테스트 패턴에 전사된 토너량이 많을수록 주사된 광의 정반사율은 낮아지며, 전사 된 토너량이 적을수록 주사된 광의 정반사율이 높아지기 때문에, 테스트 패턴의 계조가 낮아질수록 전사된 토너량이 적어지므로 반사되는 광량이 증가하여 CTD 센서의 출력전압이 증가하게 된다.
또한, 토너의 농도에 따라 테스트 패턴의 계조에 대한 CTD 센서의 출력전압 값의 증가율이 달라진다. 토너의 농도가 진할수록 테스트 패턴의 계조에 대한 CTD 센서의 출력전압 값의 증가율이 작아짐을 관찰할 수 있다. 도 5는 토너의 농도별로 테스트 패턴의 계조에 대한 CTD 센서의 평균 출력전압의 변화를 도시한 것으로, 삼각형으로 표시된 값들은 토너의 농도가 6%인 경우에 테스트 패턴의 계조에 대한 CTD 센서의 평균 출력전압이고, 사각형으로 표시된 값들 및 원형으로 표시된 값들은 각각 토너의 농도가 8% 및 10%인 경우에 테스트 패턴의 계조에 대한 CTD 센서의 평균 출력전압이다.
농도 추정부(22)는 센서부(21)에서 검지된 테스트 패턴의 광반사 특성을 이용하여 형성된 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율을 계산하고, 계산된 변화율을 이용하여 토너의 농도를 추정한다. 테스트 패턴의 계조에 따른 테스트 패턴의 광반사 특성의 변화는 선형식으로 근사되어 표현될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 형성된 테스트 패턴의 계조에 따른 CTD 센서의 출력전압의 평균값의 변화에 관한 선형식을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 토너의 농도가 6%인 경우, 테스트 패턴의 계조에 대한 CTD의 평균 출력전압의 변화율 즉 기울기는 -2.6739이고, 토너의 농도가 8%인 경우는 -2.1943, 토너의 농도가 10%인 경우는 -1.614를 갖는다. 이와 같이 토 너의 농도에 따라 테스트 패턴의 계조에 대한 광조사 특성의 변화율 즉, 테스트 패턴의 계조에 대한 CTD 센서 평균 출력전압을 근사화한 선형식의 기울기가 다르며, 이 기울기와 토너의 농도 간에 상관관계에 있다는 점을 이용하여, 역으로 테스트 패턴의 계조에 대한 광조사 특성의 변화율로부터 토너의 농도를 추정할 수 있을 것이다.
바람직하게는 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 미리 설정해 놓고, 기 설정된 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여 계산된 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율로부터 토너의 농도를 추정할 수 있다. 이 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보는 룩업 테이블의 형태로 메모리 등에 저장될 수 있을 것이다.
저장부(23)는 추정된 토너의 농도에 관한 정보를 저장한다. 이는 현상기가 화상 형성 장치에 처음으로 장착되거나 교체되거나 현상기의 동작이 정지된 상태에서 다시 동작하게 된 경우에, 저장부(23)에 저장된 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여 현재 토너의 농도를 설정하기 위함이다. 따라서 저장부(23)는 현상기(13)와 함께 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 저장부(23)는 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 대한 정보를 저장할 수 있다. 이 때 저장부(23)는 저장된 테스트 패턴의 농도 및 계산된 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율을 이용하여 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너 의 농도에 대한 정보를 보정할 수 있다. 즉, 현상기(13)가 화상 형성 장치에 장착되면 복수 계조의 테스트 패턴을 생성하고, 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하여, 검지된 광반사 특성의 테스트 패턴의 계조에 대한 변화율을 계산한다. 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여 계산한 변화율로부터 토너의 농도를 추정하고, 이 추정된 토너의 농도와 저장부(23)에 저장된 토너의 농도에 소정 오차 범위를 벗어나는 차이가 발생하는 경우, 계산된 광반사 특성의 변화율로부터 저장된 토너의 농도와 동일한 토너의 농도가 추정될 수 있도록 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 보정한다. 이는, 현상기가 화상 형성 장치에 처음 장착되거나, 교체되어 다른 화상 형성 장치에 처음으로 장착되는 경우, 특히, 제조된 후 사용되지 않은 현상제의 경우는 제조 당시 기준 농도를 유지하고 있을 것이므로 저장부에 저장된 토너의 농도에 관한 정보가 정확한 토너의 농도에 관한 정보일 것이므로, 계산된 광반사 특성의 변화율로부터 저장부에 저장된 토너의 농도가 추정될 수 있도록 너화상의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 보정하므로, 계속하여 토너의 농도를 추정할 때, 추정되는 값이 신뢰성을 갖도록 할 수 있다.
이제, 본 발명에 의한 토너 농도 추정 방법을 살펴보자. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 계조의 테스트 패턴을 이용한 토너농도 추정방법의 플로우차트이다.
제 60단계에서 토너 농도 추정 장치는 토너를 이용하여 복수 계조의 테스트 패턴을 형성한다. 이때, 형성되는 테스트 패턴의 계조 및 그 개수는 다양하게 설정될 수 있다.
제 61단계에서 토너 농도 추정 장치는 형성된 복수 계조의 테스트 패턴에 광을 주사하고, 주사된 광의 반사광을 수광하여, 수광된 반사광의 세기에 따른 전압을 출력한다.
제 62단계에서 토너 농도 추정 장치는 테스트 패턴의 계조에 따른 출력전압의 변화에 관한 선형식을 생성하고, 생성된 선형식의 기울기를 이용하여 테스트 패턴의 계조에 따른 출력전압의 변화율을 계산한다.
제 63단계에서 토너 농도 추정 장치는 현상기가 처음으로 장착되었는지 판단한다. 현상기가 처음으로 장착된 경우, 제 64단계에서 저장된 토너의 농도와 계산된 기울기를 이용하여, 미리 설정된 테스트 패턴의 계조에 따른 출력전압의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 보정한다.
현상기가 처음으로 장착되지 않은 경우, 제 65단계에서 토너 농도 추정 장치는 미리 설정된 테스트 패턴의 계조에 따른 출력전압의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여, 계산된 변화율로부터 토너의 농도를 추정한다.
제 66단계에서 토너 농도 추정 장치는 추정된 토너의 농도를 토너를 공급하는 현상기에 마련된 저장매체에 저장한다.
본 발명에 의한 토너 농도 추정 방법 및 장치는 외부 요인이 변동되는 경우, 테스트 패턴의 광반사 특성에 관한 CTD 센서의 출력전압의 측정값은 변동될 수 있으나, 각 계조의 테스트 패턴마다 CTD 센서의 출력전압이 변화하는 폭은 거의 일정 하는 다는 점을 이용하여 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율을 이용하여 토너의 농도를 추정한다. 따라서 본 발명에서는 테스트 패턴의 광반사 특성으로부터 직접 토너의 농도를 추정하는 것이 아니라, 상대적인 테스트 패턴이 계조에 따른 광반사 특성의 변화율로부터 토너의 농도를 추정하므로, 온도나 습도의 변화 또는 기타 외부적인 요인에 크게 영향 받지 않고 현상기 내부의 토너의 농도를 정확하게 측정할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 토너 공급 장치 및 방법을 설명하겠다.
먼저, 도 7을 참조하여 본 발명에 의한 토너 공급 장치를 살펴보자. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 공급 장치의 블록도로서, 측정부(70), 테스트 패턴 형성부(71), 센서부(72), 제1 농도 추정부(73), 제2 농도 추정부(74), 제어부(75), 저장부(76) 및 카운트부(77)를 포함한다.
측정부(70)는 토너의 소모량 및 공급량을 측정한다. 본 발명의 일 실시예에의하면, 측정부(70)는 출력 화상의 도트(dot)수를 계산하고, 이 도트수로부터 화상의 커버리지(coverage)를 계산하여 출력된 화상에 의한 토너 소모량을 측정할 수 있다. 여기서 화상의 커버리지는 출력된 화상의 도트수를 인쇄용지 전체에 해당하는 도트수로 나눈 비율을 말한다. 따라서 측정부(70)는 인쇄용지 전체에 해당하는 도트수 및 각 칼라별로 출력화상의 커버리지에 따른 토너 소모량을 미리 저장하는 것이 바람직하다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따라 측정된 출력화상의 커버리지에 따른 토너 소모량을 도시한 그래프이다. 도 8a에 도시된 바와 같이 출력화상의 커버리지에 따른 토너 소모량은 선형적으로 증가하며, 토너의 칼라마다 출력화상의 커버리지에 따른 토너 소모량의 증가율이 다르다. 칼라 화상이 출력된 경우, 측정부(70)는 출력된 화상의 각 칼라별 도트수를 계산하여, 이 도트수로부터 화상의 커버리지를 계산하고, 계산된 커버리지에 따른 각 칼라별 토너 소모량을 측정할 수 있다.
또한, 측정부(70)는 토너 공급 모터의 동작 시간에 따라 토너의 공급량을 계산할 수 있다. 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따라 측정된 토너 공급 모터의 동작 시간에 따른 토너의 공급량에 관한 그래프이다. 측정부(70)는 모터 공급 시간에 따른 토너 공급량을 미리 저장하는 것이 바람직할 것이다.
제1 농도 추정부(73)는 측정부(70)에서 측정된 토너 소모량 및 공급량을 이용하여 토너의 농도를 추정한다. 이성분 현상제에서 현상기 내부의 캐리어의 양은 일정하므로, 토너의 소모량 및 토너의 공급량을 이용하여 현상기 내부의 토너 농도를 추정할 수 있을 것이다.
다만, 출력화상의 커버리지에 따른 토너 소모량 및 토너 공급 모터의 동작시간에 따른 토너 공급량은 온도, 습도 등 외부 요인에 따라 변동될 수 있으므로, 위와 같은 방법으로 토너의 농도를 추정하고, 토너를 공급하게 되면 화상 형성 장치의 출력매수가 증가함에 따라 토너 소모량 및 공급량의 측정오차가 누적되어 토너 농도가 설정 범위를 벗어나게 될 수 있다. 따라서 일정 매수를 출력한 이후에는 실제 테스트 패턴을 이용하여 측정오차를 보상할 필요가 있다.
테스트 패턴 형성부(71), 센서부(72) 및 제2 추정부(74)는 이러한 측정오차를 보상할 수 있도록 소정 계조의 테스트 패턴을 생성하여 토너의 공급량을 보정하 며, 또한, 제1 농도 추정부에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위를 벗어나 이상상태에 있게 되는 경우 복수 계조의 테스트 패턴을 생성하여 정확한 토너 농도를 추정하므로, 토너의 농도가 이상상태에 있는 경우에도 토너가 과공급 또는 과부족 되지 않고 일정한 농도를 유지할 수 있도록 한다.
테스트 패턴 형성부(71)는 토너를 이용하여 소정 계조의 테스트 패턴 또는 복수 계조의 테스트 패턴을 형성한다. 형성되는 테스트 패턴의 계조는 미리 설정되는 것이 바람직하다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 옐로(Yellow, 90), 마젠타(Magenta, 92), 시안(Cyan, 94) 및 블랙(Black, 96)의 순서로 형성된 소정 계조의 테스트 패턴이다. 본 발명의 일 실시예에서는 칼라 화상 형성 장치에서 테스트 패턴 형성부(71)가 소정 계조의 테스트 패턴을 형성하는 경우, 모든 칼라의 소정 계조의 테스트 패턴이 한번에 형성되도록 하였으나, 기타 다양한 응용이 가능할 것이며, 테스트 패턴의 계조 역시 0%에서 100% 까지 다양하게 설정할 수 있을 것이다.
테스트 패턴 형성부(72)는 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위를 벗어나는 경우, 복수 계조의 테스트 패턴을 형성한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 복수 계조의 테스트 패턴이다. 앞서 본 발명에 의한 토너 농도 추정 장치에서 설명한 바와 같으므로 설명을 생략하겠다.
센서부(72)는 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지한다. 테스트 패턴의 광반사 특성은 광전소자의 한 종류인 CTD 센서를 이용하여 검지할 수 있다. 또한, 센서부(74)는 형성된 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검 지한다. 도 9와 같이 칼라별로 형성된 소정 계조의 테스트 패턴을 검지하는 경우는, 각 칼라별 테스트 패턴의 광반사 특성에 따른 전압이 출력되며, 도 3과 같이 한 칼라의 계조별로 형성된 테스트 패턴을 검지하는 경우는 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성에 따른 전압이 출력된다.
제2 농도 추정부(74)는 계조별 테스트 패턴을 검지하여 출력된 CTD 센서의 출력전압을 이용하여 토너의 농도를 추정한다. 제2 농도 추정부(74)에서 토너의 농도를 추정하는 방법은 상술한 본 발명에 의한 토너 농도 추정 장치의 농도 추정부(22)에서 토너의 농도를 추정하는 방법과 유사한바 설명을 생략하겠다.
제어부(75)는 제1 농도 추정부(73) 및 제2 농도 추정부(74)에서 추정된 토너의 농도에 따라 토너의 공급을 제어한다. 제어부(75)는 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이내인 경우는 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 토너의 농도에 따라 토너 공급을 제어하고, 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위를 벗어나는 경우, 즉 토너의 농도가 이상상태에 있는 경우는 제2 농도 추정부(74)에서 추정된 토너의 농도에 따라 토너 공급을 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제어부(75)가 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 농도에 따라 토너를 공급하는 방법은 다음과 같다. 제어부(75)는 제1 농도 추정부(74)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이내인 경우, 측정부(70)에서 측정된 토너 소모량만큼 토너를 공급하여 현상기 내부의 토너의 농도가 일정하게 유지되도록 한다. 이 때, 제어부(75)는 측정부(70)에서 측정된 토너 공급 모터의 동작시간 에 따른 토너 공급량을 이용하여 측정된 토너 소모량만큼의 토너를 현상기에 공급할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위를 벗어나는 경우, 즉 이상상태에 있는 경우에 제어부(75)는 제2 농도 추정부(74)에서 추정된 토너의 농도에 따라 토너의 공급을 제어하는 방법은 다음과 같다. 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위를 벗어나는 것으로 판단되면 제2 농도 추정부(74)에서 토너의 농도를 재추정한다. 재추정한 결과, 토너의 농도가 설정 범위 이내인 것으로 판단되는 경우, 이는 외부적인 요인에 의해 예를 들어, 온도나 습도, 대전전압 등 기타 바이어스 전압의 변동 등으로 인해 출력된 화상의 농도가 변동된 것이지 현상기 내부의 토너의 농도가 실제 변동된 것이 아닌 것임을 알 수 있다. 따라서 이 경우는 제2 농도 추정부(74)에서 토너의 농도를 추정한 결과, 현상기 내부의 토너의 농도가 설정 범위 이내에 있는 경우이므로, 측정부(70)에서 측정된 토너의 소모량만큼 토너를 공급할 수 있다. 즉, 정상 상태와 동일한 방법으로 토너의 공급을 제어할 수 있다.
그러나, 제2 농도 추정부(74)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위를 벗어나는 경우는 실제로 현상기 내부의 토너의 농도가 기타 외부요인에 의해 변동된 경우이므로, 현상기 내부의 토너의 농도가 설정 범위 이내로 유지되도록 토너 공급을 제어할 필요가 있다. 따라서, 제어부(75)는 제2 농도 추정부(74)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이상인 경우는, 토너의 농도가 설정 범위 이내가 될 때까지 토너의 공급을 중단하고, 제2 농도 추정부(74)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범 위 이하인 경우는, 토너의 농도가 설정 범위 이내가 될 때까지 토너를 공급할 수 있다. 토너의 농도가 설정 범위 이내가 될 때까지 화상 출력을 중단하고, 토너의 농도가 설정 범위 이내인 경우에만 화상이 출력되도록 하므로, 균등한 농도를 갖는 화상을 형성하도록 할 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명에 의한 토너 공급 장치는 토너 농도 센서를 사용하지 않고 토너 소모량 및 공급량을 이용하여 토너의 농도를 추정하여 토너를 공급하는 방법에 있어서, 토너 소모량 및 공급량을 이용하여 추정된 토너의 농도가 이상 상태에 있는 경우, 계조별 테스트 패턴을 생성하여 외부적인 요인에 영향을 받지 않는 방법으로 토너의 농도를 정확하게 추정하여, 이에 따라 토너를 공급하므로 이상상태에서도 토너의 농도가 설정범위를 벗어나지 않고 일정하게 유지되도록 하므로, 토너 비산, 현상제 누출, 현상제 구동 토크 증가 등의 문제를 예방할 수 있다.
그러나, 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이내인 것으로 판단되는 경우에도, 제1 농도 추정부(73)에서 이용하는 토너의 소모량 및 공급량에 측정 오차가 발생하므로 문제가 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 공급 장치는 일정 매수 출력 후, 소정 계조의 테스트 패턴을 생성하여 측정부(70)의 측정오차를 보상할 수 있다.
이하, 테스트 패턴 형성부(71)에서 생성한 소정 계조의 테스트 패턴을 이용하여 제어부(75)에서 측정부(70)의 측정오차를 보상하는 방법을 살펴보자.
제어부(75)는 테스트 패턴 형성부(71)에서 형성된 소정 계조를 갖는 테스트 패턴(이하 보정용 테스트 패턴이라 정의함)의 광반사 특성을 기준값과 비교한 결과 에 따라 토너의 공급을 제어한다. 여기서 기준값이란 화상 형성 장치에서 미리 설정해 놓은 토너의 기준농도에 대한 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성을 말한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(75)는 검지된 광반사 특성과 기준값과의 차를 계산하고, 기 설정된 기준값과의 차에 대응하는 토너 공급량에 대한 정보를 이용하여, 계산된 기준값과의 차에 따라 토너의 공급을 제어할 수 있다.
예를 들어, 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성을 CTD 센서로 검지하는 경우, 보정용 테스트 패턴의 계조는 일정하므로 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성은 보정용 테스트 패턴을 형성하는데 사용된 토너의 농도에 따라 달라질 것이다. 즉, 보정용 테스트 패턴의 정반사 특성을 검지하는 경우라면 토너의 농도가 진해질수록 CTD 센서의 출력전압이 작아질 것이며, 테스트 패턴의 난반사 특성을 검지하는 경우라면 토너의 농도가 진해질수록 CTD 센서의 출력전압이 커질 것이다.
본 발명의 일 실시예에서는 보정용 테스트 패턴의 정반사 특성을 CTD 센서를 이용하여 검지하는 경우를 고려해보자. 테스트 패턴의 정반사 특성을 검지하는 경우, 테스트 패턴에 부착된 토너의 양이 많을수록 정반사되는 광량이 감소하므로 출력전압이 감소한다. 예를 들어, 토너의 기준 농도가 9% 이고, 이 기준 농도에 해당되는 토너가 생성한 70% 계조를 갖는 테스트 패턴의 CTD 센서의 출력전압이 1V인 경우, 70% 계조를 갖는 테스트 패턴의 CTD 센서의 출력전압이 1V보다 높은 경우는 이 테스트 패턴을 생성한 토너의 농도가 기준 농도인 9%보다 낮은 것이고, 1V보다 낮은 경우는 테스트 패턴을 생성한 토너의 농도가 기준 농도인 9%보다 높은 것임을 이해할 수 있다. 이와 같이 보정용 테스트 패턴을 검지한 결과와 기준 농도에 대 한 검지 결과인 기준값 사이에 차이가 생기는 경우는 현상기 내부의 토너의 농도와 기준 농도에 차이가 있는 것이므로, 제어부(75)는 현상기 내부의 토너의 농도를 기준 농도로 유지시키기 위해서 토너의 공급량을 보정하여 토너의 공급을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(75)는 CTD 센서의 출력전압과 기준값과의 차에 따른 토너 공급량의 대응관계를 미리 저장해놓고, 센서부(72)에서 검지된 보정용 테스트 패턴의 CTD 센서 출력전압과 기준 농도에 해당되는 CTD 센서의 출력전압 즉 기준값 간의 차를 계산하고, 그 차에 해당하는 토너의 공급량에 따라 현상기로 토너를 공급한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성과 기준값과의 차에 따라 토너 공급량을 제어하기 위한 테이블을 도시한 것이다. 좌측의 인덱스(IDX)란은 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성과 기준값과의 차가 기재한 것이며, 우측의 추가되는 토너공급시간(Added Toner Supply Time)란은 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성과 기준값과의 차에 따라 각 칼라별로 변동되는 토너 모터의 동작 시간 즉, 공급 시간을 기재한 것이다.
좌측의 인덱스(IDX) 값이 양수인 경우는 보정용 테스트 패턴의 CTD 센서의 출력전압이 기준값보다 큰 경우이므로 토너의 농도가 기준 농도보다 낮은 경우이다. 따라서, 토너 공급 모터의 동작 시간을 증가시켜 토너의 농도를 기준 농도로 증가시킨다. 반대로 인덱스(IDX) 값이 음수인 경우는 토너의 농도가 기준 농도보다 높은 경우이므로, 토너 공급 모터의 동작 시간을 감소시켜 토너의 농도를 기준 농도로 감소시킨다. 이와 같은 대응관계 테이블을 메모리 등에 저장하고, 저장된 대응관계를 이용하여 검지된 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성과 기준값과의 차에 따라 토너 공급 모터의 동작 시간을 제어하므로, 토너의 공급량을 보정할 수 있다.
저장부(76)는 상기 제1 추정부에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위이내인 경우, 상기 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 토너의 농도를 저장하고, 상기 제1 농도 추정부(73)에서 추정된 토너의 농도가 상기 설정 범위를 벗어나는 경우, 상기 제2 농도 추정부(74)에서 추정된 토너의 농도를 저장한다. 또, 저장부(76)는 제2 농도 추정부(74)에서 이용하는 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 저장할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 농도 추정부(73)는 현상기가 화상 형성 장치에 처음 장착되거나, 교체되어 새로 장착된 경우, 저장부(76)에 저장된 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여 현재의 토너의 농도를 설정하고, 설정된 토너의 농도 및 측정부(70)에서 측정된 토너의 소모량 및 공급량을 이용하여, 토너 농도 공급 장치에서 보다 정확한 토너의 농도를 추정하도록 할 수 있다.
또한, 현상기가 화상 형성 장치에 처음 장착된 경우, 저장부(76)는 저장된 토너의 농도 및 제2 농도 추정부(74)에서 계산된 광반사 특성의 변화율을 이용하여, 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 보정하는 것이 바람직하다.
카운트부(77)는 화상 형성 장치의 출력매수를 카운트하며, 카운트된 출력매수가 기 설정된 소정 값이 되면 테스트 패턴 형성부(71)는 보정용 테스트 패턴을 생성하고, 센서부(72)는 형성된 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하고, 제어부(75)는 검지된 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성을 기준값과 비교한 결과에 따라 측정부(70)의 측정오차가 보상될 수 있도록 토너의 공급량을 보정하여 토너의 공급을 제어한다.
이제, 도 11을 참조하여 본 발명의 의한 토너 공급 방법을 살펴보자. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 공급 방법의 플로우차트이다.
제 110단계에서 토너 공급 장치는 현상기가 화상 형성 장치에 처음으로 장착되었는지 판단한다. 현상기가 처음 장착된 것으로 판단된 것이 아니라면, 제 111단계로 진행한다.
제 111단계에서 토너 공급 장치는 화상을 출력하고, 출력 매수를 카운트한다.
제 112단계에서 토너 공급 장치는 토너의 소모량을 이용하여 토너의 농도를 추정한다. 도 12a는 제 112단계에서 토너의 소모량을 이용하여 토너의 농도를 추정하는 방법을 보다 구체적으로 도시한 플로우차트이다.
제 124단계에서 토너 공급 장치는 출력 화상의 도트수를 카운트하고, 제 125단계에서 카운트된 도트수를 이용하여 토너의 소모량을 측정한다. 출력된 화상이 칼라화상인 경우, 각 칼라별 도트수를 카운트하여 각 칼라별 토너 소모량을 측정한다. 본 발명에 의한 토너 공급 장치에서 설명한 바와 같이, 토너 공급 장치는 출력 화상의 도트(dot)수를 카운트하고, 이 도트수로부터 화상의 커버리지(coverage)를 계산하여 출력된 화상에 의한 토너 소모량을 측정할 수 있다. 여기서 화상의 커버리지는 출력된 화상의 도트수를 인쇄용지 전체에 해당하는 도트수로 나눈 비율을 말한다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 화상의 커버리지에 따른 토너의 소모량은 선형 관계를 갖는다. 토너 공급 장치는 이러한 선형 관계를 이용하여 계산된 출력화상의 커버리지로부터 토너의 소모량을 측정할 수 있다.
제 126단계에서 토너 공급 장치는 측정된 토너 소모량을 이용하여 토너의 농도를 추정한다. 일반적으로 현상기의 캐리어 양을 변화하지 않으므로, 소모된 토너량을 이용하여 변화된 토너의 농도를 추정할 수 있을 것이다.
제 113단계에서 토너 공급 장치는 제 112단계에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이내인지 판단한다. 설정 범위란 화상 형성 장치에서 화상을 형성함에 있어서 토너가 농도가 유지해야 하는 농도 범위를 의미하며, 토너의 종류 및 화상 형성 장치의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.
제 113단계에서 토너의 농도가 설정 범위 이내인 것으로 판단되는 경우, 제 114단계에서 토너 공급 장치는 토너 공급 모터를 구동하여 제 112단계에서 측정된 토너의 소모량만큼 현상기로 토너를 공급한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 공급 방법에서는 토너 공급 모터의 동작 시간을 제어하므로 토너의 공급량을 제어할 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이 토너 공급 모터의 동작 시간과 토너의 공급량은 선형 관계를 갖는다. 토너 공급 장치는 이러한 선형 관계를 이용하여, 측정된 토너의 소모량에 따라 토너 공급 모터의 동작 시간을 설정하고, 설정된 동작 시간동안 토너 공급 모터를 동작시키므로 측정된 소모량만큼 토너를 공급할 수 있다.
제 115단계에서 토너 공급 장치는 제 111단계에서 카운트된 출력매수가 소정 매수가 되었는지 판단한다. 소정 매수는 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 설정된 매수 마다 소정 계조의 테스트 패턴을 이용하여 토너의 공급량을 보정하기 위하여 설정된 값이다. 출력매수가 소정 매수가 되지 않은 경우는 제 117단계로 진행하여 화상을 출력을 계속할 것인지 판단하고, 출력매수가 소정 매수가 된 것으로 판단된 경우는 제 116단계에서 토너 공급 장치는 토너를 이용하여 형성된 소정 계조를 갖는 테스트 패턴을 이용하여 토너의 공급을 제어한다.
도 12b는 제 116단계에서 토너를 이용하여 형성된 소정 계조의 테스트 패턴을 이용하여 토너의 공급을 제어하는 방법을 보다 구체적으로 도시한 플로우차트이다.
제 127단계에서 토너 공급 장치는 토너를 이용하여 소정 계조의 테스트 패턴을 형성하고, 형성된 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지한다.
제 128단에서 토너 공급 장치는 검지된 특성을 기준 농도를 갖는 토너에 의해 형성된 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성 즉, 기준값과 비교한다. 광반사 특성이란 주사된 광에 대한 정반사 특성 또는 난반사 특성일 수 있으며, 이는 반사된 광을 수광하여 전기에너지로 변환하는 CTD 센서 등을 이용하여 검지될 수 있다. 여기서 기준값이란 제 110단계에서 설정된 이다. 예를 들어, CTD 센서를 이용하여 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 경우, 검지된 광반사 특성은 보정용 테스트 패턴의 CTD 센서의 출력전압에 해당되고, 기준 농도를 갖는 토너에 의해 형성된 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성이란 기준 농도를 갖는 토너에 의해 형성된 보정용 테스트 패턴에 대한 CTD 센서의 출력전압에 해당된다.
제 129단계에서 토너 공급 장치는 제 128단계에서 비교된 결과를 이용하여 토너의 공급량을 보정한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 토너 공급 장치는 제 128단계에서 검지된 광반사 특성과 기준값과의 차를 계산하고, 제 129단계에서 기 설정된 기준값과의 차에 대응하는 토너 공급량에 관한 정보를 이용하여, 계산된 기준값과의 차에 따라 토너의 공급을 제어할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 보정용 테스트 패턴의 광반사 특성과 기준값과의 차에 따라 토너 공급을 제어하기 위한 기준값과의 차에 따른 토너 공급 모터의 동작 시간의 보정량에 관한 테이블이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 공급 방법에서는 도 10에 도시된 테이블과 같은 기준값과의 차에 대응하는 토너 공급량에 관한 정보를 메모리 등에 저장해 놓고, 저장된 정보를 이용하여 제 128단계에서 계산된 기준값과의 차에 대응하는 토너 공급량에 따라 토너 공급 모터의 동작시간을 제어하여, 토너의 농도가 기준 농도로 유지되도록 할 수 있다.
제 116단계에서 토너 공급의 제어가 끝난 후, 제 117단계에서 토너 공급 장치는 화상의 출력을 계속 진행할 것인지 판단한다. 화상의 출력을 계속 진행할 경우는 제 111단계로 진행하여 다음 화상을 출력하고, 출력매수를 카운트한다. 화상을 출력을 중단할 경우, 토너 공급 장치는 제 118단계에서 현재 추정된 토너의 농도를 현상기 내의 저장매체에 저장하고, 화상의 출력을 중단한다.
이제, 제 113단계에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우를 살펴보자. 이 경우, 제 119단계에서 토너 공급 장치는 복수 계조의 테스트 패턴을 이용하여 토너의 농도를 다시 추정한다. 이는 현상기 내부의 토너의 농도가 실제로 변경된 것인지를 판단하기 위하여 복수 계조의 테스트 패턴을 이용하여 보다 정확하게 현상기 내부의 토너의 농도를 추정하기 위한 과정이다. 제 112단계에서 토너의 농도를 추정하는 방법은 현상기 내부의 토너의 농도가 변동되지 않은 경우에도 온도나 습도, 기타 다양한 환경변화에 의해 화상의 농도가 변동되어 정확한 현상기 내부의 토너의 농도를 추정할 수 없으나, 제 119단계에서 토너의 농도를 추정하는 방법은 기타 환경 변화에 비교적 영향을 받지 않고, 정확하게 현상기 내부의 토너의 농도를 측정할 수 있기 때문이다.
도 12c는 제 119단계에서 토너를 이용하여 형성된 복수 계조의 테스트 패턴을 이용하여 토너의 농도를 추정하는 방법을 보다 구체적으로 도시한 플로우차트이다.
제 130단계에서 토너 공급 장치는 토너를 이용하여 복수 계조의 테스트 패턴을 형성하고, 형성된 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 토너 공급 장치는 형성된 복수 계조의 테스트 패턴에 광을 주사하고, 주사된 광의 반사광을 수광하여, 수광된 반사광의 세기에 따른 전압을 출력하므로 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지할 수 있다.
제 131단계에서 토너 공급 장치는 형성된 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율을 계산한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 토너 공급 장치는 테스트 패턴의 계조에 따른 출력전압의 변화에 관한 선형식을 생성하고, 생성된 선형식의 기울기를 이용하여 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율을 계산할 수 있다.
제 132단계에서 토너 공급 장치는 계산된 변화율에 따라 토너의 농도를 추정한다. 본 발명의 일 실시예에 따라 제 131단계에서 토너 공급 장치가 테스트 패턴 의 계조에 따른 출력전압의 변화에 관한 선형식을 생성하고, 이 선형식이 기울기를 이용하여 광반사 특성의 변화율을 계산하는 경우, 제 132단계에서는 미리 설정된 테스트 패턴의 계조에 따른 광반사 특성의 변화율에 대응하는 출력전압의 기울기에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여, 제 131단계에서 계산된 변화율로부터 토너의 농도를 추정할 수 있다.
제 130 내지 제 131단계의 세부적인 설명은 도 6에 도시된 본 발명에 의한 토너 농도 추정 방법과 유사한 바, 생략하기로 한다.
제 120단계에서 제 119단계에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이내인지 여부를 판단한다. 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이내인 경우는 현상기 내부의 토너의 농도가 정상상태인 경우이므로, 제 114단계로 진행하여 기존의 방식대로 토너를 공급한다. 그러나, 추정된 토너의 농도가 설정 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우는 제 119단계에서 추정된 토너의 농도에 따라 토너의 공급을 제어한다.
제 121단계에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이상인지 또는 이하인지 판단한다. 설정 범위 이상인 것으로 판단되면, 제 122단계에서 토너 공급 장치는 현상기 내부의 토너의 농도가 설정 범위 이내가 될 때까지 토너의 공급을 중단하고, 현상기 내부의 토너의 농도가 설정 범위 이하인 것으로 판단되면, 제 123단계에서 토너 공급 장치는 현상기 내부의 토너의 농도가 설정 범위 이내가 될 때까지 토너를 공급한다.
제 122 및 123 단계를 통해 현상기 내부의 토너의 농도가 설정 범위 이내로 유지되도록 토너의 공급을 제어한 후, 토너 공급 장치는 제 117단계로 진행하여 화 상의 출력을 계속한 것이지 판단하고, 판단 결과에 따라 화상을 출력을 진행하거나 또는 중단한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 토너 농도 추정 방법 및 장치는 광반사 특성으로부터 직접 토너의 농도를 추정하는 것이 아니라, 광반사 특성의 변화율로부터 토너의 농도를 추정하므로, 온도나 습도, 대전전압의 변동 등 외부적인 요인에 의해 광반사 특성의 측정값이 변동되는 경우에도 토너의 농도를 정확하게 추정할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 토너 공급 방법 및 장치는 테스트 패턴의 광반사 특성의 변화율을 이용하여 정확하게 토너의 농도를 추정하므로, 외부적인 요인에 의에 테스트 패턴의 광반사 특성이 변동되는 이상 상태를 감지할 수 있고, 이상 상태에서도 토너가 과공급 또는 과부족 되지 않도록 하여, 토너의 농도가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
또, 본 발명에 따른 토너 공급 방법 및 장치는 소정 계조의 테스트 패턴을 이용하여 토너 소모량 및 공급량의 측정오차를 보상하며, 이상 상태가 아닌 경우에 도 토너의 농도가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.

Claims (20)

  1. (a) 토너를 이용하여 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 단계;
    (b) 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화율을 계산하는 단계; 및
    (c) 상기 계산된 변화율로부터 상기 토너의 농도를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 농도 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토너를 이용하여 상기 복수 계조의 테스트 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 농도 추정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계는
    상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화에 관한 선형식을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 선형식의 기울기를 이용하여 상기 변화율을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 농도 추정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계는
    미리 설정된 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여, 상기 계산된 변화율에 대응하는 상기 토너의 농도를 추정하는 것을 특징으로 하는 토너 농도 추정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 추정된 토너의 농도에 관한 정보를 상기 토너를 공급하는 현상기에 마련된 저장매체에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 농도 추정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보는 상기 저장매체에 저장되는 것을 특징으로 하는 토너 농도 추정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 저장된 토너의 농도에 관한 정보 및 상기 계산된 변화율을 이용하여, 상기 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 토너 농도 추정 방법.
  8. (a) 토너의 소모량 및 공급량을 이용하여 상기 토너의 농도를 추정하는 단계;
    (b) 상기 (a)단계에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이내인지에 따라, 상 기 토너를 이용하여 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 단계;
    (c) 상기 검지된 광반사 특성의 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 변화율로부터 상기 토너의 농도를 추정하는 단계; 및
    (d) 상기 (c)단계에서 추정된 토너의 농도에 따라 상기 토너를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 공급 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 토너 공급 방법은
    상기 (a)단계에서 추정된 토너의 농도가 설정 범위 이내인 경우, 상기 (a)단계에서 추정된 토너의 농도에 관한 정보를 현상기에 마련된 저장매체에 저장하고, 상기 (c)단계에서 추정된 토너의 농도가 상기 설정 범위 이내인 경우, 상기 (c)단계에서 추정된 토너의 농도에 관한 정보를 상기 저장매체에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 공급 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 저장된 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여, 현재 토너의 농도를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 공급 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 토너 공급 방법은
    (e) 상기 (a)단계에서 추정된 토너의 농도가 상기 설정 범위 이내인 경우, 상기 토너를 이용하여 형성된 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 단계; 및
    (f) 상기 검지된 광반사 특성을 기준값과 비교한 결과에 따라 토너 공급을 제어하는 단계를 더 포함하고,
    상기 기준값은 기준 농도에 대한 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성인 것을 특징으로 하는 토너 공급 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 (f)단계는
    상기 검지된 광반사 특성과 상기 기준값과의 차를 계산하는 단계; 및
    미리 설정된 상기 기준값과의 차에 대응하는 토너 공급량에 관한 정보를 이용하여, 상기 계산된 차에 따라 상기 토너의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 공급 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  14. 토너를 이용하여 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 센서부; 및
    상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화율로부터 상기 토너의 농도를 추정하는 농도 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 농 도 추정 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 토너를 이용하여 상기 복수 계조의 테스트 패턴을 형성하는 테스트 패턴 형성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 농도 추정 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    미리 설정된 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 농도 추정부는 상기 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 이용하여, 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화율에 대응하는 상기 토너의 농도를 추정하는 것을 특징으로 하는 토너 농도 추정 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 저장부는
    상기 토너를 공급하는 현상기에 마련되고, 상기 추정된 토너 농도에 관한 정보를 저장하고, 상기 저장된 토너의 농도에 관한 정보 및 상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화율을 이용하여 상기 광반사 특성의 변화율에 대응하는 토너의 농도에 관한 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는 토너 농도 추정 장치.
  18. 토너의 소모량 및 공급량을 측정하는 측정부;
    상기 측정부에서 측정된 결과를 이용하여 상기 토너의 농도를 추정하는 제1 농도 추정부;
    상기 토너를 이용하여 복수 계조의 테스트 패턴을 형성하는 테스트 패턴 형성부;
    상기 형성된 복수 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 검지하는 센서부;
    상기 테스트 패턴의 계조에 따른 상기 검지된 광반사 특성의 변화율로부터 상기 토너의 농도를 추정하는 제2 농도 추정부; 및
    상기 제1 농도 추정부 및 제2 농도 추정부에서 추정된 상기 토너의 농도에 따라 상기 토너의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 공급 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어부는
    제1 농도 추정부에서 추정된 상기 토너의 농도가 설정 범위이내인 경우, 상기 제1 농도 추정부에서 추정된 상기 토너의 농도에 따라 상기 토너의 공급을 제어하고, 상기 제1 농도 추정부에서 추정된 상기 토너의 농도가 상기 설정 범위를 벗어나는 경우, 상기 제2 농도 추정부에서 추정된 상기 토너의 농도에 따라 상기 토너의 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 토너 공급 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 테스트 패턴 형성부는 상기 토너를 이용하여 소정 계조의 테스트 패턴 을 형성하고,
    상기 센서부는 상기 형성된 소정 계조의 테스트 패턴을 광반사 특성을 검지하고,
    상기 제어부는 상기 검지된 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성을 기준농도에 대한 소정 계조의 테스트 패턴의 광반사 특성과 비교한 결과에 따라 상기 토너의 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 토너 공급 장치.
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