KR20160096437A

KR20160096437A - 레이저프린터의 토너이송장치 및 이를 포함하는 토너파우더 자동공급장치

Info

Publication number: KR20160096437A
Application number: KR1020150018079A
Authority: KR
Inventors: 김동정
Original assignee: 주식회사 지알에스코리아
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2016-08-16
Also published as: KR101733047B1

Abstract

본 발명 레이져프린터의 토너파우더 자동충전장치는 전원(100)과; 토너센서(200)와; 제어수단(300)과; 토너를 저장한 토너통(400)과; 토너이송장치(500)와; 에어펌프(600)와; 압력센서(700)로 구성된다. 토너이송장치(500)는 금속관으로 니들모양을 갖춘 토너이송니들(510)과 공기공급니들(520)을 설치한 형태이며 토너이송니들(510)이 공기공급니들(520)보다 수직으로 1cm 내지 3cm 정도 낮게 위치하여 토너통(400) 장착시 토너통(400) 내부의 하부에 위치하는 구조로 공기공급시 공기공급니들(520)의 끝부분에서 공기를 토출하여 토너파우더를 비산시켜 공기와 함께 아래에 위치한 토너이송니들(510)을 통과해 토너이송호스(511)를 거쳐 토너카트리지(20) 내부로 토너파우더를 이송한다. 공기공급시 공기공급니들(520)의 끝부분에서 공기를 토출하여 토너파우더를 직접 비산시켜 바로 아래쪽의 토너이송니들(510)로 흘러보냄으로서 아주 적은 양의 공기로도 토너파우더를 충분히 비산시킬 수 있으므로 유동저항없이 토너파우더를 이송하게 된다. 본 발명의 압력센서(700)는 토너파우더가 토너카트리지 내부에 충분히 공급되면 줄어든 공기용적으로 인해 낮아진 압력을 감지하는 장치로서 압력변동이 설정치에 도달하면 제어수단(300)에 신호를 보내 공급을 완료하는 기능을 수행한다. 본 발명은 미관과 설치편의성을 고려해 공기흡입호스(621)내부에 토너이송호스(511)를 설치한 이중구조호스(30)로 구성한다.
본 발명은 적은 양의 공기로도 토너파우더를 충분히 비산시켜 토너파우더의 고착과는 관계없이 토너카트리지로 이송할 수 있으며 토너카트리지(20) 내부의 공기를 흡입하여 토너파우더의 비산 및 이송에 사용하기 때문에 토너파우더의 이송으로 인한 토너카트리지(20) 내부의 압력상승을 원천적으로 방지한다. 또한,토너이송량의 조정 등 별도의 장치 없이 토너파우더가 충분히 이송되면 토너카트리지(20) 내부의 줄어든 공기량에 의해 압력센서(700)가 압력저하를 감지하여 제어수단(300)에 통지하여 토너파우더의 공급을 완료하는 매우 간단한 장치이다. 별도의 장치 없이 토너파우더의 물리적 특성을 충분히 반영하고 토너카트리지(20) 구조적 특성만을 활용하여 토너파우더를 공급하며 공기의 유동성을 활용하여 토너파우더를 이송한다는 점에서 공기의 압력으로 토너파우더를 밀어내려했던 기존의 기술들과 구별된다. 또한 본 발명의 장치는 구조가 간단하고 설치가 용이할 뿐 아니라 제조비용이 획기적으로 절감되는 경제적인 효과가 있다.

Description

레이저프린터의 토너파우더 자동공급장치{Toner Powder Auto Supply System for Laser Printers}

본 발명은 토너파우더를 레이저프린터에 장착된 토너카트리지로 자동으로 공급하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 토너카트리지에서 토너파우더 부족시 이를 감지하여 토너파우더를 수직과 곡선으로 이루어진 내경 1mm 이하의 가는 호스를 통하여 토너카트리지 내부로 설정량만큼 이송하여 레이저프린터를 토너카트리지의 교환없이 연속으로 사용하기 위한 장치이다

분체의 이송 기술로 스크루컨베이어, 벨트컨베이어, 플로컨베이어, 버킷 엘리베이터, 진공발생장치 및 공기압을 이용한 이송방법이 제시되어 용도와 장치에 맞게 두루 적용되어 널리 사용되고 있다.

그러나 레이저 프린터의 토너카트리지로의 토너파우더 이송은 토너카트리지의 특수성과 토너파우더의 초미립분체로서의 특성 및 인체와 밀접한 설치장소의 특수성 등으로 인해 보편적으로 사용될 수 있는 기술의 개발에 어려움이 있어왔다.

이러한 어려움을 극복하고자 특허 제 10-0980385호 레이저프린터의 카트리지 토너 자동 충전장치는 토너통 내부의 토너파우더 상층부 공기층에 직접 공기를 주입하여 그 압력으로 토너파우더를 이송하는 기술을 제시하였다. 그러나 이 기술은 토너파우더가 보관중 시간의 경과에 따라 토너비산용매인 공기가 상부로 토출되면 하부의 토너 밀도가 상승되면서 고착되는 특성으로 인해 토너파우더 이송압력이 기하급수적으로 상승하지만 이러한 이송압력의 변화를 고려한 장치가 없어 공기 주입시 고착정도에 비례하여 공기가 압축되는 현상이 발생한다. 쉽게 압축되는 공기의 특성으로 인해 과도하게 압축된 공기는 토너파우더 이송시 공급장치의 내부 전체의 공간 압력을 상승시켜 용적이 적고 밀폐도가 낮은 토너카트리지에서 토너파우더를 외부로 비산하여 인체와 환경에 치명적인 손상을 끼치는 문제가 있었다.

공기의 압축으로 인한 토너파우더의 비산 문제를 해결하는 기술로 제시된 특허 제 10-0892392호 카트리지 토너 자동 충전장치의 도1.에 의하면 토너통 내부의 토너파우더 상층부 공기층에 직접 공기를 직접 주입하는 대신 토너통 하부에 토너토출부를 설치하고 상부에 위치한 토너저장부의 저장토너를 중력에 의해 흘러내린 다음 공기의 압력으로 토출튜브로 밀어내는 기술을 제시하고 있다. 그러나 토너파우더를 보관하는 토너통과 하부의 토너저장장치로 구성된 이 장치는 토너파우더의 하방이동을 중력과 안식각으로 해결하고 있지만 보관중 토너파우더로 부터 공기가 상부로 이동하면 토너파우더가 고착되어 하방이동이 제한되어 안식각이 변하는 문제를 간과하고 있고 이를 해결하기 위해 충분히 넓은 토너토출부를 설치한다면 이송요구압이 상승하는 문제가 있어 실시에 어려움이 있다. 또한 이 기술은 외부공기를 주입하기 때문에 오염된 공기의 필터링과 토너파우더가 이송된 다음 토너카트리지 내부의 압력상승을 제거하기 위한 다양한 장치로 제습 및 오염방지 필터의 설치와 토너카트리지 상부 일측에 통공필터의 설치 등 복잡하고 비용이 많이 드는 구조일 뿐 아니라 토너카트리지 상부 일측 작은 공간에 설치 가능한 통공필터의 개발을 제시하고 있지만 작은 크기의 통공필터로 10 미크론 최근에는 5미크론 이하의 미세한 입자로 구성된 토너파우더를 즉시 필터링하는데는 어려움이 따르며 더욱이 토너파우더의 용이로운 흡착성으로 필터가 쉽게 막혀 버리는 문제가 있어 실용화된 제품의 개발에 어려움이 있다. 또한 이 기술은 토너의 과잉공급을 막기 위해 카트리지 내부에 토너의 공급에 따라 반응하는 압력센서의 설치를 제시하고 있지만 구성이 복잡하고 설치가 용이하지 않아 제작비용이 많이 드는 문제가 있다.

상기 발명의 문제점인 토너파우더의 하방이동 문제를 해결한 기술로 제시된 특허 제 10-1032482호 토너카트리지에 토너를 자동으로 공급하는 장치는 토너를 저장하는 저장통의 하부에 토너공급수단을 설치하고 토너공급수단 내부에 공기가 공급되면 팽창과 수축을 하는 벌룬을 설치하여 팽창과 수축을 하여 하부에 있는 토너파우더가 토너가 카트리지 쪽으로 밀려 들어가거나 상부에 있는 토너가 하부로 보충되는 기능을 제시하고 있다.

그러나 상기의 토너카트리지에 자동으로 토너를 공급하는 장치는 토너통 하부에 설치된 토너공급수단에 에어벌룬을 설치하여 체적의 변동에 따라 상부의 토너파우더를 토너저장수단으로 이송한다는 소기의 목적에는 부합하였지만 좁은 공간에서의 에어벌룬의 팽창만으로 초미립자로 구성된 토너파우더의 이송이 어려워 이를 해결하고자 토너공급수단의 상부에 직접 공기를 주입하는 방식으로 문제를 해결하고 있다. 따라서 이 기술 역시 외부공기의 직접주입 구조이기 때문에 오염된 공기나 수분이 을 제거하기 위한 공기필터 및 제습필터의 설치를 제시하고 있으며 토너파우더 이송시 토너카트리지 내부의 압력 상승으로 인한 토너파우더의 외부비산을 방지하기 위한 토너카트리지 상부 일측에 통공필터의 설치를 제시하고 있다. 그러나 통공필터의 개발이 용이롭지 않아 에어벌룬을 5내지 6회 정도로 설정하여 소량만(15그램 내외) 공급하는 방식으로 문제를 해결하고 있다.

상기의 외부공기 주입을 통한 토너파우더 이송 기술에 따른 문제를 해결하고자 제시된 특허 제 10-1367805호 분말 및 액체공급장치는 토너통 내부에 에어벌룬을 설치하고 팽창과 수축으로 토너통의 토너파우더를 토너카트리지로 이송하는 기술을 제시하여 오염된 공기와 접촉 문제 해결을 제시하고 있다.

그러나 이 기술은 외부공기의 직접 주입없이 토너통 내부에서 토너이송압력을 형성한다는 장점에도 불구하고 토너통 내부의 공기층과 토너파우더의 용적에 따라 이송요구압이 변화되며 보관중 토너통 내부에서 비산용매인 공기가 상부로 이동하여 토너파우더의 밀도가 상승하면서 고착되어 이송요구압이 급격히 상승하는 문제를 해결하지 못하고 있다. 이 장치는 에어벌룬의 수축시 공기의 유입으로 토너파우더를 비산시켜 이송요구압을 하락시키는 기술을 제시하고 있지만 이송요구압 상승은 토너가 이송된 다음이 아니라 이송의 전제로서 제시하여야 한다는 점을 간과한 문제가 있다.

특허 제 10-1198959호 공기압력차이를 이용한 레이저프린터카트리지의 토너자동공급시스템 및 방법은 토너파우더 이송용기를 설치하고 이송용기의 상부 공기층의 수축과 팽창으로 토너파우더의 이송기술을 제시하고 있다. 이 기술은 토너통 내부가 아니라 보다 적은 용적의 이송용기 내부에서 공기층의 수축과 팽창으로 토너를 이송한다는 공기층에서의 공기압축으로 인한 장치 내부의 압력상승으로 문제를 해결하고 있다. 그러나 이송용기 내에서 하방의 토너파우더를 상방 공기층의 수축압력으로 토너파우더를 밀어내는 이 기술은 초미립자인 토너파우더는 압력을 받으면 오히려 압축되어 유동저항이 기하급수적으로 상승하게 되는 문제를 간과하고 있어 상방과 하방 수직과 곡선으로 구성된 좁고 긴 토너이송호스를 거쳐 토너카트리지에 도달하는 데는 한계가 있는 장치이다.

이상에서 상술한 바와 같이 기존의 발명들은 토너파우더를 공기의 압력으로 이송시키는 기술을 제시하고 있지만 레이저프린터의 토너카트리지로의 토너파우더 이송은 길고 가는 호스를 통해 상방과 하방 수직과 곡선을 거쳐 토너파우더를 이송해야 하는 특수성을 간과하고 있어 실시에 어려움이 있다

〔문헌 1〕특허 제 10-0980385호 〔문헌 2〕특허 제 10-0892392호 〔문헌 3〕특허 제 10-1032482호 〔문헌 4〕특허 제 10-1367805호 〔문헌 4〕특허 제 10-1193959호

〔문헌 5〕Transport System(분체이송)의 개발 : 한국기계연구원(1994) 〔문헌 6〕Transport System(분체이송)의 개발 : 한국과학기술정보연구원(2002)

본 발명은 레이저프린터의 토너카트리지로 토너파우더를 자동 이송하여 토너카트리지 교체없이 연속으로 인쇄할 수 있는 장치를 제공하는데 목적이 있으며 상세하게는 초미립 분체로서의 토너파우더의 특성과 사무공간이라는 설치의 특수성 및 레이저프린터에 장착된 토너카트리지의 특성에 기초하여 구조가 간단하여 고장이 거의 없고 제조비용이 적게 들어 보편적으로 널리 사용 가능한 실용적인 레이저프린터의 토너파우더 자동공급장치를 제공하는데 목적이 있다. 보다 상세하게는 토너파우더를 유동저항없이 상방과 하방 수직과 곡선으로 이루어진 가늘고 긴 호스를 거쳐 토너카트리지에 이송시키는 기술을 제시하는데 목적이 있다. 이를 위해 본 발명은 공기의 압력으로 토너파우더를 밀어내려 했던 이전의 기술과 개념을 달리하여 공기의 유동성과 초미립분체인 토너파우더의 높은 비산성을 결합하여 곡선과 직선 상부와 하부로 구성된 가는 호스에서도 유동저항을 최소화한 토너파우더 이송기술을 제시하는데 목적이 있다. 또한 토너파우더의 양이나 고착도에 따른 영향을 거의 받지 않을 정도의 토너통 내부의 매우 적은 일정공간에서 토너파우더를 충분히 비산한 다음 공기의 유동성으로 토너파우더를 이송하는 기술을 제시하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 레이저프린터의 토너파우더 자동공급장치는 전원(100)과 레이저프린터에 장착된 토너카트리지(20)와 토너카트리지(20) 하부에 장착된 토너센서(200)와 토너센서(200)가 보내주는 신호에 따라 작동하는 제어수단(300)과 상기 토너카트리지(20)에 토너파우더를 공급하기 위한 토너파우더 저장통인 하방으로 좁아지는 구조인 토너통(400)과 토너통(400)의 하부나 혹은 상부에 연결되어 공기를 공급받고 토너통(400) 내부의 토너파우더를 비산시켜 토너카트리지(20) 내부로 이송하는 토너이송장치(500)와 토너이송장치(500)에 공기를 공급하는 에어펌프(600)와 토너파우더의 공급 정도를 감지하는 압력센서(700)로 구성되며 토너이송장치(500)는 공기를 공급 받는 공기공급니들(520)과 토너파우더를 이송하기 위한 토너이송니들(510)을 장착한 형태로 공기공급니들(520)과 에어펌프(600)를 공기공급호스((611)로 연결하여 공기를 공급받고 에어펌프(600)와 토너카트리지(20)를 공기흡입호스(621)로 연결하여 에어펌프(600) 작동시 토너카트리지(20) 내부에서 공기를 공급 받는 형태로 구성한다. 에어펌프(600) 작동시 공기를 공급받은 토너이송장치(500)는 공기공급니들(520)의 끝부분에서 공기를 토출하여 토너파우더를 비산시켜 토너이송니들(510)과 토너이송호스(511)를 통해 토너카트리지(20) 내부로 토너파우더를 이송한다. 공기흡입호스(621)의 일단에는 압력센서(700)를 설치한다. 토너카트리지(20) 내부의 토너파우더가 부족하면 토너센서(200)는 이를 감지하고 제어수단(300)으로 신호를 보내고 제어수단(300)은 에어펌프(600)를 작동하여 공기공급호스(611)를 거쳐 토너이송장치(500)의 공기공급니들(520)을 통해 토너통(400) 내부로 공기를 이송한다. 이송된 공기는 토너통(400) 하부의 일정공간인 공기공급니들(520)의 끝부분에서 토출되어 토너파우더를 비산시키고 비산된 토너파우더는 공기공급니들(520)보다 아래쪽에 위치한 토너이송니들(510)과 토너이송니들(510)에 연결된 토너이송호스(511)를 통해 토너카트리지(20)로 토너파우더를 이송한다. 공기공급니들(520)과 토너이송니들(510)의 거리와 위치 및 에어펌프(600)의 성능에 따른 토너비산농도 차이로 인해 토너파우더의 이송시 유동저항의 차이가 발생하므로 이를 고려하여 적정 거리를 설정할 필요가 있다. 12V 내지 24V 150mA의 에어펌프(600)를 사용한 수많은 실험의 결과 토너이송니들(510)은 토너통(400) 최아래에 위치하고 공기공급니들(520)은 토너이송니들(510)보다 1~3cm 높은 곳에 위치할 것이 요구된다. 양 니들간의 간격이 좁으면 비산도가 높아져 유동저항은 줄어들지만 단위시간당 토너이송량이 줄어들어 충전에 많은 시간이 걸리고 양니들간의 간격이 크면 비산도가 낮아져 단위 시간당 토너이송량은 늘어나지만 토너이송호스(511)에서 유동저항이 발생하게 된다. 12V 내지 24V 150mA의 에어펌프(600)를 사용하여 보편적으로 통용되는 1 리터 용량과 3.9cm 직경의 뚜껑으로 구성된 프라스틱통을 토너통(400)으로 사용한 수많은 실험에서 양니들간의 간격이 수직으로 1cm 내지 3cm에서 원활히 작동하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 토너통의 구조나 토너파우더의 종류 혹은 레이저프린터에 장착된 토너카트리지의 구조 등에 따라 양간극이 조정될 수 있으므로 양니들간의 간격이 반드시 수직으로 1cm 내지 3cm로 규정될 필요는 없다. 또한 토너파우더 토출량을 일정하기 위해서는 토너통(400) 내부의 하부 공기공급니들(520)의 공급토출부를 중심으로 일정한 공간을 형성하는 용기를 제작함이 권장된다. 에어펌프(600) 작동시 공기흡입호스(621)를 통해 토너카트리지(20) 내부의 공기를 흡입하게 되므로 토너카트리지(20) 내부로 토너파우더를 이송하여도 토너카트리지(20) 내부의 압력은 대기압과 평형을 이루게 된다. 토너파우더가 토너카트리지(20) 내부로 이송되면 토너카트리지(20) 내부의 공기량은 줄어들게 되고 토너파우더가 충분히 공급된 다음 공기량의 부족으로 내부압력이 저하되면 압력센서(700)는 이를 감지하여 제어수단(300)에 신호를 보내 토너파우더의 공급을 중단하게 된다. 또한 토너파우더를 이송한 다음 토너이송호스(511) 내부의 잔존 토너파우더를 제거하기 위해 공기공급호스(611)를 이중으로 구성하고 각각에 제어밸브로 설치하여 일단은 공기공급니들(520)에 연결하고 일단은 토너이송니들(511)의 하부에 연결하여 토너파우더 충전시에는 공기공급니들연결제어밸브(521)를 개방하고 토너이송니들연결제어밸브(512)를 차단하여 공기공급니들(520)로 공기를 공급하고 충전이 완료되어 공기압력이 떨어져 설정압력에 도달하면 공기공급니들연결제어밸브(521)를 차단하고 토너이송호스연결제어밸브(512)를 2~3초간 개방하여 토너이송호스(511) 내부의 토너파우더를 토너카트리지(20) 내부로 전부 이송한 뒤 전원을 차단하는 장치를 구성한다. 또한 외관을 간단 미려하게 하고 설치를 용이롭게 하기 위해 공기흡입호스(621)에 공기흡입호스(621)의 내경보다 작은 외경의 토너이송호스(511)를 삽입한 이중구조호스(30)로 구성함이 바람직하다.

본 발명은 토너파우더를 레이저프린터의 토너카트리지로 자동공급하는 장치로서 구조가 간단하여 고장이 거의 없고 제조비용이 적게 들어 보편적으로 널리 사용될 수 있는 장점이 있다. 본 발명은 주요발명인 토너이송장치(500)는 토너통(400) 내부의 하부공간에 공기를 직접주입함으로써 토너통(400) 내부의 적은 공간에서 아주 적은 양의 공기로도 토너파우더를 충분히 비산시키므로 토너통 내부의 토너파우더의 양이나 토너파우더의 고착과 무관하게 유동저항을 최소화 할 수 있어 토너파우더를 토너카트리지(20) 내부로 용이롭게 이송시키는 장점이 있다. 또한 이전의 기술들은 보관중 토너파우더의 고착되는 특성으로 인해 안식각을 기준으로 토너통을 설계하고 있지만 본 발명은 토너통(400) 내부의 하부 좁은 공간에서 토너파우더를 충분히 비산하여 유동저항을 최소화 한 뒤 이송하는 기술이므로 안식각에 대한 고려없이 토너통을 설계할 수 있어 다양하고 미려한 제품의 가능성을 제시해주는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 주요발명인 토너이송장치(500)는 금속관인 토너이송니들(510)과 공기공급니들(520)만으로 이루어진 매우 간단한 구조로 고장의 가능성이 거의 없고 제조비용이 매우 적게드는 장점이 있으며 본 발명의 압력센서도 토너파우더의 충전에 따라 공기의 양이 부족하면 낮아지는 압력을 감지하여 자동으로 전원을 차단하므로 매우 단순하면서도 적정충전을 가능케 하는 장점이 있어 레이저프린터 사용자 대부분이 저비용으로도 본 발명의 효용을 함께할 수 있는 장점이 있다.

도 1.은 본 발명의 전체구성도
도 2.는 본 발명의 토너이송장치전체도
도 3.은 본 발명의 토너이송장치 하부장착 개략도
도 4.는 본 발명의 토너이송장치 상부장착 개략도
도 5.는 본 발명의 토너이송장치 상세도
도 6.은 본 발명의 이중구조호스

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 레이저프린터의 자동충전장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 도1.의 레이저프린터의 토너파우더 자동공급장치는 전원(100)과 토너카트리지(20)와 토너카트리지(20) 내부의 하부에 장착되어 토너잔량을 감지하는 토너센서(200)와 토너센서의 신호에 따라 작동하는 제어수단(300)과 토너파우더를 저장한 토너통(400)과 토너통(400)의 토너파우더를 이송하는 토너이송장치(500)와 토너이송장치(500)에 공기를 공급하는 에어펌프(600)와 토너파우더의 적정 공급시 작동되는 압력센서(700)로 구성된다. 토너카트리지(20) 내부 하단에 장착된 토너센서(200)가 토너부족을 감지하여 제어수단(300)에 통지하면 제어수단(300)은 에어펌프(600)를 작동시켜 공기공급호스(611)를 통해 토너이송장치(500)에 공기를 공급한다 토너이송장치(500)의 공기공급니들(520)에서 토출된 공기는 토너통(400) 내부의 하부 일정공간에서 토너파우더를 비산시키고 비산된 토너파우더는 토너이송장치(500)의 토너이송니들(510)과 토너이송호스(511)를 통해 토너카트리지(20) 내부로 이송된다. 또 에어펌프(600) 작동시 공기흡입호스(621)를 통해 토너카트리지(20) 내부에서 공기를 공급받음으로써 토너파우더 이송시 토너카트리지(20) 내부에서의 압력상승을 원천적으로 제거한다. 구체적으로는 레이저프린터의 사용으로 토너카트리지(20) 내부의 토너가 소모될 경우 토너센서(200)가 이를 감지하고 제어수단(300)에 통지하고 제어수단(300)은 에어펌프(600)를 작동하여 공기공급호스(611)을 통해 토너이송장치(500)로 공기를 공급하며 토너공급장치(500)의 공기공급니들(520)의 공기토출부에서 토너통(400) 내부의 토너파우더가 비산시키고 비산된 토너파우더는 공기와 함께 토너이송니들(510)과 토너이송호스(611)를 거쳐 토너카트리지(20)로 이송된다. 토너파우더가 충분히 이송되어 토너카트리지(20) 내부가 채워지면 부족한 공기로 인해 에어펌프(600)로의 공기공급이 줄어들어 압력이 저하되고 압력센서(700)가 이를 감지하여 제어수단(300)에 통지하여 토너파우더의 공급을 완료하게 된다.

상기 도2.의 토너통(400)은 하방이 좁아지는 구조이면 충분하고 원통, 사각형 등 디자인에 구애되지 않지만 이해의 편의를 위해 도면에서는 원통형으로 도시한다. 토너통(400)은 아래로 내려갈 수록 좁아지는 콘구조(410)이고 토너이송장치(500)의 위치에 따라 도3.에서는 토너이송장치(500)가 토너통(400) 하부에 설치될 경우를 도시하였고 도4.에서는 토너이송장치(500)가 토너통(400) 상부에 위치한 경우를 도시하였다. 토너이송장치(500)가 장착되는 토너통마개(420)는 고무 혹은 스폰지 등의 재질로 만들어져 메인바디(10)에서 토너통(400) 분리시 토너파우더의 비산을 방지한다.

도2.의 메인바디(10) 내부는 토너통(400)이 장착될 수 있는 우퍼가이드(11)와 토너이송장치(500)를 고정하는 언더가이드(12)로 구성되며 우퍼가이드(11)는 토너통(400)을 하방으로 압력을 가하면 자동으로 고정되는 구조이고 언더가이드(12)에는 토너이송장치(12)가 장착된다. 도5.의 토너이송장치(500)에는 금속관인 토너이송니들(510)과 공기공급니들(520)이 장착되어 우퍼가이드(11)에 토너통을 장착하면 토너이송장치(500)의 토너이송니들(510)과 공기공급니들(520)이 토너통마개(420)를 관통하여 토너통(400) 내부의 하부 일정공간에 위치하게 된다.

이하 본 발명을 예시도에 의거 상세히 설명한다.

도1.의 토너센서(200)가 토너파우더 부족을 감지하여 제어수단(300)에 통지하면 제어수단(300)은 에어펌프(600)를 작동시켜 토너이송장치(500)에 공기를 공급하고 공급된 공기는 토너이송장치(500)의 공기공급니들(510) 끝부분에서 토너통(400) 내부의 토너파우더를 비산시키고 비산된 토너파우더는 공기와 함께 토너이송니들(520)과 토너이송호스(511)를 통해 토너카트리지(20) 내부로 이송된다.

본 발명으로 토너파우더 이송시 내경 1미리 이하의 수직과 곡선을 겸비한 길이 1미터 이상의 PVC 호스로 구성된 토너이송호스(511)를 사용한 수많은 실험에서 에서 토너파우더가 유동저항없이 공급되는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 이 장치로 토너파우더의 공급을 완료한 후 시간의 경과에 따른 토너파우더의 고착도에 따른 문제를 확인하기 위해 10일 보관, 20일 보관 및 30일 보관 후의 작동 실험에서도 유동저항 없이 토너파우더가 원활히 이송되는 것을 확인 할 수 있었다.

그러나 토너이송호스(511)에 토너파우더를 제거하지 않은 체 장기보관시 고착 정도가 심화될 수도 있으므로 토너파우더 충전 후 토너이송호스(511) 내부의 잔존 토너파우더의 제거가 바람직하며 이를 위해서 공기공급호스(611)를 이중으로 구성하고 각각에 제어밸브로 설치하여 일단은 공기공급니들(520)에 연결하고 일단은 토너이송니들(511)의 하부에 연결하여 토너파우더 충전시에는 공기공급니들연결제어밸브(521)를 개방하고 토너이송니들연결제어밸브(512)를 차단하여 공기공급니들(520)로만 공기를 공급하고 충전이 완료되어 공기압력이 떨어져 설정압력에 도달하면 공기공급니들연결제어밸브(521)를 차단하고 토너이송니들연결제어밸브(512)를 2~3초간 개방하여 토너이송호스(511) 내부의 토너파우더를 토너카트리지(20) 내부로 전부 이송한 뒤 완료한다.

인쇄도구로 가장 보편적으로 사용되고 있는 레이저프린터의 토너카트리지는 그 구조가 복잡하고 수많은 특허를 지닌 매우 고가의 제품이다. 토너카트리지의 가격은 실제 사용되는 토너파우더의 가격과 비교할 때 수십배에서 많게는 백배 이상의 고가로 판매된다. 프린터제조사는 토너카트리지의 판매를 통해 실질적 이윤을 창출하며 특허를 활용하여 독과점이윤을 확보한다. 이러한 토너카트리지는 그 구조가 복잡할 뿐 아니라 토너파우더의 초미립성과 인체 유해성으로 인해 취급이 극도로 제한되어 개인적인 재활용은 거의 불가능하고 전문기술과 장비를 갖춘 재제조업체들이 이를 재활용하여 효용을 창출하고 있지만 1회성 사용 후 교환이라는 고비용 구조 변화는 불가능하여 효용의 창출에도 한계가 있다. 본 발명은 토너카트리지의 1회성 소모품으로서의 한계성을 극복하고 연속사용에 기초를 둔 새로운 효용을 창출하여 경제적으로 획기적인 저비용프레임을 제시할 뿐 아니라 카트리지교환의 불편을 제거하고 나아가 정부정책 기조이자 세계적 조류인 친환경성에도 부합하고 있다.

또한 본 발명이 제시하는 레이저프린터 토너파우더 자동공급장치는 그 구조가 매우 간단하여 고장이 거의 없고 제작비용도 매우 적게 들어 레이저프린터 사용자들이 널리 본 발명의 효용을 향유할 수 있다.

10 : 메인바디
11 : 우퍼가이드
12 : 언더가이드
20 : 토너카트리지
토너카트리지상부일단
30 : 이중구조호스
100 : 전원
200 : 토너센서
300 : 제어수단
400 : 토너통
410 : 콘
420 : 토너통마개
500 : 토너이송장치
510 : 토너이송니들
511 : 토너이송호스
512 : 토너이송니들연결제어밸브
520 : 공기공급니들
521 : 공기공급니들연결제어밸브
600 : 에어펌프
610 : 에어펌프공기공급일단
611 : 공기공급호스
620 : 에어펌프공기흡입일단
700 : 압력센서

Claims

본 발명은 전원(100)과; 토너센서(200)와; 제어수단(300)과; 토너를 저장한 토너통(400)과; 토너이송장치(500)와; 에어펌프(600)와; 토너카트리지(20) 내부의 공기부족시 작동되는 압력센서(700)로 구성되며, 토너이송장치(500)는 길이가 각기 다른 금속성 관으로 구성된 니들모양의 토너이송니들(510)과 공기공급니들(520)이 설치되어 메인바디(10)의 언더가이드(12)에 장착되어 있어 토너통(400)을 메인바디(10)의 우퍼가이드(11)에 장착하면 양 니들이 토너통마개(420)를 뚫고 들어가 토너통(400) 내부의 하부에 위치하는 구조의 장치; 공기흡입호스(621)에는 압력센서(700)가 장착되어 토너파우더가 충전되어 토너카트리지(20) 내부의 공기용량이 낮아지게 되면 이를 감지하여 충전을 중단하는 구조의 장치; 토너이송호스(511)의 외경은 공기흡입호스(621)의 내경보다 충분히 작아 공기흡입호스(621) 내부에 토너이송호스(511)를 장착한 형태로 설치편의성과 미관을 동시에 만족시키는 이중구조호스(30)로 구성된 레이저프린터 토너파우더 자동공급장치
제 1항에 있어서 토너이송장치(500)는 금속관으로 니들모양을 갖춘 토너이송니들(510)과 공기공급니들(520)을 설치한 형태이며 토너이송니들(510)이 공기공급니들보다 1cm 내지 3cm 정도 낮게 위치하여 토너통(400) 장착시 토너통(400) 내부의 하부에 위치하는 구조로 공기공급시 공기공급니들(520)의 끝부분에서 토너파우더를 비산시켜 공기와 함께 아래에 위치한 토너이송니들(510)로 토너파우더를 이송시키는 구조의 장치
제1항에 있어서 공기흡입호스(611)는 에어펌프(600)의 흡입일단(610)과 토너카트리지상부일단(21)을 연결하여 에어펌프(600) 작동시 토너카트리지(20) 내부의 공기를 공급받는 구조
제 1항에 있어서 공기흡입호스(720)는 토너카트리상부일단(21)에서 토너카트리지 내부로 연결되어 공기흡입시 토너카트리지 내부의 공기를 공급 받는 것을 특징으로 하는 장치;
제 1항에 있어서 이중구조호스(30)는 공기흡입호스(621)의 내경보다 충분히 작은 외경의 토너이송호스(511)를 삽입한 구조이며 공기흡입호스(621)의 내경과 토너이송호스(511) 외경 간극의 공간으로 토너카트리지 내부의 공기를 공급받고 공급받은 공기를 이용하여 토너이송호스(511)로 토너파우더를 이송하는 구조로 한번의 간편한 장착으로 토너이송과 공기공급이 동시에 이루어지는 구성이 특징인 장치
제 1항에 있어서 압력센서(700)는 토너파우더가 충분히 충전되어 토너카트리지 내부의 공기가 부족하여 공기 공급이 어려울 경우 낮아지는 압력을 감지하여 제어수단(300)에 충전완료 신호를 통지하는 것을 특징으로 하는 장치
공기공급호스(611)를 이중으로 구성하고 각각에 제어밸브로 설치하여 일단은 공기공급니들(520)에 연결하고 일단은 토너이송니들(511)의 하부에 연결하여 토너파우더 충전시에는 공기공급니들(520) 연결제어밸브(521)를 개방하고 토너이송니들(510)로의 연결 제어밸브(512)를 차단하여 공기공급니들(520)로만 공기를 공급하고 충전이 완료되어 공기압력이 떨어져 설정압력에 도달하면 공기공급니들연결제어밸브(521)를 차단하고 토너이송니들연결제어밸브(512)를 2~3초간 개방하여 토너이송호스(511) 내부의 토너파우더를 토너카트리지(20) 내부로 전부 이송한 뒤 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 장치