KR20160148891A

KR20160148891A - 자동공기압력분산장치 토너통을 구비한 토너충전장치

Info

Publication number: KR20160148891A
Application number: KR1020150085658A
Authority: KR
Inventors: 김동정
Original assignee: 주식회사 지알에스코리아
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2016-12-27
Also published as: KR101705772B1

Abstract

본 발명 자동공기압력분산장치 토너통을 구비한 토너충전장치는 토너를 저장하는 토너통과; 토너가 이송되어 보관되는 저장용기와; 토너를 이송하는 토너이송장치와; 공기를 공급하는 에어펌프와; 토너의 충전량을 설정한 제어장치와; 폐토너통으로 구성되며 토너통 내부는 토너와 공기층을 섞이지 않게 분리하는 분리막이 설치된 구조이고 하부의 토너층에는 토너를 이송하기 위한 토너이송장치가 설치되고 상부의 공기층에는 공기를 공급받기 위한 공기주입니들이 장착된 구조이다. 토너이송장치는 공기를 공급 받는 공기공급니들과 토너를 이송하기 위한 토너이송호스를 장착한 형태이며 공기를 공급받아 토너를 비산하여 이송한다. 에어펌프의 공기출구에는 공기공급호스를 연결하고 Y자호스로 분리하여 일단을 공기주입니들에 연결하고 또 다른 일단은 토너이송장치의 공기공급니들에 연결하여 에어펌프 작동시 공기주입니들과 공기공급니들에 동시에 공기를 공급하여 토너층과 공기층에서 동일한 토너이송요구압이 발생하는 것을 특징으로 한 장치이다. 토너층과 공기층의 토너이송요구압에 필요한 공기량은 각층의 공기유동가능공간의 용적에 비례하므로 공기유동가능공간의 크기가 거의 일정한 토너층에서는 매우 소량의 일정한 공기량만으로도 이송요구압을 발생시켜 토너를 이송한다. 토너의 충전으로 공기층의 용적이 증대하여 기하급수적으로 증대된 공기량이 주입되어도 토너층과 공기층의 분리막으로 인해 공기층의 압축된 공기는 장치내부의 다른 공간으로 이송되지 않아 압축공기로 인한 문제가 발생되지 않는다. 또 충전완료시 공기층에서 압축공기를 배출하여도 토너비산 등의 문제가 발생하지 않는 장치이다.

Description

자동공기압력분산장치 토너통을 구비한 토너충전장치{Toner Powder Charging Apparatus with Air Pressure Stabilizied Toner Powder Container}

본 발명은 토너 혹은 유사한 물성의 초미립분체를 토너카트리지 혹은 기타 필요한 저장용기에 충전하는 장치에 관한 것으로서 공기를 초미립분체의 비산용매로 사용하여 토너 혹은 초미립분체를 이송하기 위해 직접 공기를 주입하는 기술의 적용시 공기가 주입되는 내부공간 용적 변화에 따라 이송요구압 발생을 위한 공기의 량이 기하급수적으로 변하는 문제를 해결하기 위한 장치이다. 보다 상세하게는 토너 혹은 초미립분체의 이송시 토너통 내부의 용적과 관계없이 소량의 일정한 공기량만으로도 토너 혹은 초미립분체를 충분히 비산시켜 안정적으로 연속 이송하는 장치에 관한 것이다.

분체의 이송에 관한 기술로 공기를 비산용매로 사용한 기술이 제시되어 용도와 장치에 맞게 두루 적용되어 널리 사용되고 있다.

그러나 공기가 초미립분체의 우수한 비산용매임에도 불구하고 쉽게 압축되는 물성으로 인해 사용에는 상당한 제한이 따른다.특히 레이저프린터 및 복사기의 토너무한공급장치의 개발을 위한 토너의 이송 기술은 내부 용적이 매우 협소한 토너카트리 특성과 토너의 인체유해성 및 인체와 밀접한 공간에 설치하기 위해 미려함이 함께 고려되어야 하는 특수성 등으로 개발에 어려움이 있어왔다.

최근 들어 출원번호 10-2015-0018079 레이저프린터의 토너파우더 자동공급장치는 토너통 내부의 하부 일정공간에 공기를 직접 주입하는 방법으로 매우 용이한 토너의 비산과 이송기술을 제시하여 그간 복잡하고 비용이 많이 들어 실시에 어려웠던 문제를 해결하고 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 토너 혹은 이와 유사한 물성의 초미립분체를 공기를 비산용매로 사용하여 저장용기로 안정적으로 이송하는 실용적인 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

최근 출원번호 10-2015-0018079 레이저프린터의 토너파우더 자동공급장치에서 초미립 분체로서의 토너의 특성과 사무공간이라는 설치의 특수성 및 레이저프린터에 장착된 토너카트리지의 특성에 적화한 구조가 간단하여 고장이 거의 없고 제조비용이 적게 들어 보편적으로 널리 사용 가능한 실용적인 발명이 제시된 바 있다.

그러나 출원번호 10-2015-0018079 레이저프린터의 토너파우더 자동공급장치는 대부분의 레이저프린터 및 복사기에서 실용적으로 실시 가능한 발명이지만 보다 정밀한 용량의 충전이 요구되거나 토너의 충전을 업으로 하는 충전방이나 토너카트리지 제조업체 등에서와 같이 연속 충전을 위해 매우 큰 용적의 토너통을 사용할 경우에는 토너의 충전으로 따라 토너통 내부의 공기층의 용적이 증가하면 공기의 쉽게 압축되는 물성으로 인해 이송요구압 발생을 위해 과도한 공기량이 주입되어 장치내부 전체의 압력을 상승시켜 밀폐도가 낮은 곳에서 토너가 비산되는 문제가 있었다.

또한 압력을 줄이기 위해 공기를 외부로 배출할 경우에는 배출되는 공기에 포함된 비산된 토너를 제거하기 위해 초미세분진필터를 사용해야 하는 등 번거롭고 비용이 많이 드는 문제가 있다.

본 발명은 번거로운 장치 없이 토너통 내부의 공기층 용적의 변화와 관계없이 일정한 공기량으로 토너의 이송요구압을 얻을 수 있는 방법을 제공하는데 를 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 자동공기압력분산장치 토너통을 구비한 토너충전장치(A)는 토너통(100)과 토너통(100)을 내장한 메인바디(10)와 토너를 이송하는 토너이송장치(200)와 이송된 토너를 보관하는 저장용기(20)와 토너이송장치(200)에 공기를 공급하는 에어펌프(300)와 충전장치를 제어하는 제어장치(400)로 구성된다.

토너통(100)의 내부는 토너층(110)과 공기층(120)을 분리하기에 충분한 유연한 분리막(130)으로 구성하여 토너의 충전에 따른 양층의 용적변화를 반영하고 공기층(120)에는 공기를 공급받기 위한 공기주입니들(121)을 장착하고 토너층(110) 하부에는 토너이송장치(200)를 장착한다.

또 토너이송장치(200)는 공기를 공급 받는 공기공급니들(210)과 토너를 이송하기 위한 토너이송호스(220)를 장착한 형태로 구성하여 공기공급니들(210)을 통해 공기를 공급받아 공기토출부에서 토너를 비산하여 유동저항을 감소시킨 뒤 이송요구압에 도달하면 토너이송호스(220)를 통해 토너를 저장용기(20)로 이송한다.

본 발명의 주요발명인 토너통(100) 내부의 유연한 분리막(130)은 토너량의 변동을 반영하여 토너층(110)과 공기층(120)을 분리하기에 충분한 유연한 재질의 고무막이 선호되지만 분리의 목적을 달성하면 충분하고 특별한 재질로 제한되지는 않는다.

또 에어펌프(300)의 공기출구에는 공기공급호스(310)로 연결하고 Y자 호스로분리하여 일단을 공기층(120) 내부에 장착된 공기주입니들(121)에 연결하고 다른 일단은 토너이송장치(200)의 공기공급니들(210)에 연결하여 에어펌프(300) 작동시 공기주입니들(221)과 공기공급니들(210)에서 동시에 공기가 토출 되게 구성한다.

에어펌프(300)의 작동시 토너층(110)과 공기층(120)에는 동일한 이송요구압이 형성되며 각층의 주입공기량은 각층에서의 공기유동가능공간의 용적에 비례하므로 공기유동가능용적이 매우 적은 토너층(110)에서는 소량의 일정한 공기로도 이송요구압을 얻을 수 있다.

토너사용으로 공기층의 용적이 증가하여 이송요구압 발생에 필요한 공기량은 공기층(120)에 배분되므로 충전완료 후 공기층의 공기를 외부로 배출하면 토너비산없이 과도한 공기주입으로 인한 문제가 해소된다.

토너통에 직접 공기를 주입하여 토너를 이송하는 기술은 구조가 매우 간단하고 제조비용이 저렴하다는 장점에도 불구하고 공기의 쉽게 압축되는 물성으로 인해 토너통 내부의 공기층 용적이 증가하면 이송요구압 발생을 위해 과도한 공기주입의 문제가 있었다.

본 발명은 토너통 내부를 토너층과 공기층으로 완전 분리하여 양층에 동시에 공기를 주입하면 양층에는 동일한 이송요구압이 발생되는 원리 이용한 장치이다.

양층에 동일한 이송요구압이 형성되어도 배분된 공기의 양은 공기유공가능공간의 용적에 비례하므로 공기유동가능공간의 용적이 매우 작은 토너층에서는 소량의 일정한 공기로도 이송요구압이 발생하여 토너를 이송할 수 있게된다.

또 토너의 충전으로 공기층의 용적이 증가하여 이송요구압 발생을 위한 공기량이 기하급수적으로 증가하여도 분리막으로 인해 공기층의 공기는 토너층이나 이송호스 및 저장용기로 주입되지 않기 때문에 장치내부에서 문제를 발생시키지 않는다. 또한 공기층의 공기는 토너등이 비산되지 않는 깨끗한 공기이므로 충전을 완료한 다음 외부로 배출하면 된다.

본 발명은 토너통의 용적과 무관하게 소량의 일정한 공기량으로 토너 혹은 초미립분체를 충분히 비산하여 정량 이송할 수 있어 토너 혹은 유사한 물성의 초미립분체를 이송하려는 목적이 있는 모든 곳에서 사용 목적에 따라 다양하게 설계하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1.은 본 발명의 전체구성도
도 2.는 본 발명의 토너통 개략도
도 2-a.는 본 발명의 튜브형태의 토너통 개략도
도 2-b.는 본 발명의 토너이송호스장착형 토너통 개략도
도 2-c.는 본 발명의 고무주머니를 장착한 토너통 개략도
도 3.은 본 발명의 토너이송장치 상세도
도 4.는 본 발명의 토너이송호스 저장용기 연결부 토너필터 개략도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 자동공기압력분산장치 토너통을 구비한 토너충전장치의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 도 1.의 자동공기압력분산장치 토너통을 구비한 토너충전장치(A)는 메인바디(10)와 저장용기(20)와 폐토너통(30)과 토너통(100)과 토너이송장치(200)와 에어펌프(300)와 제어장치(400)로 구성된다.

도1.의 메인바디(10) 내부는 토너통(200)이 장착될 수 있는 우퍼가이드(11)와 언더가이드(12)로 구성되며 토너통(200)을 하방으로 압력을 가하거나 회전하면 자동으로 고정되는 구조이면 충분하다.

상기 도 2.의 토너통(100)은 내부를 토너층(110)과 공기층(120)을 분리하는 분리막(130)으로 구성하고 공기층(120)에는 공기를 공급받기 위한 공기주입니들(121)이 설치된다. 또 토너통(100)의 토너층(110) 하부에는 공기공급니들(210)과 토너이송호스(220)를 장착한 토너이송장치(200)를 설치한다.

도 1.의 에어펌프(300)의 공기토출부에는 공기공급호스(310)를 설치하고 Y자 호스로 분리하여 일단은 공기주입니들(121)에 연결하고 다른 일단은 공기공급니들(210)에 연결하여 에어펌프(300) 작동시 양층에 동시에 공기를 공급하는 구조이다. 공기가 주입되면 양층에는 동일한 이송요구압이 발생하지만 주입된 공기량은 토너층(110)에서의 공기유동가능공간과 공기층(120)에서의 공기유동가능공간의 용적에 비례하여 자동 배분된다. 토너통(100) 내부의 유동가능 분리막(130)으로 인해 토너층(110)에서의 공기유동가능공간은 매우 작아서 소량의 일정한 공기량으로도 이송요구압에 도달하게 된다.

도 1.의 제어장치(400)의 명령으로 에어펌프(300)가 작동하면 공기층(120)에서의 용적과 무관하게 토너층(110)에 설치된 토너이송장치(200)의 공기공급니들(210) 토출부에서 매우 소량의 일정한 공기로 토너를 비산하여 유동저항을 감소시킨 뒤 공기와 함께 토너를 이송한다. 토너의 충전으로 공기층(120)의 용적이 증가하면 이송요구압을 위해 필요한 공기량도 기하급수적으로 증가하지만 증가한 공기량은 공기층(120)에만 배분되므로 토너층(110)이나 토너이송호스(220) 및 저장용기(20) 등에서 압력상승의 문제가 발생하지 않는다. 충전종료시 공기층(120)의 압축된 공기의 외부배출시에도 토너비산 등의 문제가 발생하지 않는다.

상기 도 2-a. 토너통(100a)은 유연한 튜브막(130a) 형태로 분리막을 구현한 또 다른 실시의 개략도이다. 튜브막(130a) 내부에 토너층(110a)이 외부에 공기층(120a)이 형성되는 구조에서도 동일한 동일한 효과를 볼 수 있다.

도 2-b. 토너통(100b)의 하부에 토너이송호스(210b)가 직접 연결된 구조인 경우의 개략도이며 이 구조에서는 별도의 토너이송장치없이 토너층(110b) 하부 일정공간에 공기공급니들(111b)을 직접 장착하여도 동일한 효과를 볼 수 있다.

상기 도 2-c. 토너통(100c)은 보다 간단하게 토너층(110c) 상부에 공기주머니(120c)를 장착한 경우의 개략도이며 공기주머니의 크기에 비례하여 압축공기로 인한 문제를 완화시킬 수 있다. 에어펌프(300)의 작동시 공기주머니(120c)로 공기를 주입받은 뒤 충전종료시 공기주머니(120c)의 압축공기를 배출하면 공기주머니(120c)로 분배된 압축공기 만큼의 과도한 공기주입으로 인한 문제를 완화시키는 효과를 볼 수 있다.

본 발명의 주요발명인 자동공기압력분산장치 토너통은 토너층과 공기층을 분리하여 각각의 공간에 동시에 공기를 주입하면 양층에 동일한 압력이 발생하지만 주입되는 공기의 양은 각층의 공기유동가능공간에 용적에 비례하여 배분되는 원리에 근거하므로 상기의 설계에 제한됨이 없이 사용자의 목적에 따라 다양하게 설계하여 실시하면 된다.

상기 도 3. 토너이송장치(200)는 공기공급니들(210)과 토너이송호스(220)로 구성되어 토너통(100)의 토너층(110)의 하부에 설치된다. 공기공급니들(210)은 토너이송호스(220)의 상부 1cm ~ 3cm 이내에 위치함이 바람직하지만 에어펌프(300)의 압력과 토너이송호스(220)의 직경 및 길이, 단위시간당 필요충전량 등을 고려한 적절한 설계가 요구된다.

에어펌프(300)의 작동으로 공기가 토너이송장치(200)의 공기공급니들(210)로 유입되면 공기공급니들(210) 토출부에서 토너를 비산시켜 유동저항을 감소시킨 다음 공기와 함께 토너이송호스(220)를 통해 토너를 이송한다.

본 발명의 주요발명인 토너이송장치(200)도 토너층과 공기층을 분리한 뒤 양층에 동시에 공기를 주입하려는 원래의 목적에 부응하여 설계되면 충분하고 본 출원서에 제시된 도면에 구애되지 않는다.

도 4. 토너필터(221)는 토너이송호스(220) 말단의 저장용기(20) 연결부에 장착되며 토너 이송시 저장용기의 압력상승으로 인한 공기의 외부배출시 토너의 비산을 방지하기 위한 필터이며 토너비산 없이 공기만 외부로 배출되는 구조이면 충분하고 사용자의 편의와 미관을 고려하여 다양하게 설계될 수 있다.

도 1.의 폐토너통(30)은 도 4.의 토너필터(221)로 토너의 외부 비산의 방지가 어려울 경우 사용이 권장되는 장치로 대용량의 토너필터를 위해 사용된다. 저장용기(20) 내부로 연결된 흡입호스(21)를 통해 폐토너통(30)으로 공기를 흡입한 뒤 토너를 필터링하여 공기를 외부로 배출한다.

이하 본 발명을 예시도에 의거 상세히 설명한다.

도 1. 자동공기압력분산장치 토너통을 구비한 토너충전장치(A)는 제어장치(400)의 명령으로 에어펌프(300)가 작동, 공기공급호스(310)를 통해 토너층(110)과 공기층(120)에 공기를 공급한다. 양층에는 동일한 이송요구압이 발생하지만 배분되는 공기의 양은 각층에서의 공기유동가능공간의 용적에 비례하므로 공기유동가능공간이 매우 작은 토너층(110)에서는 소량의 일정한 공기량으로도 이송요구압을 발생시킬 수 있게 된다.

토너의 사용으로 공기층의 용적이 증가하면 이송요구압 발생을 위해 공기량이 기하급수적으로 증가하지만 증가된 공기량은 공기층(120)에 배분되므로 충전 종료시 공기층의 공기를 외부로 배출하여 과도한 공기주입으로 인한 문제를 해소하므로 토너의 외부비산 등의 문제가 발생하지 않는다.

또 충전 뒤 토너이송호스(120)에서의 잔존 토너 고착을 방지하기 위해 잔존 토너의 제거가 필요할 경우 충전종료시 공기층에서 압축공기를 배출한 다음 일정량의 공기를 더 배출하여 유연한 분리막(130)으로 인해 토너층(110)에서 발생되는 진공으로 토너이송호스(220)의 잔존 토너를 제거한다.

본 발명 자동공기압력분산장치 토너통을 구비한 토너충전장치는 토너파우더 및 이와 유사한 특성의 초미립분체 이송하려는 목적에 두루 사용할 수 있다.

보다 정교한 토너의 이송을 위해 토너무한공급기 용도로 사용이 권장되며 특히, 토너파우더를 다량 연속으로 충전해야 하는 토너충전방이나 토너카트리지 제조공장은 물론 다양한 초미립분체를 저장용기로 이송해야 하는 목적의 화장품공장이나 제약회사 등에서도 매우 저렴한 비용으로 사용할 수 있는 유용한 장치이다.

A : 토너충전장치
10 : 메인바디
11 : 우퍼가이드
12 : 언더가이드
20 : 저장용기
21 : 흡입호스
30 : 폐토너통
100, 100a, 100b, 100c : 토너통
110, 110a, 110b, 110c : 토너층
120, 120a, 120b : 공기층
121, 121a, 121b, 121c : 공기주입니들
122,122a, 122b, 122c : 공기배출장치
130, 130b : 분리막
130a : 튜브막
120c : 고무주머니
200 : 토너이송장치
210, 111b : 공기공급니들
220, 220a, 220b : 토너이송호스
221, 221a : 토너필터
300 : 에어펌프
310 : 공기공급호스
400 : 제어장치

Claims

토너 혹은 유사한 물성의 초미립분체를 충전하는 토너충전장치(A)는
토너를 저장한 토너통(100)과;
토너통을 내장한 메인바디(10)와;
저장용기(20)와;
토너통(100)의 토너를 저장용기(20)로 이송하기 위한 토너이송장치(200)와;
토너이송장치(200)에 공기를 공급해주는 에어펌프(300)와;
제어장치(400)와;
폐토너통(30)으로 이루어지며,
상기의 토너통(100)의 내부는 토너층(110)과 공기층(120)을 분리하는 분리막(130)으로 형성된 구조이며,
토너층(110) 하부에는 토너이송장치(200)를 설치하고 공기층(120)에는 공기를 공급받기 위한 공기주입니들(121)과 공기배출장치(122)가 설치된 구조이며,
상기의 토너이송장치(200)는 에어펌프(300)로 부터 공기를 공급받는 공기공급니들(210)과 공기를 공급받아 토너를 비산시켜 저장용기(20)로 이송하기 위한 저장용기(20) 내부로 연결된 토너이송호스(210)로 이루어지며,
에어펌프(300)의 토출구에는 공기를 공급하기 위한 공기공급호스(310)를 연결하고 Y자호스로 분리하여 공기주입니들(121)과 공기공급니들(210)에 각각 연결되어 에어펌프(300) 작동시 각 니들을 통해 동시에 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 토너충전장치
제1항에 있어서 토너통(100)은 토너층(110)과 공기층(120)을 분리하는 분리막(130)으로 구성되고 각층에는 공기를 공급받을 수 있는 니들을 설치하여 에어펌프(300) 작동으로 공기 공급시 각층에는 동일한 이송요구압이 형성되는 것을 특징으로 한 구조의 장치
토너통(100a)은 내부에 튜브막(130a)을 설치하여 에어펌프(300) 작동시 튜브막(130a) 내부의 토너층(110a)과 튜브막(130a) 외부의 공기층(120a)에 동일한 이송요구압이 형성되는 것을 특징으로 한 구조의 장치
토너통(100b)의 하부에 직접 토너이송호스(210b)가 장착되고 토너층(110b) 하부에 공기공급니들(111b)을 설치한 구조의 장치
토너통(100c) 내부에 유연한 재질의 공기주머니(120a)를 설치하여 공기주머니(120a)로 배분되는 공기량에 해당하는 만큼의 과도한 공기주입으로 인한 문제를 완화시킬 수 있는 구조의 장치
제 1항에 있어서 토너이송장치(200)는 공기공급니들(210)과 토너이송호스(220)를 장착한 구조이며 토너층(110) 하부에 설치되어 공기공급니들(210)의 공기토출부에서 토너를 비산시켜 유동저항을 감소시킨 뒤 공기와 함께 토너이송호스(220)를 통해 토너를 이송하는 구조의 장치
토너필터(221)는 토너이송호스(220)의 말단부의 저장용기(20)와의 연결부에 설치하여 토너이송으로 인한 압력상승시 토너의 외부비산을 방지하고 공기를 배출하는 구조의 장치
제 1항에 있어서 폐토너통(30)은 저장용기(20) 내부로 연결된 배출호스(21)와 연결되어 토너이송시 저장용기(20) 내부의 공기를 흡입하여 공기에 비산된 토너를 필터하여 토너의 외부비산을 방지하는 구조의 장치
제 1항에 있어서 공기배출장치(122)는 개폐식으로 구성되어 충전시 막혀있고 충전완료시 개방하여 공기층(120)의 공기를 외부로 배출하는 구조의 장치이며 압축된 공기의 배출뒤 설정된 만큼 더 배출하여 토너층(110)에 진공을 형성하여 토너공급호스(220)에 잔존하는 토너를 흡입하는 구조를 특징으로 한 장치