KR100300693B1 - 토너병제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 종방향 단부의 토너 공급 개구와, 병의 종방향과 교차되는 방향으로 연장되는 횡방향 리세스 또는 돌출부들과, 상기 횡방향 리세스 또는 돌출부들의 양 측면에 사실상 종방향으로 연장되는 다수의 종방향 리세스 또는 돌출부들을 포함하는, 분말 토너를 내장하는 토너 병에 관한 것이다.

Description

토너 병 제조 방법

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 병의 사시도.

제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 병의 나사부의 상세 단면도.

제3도는 토너 병의 표면상에 있는 리브의 상세를 도시하는 단면도.

제4도는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 병의 제조 단계들을 도시하는 개략도.

제5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 병 제조 방법에 있어서 사출 단계에 의해 생성된 예비 성형물(preform)의 정면도.

제6도는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡의 분해 사시도.

제7도는 캡이 장착된 토너 병의 상세 단면도.

제8도는 캡이 장착된 토너 병의 상부 평면도.

제9도는 화상 형성 장치의 토너 수납기에 장착되려고 하는 토너 병의 사시도.

제10도는 비교예에 따른 토너 병의 사시도.

제11도는 비교예에 따른 토너 병의 나사의 상세 단면도.

제12도는 비교예에 따른 토너 병의 제조 단계를 도시하는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 토너 병(병 부분) 1a, 1b, 1c : 홈(리세스) 또는 리브

1d : 개구 1f : 중앙부

2 : 캡 2a : 핸들 또는 레버

2b : 외부 프레임 2c : 회전식 셔터

2d : 고정식 셔터 2h : 밀봉 부재

2i : 가스켓 3 : 예비 성형물

4 : 금속 주형 4a : 사출 주형

4b : 취입 주형 5 : 주 조립체

5a : 토너 공급 개구 5c : 돌출부

본 발명은 건조형 전자 사진 복사기 또는 프린터와 같은 화상 형성 장치에 분말형 현상액을 공급하기 위한 토너 병을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

전자 사진 복사기 또는 레이저 비임 프린터와 같은 화상 형성 장치에 있어서, 균일하게 대전된 감광 드럼이 빛에 선택적으로 노출되어 토너에 의해 가시화되는 잠상을 형성하고, 토너 화상은 종이와 같은 기록 물질 상에 전사된다. 그러한 장치에 있어서는 토너가 계속 보충되어야 한다. 이를 달성하기 위해서는, 그 종방향 단부에 개구를 갖는 토너 병이 사용되며, 특히 1000㎤ 이상의 비교적 큰 용량을 갖는 토너 병을 사용하는 것이 바람직하다. 토너 병은 소정량의 토너를 함유하고 있고, 캡핑(capping)에 의해 밀봉되어, 사용자에게 보내지고 있다. 병에 캡이 장착될 때, 병은 수나사를 갖고 캡은 암나사를 갖는다. 토너는 일반적으로 20㎛ 이하의 체적 평균 입자 크기를 갖는 입자들을 함유하는 분말 형태이다. 운반 도중에 진동, 낙하 충격, 온도 변화, 습도 변화, 압력 변화 등으로 인한 병과 캡 사이의 토너 누설을 방지하기 위해서, 흔히 고무 또는 탄성 중합체로 된 가스켓이 사용되고 있다. 사용자는 복사기, 프린터, 또는 다른 화상 형성 장치의 주 조립체내에 토너 병으로부터 토너를 공급한다. 그러나, 토너가 분말 형태이기 때문에 오염이 발생하기가 쉽다. 이를 방지하기 위해, 캡에는 회전식 셔터, 활주식 셔터 또는 다른 개방 기구가 제공되어 있다. 토너 병은 캡을 하방으로 향하게 하여 화상 형성 장치의 주 조립체에 장착되며, 다음에 개방 기구를 해제하여 토너가 주 조립체 안으로 떨어지게 해준다. 이 때, 토너 병의 캡과 화상 형성 장치의 토너 수납기 개구가 밀봉 상태로 결합되어 토너 보충 동안에 토너의 누설이나 흩어짐(scattering)을 방지해준다. 한편, 토너는 간격을 메우려는(bridging) 경향이 있는데, 특히 셔터기구에 인접하거나 병의 경사진 부분에 인접한 목부를 막아주려는(plug) 경향이 있다. 그와 같은 경우에, 사용자는 토너 병을 강하게 눌러 토너를 강제로 배출시킴으로써, 다량의 공기 및 다량의 토너가 갑자기 이송되게 하여 캡과 토너 수납기 개구 사이에 토너를 취입(blowing)시킬 수가 있다. 그러므로, 토너병은 조작자의 손으로 가압하더라도 변형되지 않을 정도의 강성(rigidity)을 가질 필요가 있다.

토너 막힘을 방지하기 위해, 병의 내부에 종방향과 교차하는 방향으로 다수의 돌출부가 연장되어 토너를 해제(loosen)시켜 주는 기술이 일본국 공개 실용신안 공보 제52763/1992호에 제안되어 있다. 상기 돌출부는 병의 강성을 증가시켜 주는 기능도 수행한다.

토너 병은 통상 직접 취입 방법으로 생산되고 있다. 제조 방법으로부터의 제한 및 토너 병의 강성 요구 조건으로 인해, 병의 두께는 비교적 크며, 최소 두께는 보통 1.0 내지 3.0 ㎜ 정도가 된다.

직접 취입 방법의 경우에 있어서는, 금속 주형으로부터 제품을 취출하여 개구 및 바닥에 있는 파리손(parison)을 제거한다. 그 다음에, 통상적으로 마무리 공정이 수행되어 밀봉 특성을 보장하기 위해 가스켓 접촉되는 표면의 표면 특성을 개선해 준다.

캡에 회전식 셔터가 제공되는 경우, 캡과 병은 토너 병이 화상 형성 장치에 장착될 때 셔터를 폐쇄 또는 개방하도록 회전되어야 한다. 이러한 조작을 용이하게 하기 위해, 캡에는 레버 또는 핸들이 제공될 수도 있다. 캡에 상기 돌출부가 제공되는 경우, 캡의 각도 위치는 토너 병의 접촉 패키징(contact packaging)을 허용하도록 소정 범위 내에 있어서 한다. 이를 달성하기 위해, 병의 단부에 있는 나사와 그 종방향 치수에 있어서 치수 정밀도가 요구되고 있다. 이 경우에, 개구부 단부 표면에 대한 마무리 공정이 특히 중요하게 된다.

캡에 회전식 셔터가 제공되고 이 셔터가 캡을 회전시킴으로써 개폐되는 경우에 있어서는, 회전을 방지하기 위해 정지 기구를 제공하여 캡의 이완을 방지하는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위해, 토너 병의 개구에 인접하여 그리고 캡의 토너 병 측단부에 인접하여 스토퍼 돌출부가 제공됨으로써, 그들 사이의 접촉에 의해 회전이 방지된다.

그러나, 종래 기술의 토너 병들은 다음과 같은 문제들을 갖고 있다.

플라스틱제 폐기물의 증가는 사회적인 문제들 중의 하나로서, 소비된 물질의 양을 절감(원천 감소; source reduction)에 대한 요구가 점점 강해지고 있다. 그러나, 음료용 병들과 비교할 때, 단순히 두께만 줄인다면 운반 도중에 토너 분출이나 파손이 발생할 수도 있다.

직접 취입 방법의 경우에 있어서는, 파리손 제거 또는 단부 마무리가 필요하게 되어 제조 비용의 증가를 초래하게 된다. 또한, 예를 들어 개구의 단부로부터 나사까지의 거리 및 개구의 단부 표면의 표면 특성과 같은 위치 정밀도들이 변화되기 쉬워 토너의 누설을 초래하거나 캡의 각도 위치가 부적절해지게 된다.

바닥 나사에 인접한 캡의 회전을 방지하기 위해 돌출부가 제공되는 경우, 돌출부의 코너 등에서 두께가 보다 작게 되어, 핀 홀의 원인이 될 수도 있다. 이는 폴리프로필렌 수지가 사용되는 경우 자기 경화 특성을 나타내지 않기 때문에 특히 현저하다.

상술한 돌출부 또는 수나사가 병의 개구에 인접하여 제공되고 이것이 직접 취입 방법에 의해 생산되는 경우, 돌출부 또는 나사에 대응하는 내측면은 오목해지고(제11도), 따라서 토너 보충 작업 시에 토너의 정체가 용이해진다. 이러한 리세스는 토너 보충 작업시 토너로 막히기 쉽다. 또한, 리세스에서의 토너의 정체는 잔류 토너 량을 증가시켜 토너를 흩어지게 할 수도 있다.

강성을 증가시키기 위해서는 최소 두께가 1.5㎜ 정도 되어야 하나, 저온에서조차도 높은 내충격(anti-impact) 특성을 나타내는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 된 임의의(random) 공중합체 수지 재료를 사용한다 할지라도 재료의 투명성은 여전히 낮다.

임의의 공중합체에 있어서는, 저온 내충격 강도가 에틸렌 함량의 증가에 의해 증가하지만, 강성 및 투명성은 저하된다. 직접 취입 방법에 의해 생산된 토너 병의 경우에 있어서는, 충분한 저온 낙하 시험을 제공하기 위해 에틸렌 함량이 적어도 3.0% 정도 된다. 이러한 함량을 가짐으로써, 공중합체 수지는 낮은 강성을 나타내며, 따라서 두께를 감소시킬 수 없으므로 투명성의 개선이 어려워진다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 전술한 종래 기술의 단점을 극복한 토너 병 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 높은 강성을 갖는 토너 병을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 캡에 대한 높은 장착 정밀도를 갖는 토너 병을 제공하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 개념에 의하면, 한 종방향 단부의 토너 공급 개구와, 상기 병의 종방향과 교차되는 방향으로 연장되는 횡방향 리세스 또는 돌출부들과, 상기 횡방향 리세스 또는 돌출부들의 양 측면에서 사실상 종방향으로 연장되는 다수의 종방향 리세스 또는 돌출부들을 포함하는, 분말 토너를 내장하는 토너 병이 제공된다.

본 발명의 다른 개념에 의하면, 개구를 갖는 예비 성형물을 사출 성형하는 단계와, 연신봉에 의해 예비 성형물을 팽창시키는 단계와, 팽창된 예비 성형물을 병을 형성하도록 취입하는 단계와, 분말 토너를 상기 병으로 공급하는 단계와, 병의 개구를 밀폐하도록 캡을 장착하는 단계를 포함하는, 토너 병 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 이들 목적 및 기타 다른 목적들, 특징, 및 이점들은 첨부 도면과 관련하여 취한 본 발명의 양호한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 고려하면 보다 명백히 이해될 것이다.

첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 병의 사시도이다.

제2도는 토너 병의 나사식 개구의 상세 단면도이다.

제1도에서 참조 부호 1은 토너 병의 병 부분을 나타내고, 1a 및 1b는 병의 길이를 따라 연장된 홈 또는 리브이고, 1c는 병의 길이를 횡단하는(본 실시예에서는, 수직한) 방향으로 연장된 홈 또는 리브이고, 1d는 토너 병의 개구이고, 1e는 개구(1d)의 반대쪽에 있는 병의 바닥부이고, 1f는 병의 종방향으로의 대체로 중앙부이고, 2는 캡이고, 2a는 캡의 레버 형태의 파지부 또는 핸들이다.

홈(리세스)(1a)은 개구(1d) 근방에서 병의 중앙부(1f) 쪽으로 연장되고, 소정 간격으로 복수개가 형성된다. 홈(리세스)(1b)은 바닥부(1e) 근방에서 병의 중앙부(1f) 쪽으로 연장되고 소정 간격으로 형성된다. 홈(리세스)(1c)은 병의 대체로 중앙부(1f)에서 그 주위로 형성된다.

바람직하게는, 홈은 병의 표면 전체에 걸쳐 균일하게 분포된다. 특히, 홈(1a, 1b)은 높은 강성을 갖는 개구(1d)와 바닥부(1b)에 근접한다. 종방향에 대해 대체로 수직으로 연장된 원형 홈(1c)은 병의 중앙부(1f) 근방에 배치되어 강성을 효과적으로 증대시킨다. 리브의 크기 및 수는 이들의 병의 전체 표면적의 10% 이상 50% 이하를 점유하도록 하는 것이 바람직하다. 리브의 크기 및 수는 20% 이상 40% 이하가 보다 바람직하고, 25% 이상 35% 이하가 한층 더 바람직하다. 그것이 10% 미만이면 강성 증대 효과 및 토너 해제 효과가 충분하지 않다. 그것이 50% 이상이면 이들 효과는 50% 미만의 역전된 홈에 상응하며, 이에 따라 강성을 더 이상 증대시키는 것이 불가능하다. 강성의 증대와 토너 해제 효과간의 균형의 관점에서 상술한 범위가 바람직하다. 본 실시예에서, 병 전체의 표면적은 약 1841㎠이고, 홈의 면적은 약 501㎠이므로 홈이 약 27%를 점유한다.

종방향으로 연장된 홈(1a, 1b)과 수직한 원형 홈(1c)간의 균형은 전자가 홈 전체 면적의 50% 이상 90% 이하인 것이 바람직하고, 특히 60% 이상 80% 이하가 더 바람직하며, 65% 이상 75% 이하가 한층 더 바람직하다. 종방향 홈이 90%를 초과하면, 즉 수직 홈이 10% 미만이면 토너 해제 효과는 거의 제공되지 않는다. 또한, 중앙부(1f) 근방의 강성이 불충분하다. 이것은 일방향만으로의 홈과 유사하며 병의 붕괴에 대한 내력이 거의 제공되지 않는다. 종방향 홈의 백분율이 50% 미만이면 병의 중앙부에 의한 개구 및 바닥부의 강도를 향유하지 못해 그 결과 병의 항복(yielding) 방향으로의 용이한 변형이 일어난다. 이하에 설명할 토너 공급 조작 중에 손으로 병을 강하게 가압할 때의 토너 분출을 방지하기 위해서도 상술한 백분율이 바람직하다. 본 실시예에서, 종방향으로 연장된 리브(1a, 1b)의 면적은 약 336㎠이고, 원형 리브(1c)의 면적은 165㎠ (약 67%)이다.

제3도는 홈 또는 리브(1a, 1b 및 1c)의 상세 단면도이다. 본 실시예에서, 홈 또는 리브(1a, 1b 및 1c)의 단면은 제3도(a)에 도시된 바와 같이 폭(W)=8.2㎜와 깊이(d)=3.5㎜를 갖는 U자형 아치형 홈을 갖는다.

리브의 폭은 3㎜ 이상 20㎜ 이하가 바람직하고, 5㎜ 이상 15㎜ 이하가 더 바람직하며, 7㎜ 이상 12㎜ 이하가 가장 바람직하다. 리브의 깊이는 용기 내벽간의 거리의 0.5% 이상 20% 이하가 바람직하고, 2% 이상 10% 이하가 더 바람직하다. 리브의 폭이 20㎜를 초과하면 강성은 바닥 단부로부터 병 중앙부로 전달되지 않으며, 리브의 폭이 3㎜ 미만이면 성형 작업 중에 금속 주형으로의 전이가 곤란하다. 홈의 깊이가 내벽간의 거리의 20%를 초과하면 토너 토출이 방해된다. 깊이가 0.5% 미만이면 강성 증대 및 토너 해제 효과가 거의 제공되지 않는다. 본 실시예에서, 내벽간의 거리(내경)는 약 107㎜이고, 홈의 깊이는 약 3.3% 이다.

본 실시예의 토너 병(1)의 두께는 이하와 같이 결정된다. 먼저, 사출 단계에 의해 팽창되지 않는 개구(1d) 근방에서 두께는 2.0㎜이고, 또 팽창되지 않은 바닥부 근방에서 두께는 2.5㎜이다. 홈(1a, 1b 및 1c)을 갖는 팽창부에서, 두께는 종방향 부분의 원주에 대해 평균 0.8 내지 1.1㎜이고, 최소한 0.6㎜ 이상이다. 병의 중량은 196g이다.

병의 두께와 강성간의 관계에 대해서는, 원주에 대한 평균 두께를 조절하는 것이 바람직하다. 비록 얇은 부분이 있더라도 이에 인접한 부분이 두꺼우면 강성은 충분할 수 있다. 평균 두께와 강성간에는 큰 상호 관련성이 있다. 그 이유는 하기와 같다. 사출/연신/취입 방법이 병을 성형하기 위해서 사용되고, 사출 성형의 예비 성형물에는 원주 방향으로 대체로 균일한 두께가 제공된다. 취입 성형에 의해 마련되는 병은 있다고 해도 국부적인 두께 변화만을 갖는다. 따라서, 넓고 얇은 부분이 발생되지는 않는다. 병의 두께는 평균적으로 0.6㎜ 이상 3.0㎜ 이하이고, 최소 두께는 0.4㎜ 이상 2.5㎜ 이하이다. 평균 두께가 0.7㎜ 이상 2.0㎜ 이하, 최소 두께가 0.5㎜ 이상 1.5㎜이하가 보다 바람직하다. 평균 두께는 0.8㎜ 이상 1.2㎜ 이하, 최소 두께가 0.6㎜ 이상 1.0㎜ 이하가 가장 바람직하다.

본 실시예는 특히 토너의 내부 용적이 1000㎤ 이상 6000㎤ 이하일 때 사용가능하다. 1000㎤ 미만의 작은 용적을 갖는 병은 눌려서 나가는 공기의 양이 크지 않기 때문에 공급 작업 중에 병이 강하게 가압되더라도 토너의 분출을 초래하지는 않는다. 부가적으로, 그러한 소형 병에 있어서 강성은 충분하다. 내부 용적이 6000㎤을 초과하면 병을 화상 형성 장치에 장착하기 위해 거꾸로 세워질 때 조작성이 현저하게 저조해진다. 부가적으로는 사출-연신-취입 방법을 이용한 성형이 있다. 본 실시예에서의 병의 용적은 3630㎤이다. 병의 내부 용적은 병을 물로 충전시킴으로써 측정되며, 물의 중량은 비중으로 나누어진다.

토너 병의 내경은 40㎜ 이상 110㎜ 이하가 바람직하다. 내경이 40㎜ 미만이면 미세 분말성 토너의 토출이 곤란하다. 직경이 110㎜를 초과하면 사출/연신-취입 방법에 의한 성형이 곤란하다. 본 실시예에서 내경은 74.5㎜이다.

토너 병의 배럴(barrel) 직경은 80㎜ 이상 160㎜ 이하가 바람직하다. 직경이 80㎜ 미만이면 취입 단계 중에 방사상 방향으로의 팽창이 충분하지 않아 그 결과 상술한 두께에서의 불충분한 내충격성을 갖게 된다. 직경이 160㎜를 초과하면 취입 단계에 의한 성형이 곤란해진다. 부가적으로, 병의 조작성이 저조해지고, 이에 따라 비실용적이 된다. 본 실시예에서, 배럴 직경은 108.5㎜이다.

토너 병의 높이는 200㎜ 이상 450㎜ 이하가 바람직하다. 높이가 200㎜ 미만이면 연신 단계에서의 종방향 팽창이 불충분하며, 이에 따라 상술한 두께에는 충분한 내충격성이 제공되지 않는다. 높이가 450㎜를 초과하면, 사출/연신-취입 방법에 의한 성형이 곤란하다. 부가적으로, 화상 형성 장치에 병을 장착할 때 조작성이 현저하게 저조해지고, 이에 따라 비실용적이 된다. 본 실시예에서, 그 높이는 420㎜이다. 토너 병의 재료로서는 강성, 투명성, 저온에서의 내충격성 및 비용의 관점에서 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 임의의 공중합체가 바람직하다. 에틸렌 함량을 증대시키면 내충격성은 증대하지만 강성 및 투명성은 저조해진다. 본 실시예의 병의 경우에, 에틸렌 함량은 1.0% 이상 3.0% 이하이다. 이 함량은 1.3% 이상 2.5% 이하가 보다 바람직하고, 1.8% 이상 2.0% 이하가 가장 바람직하다. 에틸렌 함량이 3%를 초과하면 강성 및 투명성은 상술한 구조 및 두께를 갖더라도 충분하지 않다. 한편, 에틸렌 함량이 1.0% 미만이면 연신 및 취입 단계의 곤란성으로 인해 고화 속도가 낮아진다. 부가적으로, 내충격성이 불충분해서 낙하 실험에서 병이 파손된다.

토너 병의 제조에 대해 설명한다.

제4도는 사출 단계, 연신 또는 팽창 단계 및 위입 단계를 포함한 토너 병 제조 단계를 개략적으로 도시하고 있다. 제5도는 사출 단계에 의해 생성된 예비 성형물의 정면도이다. 여기서, 참조 부호 3은 예비 성형물을 나타내고, 4는 금속 주형, 4a는 사출 주형, 4b는 취입 주형 그리고 4c는 모든 단계에 공통된 네트(neck) 금속 주형이고, 4d는 탕구이고, 5는 연신 봉이다.

사출 단계에서, 수지 재료를 공지된 사출 성형 방법으로 도시되지 않은 분배기로부터 탕구(4d)를 통해 금속 주형 안으로 분사된다. 그 다음의 연신 단계에서, 예비 성형물(3)은 취입 금속 주형 안으로 분사된다. 그 다음의 연신 단계에서, 예비 성형물(3)은 취입 금속 주형(4b)으로 운반되고, 이 예비 성형물은 연신 봉(5)에 의해 종방향으로 팽창된다. 추입 단계에서, 압축 공기가 예비 성형물(3) 안으로 주입되어 취입 주형(4b)에 의해 소정 형상의 병을 제공하며, 이 취입 주형(4b)에는 주연 방향으로 연장된 돌출부와 원주 돌출부의 반대쪽 대향 측면들 상에 종방향으로 연장된 돌출부가 제공된다.

주형(4b)의 내부 형상이 병으로 전사됨으로써 제1도의 병을 제공한다.

주형(4b)은 두 부분으로 분할되고 취입 방향에 수직한 방향으로 제거된다.

예비 성형물(3)은 병의 최종 높이(H)보다 낮은 높이(h)를 갖는다. 이렇게 함으로써, 팽창에 의해 신축성(stretch)이 증대된다. 병의 재료가 프리프로필렌 수지인 경우에 높이비(H/h)는 1.2 이상 2.5 이하가 바람직하다. 높이비가 1.2 미만이면 상술한 두께로는 충분한 내충격성이 제공되지 않는다. 이 비가 증대하면서 내충격성은 증대되지만 폴리프로필렌 수지인 경우에 이것을 2.5배 이상으로 팽창시키는 것은 곤란하다. 본 실시예에서, 예비 성형물의 높이(h)는 183㎜이고, 병의 높이(H)는 420㎜이며, 그 비(H/h)는 2.3이다.

예비 성형물의 두께(t)는 비(H/h)와 병의 최종 두께에 따라 적절하게 결정된다. 그러나, 음료용의 병과 같은 통상적인 병에 비해서 그것은 비교적 큰 두께를 가지며, 이에 따라 t는 5㎜ 이상 10㎜ 이하가 바람직하다. 본 실시예에서 예비 성형물의 두께는 6.5㎜이다.

개구(1d)에 인접한 부분과 바닥부(1e)에 인접한 부분은 팽창되지도 않고 취입되지도 않으며, 이에 따라 그 두께가 비교적 크다. 이들 부분 외의 병의 대부분은 팽창 및 취입되어 작은 두께로 된다. 본 실시예의 토너 병의 중량은 195g이다. 제10도와 더불어 이하에 설명될 동일 용적을 갖는 종래의 토너 병은 225g이고 재료의 감소량은 13%로 크게 감소된다.

토너 병의 캡의 구조를 설명한다.

제6도는 본 실시예에서 사용된 토너 병의 캡의 분해 사시도이다. 본 도면에서, 참도 부호 2a는 레버, 2b는 캡의 외부 프레임, 2c는 회전식 셔터, 2d는 고정식 셔터, 2e는 회전식 셔터의 부채꼴 개구, 2f는 고정식 셔터의 부채꼴 개구, 2g는 클로우(claw), 2h는 밀봉 부재, 2i는 가스켓이다.

고정식 셔터(2d)는 2개의 클로우(2g)에 의해 캡의 외부 프레임(2b)에 고정된다. 회전식 셔터(2c)는 캡의 외부 프레임(2b)에 대해 회전 가능하다. 이들은 외부 프레임(2b) 안으로 결합되어 그 부채꼴 개구(2e, 2f)가 정렬되지 않게한다.

회전식 셔터(2c)와 고정식 셔터(2d) 사이에는 밀봉 부재(2h)가 개재되어 밀봉을 유지시킨다. 밀봉 부재(2h)는 기밀 밀봉을 유지시키는 기능과 회전식 셔터의 원활한 개폐를 허용하는 기능을 갖도록 하기 위해서 필요하다. 이러한 목적을 위해, 재료는 발포 폴리에틸렌 재료, 발포 폴리프로필렌 재료, 발포 폴리스티렌, 또는 다양한 고무 스폰지가 바람직하다. 이 재료는 고밀도 폴리우레탄 발포 재료로 되는 것이 가장 바람직하다. 본 실시예에서, 3.0㎜ 두께를 갖는 폴리에틸렌 발포체가 사용된다.

본 발명에 따라서, 토너 토출 개구의 면적이 병의 내부 용적에 비해 비교적 작더라도 토너는 원활하게 토출될 수 있다. 특히, 본 실시예의 이점은 병의 토출 개구의 면적(a)(㎠)과 내부 용적(W)의 비(W/a)가 작을 때 특히 현저하다. 이러한 작은 개구의 경우에 있어서, 병이 사용되지 않고, 즉 토너가 충전된 상태로 운반 또는 보관되면 토너가 덩어리질 수 있다. 이것이 발생하면, 토너를 원활하게 토출하는 것이 곤란해진다. 본 실시예에서, 부채꼴 개구(2e, 2f)의 면적(a)은 10.8㎠이고, 병의 내부 용적은 전술한 바와 같이 3630㎤이고, 따라서 비(W/a)는 336이다.

제7도는 캡(2)이 병(1)에 기밀 밀봉되는 상세 단면도이고, 제8도는 상부 평면도이다.

암나사가 외부 프레임(2b)의 내부에 제공되고, 토너 병의 수나사와 나사 결합한다. 가스켓(2i)은 상기 병의 개방 단부 표면(1g)과 상기 캡 사이에 삽입하는 것이 양호하다. 가스켓(2i)의 적절한 재료로서, 적절한 경도의 다양한 고무 재료 또는 탄성 중합체가 있다. 본 실시예에서는, 상기 재료는 2㎜의 두께와 60도의 고무 경도를 갖는 올레핀 탄성 중합체이며, 고정식 셔터로써 상호 성형된다. 상기 고무 경도는 JIS-K-6130에서 규정된 A형 스프링 경도 시험기(tester)에 의해 결정된다. 체적 평균 입자 크기가 12㎛인 1500g의 토너가 토너 병 내로 충전되고, 캡과 토너 병 사이에 있는 가스켓(2i)으로써 캡이 토너 병에 나사 결합된다.

캡(2)과 병(1) 사이의 밀봉 특성을 유지하기 위해, 상기 표면의 평활도는 적절한 수준이어야 한다. 본 실시예에 있어서, 단부 표면의 표면 조도는 0.25㎜이고, 적절한 밀봉 특성을 다양한 시험에서 알 수 있었다.

캡(2)은 그립부 또는 핸들(2a)을 구비하고 있다. 이것을 조작함으로써 회전식 셔터(2c)는 개폐된다. 한편, 상기 병의 단면 형태는 제8도에 도시된 바와 같이 둥근 코너를 갖는 거의 정사각형 형태이다. 따라서, 견고히 나사 결합된 캡(2)으로써 하나의 병을 포장하기 위해, 핸들(2a)은 상기 정사각형의 대각선과 정렬되는 것이 편리하다. 특히, 병(1)에 대한 핸들 레버(1a)의 각도(θ)는 본 실시예에서는 45±7도이다. 병과 캡의 나사들은 12㎜의 리드(lead)를 갖는 3중 나사(3-lead screw)이고, 따라서 상기 병의 단부 표면으로부터 상기 나사의 초기 단부로의 거리(L)는 ±0.23㎜내의 공차 내에서 형성된다. 토너 병에 대한 본 실시예에 있어서, 상기 거리(L)는 ±0.20㎜내이다. 따라서, 상기 레버(2a)는 45±6도의 범위 내에 있다. 여기서, 상기 캡을 병에 나사 결합하기 위한 토오크는 200㎏·㎝이다.

본 실시예에서, 회전식 셔터는 캡에 내장되고, 상기 셔터는 레버(2a)로써 상기 캡을 회전시킴으로써 개폐된다. 따라서, 캡의 이완을 방지하기 위해 회전 스토퍼 기구가 제공되는 것이 바람직하다. 제6도에 도시된 바와 같이, 스토퍼(1h)가 토너 병의 개구에 인접하게 제공되고, 스토퍼(2j)가 캡(2)의 외부 프레임(2b) 내부의 토너 병의 단부에 인접하게 제공된다. 스토퍼 돌출부를 장착하는 각도 위치는 상기 캡이 완전히 토너 병에 나사 결합된 후, 즉 토너 병의 단부 표면(1g)이 가스켓(2i)에 밀폐 접촉된 후 이것들이 결합되도록 설정된다.

제2도에 도시된 바와 같이, 스토퍼 돌출부와 같은 큰 돌출부가 제공되다 하더라도, 후방측 즉 상기 병의 내부는 매끄럽다. 전술한 토너 병을 이용하여 상기 토너를 화상 형성 장치의 주 조립체 내로 공급하는 공정에 대해 이후 설명할 것이다.

제9도는 토너 병이 화상 형성 장치의 토너 수납기 개구로 장착되는 것을 도시한 사시도로써, 이 도면에서 도면 부호 5는 화상 형성 장치의 주 조립체, 5a는 토너 공급 개구, 5b는 이물질 또는 사용자의 손가락이 상기 장치 내로 유입도는 것을 방지하기 위한 격자(lattice), 그리고 5c는 돌출부이다.

토너 병이 운반되거나 또는 단순히 보관 유지될 때, 상기 토너는 진동 등에 의한 공기의 유출로 인해 굳어질(cake) 수가 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 토너 병을 10분 동안 진동시킨 후 시험을 수행한다.

토너를 공급하기 전에, 토너가 공기를 함유하도록 토너 병을 흔들어 준다. 상기 토너의 겉보기 밀도(apparent density)를 감소시키기 위해, 즉 그 유동성을 증가시키기 위해 덩어리진 토너를 해제시키도록 상기의 작업이 수행된다. 상기 토너가 흔들렸을때, 토너 병의 내부 표면으로부터 돌출된 리브(1a, 1b, 1c)는 공기와 토너 입자를 혼합하는 데에 효과적이고, 따라서 해제 또는 비고착(uncaking)을 증진시킨다. 토너 해제의 관점에서, 상기 병의 종방향에 거의 수직한 리브는 종방향으로 연장하는 리브(1a, 1b)보다 훨씬 더 기여하게 된다.

이어서, 토너 병은 회전 전복되어 상기 캡 측을 하방으로 향하게 하고, 화상 형성 장치(5)의 토너 공급 개구 상에 장착된다. 이렇게 함으로써, 회전식 셔터의 리세스(2k)는 화상 형성 장치의 돌출부(5c)와 결합된다. 이어서, 사용자는 상기 캡을 핸들로써 회전시킨다. 상기 회전식 셔터(2c)는 화상 형성 장치에 고정되고, 고정식 셔터(2d)는 클로우(2g)에 의해 캡의 외부 프레임(2b)에 고정된다. 상기 회전은 소정의 각도로 이를 회전시킨다. 그 결과, 회전식 셔터의 섹터 개구(2e)와 고정식 셔터의 섹터 개구(2e)는 토너 병 내의 토너가 화상 형성 장치 내로 낙하하도록 정렬된다.

전술한 바와 같이, 토너 병의 두께는 상대적으로 작아서, 토너 공급 중에 토너 병 내의 토너 입자의 운동은 충분히 관측될 수 있고, 따라서 토너 공급의 종료가 관측될 수 있다.

상기 공급 작동 전에 상기 병을 흔드는 작용과 상기 리브의 보조 토너 해제 효과에 의해, 상기 토너는 높은 유동성을 나타내기에 충분한 공기를 함유함으로써 병 내의 모든 토너는 대략 20 초 동안 배출될 수 있다. 토너 병의 개구에 인접한 내부 표면은 그 외부 표면에 돌출부 및 수나사를 제공함에도 불구하고 매끄럽게 된다. 상기의 사항은 토너의 원활한 배출에 또한 도움이 된다. 종료 후에도 병 내에 잔류하는 토너는 대략 1 내지 5g이다. 상기 병의 개구에서의 메움 작용(막힘작용)은 더 이상 발생하지 않는다.

토너 공급 중에, 즉 셔터가 개방될 때, 상기 병은 손에 의해 강한 힘으로써 압착되지만, 거의 변형을 일으키지 않으므로 충분한 강성을 가지고, 따라서 상기 토너는 분출되지 않는다.

토너 배출이 종료된 후, 레버는 반대 방향으로 회전하여 상기 셔터를 밀폐시킨다. 이후, 토너 병은 화상 형성 장치로부터 제거된다. 이러한 사항은 토너 보충 공정의 말기이다.

시험 결과에 대해 이후 설명할 것이다.

토너 병은 운반 도중에 낙하 충격 또는 외부 상태의 진동에 대해 견딜 수 있는 지에 대해 조사(check)하도록 시험이 수행된다.

낙하 시험을 위해 소정량의 토너가 토너 병에 충전되고, 이 토너 병은 패키지내에 포장된다. 외부 패키지는 (함께 낙하하는) 이러한 토너 병 패키지의 케이스(8)에 사용된다. 상기 샘플은 12시간 이하 동안 -5℃의 조건하에서 남아 있게 되고, 이후 낙하 시험이 수해되었다. JIS-Z-0202에 부합되도록 상기 시험의 절차가 수행되었다. 높이는 60㎝이었다. 낙하 방향은 1개의 코너와 3개의 에지와 6개의 면이었다. 샘플은 이러한 순서로 10회 낙하하였다. 그 결과, 토너 병의 파손, 토너의 누설 또는 캡 이완 등과같은 문제점은 전혀 발생하지 않았다.

상기 토너 병이 감압된 수변 상태에 있을 때의 시험이 수행되었다. 토너 병은 소정량의 토너로 충전되고, 캡은 밀폐된다. 460㎜Hg의 압력 하에 30 분 동안 2회 노출되었다. 그 결과, 토너 병의 파손, 토너의 누설 또는 캡 이와 등과 같은 문제점은 발생하지 않았다.

토너 병이 고온, 다습의 주변 상태에 있을 때의 시험이 또한 수행되었다. 토너 병은 소정량의 토너로 충전되고, 캡은 밀폐된다. 45℃의 온도와 85%의 상대 습도 하에 12시간 동안 노출되었다. 그 결과, 토너 병의 파손, 토너의 누설 또는 캡 이완 등과 같은 문제점은 전혀 발생하지 않았다.

비교예

제10도는 비교예에 의한 토너 병의 사시도이다. 제11도는 상기 비교예의 토너 병의 나사 부분의 상세 단면도이다.

본 예에 있어서, 리브 또는 홈은 상기 병의 길이에 거의 수직한 방향으로만 연장된다. 두께가 1.0㎜ 또는 그 이상이다. 상기 홈의 단면적은 제3도(a)에 도시된 바와 같다.

제12도는 비교예에서의 토너 병 제조 공정을 개략적으로 도시하고 있다. 상기 공정은 소위 파리손 단계와 취입 단계를 포함하는 소위 직접 취입 방법이다. 거의 원통형의 파리손이 압착 배출되고, 상기 파리손이 연질인 동안 금속 주형 사이에 개재된다. 압축 공기가 상기 파리손 내로 주입되어 이를 팽창시키고, 따라서 이를 금속 주형으로 전사하여 상기 병을 제조한다. 이러한 경우, 병과 주둥이 부분은 제거되어야 할 파리손을 돌출시킨다. 특히 주둥이 부분에 있어서, 레버의 각도 위치를 만족시키기에 필요로 하는 정밀도가 요구된다. 그러므로, 상기 파리손의 절단 후에 마무리 공정을 수행하는 것이 필요하다.

이러한 제조 공정에서 제11도에 도시된 바와 같이 병의 내부에 홈 및 돌출부가 있으므로써, 개구에 인접한 나사 및 돌출부에서의 두께를 조절할 수 없다. 따라서, 토너가 배출된 후, 상기 토너는 홈 내에 정체하게 되어 토너의 잔류 량은 증가하게 된다. 상기 홈으로 인하여 메운 작용이 발생하려 한다.

이후, 비교예의 평가에 대해 설명할 것이다.

상기 두께가 크므로, 관측은 용이하지 않으며, 따라서 토너 배출 중에 상기 병 내의 토너의 운동을 관측하기가 어렵다. 비교예에서는 오직 수직 리브 만이 있으므로, 토너 해제 효과는 상기 비교예에서 양호하게 수해된다. 이러므로써, 토너 분말은 충분한 양의 공기를 함유하게 되고, 따라서 모든 토너들이 대략 20초 동안 배출될 수 있도록 그 유동성은 양호하게 된다.

토너 병의 개구에 인접한 내부 표면은 제11도에 도시된 바와 같이 매끄럽지 못하므로, 배출 작용의 종료 후에 잔류하는 토너의 양은 5 내지 10g이 된다. 토너 병이 배출 시작 전에 충분히 흔들리지 않을 때, 때때로 토너의 메움 작용이 발생하고, 병의 개구에 인접한 내부 표면 내의 돌출부 또는 홈으로부터 상기 메움 작용이 시작되게 된다.

토너 공급 중에, 셔터가 개방될 때, 상기 병은 손에 의해 견고히 압착되었다. 병의 두께는 비교예에서보다 크며, 따라서 충분한 강성을 나타내고 결국 큰 변형은 발생하지 않는다. 상기 토너는 분출되지 않는다.

병의 두께가 상기 실시예와 동일한 때, 상기 강성은 수직 리브만으로는 충분하지 않게 되어 상기 병이 손에 의해 견고히 압착될 때 충분히 변형되므로, 그 결과 상기 토너는 분출되게 된다.

상기 비교예의 토너 병을 이용하여 동일한 낙하 시험, 감압 시험, 고온 및 다습 시험을 수행하였다. 토너 병의 파손, 토너의 누설 또는 캡 이완 등과 같은 문제점은 발생하지 않았다.

다소 작은 직경을 가지며, 다른 모든 나머지는 상기 실시예와 동일한 병의 경우, 감압 시험과 고온 및 다습 시험에서는 전혀 문제점이 없었다. 그러나, 낙하 시험 중에 토너 병은 파손되었고, 파손에 의해 토너는 누설되었다.

다른 실시예

제3도(b) 및 제3도(c)는 다른 실시예에 의한 리브의 단면 형상을 도시하고 있다. 상기 리브의 형상은 제3도(a)의 형상으로 제한되지 않는다. 제3도(b)에 도시된 바와 같이 직선형 또는 아치형 곡선이거나, 또는 제3도(c)에 도시된 바와 같이 V자형 일 수도 있다. 특히, 제3도(b)에 있어서, 폭(w)이 8.2㎜이고 깊이(d)가 3.5㎜일 때, 직선부의 깊이(d')는 대략 1.0㎜가 바람직하다. 제3도(c)에 있어서, 폭(w)이 대략 8.2㎜이고 깊이(d)가 3.5㎜라면 제3도(a)에서와 같은 동일한 작용 효과가 제공될 수 있다.

상기 캡은 회전식 셔터로 제한되는 것은 아니고, 전체 개구가 개방되는 활주식 셔터일 수도 있다.

전술한 실시예에 있어서, 병의 재료는 폴리프로필렌 수지이었으나, 다른 플라스틱 재료도 사용할 수 있다. 이들 중에서, 폴리에스터 수지가 특히 바람직하였다.

폴리에스터 수지가 사용될 때, 병의 높이는 예비 성형물의 높이의 2배 내지 3배 사이인 것이 양호하고, 이는 상기 폴리에스터 수지 재료가 높은 자기 경화 특성을 가지고 폴리프로필렌 재료보다 잘 팽창될 수 있기 때문이다. 이와는 반대로, 상기 팽창이 2배 이내인 경우에는 충분한 내충격 성능이 제공될 수 없다.

본 발명의 실시예들은 다음과 같은 작용 효과들을 제공한다.

(1) 토너 병의 두께는 상대적으로 작을 수 있으므로, 사용되는 플라스틱의 양이 절감될 수 있다(원천 감소).

(2) 상기 작용 효과(1)에 의해 비용이 감소될 수 있고, 사출/연신/취입 방법에 의해 파리손 절단 개구의 단부 표면 마무리 작업이 불필요하게 되므로 토너 병의 제조 비용이 추가적으로 절감되게 된다.

(3) 토너 병의 강성이 증가되므로, 토너 공급 작동 중에 토너 병이 견고히 압착된다 하더라도 토너 분출이 방지될 수 있다.

(4) 토너 병의 투명성이 상기 작용 효과 (1)에 의해 증가되므로, 상기 병 내의 토너는 토너 공급 작동 중에 관측될 수 있다.

(5) 토너병 개구의 나사의 정밀도가 향상되므로 캡과 병 본체 사이로부터의 토너 누설이 방지될 수 있다.

(6) 토너 병 개구에서의 나사의 정밀도가 향상되어 캡의 각도 위치의 위치 정밀도가 향상될 수 있다.

비록 본 발명이 개시된 구조를 참고하여 설명되었지만, 설명된 상세한 설명 부분으로만 한정되지는 않으며, 본 적용예는 개량의 목적 또는 후속 특허 청구의 범위 내에 속하는 이러한 변경 또는 수정을 포함하고자 한다.

Claims (7)

1. 토너 분말로써 충전된 토너 병을 제조하는 방법에 있어서,

   개구를 갖는 에비 성형물을 사출 성형하는 단계와,

   연신 봉에 의해 예비 성형물을 팽창시키는 단계와,

   상기 병의 종방향 중간 부분에 상기 병의 종방향과 교차하는 방향으로 연장하는 돌출부 또는 홈을 구비하고 상기 돌출부 또는 홈에 비해 상기 개구로부터 더 먼 부분 및 더 가까운 부분에 상기 종방향으로 연장하는 복수의 돌출부 또는 홈을 구비하는 병을 형성하도록 팽창된 예비 성형물을 취입하는 단계와,

   토너 분말을 상기 병으로 도입시키는 단계와,

   병의 개구를 밀폐하도록 캡을 상기 병의 개구에 부착하는 단계를

   포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 병은 폴리프로필렌 수지 재료로 만들어지고, 상기 병의 높이는 예비 성형물의 높이의 1.2배 이상 및 2.5배 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 병은 폴리에스터 수지 재료로 만들어지고, 상기 병의 높이는 예비 성형물의 높이의 2.0 배 이상 및 3.0 배 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 병은 개구에 인접하게 나사형 돌출부를 갖고, 상기 돌출부에 해당되는 상기 병의 내부 면은 매끄러운 면인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 캡은 상기 돌출부에 장착되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 병의 형상을 결정하는 주형이 취입 단계에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 리브가 주형에 의한 취입 성형 단계중 병에 성형되는 것을 특징으로 하는 방법.