KR100779452B1 - 토너 자동 공급기 - Google Patents

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KR100779452B1
KR100779452B1 KR1020070009882A KR20070009882A KR100779452B1 KR 100779452 B1 KR100779452 B1 KR 100779452B1 KR 1020070009882 A KR1020070009882 A KR 1020070009882A KR 20070009882 A KR20070009882 A KR 20070009882A KR 100779452 B1 KR100779452 B1 KR 100779452B1
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박영대
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마그닉스엔지니어링 (주)
박영대
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Abstract

본 발명은 토너를 저장하여 카트리지 및 그 밖의 용기에 신속하고 용이하게 경제적인 방법으로 공급하여 채울 수 있는 토너 자동 공급기에 관한 것이다.
본 발명의 토너 자동 공급기는 개구된 상단으로부터 하단을 향해 점차적으로 수렴되는 측벽에 의해 내부에 수용공간이 형성되는 상광하협 구조의 호퍼; 상기 호퍼를 진동시키기 위해 구성되는 하나 이상의 진동기; 상기 호퍼의 하단에 바닥 및 측면들이 밀폐되고 상측의 개방되어 내부에 배출통로가 형성된 홈통; 상기 홈통의 일단으로부터 외측으로 연장되는 배출관과, 이 배출관의 단부에 접속되고 하방으로 출구가 형성된 배출구가 구비된 배출부재; 상기 홈통의 내부에 설치되어 배출부재측으로 미립자 물질을 이송시키는 이송 스크류, 상기 이송 스크류가 결합되는 구동축, 상기 이송 스크류 및 구동축을 회동시키도록 상기 구동축상에 구동부가 구비된 이송 컨베이어; 상기 호퍼, 홈통, 배출부재 및 이송 컨베이어가 내설되고 배출부재가 노출되는 개구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 저부가 안착되도록 설치되어 하중을 검출하는 로드 셀; 및 상기 로드 셀로부터 검출된 신호를 인가받아 호퍼내에 수용된 미립자 물질의 중량 및 배출구로 배출되는 미립자 물질의 중량을 검출하고 이송 컨베이어의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 배출구의 하측에 위치된 카트리지 또는 용기를 좌우방향으로 구동시켜 토너가 분산되어 등분포되게 채워지도록 상기 제어부와 전기적으로 접속되는 분배기를 더 포함한다.
이에 따르면, 토너와 같은 미립자가 자동적으로 주입되므로 주입과정이 매우 편리하고, 주입과정에서 미립자의 이탈을 방지할 수 있으므로 작업환경이 청결해지게 될 뿐만 아니라 로드 셀에 의해 감지되는 전체 중량에서 배출되는 미립자의 양을 검출하여 정량의 미립자를 주입할 수 있는 효과가 있다.
토너, 자동 공급기, 호퍼, 로드 셀, 카트리지, 진동기, 분배기

Description

토너 자동 공급기{AUTOMATIC TONER FILLING MACHINE}
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 전체적인 구성을 나타내는 사시도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 호퍼측을 분리한 사시도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 배출부재측을 분리한 사시도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 이송 컨베이어 설치구조를 설명하기 위한 단면도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 진동기를 설명하기 위한 사시도,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 배출안내지그를 나타내는 사시도,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기에서 분배기의 일 예를 나타내는 사시도,
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기에서 분배기의 다른 예 를 나타내는 사시도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 카트리지 110: 호퍼
111: 측벽 120: 홈통
130: 진동기 131: 캠축
132: 연결대 133: 진동축
134: 가압부재 140: 배출부재
142: 배출관 144: 배출구
150: 이송 컨베이어 152: 이송 스크류
154: 구동축 156: 구동부
157: 지지하우징 159: 오일 시일
160: 하우징 162: 커버판
170: 로드 셀 180: 제어패널
182: 입력버튼부 184: 디스플레이부
190: 풋 스위치 210: 분배기
211: 케이스 212: 구동모터
213: 구동풀리 214: 타이밍벨트
215: 종동풀리 216: 구동판
217: 안내부재 218: 이동판
219: 이동거리조절수단 220: 배출안내지그
222: 삽입홈 230: 지지장치
232: 가이드레일 234: 안내판
236: 판고정부재
본 발명은 토너 자동 공급기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 프린터, 복사기 등에 이용되는 토너를 저장하여 카트리지 및 그 밖의 용기에 신속하고 용이하게 경제적인 방법으로 공급하여 채울 수 있는 토너 자동 공급기에 관한 것이다.
일반적으로 토너와 같은 미세한 입자를 소정 용기에 채우거나 보충하는 작업을 수작업에 의존할 경우 매우 번거롭고 많은 시간이 소요되므로, 최근에는 이와 같은 작업을 간편하게 수행할 수 있는 장치가 제안되어 왔다.
예컨대, 미국특허 제3,664,385호, 미국특허 제4,305,529호, 미국특허 제6,000,446호, 및 미국특허 제6,722,406호에는 수작업에 의하지 않고 토너와 같은 미립자를 공급하는 장치들이 제시되어 있다.
이와 같이 제시된 장치들은 토너와 같은 미립자를 분배할 수 있는 기능은 어느 정도 수행할 수 있지만, 비교적 많은 공간을 차지하고, 고가이며, 운용 및 청소가 어려운 문제점이 있었다.
그리고 종래의 장치들은 공급장치의 출구로 토너와 같은 미립자가 배출되면 소정 용기에 미립자를 받게 되는데 이때 용기에 채워지는 미립자의 양을 측정하기 위한 방법으로 저울과 같은 측정도구상에 용기를 안착시킨 상태에서 미립자를 공급받음으로서 정해진 양을 용기내에 수용시키게 된다.
그러나 이와 같은 투입방법은 사용자가 상당한 주의를 기울여야 할 뿐만 아니라 정확한 양을 주입하기가 매우 어렵고, 주입과정에서 미립자의 이탈에 따른 소실량이 많고 작업환경이 불량하게 되는 문제점이 있다.
특히 프린터나 복사기의 카트리지와 같이 토너의 수용공간이 수평방향으로 길게 형성된 경우 토너를 수평방향을 따라 등분포되게 주입할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 토너를 저장하여 카트리지 및 그 밖의 용기에 신속하고 용이하게 공급하고 정량으로 안정되게 채울 수 있는 토너 자동 공급기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 토너를 수용공간에 등분포되게 주입할 수 있는 토너 자동 공급기를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 토너 자동 공급기는 수용된 토너를 배출하여 정해진 용기에 채울 수 있는 토너 자동 공급기에 있어서, 개구된 상단으로부터 하단을 향해 점차적으로 수렴되는 측벽에 의해 내부에 수용공간이 형성되는 상광하협 구조의 호퍼; 상기 호퍼를 진동시키기 위해 구성되는 하나 이상의 진동기; 상기 호퍼의 하단에 바닥 및 측면들이 밀폐되고 상측의 개방되어 내부에 배출통로가 형성된 홈통; 상기 홈통의 일단으로부터 외측으로 연장되는 배출관과, 상기 배출관의 단부에 접속되고 하방으로 출구가 형성된 배출구가 구비된 배출부재; 상기 홈통의 내부에 설치되어 상기 배출부재측으로 미립자 물질을 이송시키는 이송 스크류, 상기 이송 스크류가 결합되는 구동축, 상기 이송 스크류 및 상기 구동축을 회동시키도록 구동부가 구비된 이송 컨베이어; 상기 호퍼, 상기 홈통, 상기 배출부재 및 상기 이송 컨베이어가 내설되고 배출부재가 노출되는 개구가 형성된 하우징; 상기 하우징의 저부가 안착되도록 설치되어 하중을 검출하는 로드 셀; 및 상기 로드 셀로부터 검출된 신호를 인가받아 상기 호퍼내에 수용된 미립자 물질의 중량 및 상기 배출구로 배출되는 미립자 물질의 중량을 검출하고 이송 컨베이어의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 배출구의 하측에 위치된 카트리지 또는 용기를 좌우방향으로 구동시켜 토너가 분산되어 등분포되게 채워지도록 상기 제어부와 전기적으로 접속되는 분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 호퍼의 재질은 폴리우레탄일 수 있다.
또한, 상기 진동기는 상기 구동축상에 편심지게 일단이 결합되는 캠축; 상기 캠축의 타단에 접속되는 연결대; 상기 연결대에 접속되어 정역 회동되도록 하우징상에 설치되는 진동축; 및 상기 진동축상에 접속되어 연동되면서 상기 호퍼의 외면에 진동력을 인가시키도록 구성된 가압부재를 포함할 수 있다.
한편, 상기 가압부재는 중앙부가 진동축에 결합된 가압부의 상하단에 호퍼의 측벽 표면과 접촉되도록 회동 가능하게 롤러가 설치될 수 있다.
그리고, 상기 배출구는 원추 형상으로 형성되어 일측에 상기 배출관의 단부에 접속되는 연결부가 형성되고, 하단 출구측 외면상에 다단의 연결턱을 갖는 배출부가 형성되며, 상측 개구부에 개폐 가능한 배출구커버가 결합 구성될 수 있다.
또한, 상기 하우징상에는 제어부, 이송 컨베이어의 구동을 제어하는 버튼, 속도조정레버, 자동/수동 절환레버, 전원 온/오프 버튼, 토너의 배출량을 입력, 제어하기 위한 입력버튼부, 비상정지스위치, 각종 램프, 및 디스플레이부를 포함하는 제어패널이 구비되어 입력신호에 따라 제어부의 제어하에 정해진 동작이 수행되도록 될 수 있다.
그리고, 상기 로드 셀측에는 제어부와 전기적으로 접속되어 이송 컨베이어의 구동을 제어하는 풋 스위치가 연결 구성될 수 있다.
한편, 상기 구동부는 감속기가 구비된 가변 속도 구동모터; 상기 가변 속도 구동모터의 축상에 결합되는 구동풀리; 상기 구동풀리에 일측이 접속되는 타이밍 벨트; 및 상기 타이밍 벨트의 타측이 접속되도록 구동축상에 설치되는 종동풀리를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 홈통상에 결합된 지지하우징의 내주면상에 베어링에 의해 회전 가능하게 설치된 구동축의 내측 단부에는 상기 지지하우징의 내주면과 기밀적으로 설치되어 토너의 누출을 차단시키는 오일 시일이 구성될 수 있다.
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한편, 상기 분배기상에 위치된 카트리지가 좌우 이동되더라도 배출구로 토출되는 토너가 등분포되어 수용되도록 상광하협 구조의 수평 주입구가 형성되고 그 하단이 상기 카트리지의 수평 주입측에 삽입되는 배출안내지그가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 배출안내지그는 상기 카트리지에 삽입된 상태에서 배출구측으로 용이하게 삽입, 설치되도록 최초 삽입 위치에 해당되는 내측 일단에 삽입홈이 요입되고, 전면 양측에 전방으로 전도되지 않도록 지지턱이 돌출될 수 있다.
한편, 상기 카트리지의 크기에 따라 지지위치의 조절이 가능하도록, 상기 이동판상에 설치되는 한 쌍의 가이드레일, 상기 가이드레일상에서 이동 가능하게 설치되고 카트리지의 배면이 지지, 안착되는 지지판, 상기 지지판의 위치를 가이드레일상에 고정시키도록 체결되는 판고정부재가 구비된 지지장치를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 분배기는 직육면체 형상으로 형성되고 상면 길이방향으로 이동홈이 천공된 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되고 모터축상에 구동풀리가 결합된 구동모터; 상기 구동풀리에 일측이 걸림되는 타이밍벨트; 상기 타이밍벨트의 타측이 걸림되도록 구동풀리와 일정 거리로 이격되는 동일 선상의 케이스상에 설치되는 종동풀리; 상기 타이밍벨트에 고정되어 좌우 이동되는 구동판; 상기 구동판의 좌우 이동을 안내하기 위한 안내부재; 및 상기 구동판과 접속되고 그 상면상에 안착되는 카트리지를 좌우 이동시키도록 케이스의 상면상에 이동 가능하게 설치된 이동판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 케이스의 내부에는 구동판의 좌우 이동거리의 조정이 가능하도록 상기 구동판과 접촉시에 구동모터의 회전방향을 절환시키는 신호가 생성되는 리미트 스위치가 이동 가능하게 설치될 수 있다.
그리고, 상기 분배기는 직육면체 형상으로 형성되고 상면 길이방향으로 이동홈이 천공된 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되는 구동모터; 상기 구동모터의 축상에 설치되고 지지너트에 의해 회동 가능하게 지지되는 리드 스크류; 상기 리드 스크류상에 체결되는 너트부와 이 너트부에 연장되어 이동홈상으로 돌출되는 접속부가 구비된 구동부재; 및 상기 구동부재와 접속되고 그 상면상에 안착되는 카트리지를 좌우 이동시키도록 케이스의 상면상에 이동 가능하게 설치된 이동판을 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 전체적인 구성을 나타내는 사시도이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 호퍼측을 분리한 사시도이다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기는 토너와 같은 미립자를 저장, 배출시켜 정해진 용기에 주입시킬 수 있도록, 호퍼(110), 홈통(120), 진동기(130), 배출부재(140), 이송 컨베이어(150) 및 제어부(미도시)가 구비되고, 상기 장치들이 수용되는 하우징(160), 하우징(160)의 저부가 안착되도록 설치되어 자중을 검출하는 로드 셀(170)이 포함 구성된다.
배출부재(140)의 배출측에 위치된 카트리지(10) 또는 용기를 좌우방향으로 구동시켜 배출되는 토너가 분산되어 등분포되게 채워지도록 상기 제어부와 전기적 으로 접속되는 분배기(210)가 더 구성된다.
호퍼(110)는 개구된 상단으로 하단을 점차적으로 수렴되는 측벽(111)에 의해 내부에 수용공간이 형성된 상광하협 구조를 갖도록 박판의 판형부재에 의해 형성되어 후술되는 하우징(160)상에 설치된다.
그리고 본 실시예에서 호퍼(110)는 대략 사각뿔 형태로 형성되지만 토너의 저장 및 배출이 가능한 구조라면 다양한 형태로 구성될 수 있고, 그 재질은 바람직하게 폴리우레탄 소재의 플레이트이지만 이에 제한되지 않고 일정한 탄성을 갖고 표면 마찰계수가 작은 재질이라면 선택적으로 채용될 수 있을 것이다.
홈통(120)은 호퍼(110)의 하단에 바닥 및 측면들이 밀폐되고 상측이 개방되어 내부에 배출통로가 형성된 것으로, 대략 파이프 형상을 갖되 호퍼(110)와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 배출부재측을 분리한 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 배출부재(140)는 홈통(120)의 일단으로부터 외측으로 연장되는 배출관(142)과, 이 배출관(142)의 단부에 접속되고 하방으로 출구가 형성된 배출구(144)가 구비된다.
배출관(142)은 파이프 형상으로 형성되고, 배출구(144)는 통상의 깔대기 형상과 유사한 원추 형상으로 형성되어 일측에 상기 배출관(142)의 단부에 접속되는 연결부(144a)가 형성되고, 하방으로 출구를 갖는 배출부(144b)가 돌출되며, 상측 개구부에 개폐 가능한 배출구커버(144c)가 결합된 것으로, 배출관(142)을 통해 수평 이송되는 토너를 직교되는 하방으로 낙하, 배출시키는 기능을 수행하게 된다.
배출구(144)의 배출부(144c)에는 다양한 용기의 투입측에 삽입되거나 끼워져 결합되도록 직경이 서로 다른 다단의 연결턱이 형성된다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 이송 컨베이어 설치구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 진동기를 설명하기 위한 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 이송 컨베이어(150)는 홈통(120)의 내부에 설치되어 배출부재(140)측으로 미립자 물질을 이송시키도록 대략 코일 형태로 형성된 이송 스크류(152)와, 이송 스크류(152)가 결합되는 구동축(154)과, 상기 이송 스크류(152) 및 구동축(154)을 회동시키도록 구동축(154)상에 구성되는 구동부(156)가 구비된다.
이송 스크류(152)는 일정한 두께와 폭을 갖는 길이부재가 대략 코일 형태로 권취되어 형성된 것으로, 홈통(120)의 배출통로 및 이 배출통로와 연장되는 배출관(142)측으로 연장 형성된다.
구동축(154)은 도4에 도시된 바와 같이 그 외주면상에 결합된 이송 스크류(152)를 회동시켜 이송작용이 수행되도록 하는 구성으로, 홈통(120) 내에 위치된 상태에서 외측으로 돌출되는 부분에 후술되는 구동부(156)가 접속되어 회동력을 인가받게 된다.
구동축(154)의 양단은 도5에 도시된 바와 같이 지지하우징(157)에 의해 홈통(120)상에 설치되고 지지하우징(157)의 내주면상에 설치된 베어링(158)에 의해 회전 가능하게 지지되는 한편, 구동축(154)의 내측 단부에는 상기 지지하우징(157)의 내주면과 기밀적으로 설치되어 토너가 누출되는 것을 차단시키도록 오일 시 일(159;Oil seal)이 구성된다.
구동부(156)는 도2 및 도5에 도시된 바와 같이 하우징(160)상에 설치되는 가변 속도 구동모터(156a), 가변 속도 구동모터(156a)의 축상에 결합되는 구동풀리(156b), 구동풀리(156b)에 일측이 접속되는 타이밍 벨트(156c), 타이밍 벨트(156c)의 타측이 접속되도록 구동축(154)상에 설치되는 종동풀리(156d)가 구성된다.
가변 속도 구동모터(156a)는 회전비를 감속하기 위한 감속기(156e)가 구비된 기어드모터로 구성되고, 구동풀리(156b) 및 종동풀리(156d)는 타이밍 벨트(156c)가 접속되도록 타이밍 풀리로 구성된다.
또한 본 실시예에서 가변 속도 구동모터(156a)로부터 인가되는 동력을 전달하기 위한 동력전달수단으로서 비교적 동력전달이 정확하여 토너 배출량의 제어가 용이한 타이밍벨트 동력전달방식이 채용되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며 체인 동력전달방식으로 등으로 변경하여 적용할 수 있다.
진동기(130)는 도2 및 도5에 도시된 바와 같이 호퍼(110)의 측벽(111)을 진동시켜 그 내부에 수용된 토너를 하방으로 이탈, 낙하시키기 위해 하나 이상으로 구성되는 것으로, 통상의 전기 진동기, 유압 또는 공압 진동기가 구비될 수 있지만 본 실시예에서는 구동축(154)의 회동시에 연동되어 작동되는 구조가 되도록 호퍼(110)의 좌우 측면상에 구성된다.
진동기(130)는 구동축(154)상에 결합된 종동풀리(156c)에 캠 동작이 수행되도록 편심지게 일단이 결합되는 캠축(131), 상기 캠축(131)의 타단에 접속되는 연 결대(132), 상기 연결대(132)에 접속되어 정역 회동되도록 하우징(160)상에 설치되는 진동축(133), 상기 진동축(133)상에 접속되어 연동되면서 상기 호퍼(110)의 외면에 진동력을 인가시키는 가압부재(134)가 포함 구성된다.
캠축(131)은 도5에 도시된 바와 같이 종동풀리(156c)에 회전 가능하게 결합되는 제1 접속링(미도시), 이 제1 접속링에 일단이 연결되는 로드(131b) 및 상기 로드(131b)의 타단에 형성되는 제2 접속링(131c)으로 구성된다.
가압부재(134)는 중앙부가 진동축(133)에 결합된 가압부(134a)의 양단에 호퍼(110)의 외면상에 회동가능하게 접촉되는 롤러(134b)가 구성된 것으로, 즉 호퍼(110)와 접촉되어 외력을 인가하는 부분이 회동되는 롤러이므로 호퍼(110)를 진동시키는 과정에서 측벽 표면이 손상되지 않게 된다.
하우징(160)은 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 호퍼(110), 홈통(120), 진동기(130) 배출부재(140) 및 이송 컨베이어(150)가 내설되도록 대략 사각틀 형태로 형성되고, 내부에는 상기 장치들이 고정 또는 체결되도록 브라켓(163), 지지대(165) 등이 구성되며, 상측에는 호퍼(110)의 상측 개구를 개폐시키는 커버판(162)이 설치된다.
하우징(160)상에는 도2에 도시된 바와 같이 제어부, 이송 컨베이어(150)의 구동을 제어하는 버튼, 속도조정레버, 자동/수동 절환레버, 전원 온/오프 버튼, 비상정지스위치, 각종 램프, 토너의 배출량을 입력, 제어하기 위한 입력버튼부(182), 및 디스플레이부(184)를 포함하는 제어패널(180)이 구비되어 각 입력부로 인가되는 입력신호에 따라 제어부의 제어하에 정해진 동작이 수행된다.
예컨대 입력버튼부(182)는 중량값을 영점(Zero)으로 전환시키는 버튼, 투입단위를 그램(g) 또는 파운드(lb) 단위로 변경할 수 있는 버튼, 계량시작 버튼, 계량정지 또는 대기 버튼, 계량 횟수 및 계량 중량을 표시 및 삭제할 수 있는 버튼, 계량값을 설정할 수 있는 버튼, 설정된 계량값을 검출할 수 있는 버튼, 프린트를 수행하게 하는 버튼, 계량의 오차(낙차)값을 입력 및 수정할 수 있는 버튼, 설정값을 삭제할 수 있는 버튼, 각 설정값들의 입력을 저장하게 하는 버튼 등이 구비된다.
디스플레이부(184)는 토너의 주입중량을 정해진 단위로 표시하거나 에러 메시지 등을 표시하는 메인표시부, 설정된 토너의 주입량에 따라 초기에 고속으로 토너가 주입되는 동안의 주입중량이 표시되는 고속제어값 표시부, 주입중량이 설정된 고속제어값에 도달되어 토너가 저속으로 주입되는 동안의 주입중량이 표시되는 저속제어값 표시부 등이 구성된다.
입력버튼부 및 디스플레이부를 포함하는 제어패널(180)에 구비되는 구성은 전술한 것에 제한되는 것이 아니라 미립자, 곡물, 분말 등을 주입 및 계량하는 장치에 널리 적용되는 다양한 입력부 및 장치들이 더 구비될 수 있음은 물론이다.
로드 셀(170)은 도1에 도시된 바와 같이 하우징(160)의 저부가 안착되도록 대략 사각틀 형태로 형성되고 안착되는 하우징의 전체 하중을 감지하여 제어부에 인가시킴으로써, 제어부에 의한 호퍼(110)내에 수용된 미립자 물질의 중량 및 배출구로 배출되는 미립자 물질의 중량을 검출하고 이송 컨베이어의 구동을 제어하는 동시에 가공된 데이터를 디스플레이부에 표시하도록 하는 작용이 가능하게 된다.
그리고 로드 셀(170)측에는 제어부와 전기적으로 접속되어 이송 컨베이어(150)의 구동을 제어하는 풋 스위치(190)가 연결 구성되는데, 이 풋 스위치(190)는 스위칭 동작시에 하우징(160)에 외력이 인가되는 것을 차단할 수 있으므로 제어패널(180)에 구비된 버튼을 작동시킬 때 인가되는 외력이 하우징(160)에 작용되어 전체 중량이 순간적으로 변화되는 현상과 같은 오작동을 방지하여 미립자의 계측을 안정되고 정확하게 수행할 수 있게 된다.
로드 셀(170)에는 외부 전원을 수전하는 케이블이 접속되는 접속구(171)와, 풋 스위치(190)의 케이블 접속구(172), 후술되는 분배기(210)의 전원 케이블이 접속되는 접속구(173) 및 감지된 중량 신호를 제어부에 인가하기 위한 신호전달 케이블(174)이 구비된다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 배출안내지그를 나타내는 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 분배기(210)상에 위치된 카트리지(10)가 좌우 이동되더라도 배출구(144)로부터 토출되는 토너가 수용되도록 상광하협 구조의 수평 주입구(221)가 형성되어 그 하단이 상기 카트리지(10)의 수평 주입측에 삽입되는 배출안내지그(220)가 구비된다.
배출안내지그(220)는 카트리지(10)에 삽입된 상태에서 배출구(144)측으로 용이하게 삽입, 설치되도록 최초 삽입 위치에 해당되는 내측 일단에 삽입홈(222)이 요입되고, 전면 양측에 전방으로 전도되지 않도록 지지턱(224)이 돌출된다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기에서 분배기의 일 예를 나타내는 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 카트리지(10)가 안착되는 분배기의 상면상에는 카트리지의 크기에 따라 지지위치의 조절이 가능하도록 지지장치(230)가 구성된다.
지지장치(230)는 분배기의 상면(후술되는 이동판 상면)에 형성되는 한 쌍의 가이드레일(232), 상기 가이드레일(232)상에서 이동 가능하게 설치되고 카트리지(10)의 배면이 지지, 안착되는 지지판(234), 상기 지지판(234)의 위치를 가이드레일(232)상에 고정시키도록 체결되는 판고정부재(236)가 구비된다.
판고정부재(236)는 지지판(234)을 통해 체결되는 체결부(236c)상에 조작노브(236d)가 결합된 핸들(236a)과, 핸들(236a)의 조작에 따라 지지판(234)을 가이드레일(232)상에 고정 또는 해제시키도록 가이드레일측에 위치되게 설치되는 고정판(236b)이 구성된다.
분배기(210)는 도1 및 도7에 도시된 바와 같이 모터축상에 구동풀리(213)가 결합된 구동모터(212), 타이밍벨트(214), 종동풀리(215), 구동판(216), 안내부재(217) 및 이동판(218)이 구비되어 직육면체 형상으로 형성되고 길이방향으로 이동홈(211a)이 천공된 케이스(211)의 내부에 설치, 구성된다.
타이밍벨트(214)는 구동풀리(213)에 일측이 걸림되고 타측이 구동풀리(213)와 동일 선상을 이루도록 일정 거리만큼 이격된 케이스(211)의 내부 말단에 설치된 종동풀리(215)에 걸림된다.
타이밍벨트(214)의 일측에 구동판(216)이 고정브라켓(미도시)을 매개로 결합되어 좌우 이동되며, 이동홈(211a)상으로 돌출되는 구동판(216)의 돌출부에 이동판(218)이 접속되어 그 상면상에 안착되는 카트리지(10)를 좌우 이동시키게 된다.
구동판(216)상에는 좌우 이동을 안내하기 위한 안내부재(217)가 더 구비되는데, 이 안내부재(217)는 "ㄷ" 자 형상으로 절곡된 구동판의 양측 외면에 각각 결합되는 한 쌍의 안내롤러(217a)와, 안내롤러(217a)의 사이에 개재되어 구동판(216)의 이동시에 움직임을 지지 안내하도록 케이스(211)의 길이방향으로 설치되는 한 쌍의 가이드봉(217b)으로 구성된다.
한편, 분배기(210)는 그 상면상에 올려지는 카트리지(10)의 규격이나 크기에 따라 수평 주입구의 수평거리가 서로 다르므로 토너의 주입시에 카트리지 좌우 이동거리는 주입구의 수평거리와 일치되도록 하는 것이 필요하게 된다.
이에 따라 본 실시예에서는 도1에 도시된 바와 같이 케이스(211)의 내부에서 좌우 이동되는 구동판(216)의 좌우 이동거리가 조정되도록 이동거리조절수단(219)이 구비되는 바, 예컨대 구동판(216)과 접촉시에 구동모터(212)의 회전방향을 절환시키는 신호가 생성되는 리미트 스위치(미도시)가 이동 가능하게 설치된다.
즉, 분배기(210)의 케이스(211) 정면에 이동홀(219c)이 일정한 길이로 형성되고 이 이동홀상에 좌우이동되는 조정레버의 내부에 리미트 스위치가 결합되어 상기 조정레버(219a)의 위치를 좌우로 이동시키게 되면 리미트 스위치의 위치가 조정되므로 구동판(216)의 수평 이동거리를 조정할 수 있게 된다.
조정레버(219a)상에는 지시돌부가 형성된 지시부재(219b)가 결합되어 조정레버의 이동시에 연동되어 이동되면서 카트리지(10)의 좌우 이동거리를 표시할 수 있도록 구성되고, 또한 지시돌부가 이동되는 선상에 해당되는 케이스의 면상에는 눈금이 표시되는 것이 바람직하다.
한편, 분배기(210)의 케이스(211)상에는 도7에 도시된 바와 같이 전원 온/오프 스위치, 속도절환스위치, 정지버튼, 테스트용 구동버튼 및 각종 램프가 구성된다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기에서 분배기의 다른 예를 나타내는 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 토너 자동 공급기에서 분배기는 다양한 구동메커니즘을 갖도록 구성될 수 있는 바, 예컨대 모터의 구동에 의해 회동되는 리드스크류 방식이 채용될 수 있을 것이다.
도8에 도시된 바와 같이, 직육면체 형상으로 형성되고 상면상에 길이방향으로 이동홈이 천공된 케이스(241)의 내부에 구동모터(242), 리드 스크류(243), 구동부재(244), 이동판(245), 및 지지터트(246)이 포함 구성된다.
즉 구동모터(242)는 케이스(241)의 내부 일측에 설치되고, 이 구동모터(242)의 축상에 리드 스크류(243)가 결합되어 지지너트(246)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
리드 스크류(243)상에는 구동부재(244)의 너트부(244a)가 체결되어 리드 스크류(243)의 회동시에 이 너트부(244a)에 연장되어 이동홈상으로 돌출되는 접속부(244b)가 좌우방향으로 직선운동을 수행하게 되어 이 접속부(244b)와 결합된 이동판(245)이 좌우방향으로 이동되도록 구성된다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기의 작용을 설명한다.
본 실시예에 따른 토너 자동 공급기는 하우징(160)의 상측 커버판(162)을 개방시키고 일정량의 토너를 투입하게 되면 로드 셀(170)이 투입되는 토너의 중량을 감지하여 제어부에 인가하게 되고 이와 같은 상태에서 사용자가 제어패널(180)의 입력버튼부(182)를 조작하여 토너의 주입량 및 주입방법 등을 설정하게 된다.
도1에 도시된 바와 같이 토너를 주입하고자 하는 카트리지(10)의 상면상에 형성된 수평 주입구에 배출안내지그(220)의 하측을 삽입하게 되면 지지턱(224)이 카트리지의 상면상에 지지되면서 안정되게 설치된다.
이와 같은 상태에서 배출안내지그(220)를 포함하는 카트리지(10)를 들어 올려 상기 배출안내지그(220)의 삽입홈(222)측이 배출구(144)와 동일 선상에 위치되도록 하여 내측으로 밀어 넣은 다음 분배기(210)의 이동판(218)상에 올려 놓게 되면 카트리지의 후면이 지지판(234)상에 안착된다.
이때 안착되는 카트리지가 요동되지 않도록 판고정부재(236)를 조작하여 카트리지의 폭에 맞도록 폭방향 간격을 조정할 수 있다.
상기와 같이 카트리지(10)의 설치가 완료되어 이송 컨베이어(150)가 구동되도록 해당 버튼을 조작하게 되면, 도2에 도시된 바와 같이 가변 속도 구동모터(156a)가 작동되어 구동풀리(156b), 타이밍 벨트(156c) 및 종동풀리(156d)를 매개로 전달되는 동력에 의해 구동축(154)이 회동되므로 이송 스크류(152)가 연동되면서 홈통(120)내의 토너를 배출관(142) 및 배출구(144)를 통해 배출시키게 된다.
그리고, 구동축(154)의 구동풀리(156b)가 회동되면 이에 결합된 캠축(131) 및 연결대(132)의 캠작용에 의해 진동축(133)이 정역 회동되면서 이에 결합된 가압부재(134)의 상단 및 하단이 시소(Seesaw)운동을 하게 되므로 호퍼(110)의 외면에 반복적으로 충격력을 인가시켜 진동을 발생시킨다.
이와 같이 호퍼(110)의 측벽(111)에 충격력이 인가되면 측벽(11)의 내면에 부착된 토너가 이탈되어 홈통(120) 내부로 이동되므로 토너의 공급이 보다 더 원활하게 수행된다.
그리고 가압부재(134)는 가압부(134a)의 양단에 롤러(134b)가 구성되어 측벽(111)과 접촉되므로 호퍼(110)를 진동시키는 과정에서 측벽 표면의 손상을 방지할 수 있다.
한편 상기와 같이 이동 컨베이어(150)가 작동되면 제어부의 제어하에 분배기(210) 또한 작동되면서 카트리지(10)를 좌우로 반복 이동시키게 되므로 배출안내지그(220)의 수평 주입구가 좌우로 이동되면서 배출구(144)를 통해 하방으로 낙하되는 토너가 카트리지 내부에 등분포되게 주입된다.
그리고 분배기(210)에 의해 카트리지(10)가 좌우로 이동되는 동작은 분배기상에 구비된 조작버튼의 조작신호 또는 이송 컨베이어(150)의 구동에 따라 제어부로부터 인가되는 신호에 의해 구동모터(212)가 구동되고 이에 따라 구동풀리(213) 및 종동풀리(215)를 매개로 타이밍벨트(214)가 이동되면서 구동판(216)을 이동시키게 된다.
구동판(216)이 이동되면 이에 결합된 이동판(218)이 이동되므로 그 상면상에 안착된 카트리지(10)가 좌우로 이동되어 토너가 등분포되게 주입된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 토너 자동 공급기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발 명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 자동 공급기는 기 설정된 중량에 따라 토너와 같은 미립자가 자동적으로 주입되므로 주입과정이 매우 편리하고, 주입과정에서 미립자의 이탈을 방지할 수 있으므로 작업환경이 청결해지게 될 뿐만 아니라 로드 셀에 의해 감지되는 전체 중량에서 배출되는 미립자의 양을 검출하여 정량의 미립자를 주입할 수 있는 효과가 있다.
그리고 배출되는 미립자를 좌우 이동되는 분배기에 의해 등분포되게 주입할 수 있으므로 작업성 및 청결성이 향상되고, 주입 품질이 향상되는 효과가 있을 뿐만 아니라 호퍼의 측벽에 손상을 일으키지 않으면서 진동을 인가하여 안정적으로 미립자를 배출할 수 있으므로 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 수용된 토너를 배출하여 정해진 용기에 채울 수 있는 토너 자동 공급기에 있어서,
    개구된 상단으로부터 하단을 향해 점차적으로 수렴되는 측벽에 의해 내부에 수용공간이 형성되는 상광하협 구조의 호퍼;
    상기 호퍼를 진동시키기 위해 구성되는 하나 이상의 진동기;
    상기 호퍼의 하단에 바닥 및 측면들이 밀폐되고 상측의 개방되어 내부에 배출통로가 형성된 홈통;
    상기 홈통의 일단으로부터 외측으로 연장되는 배출관과, 상기 배출관의 단부에 접속되고 하방으로 출구가 형성된 배출구가 구비된 배출부재;
    상기 홈통의 내부에 설치되어 상기 배출부재측으로 미립자 물질을 이송시키는 이송 스크류, 상기 이송 스크류가 결합되는 구동축, 상기 이송 스크류 및 상기 구동축을 회동시키도록 구동부가 구비된 이송 컨베이어;
    상기 호퍼, 상기 홈통, 상기 배출부재 및 상기 이송 컨베이어가 내설되고 배출부재가 노출되는 개구가 형성된 하우징;
    상기 하우징의 저부가 안착되도록 설치되어 하중을 검출하는 로드 셀; 및
    상기 로드 셀로부터 검출된 신호를 인가받아 상기 호퍼내에 수용된 미립자 물질의 중량 및 상기 배출구로 배출되는 미립자 물질의 중량을 검출하고 이송 컨베이어의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 배출구의 하측에 위치된 카트리지 또는 용기를 좌우방향으로 구동시켜 토너가 분산되어 등분포되게 채워지도록 상기 제어부와 전기적으로 접속되는 분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호퍼의 재질은 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진동기는 상기 구동축상에 편심지게 일단이 결합되는 캠축;
    상기 캠축의 타단에 접속되는 연결대;
    상기 연결대에 접속되어 정역 회동되도록 상기 하우징상에 설치되는 진동축; 및
    상기 진동축상에 접속되어 연동되면서 상기 호퍼의 외면에 진동력을 인가시키도록 구성된 가압부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가압부재는 중앙부가 상기 진동축에 결합된 가압부의 상하단에 호퍼의 측벽 표면과 접촉되도록 회동 가능하게 롤러가 설치된 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배출구는 원추 형상으로 형성되어 일측에 상기 배출관의 단부에 접속되는 연결부가 형성되고, 하단 출구측 외면상에 다단의 연결턱을 갖는 배출부가 형성되며, 상측 개구부에 개폐 가능한 배출구커버가 결합된 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징상에는 제어부, 이송 컨베이어의 구동을 제어하는 버튼, 속도조정레버, 자동/수동 절환레버, 전원 온/오프 버튼, 토너의 배출량을 입력, 제어하기 위한 입력버튼부, 비상정지스위치, 각종 램프, 및 디스플레이부를 포함하는 제어패널이 구비되어 입력신호에 따라 제어부의 제어하에 정해진 동작이 수행되도록 된 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로드 셀측에는 제어부와 전기적으로 접속되어 상기 이송 컨베이어의 구동을 제어하는 풋 스위치가 연결 구성되는 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 감속기가 구비된 가변 속도 구동모터;
    상기 가변 속도 구동모터의 축상에 결합되는 구동풀리;
    상기 구동풀리에 일측이 접속되는 타이밍 벨트; 및
    상기 타이밍 벨트의 타측이 접속되도록 상기 구동축상에 설치되는 종동풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 홈통상에 결합된 지지하우징의 내주면상에 베어링에 의해 회전 가능하게 설치된 구동축의 내측 단부에는 상기 지지하우징의 내주면과 기밀적으로 설치되어 토너의 누출을 차단시키는 오일 시일이 구성된 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  10. 삭제
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기상에 위치된 카트리지가 좌우 이동되더라도 배출구로 토출되는 토너가 등분포되어 수용되도록 상광하협 구조의 수평 주입구가 형성되고 그 하단이 상기 카트리지의 수평 주입측에 삽입되는 배출안내지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배출안내지그는 상기 카트리지에 삽입된 상태에서 배출구측으로 용이하게 삽입, 설치되도록 최초 삽입 위치에 해당되는 내측 일단에 삽입홈이 요입되고, 전면 양측에 전방으로 전도되지 않도록 지지턱이 돌출되는 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  13. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지의 크기에 따라 지지위치의 조절이 가능하도록, 상기 이동판상에 설치되는 한 쌍의 가이드레일, 상기 가이드레일상에서 이동 가능하게 설치되고 카트리지의 배면이 지지, 안착되는 지지판, 상기 지지판의 위치를 가이드레일상에 고정시키도록 체결되는 판고정부재가 구비된 지지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기는 직육면체 형상으로 형성되고 상면 길이방향으로 이동홈이 천공된 케이스;
    상기 케이스의 내부에 설치되고 모터축상에 구동풀리가 결합된 구동모터;
    상기 구동풀리에 일측이 걸림되는 타이밍벨트;
    상기 타이밍벨트의 타측이 걸림되도록 구동풀리와 일정 거리로 이격되는 동일 선상의 케이스상에 설치되는 종동풀리;
    상기 타이밍벨트에 고정되어 좌우 이동되는 구동판;
    상기 구동판의 좌우 이동을 안내하기 위한 안내부재; 및
    상기 구동판과 접속되고 그 상면상에 안착되는 카트리지를 좌우 이동시키도록 케이스의 상면상에 이동 가능하게 설치된 이동판을 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  15. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스의 내부에는 상기 구동판의 좌우 이동거리의 조정이 가능하도록 상기 구동판과 접촉시에 상기 구동모터의 회전방향을 절환시키는 신호가 생성되는 리미트 스위치가 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
  16. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배기는 직육면체 형상으로 형성되고 상면 길이방향으로 이동홈이 천공된 케이스;
    상기 케이스의 내부에 설치되는 구동모터;
    상기 구동모터의 축상에 설치되고 지지너트에 의해 회동 가능하게 지지되는 리드 스크류;
    상기 리드 스크류상에 체결되는 너트부와 이 너트부에 연장되어 이동홈상으로 돌출되는 접속부가 구비된 구동부재; 및
    상기 구동부재와 접속되고 그 상면상에 안착되는 카트리지를 좌우 이동시키도록 케이스의 상면상에 이동 가능하게 설치된 이동판을 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 자동 공급기.
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