KR102002314B1 - 토너 자동공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 토너 저장부과 폐토너 회수부를 구비한 토너 카트리지에 자동으로 토너를 공급하는 토너 자동공급장치는, 제1 용기 내에 형성되고, 내부에 공기가 공급되어 팽창되는 제1 상태에서 상기 제1 용기 하부의 토너가 상기 토너 저장부에 주입되고, 내부의 공기가 배출되어 수축되는 제2 상태에서 상기 제1 용기 하부로 토너가 보충되는 제1 벌룬; 제2 용기 내에 형성되고, 상기 제1 상태에서 팽창되어 상기 제2 용기 내부의 압력을 상승시키고, 상기 제2 상태에서 수축되어 상기 폐토너 회수부의 폐토너가 상기 제2 용기 내부에 유입되는 제2 벌룬; 및 일측이 펌프에 연결되고, 분기된 타측이 각각 상기 제1 및 제2 벌룬에 연결되어 상기 제1 상태에서 상기 제1 및 제2 벌룬에 동시에 공기를 주입하는 공기주입관을 포함하고, 상기 토너 카트리지에 대한 상기 토너의 공급과 상기 폐토너의 배출이 동시에 자동으로 이루어진다.

Description

토너 자동공급장치{AUTOMATIC TONER SUPPLYING APPARATUS}

본 발명의 일실시예들은 복사기 또는 레이저 프린터 등의 카트리지에 토너를 자동으로 공급하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 복사기 또는 레이저 프린터 등에는 분말 가루 형태의 토너(toner)를 사용하여 복사 또는 인쇄를 하게 되는데, 드럼이 토너 수납부와 결합된 카트리지가 주로 사용되고 있다. 토너가 담겨지는 카트리지는 소모품이면서도 토너의 재충전이 불가능하도록 되어 있는 고가의 1회용인 경우가 대부분이며, 카트리지에 충전되어 있는 토너를 모두 사용하게 되면 카트리지를 교체하여야 하므로 프린트의 유지비용이 많이 들고 자원의 낭비가 심하다는 문제점이 있다.

따라서, 사용중인 카트리지를 본체에서 분리하지 않고 토너의 잔량을 감지하여 카트리지에 자동으로 부족한 토너를 충전을 하여주는 카트리지 토너 자동 충전 장치에 대한 필요성이 절실히 제기되고 있다.

종래 기술의 토너 리필장치는 단순히 흑백 토너를 회전 스크류의 회전에 의해 공급하는 형식으로 회전 스크류에 의해 토너가 제대로 공급되지 못하는 문제점과 카트리지의 내부에 남은 토너의 잔량을 알지 못하고 토너를 공급하여 토너가 과잉 공급되거나, 토너가 누출되는 문제점이 있었다. 또한, 종래 기술의 토너 리필장치는 토너 리필 탱크의 충전 상태를 알 수 없어 수시로 토너 리필 탱크의 상태를 확인하여야 하는 문제점이 있었다.

또한 본 발명자가 발명하여 등록특허 10-1032482 토너 카트리지에 자동으로 토너를 공급하는 장치로 게시된 것은 토너 카트리지에 지속적으로 토너만 공급하는 장치로서, 토너 카트리지의 폐토너 회수부가 다 차버리면 더 이상 토너 카트리지의 토너 저장부에 토너가 충진되지 못하는 문제가 발생하였다.

한국등록특허 10-1032482

본 발명의 일 목적은 보다 향상된 구조를 갖으며, 복합적인 기능을 갖는 토너 자동공급장치를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 토너 저장부과 폐토너 회수부를 구비한 토너 카트리지에 자동으로 토너를 공급하는 토너 자동공급장치는, 제1 용기 내에 형성되고, 내부에 공기가 공급되어 팽창되는 제1 상태에서 상기 제1 용기 하부의 토너가 상기 토너 저장부에 주입되고, 내부의 공기가 배출되어 수축되는 제2 상태에서 상기 제1 용기 하부로 토너가 보충되는 제1 벌룬; 제2 용기 내에 형성되고, 상기 제1 상태에서 팽창되어 상기 제2 용기 내부의 압력을 상승시키고, 상기 제2 상태에서 수축되어 상기 폐토너 회수부의 폐토너가 상기 제2 용기 내부에 유입되는 제2 벌룬; 및 일측이 펌프에 연결되고, 분기된 타측이 각각 상기 제1 및 제2 벌룬에 연결되어 상기 제1 상태에서 상기 제1 및 제2 벌룬에 동시에 공기를 주입하는 공기주입관을 포함하고, 상기 토너 카트리지에 대한 상기 토너의 공급과 상기 폐토너의 배출이 동시에 자동으로 이루어진다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제1 용기의 체적이 상기 제2 용기의 체적의 15% 내지 45%가 될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 용기의 상부 일측에 상기 폐토너 회수부와 연결된 회수관의 일측이 삽입되는 관통홀이 형성되고, 상기 제1 상태에서 상기 제2 벌룬이 상기 관통홀을 덮지 않도록 차단하는 가이드가 상기 관통홀과 상기 제2 벌룬 사이에 형성되고, 상기 가이드는 상기 제2 용기의 하부를 향해 개방될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 제2 벌룬은 상측이 상기 공기 주입관에 연결되는 원통형상의 주입부의 하측과 측면을 감싸도록 결합되며, 상기 제2 벌룬의 상기 하측을 덮는 부분은 상기 주입부의 내부를 따라 왕복운동하도록 형성된 로드에 결합될 수 있다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 주입부의 하부 양측에 각각 홀이 형성되고, 상기 홀은 상기 관통홀이 형성된 위치보다 낮게 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 토너 자동공급장치는 토너 카트리지에 토너를 공급함과 동시에 폐토너 카트리지의 토너를 회수할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 토너 자동공급장치의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 토너 자동공급장치에서 일부분을 확대하여 도시한 것으로서 특히 제2 벌룬의 수축상태를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 토너 자동공급장치에서 일부분을 확대하여 도시한 것으로서 특히 제2 벌룬의 팽창상태를 도시한 도면.

이하, 본 발명에 관련된 토너 자동공급장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 토너 자동공급장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 토너 자동공급장치에서 일부분을 확대하여 도시한 것으로서 특히 제2 벌룬의 수축상태를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 토너 자동공급장치에서 일부분을 확대하여 도시한 것으로서 특히 제2 벌룬의 팽창상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 토너 자동공급장치(100)는 토너 저장부(52)와 폐토너 회수부(6)를 구비하는 토너 카트리지(5)에 자동으로 토너를 공급하고, 폐토너를 회수하도록 형성되는 장치로서, 제1 용기(12), 제2 용기(61) 및 공기 주입관(39)을 포함한다.

제1 용기(12) 내부에 제1 벌룬(31)이 형성된다. 제1 벌룬(31)은 제1 용기(12) 내부에 공기가 공급되어 팽창되는 제1 상태에서 상기 제1 용기(12) 하부의 토너가 상기 토너 저장부(52)에 주입되고, 내부의 공기가 배출되어 수축되는 제2 상태에서 상기 제1 용기(12) 하부로 토너가 보충되도록 형성된다.

제1 용기(12) 상부에는 토너 저장통(1)이 형성된다. 토너 저장통(1)에 있는 토너는 토너공급수단에 의해 토너 카트리지(5)의 토너 저장부(52)에 공급된다. 토너공급수단은 내부에 공기가 공급되거나 배출되면 팽창과 수축을 하여 하부에 있는 토너가 카트리지 쪽으로 밀려 들어가거나 상부에 있는 토너가 하부로 보충되는 역할을 하는 제1 벌룬(31)과; 상기 제1 벌룬(31)에 공기를 공급해주는 공기펌프(32)와; 상기 제1 벌룬(31)과 공기펌프(32)를 연결하는 공기배관(33)과; 상기 공기배관(33)에 설치되어 상기 공기펌프(32)에서 토출되는 공기를 상기 제1 벌룬(31) 내에 공기를 공급하거나, 상기 제1 벌룬(31) 내의 공기를 배출시키는 제어밸브(34)와; 상기 토너 카트리지(5)에서 보내온 신호를 받고, 상기 공기펌프(32)를 작동시키거나 중지시키며 상기 제어밸브(34)를 작동케 하는 컨트롤러(351)를 포함한 제어부(35)를 포함하여 형성될 수 있다. 이 때, 상기 공기배관(33)에는 체크밸브(333)이 설치되어 상기 공기펌프(32) 정지 시 공기의 역류를 방지하고 연결어뎁터(332)가 설치되어 상기 제1 벌룬(31) 쪽과의 연결을 쉽게 한다.

제2 용기(61) 내부에는 제2 벌룬(612)이 형성된다. 제2 벌룬(612)은 상기 제1 상태에서 팽창되어 상기 제2 용기(61) 내부의 압력을 상승시키고, 상기 제2 상태에서 수축되어 상기 폐토너 회수부(6)의 폐토너가 상기 제2 용기(61) 내부에 유입되도록 형성된다.

이 때, 제1 벌룬(31)과 제2 벌룬(612)은 수 많은 팽창과 수축에도 노화되거나 찢어지지 않는 특수 실리콘라버 재질을 사용될 수 있다.

공기 주입관(39)은 일측이 펌프(32)에 연결되고, 분기된 타측이 각각 상기 제1 및 제2 벌룬(31, 612)에 연결되어 상기 제1 상태에서 상기 제1 및 제2 벌룬(31, 612)에 동시에 공기를 주입할 수 있게 형성된다.

제1 벌룬(31)과 제2 벌룬(612) 모두 제1 상태에서는 팽창되고, 제2 상태에서는 공기 주입관(39)에서 공급되는 공기가 차단되어 점진적으로 내부의 압력이 낮아진다. 이러한 압력차가 발생할 때 제1 용기(12) 하부로 토너가 보충되고, 제2 용기(61) 내부로 폐토너 회수부(6)의 폐토너가 유입된다.

제1 용기(12)의 체적은 제2 용기(61)의 체적 보다 작다. 예를 들면, 제1 용기(12)의 체적은 제2 용기(61)의 체적의 15% 내지 45%가 될 수 있다. 공기 주입관(39)을 통해 같은 양의 공기가 공급되더라도 제1 용기(12) 내부의 압력을 제2 용기(61)보다 높이기 위함이다. 이를 통해 토너 카트리지(5) 내부에서 역류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 다만, 제1 용기(12)의 체적이 제2 용기(61)의 체적의 15% 이하가 되면, 압력차가 너무 커서 공기 주입관(39)과 각 용기 사이를 밀폐하는데 어려움이 발생하였다. 제1 용기(12)의 체적이 제2 용기(61)의 체적의 45% 이상이 되면, 압력차가 낮아 토너 보충률이 저하되거나 폐토너의 유입량이 저하되는 문제가 발생하였다.

다시 도 2와 도 3을 참조하면, 제2 용기(61)의 상부 일측에 폐토너 회수부(6)와 연결된 회수관(59)의 일측이 삽입되는 관통홀(69)이 형성된다. 그리고, 제1 상태에서 제2 벌룬(612)이 관통홀(69)을 덮지 않도록 차단하는 가이드(63)가 관통홀(69)과 제2 벌룬(612) 사이에 형성된다. 가이드(63)는 제2 용기(61)의 하부를 향해 개방되어 있다.

제2 벌룬(612)은 상측이 상기 공기 주입관(39)에 연결되는 원통형상의 주입부(611)의 하측과 측면을 감싸도록 결합되며, 상기 제2 벌룬(612)의 상기 하측을 덮는 부분은 상기 주입부(611)의 내부를 따라 왕복운동하도록 형성된 로드(613a)에 결합된다.

그리고, 주입부(611)의 하부 양측에 각각 홀(615)이 형성되고, 홀(615)은 관통홀(69)이 형성된 위치보다 낮게 형성된다.

제어밸브(34)는 사방(4Way) 타입으로 컨트롤러(351)의 신호에 의해 벌룬들(31, 612)에 공기를 주입하거나 벌룬들(31, 612) 내의 공기를 배출하는 구조로, 벌룬들(31, 612)에 공기가 주입되고 있을 때는 대기 배출 쪽 유로가 닫히고 벌룬들(31, 612)이 수축될 때는 외부로 공기가 배출되도록 대기 쪽으로 유로가 형성되게 한다.

토너 카트리지(5)에는 로우센서(51)가 있어서 토너의 부족함이 감지되면 상기 컨트롤러(351)에 초기 입력된 회수만큼 벌룬들(31, 612)이 팽창과 수축을 반복하여 상기 토너 카트리지(5)에 토너를 공급하고, 폐토너를 회수할 수 있다.

상기 공기펌프(32)의 토출측 공기배관(33)에서 분기되어 상기 공기주입구(123)로 연결되는 공기주입배관(331)이 형성되고, 상기 벌룬들(31, 612)이 팽창된 이후 상기 토너 저장통(1)의 하부로 공기를 주입하여 공기압에 의해 토너가 상기 토너 카트리지(5)에 공급되도록 하기 위하여 상기 공기주입배관(331)에는 전동밸브(3311)가 설치되어 상기 컨트롤러(351)의 신호에 의해 개폐될 수 있다. 상기 가이드(12)와의 결합을 쉽게 하기 위하여 연결어뎁터(3312)가 설치될 수 있다.

상기 제어부(35)는 상기 공기펌프(32)를 작동시키거나 중지시키며 상기 제어밸브(34)를 작동케 하는 컨트롤러(351)와 상기 토너공급수단(3)에 전원을 공급하는 전원스위치(352)와 작동버턴(355)와 상태표시램프(353)와 제어선(354)과 같은 제어에 필요한 모든 부분을 포함하여 형성될 수 있다.

토너 카트리지(5)에 설치된 로우센서(51)에 의해 토너가 부족함을 인지한 경우 상태표시램프(353)의 토너 로우에 불이 들어와 자동으로 상기 토너공급수단이 작동하거나, 상기 토너 카트리지(5)에 로우센서(51)가 설치되어 있지 않을 경우 프린트 되는 종이를 보고 토너가 부족함을 인지한 경우 상기 토너공급수단(3)에 있는 작동버턴(355)를 누르면, 상기 컨트롤러(351)에 초기 입력된 회수만큼 (보통 5~6회) 상기 벌룬들(31, 612)이 부풀려졌다 수축되었다를 반복하여 상기 토너 저장통(1)에 저장된 토너가 상기 토너공급호스(4)를 통하여 토너 카트리지(5)에 토너가 공급되고, 폐토너가 회수된다.

벌룬들(31, 612)의 부풀려졌다 수축되었다를 하는 팽창과 수축의 체적변화에 의해 토너가 실린더 내의 피스톤처럼 카트리지에 토너를 밀어주고, 또 상기 가이드(12) 내로 토너를 받아들이고 하는 작동을 반복하며, 상기 공기펌프(32)의 작동에 의해 공기가 주입되어 벌룬들(31, 612)이 팽창되면서 토너가 상기 토너 카트리지(5)에 주입되며, 주입이 완료되면 상기 제어밸브(34)가 4웨이 방식이므로 대기 측으로 밸브가 열려서 공기가 대기로 방출되고 상기 벌룬들(31, 612)이 수축되어 상부에 있는 토너가 상기 가이드(12) 하부로 떨어져 채워지고 폐토너가 회수되는 작용을 입력된 회수만큼(보통 5~6회) 반복하는 것이며, 수많은 실험에 의해 작동 회수와 공기펌프 작동시간 및 중지시간, 제어밸브의 작동시간, 전동밸브의 열리는 시간 등을 설정하여 상기 컨트롤러(351)에 입력하여 입력된 데이터에 의해 상기 토너공급수단이 작동되도록 설정될 수 있다.

상기와 같이 설명된 토너 자동공급장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (5)

1. 토너 저장부과 폐토너 회수부를 구비한 토너 카트리지에 자동으로 토너를 공급하는 토너 자동공급장치에 있어서,
   상기 토너 자동공급장치는,
   제1 용기 내에 형성되고, 내부에 공기가 공급되어 팽창되는 제1 상태에서 상기 제1 용기 하부의 토너가 상기 토너 저장부에 주입되고, 내부의 공기가 배출되어 수축되는 제2 상태에서 상기 제1 용기 하부로 토너가 보충되는 제1 벌룬;
   제2 용기 내에 형성되고, 상기 제1 상태에서 팽창되어 상기 제2 용기 내부의 압력을 상승시키고, 상기 제2 상태에서 수축되어 상기 폐토너 회수부의 폐토너가 상기 제2 용기 내부에 유입되는 제2 벌룬; 및
   일측이 펌프에 연결되고, 분기된 타측이 각각 상기 제1 및 제2 벌룬에 연결되어 상기 제1 상태에서 상기 제1 및 제2 벌룬에 동시에 공기를 주입하는 공기주입관을 포함하고,
   상기 토너 카트리지에 대한 상기 토너의 공급과 상기 폐토너의 배출이 동시에 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토너 자동공급장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 용기의 체적이 상기 제2 용기의 체적의 15% 내지 45%인 것을 특징으로 하는 토너 자동공급장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 용기의 상부 일측에 상기 폐토너 회수부와 연결된 회수관의 일측이 삽입되는 관통홀이 형성되고,
   상기 제1 상태에서 상기 제2 벌룬이 상기 관통홀을 덮지 않도록 차단하는 가이드가 상기 관통홀과 상기 제2 벌룬 사이에 형성되고,
   상기 가이드는 상기 제2 용기의 하부를 향해 개방되는 것을 특징으로 하는 토너 자동공급장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 벌룬은 상측이 상기 공기 주입관에 연결되는 원통형상의 주입부의 하측과 측면을 감싸도록 결합되며,
   상기 제2 벌룬의 상기 하측을 덮는 부분은 상기 주입부의 내부를 따라 왕복운동하도록 형성된 로드에 결합되는 것을 특징으로 하는 토너 자동공급장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 주입부의 하부 양측에 각각 홀이 형성되고, 상기 홀은 상기 관통홀이 형성된 위치보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 토너 자동공급장치.
   
   
   
   
   
   

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