KR100896721B1 - 보조 교반 수단을 구비한 토너 카트리지 - Google Patents

Abstract

감광체의 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하는 현상 롤러; 상기 현상 롤러에 토너를 공급하는 공급 롤러; 호퍼에 저장된 토너를 교반하여 상기 공급 롤러 쪽으로 이송하는 교반 수단; 상기 교반 수단 및 상기 공급 롤러 사이에 배치되며 상기 교반 수단으로부터 이송되는 토너를 다시 교반하는 보조 교반 롤러, 상기 보조 교반 롤러를 회전시키는 래칫, 상기 래칫과 치합되는 폴을 구비하며 상기 폴과 함께 직선 이동됨으로써 상기 래칫을 회전시키는 폴 이동 부재를 구비하는 보조 교반 수단; 을 포함하며, 상기 폴 이동 부재가 상기 교반 수단에 연결되어 직선 이동됨으로써 상기 보조 교반 롤러가 구동되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지가 개시된다.

Description

보조 교반 수단을 구비한 토너 카트리지{Toner cartridge having an auxiliary agitating means}

본 발명은 토너 카트리지 및 이를 구비한 화상형성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저장된 토너의 잔량을 감지할 수 있는 토너 카트리지 및 이러한 토너 카트리지를 구비한 전자사진방식 화상형성장치에 관한 것이다.

전자사진방식 화상형성장치는 감광체에 형성된 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하고 이를 인쇄 매체에 전사함으로써 화상을 인쇄한다. 토너는 토너 카트리지의 내부에 저장되며, 저장된 토너가 모두 소모되면 새로운 토너 카트리지로 교체된다.

새로운 토너 카트리지로 교체되기 전까지는 모든 인쇄 작업이 중지되므로 대량 인쇄 또는 실시간 인쇄를 요하는 경우, 토너 소모를 원인으로 한 인쇄 지연시 많은 손실이 발생하게 된다. 토너 소모시 즉각적으로 토너 카트리지를 교체하면 이러한 손실을 줄일 수 있는데, 토너 카트리지의 교체 시간을 줄이기 위한 전제로서 토너 잔량을 감지할 수 있어야 한다.

토너 잔량을 기구적으로 측정하는 장치로서 미국 특허 제4,003,258호에는 패 들의 구동 샤프트에 대한 토너 패들의 위치를 두 개의 디스크를 이용하여 측정하는 방법이 개시되어 있다. 패들은 회전의 최상부에 도달한 위치로부터 자유 낙하되며 패들이 토너 표면에 접촉되면 자유 낙하를 멈추는데, 패들이 낙하되는 각도가 일정값보다 큰 경우 저 토너 상태로 감지한다.

그리고, 미국 특허 제5,216,462호에는 스프링이 두 개의 디스크를 연결하고 있으며 디스크의 위상 변화가 패들의 부하 토오크를 지시하는 시스템이 개시되어 있다.

그러나, 이들 특허는 기구의 구동 특성이 비선형적이므로 토너 잔량 측정이 불안정하며, 패들의 위치를 감지하는데 두 개의 디스크를 사용하므로 장치의 구조가 복잡해지고, 복잡한 기구물이 좁은 공간에 밀집되어 고장 위험이 있으며, 연속적인 토너 레벨을 측정하기에 민감도가 떨어지거나 특정한 하나의 토너 레벨에 대한 초과 여부만 검출할 수 있는 등 측정 능력의 한계를 갖는다.

한편, 토너 카트리지 내부에 저장된 토너가 공급 롤러 근처에 뭉치거나 교반 수단에 의하여 공급 롤러 쪽으로 공급되는 토너의 양이 과다한 경우 공급 롤러 및 현상 롤러의 동작 특성이 떨어질 수 있으므로 이를 억제하기 위한 수단이 필요하다.

아울러, 교반 수단 및 추가적인 교반 수단을 구동하는 부하가 토너 카트리지의 동작 특성에 나쁜 영향을 미치지 않도록 구동 부하 및 구동 타이밍을 조절할 수 있는 수단이 필요하다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 토너 잔량을 연속적인 레벨에 걸쳐 충분한 민감도로 측정할 수 있음은 물론, 교반 수단 및 공급 롤러 사이의 토너를 재교반하여 현상 롤러 및 공급 롤러의 특성 저하를 방지할 수 있고, 토너 카트리지의 구동 부하에 큰 영향을 주지 않는 상태로 구동되는 보조 교반 수단을 구비한 토너 카트리지를 제공한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토너 카트리지는,

감광체의 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하는 현상 롤러;

상기 현상 롤러에 토너를 공급하는 공급 롤러;

호퍼에 저장된 토너를 교반하여 상기 공급 롤러 쪽으로 이송하는 교반 수단;

상기 교반 수단 및 상기 공급 롤러 사이에 배치되며 상기 교반 수단으로부터 이송되는 토너를 다시 교반하는 보조 교반 롤러, 상기 보조 교반 롤러를 회전시키는 래칫, 상기 래칫과 치합되는 폴을 구비하며 상기 폴과 함께 직선 이동됨으로써 상기 래칫을 회전시키는 폴 이동 부재를 구비하는 보조 교반 수단; 을 포함하며, 상기 폴 이동 부재가 상기 교반 수단에 연결되어 직선 이동됨으로써 상기 보조 교반 롤러가 구동되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 토너 카트리지는,

감광체의 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하는 현상 롤러;

상기 현상 롤러에 토너를 공급하는 공급 롤러;

호퍼에 저장된 토너를 교반하여 상기 공급 롤러 쪽으로 이송하는 교반 수단;

상기 교반 수단 및 상기 공급 롤러 사이에 배치되며 상기 교반 수단으로부터 이송되는 토너를 다시 교반하는 보조 교반 롤러, 상기 보조 교반 롤러를 회전시키는 롤러 기어, 상기 롤러 기어를 간헐적으로 구동하는 간헐 기어를 구비하는 보조 교반 수단; 을 포함하며, 상기 간헐 기어가 상기 교반 수단에 연결되어 회전됨으로써 상기 보조 교반 롤러가 구동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 토너 카트리지는,

감광체의 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하는 현상 롤러;

상기 현상 롤러에 토너를 공급하는 공급 롤러;

호퍼에 저장된 토너를 교반하여 상기 공급 롤러 쪽으로 이송하는 교반 수단;

상기 교반 수단 및 상기 공급 롤러 사이에 배치되며 상기 교반 수단으로부터 이송되는 토너를 다시 교반하는 보조 교반 롤러, 상기 보조 교반 롤러를 회전시키는 제1링크, 일측은 상기 제1링크와 연결되고 타측에는 편심캠 삽입부가 형성되는 제2링크, 상기 편심캠 삽입부에 회전 가능하게 삽입되는 편심캠을 구비하는 보조 교반 수단; 을 포함하며, 상기 편심캠이 상기 교반 수단에 연결되어 회전됨으로써 상기 보조 교반 롤러가 구동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 토너 카트리지는 토너 잔량을 연속적인 레벨에 걸쳐 충분한 해상도 및 민감도로 측정할 수 있음은 물론, 탄성 부재의 변형이 발생되는 구간에서는 탄성 부재의 변형을 이용하여 토너 잔량을 감지하므로 토너 잔량 측정의 선형성이 증가되며, 교반 수단 및 감지 수단을 간단한 구조로 구현할 수 있고, 토너 잔량 측정의 비용과 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 교반 수단 및 공급 롤러 사이에서 토너가 뭉치거나 과다한 양의 토너가 이송되는 것을 억제할 수 있고, 토너 교반 수단이 호퍼 내부에 마련되므로 별도의 구동원 없이 보조 교반 수단을 구동할 수 있으며, 제2패들이 공급 롤러의 근처에 접근하였을 때 보조 교반 롤러를 간헐적으로 구동함으로써 교반 수단의 구동 부하에 영향을 주지 않는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 토너 카트리지(100)를 구비한 전자사진방식 화상형성장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다. 도 2는 본 발명의 토너 카트리지(100)의 외관을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 정면도이다. 도 4는 본 발명의 토너 카트리지(100)의 내부를 도시한 사시도이다. 도 1 내지 도 4를 함께 참조하며 본 발명의 전자사진방식 화상형성장치와, 토너 카트리지(100)와, 교반 수단(400)과, 감지 수단(500)을 설명한다.

본 발명에 따른 화상형성장치는 인쇄 매체에 토너 화상을 전자사진방식으로 인쇄하며, 화상형성장치의 기본 골격이 되는 화상형성장치 본체(10), 광주사 유니트(300), 토너 카트리지(100), 폐토너 카트리지(200), 정착기(16)를 포함한다.

광주사 유니트(300)는 인쇄하고자 하는 데이터에 대응되는 광(L)을 감광체(210)에 스캐닝함으로써 감광체(210)의 외주면에 정전 잠상을 형성한다. 이러한 광주사 유니트(300)는 레이저빔 등의 광(L)을 생성하는 광원(미도시)과, 광(L)을 감광체(210)의 외주면에 스캔하는 빔편향기(320)를 구비한다.

토너 카트리지(100)는 화상형성장치 본체(10)의 소정 위치에 착탈되며, 토너 카트리지(100)의 내부에 저장된 인쇄용 토너(139)가 소모되면 사용자는 도어(19)를 열고 손잡이(143)를 잡아당김으로써 새 토너 카트리지(100)로 교체한다. 토너 카트리지(100)는 호퍼(140), 교반 수단(400), 보조 교반 롤러(132), 공급 롤러(134), 현상 롤러(136), 토너층 규제부재(137)를 포함하는 것이 바람직하다.

호퍼(140)는 고체 분말 상태의 인쇄용 토너(139)를 저장하며, 일 실시예로서 상부통(141)과 하부통(142)을 결합하여 형성된다. 도 4는 상부통(141)을 제거한 토너 카트리지(100)의 사시도로서 토너 카트리지(100)의 내부 구조를 상세하게 도시한다.

도 4를 참조하면, 교반 수단(400)은 제1패들(410), 제2패들(420) 및 제1패들(410)과 제2패들(420)을 탄성적으로 연결하는 탄성 부재(430)를 구비하며, 호퍼(140) 내부의 토너가 굳지 않도록 교반함과 동시에 교반된 토너를 공급 롤러(134) 쪽으로 이송한다. 호퍼(140)의 토너 잔량은 제2패들(420)에 부하로 작용하며, 이 부하는 제1패들(410) 및 제2패들(420)의 상대 위치를 변화시키고, 이러한 상대 위치의 변화는 엔코더(510) 회전각의 위상 변화를 주며, 감지 수단(500)은 엔코더(510) 회전각의 위상 변화에 대응하는 감지 센서(590)의 출력 신호 변화를 근거로 하여 토너 잔량을 측정한다. 즉, 감지 수단(500)은 토너 잔량에 따라 증가되는 탄성 부재(430)의 변형에 의하여 상기 제2패들(420)의 회전각이 시간 지연되는 것을 이용하여 상기 시간 지연을 감지함으로써 토너 잔량을 측정한다.

이를 위하여 감지 수단(500)은 광 투과를 위한 슬릿이 형성된 엔코더(510), 엔코더(510)를 구동하는 엔코더 기어(520), 화상형성장치 본체(10)에 장착되며 슬릿에 광을 투과하여 엔코더(510)의 회전 각도를 감지하는 감지 센서(590), 엔코더(510)를 초기 위치로 복귀시키는 엔코더 스프링(515), 엔코더(510)가 초기 위치로 복귀시 슬릿을 가로막아 광 투과를 차단하는 광 차단판(530)을 구비한다.

보조 교반 롤러(132)는 교반 수단(400)과 공급 롤러(134) 사이에 배치되는 것으로서 교반 수단(400)으로부터 이송되는 인쇄용 토너(139)를 공급 롤러(134)의 직전에서 한번 더 교반하며 토너의 뭉침을 방지하고 공급 롤러(134)에 과다한 양의 토너가 이송되는 것을 방지한다. 교반 수단(400), 감지 수단(500) 및 보조 교반 롤러(132)의 구성 및 작용에 대하여는 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.

공급 롤러(134)는 인쇄용 토너(139)를 현상 롤러(136)의 외주면에 부착한다. 현상 롤러(136)는 감광체(210)에 형성된 정정 잠상을 토너 화상으로 현상하며, 그 외주면에 수용된 토너를 감광체(210)로 공급하기 위하여 현상 바이어스 전압이 인가될 수 있다. 토너층 규제부재(137)는 탄성 수단(138)에 의하여 현상 롤러(136)의 외주면에 탄성 바이어스되며 현상 롤러(136) 외주면에 부착되는 토너층의 두께를 규제한다.

폐토너 카트리지(200)는 토너 카트리지(100)와 함께 화상형성장치 본체(10)의 소정 위치에 착탈되는 것으로, 감광체(210)로부터 분리된 폐토너(240)를 저장한다. 폐토너 카트리지(200)는 정전 잠상이 형성되는 감광체(210), 노광 전 감광체(210)를 소정 전위로 대전시키는 대전 롤러(230), 전사 후 감광체(210)에 남아있는 토너를 긁어내도록 감광체(210)의 외주면에 소정의 압력으로 접촉되는 클리닝 부재(220)를 구비한다.

여기서 본 발명의 실시예는 상술한 설명에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 폐토너 카트리지(200)와 토너 카트리지(100)가 별개로 마련되는 것이 아니라 폐토너 카트리지(200)와 토너 카트리지(100)가 일체로 마련되는 실시예, 감광체(210)와 대전 롤러(230) 등이 폐토너 카트리지(200)가 아니라 토너 카트리지(100)에 장착되는 실시예 등 다양한 변용이 가능함을 밝혀둔다.

감광체(210)는 광주사 유니트(300)에서 출사되는 광(L)이 스캔될 수 있도록 그 외주면 일부가 노출되며 소정 방향으로 회전된다. 예를 들어 원통 드럼의 외주면에 광도전성 물질층을 코팅함으로써 감광체(210)가 형성될 수 있다. 감광체(210)는 대전 롤러(230)에 의하여 소정의 전위로 대전된 다음 광주사 유니트(300)에 의하여 노광됨으로써, 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 정전 잠상을 그 외주면에 형성한다.

전사 롤러(15)는 감광체(210)의 외주면과 대향되는 것으로서, 토너로 현상된 감광체(210)의 토너 화상이 인쇄 매체로 전사될 수 있도록 토너 화상과 반대 극성 을 갖는 전사 바이어스 전압이 인가될 수 있다. 감광체(210) 및 전사 롤러(15) 사이에 작용하는 정전기력 또는 기구적인 접촉 압력에 의하여 토너 화상이 인쇄 매체로 옮겨진다.

정착기(16)는 가압 롤러(16a) 및 여기에 밀착되는 가열 롤러(16b)를 구비하며, 인쇄 매체로 전사된 토너 화상에 열과 압력을 가하여 토너 화상을 인쇄 매체에 정착시킨다. 배출 롤러(17)는 정착기(16)를 통과한 인쇄 매체를 배지대(18)로 배출한다. 인쇄 매체(P)는 급지 카세트(11)로부터 픽업 롤러(13)(pick-up roller)로 인출되어 전사 롤러(15) 쪽으로 공급된다.

제1패들(410) 및 제2패들(420)은 탄성 부재(430)에 의하여 연결되며, 탄성 부재(430)는 제1접점부(412)와 제2접점부(422)가 서로 이격되는 방향으로 제1패들(410) 및 제2패들(420)에 탄성력을 작용한다. 탄성 부재(430)의 고정을 위하여 탄성 부재 고정부(413,423)가 제1패들(410) 및 제2패들(420)에 각각 형성된다. 탄성 부재(430)는 제1패들(410) 및 제2패들(420)의 회전 중심에 대하여 일측에 설치되는 인장 스프링이 도시되었다. 탄성 부재(430)로서 도시된 인장 스프링 외에 탄성 부재 고정부(413,423)를 변경할 수 있음은 물론 적어도 어느 하나의 패들의 회전 중심에 장착되는 토션 스프링을 사용할 수도 있다.

호퍼(140)에 토너 잔량이 없는 경우 토너 접촉 부하(toner contact torque)가 제2패들(420)에 작용하지 않으므로 제1패들(410) 및 제2패들(420)은 탄성 부재(430)에 의하여 연결된 초기의 상대 위치를 그대로 유지하며 회전한다. 즉, 제1패들(410) 및 제2패들(420)의 회전시 제1접점부(412) 및 제2접점부(422) 사이의 이 격 각도와, 상기 이격 각도에 따라 변동되는 제1패들(410) 및 제2패들(420)의 상대 위치는 일정하다.

반면에 호퍼(140)에 토너 잔량이 있는 경우, 제1접점부(412) 및 제2접점부(422)의 이격 각도와, 제1패들(410) 및 제2패들(420)의 상대 위치가 변화된다.

구동 기어(160)는 화상형성장치 본체(10)에 마련된 구동원(미도시)에 연결되어 구동력을 전달받으며, 일정한 속도로 회전된다. 구동 기어 회전축(161)은 구동 기어(160)와 직결되어 함께 회전된다. 제1패들(410)은 구동 기어 회전축(161)에 고정되므로 구동 기어(160)와 동일한 회전 중심, 회전 속도 및 회전 각도를 갖는다.

제2패들 회전축(424)은 구동 기어 회전축(161)과 커플링(162)으로 연결되지만, 구동 기어 회전축(161)에 의하여 그 회전이 구속되지 않는다. 후크(414)는 제1패들(410)과 일체로 마련되며 자유 회전이 가능하도록 제2패들 회전축(424)을 수용한다. 따라서, 제2패들 회전축(424)은 구동 기어 회전축(161)에 대하여 자유 회전된다.

엔코더 기어(520)의 회전시 각각의 간헐 기어가 서로 결합되면서 엔코더(510)가 반시계 방향(도 4에서 양의 y축에서 보았을 때)으로 회전을 개시하며, 이에 따라 제1슬릿(511)이 감지 센서(590)와 처음으로 만나며 제1신호가 출력된다.

엔코더 기어(520)가 반시계 방향으로 계속 회전되며 엔코더(510)의 타측 단부에 형성된 제2슬릿(512)이 감지 센서(590)를 통과하면 제2신호가 출력되며, 간헐 기어의 결합이 해제되고, 엔코더(510)는 엔코더 스프링(515)의 복원력에 의하여 시계 방향(도 4에서 양의 y축에서 보았을 때)으로 회전되며 초기 위치로 복귀된다.

제1슬릿(511)과 제2슬릿(512)은 그 폭이 구별되며, 이러한 폭 차이는 감지 센서(590)의 듀티(duty)비 차이로 출력되므로 감지 센서(590)가 제1슬릿(511) 및 제2슬릿(512)에 의한 신호 출력을 구별할 수 있게 된다.

한편, 광 차단판(530)은 엔코더 기어(520)와 함께 제2패들 회전축(424)에 고정된다. 광 차단판(530)은 엔코더(510)가 탄성적으로 복귀되는 구간에 걸쳐 제1슬릿(511) 및 제2슬릿(512)을 가로막으며 감지 센서(590)의 출력이 로우(low)값을 유지하게 한다.

여기서, 제1패들(410)이 1회전하는 동안 감지 센서(590) 출력의 주기는 T 로서 일정하며, 제1신호의 출력 주기와 동일하다. 제1패들(410)은 토너 잔량 유무에 상관없이 동일한 속도로 회전하므로, 제1패들(410)이 1회전하는 동안 제1슬릿(511)에 의한 감지 센서(590)의 출력(이를 제1신호라 한다)은 일정한 주기 T 를 갖는다.

제1패들(410)의 회전에 따라 탄성 부재(430)의 변형이 증가되더라도 제2패들(420) 및 엔코더(510)의 회전이 정지 상태이면, 제2슬릿(512)의 회전도 정지되며, 제2슬릿(512)에 대응되는 감지 센서(590)의 출력(이를 제2신호라 한다)에 시간 지연이 발생한다.

토너가 없는 경우 제2신호는 제1슬릿(511)에 대응되는 감지 센서(590)의 출력(제1신호)으로부터 T1의 시간이 경과된 후에 시작되지만, 토너 잔량이 있는 경우 제2신호는 제1신호로부터 T2의 시간이 경과된 후에 시작된다.

T1 및 T2의 차이에 해당하는 시간 지연을 ΔT 로 약속하면, 토너가 없을 경우 제1신호에 대한 제2신호의 시간 지연은 T1 이며, 토너 잔량이 있을 경우 제1신 호에 대한 제2신호의 시간 지연은 (T1 + ΔT) 또는 이와 동일한 값인 T2 로 정의된다.

그러나, 토너 접촉 부하는 토너 잔량 감소에 따라 감소하며 이에 따라 토너 접촉 부하는 최대 복원력보다 작아지게 되므로, 토너 잔량이 소정값 미만인 경우 제2패들(420)은 제1접점부(412) 및 제2접점부(422)의 접촉 전이라 하더라도 회전 개시된다. 제2패들(420)이 정지되고 제1패들(410)이 회전함으로써 발생하는 탄성 부재(430)의 변형에 의하여 탄성 부재(430)의 복원력이 증가되는데, 제1접점부(412) 및 제2접점부(422)가 접촉되기 전이라도 탄성 부재(430)의 복원력이 토너 접촉 부하보다 커지는 순간 제2패들(420)은 토너 속으로 진행 개시되기 때문이다. 제2패들(420)은 저장된 토너 속으로 진행되며 토너를 교반한다.

정리하면, 토너 잔량이 소정값 이상인 경우 제2신호의 시간 지연 ΔT는 상한값을 유지하며, 이때에는 ΔT의 변화로써 토너 잔량 변화를 감지할 수 없다. 토너 잔량이 소정값 미만이 되면 제2신호의 시간 지연 ΔT의 크기는 점차 감소되며 제2신호의 출력 주기가 변화되므로 토너 잔량 변화를 감지할 수 있다. 만약, 토너 잔량이 없다면 토너 접촉 부하에 의한 엔코더(510) 정지 시간이 0 이므로, ΔT의 크기는 0 이 된다.

도 1에 대한 설명에서 상술한 바와 같이, 보조 교반 롤러(132)는 교반 수단(400)과 공급 롤러(134) 사이에 배치되는 것으로서 교반 수단(400)으로부터 이송되는 인쇄용 토너(139)를 공급 롤러(134)의 직전에서 한번 더 교반하며 토너의 뭉침을 방지하고 공급 롤러(134)에 과다한 양의 토너가 이송되는 것을 방지한다.

본 발명의 보조 교반 수단은 교반 수단에 연결되어 구동력을 공급받음으로써 보조 교반 롤러(132)를 회전시킨다. 도시된 보조 교반 수단의 실시예는 도 5 내지 도 8에 도시된 제1실시예, 도 9 내지 도 11에 도시된 제2실시예, 도 12 내지 도 16에 도시된 제3실시예 등 세 종류가 있다. 그러나, 도시된 실시예에 한정되지 않고 이를 변용한 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

다음은 보조 교반 수단의 제1실시예에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 폴 부재를 도시한 정면도이다. 도 6은 본 발명의 보조 교반 수단의 제1실시예를 구비한 토너 카트리지의 내부 구조를 도시한 사시도이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 보조 교반 수단의 제1실시예의 동작을 도시한 측단면도이다.

보조 교반 수단의 제1실시예는 보조 교반 롤러, 래칫, 폴 이동 부재를 구비한다. 래칫은 보조 교반 롤러의 일측에 고정되며 동축상에서 회전된다. 래칫은 래칫과 치합되는 폴의 직선 이동에 의하여 회전된다. 폴 이동 부재는 교반 수단에 연결되어 직선 이동됨으로써 래칫을 구동한다.

본 발명의 보조 교반 수단의 모든 실시예는 호퍼 내부에 마련되는 공통점을 갖는다. 따라서, 보조 교반 수단의 구동을 위한 별도의 구동원을 필요로 하지 않으며, 교반 수단과 연결되어 구동력을 전달받고, 교반 수단의 동작에 동기화되어 구동되는 특징이 있다.

본 발명의 교반 수단은 상술한 바와 같이 제1패들, 제2패들 및 이들을 탄성적으로 연결하는 탄성 부재로 구성된다. 그 중에서 토너의 교반에 큰 영향을 주는 것은 제2패들이며, 도 7에 도시된 바와 같이 제2패들의 선단부가 공급 롤러의 근처 에 도달하였을 때 공급 롤러 측으로 토너가 집중적으로 이송되므로 보조 교반 롤러의 회전 시점을 이와 동기화시키는 것이 바람직하다.

따라서, 도 7을 참조하면, 제2패들의 선단부가 공급 롤러의 근처에 접근할 때 폴 이동 부재가 제1방향으로 이동하며 폴을 래칫에 치합시킴으로써 보조 교반 롤러를 회전시킨다. 그 결과, 공급 롤러에 공급되는 토너의 뭉침이 방지되고 과다한 양의 토너가 공급 롤러로 이송되는 것을 억제할 수 있다.

한편, 도 8을 참조하면, 제2패들의 선단부가 공급 롤러에서 멀어질 때, 폴 이동 부재는 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 이동하며, 폴과 래칫의 치합을 해제한다. 그 결과, 보조 교반 롤러를 구동하기 위한 부하가 교반 수단의 동작을 방해함으로써 성능 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이를 위하여 폴 이동 부재는 돌출 캠, 제1슬라이더, 제2슬라이더, 보스, 장공을 구비하는 것이 바람직하다. 돌출 캠은 호퍼 내부를 회전하는 패들 중 제2패들과 연결되어 구동되는 것이 바람직하며, 제1슬라이더는 돌출 캠에 간섭되는 단턱으로서, 폴 이동 부재를 제1방향으로 직선 이동시킨다. 제2슬라이더 역시 돌출 캠에 간섭되는 단턱으로서 상기 제1슬라이더와 대칭으로 마련되며 폴 이동 부재를 제2방향으로 직선 이동시킴으로써 폴 및 래칫의 치합을 해제한다. 보스는 돌출 캠의 회전축으로서, 제2패들 회전축인 것이 바람직하다. 장공은 보스가 이동 가능하게 끼워지는 것으로, 폴 이동 부재의 직선 이동시 보스에 의하여 직선 이동이 간섭되는 것을 방지한다.

다음은 보조 교반 수단의 제2실시예에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 보조 교반 수단의 제2실시예를 구비한 토너 카트리지의 내부 구조를 도시한 사시도이다. 도 10 및 도 11은 본 발명의 보조 교반 수단의 제2실시예의 동작을 도시한 측단면도이다.

보조 교반 수단의 제2실시예는 보조 교반 롤러, 롤러 기어, 간헐 기어, 중계 기어를 구비한다. 롤러 기어는 보조 교반 롤러의 일측에 고정되는 것으로 보조 교반 롤러에 구동력을 전달한다. 중계 기어는 롤러 기어 및 간헐 기어 사이에 마련되는 것으로, 간헐 기어 및 롤러 기어 사이의 거리가 치합되기 곤란할 정도로 이격된 경우나, 롤러 기어의 회전 방향을 전환하기 위한 목적으로 사용되는 것이다. 간헐 기어는 롤러 기어를 간헐적으로 구동한다. 토너는 제2패들에 의하여 공급 롤러 쪽으로 이송되는 것이 대부분이므로 간헐 기어의 구동 타이밍은 제2패들에 동기화되는 것이 바람직하다.

도 10을 참조하면, 제2패들의 선단부가 공급 롤러의 근처에 접근하였을 때 간헐 롤러 및 중계 기어의 치합이 개시된다. 중계 기어와 치합된 롤러 기어의 회전에 의하여 보조 교반 롤러의 회전이 시작된다. 따라서, 제2패들에 의하여 공급되는 토너를 보조 교반 롤러에 의하여 다시 한번 교반하게 된다.

도 11을 참조하면, 제2패들의 선단부가 공급 롤러에서 멀어지면서 더 이상 토너가 공급 롤러 쪽으로 이송되지 않을 때 간헐 기어는 중계 기어와 이격된다. 따라서, 보조 교반 롤러는 회전되지 않으며, 보조 교반 롤러의 구동 부하에 의하여 교반 수단의 동특성이 영향받지 않도록 한다.

간헐 기어, 중계 기어 및 롤러 기어는 호퍼의 내부에 마련되며, 중계 기어는 하나 이상 마련될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 중계 기어 없이 롤러 기어 및 간헐 기어가 직접 치합되는 실시예도 가능하다.

제2패들과 동기화를 위하여 간헐 기어는 제2패들 회전축에 고정되어 제2패들과 함께 회전되는 것이 바람직하다.

다음은 보조 교반 수단의 제3실시예에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 보조 교반 수단의 제3실시예를 구비한 토너 카트리지의 내부 구조를 도시한 사시도이다. 도 13 내지 도 16은 본 발명의 보조 교반 수단의 제3실시예의 동작을 도시한 측단면도이다.

보조 교반 수단의 제3실시예는 보조 교반 롤러, 제1링크, 제2링크, 편심캠을 구비한다. 제1링크의 일측에는 보조 교반 롤러의 회전축이 고정되는 롤러 고정부가 마련된다. 롤러 고정부를 중심으로 제1링크가 회전하면 보조 교반 롤러가 회전된다. 제1링크의 타측은 제2링크의 연결봉이 조립되어 교반 수단으로부터 구동력을 전달받는다. 제2링크의 일측은 연결봉을 구비하며, 타측에는 편심캠이 회전 가능하게 삽입되는 편심캠 삽입부가 형성된다. 편심캠은 제2패들이 고정되는 제2패들 회전축에 편중심으로 고정되어 제2패들과 함께 회전된다. 편심캠의 회전시 제2링크 및 제1링크가 연동되며 이에 따라 교반 수단으로부터 보조 교반 롤러 측으로 구동력이 전달된다. 도 13 내지 도 16은 편심캠의 회전각이 90°증가할 때마다 보조 교반 수단의 동작을 단계별로 도시하였으며, 편심캠의 회전각이 180°증가하면 보조 교반 롤러의 회전 방향이 역전되는 것을 관찰할 수 있다.

보조 교반 롤러의 회전 방향, 회전 개시 타이밍, 회전 각도 등에 대하여 원 하는 성능을 얻기 위하여 도시된 세 종류의 실시예 중 임의의 것이 선택될 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 토너 카트리지를 구비한 전자사진방식 화상형성장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 토너 카트리지의 외관을 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 정면도이다.

도 4는 본 발명의 토너 카트리지의 내부를 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 폴 부재를 도시한 정면도이다.

도 6은 본 발명의 보조 교반 수단의 제1실시예를 구비한 토너 카트리지의 내부 구조를 도시한 사시도이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 보조 교반 수단의 제1실시예의 동작을 도시한 측단면도이다.

도 9는 본 발명의 보조 교반 수단의 제2실시예를 구비한 토너 카트리지의 내부 구조를 도시한 사시도이다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 보조 교반 수단의 제2실시예의 동작을 도시한 측단면도이다.

도 12는 본 발명의 보조 교반 수단의 제3실시예를 구비한 토너 카트리지의 내부 구조를 도시한 사시도이다.

도 13 내지 도 16은 본 발명의 보조 교반 수단의 제3실시예의 동작을 도시한 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...화상형성장치 본체 11...급지 카세트

13...픽업 롤러 15...전사 롤러

16...정착기 17...배출 롤러

18...배지대 19...도어

100...토너 카트리지 132...보조 교반 롤러

134...공급 롤러 136...현상 롤러

137...토너층 규제부재 138...탄성 수단

139...인쇄용 토너 140...호퍼

141...상부통 142...하부통

143...손잡이 160...구동 기어

161...구동 기어 회전축 162...커플링

200...폐토너 카트리지 210...감광체

220...클리닝 부재 230...대전 롤러

240...폐토너 300...광주사 유니트

320...빔편향기 400...교반 수단

410...제1패들 412...제1접점부

414...후크 415,425...개구

420...제2패들 422...제2접점부

424...제2패들 회전축 430...탄성 부재

500...감지 수단 510...엔코더

511...제1슬릿 512...제2슬릿

515...엔코더 스프링 520...엔코더 기어

530...광 차단판 590...감지 센서

600...폴 이동 부재 610...제1슬라이더

620...제2슬라이더 630...장공

650...폴(pawl) 680...돌출 캠

685...보스(boss) 690...래칫(ratchet)

710...간헐 기어(intermittent gear) 720...중계 기어(relay gear)

730...롤러 기어(roller gear) 810...제1링크

811...롤러 고정부 820...제2링크

821...연결봉 822...편심캠 삽입부

830...편심캠 C...센서 기준 위치

Claims (15)

1. 감광체의 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하는 현상 롤러;

   상기 현상 롤러에 토너를 공급하는 공급 롤러;

   호퍼에 저장된 토너를 교반하여 상기 공급 롤러 쪽으로 이송하는 교반 수단;

   상기 교반 수단 및 상기 공급 롤러 사이에 배치되며 상기 교반 수단으로부터 이송되는 토너를 다시 교반하는 보조 교반 롤러, 상기 보조 교반 롤러를 회전시키는 래칫, 상기 래칫과 치합되는 폴을 구비하며 상기 폴과 함께 직선 이동됨으로써 상기 래칫을 회전시키는 폴 이동 부재를 구비하는 보조 교반 수단; 을 포함하며,

   상기 폴 이동 부재가 상기 교반 수단에 연결되어 직선 이동됨으로써 상기 보조 교반 롤러가 구동되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 폴 이동 부재는, 상기 호퍼 내부에서 직선 이동되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
3. 제2항에 있어서,

   상기 폴 이동 부재는,

   상기 교반 수단에 마련되는 적어도 하나의 패들과 함께 회전되는 돌출 캠, 상기 돌출 캠에 간섭되어 상기 폴 이동 부재를 제1방향으로 직선 이동시킴으로써 상기 폴을 밀어 상기 래칫을 회전시키는 제1슬라이더, 및 상기 돌출 캠에 간섭되어 상기 폴 이동 부재를 상기 제1방향과 반대되는 제2방향으로 직선 이동시킴으로써 상기 폴 및 상기 래칫의 치합을 해제시키는 제2슬라이더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
4. 제3항에 있어서,

   상기 폴 이동 부재는,

   상기 돌출 캠의 회전축이 되는 보스, 및 상기 보스가 이동 가능하게 끼워지는 장공을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
5. 제4항에 있어서,

   상기 교반 수단은, 구동원에 연결되며 상기 호퍼 내부에서 회전되는 제1패들, 상기 제1패들보다 더 큰 토너 부하가 작용하는 제2패들, 상기 제2패들을 탄성적으로 상기 제1패들에 연결하는 탄성 부재를 구비하며,

   상기 보스는 상기 제2패들이 고정되는 제2패들 회전축인 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
6. 제5항에 있어서,

   제1슬릿 및 상기 제1슬릿과 구별되는 폭의 제2슬릿이 형성된 엔코더, 상기 제2패들과 연결되어 상기 엔코더를 구동하는 엔코더 기어, 센서 기준 위치에 설치 되며 상기 제1슬릿에 대응되는 제1신호 및 상기 제2슬릿에 대응되는 제2신호를 출력하는 감지 센서를 구비하는 감지 수단; 을 더 포함하며,

   상기 감지 센서는 상기 제1신호에 대한 상기 제2신호의 시간 지연을 감지함으로써 상기 토너 잔량을 측정하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
7. 감광체의 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하는 현상 롤러;

   상기 현상 롤러에 토너를 공급하는 공급 롤러;

   호퍼에 저장된 토너를 교반하여 상기 공급 롤러 쪽으로 이송하는 교반 수단;

   상기 교반 수단 및 상기 공급 롤러 사이에 배치되며 상기 교반 수단으로부터 이송되는 토너를 다시 교반하는 보조 교반 롤러, 상기 보조 교반 롤러를 회전시키는 롤러 기어, 상기 롤러 기어를 간헐적으로 구동하는 간헐 기어를 구비하는 보조 교반 수단; 을 포함하며,

   상기 간헐 기어가 상기 교반 수단에 연결되어 회전됨으로써 상기 보조 교반 롤러가 구동되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
8. 제7항에 있어서,

   상기 간헐 기어는, 상기 호퍼 내부에서 회전되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
9. 제8항에 있어서,

   상기 보조 교반 수단은,

   상기 롤러 기어 및 상기 간헐 기어 사이에 배치되는 적어도 하나의 중계 기어를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
10. 제9항에 있어서,

    상기 교반 수단은, 구동원에 연결되며 상기 호퍼 내부에서 회전되는 제1패들, 상기 제1패들보다 더 큰 토너 부하가 작용하는 제2패들, 상기 제2패들을 탄성적으로 상기 제1패들에 연결하는 탄성 부재를 구비하며,

    상기 간헐 기어는 상기 제2패들이 고정되는 제2패들 회전축에 고정되어 상기 제2패들과 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
11. 제10항에 있어서,

    제1슬릿 및 상기 제1슬릿과 구별되는 폭의 제2슬릿이 형성된 엔코더, 상기 제2패들과 연결되어 상기 엔코더를 구동하는 엔코더 기어, 센서 기준 위치에 설치되며 상기 제1슬릿에 대응되는 제1신호 및 상기 제2슬릿에 대응되는 제2신호를 출력하는 감지 센서를 구비하는 감지 수단; 을 더 포함하며,

    상기 감지 센서는 상기 제1신호에 대한 상기 제2신호의 시간 지연을 감지함으로써 상기 토너 잔량을 측정하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
12. 감광체의 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하는 현상 롤러;

    상기 현상 롤러에 토너를 공급하는 공급 롤러;

    호퍼에 저장된 토너를 교반하여 상기 공급 롤러 쪽으로 이송하는 교반 수단;

    상기 교반 수단 및 상기 공급 롤러 사이에 배치되며 상기 교반 수단으로부터 이송되는 토너를 다시 교반하는 보조 교반 롤러, 상기 보조 교반 롤러를 회전시키는 제1링크, 일측은 상기 제1링크와 연결되고 타측에는 편심캠 삽입부가 형성되는 제2링크, 상기 편심캠 삽입부에 회전 가능하게 삽입되는 편심캠을 구비하는 보조 교반 수단; 을 포함하며,

    상기 편심캠이 상기 교반 수단에 연결되어 회전됨으로써 상기 보조 교반 롤러가 구동되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
13. 제12항에 있어서,

    상기 제1링크, 상기 제2링크 및 상기 편심캠은, 상기 호퍼 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
14. 제13항에 있어서,

    상기 교반 수단은, 구동원에 연결되며 상기 호퍼 내부에서 회전되는 제1패들, 상기 제1패들보다 더 큰 토너 부하가 작용하는 제2패들, 상기 제2패들을 탄성적으로 상기 제1패들에 연결하는 탄성 부재를 구비하며,

    상기 편심캠은 상기 제2패들이 고정되는 제2패들 회전축에 편중심으로 고정되어 상기 제2패들과 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
15. 제14항에 있어서,

    제1슬릿 및 상기 제1슬릿과 구별되는 폭의 제2슬릿이 형성된 엔코더, 상기 제2패들과 연결되어 상기 엔코더를 구동하는 엔코더 기어, 센서 기준 위치에 설치되며 상기 제1슬릿에 대응되는 제1신호 및 상기 제2슬릿에 대응되는 제2신호를 출력하는 감지 센서를 구비하는 감지 수단; 을 더 포함하며,

    상기 감지 센서는 상기 제1신호에 대한 상기 제2신호의 시간 지연을 감지함으로써 상기 토너 잔량을 측정하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.

Images