KR20240024490A - 토너 카트리지의 토너 배출구의 위치 - Google Patents

토너 카트리지의 토너 배출구의 위치 Download PDF

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김준희
이상훈
박진삼
김종인
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

개시된 토너 카트리지는, 토너 배출구가 마련된 몸체와, 나선부를 가지며 상기 몸체 내부에 설치되어 회전되면서 토너를 상기 토너 배출구로 운반하는 토너 운반 부재를 포함한다. 상기 토너 배출구는 상기 토너 운반 부재의 회전 중심의 아래에, 상기 토너 운반 부재의 회전 방향의 하류쪽으로 치우치게 위치된다.

Description

토너 카트리지의 토너 배출구의 위치{position of toner outlet for toner cartridge}
전자사진방식을 이용하는 인쇄 장치는, 감광체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 감광체 상에 가시적인 토너 화상을 형성하고, 이 토너 화상을 중간 전사 매체를 거쳐 또는 직접 인쇄 매체로 전사한 후, 전사된 토너 화상을 인쇄 매체에 정착시킨다. 토너는 토너 카트리지에 수용된다. 토너는 토너 카트리지로부터 현상기로 공급된다. 토너 카트리지에 수용된 토너가 모두 소모되면 인쇄 장치 본체로부터 토너 카트리지를 탈거하고, 새로운 토너 카트리지를 본체에 장착할 수 있다.
도 1은 토너 카트리지의 일 예의 개락적인 부분 횡단면도이다.
도 2는 도 1의 X1-X1' 단면도이다.
도 3은 토너 카트리지의 회전부를 회전시키는 구조의 일 예의 개략적인 사시도이다.
도 4는 토너 카트리지의 일 예의 개략적인 단면도이다.
도 5는 토너 카트리지의 일 예의 개략적인 단면도이다.
도 6은 토너 카트리지의 일 예의 개략적인 단면도이다.
도 7은 인쇄 장치의 일 예의 개략적인 구성도이다.
전자사진방식에 의하여 인쇄 매체에 화상을 인쇄하는 인쇄 장치는 감광체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 가시적인 토너 화상으로 현상시키는 현상기를 구비한다. 토너는 교체 가능한 토너 카트리지에 수용될 수 있다. 토너 카트리지에 토너 배출구가 마련된다. 토너는 토너 배출구를 통하여 토너 카트리지로부터 배출되어 현상기로 공급된다. 토너 배출구는 토너 카트리지로부터 현상기로 토너가 안정적으로 공급될 수 있도록 형성될 필요가 있다. 토너 배출구는 토너 카트리지의 수명의 종기에 토너 카트리지 내부에 잔류되는 토너의 양을 최소화할 수 있도록 형성될 필요가 있다.
본 개시에 따르면, 토너 카트리지는 토너가 수용되고 토너 배출구가 마련된 몸체와, 몸체 내부에 설치되어 회전되면서 토너를 상기 토너 배출구로 운반하는 토너 운반 부재를 구비한다. 토너 운반 부재는 회전 나선 구조를 구비한다. 토너 배출구는 토너 운반 부재의 중력 방향 측에 배치되고, 토너 운반 부재의 회전 중심을 통과하는 중력 방향의 기준선에 대하여 토너 운반 부재의 회전 방향의 하류쪽으로 치우치게 위치될 수 있다. 기준선은 토너 운반 부재의 회전 중심으로부터 내린 연직선이다. 예를 들어, 토너 배출구는 상기 토너 운반 부재의 회전 방향으로 상류측 단부와 하류측 단부를 가질 수 있다. 기준선은 토너 배출구를 통과할 수 있다. 이때, 기준선으로부터 하류측 단부까지의 거리는 기준선으로부터 상류측 단부까지의 거리보다 클 수 있다. 몸체 내부의 토너 배출구에 인접한 영역에서 토너의 수위(level)는 기준선을 기준으로 하여 하류측이 상류측보다 높다. 토너 배출구를 하류측으로 치우치게 위치시키면, 상류측에 비하여 상대적으로 수위가 높은 하류측의 토너가 자중에 의하여 자연스럽게 토너 배출구로 안정적으로 배출될 수 있다. 또한, 토너 카트리지 내부의 토너 잔류량이 최소화될 수 있어, 토너 카트리지의 토너 사용 효율이 향상될 수 있다.
일 예로서, 몸체는 토너 배출구가 마련된 고정부와, 고정부에 회전될 수 있게 결합되며 토너가 수용된 회전부를 포함할 수 있다. 토너 운반 부재는 회전부의 내주면으로부터 돌출되어 회전부가 회전됨에 따라서 회전부 내의 토너를 토너 배출구로 운반하는 나선부를 구비할 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 회전부 자체가 토너 운반 부재로서 기능할 수 있다. 토너 카트리지의 일 예는, 고정부 내의 토너를 교반하는 교반 부재를 포함할 수 있다. 교반 부재는 회전부와 연결되어 회전될 수 있다. 교반 부재는 고정부 내에서 토너 배출구 부근의 토너의 뭉침을 해소하고 토너를 토너 배출구로 안내할 수 있다. 이에 의하여, 토너 배출 성능이 향상될 수 있다.
토너 운반 부재는 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 토너 운반 부재는 몸체 내부에 회전될 수 있게 설치될 수 있다. 예를 들어, 토너 운반 부재는 나선 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 토너 운반 부재는 나선 날개를 구비하는 오거를 포함할 수 있다.
일 예로서, 몸체는 토너가 수용된 토너 수용부와 토너 수용부와 나란하게 위치되며 토너 배출구가 마련된 토너 배출부를 포함할 수 있다. 토너 운반 부재는 토너 배출부에 배치되어 회전되면서 토너를 토너 배출구로 운반하는 오거를 포함할 수 있다. 토너 수용부에는 토너를 반경방향으로 운반하여 토너 배출부로 공급하는 토너 운반 패들이 설치될 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른 토너 카트리지는, 토너 배출구가 마련된 몸체와, 회전 나선 구조를 구비하며 몸체 내부에 설치되어 회전되면서 토너를 토너 배출구로 운반하는 토너 운반 부재를 한다. 토너 배출구는 토너 운반 부재의 회전 중심의 아래에, 토너 운반 부재의 회전 방향의 하류쪽으로 치우치게 위치될 수 있다. 예를 들어, 토너 배출구는 토너 운반 부재의 회전 방향으로 상류측 단부와 하류측 단부를 가질 수 있다. 토너 운반 부재의 회전 중심으로부터 내린 연직선은 토너 배출구를 통과할 수 있다. 연직선으로부터 토너 배출구의 하류측 단부까지의 거리는 연직선으로부터 토너 배출구의 상류측 단부까지의 거리보다 클 수 있다. 일 예로서, 몸체는 토너 배출구가 마련된 고정부와, 고정부에 회전될 수 있게 결합되며 토너가 수용된 회전부를 포함할 수 있다. 토너 운반 부재는 회전부의 내주면으로부터 돌출되어 회전부 내의 토너를 토너 배출구로 운반하는 나선부를 포함할 수 있다. 토너 카트리지의 일 예는, 회전부와 연결되어 회전되면서 상기 고정부 내의 토너를 교반하는 교반 부재를 더 포함할 수 있다. 일 예로서, 토너 운반 부재는 나선 코일을 포함할 수 있다. 일 예로서, 몸체는 토너가 수용된 토너 수용부와, 토너 수용부와 나란하게 위치되며 상기 토너 배출구가 마련된 토너 배출부를 포함할 수 있다. 토너 운반 부재는 토너 배출부에 배치되어 회전되면서 토너를 토너 배출구로 운반하는 오거를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 예에 따른 인쇄 장치는, 감광체에 형성된 정전 잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 현상기와, 상기 현상기에 공급될 토너가 수용된 전술한 토너 카트리지를 포함할 수 있다. 이하에서, 도면들을 참조하면서 토너 카트리지 및 이를 채용한 인쇄 장치의 예들을 설명한다. 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 토너 카트리지(2)의 일 예의 개락적인 부분 횡단면도이다. 도 2는 도 1의 X1-X1' 단면도이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 토너 카트리지(2)의 일 예는, 토너 배출구(101)가 마련된 몸체(100)와, 몸체(100) 내부에 설치되어 회전되면서 몸체(100) 내부에 수용된 토너를 토너 배출구(101)로 운반하는 토너 운반 부재(130)를 구비할 수 있다. 토너 운반 부재(130)는 회전 나선 구조를 포함할 수 있다. 토너 배출구(101)는 토너 운반 부재(130)의 중력 방향 측에 위치될 수 있다. 즉, 토너 배출구(101)는 토너 운반 부재(130)의 회전 중심(CP)의 아래에 위치될 수 있다. 토너 배출구(101)는 토너 운반 부재(130)의 회전 중심(CP)을 통과하는 중력 방향의 기준선(RV)에 대하여 토너 운반 부재(CP)의 회전 방향(RD)의 하류쪽으로 치우치게 위치될 수 있다. 기준선(RV)은 토너 운반 부재(130)의 회전 중심(CP)에서 내린 연직선이다.
몸체(100)는 내부가 빈 중공 실린더 형상일 수 있다. 몸체(100)의 단면 형상을 특별히 제한되지 않으며, 내부에 토너를 수용할 수 있는 어떠한 형상이라도 무방하다. 토너 카트리지는 길이 방향(L)으로 슬라이딩되어 후술하는 인쇄 장치 본체에 착탈될 수 있으며, 토너 카트리지는 전체적으로 인쇄 장치 본체에 길이 방향(L)으로 슬라이딩되어 착탈되기에 적합한 단면 형상을 가질 수 있다. 토너 배출구(101)는 몸체(100)의 길이 방향(L)의 일단부에 인접하게 위치될 수 있다. 토너 카트리지의 일 예는, 토너 배출구(101)를 선택적으로 개폐하는 셔터(미도시)를 더 구비할 수 있다. 예를 들어 셔터는 토너 배출구(101)를 막는 위치에 위치되었다가, 토너 카트리지(2)가 인쇄 장치 본체에 장착되면, 장착 동작에 의하여 토너 배출구(101)를 개방하는 위치로 이동될 수 있다. 다른 예로서, 토너 카트리지(2)가 인쇄 장치 본체에 장착되면, 인쇄 장치 본체에 마련된 도시되지 않은 구동 수단에 의하여 셔터가 토너 배출구(101)를 개방하는 위치로 이동될 수 있다.
토너 운반 부재(130)는 몸체(100) 내부에 배치된다. 토너 운반 부재(130)는 회전되면서 토너를 토너 배출구(101)로 운반하기에 적합한 형태를 가질 수 있다. 토너 운반 부재(130)의 회전 중심축(RX)은 토너 카트리지(2), 예를 들어 몸체(100)의 길이 방향(L)으로 연장된다. 토너 운반 부재(130)는 회전 방향(RD)으로 회전되면서 몸체(100) 내부의 토너를 토너 배출구(101)를 향하여 길이 방향(L)으로 운반한다. 토너 운반 부재(130)는 길이 방향(L)으로 피치(pitch)를 갖는 회전 나선 구조를 구비할 수 있다. 회전 나선 구조는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 회전 나선 구조는 후술하는 바와 같이, 몸체(100)에 직접 형성될 수 있으며, 나선 코일, 오거 등의 형태로 구현될 수도 있다. 토너 운반 부재(130)의 다양한 형태들에 관하여는 후술한다.
본 예의 토너 카트리지(2)에서는, 토너 배출구(101)가 토너 운반 부재(130)의 중력 방향 측에 위치되며, 기준선(RV)에 대하여 토너 운반 부재(130)의 회전 방향(RD)의 하류쪽으로 치우치게 위치된다. 다시 말하면, 토너 배출구(101)가 토너 운반 부재(130)의 회전 중심(CP)의 아래에 위치되며, 토너 운반 부재(130)의 회전 방향(RD)의 하류쪽으로 치우치게 위치된다. 예를 들어, 토너 배출구(101)는 토너 운반 부재(130)의 회전 중심(RD)을 통과하는 기준선(RV), 다시 말하면 토너 운반 부재(130)의 회전 중심(RD)에서 내린 연직선을 기준으로 하여 상류측 단부(101U)와 하류측 단부(101D)를 구비할 수 있다. 기준선(RV)은 토너 배출구(101)를 통과할 수 있다. 기준선(RV)으로부터 하류측 단부(101D)까지의 거리(DD)는 기준선(RV) 으로부터 상류측 단부(101U)까지의 거리(DU)보다 클 수 있다.
도 1을 참조하면, 나선부(122)를 갖는 토너 운반 부재(130)에 의하여 토너가 길이 방향(L)으로 운반될 때에, 토너는 화살 표시 AA로 표시된 방향으로 운반된다. 이는, 토너 운반 부재(130)의 나선부(122)가 회전 중심축(RX)에 대하여 기울어져 있고, 운반 방향(AA)는 나선부(122)에 대하여 직교하는 방향이기 때문이다. 따라서, 토너 배출구(101) 부근에서 토너의 수위는 도 2에 도시된 바와 같이 기준선(RV)를 기준으로 하여 회전 방향(RD)의 상류측보다 하류측에서 더 높다. 즉, 토너는 기준선(RV)을 기준으로 하여 회전 방향(RD)의 하류측으로 치우치게 분포된다.
토너 배출구(101)가 기준선(RV)을 기준으로 하여 대칭되게 위치되면, 즉, 거리(DU)와 거리(DD)가 동일하면, 토너의 분포에 의하여 최대의 하방 압력을 받는 위치에 토너 배출구(101)가 위치되지 않아서 토너 배출 성능이 저하될 수 있다. 또한, 토너 운반 부재(130)의 회전 방향(RD)의 하류측으로 치우친 토너의 분포는 토너 카트리지(2)의 수명 말기까지 유지되는데, 이 경우에는 토너의 수위가 낮아서 토너의 자중에 의한 배출 압력이 낮으므로 토너의 배출 성능이 더욱 저하된다. 그러면, 단위 시간당 배출되는 토너의 양이 적어지게 되고, 몸체(100) 내의 모든 토너를 배출하기까지 토너 운반 부재(130)의 구동량과 구동 시간이 늘어날 수 있다. 소정의 구동 시간 동안에 배출되는 토너의 양이 기준 량에 미치지 못하면, 토너 카트리지(2) 내부의 토너가 모두 소모된 것으로 판단될 수 있다. 이때에도 토너 카트리지(2) 내부에는 어느 정도 토너가 잔류된다. 토너 카트리지(2) 내부의 토너가 소모되면 토너 카트리지(2)는 인쇄 장치 본체로부터 제거되며 새로운 토너 카트리지(2)가 인쇄 장치 본체에 장착된다. 제거된 토너 카트리지(2)에 잔류되는 토너는 토너 카트리지(2)와 함께 폐기된다. 토너의 배출 성능의 저하는 인쇄에 사용되지 못하고 폐기되는 잔류 토너의 양의 증가를 초래한다. 토너 배출구(101)가 기준선(RV)을 기준으로 하여 상류측으로 치우치게 위치되면, 다시 말하면, 거리(DU)가 거리(DD)보다 크면, 이러한 문제는 더욱 심각해질 수 있다.
본 예의 토너 카트리지(2)에 따르면, 회전 중심(CP) 또는 기준선(RV)을 기준으로 하여 토너 운반 부재(130)의 회전 방향(RD)의 하류측으로 치우치게 위치된 토너 배출구(101)가 채용된다. 회전 방향(RD)의 하류측으로 치우치게 분포된 토너가 자중에 의하여 안정적으로 회전 방향(RD)의 하류측으로 치우치게 위치된 토너 배출구(101)를 통하여 배출될 수 있어, 토너 배출 성능이 향상될 수 있다. 향상된 토너 배출 성능은 토너 카트리지(2)의 수명 말기에까지 유지되며, 토너 카트리지(2)에 수용된 토너의 사용 효율이 증가될 수 있다. 인쇄 작업에 사용되지 않고 폐기되는 잔류 토너의 양을 줄일 수 있으며, 이는 소모품인 토너 카트리지(2)의 교체 주기의 증가를 의미한다. 즉, 소모품 비용의 절감에 도움이 된다.
도 1과 도 2를 참조하면, 몸체(100)는 토너 배출구(101)가 마련된 고정부(110)와, 고정부(110)에 회전될 수 있게 결합되며 토너가 수용된 회전부(120)를 포함할 수 있다. 토너 운반 부재(130)는, 회전 나선 구조로서, 나선부(122)를 포함할 수 있다. 나선부(122)는 회전부(120)의 내주면(121)으로부터 돌출되어 회전부(120) 내의 토너를 토너 배출구(101)로 운반한다. 고정부(110)에 토너 배출구(101)가 마련된다. 고정부(110)는 예를 들어 일측이 개구된 통형상일 수 있다. 토너 배출구(101)를 개폐하는 전술한 셔터(미도시)는 고정부(110)에 마련될 수 있다. 회전부(120)의 내부에 토너가 수용된다. 회전부(120)는 고정부(110)에 회전될 수 있게 결합될 수 있다. 예를 들어 회전부(120)는 일측이 개구된 통형, 예를 들어 원통형일 수 있다. 회전부(120)의 개방 단부는 고정부(110)의 개방 단부에 회전될 수 있게 결합될 수 있다. 회전부(120)는 회전 중심축(RX)을 중심으로 회전되면서 내부에 수용된 토너를 고정부(110)로 운반한다. 회전 중심축(RX)은 회전부(120)의 길이 방향(L)으로 연장된 축일 수 있다. 토너 운반 부재(130)는 회전부(120)의 외주를 따라 내주면(121)으로부터 돌출되도록 형성된 나선부(122)에 의하여 구현될 수 있다. 회전부(120)가 회전되면 나선부(122)에 의하여 회전부(120) 내부의 토너가 고정부(110)로 운반될 수 있다.
회전부(120)는 토너 카트리지(2)가 인쇄 장치 본체에 장착되면 인쇄 장치 본체로부터 회전력을 받아 회전될 수 있다. 도 3은 토너 카트리지(2)의 회전부(120)를 회전시키는 구조의 일 예의 개략적인 사시도이다. 도 3을 참조하면, 회전부(120)는 커플러(150)를 구비할 수 있다. 커플러(150)는 회전부(120)의 길이 방향(L)의 일단부, 예를 들어 고정부(110)의 반대쪽 단부에 마련될 수 있다. 토너 카트리지(2)가 인쇄 장치 본체(1)에 장착되면, 고정부(110)는 인쇄 장치 본체(1)의 내부에 마련된 도시되지 않은 위치 결정 기구에 의하여 장착 위치에 안착된다. 이때, 커플러(150)는 본체(1)에 마련된 구동 커플러(12)와 맞물린다. 커플러(150)와 구동 커플러(12)는 서로 맞물려 회전력을 전달할 수 있는 상보적인 형상을 가질 수 있다. 구동 모터(11)를 구동하여 구동 커플러(12)를 회전시킴으로써, 회전부(120)를 고정부(110)에 대하여 회전시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 회전부(120)와 토너 운반 부재(130)가 일체로 형성될 수 있다. 회전부(120) 내의 토너를 토너 배출구(101)로 운반하기 위한 별도의 토너 운반 부재를 회전부(120) 내에 설치할 필요가 없다. 따라서, 저렴한 비용으로 토너 카트리지(2)를 제조될 수 있으며, 사용자의 입장에서는 소모품인 토너 카트리지(2)의 비용이 절감될 수 있다.
회전부(120)를 회전시키는 구조는 전술한 예에 한정되지 않는다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 본체(1)에 구동 커플러(22) 대신에 구동 기어(미도시)가 마련될 수 있다. 회전부(120)에 구동 기어와 맞물리는 종동 기어(미도시)가 마련될 수도 있다. 토너 카트리지(2)가 본체(1)에 장착되면 구동 기어와 종동 기어가 서로 맞물릴 수 있다. 구동 모터(21)의 회전력이 구동 기어, 종동 기어를 거쳐서 회전부(120)에 전달되어 회전부(120)가 회전될 수 있다.
도 2를 참조하면, 토너 카트리지(2)의 일 예는 교반 부재(140)를 더 구비할 수 있다. 교반 부재(140)는 고정부(110) 내의 토너를 교반한다. 교반 부재(140)는 반경 방향의 길이를 갖는 교반부(141)를 구비할 수 있다. 교반 부재(140)는 길이 방향(L)으로 토너 배출구(101)에 인접하게 위치될 수 있다. 교반부(141)는 반경 방향으로 토너 배출구(101)에 가깝게 위치될 수 있다. 교반 부재(140)는 회전될 수 있다. 예를 들어, 교반 부재(140)는 토너 운반 부재(130)와 공통의 회전 중심축, 예를 들어 토너 운반 부재(130)의 회전 중심축(RX)을 중심으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 교반 부재(140)는 토너 운반 부재(130)와 같은 방향으로 회전될 수 있다. 예를 들어, 교반 부재(140)는 회전부(120)와 연결되어 회전될 수 있다. 예를 들어, 교반 부재(140)는 회전부(120)의 개방 단부 또는 그 부근에 결합될 수 있다. 예를 들어, 교반 부재(140)는 회전부(120)와 일체로 형성될 수도 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 교반 부재(140)를 회전시키기 위한 별도의 구동 부재가 생략될 수 있다.
토너 배출구(101) 부근에는 토너 운반 부재(130)에 의하여 운반된 토너가 쌓인다. 쌓인 토너는 토너 압력을 형성한다. 토너 배출구(101) 부근의 토너 압력이 높아지면 토너 뭉침이 발생될 수 있다. 토너 뭉침은 토너 배출구(101) 부근에서 토너 유동성을 저하시킬 수 있다. 교반 부재(140)는 토너 배출구(101) 부근의 토너를 휘저어서 토너 뭉침을 해소한다. 이에 의하여, 토너 배출구(101) 부근의 토너의 유동성이 증가되며, 토너 배출 성능이 향상될 수 있다.
토너 운반 부재(130)의 회전 중심(CP) 또는 기준선(RV)에 대하여 회전 방향(RD)으로 하류측으로 치우치게 위치되는 토너 배출구(101)는 교반 부재(140)와도 관련될 수 있다. 교반 부재(140)가 토너 운반 부재(130)와 같은 방향으로 회전되므로, 교반 부재(140)는 토너 운반 부재(130)와 함께 고정부(110) 내에서 토너의 회전 방향(RD)으로 하류측으로 치우친 분포를 만든다. 따라서, 하류측으로 치우친 토너 배출구(101)는 교반 부재(140)를 채용한 토너 카트리지(2)에서도 토너 배출 성능을 향상시킬 수 있다.
교반 부재(140)는 토너 배출구(101) 부근의 토너를 휘젓는 과정에서 토너 배출구(101) 내부의 토너에 압력을 가한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 교반 부재(140)가 회전되면서 교반된 토너는 토너 배출구(101)의 상류측 단부(101U)에서 토너 배출구(101) 내부로 운반된다. 이때, 힘(F1)이 토너 배출구(101) 내부의 토너에 가해진다. 힘(F1)의 방향은 토너 운반 부재(130)의 상류측 단부(101U)에서의 접선의 방향이다. 힘(F1)의 중력 방향의 분력에 의하여 토너 배출구(101) 내부의 토너가 다져져서 토너 뭉침이 발생될 수 있다. 힘(F1)의 중력 방향의 분력을 작게 함으로써 토너 배출구(101) 내부의 토너 뭉침을 저감 내지 방지할 수 있다. 이를 위하여, 토너 배출구(101)의 상류측 단부(101U)를 가급적 기준선(RV)에 가깝게 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 상류측 단부(101U)가 기준선(RV)으로부터 멀다면, 도 2에 점선으로 도시된 바와 같이 교반 부재(140)에 의하여 힘(F2)이 토너 배출구(101) 내부의 토너에 가해진다. 힘(F2)의 중력 방향의 분력은 힘(F1)의 분력보다 크다.
본 예의 토너 카트리지(2)에 따르면, 토너 배출구(101)가 토너 운반 부재(130)의 회전 중심(CP) 또는 기준선(RV)에 대하여 회전 방향(RD)으로 하류측으로 치우치게 위치된다. 즉, 토너 배출구(101)의 상류측 단부(101U)가 기준선(RV)에 상대적으로 가깝게 위치된다. 따라서, 교반 부재(140)에 의하여 토너 배출구(101)에 작용되는 힘의 중력 방향의 분력을 작게 할 수 있으며, 토너 배출구(101) 내부의 토너의 뭉침 및 이로 인한 토너 배출 성능의 저하를 저감 내지 방지할 수 있다.
이와 같이 본 예의 토너 카트리지(2)에 따르면, 고정부(110) 내의 토너의 분포를 감안하여 토너 배출구(101)를 기준선(RV)에 대하여 비대칭으로 위치시킴으로써, 토너가 자중에 의하여 안정적으로 토너 배출구(101)로 배출될 수 있다. 교반 부재(140)를 채용함으로써, 토너 배출구(101) 부근의 토너 뭉침을 저감 내지 방지하여, 토너 카트리지(2)의 수명 기간 동안에 안정적인 토너 배출 성능을 유지할 수 있다. 교반 부재(140)에 의하여 토너 배출구(101) 내의 토너에 가해지는 압력을 줄여서 토너 배출구(101) 내부의 토너의 뭉침을 저감 내지 방지할 수 있다.
도 4는 토너 카트리지(2a)의 일 예의 개략적인 단면도이다. 도 4는 도 1의 X1-X1' 단면도에 해당된다. 본 예의 토너 카트리지(2a)는 도 1 내지 도 3에 도시된 토너 카트리지(2)의 예와 비교하여, 일체형 몸체(100A)를 구비하는 점과 나선부(122)를 갖는 토너 운반 부재(130) 대신에 나선 코일(130a)을 채용한 점에서 차이가 있다. 이하에서 차이점을 위주로 설명한다. 도 4를 참조하면, 몸체(100A) 내부에 토너가 수용된다. 몸체(100A)의 길이 방향(L)의 일단부 부근에 토너 배출구(101)가 마련된다.
토너 운반 부재는 나선 코일(130a)를 포함한다. 나선 코일(130a)는 몸체(100A) 내부에 배치된다. 나선 코일(130a)은 길이 방향(L)으로 연장된다. 나선 코일(130a)의 일단부는 몸체(100)의 길이 방향(L)의 일단부, 예를 들어 토너 배출구(101)의 반대쪽 단부를 통하여 외부로 노출된다. 노출된 나선 코일(130a)의 단부에 커플러(150a)가 연결될 수 있다. 토너 카트리지(2a)가 인쇄 장치 본체(도 3: 1)에 장착되면 커플러(150a)는 도 3에서 설명된 구동 커플러(12)와 맞물린다. 구동 모터(11)를 회전시켜 나선 코일(130a)을 회전시킬 수 있다. 나선 코일(130a)의 회전에 의하여 몸체(100) 내부에 수용된 토너는 길이 방향(L)으로 운반되며, 토너 배출구(101)로 공급될 수 있다.
나선 코일(130a)의 각 나선부(132a)는 회전 중심축(RX)에 대하여 기울어져 있고, 나선 코일(130a)에 의한 토너의 운반 방향(도 1: AA)는 나선부(132a)에 직교하는 방향이다. 따라서, 토너 배출구(101) 부근에서 토너의 수위는 도 4에 도시된 바와 같이 회전 중심(CP) 또는 기준선(RV)을 기준으로 하여 회전 방향(RD)의 상류측보다 하류측에서 더 높다. 즉, 토너는 회전 중심(CP), 또는 기준선(RV)을 기준으로 하여 회전 방향(RD)의 하류측으로 치우치게 분포된다. 이러한 점을 감안하여, 토너 배출구(101)는 나선 코일(130a)의 회전 중심(CP)의 아래(중력 방향 측)에, 나선 코일(130a)의 회전 방향(RD)의 하류쪽으로 치우치게 위치된다. 예를 들어, 토너 배출구(101)는 나선 코일(130a)의 회전 중심(RD)을 통과하는 기준선(연직선)(RV) 을 기준으로 하여 상류측 단부(101U)와 하류측 단부(101D)를 구비할 수 있다. 기준선(RV)은 토너 배출구(101)를 통과할 수 있다. 기준선(RV)으로부터 하류측 단부(101D)까지의 거리(DD)는 기준선(RV)으로부터 상류측 단부(101U)까지의 거리(DU)보다 클 수 있다.
도 5는 토너 카트리지(2b)의 일 예의 개략적인 단면도이다. 도 5는 도 1의 X1-X1' 단면도에 해당된다. 본 예의 토너 카트리지(2b)는 도 1 내지 도 3에 도시된 토너 카트리지(2)의 예와 비교하여, 일체형 몸체(100B)를 구비하는 점과 나선부(122)를 갖는 토너 운반 부재(130) 대신에 나선 날개(132b)를 갖는 오거(auger)(130b)을 채용한 점에서 차이가 있다. 이하에서 차이점을 위주로 설명한다. 도 5를 참조하면, 몸체(100B)의 내부에 토너가 수용된다. 몸체(100B)의 길이 방향(L)의 일단부 부근에 토너 배출구(101)가 마련된다.
토너 운반 부재는 오거(130b)를 포함한다. 오거(130b)는 몸체(100B) 내부에 배치된다. 오거(130b)는 길이 방향(L)으로 연장된 샤프트(131b)와, 샤프트(131b)의 외주를 따라 형성된 나선 날개(나선부)(132b)를 구비한다. 샤프트(131b)의 일단부는 몸체(100)의 길이 방향(L)의 일단부, 예를 들어 토너 배출구(101)의 반대쪽 단부를 통하여 외부로 노출된다. 노출된 샤프트(131b)의 단부에 커플러(150a)가 연결될 수 있다. 토너 카트리지(2b)가 인쇄 장치 본체(도 3: 1)에 장착되면 커플러(150a)는 도 3에서 설명된 구동 커플러(12)와 맞물린다. 구동 모터(11)를 회전시켜 오거(130b)를 회전시킬 수 있다. 오거(130b)의 회전에 의하여 몸체(100) 내부에 수용된 토너는 길이 방향(L)으로 운반되며, 토너 배출구(101)로 공급될 수 있다.
오거(130b)의 나선 날개(132b)는 회전 중심축(RX)에 대하여 기울어져 있고, 오거(130b)에 의한 토너의 운반 방향(도 1: AA)은 나선 날개(132b)에 대하여 직교하는 방향이다. 따라서, 토너 배출구(101) 부근에서 토너의 수위는 도 5에 도시된 바와 같이 회전 중심(CP)를 기준으로 하여 회전 방향(RD)의 상류측보다 하류측에서 더 높다. 즉, 토너는 회전 중심(CP) 또는 기준선(연직선)(RV)을 기준으로 하여 회전 방향(RD)의 하류측으로 치우치게 분포된다. 이러한 점을 감안하여, 토너 배출구(101)는 오거(130b)의 회전 중심(CP)의 아래(중력 방향 측)에, 오거(130b)의 회전 방향(RD)의 하류쪽으로 치우치게 위치된다. 예를 들어, 토너 배출구(101)는 기준선(RV)을 기준으로 하여 상류측 단부(101U)와 하류측 단부(101D)를 구비할 수 있다. 기준선(RV)은 토너 배출구(101)를 통과할 수 있다. 기준선(RV)으로부터 하류측 단부(101D)까지의 거리(DD)는 기준선(RV)으로부터 상류측 단부(101U)까지의 거리(DU)보다 클 수 있다.
도 6은 토너 카트리지(2c)의 일 예의 개략적인 단면도이다. 도 6은 도 1의 X1-X1' 단면도에 해당된다. 본 예의 토너 카트리지(2c)는 몸체(100C)가 토너 수용부(160)와 토너 배출부(170)로 구분된 점에서 도 1 내지 도 3에서 설명한 토너 카트리지(2)의 예와 차이가 있다. 이하에서 차이점을 위주로 설명한다. 도 6을 참조하면, 토너 카트리지(2b)는 토너 배출구(101)를 구비하는 몸체(100C)를 구비한다. 몸체(100C)는 토너 수용부(160)와 토너 배출부(170)를 구비한다.
토너 수용부(160)는 길이 방향(L)으로 연장된다. 토너 수용부(160) 내부에 토너가 수용된다. 토너 수용부(160) 토너 운반 패들(161)이 배치된다. 토너 운반 패들(161)은 토너 수용부(160)에 배치되어 회전되면서 토너를 반경 방향으로 운반하여 토너 배출부(170)로 공급한다. 예를 들어, 토너 운반 패들(161)은 길이 방향(L)으로 연장된 샤프트(161a)와, 샤프트(161a)의 외주에 설치되는 반경 방향의 길이를 갖는 탄성 운반 날개(161b)를 포함할 수 있다.
토너 배출부(170)는 토너 수용부(160)와 나란하며 길이 방향(L)으로 연장된다. 토너 배출부(170)에 토너 배출구(101)가 마련된다. 토너 배출구(101)는 토너 배출부(170)의 길이 방향(L)의 일단부 부근에 마련된다. 토너 배출부(170)는 토너 수용부(160)와 반경 방향으로 연통된다. 토너 배출부(170) 내부에, 토너를 길이 방향(L)으로 운반하여 토너 배출구(101)로 공급하는 토너 운반 부재가 배치된다. 토너 운반 부재는 토너 배출부(170)에 배치되어 회전되면서 토너를 토너 배출구(101)로 운반하는 오거(auger)(130c)를 포함할 수 있다. 오거(130c)는 길이 방향(L)으로 연장된 샤프트(131c)와, 샤프트(131c)의 외주를 따라 형성된 나선 날개(132c)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 토너 운반 패들(161)의 샤프트(161a)의 일단부는 토너 수용부(160)의 길이 방향(L)의 일단부, 예를 들어 토너 배출구(101)의 반대쪽 단부를 통하여 외부로 노출될 수 있다. 노출된 샤프트(161a)의 단부에 커플러(미도시)가 연결될 수 있다. 오거(130c)의 샤프트(131c)의 일단부는 토너 배출부(170)의 길이 방향(L)의 일단부, 예를 들어 토너 배출구(101)의 반대쪽 단부를 통하여 외부로 노출될 수 있다. 노출된 샤프트(131c)의 단부에 동력 전달 부재, 예를 들어 기어(미도시)가 연결될 수 있다. 기어는 도시되지 않은 동력 전달 부재, 예를 들어 하나 이상의 기어에 의하여 커플러(미도시)에 연결될 수 있다. 토너 카트리지(2c)가 인쇄 장치 본체(도 3: 1)에 장착되면 커플러(미도시)는 도 3에서 설명된 구동 커플러(12)와 맞물린다. 구동 모터(11)를 회전시켜 커플러(미도시)를 회전시킴으로써, 토너 운반 패들(161)과 오거(130c)를 회전시킬 수 있다. 토너 운반 패들(161)에 의하여 토너 수용부(160)로부터 토너 배출부(170)로 공급된 토너는 오거(130c)에 의하여 토너 배출구(101)로 운반된다.
토너 배출부(170) 내에서, 오거(130c)의 나선 날개(132c)는 회전 중심축(RX)에 대하여 기울어져 있고, 오거(130c)에 의한 토너의 운반 방향(도 1: AA)는 나선 날개(132c)에 직교하는 방향일 수 있다. 따라서, 토너 배출구(101) 부근에서 토너의 수위는 도 6에 도시된 바와 같이 회전 중심(CP) 또는 기준선(연직선)(RV)을 기준으로 하여 회전 방향(RD)의 상류측보다 하류측에서 더 높다. 즉, 토너는 회전 중심(CP), 다시 말하면 기준선(RV)를 기준으로 하여 회전 방향(RD)의 하류측으로 치우치게 분포된다. 이러한 점을 감안하여, 토너 배출구(101)는 오거(130b)의 회전 중심(CP)의 아래(중력 방향 측)에, 오거(130c)의 회전 방향(RD)의 하류쪽으로 치우치게 위치된다. 예를 들어, 토너 배출구(101)는 기준선(RV)을 기준으로 하여 상류측 단부(101U)와 하류측 단부(101D)를 구비할 수 있다. 기준선(RV)은 토너 배출구(101)를 통과할 수 있다. 기준선(RV)으로부터 하류측 단부(101D)까지의 거리(DD)는 기준선(RV)으로부터 상류측 단부(101U)까지의 거리(DU)보다 클 수 있다.
도 7은 인쇄 장치의 일 예의 개략적인 구성도이다. 도 7을 참조하면, 인쇄 장치의 일 예는, 감광체, 예를 들어 감광 드럼(212)에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 인쇄부(200)를 구비하는 본체(1)와, 인쇄부(200)에 공급될 토너가 수용된 토너 카트리지(3)를 포함한다. 인쇄부(200)는 전자사진방식에 의하여 인쇄 매체(P)에 화상을 인쇄한다. 본 예의 인쇄부(200)는 전자사진방식에 의하여 인쇄 매체(P)에 칼라 화상을 인쇄한다.
인쇄부(200)는 복수의 현상기(210), 노광기(250), 중간 전사 벨트(260), 전사 롤러(270), 정착기(280)를 포함할 수 있다. 복수의 현상기(210)는 옐로우(Y: Yellow), 마젠타(M:magenta), 시안(C:cyan), 블랙(K:black) 색상의 토너 화상을 형성하기 위한 4개의 현상기(210)를 포함할 수 있다. 4개의 현상기(210)에는 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y), 블랙(K) 색상의 현상제, 예를 들어 토너가 각각 수용될 수 있다. 4개의 토너 카트리지(3)에는 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 토너가 각각 수용된다. 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 토너는 각각 4개의 토너 카트리지(3)로부터 4개의 현상기(210)로 공급될 수 있다. 현상기(210)는 표면에 정전잠상이 형성되는 감광 드럼(212)과 현상 롤러(211)를 포함할 수 있다. 현상기(210)는 정전잠상에 토너를 공급하여 정전잠상을 가시적인 토너 화상으로 현상시킨다.
대전롤러(215)는 감광 드럼(212)을 균일한 표면 전위를 갖도록 대전시킨다. 노광기(250)는 화상정보에 대응되어 변조된 광을 감광 드럼(212)에 조사하여 감광 드럼(212)에 정전잠상을 형성한다. 현상 롤러(211)는 현상기(210)에 수용된 토너를 감광 드럼(212)과 대향된 현상 영역으로 공급한다. 현상 롤러(211)에 인가되는 현상 바이어스 전압에 의하여 토너가 현상 영역을 가로질러 정전잠상으로 공급되며, 정전잠상이 가시적인 토너 화상으로 현상된다. 중간 전사 벨트(260)는 복수의 지지 롤러들(262, 263, 264, 265)에 지지되어 순환 주행된다. 중간 전사 벨트(260)를 사이에 두고 4개의 현상기(210)의 감광 드럼(212)과 마주보는 위치에 4개의 중간 전사 롤러(261)가 배치된다. 중간 전사 롤러(261)에 인가되는 중간 전사 바이어스 전압에 의하여 감광 드럼(212) 상에 현상된 토너 화상이 중간 전사 벨트(260)로 중간전사된다. 클리닝 부재(217)는 중간전사과정 후에 감광 드럼(212) 표면에 잔류되는 현상제를 제거한다. 전사 롤러(270)는 중간 전사 벨트(260)와 대면되게 위치되어 전사닙을 형성한다. 인쇄 매체(P)는 픽업 롤러(202)에 의하여 급지 카세트(201)로부터 픽업되어 경로(291)를 따라 전사닙으로 공급된다. 전사롤러(270)에 인가되는 전사 바이어스 전압에 의하여 중간 전사 벨트(260) 상의 토너화상이 인쇄 매체(P)로 전사된다. 정착기(280)는 인쇄 매체(P)로 전사된 토너화상에 열과 압력을 가하여 인쇄 매체(P)에 정착시킨다. 인쇄가 완료된 인쇄 매체(P)는 배출 롤러(292)에 의하여 배출된다.
토너 카트리지(3)로서, 전술한 토너 카트리지(2, 2a, 2b, 2c)가 적용될 수 있다. 토너 카트리지(3)는 현상기(210)과 연결되며, 현상기(210) 내부의 토너가 소모되면 균일한 양의 토너를 현상기(210)로 공급한다. 예를 들어, 현상기(210) 내부에는 토너 잔량을 검출하는 센서가 마련된다. 센서에 의하여 검출된 토너의 잔량이 기준 잔량 이하가 되면 도시되지 않은 제어부는 현상기(210)로 토너를 공급하도록 토너 카트리지(3)를 구동할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 구동 모터(도 1: 11)를 구동하여 토너 운반 부재(130)가 일체로 형성된 회전부(120)를 회전시키거나, 몸체(100A, 100B) 내부의 나선 코일(130a) 또는 오거(130b)를 회전시키거나, 토너 수용부(160) 및 토너 배출부(170) 내부의 토너 운반 패들(161)과 오거(130c)를 회전시킨다. 회전부(120), 또는 몸체(100A, 100B) 내부 또는 토너 수용부(160) 및 토너 배출부(170) 내부의 토너는 회전 나선 구조에 의하여 토너 배출구(101)로 운반된다. 토너는 토너 배출구(101)를 통하여 배출되어 현상기(210)로 공급된다. 토너 카트리지(3)로부터 배출되는 토너의 양은 회전부(120), 나선 코일(130a), 오거(130b) 또는 오거(130c)의 회전량 또는 회전 시간에 의존된다. 토너 배출구(101) 부근에서 토너는 회전 방향(RD)의 하류측이 상류측에 비하여 상대적으로 높은 수위를 갖도록 분포된다. 토너 배출구(101)를 회전 중심(CP) 또는 기준선(RV)에 대하여 하류측으로 치우치게 위치시킴으로써 토너의 배출 성능이 향상될 수 있다. 또한, 토너 카트리지(3)에 수용된 토너 중 인쇄에 유효하게 사용되지 못하고 폐기되는 잔류 토너의 양이 최소화될 수 있다.
본 개시는 도면에 도시된 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 토너 배출구가 마련된 몸체;
    회전 나선 구조를 가지며, 상기 몸체 내부에 설치되어 회전되면서 토너를 상기 토너 배출구로 운반하는 토너 운반 부재;를 포함하며,
    상기 토너 배출구는 상기 토너 운반 부재의 중력 방향 측에 배치되고, 상기 토너 운반 부재의 회전 중심을 통과하는 중력 방향의 기준선에 대하여 상기 토너 운반 부재의 회전 방향의 하류쪽으로 치우치게 위치되는 토너 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토너 배출구는 상기 토너 운반 부재의 회전 방향으로 상류측 단부와 하류측 단부를 가지며,
    상기 기준선은 상기 토너 배출구를 통과하며,
    상기 기준선으로부터 상기 하류측 단부까지의 거리는 상기 기준선으로부터 상기 상류측 단부까지의 거리보다 큰 토너 카트리지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 토너 배출구가 마련된 고정부와, 상기 고정부에 회전될 수 있게 결합되며 토너가 수용된 회전부를 포함하며,
    상기 토너 운반 부재는 상기 회전부의 내주면으로부터 돌출되어 상기 회전부 내의 토너를 상기 토너 배출구로 운반하는 나선부를 포함하는 토너 카트리지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정부 내의 토너를 교반하는 교반 부재;를 포함하는 토너 카트리지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 교반 부재는 상기 회전부와 연결되어 회전되는 토너 카트리지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 토너 운반 부재는 나선 코일을 포함하는 토너 카트리지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 토너 운반 부재는 나선 날개를 구비하는 오거를 포함하는 토너 카트리지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는, 토너가 수용된 토너 수용부와, 상기 토너 수용부와 나란하게 위치되며 상기 토너 배출구가 마련된 토너 배출부를 포함하며,
    상기 토너 운반 부재는 상기 토너 배출부에 배치되어 회전되면서 토너를 상기 토너 배출구로 운반하는 오거를 포함하는 토너 카트리지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 토너 수용부에 배치되어 회전되면서 토너를 반경방향으로 운반하여 상기 토너 배출부로 공급하는 토너 운반 패들;을 포함하는 토너 카트리지.
  10. 토너 배출구가 마련된 몸체;
    회전 나선 구조를 구비하며, 상기 몸체 내부에 설치되어 회전되면서 토너를 상기 토너 배출구로 운반하는 토너 운반 부재;를 포함하며,
    상기 토너 배출구는 상기 토너 운반 부재의 회전 중심의 아래에, 상기 토너 운반 부재의 회전 방향의 하류쪽으로 치우치게 위치되는 토너 카트리지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 토너 배출구는 상기 토너 운반 부재의 회전 방향으로 상류측 단부와 하류측 단부를 가지며,
    상기 토너 운반 부재의 상기 회전 중심으로부터 내린 연직선은 토너 배출구를 통과하며,
    상기 연직선으로부터 상기 하류측 단부까지의 거리는 상기 연직선으로부터 상기 상류측 단부까지의 거리보다 큰 토너 카트리지.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 토너 배출구가 마련된 고정부와, 상기 고정부에 회전될 수 있게 결합되며 토너가 수용된 회전부를 포함하며,
    상기 토너 운반 부재는 상기 회전부의 내주면으로부터 돌출되어 상기 회전부 내의 토너를 상기 토너 배출구로 운반하는 나선부를 포함하는 토너 카트리지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 회전부와 연결되어 회전되면서 상기 고정부 내의 토너를 교반하는 교반 부재;를 포함하는 토너 카트리지.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 토너 운반 부재는 나선 코일을 포함하는 토너 카트리지.
  15. 감광체에 형성된 정전 잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 현상기;
    상기 현상기에 공급될 토너가 수용된 토너 카트리지;를 포함하며,
    상기 토너 카트리지는,
    토너 배출구가 마련된 몸체;
    회전 나선 구조를 가지며, 상기 몸체 내부에 설치되어 회전되면서 토너를 상기 토너 배출구로 운반하는 토너 운반 부재;를 포함하며,
    상기 토너 배출구는 상기 토너 운반 부재의 중력 방향 측에 배치되고, 상기 토너 운반 부재의 회전 중심을 통과하는 중력 방향의 기준선에 대하여 상기 토너 운반 부재의 회전 방향의 하류쪽으로 치우치게 위치되는 인쇄 장치.
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Patent event code: PA01091R01D

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