WO2014204036A1

WO2014204036A1 - 분말 및 액체 공급장치

Info

Publication number: WO2014204036A1
Application number: PCT/KR2013/005666
Authority: WO
Inventors: 정민경
Original assignee: (주)두림텍
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-12-24
Also published as: KR101367805B1

Abstract

본 발명은 토너 카트리지에 자동 및 수동으로 토너를 공급하는 장치에 관한 것으로, DC 어댑터(100)와; 토너 잔량 검출센서(200)와; 제어수단(300)과; 토너통(400)과; 상기 토너통(400)의 토너를 펌핑하는 에어펌프(500)와; 상기 토너통(400)과 에어펌프(500) 사이에 연결되어 토너통(400)으로 에어를 공급 또는 차단하는 3웨이 밸브(600) 및; 상기 토너통(400)의 토너를 토너 카트리지로 이송하기 위한 토너 호스(700)로 구성되어 토너통 내 미 사용 토너의 고착을 없애기 위해 깔대기 내부 각도를 최적화하여 토너통 형상에 의한 고착 현상 없이 토너의 중력에 의해 토너 공급 흐름이 원활하고, 분말 상태의 토너뿐만 아니라 액체 상태의 물질도 용이하게 공급할 수 있으며, 공기 주머니에 공기를 넣어 토너병의 압력과 프린터 내부 토너카트리지의 압력 차에 의해 토너가 공급되며 공급 완료 후 공급 호스에 남아있는 토너를 부풀려진 공기 주머니의 공기를 여러 단계로 배출하여 호스에 남아 있는 토너를 토너통으로 회수하며, 토너통의 토너를 섞어 주어 고착된 토너를 미립화시키고 토너통의 제어칩(CHIP)을 통해 토너통의 잔량과 상관없이 항상 일정한 조건으로 토너를 공급할 뿐만 아니라 토너통이 외부와는 단절되어 토너통에서 토너카트리지에 연결하는 공급라인이 오염된 공기와 접촉하여 오염되는 일이 없고 카트리지 내의 토너가 고착되는 문제가 없는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

분말 및 액체 공급장치

본 발명은 레이저 프린터 혹은 복사기의 카트리지에 분말 상의 토너를 공급하거나 액체를 공급하는 분말 및 액체 공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토너통 내 미사용 토너의 고착을 없애기 위해 깔대기 내부 각도를 최적화하여 토너통 형상에 의한 고착 현상 없이 흐름을 원활하게 하고, 공기 주머니에 공기를 넣어 토너병의 압력과 프린터 내부 토너카트리지의 압력 차에 의해 토너가 공급되며 공급 완료 후 공급 호스에 남아있는 토너를 부풀려진 공기 주머니의 공기를 여러 단계로 배출하여 호스에 남아 있는 토너를 토너통으로 회수하며, 이와 동시에 토너통의 토너를 섞어 주는 역할을 하여 고착된 토너를 미립화시키고 토너통의 제어 칩(CHIP)을 통해 토너통의 잔량과 상관없이 항상 일정한 조건으로 공급하고 토너통이 외부와는 단절된 구조여서 토너통 내 토너를 프린터 토너카트리지로 이송할 때 토너를 수분 또는 불순물에 오염된 외부 공기와 접촉 없이 토너카트리지 내로 이송하는 분말 및 액체 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 복사기 또는 레이저 프린터 등에는 분말 가루 형태의 토너(toner)를 사용하여 복사 또는 인쇄를 하게 되는데, 드럼이 토너 수납부와 결합된 카트리지가 주로 사용되고 있다. 토너가 담겨지는 카트리지는 소모품이면서도 토너의 재충전이 불가능하도록 되어 있는 고가의 1회용인 경우가 대부분이며, 카트리지에 충전되어 있는 토너를 모두 사용하게 되면 카트리지를 교체하여야 하므로 프린트의 유지비용이 많이 들고 자원의 낭비가 심하다는 문제점이 있다. 따라서, 사용중인 카트리지를 본체에서 분리하지 않고 토너의 잔량을 감지하여 카트리지에 자동으로 부족한 토너를 충전을 하여주는 카트리지 토너 자동 충전 장치에 대한 필요성이 절실히 제기되고 있다.

종래 기술의 토너 리필장치는 단순히 흑백 토너를 회전 스크류의 회전에 의해 공급하는 형식으로 회전 스크류에 의해 토너가 제대로 공급되지 못하는 문제점과 카트리지의 내부에 남은 토너의 잔량을 알지 못하고 토너를 공급하여 토너가 과잉 공급되거나, 토너가 누출되는 문제점이 있었다. 또한, 종래 기술의 토너 리필장치는 토너 리필 탱크의 충전 상태를 알 수 없어 수시로 토너 리필 탱크의 상태를 확인하여야 하는 문제점이 있었다.

또한 특허 제0980385호 레이저 프린터의 카트리지 토너 자동 충전장치로 게시된 것은 공기 압력만을 이용하여 충전하므로 에어에 의해 100% 충전되지 않는 문제점이 있었다.

상기한 문제점 들을 해소하고자 개발된 종래의 "토너 카트리지에 자동으로 토너를 공급하는 장치"가 특허 제1032482호로서 등록되어 등록특허공보에 게시되어 있다.

상기 특허 제1032482호의 "토너 카트리지에 자동으로 토너를 공급하는 장치"는 도 1에 도시한 바와 같이 레이저 프린터 또는 복사기의 토너 카트리지에 자동으로 토너를 공급하는 토너 자동공급장치(A)에 있어서, 상기 토너 자동공급장치(A)는 리필되는 토너를 저장하는 토너 저장통(1)과; 상기 토너 저장통(1)을 내장하는 외통(2)과; 상기 토너 저장통(1)에 저장된 토너를 로우센서(51)를 구비하는 토너 카트리지(5)에 공급하는 토너공급수단(3)과; 상기 토너 저장통(1)의 하부에 연결되어 상기 토너공급수단(3)에 의해 토너를 상기 토너 카트리지(5)로 보내는 토너공급호스(4)로 이루어지며, 상기 토너공급수단(3)은 내부에 공기가 공급되거나 배출되면 팽창과 수축을 하여 하부에 있는 토너가 카트리지 쪽으로 밀려 들어가거나 상부에 있는 토너가 하부로 보충되는 역할을 하는 벌룬(31)과; 상기 벌룬(31)에 공기를 공급해주는 공기펌프(32)와; 상기 벌룬(31)과 공기펌프(32)를 연결하는 제어밸브(34)를 구비하는 공기배관(33)과; 상기 토너 카트리지(5)에서 보내온 신호를 받고, 상기 토너공급수단(3)을 제어하는 컨트롤러(351)를 포함한 제어부(35)로 구성되고, 상기 외통(2)은 외통(2)의 골격을 이루는 몸체(21)와, 상기 외통(2)의 상부를 여닫을 수 있는 뚜껑(22)과 상기 몸체(21)을 지지하는 받침대(23)가 구성되고, 제1점검창(213)과 제2점검창(214)이 구성되어 본체에서 카트리지를 분리하지 않고도 토너의 충전을 자동으로 할 수 있는 것이다.

그러나, 상기한 종래의 토너 카트리지에 자동으로 토너를 공급하는 장치는 토너통 내 토너를 프린터 토너카트리지로 이송할 때 요구된 토너양을 수분 또는 불순물에 오염된 외부 공기로 토너카트리지 내로 이송하는 구조이기 때문에 토너통에서 토너카트리지를 연결하는 공급라인이 오염되는 결점이 있고 카트리지 내의 토너가 고착되는 문제점도 있었다.

또한, 토너통 내 하부에 위치한 토너는 상부 토너 중력에 의한 정압이 작용하고 있어 토너공급이 장기간 이루어지지 않을 때 하부위치 토너는 깔때기 부위에 고착되는 현상이 발생하고 이로 인해 미립화 된 상부 토너만이 공급되어 초기 토너 공급량과 최종 토너 공급량의 차이가 발생하는 단점도 있었다.

또 토너 공급관이 외력에 의한 상태 변경이나 프린터 위치 변경시에는 초기 조건과 다른 조건으로 토너 공급관이 배치되어 토너 공급관이 구부러지거나 막힘 등으로 유동저항의 변화가 발생하여 토너 이송량에 변화가 발생하는 문제점도 있었다.

또한, 상시 토너카트리지 내부의 상태를 확인하여 토너 부족시 토너공급장치에서 자동으로 공급하는 구조로 토너의 상태 확인을 위한 센서, 토너공급을 위한 연결관이 프린터 내부로 기계, 전기적으로 도입되어야 하므로 프린터 외관 연결구를 관통하기 위해 프린터에 기계가공이 필요함에 따라 프린터에 인위적으로 연결관이 관통하는 구멍을 뚫어 프린터의 외관이 손상되는 문제점이 있었다.

또 구조적으로 복잡하고 프린터 상태에 따라 센서 위치, 토너 공급관의 배치 등 동작을 위한 작동성능 최적화 조건이 다르기 때문에 장비 설치에 대한 표준화 작업이 불가능할 뿐만 아니라 생산성이 떨어지고 제품의 가격이 비싸지는 문제점도 있었다.

또한, 한번 사용한 토너 공급장치 내부에 초기 사용 토너가 잔존하여 만약 사용자가 타 기종 프린터에 연결시켜 사용할 경우 잔존 토너와 새로운 토너가 혼합이 되기 때문에 사용할 수 없는 문제점도 있었다.

뿐만 아니라 사용하던 토너공급장치 내부에 토너의 잔량이 남아 있어서 토너공급장치 취급시 뒤집어 놓거나 뉘어 놓을 때 토너의 잔량이 토너공급기의 내부를 오염시키는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기한 종래 토너 자동 공급장치에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점 들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 토너통 내 미사용 토너의 고착을 없애기 위해 깔대기 내부 각도를 최적화하여 토너통 형상에 의한 고착 현상 없는 분말 및 액체 공급장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 분말 상태의 토너뿐만 아니라 액체 상태의 물질도 용이하게 자동 및 수동으로 공급할 수 있는 분말 및 액체 공급장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공기 주머니에 공기를 넣어 토너병의 압력과 프린터 내부 토너카트리지의 압력 차에 의해 토너가 공급되며 공급 완료 후 공급 호스에 남아있는 토너를 부풀려진 공기 주머니의 공기를 여러 단계로 배출하여 호스에 남아 있는 토너를 토너통으로 회수하며, 이와 동시에 토너통의 토너를 섞어 주는 역할을 하여 고착된 토너를 미립화시키고 토너통의 제어 칩(CHIP)을 통해 토너통의 잔량과 상관없이 항상 일정한 조건으로 분말 상의 토너를 공급하거나 액체를 공급할 수 있는 분말 및 액체 공급장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 토너통 내 토너를 프린터 토너카트리지로 이송할 때 요구된 토너양을 수분 또는 불순물에 오염된 외부 공기로 토너카트리지 내로 이송하는 구조가 아니기 때문에 토너통에서 토너카트리지를 연결하는 공급라인이 오염되는 일이 없고 카트리지 내의 토너가 고착되는 문제가 없는 분말 및 액체 공급 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 한번 사용한 토너 공급 장치 내부에 초기 사용 토너가 잔존하여 만약 사용자가 타 기종 프린터에 연결시켜 사용할 경우 잔존 토너를 발생 시키지 않는 구조여서 다른 종류의 토너를 사용시 혼합이 되지 않아 새로운 토너를 적용하는 것이 용이한 분말 및 액체 공급 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용하던 토너공급장치 내부에 토너의 잔량이 남지 않으므로 토너공급장치 취급 시 뒤집어 놓거나 뉘어 놓을 때 토너공급기의 내부를 오염시키는 않는 분말 및 액체 공급 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 토너통에 공급 제어칩(CHIP)을 부착하여 토너 공급시 공급량을 일정하게 유지할 수 있는 분말 및 액체 공급 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 분말 및 액체 자동 공급장치는 직류 전원을 공급하는 DC 어댑터(100)와; 토너 카트리지에 장착되어 토너의 잔량을 검출하는 토너 잔량 검출센서(200)와; 상기 토너 잔량 검출센서(200)의 검출신호에 따라 토너의 자동 공급을 제어하는 제어수단(300) 과; 카트리지로 공급할 토너가 내장된 토너통(400)과; 상기 토너통(400)의 토너를 토너 카트리지로 공급하기 위해 펌핑하는 에어펌프(500)와; 상기 토너통(400)과 에어펌프(500) 사이에 연결되어 토너통(400)으로 에어를 공급 또는 차단하는 3웨이 밸브(600) 및; 상기 토너통(400)의 토너를 토너 카트리지로 이송하기 위한 토너 호스(700)로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 토너통 내 미 사용 토너의 고착을 없애기 위해 깔대기 내부 각도를 최적화하여 토너통 형상에 의한 고착 현상 없이 토너의 중력에 의해 토너 공급 흐름이 원활하고, 분말 상태의 토너뿐만 아니라 액체 상태의 물질도 용이하게 공급할 수 있으며, 공기 주머니에 공기를 넣어 토너병의 압력과 프린터 내부 토너카트리지의 압력 차에 의해 토너가 공급되며 공급 완료 후 공급 호스에 남아있는 토너를 부풀려진 공기 주머니의 공기를 여러 단계로 배출하여 호스에 남아 있는 토너를 토너통으로 회수하며, 이와 동시에 토너통의 토너를 섞어 주는 역할을 하여 고착된 토너를 미립화시키고 토너통의 제어칩(CHIP)을 통해 토너통의 잔량과 상관없이 항상 일정한 조건으로 분말 상의 토너를 공급할 뿐만 아니라 토너통과 외부가 단절된 구조여서 토너통 내 토너를 프린터 토너카트리지로 이송할 때 토너를 수분 또는 불순물에 오염된 외부 공기와 접촉 없이 이송하여 토너통에서 토너카트리지에 연결하는 공급라인이 오염되는 일이 없고 카트리지 내의 토너가 고착되는 문제가 없는 각별한 장점이 있다.

도 1은 종래 토너 자동 공급장치의 전체 정면도,

도 2a 및 도 2b 는 본 발명 토너 카트리지에 토너를 공급하는 장치의 블록 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 토너통의 케이스를 나타낸 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 토너통의 케이스의 분해 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 토너통의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 분말 및 액체 공급장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명 토너 카트리지에 토너를 공급하는 장치의 블록 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 토너통의 케이스를 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 토너통의 케이스의 분해 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 토너통의 단면도로서, 본 발명 분말 및 액체 공급장치는 직류 전원을 공급하는 DC 어댑터(100)와; 토너 카트리지에 장착되어 토너의 잔량을 검출하는 토너 잔량 검출센서(200)와; 상기 토너 잔량 검출센서(200)의 검출신호에 따라 토너의 자동 공급을 제어하는 제어수단(300) 과; 카트리지로 공급할 토너가 내장된 토너통(400)과; 상기 토너통(400)의 토너를 토너 카트리지로 공급하기 위해 펌핑하는 에어펌프(500)와; 상기 토너통(400)과 에어펌프(500) 사이에 연결되어 토너통(400)으로 에어를 공급 또는 차단하는 3웨이 밸브(600) 및; 상기 토너통(400)의 토너를 토너 카트리지로 이송하기 위한 토너 호스(700)로 구성되어 있다.

상기 토너통(400)은 공기가 주입되는 마개(401)와; 내부 상부에 장착되는 공기 주머니(402)와; 토너 인출구에 체결되는 캡(403)과; 토너가 이송되는 토너 공급호스(404)와; 상기 캡(403)에 씌워져 토너통(400)을 지지하는 원통상의 토너통 지지대(405) 및; 토너의 공급을 제어하는 제어칩(408)으로 구성되어 있다.

상기 토너통(400)의 일 측면 상하로 절개부(406)를 구성하여 절개부(406)에 토너 공급호스(404)가 삽입 고정되어 토너 공급호스(404)의 유동을 방지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 토너통(400)은 토너통 케이스(407)에 장착되어 사용되며, 토너통 케이스(407)는 사각통체(407a)의 중앙부에 토너통(400)이 삽입되는 중공부(407b)가 상하로 형성되고, 상부에는 사각통체(407a)의 상부면 일측변에 뚜껑(407c)이 힌지(407d)로 설치되며, 상기 뚜껑(407c)의 중앙부에는 상기 마개(401)를 통해 토너통(400) 내부의 공기 주머니(402)에 공기를 주입할 수 있는 공기 삽입구(402a)가 성형됨과 더불어 상부 면에 상기 토너 공급호스(404)가 삽입되는 절개홈(404a)이 형성되어 있고, 상기 토너통(400)의 하단부에 토너의 공급량을 제어할 수 있는 제어칩(408)이 설치되어 있다.

상기 토너통(400)에는 분말 상의 토너 또는 액체가 저장되어 필요한 곳으로 자동으로 공급된다.

그리고 상기 토너통(400)은 검정색 단색의 토너인 경우 하나가 사용되며, 컬러인 경우는 총 4개가 사용된다.

즉, 상기 토너통(400)은 검정색 단색 프린터인 경우 검정색 토너 하나가 사용되며, 컬러 프린터인 경우는 검정색 하나, 적색 하나, 녹색 하나, 청색 하나로 총 4개가 사용되고, 상기 4개 모두를 동일색으로 구성하거나 4개의 색 구성을 임의의 색으로 자유자재로 구성하여 사용할 수 있다.

다음에는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 분말 및 액체 공급장치의 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명은 분말 또는 액체를 필요로 하는 곳에 공급할 수 있는데 설명의 편의상 이하에 분말인 경우로서 토너의 예를 들어 설명하지만 권리의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 액체인 경우의 변형 예도 권리의 범위에 포함됨은 물론이다.

자동 공급의 경우 먼저 토너 카트리지에 남아 있는 토너를 토너 잔량 검출센서(200)가 검출하여 토너의 공급이 필요한 경우 토너 잔량 검출센서(200)로부터 검출 신호를 인가 받은 제어수단(300)은 도 2a, 도 2b에 도시한 바와 같이 에어펌프(500)를 작동시킴과 동시에 3웨이 밸브(600)의 토너통(400)으로의 개구를 열어주게 된다.

마찬가지로 수동 공급의 경우 토너 잔량 검출센서(200)가 없으므로 제어수단(300)에서 KEY 입력을 받아 도 2a, 도 2b에 도시한 바와 같이 에어펌프(500)를 작동시킴과 동시에 3웨이 밸브(600)의 토너통(400)으로의 개구를 열어주게 된다.

그에 따라 공기가 토너통(400) 내의 공기 주머니(402)로 주입되어 공기 주머니(402)가 주입되는 공기에 의해 팽창하게 되고, 공기 주머니(402)의 팽창은 토너통(400) 내의 압력을 높여 토너통(400) 내의 토너를 토너 카트리지로 공급하게 된다.

이와 같은 토너의 공급이 끝나면, 제어수단(300)에 의해 에어펌프(500)의 작동이 정지하고, 동시에 3웨이 밸브(600)의 토너통(400)으로의 개구를 닫아주게 된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

부호의 설명

100 : DC 어댑터 200 : 토너 잔량 검출센서

300 : 제어수단 400 : 토너통

401 : 마개 402 : 공기 주머니

402a : 공기 삽입구 403 : 캡

404 : 토너 공급호스 404a : 절개홈

405 : 토너통 지지대 406 : 절개부

407 : 토너통 케이스 407a : 사각통체

407b : 중공부 407c : 뚜껑

407d : 힌지 408 : 제어칩

500 : 에어펌프 600 : 3웨이 밸브

700 : 토너 호스

Claims

직류 전원을 공급하는 DC 어댑터(100)와; 토너 카트리지에 장착되어 토너의 잔량을 검출하는 토너 잔량 검출센서(200)와; 상기 토너 잔량 검출센서(200)의 검출신호에 따라 토너의 자동 공급을 제어하는 제어수단(300)과; 카트리지로 공급할 토너가 내장된 토너통(400)과; 상기 토너통(400)의 토너를 토너 카트리지로 공급하기 위해 펌핑하는 에어펌프(500)와; 상기 토너통(400)과 에어펌프(500) 사이에 연결되어 토너통(400)으로 에어를 공급 또는 차단하는 3웨이 밸브(600) 및; 상기 토너통(400)의 토너를 토너 카트리지로 이송하기 위한 토너 호스(700)로 구성된 분말 및 액체 공급장치.
제 1항에 있어서, 상기 토너통(400)은 공기가 주입되는 마개(401)와; 내부 상부에 장착되는 공기 주머니(402)와; 토너 인출구에 체결되는 캡(403)과; 토너가 이송되는 토너 공급호스(404)와; 상기 캡(403)에 씌워져 토너통(400)을 지지하는 원통상의 토너통 지지대(405) 및; 토너의 공급을 제어하는 제어칩(408)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 분말 및 액체 공급장치.
제 2항에 있어서, 상기 토너통(400)의 일 측면 상하로 절개부(406)가 구성되어 절개부(406)에 토너 공급호스(404)가 삽입 고정되어 토너 공급호스(404)의 유동을 방지하는 것을 특징으로 하는 분말 및 액체 공급장치.
제 1항에 있어서, 상기 토너통(400)은 토너통 케이스(407)에 장착되어 사용되며, 토너통 케이스(407)는 사각통체(407a)의 중앙부에 토너통(400)이 삽입되는 중공부(407b)가 상하로 형성되고, 상부에는 사각통체(407a)의 상부면 일측변에 뚜껑(407c)이 힌지(407d)로 설치되며, 상기 뚜껑(407c)의 중앙부에는 상기 마개(401)를 통해 토너통(400) 내부의 공기 주머니(402)에 공기를 주입할 수 있는 공기 삽입구(402a)가 성형됨과 더불어 상부 면에 상기 토너 공급호스(404)가 삽입되는 절개홈(404a)이 형성되어 있고, 상기 토너통(400)의 하단부에 토너의 공급량을 제어할 수 있는 제어칩(408)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분말 및 액체 공급장치.
제 4항에 있어서, 상기 토너통(400)에는 분말 상의 토너 또는 액체가 저장되어 필요한 곳으로 자동 및 수동으로 공급되는 것을 특징으로 하는 분말 및 액체 공급장치.
제 4항에 있어서, 상기 토너통(400)은 검정색 단색 프리터인 경우 검정색 토너 하나가 사용되며, 컬러 프린터인 경우는 검정색 하나, 적색 하나, 녹색 하나, 청색 하나로 총 4개가 사용되고, 상기 4개 모두를 동일색으로 구성하거나 4개의 색 구성을 임의의 색으로 자유자재로 구성하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 분말 및 액체 자동 공급장치.