KR20050102559A

KR20050102559A - 교반장치와 이를 가지는 화상형성장치 및 교반방법

Info

Publication number: KR20050102559A
Application number: KR1020040027973A
Authority: KR
Inventors: 김명찬; 설광조; 김성대
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-10-26
Also published as: US7311438B2; US20050238389A1; KR100555712B1

Abstract

본 발명의 교반장치는, 적어도 2가지 이상의 물질이 혼합된 혼합물이 수용되는 용기와; 용기 내에 설치되어 수용된 혼합물을 교반시키며, 적어도 하나는 독립적으로 회전 가능한 복수의 교반기로 이루어진 교반유닛:을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

교반장치와 이를 가지는 화상형성장치 및 교반방법{An agitator and image forming apparatus having the same and a method for agitating}

본 발명은 교반장치 및 화상형성장치 및 혼합물 교반방법에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저 프린터나 복사기와 같은 화상형성장치는, 현상 방식에 따라 분말토너(toner)를 현상제로 사용하는 건식과, 노파(noppar)와 같은 액상의 캐리어에 토너를 혼합하여 사용하는 습식으로 구분된다. 이 두 가지 방식은 모두 정전잠상이 형성되는 감광드럼과 같은 감광매체에 토너를 공급하여 소정 화상을 현상한 뒤, 그 감광드럼과 접촉되어 회전하는 전사매체 사이로 용지를 통과시킴으로서 현상된 화상을 용지에 인쇄시킨다. 최근에는 습식 현상방식이 본격적으로 채용되고 있다.

일반적으로 습식 화상형성장치는 소정 농도의 액체 현상제를 현상장치로 공급하여 감광드럼과 같은 감광매체에 형성된 정전잠상 영역에 현상한다.

상기 형상장치의 일예로서, 감광매체에 인접 설치되는 현상조와, 그 현상조 내에 설치되어 감광매체로 현상제를 옮겨주는 현상롤러와, 현상롤러로 현상제를 분출시켜 옮겨주는 메니폴드와, 현상롤러로 과 공급된 현상제를 제거하고 일정두께로 제한해주는 스퀴즈롤러 등을 구비할 수 있다.

상기 메니폴드로 공급되는 현상제는 토너가 일정량 혼합되어 소정농도로 유지된다. 이를 위해, 소위 워킹솔루션 탱크를 별도로 마련하여 액상의 캐리어와 분말의 토너를 일정량 혼합하여 농도를 제어하여 공급하는 방식이 있다. 이 경우에는 워킹솔루션 탱크를 별도로 구비하고 농도를 제어하는 복잡한 구성이 요구된다.

반면에, 현상제의 생산단계부터 토너와 캐리어가 미리 소정 농도로 혼합되어 현상제 카트리지에 담긴채로 공급하는 방식이 개발되고 있다. 이 경우, 별도의 농도조절장치가 불필요하며, 새로운 현상제 카트리지와 사용된 현상제 카트리지를 교환하면 되므로 편리하다.

한편, 상기와 같은 액상의 캐리어와 분말상의 토너가 혼합된 현상제는 화상형성장치를 오랜 시간 사용하지 않을 경우, 토너가 침전되어 굳어질 수 있다. 이를 위해, 현상제를 교반시켜주기 위한 교반장치가 채용되고 있다.

그런데, 실질적으로, 교반장치는 캐리어와 토너가 골고루 혼합된 상태에서는 큰 부하가 걸리지 않기 때문에 작은 동력으로도 구동이 가능하나, 오랜 시간 사용하지 않은 경우, 토너가 침전되어 발생된 슬러지를 교반시키기 위해서는 큰 동력이 요구되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 작은 힘으로도 혼합물을 교반시켜 줄 수 있도록 개선된 교반장치를 제공하는데 첫 번째 목적이 있다.

또한, 단일의 구동원을 이용하여 현상제를 교반시킬 수 있도록 개선된 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 2가지 이상의 물질이 혼합된 혼합물을 작은 동력으로 교반시킬 수 있도록 개선된 혼합물 교반방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 첫 번째 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교반장치는, 적어도 2가지 이상의 물질이 혼합된 혼합물이 수용되는 용기와; 상기 용기 내에 설치되어 수용된 혼합물을 교반시키며, 적어도 하나는 독립적으로 회전 가능한 복수의 교반기로 이루어진 교반유닛:을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 교반유닛은, 상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되어 구동원에 의해 구동되는 제1교반기과; 상기 제1교반기에 연결되며, 상기 제1교반기에 의해 피동되는 제2교반기;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1교반기는 상기 제2교반기보다 큰 동작반경을 갖는 것이 좋다.

또한, 상기 제1교반기는, 상기 용기에 회전 가능하게 지지되며, 상기 구동원의 동력에 의해 회전되는 메인축과; 상기 메인축에 연결되어 함께 회전되며, 상기 용기 내의 혼합물을 교반시키는 교반부재;를 포함하는 것이 좋다.

상기 교반부재는 회전중심을 기준으로 나선형으로 연장된 스프링인 것이 좋다.

상기 메인축은 한 쌍이 마련되며, 각각은 상기 용기 내부의 마주하는 벽에 회전 가능하게 설치되는 것이 좋다.

상기 제2교반기는, 상기 메인축에 선택적으로 피동 회전되게 지지되는 서브축과; 상기 서브축의 외주에 나선형으로 마련되는 나선형리브;를 포함하는 것이 좋다.

상기 나선형 리브는 상기 교반부재보다 작은 회전 반경을 가지며, 서로 비접촉되는 것이 좋다.

상기 교반유닛은, 상기 제1교반기의 동력을 상기 제2교반기로 선택적으로 전달하여 피동시키기 위한 동력전달유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 동력전달유닛은, 상기 제1교반기와 상기 제2교반기 중 적어도 어느 한쪽에 설치되어, 상호간에 마찰력을 제공하는 마찰부재를 포함하며, 이 마찰부재는 고무재질로 형성된 것이 좋다.

또한, 상기 마찰부재는 금속 스프링인 것이 좋다.

또한, 상기 동력전달부재는, 상기 제1 및 제2교반기 사이에 설치되는 토크리미터를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 동력전달부재에 의해 상기 제1교반기로부터 상기 제2교반기로 전달되는 동력의 크기는 상기 혼합물에 의해 상기 제2교반기에 걸리는 회전부하의 크기에 반비례하는 것이 바람직하다.

상기 교반유닛은, 메인축과 상기 서브축 사이에 설치되어, 상기 메인축의 동력을 상기 서브축으로 선택적으로 전달하는 동력전달유닛을 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 복수의 교반기에 작용하는 회전부하는 서로 다른 것이 좋다.

상기 제1교반기와 상기 혼합물과의 접촉면적은 상기 제2교반기와 혼합물과의 접촉면적보다 작은 것이 좋다.

또한, 상기 혼합물은, 분말상의 토너와, 액상의 캐리어가 소정 비율로 혼합된 현상제를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 교반유닛은, 상기 용기 내에서 침전된 토너를 교반시키기 위한 제1교반기와; 상기 제1교반기에 의해 교반된 토너와 상기 캐리어를 함께 교반시키는 제2교반기;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 혼합물은, 서로 다른 비중을 가지는 고체 물질과 액상의 물질을 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 교반유닛은, 상기 액상의 물질에 가라않은 고체물질을 부상시켜 교반시키는 제1교반기와; 상기 제1교반기에 의해 부상된 고체물질을 상기 액상의 물질과 혼합시키는 제2교반기;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화상형성장치는, 현상유닛으로 공급될 현상제를 수용하는 용기와; 상기 용기에 설치되어 적어도 하나는 독립적으로 회전 가능한 복수의 교반기를 가지며, 상기 용기 내에 수용된 현상제를 교반시키는 교반유닛과; 상기 교반유닛을 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동원;을 포함하는 것이 좋다.

여기서, 상기 교반유닛은, 상기 구동원으로부터 직접 동력을 전달받아 회전 구동되는 제1교반기와; 상기 제1교반기에 연결되어 피동되는 제2교반기;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 교반유닛은, 상기 제1교반기의 동력을 상기 제2교반기로 선택적으로 전달하기 위한 동력전달유닛을 더 포함하는 것이 좋다.

상기 동력전달유닛에 의해 전달되는 동력의 크기는 상기 제2교반기에 작용하는 회전부하의 크기에 반비례하는 것이 좋다.

상기 구동원의 구동시, 상기 제1교반기의 회전속도는 상기 제2교반기의 회전속도 이상인 것이 좋다.

상기 구동원의 구동시, 상기 제1교반기의 회전량은 적어도 상기 제2교반기보다 많은 것이 좋다.

상기 복수의 교반기의 회전시 각 교반기에 작용하는 회전부하는 서로 다른 것이 좋다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혼합물 교반방법은, 용기 내에 수용되며, 적어도 2가지 이상의 물질로 혼합된 혼합물을 교반시키기 위한 혼합물 교반방법에 있어서, 상기 용기에 서로 다른 회전부하를 가지는 복수의 교반기를 마련하는 단계와; 상기 복수의 교반기중 적어도 어느 하나를 회전시키는 제1단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 복수의 교반기중 다른 하나를 회전시키는 제2단계;를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 제1 및 제2단계는 비시계열적으로 이루어지는 것이 좋다.

또한, 상기 제1단계와 제2단계는, 상기 혼합물에 의해 상기 각 단계에서의 교반기에 작용하는 회전부하 크기의 역순으로 이루어지는 것이 좋다.

또한, 상기 복수의 교반기를 동시에 회전시키는 제3단계를 더 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 제2단계는 상기 제1단계에서 발생되는 동력에 의해 이루어지는 것이 좋다.

또한, 상기 마련단계는, 구동원에 의해 회전되는 제1교반기를 마련하는 단계와; 상기 제1교반기보다 회전부하가 큰 제2교반기를 마련하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 제1단계에서는 상기 제1교반기를 회전시키는 것이 좋다.

또한, 상기 제2교반기를 회전시키는 제2단계를 더 포함하는 것이 좋다.

상기 제2단계는, 상기 제2교반기를 상기 제1교반기에 종동시키는 단계를 포함하는 것이 좋다.

상기 종동시키는 단계는, 상기 제2교반기에 작용하는 회전부하가 상기 제1교반기에서 상기 제2교반기로 전달되는 동력크기보다 작은 경우에 이루어지는 것이 좋다.

상기 목절을 달성하기 위한 본발명의 다른 측면에 따른 혼합물 교반방법은, 용기 내에 수용되며, 적어도 2가지 이상의 물질로 혼합된 혼합물을 교반시키기 위한 혼합물 교반방법에 있어서, 제1물질의 응집력을 약화시키는 제1교반단계와; 상기 약화된 제1물질을 제2물질과 혼합시키는 제2교반단계;를 포함하는 것이 좋다.

상기 용기 내에 제1교반기를 회전 가능하게 마련하는 단계와; 상기 제1교반기와 다른 회전부하를 가지는 제2교반기를 마련하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1교반단계는 상기 제1교반기를 회전 구동시키는 단계를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 제2교반단계는, 상기 제2교반기를 회전시키는 단계를 포함하는 것이 좋다.

상기 제1교반기와 상기 제2교반기를 동시에 회전시키는 제3교반단계를 더 포함하는 것이 좋다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 자세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는, 감광매체(10)에 화상을 현상하는 현상유닛(20)과, 상기 현상유닛(20)으로 공급될 소정 혼합물이 수용되는 용기(30)와, 상기 용기(30)에 수용된 혼합물을 교반시키는 교반유닛(40) 및 구동원(50)을 구비한다.

상기 감광매체(10)는 일반적인 칼라레이저 프린터, 복사기 및 복합기 등과 같은 화상형성기기에 채용되는 것으로, 감광벨트 또는 감광드럼일 수 있다. 본 실시예에서는 감광매체(10)는 감광드럼인 것을 예로 들어 설명한다. 상기 감광드럼(10)에는 감광드럼(10)에 형성된 화상을 전사 받는 전사매체 예컨대, 전사벨트(11)가 접촉 주행되게 설치될 수 있다. 이러한 감광드럼(10) 및 전사벨트(11)는 일반적인 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 현상유닛(20)은 상기 감광드럼(10)에 형성되는 정전잠상 영역에 화상을 형성시키기 위한 것이다. 이 현상유닛(20)은 현상조(21)와, 현상롤러(23)와, 스퀴즈롤러(25) 등을 구비한다.

상기 현상조(21)는 상기 용기(30)로부터 공급되는 소정 혼합물이 수용된다.

여기서, 상기 혼합물은 습식 화상형성을 위한 현상제(1)로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 소정 칼라를 가지는 분말상의 토너(2)와, 액상의 캐리어(3) 등이 소정 비율로 혼합되어 형성된다. 상기 현상제(1)는 공급펌프(4)를 포함하는 공급경로(5)를 통해 용기(30)로부터 공급된다. 일반적으로, 상기 현상제(1)는 6내지 18%의 농도를 가지도록 토너와 캐리어가 혼합된다.

상기 현상롤러(23)는 회전되면서 현상조(21)로 공급된 현상제(1)를 감광드럼(10)으로 옮겨준다. 현상롤러(23)는 감광드럼(10)과 소정 현상갭을 사이에 두고 감광드럼(10)의 순방향으로 회전된다. 상기 스퀴즈롤러(25)는 현상롤러(23)에 필요이상의 현상제가 옮겨가는 것을 방지하도록 현상제를 일정두께로 짜주는 역할을 한다. 물론, 현상조(21) 내에는 미도시된 현상제 클리닝부재와, 현상제 공급롤러 등이 더 구비될 수 있으며, 이러한 현상유닛(20)은 일반적인 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 용기(30)는 감광드럼(10) 및 현상유닛(20)과 더불어 화상형성장치 본체(12) 내에 설치된다. 이 용기(30) 내에는 현상유닛(20)으로 공급될 현상제(3)가 수용된다. 상기 용기(30)는 수용된 현상제가 소모될 경우, 새로운 용기로 대체될 수 있도록 본체(12)에 착탈 가능하게 설치되는 것이 일반적이다. 즉, 상기 용기(30)는 소위 소모성 잉크 카트리지로서, 사용자가 필요에 의해 교환할 수 있는 부품이다. 물론, 별도의 리필카트리지를 통해 현상제를 용기(30)에 공급할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는, 용기(30)가 소모품 또는 리필용 어느 하나에 한정되지 않고 모두 적용 가능하다.

한편, 상기 용기(30)에 수용된 현상제(1)는 앞서 설명한 바와 같이, 토너(2)와 캐리어(3)가 혼합된 혼합물이다. 물론, 상기 토너(2)와 캐리어(3) 이외에도 화상형성에 도움을 주기 위한 여러 가지 화학물질 등이 소정량씩 첨가될 수 있다. 여기서, 상기 토너(2)는 캐리어(3)에 비해 비중이 크기 때문에, 오랜 시간 현상제(1)를 방치해두면, 토너(2)가 침전되어 서로 응집된다. 이와 같이 침전되어 응집된 토너(2)를 이하에서는 '토너 슬러지'라 칭하기로 한다. 도 2에서는 상기 토너슬러지가 발생한 상태를 도시한 것이다.

상기와 같은 토너 슬러지와 캐리어를 혼합시키기 위한 교반유닛(40)이 용기(30)에 설치된다. 상기 교반유닛(40)은 제1교반기(60)와 제2교반기(70)를 구비한다.

상기 제1교반기(60)는 용기(30) 바닥에 침전된 토너 슬러지를 1차적으로 먼저 교반시키기 위한 것이다. 이 제1교반기(60)는 제2교반기(70)에 대해 독립적으로 회전 구동되게 설치된다. 상기 제1교반기(60)는 용기(30)내의 마주하는 벽(31,32)에 설치되는 한 쌍의 제1 및 제2메인축(61,62)과, 상기 메인축(61,62)에 연결되는 교반부재(63)를 구비한다.

상기 제1메인축(61)은 상기 구동원(50)으로부터 직접 동력을 전달받아 회전되도록 용기(30) 일측벽(31)에 설치된다. 제2메인축(62)은 제1메인축(61)에 마주하도록 용기(30)의 타측벽(32)에 회전 가능하게 지지된다.

상기 교반부재(63)는 각 메인축(61,62)에 연결되어 메인축들(61,62)과 함께 회전되면서, 상기 혼합물 즉, 현상제(1)를 교반시킨다. 특히, 상기 교반부재(63)는 상기와 같은 토너 슬러지의 응집력을 쉽게 약화시킬 수 있도록 현상제(1)와의 접촉면적이 작은 부재로 마련된다. 즉, 상기 교반부재(63)는 양단이 메인축(61,62)에 연결된 나선형 스프링인 것이 바람직하다. 상기 교반부재(63)는 가느다란 와이어 스프링이므로, 현상제(1)와의 마찰면적이 작고, 회전부하도 작게 설계할 수 있다. 따라서, 작은 출력을 가지는 구동원(50)을 채용하더라도 교반부재(63)를 쉽게 회전시킬 수 있고, 상기 토너 슬러지를 효과적으로 교반시킬 수 있게 된다. 더욱 바람직하게는, 교반부재(63)는 메인축(61,62)의 회전중심에서 용기(30)의 내벽 쪽으로 가능한 가깝게 배치되어, 침전된 토너 슬러지를 교반시키도록 하는 것이 좋다.

또한, 상기 나선형 스프링은, 침전된 토너 슬러지의 마찰저항이 클 경우라도 마찰저항에 의해 탄성변형이 가능하다. 따라서, 나선형 스프링의 반복적인 회전 및 변형을 통해 오랜 기간 침전되어 응집된 토너들을 교반시키는 것이 가능하게 된다.

상기 제2교반기(70)는 상기 제1교반기(60)에 의해 피동되도록 용기(30) 내에 설치된다. 이 제2교반기(70)는 제1교반기(60)보다 큰 회전부하가 작용하도록 설치되어 제1교반기(60)에 의해 1차로 교반된 토너(2)를 캐리어(3)와 혼합시킨다. 제2교반기(70)는 제1교반기(60)와 동축적으로 설치되어 종속 회전되며, 제1교반기(60)보다 작은 동작반경을 가진다. 그러나, 제2교반기(70)는 제1교반기(60)보다 큰 회전부하를 가지며, 현상제(1)와의 접촉면적도 제1교반기(60)에 비해 크게 가진다.

이러한 제2교반기(70)는 메인축(61,62)에 회전 가능하게 지지되는 서브축(71)과, 상기 서브축(71)의 외주에 나선형으로 설치된 나성형 리브(73)를 구비한다. 상기 서브축(71)은 메인축(61,62)과 동축적으로 설치되며, 그 제1메인축(61)의 동력을 선택적으로 전달받는다. 각 메인축(61,62)에는 서브축(71)의 단부가 끼워져 지지되는 축홈(61a,62a)이 형성된다. 상기 축홈(61a,62a)은 제1교반기(60)의 회전중심에서 다소 벗어날 수도 있지만, 가능하면 회전중심에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 나선형리브(73)는 서브축(71)과 일체로 형성되는 것이 좋다. 그리고, 나선형리브(73)는 상기 교반부재(63)에 비해 큰 회전부하를 가지도록 현상제(1)와의 접촉면적이 교반부재(63)보다 더 크다. 그리고, 나선형리브(73)는 저항에 의해 변형되지 않는 금속 또는 플라스틱 재질로 형성되는 것이 좋다. 또한, 나선형리브(73)는 교반부재(63)에 비해 작은 회전 반경을 가지며, 교반부재(63)와 비접촉되게 설치된다.

또한, 용기(30)의 현상제 출구(31)가 통상적으로 어느 한쪽에 치우치게 형성되는 것을 감안할 때, 제2교반기(70)는 회전시 현상제(1)를 출구(31) 쪽으로 이동시키는 역할도 하게 된다. 이를 위해, 상기 나선형리브(73)는 통상의 오거(auger)에 대응되는 형상을 가지며, 나선형상을 변형시켜서 서브축(71)의 회전방향에 관계없이 현상제(1)를 어느 한 쪽으로 이동시키도록 구성할 수 있다.

이러한 구성의 제2교반기(70)는 제1교반기(60)에 비해 회전부하가 크게 작용하므로, 제1교반기(60)보다 큰 초기구동력이 요구된다. 따라서, 상기 제2교반기(70)에 작용하는 회전부하가 소정 크기 이하로 떨어지기 전까지는 제2교반기(70) 즉, 서브축(71)으로 동력이 전달되지 않게 된다. 이를 위해, 상기 메인축(61)과 서브축(71) 사이에는 선택적으로 동력을 전달하기 위한 동력전달유닛(80)이 마련된다.

상기 동력전달유닛(80)의 일예로 메인축(61)과 서브축(71) 사이에 설치되는 마찰부재(81)가 설치될 수 있다. 상기 마찰부재(81)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 축홈(61a)의 내벽과, 서브축(71)의 외주면 사이에 소정 마찰력을 제공한다. 이 마찰부재(81)는 마찰계수가 비교적 큰 우레탄 또는 고무재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 상기 마찰부재(81)에 의해 발생되는 마찰력에 의해 메인축(61)의 동력이 서브축(71)으로 전달될 수 있다. 이 때, 마찰부재(81)에 의해 1교반기(60)에서 제2교반기(70)로 전달되는 동력의 크기는 제2교반기(70)에 작용하는 회전부하의 크기에 반비례하게 된다. 즉, 상기 토너 슬러지가 교반되기 전에는, 그 토너 슬러지에 의해 제2교반기(70)에 작용하는 회전부하가 마찰부재(81)에 의한 마찰력보다 크게 된다. 따라서, 제2교반기(70)로 전달되는 동력이 거의 0에 가깝기 때문에, 상대적으로 작은 회전부하가 작용하는 제2교반기(60)만 회전되면서 토너 슬러지를 교반시킨다. 그리고, 토너 슬러지가 교반된 뒤에는 제2교반기(70)에 작용하는 회전부하가 감소되어 제1교반기(60)에서 제2교반기(70)로 전달되는 동력이 증가하여 제2교반기(70)가 회전될 수 있게 된다. 또한, 상기 마찰부재(81)는 제1교반기(60)와 제2교반기(70) 중 적어도 어느 한 쪽에 설치되어도 무방하다.

또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 마찰부재(81)는 외측단면은 비원형이고, 내측은 원형으로 형성될 수 있다. 이 경우, 축홈(61a)의 단면형상도 비원형으로 형성되며, 서브축(71)은 원형의 단면형상을 갖게 된다. 따라서, 마찰부재(81)는 축홈(61a)에 끼워져 지지된 채, 서브축(71)에 마찰력을 제공할 수 있게 된다.

상기 구동원(50)은 상기 교반유닛(40)을 구동시키기 위한 동력을 제공하는 것으로, 하나가 마련된다. 이 구동원(50)는 소정 회전토크를 출력하는 구동모터이며, 제1교반기(60) 즉, 제1메인축(61)에 직접 연결되어 동력을 전달한다.

상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 교반장치를 이용하여 혼합물을 교반시키는 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 상기 용기(30)에 수용되는 혼합물이 앞서 설명한 바와 같이, 서로 비중이 다른 분말상의 토너(2)와 액상의 캐리어(3)가 소정비율로 혼합된 현상제를 예로 들어 설명한다.

상기와 같이 용기(30)의 혼합물이 현상제이고, 용기(30)가 카트리지 일 경우에, 용기(30)는 오랜 시간 사용되지 않고 보관될 수 있다. 화상형성장치 본체(12)에 장착된 상태로, 또는 장착되기 전의 보관상태로든 오랜 시간 보관된다.

그러면, 토너(2)와 캐리어(3)의 비중 차로 인해, 토너(2)가 침전되어 서로 응집되어 토너 슬러지가 발생하게 된다. 이러한 토너 슬러지를 교반시키기 위해서는 현상제(1)가 골고루 혼합된 경우보다 큰 회전력이 요구된다.

이를 위해, 먼저 침전된 토너 즉, 토너 슬러지의 응집력을 약화시킨다. 이를 위해서는 상기와 같이 마련된 제1교반기(60)를 먼저 회전시키면 된다. 즉, 구동원(50)이 구동되면, 구동원(50)에 직접 연결되고 회전부하가 제2교반기(70)보다 상대적으로 작은 제1교반기(60)가 먼저 회전된다. 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전되는 교반부재(63) 즉, 토너 슬러지가 나선형 스프링에 의해 조금씩 분해되어 부상되고, 부상된 토너(2)는 캐리어(3)와 혼합되기 시작한다.

이 때, 구동원(50)의 구동초기에는 마찰부재(81)에 의한 메인축(61)과 서브축(71) 사이의 마찰력이 상기 제2교반기(70)에 작용하는 회전부하보다 작기 때문에 제2교반기(70)는 회전하지 않게 된다.

제1교반기(60)가 소정 횟수 회전되면, 토너 슬러지는 어느 정도 교반되어 제2교반기(70)에 작용하는 회전부하가 감소하게 된다. 그러면, 도 5에 도시된 바와 같이, 마찰부재(81)에 의해 제1교반기(60)의 동력이 제2교반기(70)로 전달되어 제2교반기(70)가 천천히 회전되기 시작한다. 이와 같이 구동원(50)이 구동되는 동안에는, 제2교반기(70)의 회전속도는 제1교반기(60)의 회전속도 이하가 된다. 즉, 제2교반기(70)가 제1교반기(60)에 의해 종동되기 때문에, 회전속도 및 회전 량은 제1교반기(60)가 더 많게 된다.

제2교반기(70)의 회전수가 증가함에 따라서 현상제(1)는 점점 골고루 혼합되고, 제2교반기(70)에 작용하는 회전부하는 점점 감소한다. 그러면, 제2교반기(70)로 전달되는 토크는 점점 증가하게 된다. 그리고, 결국에는 제2교반기(70)가 제1교반기(60)에 거의 근접한 속도로 회전되면서 현상제(1)를 더욱 효과적으로 교반시킬 수 있게 된다. 즉, 실질적으로 제2교반기(70)가 현상제(1)와는 접촉면적이 제1교반기(60)보다 크기 때문에 메인 교반기로서의 기능을 수행할 때, 현상제(1)가 골고루 혼합될 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 제1교반기(60)에서 제2교반기(70)로 전달되는 동력의 크기는 제2교반기(70)에 작용하는 회전부하의 크기에 반비례하게 된다. 그리고, 제1교반기(60)와 제2교반기(70)는 비시계열적으로 회전 구동되기 시작하되, 각 교반기(60,70)에 작용하는 회전부하의 크기에 반비례하여 순서대로 진행된다. 그리고, 제1교반기(60)는 초기부터 일정한 속도로 회전되는 반면에, 제2교반기(70)는 점진적으로 회전속도가 증가하며, 제1교반기(60)의 회전속도를 넘지는 않게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 적어도 2개의 교반기(60,70)를 이용하여 현상제를 교반시키게 됨으로서, 작은 출력을 가지는 구동원(50)을 이용하더라도 침전된 토너 슬러지를 효과적으로 교반시킬 수 있게 된다. 따라서, 고출력을 얻기 위해 사이즈가 크고, 고가의 구동모터를 사용하지 않아도 되기 때문에 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 6을 참조하면, 상기 동력전달유닛(80)의 제2실시예로서, 서브축(171)의 단부(171a)와, 메인축(161) 사이에 설치되는 마찰부재(82)를 적용할 수 있다. 이 경우, 어느 한 축(161)의 단부에는 돔형 또는 원뿔형의 축홈(161a)이 형성되고, 그 축홈(161a)의 형상에 대응되는 형상으로 다른 축(171)의 단부(171a)가 형성된다. 이 경우에도, 마찰부재(82)는 도 7에 도시된 바와 같이, 우레탄 또는 고무재질로 형성되나, 상기 마찰부재(82)와는 달리 절두원추형상을 갖게 된다.

또한, 상기 동력전달유닛(80)의 제3실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 서브축(271)과 메인축(261) 사이에 설치되는 판스프링(83)이 적용될 수도 있다. 상기 판스프링(83)은 복수개가 설치되며, 바람직하게는 서브축(271)을 중심으로 서로 대칭되게 배치된다. 여기서, 서브축(271)의 단부는 비원형의 단면형상을 가지며, 메인축(261)의 축홈(261a)도 비원형의 내경을 갖는 것이 좋다. 이 경우, 판스프링(83)에 의해 각 축(261,271)에 걸리는 마찰력을 소정 크기 이상으로 유지시킬 수 있게 된다. 상기 판스프링(83)은 도 8에 도시된 바와 같이, 소정 클립형상을 가지며, 메인축(261)의 축홈(261a) 내주에 형성된 지지홈(261b)에 안착되어 상기 서브축(271)과 접촉된다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 동력전달부재(80)의 제4실시예로서, 토크리미터(85)가 채용될 수 있다. 상기 토크리미터(85)는 서브축(371)과 메인축(261) 사이에 개재된다. 토크리미터(85)의 구동부(85a)는 메인축(361)과 함께 구동될 수 있게 결합되고, 종동부(85b)는 서브축(371)과 함께 회전될 수 있게 결합된다. 따라서, 서브축(271)은 비원형의 단면형상을 가지며, 메인축(361)의 축홈(361a)도 비원형의 단면 형상을 갖는다. 상기 토크리미터(85)는 일반적으로 산업분야에서 널리 사용되는 것으로, 종동부(85b)에 걸리는 부하에 따라서 토크를 선택적으로 전달하도록 하는 장치로서, 공지의 구성이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 교반장치는 토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 교반시키는 것을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 서로 비중이 다른 적어도 2가지 이상의 물질이 혼합된 혼합물을 교반시키기 위한 장치로서 널리 채용되어 사용될 수 있는 것은 당연하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 교반장치에 따르면, 서로 다른 회전부하를 가지는 복수의 교반기를 구비함으로서, 액체 현상제와 같이 두 가지 이상의 물질이 혼합된 혼합물이 장시간 방치시 침전되어 굳게되더라도, 작은 동력을 이용하여 용하게 교반시킬 수 있게 된다. 따라서, 구동모터의 용량을 증가시키지 않고도 교반장치를 정상적으로 구동시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 복수의 교반기를 별도의 동력원을 이용하지 않고 단일의 구동원을 이용하여 선택적으로 구동시킬 수 있기 때문에, 토너 슬러지로 인한 고하중에 의해 교반장치가 동작되지 않는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같은 구성의 교반장치를 채용한 화상형성장치의 경우, 오랜 시간 프린트동작을 하지 않더라도, 액체 현상제가 굳어져서 동작이 불가능하게 되거나, 현상제를 사용할 수 없게되는 상황을 피할 수 있게 되므로, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 나타내 보인 개략적인 구성도.

도 2는 도 1의 교반장치를 나타내 보인 단면도.

도 3a는 도 2의 요부를 발췌하여 나타내 보인 부분 확대 단면도.

도 3b는 도 3a의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.

도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도.

도 5는 도 4의 상태에서 혼합물이 더 교반된 상태를 나타낸 단면도.

도 6은 도 3a에 도시된 동력전달유닛의 제2실시예를 설명하기 위한 단면도.

도 7은도 6에 도시된 마찰부재를 발췌한 사시도.

도 8은 도 3a에 도시된 동력전달유닛의 제3실시예를 설명하기 위한 단면도.

도 9는 도 8에 도시된 스프링의 분리 사시도.

도 10은 도 3a에 도시된 동력전달유닛의 제4실시예를 설명하기 위한 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10..감광드럼 20..현상유닛

30..용기 40..교반유닛

50..구동원 60..제1교반기

61,62,161,261,361..메인축 63..교반부재

70..제2교반기 71,171,271,371..서브축

73..나선형리브 80..동력전달유닛

81,82..마찰부재 83..스프링

85..토크리미터

Claims

적어도 2가지 이상의 물질이 혼합된 혼합물이 수용되는 용기와;

상기 용기 내에 설치되어 수용된 혼합물을 교반시키며, 적어도 하나는 독립적으로 회전 가능한 복수의 교반기로 이루어진 교반유닛:을 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 교반유닛은,

상기 용기 내에 회전 가능하게 설치되어 구동원에 의해 구동되는 제1교반기과;

상기 제1교반기에 연결되며, 상기 제1교반기에 의해 피동되는 제2교반기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제2항에 있어서, 상기 제1교반기는 상기 제2교반기보다 큰 동작반경을 갖는 것을 하는 교반장치
제2항에 있어서, 상기 제1교반기는,

상기 용기에 회전 가능하게 지지되며, 상기 구동원의 동력에 의해 회전되는 메인축과;

상기 메인축에 연결되어 함께 회전되며, 상기 용기 내의 혼합물을 교반시키는 교반부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제4항에 있어서, 상기 교반부재는 회전중심을 기준으로 나선형으로 연장된 스프링인 것을 특징으로 하는 교반장치.
제4항에 있어서, 상기 메인축은 한 쌍이 마련되며, 각각은 상기 용기 내부의 마주하는 벽에 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제4항에 있어서, 상기 제2교반기는,

상기 메인축에 선택적으로 피동 회전되게 지지되는 서브축과;

상기 서브축의 외주에 나선형으로 마련되는 나선형리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제7항에 있어서, 상기 나선형 리브는 상기 교반부재보다 작은 회전 반경을 가지며, 서로 비접촉되는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제2항에 있어서, 상기 교반유닛은,

상기 제1교반기의 동력을 상기 제2교반기로 선택적으로 전달하여 피동시키기 위한 동력전달유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제9항에 있어서, 상기 동력전달유닛은,

상기 제1교반기와 상기 제2교반기 중 적어도 어느 한쪽에 설치되어, 상호간에 마찰력을 제공하는 마찰부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제10항에 있어서, 상기 마찰부재는 고무재질로 형성된 것을 특징으로 하는 교반장치.
제10항에 있어서, 상기 마찰부재는 금속 스프링인 것을 특징으로 하는 교반장치.
제9항에 있어서, 상기 동력전달부재는,

상기 제1 및 제2교반기 사이에 설치되는 토크리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제9항에 있어서, 상기 동력전달부재에 의해 상기 제1교반기로부터 상기 제2교반기로 전달되는 동력의 크기는 상기 혼합물에 의해 상기 제2교반기에 걸리는 회전부하의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제7항에 있어서, 상기 교반유닛은,

메인축과 상기 서브축 사이에 설치되어, 상기 메인축의 동력을 상기 서브축으로 선택적으로 전달하는 동력전달유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 교반기에 작용하는 회전부하는 서로 다른 것을 특징으로 하는 교반장치.
제2항에 있어서, 상기 제1교반기와 상기 혼합물과의 접촉면적은 상기 제2교반기와 혼합물과의 접촉면적보다 작은 것을 특징으로 하는 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 혼합물은,

분말상의 토너와, 액상의 캐리어가 소정 비율로 혼합된 현상제를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제18항에 있어서, 상기 교반유닛은,

상기 용기 내에서 침전된 토너를 교반시키기 위한 제1교반기와;

상기 제1교반기에 의해 교반된 토너와 상기 캐리어를 함께 교반시키는 제2교반기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제1항에 있어서, 상기 혼합물은, 서로 다른 비중을 가지는 고체 물질과 액상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
제20항에 있어서, 상기 교반유닛은,

상기 액상의 물질에 가라않은 고체물질을 부상시켜 교반시키는 제1교반기와;

상기 제1교반기에 의해 부상된 고체물질을 상기 액상의 물질과 혼합시키는 제2교반기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반장치.
현상유닛으로 공급될 현상제를 수용하는 용기와;

상기 용기에 설치되어 적어도 하나는 독립적으로 회전 가능한 복수의 교반기를 가지며, 상기 용기 내에 수용된 현상제를 교반시키는 교반유닛과;

상기 교반유닛을 회전시키기 위한 동력을 제공하는 구동원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제22항에 있어서, 상기 교반유닛은,

상기 구동원으로부터 직접 동력을 전달받아 회전 구동되는 제1교반기와;

상기 제1교반기에 연결되어 피동되는 제2교반기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제22항에 있어서, 상기 교반유닛은,

상기 제1교반기의 동력을 상기 제2교반기로 선택적으로 전달하기 위한 동력전달유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제23항에 있어서, 상기 동력전달유닛에 의해 전달되는 동력의 크기는 상기 제2교반기에 작용하는 회전부하의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제22항에 있어서, 상기 구동원의 구동시, 상기 제1교반기의 회전속도는 상기 제2교반기의 회전속도 이상인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제22항에 있어서, 상기 구동원의 구동시, 상기 제1교반기의 회전량은 적어도 상기 제2교반기보다 많은 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 교반기의 회전시 각 교반기에 작용하는 회전부하는 서로 다른 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
용기 내에 수용되며, 적어도 2가지 이상의 물질로 혼합된 혼합물을 교반시키기 위한 혼합물 교반방법에 있어서,

상기 용기에 서로 다른 회전부하를 가지는 복수의 교반기를 마련하는 단계와;

상기 복수의 교반기중 적어도 어느 하나를 회전시키는 제1단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제29항에 있어서,

상기 복수의 교반기중 다른 하나를 회전시키는 제2단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제30항에 있어서, 상기 제1 및 제2단계는 비시계열적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제31항에 있어서, 상기 제1단계와 제2단계는,

상기 혼합물에 의해 상기 각 단계에서의 교반기에 작용하는 회전부하 크기의 역순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제30항에 있어서, 상기 복수의 교반기를 동시에 회전시키는 제3단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제30항에 있어서, 상기 제2단계는 상기 제1단계에서 발생되는 동력에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제29항에 있어서, 상기 마련단계는,

구동원에 의해 회전되는 제1교반기를 마련하는 단계와;

상기 제1교반기보다 회전부하가 큰 제2교반기를 마련하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제35항에 있어서, 상기 제1단계에서는 상기 제1교반기를 회전시키는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제35항에 있어서, 상기 제2교반기를 회전시키는 제2단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제37항에 있어서, 상기 제2단계는,

상기 제2교반기를 상기 제1교반기에 종동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제38항에 있어서, 상기 종동시키는 단계는,

상기 제2교반기에 작용하는 회전부하가 상기 제1교반기에서 상기 제2교반기로 전달되는 동력크기보다 작은 경우에 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
용기 내에 수용되며, 적어도 2가지 이상의 물질로 혼합된 혼합물을 교반시키기 위한 혼합물 교반방법에 있어서,

제1물질의 응집력을 약화시키는 제1교반단계와;

상기 약화된 제1물질을 제2물질과 혼합시키는 제2교반단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제40항에 있어서,

상기 용기 내에 제1교반기를 회전 가능하게 마련하는 단계와;

상기 제1교반기와 다른 회전부하를 가지는 제2교반기를 마련하는 단계를 더 포함하며,

상기 제1교반단계는 상기 제1교반기를 회전 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제41항에 있어서, 상기 제2교반단계는,

상기 제2교반기를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.
제42항에 있어서, 상기 제1교반기와 상기 제2교반기를 동시에 회전시키는 제3교반단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물 교반방법.