KR930008217B1 - 전자사진 기기의 드럼 카트리지 교환시기 감지 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자사진 기기의 드럼 카트리지 교환시기 감지 방법 및 장치

제 1 도는 전자사진 기기의 전자사진 프로세스 개략도.

제 2 도는 종래의 드럼 카트리지 개략도.

제 3 도는 본 발명에 따른 블럭구성도.

제 4 도는 본 발명에 따른 제 3 도의 일실시예의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 회전 펄스 발생부 20 : 회전수 감지부

30 : 리세트 신호 발생부 40 : 제어부

50 : 표시부

본 발명은 전자사진 기기의 드럼 카트리지(drum catridge) 교환시기 감지 방법 및 장치에 관한것으로, 특히 청소기와 감광드럼이 일체로 되어있는 드럼 카트리지를 구비한 전자사진 기기에 있어서 드럼 카트리지의 교환시기를 자동으로 감지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

현재 전자사진 프로세스(process)를 이용하는 복사기나 레이저 프린터(laser printer), LED(Light Emitted Diode) 프린터등의 논-임팩트(non-impact) 방식 프린터가 널리 사용되고 있다.

제 1 도는 상기와 같은 전자사진 기기의 전자 사진 프로세스 개략도이다.

상기 제 1 도를 참조하여 전자사진 기기의 일반적인 전자사진 프로세스 기능을 설명하면 다음과 같다.

대전기(5)의 코로나 방전에 의해 감광드럼(1)의 표면을 골고루 대전하고, 상기 감광드럼(1)의 회전에 의해 대전된 부분은 소정 광원에 의해 원고(original)로 부터 반사된 빛으로 노광한다.

상기 노광에 의해 상기 원고의 상(image)과 같은 정전잠상(electro-static latent image)이 상기 감광드럼(1)상에 생성되며, 이때 생성된 잠상이 현상기(6)를 지나는 동안 토너(toner)로 현상(develope)하여 가시상으로 변하게 된다. 이어서 급지 롤러(roller)(8)에 의해서 급지된 기록 용지 위에 전사기(7)의 작용으로 상기 감광드럼(1)상의 가시상을 기록용지에 전사되게 한다.

여기서 상기 감광드럼(1)의 회전은 도시하지 않은 메인(main) 구동 모터로 부터 일정비의 기어 감속(gear reduction)에 의해 이루어지며 회전 방향은 화살표 방향(K)과 같다. 그리고 상기 기록 용지의 진행 방향은 화살표 방향(K')이다.

한편 상기 전사기(7)를 지란 감광드럼(1)상에는 잔여분의 토너와 잠상이 존재하게 되는데, 상기 잔류 토너는 청소기(9)에 의해 제거되며 잠상은 도시하지 않은 잠상 제거 램프(pre-erase lamp array)에 의해 제거되도록 되어 있다.

상기와 바와 같이 작동되는 전자사진 프로세스를 이용한 전자사진 기기의 핵심 부품인 감광드럼(1)을 포함하는 드럼 카트리지는 일정시간 사용후 교환을 해주어야 하는 소모품이다.

통상적으로 일체형 드럼 카트리지의 교환시기를 감지하는 방법으로는 폐토너 박스(box) 내에 센서(sensor)를 설치하여 폐토너량을 감지함으로써 드럼 카트리지의 교환시기를 감지하는 방법이 있다.

제 2 도는 종래의 일체형 드럼 카트리지의 구성도로서, 잠상을 형성하는 감광드럼(1)과, 전사후 상기 감광드럼(1)상에 남아있는 잔여분의 폐토너를 제거하는 청소 블레이드(cleaning blade)(2)와, 상기 제거된 폐토너를 저장하기 위한 폐토너 박스(4)와, 상기 제거된 폐토너를 상기 폐토너 박스(4)내로 이송하기 위한 폐토너 이송롤러(auger)(3)와, 상기 폐토너 박스(4)내의 폐토너량을 감지하는 폐토너 감지 센서(101)로 구성된다.

상기 제 2 도에서 미설명 참조부호(102)는 폐토너 박스(4)내에 저장된 폐토너를 나타낸다. 제 2 도를 참조하여 종래의 드럼 카트리지 교환시기 감지 동작을 설명하면 다음과 같다.전술한 제 1 도의 설명에서와 같이 대전→노광→현상→전사 과정을 거친후 감광드럼(1)의 표면에 남아 있는 잔여 토너는 청소 블레이드(2)에 의해 제거된다. 상기 제거된 잔여 토너는 통상적으로 상기 청소 블레이드(2)를 포함하고 있는 폐토너 박스(4)내에 폐토너(102)로 쌓이게 된다. 이때 폐토너 이송 롤러(3)는 상기 청소 블레이드(2)에 의해 제거된 폐토너(102)로 폐토너 박스(4)내로 이송시킨다.

상기와 같이 폐토너 박스(4)의 내부에 쌓인 폐토너(102)가 일정한 양이 되면 폐토너 감지 센서(101)가 이를 감지하여 기기의 도시하지 않은 제어수단으로 알리게 되며, 상기 제어수단은 소정의 표시 수단을 통하여 드럼 카트리지를 교환하라는 표시를 하게 된다, 이에따라 사용자는 새로운 드럼 카트리지와 교환을 하게 된다.

페토너 박스(4) 내부의 페토너를 감지하는 센서로는 중력센서, 농도센서, 초음파 센서등이 있으며 일반적으로 상기 폐토너 박스(4)의 내부에 위치한다.

상기한 바와 같이 폐토너 감지센서를 이용한 종래의 드럼 카트리지 교환시기 감지 방식은 폐토너량의 중가에 의해 센서가 동작을 하게 되므로 감광드럼의 수명에 맞추어 드럼 카트리지의 정확한 교환시기를 감지 할 수 없는 문제점이 있었다. 또한 센서에 의한 폐토너량의 감지는 프로세스 조건의 변화에 따라 영향을 받으므로 고가이며 핵시 부품인 감광드럼을 효율적으로 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 전자사진 프로세스를 이용한 전자사진 기기에 있어서, 감광드럼의 수명에 맞추어 드럼 카트리지의 교환시기를 정확하게 감지할 수 있는 드럼 카트리지 교환시기 감지 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 전자사진 프로세스를 이용한 전자사진 기기에 있어서, 감광드럼을 구동하는 메인 구동 모터의 회전수를 감지하여 드럼 카트리지 교환시기를 감지할 수 있는 감지 방법 및 장치를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 3 도는 본 발명에 따른 블록도로서, 감광드럼을 구동하기 위한 메인 구동모터의 회전을 검출하여 회전수에 비례하는 수의 회전 펄스를 발생하는 회전펄스 발생부(10)와, 상기 회전 펄스를 카운트하여 설정값에 도달 하였을때 감지 신호를 발생하는 회전수 감지부(20)와, 소정 스위치 조작에 의해 리세트 신호를 발생하여 상기 회전수 감지부(20)의 카운트값을 리세트 시키는 리세트 신호발생부(30)와, 상기 회전수 감지부(20)로 부터 감지 신호 입력시 설정된 표시 신호를 발생하는 제어부(40)와, 상기 표시 신호에 의해 드럼 카트리지의 교환시기가 되었음을 표시하는 표시부(50)로 구성된다.

상기 제 3 도의 구성중 제어부(40)는 전자 사진 프로세스를 이용한 전자 사진 기기의 시스템을 전반적으로 제어하는 마이크로 프로세스이다. 그리고 표시부(50)는 통상적으로 상기 전자사진 기기의 조작 판넬(pannel)상에 설치되는 것으로 상기 제어부(40)의 제어에 의해 시스템의 각종 동작 상태를 표시한다.

이하 본 발명에 따른 제 3 도의 동작예를 제 1 도의 전자 사진 프로세스 개략도를 참조하여 상세히 설명한다. 우선 사용자의 조작에 의해 제 1 도와 같은 전자사진 프로세스를 이용한 전자사진 기기의 동작이 시작되면 전술한 바와 같이 메인 구동 모터의 회전에 의해 감광드럼(1)이 회전하게 되며 기록 동작을 하게된다.

이와 동시에 회전 펄스 발생부(10)에서는 상기 메인 구동모터의 회전을 검출하여 회전수에 비례하는 수의 회전 펄스를 발생한다. 그러면 회전수 감지부(20)에서는 상기 회전 펄스를 입력하여 카운트를 하게 된다.

상기 회전수 감지부(20)는 설계 및 제작시 카운트값이 일정값이 되면 메인 구동모터가 일정수의 회전을 하였음을 나타내는 감지 신호를 발생하도록 설정한다. 그러므로 전자사진 기기의 반복적이고 계속적인 동작에 따라 상기 회전수 감지부(20)이 카운트값이 점차 증가하게 되어 설정값이 되면 감지 신호가 발생되어 제어부(40)에 인가된다. 이에 따라 상기 제어부(40)는 상기 감지 신호의 입력에 의해 미리 프로그램되어 있는 표시 신호를 발생하여 표시부(50)로 출력함으로써 상기 표시부(50)에서는 드럼 카트리지의 교환시기가 되었음을 표시하여 사용자가 알수 있도록 한다. 상기와 같이 표시부(50)에서는 드럼 카트리지의 교환시기가 되었음이 표시되면 사용자는 제 1 도에서와 같이 청소기(9)와 감광드럼(1)이 일체로 되어 있는 드럼 카트리지를 교환한 후 리세트 발생부(30)의 스위치를 조작함으로써 리세트 신호가 발생되도록하여 회전수 감지부(20)의 카운트값을 리세트 시킨 후 다시 전자사진 기기를 사용한다. 따라서 감광드럼(1)이 메인 구동모터의 회전에 의해 일정 감속비로 회전을 하여 전술한 제 1 도에서 설명한 바와같이 기록 용지에 기록 동작을 계속하여 수명이 다한것을 정확하게 감지할 수 있다. 예를들어 길이가 297mm이고 너비가 210mm의 사이즈(size)인 A4용지를 종방향으로 20,000매를 기록할 수 있는 직경30mm의 감광드럼을 사용할 경우의 본 발명에 따른 드럼카트리지 교환시기 감지예를 설명하면 다음과 같다.

우선 A4용지 1매를 기록할때의 상기 감광드럼의 회전수 No는 하기식과 같이 된다.

또한 구동 전달계에 의한 메인 구동모터로 부터 감광드럼 까지의 기어 감속비를 R이라하면 기어감속비 R은 하기식과 같다.

상기 (1)식에서 Rd는 감광드럼의 분당 회전수(revolutions per minute : 이하 "rpm" 이라함)이고 Rm은 메인 구동모터의 rpm을 나타낸다. 그러므로 A4용지 1매를 기록할때의 메인 구동모터의 회전수 N_M은 하기식과 같이 된다.

상기 감광드럼의 수명이 A4용지 20,000매를 기록할 수 있는 것이므로 수명이 다했을때의 메인 구동모터의 회전수 N_T는 하기식과 같다.

여기서 상기 기어 감속비 R=1/10이라하면 상기 N_T는 하기식과 같이된다.

N_T=63,000/R=63,000/(1/10)=630,000[rev]................................(5)

즉 상기한 바와 같이 조건을 가지는 전자사진 기기에서 A4용지 20,000매를 기록할 수 있는 드럼 카트리지의 수명은 메인 구동모터가 630,000회의 회전을 하였을 때가 된다.

이때 상기 회전 펄스 발생부(10)에서 메인 구동 모터의 회전 검출은 여러가지의 방법이 있을 수 있으며 예를들어 펄스 인코우더를 사용할 수 있다. 또한 상기 회전 펄스 발생부(10)에서의 회전 펄스 발생은 상기 메인 구동모터의 회전수에 비례하게 되는데, 예를들어 상기 메인 구동모터의 1회전당 10개의 회전펄스가 발생되도록 하였다면, 상기와 같이 메인 구동모터가 630,000회전을 함으로써 발생되는 6,300,000개의 회전 펄스를 상기 회전수 감지부(20)에서는 카운트 하였을때 감지신호를 발생토록 설정하면 된다.

한편 전술한 예에서 식(1),(3),(4)식에서와 같은 식 계산에 따른 오차가 있으나 감광드럼의 수명에 비해 무시할 수 있으며, 보다 정확성을 기하고자 한다면 상기와 같은 식계산에서 소수점 이하의 값을 감안하여 계산할 수 있다.

제 4 도는 본 발명에 따른 제 3 도의 일실시예의 회로도로서, 펄스 인코우더(102)와, 포토 인터럽터(photo interrupter)(13)와, 저항(14,15)과, 캐패시터(16) 및 반전 슈미트 트리거(schumitt triger)(17)로 구성된 회전 펄스 발생부(10)와, 카운터(21-23)로 구성된 회전수 감지부(20)와, 스위치(31)와, 저항(32)으로 구성된 리세트 신호 발생부(30)와, 제어부(40)와, 표시부(50)로 구성된다. 상기 제 4 도의 구성에서 다수개의 인코우더홀(101)을 가지는 펄스인코우더(102)의 회전중심은 메인 구동모터의 회전축(103)에 연결되어 메인 구동모터의 회전에 동기하여 회전을 한다. 상기 펄스 인코우더(102)가 회전함에 따라 상기 인코더홀(101)은 발광다이오드(11)와 수광트랜지스터(12)로 구성된 포토인터럽터(13)의 빛을 단속한다. 이에따라 상기 수광트랜지스터(12)의 출력단자에서는 상기 메인 구동모터의 회전에 대응하는 회전 펄스가 발생되어 출력된다.

상기 회전 펄스는 캐패시터(16)와 반전슈미트 트리거(17)에 의해 파형 정형된후 회전수 감지부(20)에 출력된다. 여기서 상기 포토인터럽터(13)는 TTL 및 C-MOS소자와의 접속이 가능하며 투과형 포토 인터럽터인 일본국 도시바(TOSHIBA)사의 TLP 801 A를 사용한 예이다.

상기 파형 정형된 회전 펄스는 카운터(21)의 클럭 신호 입력단(CP)에 입력되어 카운트된다. 상기 카운터(21)의 캐리(Carry) 출력단자(TC)는 카운터(22)의 클럭신호 입력단자(CP)에 접속되고, 상기 카운터(22)의 캐리 출력단자(TC)는 다시 카운터(23)의 클럭 신호 입력단자(CP)에 접속되어 있다.

이에따라 상기 카운터(21-23)가 4비트 카운터일 경우 상기 회전 펄스 발생부(10)에서 4096개의 펄스가 발생되었을때 카운터(23)의 캐리 출력단자(TC)에서 캐리발생 신호가 출력된다.

상기 캐리 발생신호는 감지 신호로서 마이크로 프로세스인 제어부(40)의 입력단자(Pi)에 입력된다.

상기 제어부(40)는 상기 감지 신호에 의해 미리 프로그램 되어 있는 표시신호를 발생하여 표시부(50)에 인가함으로써 드럼 카트리지의 교환시기가 되었음이 표시된다. 그러므로 상기 표시부(50)의 표시에 의해 사용자가 전술한 바와 같이 드럼 카트리지를 교환하게 되며 교환후 조작 판넬상에 설치되는 리세트 신호 발생부(30)의 스위치(31)를 "온"시킨다. 그러면 "로우"의 리세트 신호가 카운터(21-23)의 리세트 신호 입력단자

에 입력됨으로써, 상기 카운터(21-23)가 모두 리세트된다. 여기서는 상기와 같이 회전 신호 감지부(20)에 4비트 카운터를 3개 종속 접속하여 4096개의 회전 펄스 발생시 감지 신호를 발생토록 하였으나, 펄스 인코우더(102)의 인코우더(101)수와 전술한 제 3 도의 설명에서 예를든 바와같이 감광드럼의 수명과 직경 및 기어감속비에 따라 맞게 설정하면 된다.

한편 전술한 제 1 도에서 폐토너 박스(4)의 용적은 현상시에 현상기(6)로 부터 감광드럼(1)에 부착되는 토너의 부착량과 전사효율에 따라 하기식과 같이 산출한다.

V=A(1-N_TR)×N_DR/d..................................................................(6)

상기(6)식에서 V는 폐토너 박스의 용적으로 단위는 [Cm³]이고, A는 A4용지 1매 기록시 토너의 부착량으로 단위는 [g]이며, N_TR은 전사 효율이며, N_DR은 A4용지의 기록매수를 기준으로한 감광드럼의 수명이며, d는 토너의 농도로 단위는 [g/Cm³]이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 전자사진 프로세스를 이용한 전자사진 기기에 있어서, 감광드럼을 구동하는 메인구동모터의 회전수를 감지하여 드럼 카트리지의 교환시기를 감지할 수 있는 방법 및 회로로서 전자사진 프로세스 응용하는 기기의 핵심부품인 감광드럼의 사용을 수명에 맞게 정확하게 조정할수 있으며 드럼 카트리지를 종래의 방식에 비해 장기간 효율적으로 사용할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (5)

1. 전자 사진 프로세스를 이용한 전자사진 기기의 드럼 카트리지 교환 시기 감지 방법에 있어서, 메인 구동 모터의 회전을 검출하여 회전수에 비례하는 수의 회전 펄스를 발생하는 회전 펄스 발생과정과, 상기 회전 펄스 발생과정의 발생된 회전 펄스를 카운트하여 설정값에 도달하였을때 감지 신호를 발생하는 회전수 감지 과정과, 상기 회전수 감지 과정의 감지 신호에 의해 설정된 표시신호에 따라 드럼 카트리지 교환시기가 되었음을 표시하는 교환시기 표시과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 전자사진 기기의 드럼 카트리지 교환시기 감지 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 회전수 감지 과정의 카운트값이 드럼 카트리지 교환시마다 리세트됨을 특징으로 하는 전자사진 기기의 드럼 카트리지 교환시기 감지 방법.
3. 전자 사진 프로세스를 이용한 전자사진기기의 드럼 카트리지 교환시기 감지 장치에 있어서, 감광드럼을 구동하기 위한 메인 구동모터의 회전을 검출하여 회전수에 비례하는 수의 회전 펄스를 발생하는 회전펄스 발생부(10)와, 상기 회전 펄스를 카운트하여 설정값에 도달 하였을때 감지 신호를 발생하는 회전수 감지부(20)와, 소정 스위치 조작에 의해 리세트 신호를 발생하여 상기 회전수 감지부(20)의 카운트값을 리세트 시키는 리세트 신호발생부(30)와, 상기 회전수 감지부(20)로 부터 감지 신호 입력시 설정된 표시신호를 발생하는 제어부(40)와, 상기 표시 신호에 의해 드럼 카트리지의 교환시기가 되었음을 표시하는 표시부(50)으로 구성됨을 전자사진 기기의 드럼 카트리지 교환시기 감지 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 회전 펄스 발생부(10)가 다수개의 인코더홀(101)을 가지며 회전중심이 메인구동모터의 회전축(103)에 연결되어 메인 구동모터의 회전에 동기하여 회전을 하는 펄스 인코우더(102)와, 발광다이오드(11)와 수광 트랜지스터(12)로 구성되어 상기 펄스 인코우더(102)의 회전에 의해 상기 인코더홀(101)이 상기 발광다이오드(10)와 수광 트랜지스터(12)사이의 빛을 단속에 따라 회전펄스를 발생하는 포토 인터럽터(13)로 구성함을 특징으로 하는 전자사진 기기의 드럼 카트리지 교환시기 감지 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 리세트 신호 발생부(30)가 전원전압(Vcc)과 접지 사이에 직렬 접속된 저항(32) 및 스위치(31)로 구성되며 스위치(31)가 시스템의 외부에 설치되어 "온"될시 리세트 신호를 발생함을 특징으로 하는 전자사진 기기의 드럼 카트리지 교환시기 감지 장치.

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