KR20230024109A - 자동 토너 충전을 위한 펌프를 갖는 토너 리필 카트리지 - Google Patents

Abstract

개시된 토너 리필 카트리지는, 일 단부에 개구를 가지는 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치되며, 토너를 저장하는 토너 저장부; 상기 토너 저장부의 일 단부에 배치되며, 상기 저장된 토너를 배출하는 토너 배출부; 수축 및 팽창이 가능한 용적 가변 부재를 포함하며, 상기 용적 가변 부재의 용적 변화를 통해 상기 토너를 배출시키기 위한 압력을 제공하는 펌프부; 외부로부터 구동력을 입력받아 회전되는 구동력 입력부; 및 상기 구동력 입력부의 회전력을 전달받아, 상기 용적 가변 부재의 용적을 변화시키는 동력으로 변환하여 상기 펌프부로 전달하는 동력 전달부;를 포함하며, 상기 용적 가변 부재는 그 수축 방향이 상기 토너 배출부의 토너 배출 방향과 동일하며, 상기 토너 저장부를 사이에 두고 상기 토너 배출부의 반대 측에 배치되며, 상기 구동력 입력부는 상기 토너 배출부의 적어도 일 측부에 배치되며, 상기 구동력 입력부 및 상기 토너 배출부는 상기 하우징의 상기 개구를 통해 외부로 노출된다.

Description

자동 토너 충전을 위한 펌프를 갖는 토너 리필 카트리지{toner refill cartridge having pump for automatic toner refilling}

전자사진방식을 이용하는 화상형성장치는, 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.

현상 카트리지는 토너를 수용하며, 감광체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 가시적인 토너 화상을 형성한다. 현상 카트리지에 수용된 토너가 모두 소모되면, 현상 카트리지는 화상형성장치 본체로부터 탈거되며, 새로운 현상 카트리지가 본체에 장착될 수 있다. 토너 리필 키트(토너 리필 카트리지)를 이용하여 현상 카트리지에 새로운 토너를 충전할 수도 있다.

도 1은 전자사진방식 화상형성장치의 일 예의 개략적인 외관 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자사진방식 화상형성장치의 일 예의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전자사진방식 화상형성장치의 일 예에 채용된 현상 카트리지의 일 예의 사시도이다.
도 4는 토너 리필 카트리지의 일 예의 조립 사시도이다.
도 5는 토너 리필 카트리지의 일 예의 분해 사시도이다.
도 6은 도 4의 토너 리필 카트리지의 단면도이다.
도 7 및 도 8은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지에서 용적 가변 부재가 수축될 때와 팽창될 때를 나타낸 단면도이다.
도 9는 일 예에 따른 토너 리필 카트리지가 본체에 장착되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지의 가압 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 예에 따른 동력 전달부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 랙 피니언 구조에 의해 가압 부재의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 피니언 기어와 구동력 입력부의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 및 도 16은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지를 아래에서 바라본 사시도이다.
도 18은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지가 연통부에 삽입된 상태를 나타낸다.
도 19a 및 도 19b는 다른 예에 따른 토너 리필 카트리지를 다른 각도에서 바라본 사사도이다.
도 20은 도 19a의 토너 리필 카트리지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 21a 및 도 21b는 도 19a의 토너 리필 카트리지의 용적 가변 부재가 수축된 상태를 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 22a 및 도 22b는 도 19a의 토너 리필 카트리지의 용적 가변 부재가 팽창한 상태를 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 23은 다른 예에 따른 구동력 입력부를 포함하는 토너 리필 카트리지의 일부를 나타낸 도면이다.

토너 리필 카트리지는 사용자가 직접 가압하여 토너를 수동으로 배출시키는 토너 리필 카트리지와 본체로부터 구동력을 전달받아 토너가 자동으로 배출되는 토너 리필 카트리지로 구분될 수 있다.

수동으로 토너를 배출시키는 토너 리필 카트리지는 사용자의 물리적인 힘이 필요하기 때문에, 사용자에게 불편함을 줄 수 있는 반면, 자동으로 토너를 배출하는 토너 리필 카트리지는 사용자의 물리적인 힘이 필요 없기 때문에 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.

본 예에 따른 토너 리필 카트리지는, 본체로부터 구동력을 받아 토너를 자동으로 배출하는 것으로서, 토너 공급을 안정적으로 완료하기 위하여 토너를 저장하는 토너 저장부의 내부 압력을 조절하는 펌프부를 포함한다. 펌프부는 용적 가변 부재의 용적 변화를 통해 토너를 배출시키기 위한 압력을 제공한다.

용적 가변 부재는 수축 및 팽창이 가능한 부재로서, 그 수축 방향이 토너 배출부의 토너 배출 방향과 동일하도록 배치된다. 이를 통해, 펌프부에 의한 토너의 가압 방향과 토너 배출부의 토너 배출 방향을 일치시킴으로써, 펌프부에 의한 가압력이 손실 없이 토너로 전달될 수 있다.

더불어, 용적 가변 부재는 토너 저장부를 사이에 두고 토너 배출부의 반대 측에 배치된다. 이와 같이, 용적 가변 부재와 토너 배출부를 토너 저장부를 사이에 두고 반대편에 배치함에 따라, 토너 배출부를 통해 토너가 배출되는 과정에서 용적 가변 부재의 주름 사이에 토너가 끼는 현상을 방지할 수 있다. 그리하여, 용적 가변 부재의 수축 및 팽창이 일정하게 진행될 수 있다.

또한, 본 예에 따른 토너 리필 카트리지는 구동력을 입력받는 구동력 입력부와 토너를 배출하는 토너 배출부가 하우징의 일 단부에 인접하도록 배치된다. 그에 따라, 토너 리필 카트리지가 연결되는 본체의 구성을 단순화시킬 수 있다.

이하에서, 첨부 도면을 참조하면서 이러한 토너 리필 카트리지 및 토너 리필 카트리지가 장착된 화상형성장치의 예에 대하여 상세히 설명한다. 아울러 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1은 전자사진방식 화상형성장치의 일 예의 개략적인 외관 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 전자사진방식 화상형성장치의 일 예의 개략적인 구성도이다. 도 3은 도 1에 도시된 전자사진방식 화상형성장치의 일 예에 채용된 현상 카트리지의 일 예의 사시도이다. 도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 화상형성장치는 본체(1)와, 본체(1)에 착탈 가능한 카트리지 형태의 현상 카트리지(2)를 구비할 수 있다. 본체(1)에는 도어(3)가 마련될 수 있다. 도 1에는 본체(1)의 상부를 개방하는 도어(3)가 도시되어 있으나, 필요에 따라서 본체(1)의 측부 또는 전부를 개방하는 도어가 채용될 수도 있다. 도어(3)를 열고, 현상 카트리지(2)를 본체(1)에/로부터 장착/탈거할 수 있다.

본 예의 현상 카트리지(2)는 감광드럼(31)과 현상롤러(32)가 설치된 현상부(310)와, 감광드럼(31)으로부터 제거된 폐토너가 수용되는 폐토너 수용부(320)와, 현상부(310)와 연결되고 토너가 수용되는 토너 수용부(330)를 구비한다. 토너 충전부(10)는, 토너 수용부(330)에 토너를 재충전하기 위하여, 후술하는 토너 리필 카트리지(9)와 현상 카트리지(2)와의 인터페이스를 제공한다.

폐토너 수용부(320)는 현상부(310)의 상측에 위치되며, 폐토너 수용부(320)와 현상부(310) 사이에 광 통로(350)가 형성된다. 클리닝 부재(36)에 의하여 감광드럼(31)으로부터 제거된 폐토너는 폐토너 수용부(320)에 수용된다. 폐토너는 하나 이상의 폐토너 이송부재(321)(322)(323)에 의하여 폐토너 수용부(320)의 내부로 이송된다.

토너 수용부(330)는 토너 충전부(10)와 연결되어 토너를 수용한다. 토너 수용부(330)는 도 2에 점선으로 도시된 바와 같이 토너 공급부(334)에 의하여 현상부(310)와 연결된다. 토너 공급부(334)는 광주사기(4)에 의하여 주주사 방향으로 주사되는 광(L)과 간섭되지 않도록 노광 광(L)의 유효 폭의 외측에 위치된다. 토너 수용부(330)에는 토너를 토너 공급부(334)를 통하여 현상부(310)로 공급하기 위한 하나 이상의 토너 공급부재(331)(332)(333)가 설치될 수 있다. 토너 공급부재(333)는 토너를 주주사 방향으로 운반하여, 토너 공급부(334)로 전달할 수 있다.

현상 카트리지(2)는 토너 수용부(330)에 수용된 토너를 감광드럼(31)에 형성된 정전잠상에 공급하여 가시적인 토너 화상을 형성하며, 본체(1)에 착탈 가능하다. 본 예의 화상형성장치에 따르면, 현상 카트리지(2)를 본체(1)로부터 탈거하지 않고, 현상 카트리지(2)가 본체(1)에 장착된 상태에서 토너를 현상 카트리지(2)에 재충전할 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 토너 리필 카트리지(9)는 내부에 토너가 수용되며 토너 배출부(94)를 통해 토너가 배출된다. 도시하지 않았으나, 토너 리필 카트리지(9)는 본체(1)와 통신을 위한 통신부를 구비할 수 있다. 통신부는 토너 리필 카트리지(9)가 토너 충전부(10)에 장착되면, 본체(1)와 전기적으로 연결된다. 통신부는 토너 리필 카트리지(9)의 토너 충전부(10)에의 장착 여부, 토너 리필 카트리지(9)의 정보 전달 등의 기능을 수행할 수 있다. 통신부는 소위 CRUM(Customer Replaceable Unit Monitor)을 포함할 수 있다.

본체(1)에는 현상 카트리지(2)가 본체(1)에 장착된 상태에서 본체(1)의 외부로부터 토너 충전부(10)에 액세스할 수 있도록 연통부(8)가 마련된다. 예를 들어, 연통부(8)는 본체(1)의 상면(1-1)에, 전면부(1-2)와 가까운 위치에 마련될 수 있다. 토너 충전부(10)는 연통부(8)의 하부에 위치된다. 토너 리필 카트리지(9)는 본체(1)의 상방으로부터 연통부(8)에 삽입되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 토너 리필 카트리지(9)가 토너 충전부(10)와 연결될 수 있다. 이 상태에서 토너 리필 카트리지에 저장된 토너가 토너 배출부(94)를 통하여 배출되어, 토너 충전부(10)를 통하여 현상 카트리지(2)의 토너 수용부(330)로 공급될 수 있다. 토너 리필 카트리지(9)는 토너 재충전 후에는 연통부(8)로부터 탈거된다.

도 4는 토너 리필 카트리지(9)의 일 예의 조립 사시도이며, 도 5는 토너 리필 카트리지(9)의 일 예의 분해 사시도이다. 도 6은 도 4의 토너 리필 카트리지(9)의 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 토너 리필 카트리지(9)는, 하우징(91), 토너 저장부(93), 토너 저장부(93)에 연결된 토너 배출부(94), 펌프부(100), 구동력 입력부(95) 및 동력 전달부(200)를 구비한다.

하우징(91)은 토너 리필 카트리지(9)의 외관을 형성하는 것으로서, 내부에 토너 저장부(93), 토너 배출부(94), 펌프부(100), 구동력 입력부(95) 및 동력 전달부(200)가 배치된다. 하우징(91)의 일단부(911)에는 뚜껑(92)이 결합된다. 하우징(91)의 타단부에는 토너 배출부(94)와 구동력 입력부(95)의 노출을 위한 개구(910)가 마련된다. 개구(910)의 직경(D1)은 토너 배출부(94)의 외경(D2)보다 클 수 있다. 개구(910)의 직경(D1)은 구동력 입력부(95)의 외경(D31)보다 클 수 있다.

하우징(91)의 외주면에는 회전 방지 돌기(911)가 마련된다. 회전 방지 돌기(911)는 토너 리필 카트리지(9)가 연통부(8; 도 1 참조)에 삽입되었을 때, 토너 리필 카트리지(9)가 연통부(8) 내에서 회전하는 것을 방지한다.

토너 저장부(93)는 하우징(91)의 내부에서 토너를 저장하기 위한 것으로, 원통 구조를 가질 수 있다. 토너 저장부(93)는 하우징(91)에 고정된다. 토너 저장부(93)의 일 단부에는 토너가 배출되는 토너 배출부(94)가 마련된다.

토너 배출부(94)는 예를 들어 토너 저장부(93)의 일 단부로부터 돌출된 원통 형상일 수 있다. 토너 배출부(94)의 내경은 토너 저장부(93)의 내경보다 작을 수 있다. 토너 배출부(94)와 토너 저장부(93) 사이에는 토너 배출부(94)에 근접할수록 내경이 작아지는 노즐 영역(935)이 배치될 수 있다.

구동력 입력부(95)는 하우징(91)의 개구(910)를 통하여, 토너 리필 카트리지(9)의 외부로 노출될 수 있다. 구동력 입력부(95)는 외부로부터 구동력이 입력되어 회전된다. 예를 들어, 구동력 입력부(95)는 외부로부터 회전력을 전달받아 회전하는 커플러일 수 있다. 예를 들어, 토너 리필 카트리지(9)가 연통구(8)를 통하여 토너 충전부(10)에 장착되면, 토너 충전부(10)에 마련된 구동 커플러(미도시)가 개구(910)를 통하여 구동력 입력부(95)와 연결된다. 구동력 입력부(95)는 구동 커플러로부터 회전력을 받아 회전된다.

구동력 입력부(95)는 토너 배출부(94)에 인접하도록 배치된다. 예를 들어, 구동력 입력부(95)는 토너 배출부(94)를 둘러싸도록 배치된다. 구동력 입력부(95)는 링 구조를 가질 수 있다. 토너 배출부(94)는 하우징(91)에 대해 위치가 고정된 반면, 구동력 입력부(95)는 하우징(91) 내부에서 회전 가능하다. 구동력 입력부(95)는 토너 배출부(94)에 대해 회전 가능하다. 구동력 입력부(95)의 내경(D32)는 토너 배출부(94)의 외경(D2)보다 크다. 구동력 입력부(95)와 토너 배출부(94) 사이에는 토너 배출 방향과 수직인 방향으로 간격이 존재한다.

구동력 입력부(95)의 회전 중심은 토너 배출부(94)의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 구동력 입력부(95)의 회전 중심은 토너 배출부(94)의 중심과 일치하도록 배치될 수 있다. 구동력 입력부(95)와 토너 배출부(94)는 하우징(91)의 타단부의 내부에 배치된다.

토너 저장부(93)에 저장된 토너는 유동성이 낮을 수 있다. 이 상태에서는 토너 배출부(94)가 개방되더라도, 토너 저장부(93)에 저장된 토너가 토너 배출부(94)로 잘 배출되지 않을 수 있다. 본 예의 토너 리필 카트리지(9)는, 토너 배출부(94)를 통해 토너가 안정적으로 배출되도록, 토너 저장부(93)의 내부에 토너를 배출시키기 위한 압력을 제공하는 펌프부(100)를 구비할 수 있다.

펌프부(100)는 수축 및 팽창이 가능한 용적 가변 부재(110)와, 용적 가변 부재(110)를 가압하는 가압 부재(120)를 포함할 수 있다. 펌프부(100)는 용적 가변 부재(110)의 용적 변화를 통해 토너 저장부(93)의 내부 압력을 조절함으로써, 토너 저장부(93)에 토너를 배출시키기 위한 압력을 제공할 수 있다.

용적 가변 부재(110)는 토너 배출 방향을 따라 접히거나 토너 배출 방향과 반대방향으로 펼쳐지는 자바라 구조를 가질 수 있다. 용적 가변 부재(110)는 복수의 주름(1101)을 가질 수 있다. 용적 가변 부재(110)의 하부 영역은 토너 저장부(93)에 고정될 수 있다. 용적 가변 부재(110)가 접혀 수축될 경우, 용적 가변 부재(110)의 내부에 있던 공기가 토너 저장부(93)로 이동하여, 토너 저장부(93)의 내부 압력은 높아질 수 있다. 토너 저장부(93)의 내부 압력은 대기압보다 높아질 수 있다. 토너 저장부(93)의 내부 압력은 현상 카트리지(2; 도 2 참조)의 토너 수용부(230; 도 2 참조)의 내부 압력보다 높아질 수 있다. 토너 저장부(93)와 토너 수용부(230)의 압력 차이에 의해, 토너 저장부(93)에 저장된 토너가 토너 배출부(94)를 통해 토너 수용부(230)로 공급될 수 있다.

용적 가변 부재(110)는 적어도 일부가 토너 저장부(93)의 내측에 배치될 수 있다. 일 예로서, 용적 가변 부재(110)가 팽창되었을 때, 용적 가변 부재(110)의 전체가 토너 저장부(93)의 내측에 배치될 수 있다. 이를 통해, 용적 가변 부재(110)에 의해 토너 리필 카트리지(9)의 부피가 증가하는 것을 방지할 수 있다.

도 7 및 도 8은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지(9)에서 용적 가변 부재(110)가 수축될 때와 팽창될 때를 나타낸 단면도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 용적 가변 부재(110)는 하부 영역이 토너 저장부(93)에 고정 지지된 상태에서 상부 영역이 하강하여 전체적으로 수축되거나, 상부 영역이 상승하여 전체적으로 팽창될 수 있다.

용적 가변 부재(110)가 수축될 때, 토너 저장부(93)의 내부 공기가 압축되어 내부 압력이 증가한다. 그에 따라, 토너 저장부(93)에 저장된 토너(T)는 토너 배출부(94)를 통해 배출된다. 용적 가변 부재(110)가 수축되는 길이(L1)는 정해져 있기 때문에, 펌프부(100)에 의해 압축된 토너 저장부(93)의 내부 압력은 소정의 압력으로 정해진다. 한편, 현상 카트리지(2)의 내부 압력은 대기압과 같은 상태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 도 3과 같이, 공기를 선택적으로 통과시키는 필터(30)에 의해, 현상 카트리지(2)는 내부 압력이 대기압 상태로 유지될 수 있다. 필터(30)는 토너(T)의 유출을 차단하고, 공기를 선택적으로 통과시키는 것으로, 에어 밸브 또는 씰링(sealing) 부재로 구성될 수 있다. 그에 따라, 용적 가변 부재(110)가 수축될 때, 펌프부(100)에 의해 가압된 토너 저장부(93)의 내부 압력은 현상 카트리지(2)의 내부 압력과 일정한 차이를 가지게 되어, 토너 배출부(94)를 통해 토너가 정해진 양만큼 배출된다.

토너 배출부(94)를 통해 정해진 양의 토너(T)가 배출된 후, 도 8과 같이, 용적 가변 부재(110)는 수축 방향(Z11)과 반대 방향(Z12)으로 펼쳐져 수축되기 전 팽창 상태로 회복된다. 이후, 용적 가변 부재(110)는 수축 및 팽창을 교대로 반복하며, 이 과정에서 토너(T)를 정해진 양만큼 반복적으로 배출하게 된다.

용적 가변 부재(110)는 토너 저장부(93)의 타 단부에 배치되며, 토너 저장부(93)에 연통된다. 용적 가변 부재(110)는 토너 저장부(93)를 사이에 두고 토너 배출부(94)와 가장 멀게 배치된다.

만일 용적 가변 부재(110)와 토너 배출부(94)가 토너 저장부(93)의 일 단부에서 서로 가깝게 배치된 경우, 용적 가변 부재(110)의 주름(1101) 사이에 토너(T)가 낄 수 있다. 그로 인해, 용적 가변 부재(110)의 팽창 및 수축 운동이 원활하게 진행되지 않으며, 주름(1101) 사이에 토너(T)가 잔류하여 토너 배출부(94)로 배출되지 못할 수 있다.

그에 반해, 일 예에 따른 토너 리필 카트리지(9)에서는 용적 가변 부재(110)와 토너 배출부(94)를 토너 저장부(93)를 사이에 두고 반대편에 배치함에 따라, 토너(T)가 토너 배출부(94)를 통해 배출되는 과정에서 토너(T)가 용적 가변 부재(110)의 주름(1101) 사이에 끼는 현상을 방지할 수 있다. 그리하여, 용적 가변 부재(110)의 수축 및 팽창이 원활하게 진행될 수 있다.

도 9는 일 예에 따른 토너 리필 카트리지(9)가 본체(1)에 장착되는 모습을 나타낸 도면이다. 도 9를 참조하면, 토너 리필 카트리지(9)는 본체(1)에 장착될 때, 중력 방향으로 세워진 자세로 연통부(8)에 삽입된다. 토너 리필 카트리지(9)가 연통부(8)에 삽입되었을 때, 토너 배출부(94)는 중력 방향을 향하도록 배치된다. 용적 가변 부재(110)는 토너 저장부(93)보다 상부에 위치하게 된다. 토너 리필 카트리지(9)의 토너가 배출될 때, 토너 저장부(93)에 저장된 토너는 용적 가변 부재(110)보다 낮은 위치에서 토너 배출부(94)를 통해 중력 방향으로 이동하게 된다. 그에 따라, 토너 배출부(94)를 통해 토너가 배출되는 과정에서, 토너가 용적 가변 부재(110)의 주름(1101)에 끼는 현상은 거의 나타나지 않으며, 용적 가변 부재(110)의 수축 및 팽창이 원활하게 진행될 수 있다.

다시 도 7을 참조하면, 용적 가변 부재(110)의 수축 방향(Z11)은 토너 배출부(94)의 토너 배출 방향(Z2)과 동일하다. 용적 가변 부재(110)의 수축 방향(Z11)은 토너 배출부(94)의 토너 배출 방향(Z2)과 동일선 상에 정렬될 수 있다. 그에 따라, 펌프부(100)에 의해 토너(T)에 가해지는 가압력은 토너 배출 방향(Z2)과 동일할 수 있다. 이를 통해, 펌프부(100)에 의한 가압력이 손실 없이 토너(T)로 전달되어, 토너(T)를 효율적으로 배출할 수 있다.

도 10은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지(9)의 가압 부재(120)를 설명하기 위한 도면이다. 도 10에서는 설명의 편의를 위하여, 하우징(91) 및 뚜껑(92)에 대한 도시를 생략하였다.

도 5 및 도 10을 참조하면, 가압 부재(120)는 용적 가변 부재(110)를 가압하며, 토너 배출부(94)의 토너 배출 방향과 평행한 방향을 따라 왕복 직선 이동할 수 있다. 가압 부재(120)는 용적 가변 부재(110)의 상면(111)을 가압하는 가압 플레이트(122)와, 가압 플레이트(122)를 지지하며 토너 저장부(93)의 외곽에 배치된 가압 프레임(121)을 포함한다. 가압 프레임(121)은 토너 저장부(93)을 둘러싸는 원통 구조를 가질 수 있다.

가압 플레이트(122)의 형상은 용적 가변 부재(110)의 상면(111) 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 용적 가변 부재(110)의 상면(111)이 원형인 경우, 가압 플레이트(122) 역시 원형일 수 있다. 다만, 가압 플레이트(122)의 형상은 이에 한정되지 아니하며, 용적 가변 부재(110)의 상면(111)을 가압하기 위한 구조라면 다양하게 변형될 수 있다.

가압 부재(120)의 하강시, 가압 플레이트(122)는 용적 가변 부재(110)의 상면(111)을 접촉 및 가압하여, 용적 가변 부재(110)를 수축시킬 수 있다.

가압 프레임(121)는 토너 배출부(94)의 토너 배출 방향(Z1)과 평행한 방향을 따라 연장된다. 가압 플레이트(122)는 복수의 연결부(123)에 의해 가압 프레임(121)에 지지될 수 있다. 가압 플레이트(122)의 테두리에는 절개부(124)가 부분적으로 배치된다. 토너 저장부(93)는 절개부(124)의 형상에 대응하는 단면 형상을 가지는 돌출부(931)와 돌출부(931) 사이에 배치된 오목부(932)를 포함한다. 돌출부(931)와 오목부(932)는 가압 부재(120)의 이동 방향을 따라 연장된다.

가압 부재(120)는 동력 전달부(200)를 통해 구동력을 전달받아 토너 배출 방향(Z2)과 평행한 방향(Z)을 따라 왕복 운동한다. 가압 부재(120)가 왕복 운동할 때, 토너 저장부(93)의 돌출부(931)는 가압 부재(120)의 절개부(124)를 관통하며, 가압 부재(120)의 연결부(123)는 토너 저장부(93)의 오목부(932)를 따라 이동한다. 이러한 구조를 통해, 가압 부재(120)의 가압 플레이트(122)는 토너 저장부(93)의 내측에 배치된 용적 가변 부재(110)를 가압할 수 있다.

동력 전달부(200)는 구동력 입력부(95)의 회전력을 전달받아, 상기 용적 가변 부재(110)의 용적을 변화시키는 동력으로 변환하여 펌프부(100)로 전달한다. 동력 전달부(200)는 펌프부(100)와 구동력 입력부(95) 사이에 배치되며, 구동력 입력부(95)의 회전력을 가압 부재(120)로 전달하여, 가압 부재(120)를 상하 방향(Z)으로 왕복 직선 이동시킨다. 동력 전달부(200)는, 구동력 입력부(95)의 회전 운동을 가압 부재(120)의 왕복 직선 운동으로 전환하도록 구성된다.

예를 들어, 도 11을 참조하면, 동력 전달부(200)는 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 랙 피니언 기어(210)를 포함할 수 있다. 동력 전달부(200)는 구동력 입력부(95)의 회전력을 전달받아 토너 배출 방향(Z2)과 수직인 회전축(A1)을 중심으로 회전하는 피니언 기어(210)와, 피니언 기어(210)에 맞물려 상하 방향(Z)으로 직선 왕복 이동하는 랙 기어(220)를 포함한다. 랙 기어(220)는 가압 부재(120)에 배치된다. 랙 기어(220)는 피니언 기어(210)에 의해 직선 이동하며, 그에 따라 랙 기어(220)가 배치된 가압 부재(120)가 함께 직선 이동한다.

랙 기어(220)는 피니언 기어(210)의 양 측에 배치된 제1, 제2 랙 기어부(221, 222)를 포함한다. 피니언 기어(210)는 제1, 제2 랙 기어부(221, 222)에 선택적으로 맞물리는 부분 기어부(211)를 포함한다.

도 12 및 도 13은 랙 피니언 구조에 의해 가압 부재(120)의 이동을 설명하기 위한 도면이다. 도 12를 참조하면, 피니언 기어(210)가 일 방향, 예를 들어, 시계 방향으로 회전할 수 있다. 피니언 기어(210)가 회전하는 과정에서, 부분 기어부(211)가 제1 랙 기어부(221)에 맞물리며, 제1 랙 기어부(221) 및 가압 부재(120)는 하강한다. 도 13을 참조하면, 피니언 기어(210)가 회전하는 과정에서 부분 기어부(211)가 제2 랙 기어부(222)에 맞물리며, 제2 랙 기어부(222) 및 가압 부재(120)는 상승한다.

이와 같이, 피니언 기어(210)가 회전하는 과정에서 부분 기어부(211)는 제1 랙 기어부(221), 제2 랙 기어부(222)에 교대로 맞물리게 되며, 그에 따라 가압 부재(120)는 하강 및 상승을 교대로 반복하게 된다.

가압 부재(120)가 하강할 때에는, 도 7과 같이, 용적 가변 부재(110)가 수축되며, 토너 저장부(93)의 내부 압력이 증가하며, 토너 배출부(94)를 통해 토너가 배출된다. 가압 부재(120)가 상승할 때에는, 도 8과 같이, 용적 가변 부재(110)가 팽창되며, 토너 저장부(93)의 내부 압력이 감소하여, 외부로부터 공기가 흡입될 수 있다. 가압 부재(120)의 왕복 직선 이동에 의해, 토너의 배출 및 공기의 흡입이 반복적으로 진행되며, 토너 배출부(94)를 통해 토너가 안정적으로 배출될 수 있다.

도 14는 피니언 기어(210)와 구동력 입력부(95)의 연결 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 14에서는 편의상 가압 부재(120)에 대한 도시를 생략하였다. 도 14를 참조하면, 동력 전달부(200)는 상술한 피니언 기어(210)와 구동력 입력부(95) 사이에 배치된 베벨 기어(231, 232)를 더 포함할 수 있다. 베벨 기어(231, 232)는 회전축의 방향을 전환시킬 수 있다. 예를 들어, 베벨 기어(231, 232)는 구동력 입력부(95)에 의해 회전되는 제1 베벨 기어(231)와, 제1 베벨 기어(231)의 회전축과 다른 회전축을 중심으로 회전되는 제2 베벨 기어(232)를 포함한다. 제1 베벨 기어(231)는 구동력 입력부(95)와 동축으로 배치되며, 구동력 입력부(95)와 함께 회전될 수 있다. 제2 베벨 기어(232)는 피니언 기어(210)의 회전축(A1)과 동축으로 배치될 수 있다. 피니언 기어(210)는 제2 베벨 기어(232)와 함께 회전될 수 있다. 제2 베벨 기어(232)의 회전축은 토너 배출 방향과 수직일 수 있다.

이러한 베벨 기어(231, 232)에 의해 구동력 입력부(95)의 회전력은 피니언 기어(210)로 전달된다. 예를 들어, 토너 배출부(94)를 둘러싸는 구동력 입력부(95)가 일방향, 예를 들어, 시계 방향으로 회전한다. 구동력 입력부(95)가 회전함에 따라, 동축에 배치된 제1 베벨 기어(231)가 시계 방향으로 회전하게 되며, 제1 베벨 기어(231)에 맞물려 연결된 제2 베벨 기어(232)가 시계 방향으로 회전하게 된다. 제2 베벨 기어(232)의 시계 방향으로 회전시, 제2 베벨 기어(232)에 배치된 피니언 기어(210)가 회전한다.

도 15 및 도 16은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지(9)의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 도 7 및 도 15를 참조하면, 피니언 기어(210)가 시계 방향으로 회전함에 따라, 부분 기어부(211)가 제1 랙 기어부(221)에 맞물려 회전하며, 제1 랙 기어부(221) 및 제1 랙 기어부(221)가 설치된 가압 부재(120)를 하강시킨다. 그에 따라, 가압 플레이트(122)가 용적 가변 부재(110)의 상부를 가압하여 용적 가변 부재(110)를 수축시킨다. 그에 따라, 토너 저장부(93)의 내부 압력이 고압 상태가 되어, 토너가 토너 배출 방향으로 배출된다.

도 8 및 도 16을 참조하면, 이후, 피니언 기어(210)가 같은 방향으로 계속 회전함에 따라, 피니언 기어(210)의 부분 기어부(211)은 제2 랙 기어부(222)에 맞물려 회전하며, 제2 랙기어부 및 제2 랙 기어부(222)가 설치된 가압 부재(120)를 상승시킨다. 그에 따라, 용적 가변 부재(110)는 가압 부재(120)에 의한 가압이 해제되어 본래 상태로 팽창될 수 있다.

이와 같이, 피니언 기어(210)의 부분 기어부(211)와 제1, 제2 랙 기어부(221, 222)에 의해, 피니언 기어(210)의 회전 방향을 바꾸지 않고도, 가압 부재(120)를 왕복 이동시켜, 용적 가변 부재(110)를 수축 및 팽창시킬 수 있다. 펌프부(100)는 용적 가변 부재(110)의 용적 변화를 통해 토너를 배출시키기 위한 압력을 제공한다.

펌프부(100)의 1 사이클 동안, 가압 부재(120)에 의해 가압되어 용적 가변 부재(110)가 수축되는 길이는 일정하며, 그에 따라 펌프부(100)에 의해 제공되는 압력 역시 일정하다. 압력이 일정하기 때문에, 펌프부(100)의 1 사이클 동안 토너 배출부(94)를 통해 배출되는 토너 배출량도 일정할 수 있다. 그리하여, 구동력 입력부(95)에 의해 전달받은 구동력에 의해, 토너 리필 카트리지(9)의 토너 배출 완료 여부를 용이하게 예측할 수 있다.

도 17은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지(9)를 아래에서 바라본 사시도이다. 도 18은 일 예에 따른 토너 리필 카트리지(9)가 연통부(8)에 삽입된 상태를 나타낸다.

도 17을 참조하면, 토너 리필 카트리지(9)에서는 토너 배출부(94)와 구동력 입력부(95)가 하우징(91)의 타 단부에 배치되며, 용적 가변 부재(110)가 토너 배출부(94)와 멀게 배치된다. 토너 배출부(94)와 구동력 입력부(95)가 인접하도록 배치되어 있기 때문에, 토너 배출부(94)와 구동력 입력부(95)는 하우징(91)의 개구(910)를 통해 노출될 수 있다.

토너 리필 카트리지(9)의 하부에 토너 배출부(94)와 구동력 입력부(95)를 인접하도록 배치됨에 따라, 토너 리필 카트리지(9)가 연결되는 연통부(8)의 구성을 단순화시킬 수 있다. 예를 들어, 연통부(8)에는 토너 배출부(94)를 통해 토너를 주입받기 위한 토너 주입구(미도시)와 구동력 입력부(95)에 동력을 전달하기 위한 구동 커플러(미도시)가 동일 평면에 배치될 수 있다. 그에 따라, 도 18과 같이, 연통부(8)에 토너 리필 카트리지(9)의 일부만을 삽입하여, 토너 리필 카트리지(9)를 현상 카트리지(2)에 연결할 수 있다. 예를 들어, 연통부(8)에 삽입된 토너 리필 카트리지(9)의 삽입 높이(H)는 토너 리필 카트리지(9)의 전체 길이의 20% 이하일 수 있다. 연통부(8)에 삽입된 토너 리필 카트리지(9)의 삽입 높이(H)는 20 mm 이하일 수 있다.

한편, 상술한 예에 따른 구동력 입력부(95) 및 동력 전달부(200)의 구성은 예시적인 것이며, 이에 한정되지 아니한다. 구동력 입력부(95)는 토너 리필 카트리지(9)에서 토너 저장부(93)와 인접하도록 배치되는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있으며, 동력 전달부(200)의 구성 역시 토너 저장부(93)의 타 단부에 배치된 용적 가변 부재(110)를 가압하는 가압 부재(120)에 작동시키는 동력을 전달하기 위한 구조라면 다양할 수 있다.

도 19a 및 도 19b는 다른 예에 따른 토너 리필 카트리지(9a)를 다른 각도에서 바라본 사사도이며, 도 19a 및 도 19b에서는 설명의 편의를 위하여, 하우징(91)을 점선으로 표시하였다. 도 20은 도 19a의 토너 리필 카트리지(9a)를 나타낸 분해 사시도이다.

도 19a, 도 19b 및 도 20을 참조하면, 토너 리필 카트리지(9a)는 하우징(91), 토너 저장부(93), 펌프부(100), 가압 부재(120), 구동력 입력부(95a) 및 동력 전달부(200a)를 구비한다. 상술한 예와 동일한 구성에 대해서는 중복 설명을 생략하며, 차이점을 중심으로 이하 설명한다.

가압 부재(120)는 가압 프레임(121), 가압 플레이트(122), 절개부(124)를 포함한다. 가압 플레이트(122)는 용적 가변 부재(110)의 상부에 고정될 수 있다. 예를 들어, 고정 홈(125)과 고정 돌기(112)의 결합에 의해, 용적 가변 부재(110)의 상부에 가압 플레이트(122)가 고정될 수 있다. 그에 따라, 가압 부재(120)의 상승시, 가압 플레이트(122)에 고정된 용적 가변 부재(110)를 팽창시킬 수 있다.

동력 전달부(200a)는 가압 부재(120)의 가압 프레임(121)가 토너 배출 방향과 평행한 방향으로 왕복 이동하도록 구성된 캠 구조를 가질 수 있다. 캠 구조는 토너 배출 방향과 경사진 방향으로 연장된 가이드 홈(1210)과, 가이드 홈(1210)에 삽입되는 가이드 돌기(242)를 포함한다.

예를 들어, 동력 전달부(200a)는 가압 프레임(121)를 둘러싸며 회전하는 회전 프레임(240)를 포함하며, 상기 회전 프레임(240)와 상기 가압 프레임(121) 중 어느 하나에는 토너 배출 방향과 비스듬히 경사진 가이드 홈(1210)이 배치되며, 상기 회전 프레임(240)와 상기 가압 프레임(121) 중 다른 하나에 상기 가이드 홈(1210)에 삽입되는 가이드 돌기(242)가 배치된다.

예를 들어, 도 20과 같이, 가압 프레임(121)의 외주면에는 가이드 홈(1210)이 형성된다. 가이드 홈(1210)은 하부에서 상부를 향해 비스듬히 연장되는 제1 가이드 영역(1211)과 상부에서 하부를 향해 비스듬히 연장되는 제2 가이드 영역(1212)을 포함한다. 회전 프레임(240)의 내주면에는 가이드 홈(1210)에 삽입되는 복수의 가이드 돌기(242)가 마련된다.

회전 프레임(240)의 하부에 구동력 입력부(95a)가 배치된다. 구동력 입력부(95a)는 회전 프레임(240)의 내주면에 배치된 내치 기어(950)를 포함한다. 구동력 입력부(95a)는 토너 배출부(94a)의 둘러싸도록 배치된다.

구동력 입력부(95a)의 내치 기어(950)가 회전하면, 회전 프레임(240)가 회전한다. 가이드 돌기(242)는 가이드 홈(1210)에 삽입된 상태이기 때문에, 가이드 돌기(242)와 가이드 홈(1210)을 통해, 회전 프레임(240)의 회전력이 가압 프레임(121)으로 전달된다. 가압 프레임(121)의 절개부(124)에 토너 저장부(93)의 돌출부(931)가 삽입된 상태이기 때문에, 가압 프레임(121)는 회전이 제한된다. 그에 따라, 회전 프레임(240)가 회전할 때, 가압 프레임(121)은 가이드 돌기(242)와 가이드 홈(1210)에 의해, 상승 및 하강을 반복하게 된다.

도 21a 및 도 21b는 도 19a의 토너 리필 카트리지(9a)의 용적 가변 부재(110)가 수축된 상태를 나타낸 사시도 및 단면도이다. 도 22a 및 도 22b는 도 19a의 토너 리필 카트리지(9a)의 용적 가변 부재(110)가 팽창한 상태를 나타낸 사시도 및 단면도이다.

도 21a 및 도 21b를 참조하면, 구동력 입력부(95a)에 의해 회전 프레임(240)이 회전하면, 가이드 돌기(242)가 제1 가이드 영역(1211)을 따라 가압 프레임(121)의 하부에서 상부를 향해 이동한다. 가압 프레임(121)은 토너 저장부(93)의 돌출부(931)에 의해 회전이 제한되기 때문에, 가이드 돌기(242)에 의해 전달받은 구동력으로 인해 하강한다. 그리하여, 가압 플레이트(122)가 용적 가변 부재(110)를 위에서 아래로 눌러 용적 가변 부재(110)가 수축된다. 그리하여, 토너 배출부(94a)를 통해, 토너가 배출된다.

도 22a 및 도 22b를 참조하면, 구동력 입력부(95a)에 의해 회전 프레임(240)이 회전하면, 가이드 돌기(242)가 제2 가이드 영역(1212)을 따라 가압 프레임(121)의 상부에서 하부를 향해 이동한다. 가압 프레임(121)은 토너 저장부(93)의 돌출부(931)에 의해 회전이 제한되기 때문에, 가이드 돌기(242)에 의해 전달받은 구동력으로 인해 상승한다. 그리하여, 가압 플레이트(122)가 용적 가변 부재(110)를 고정 돌기(112)에 의해 아래에서 위로 잡아당겨, 용적 가변 부재(110)가 팽창한다. 그리하여, 펌프부(100)는 가압 전 상태로 회복된다.

구동력 입력부(95a)는 현상 카트리지(2; 미도시)에 배치된 구동 기어(81)에 의해 회전될 수 있다. 토너 리필 카트리지(9a)가 연통부(8)에 삽입될 때, 구동 기어(81)는 구동력 입력부(95a)의 회전 중심축(CX)으로부터 편위되도록 배치될 수 있다. 토너 배출부(94)는 구동 기어(81)와의 간섭을 방지하기 위하여, 구동력 입력부(95a)의 회전 중심축(CX)으로부터 편위되도록 배치될 수 있다.

한편, 상술한 예들에서는 구동력 입력부(95, 95a)가 토너 배출부(94, 94a)를 둘러싸는 링 구조를 예시하였다. 그러나, 구동력 입력부(95, 95a)의 배치는 이에 한정되지 아니하며, 토너 배출부(94, 94a)의 적어도 일 측에 배치된다면, 그 위치 및 형상은 자유롭게 변형될 수 있다.

도 23은 다른 예에 따른 구동력 입력부(95b)를 포함하는 토너 리필 카트리지(9)의 일부를 나타낸 도면이다. 도 23을 참조하면, 일 예에 따른 구동력 입력부(95b)는 토너 배출부(94)의 일 측에 배치되며, 토너 배출 방향과 수직인 회전축(A1)을 중심으로 회전하는 피니언 기어(210)와 동축으로 배치될 수 있다. 구동력 입력부(95b)는 현상 카트리지(2; 도 2 참조)에 배치된 구동 기어(81b)에 의해 회전될 수 있다. 구동력 입력부(95b)의 회전에 의해 피니언 기어(210)가 회전하며, 피니언 기어(210)에 맞물린 랙 기어(220)가 상승 또는 하강할 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. 일 단부에 개구를 가지는 하우징;
   상기 하우징의 내부에 배치되며, 토너를 저장하는 토너 저장부;
   상기 토너 저장부의 일 단부에 배치되며, 상기 저장된 토너를 배출하는 토너 배출부;
   수축 및 팽창이 가능한 용적 가변 부재를 포함하며, 상기 용적 가변 부재의 용적 변화를 통해 상기 토너를 배출시키기 위한 압력을 제공하는 펌프부;
   외부로부터 구동력을 입력받아 회전되는 구동력 입력부; 및
   상기 구동력 입력부의 회전력을 전달받아, 상기 용적 가변 부재의 용적을 변화시키는 동력으로 변환하여 상기 펌프부로 전달하는 동력 전달부;를 포함하며,
   상기 용적 가변 부재는 그 수축 방향이 상기 토너 배출부의 토너 배출 방향과 동일하며, 상기 토너 저장부를 사이에 두고 상기 토너 배출부의 반대 측에 배치되며,
   상기 구동력 입력부는 상기 토너 배출부의 적어도 일 측부에 배치되며, 상기 구동력 입력부 및 상기 토너 배출부는 상기 하우징의 상기 개구를 통해 외부로 노출되는, 토너 리필 카트리지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동력 입력부는
   상기 토너 배출부를 둘러싸는 링 구조를 가지며, 회전 중심이 상기 토너 배출부의 내부에 배치된, 토너 리필 카트리지.
3. 제1항에 있어서,
   상기 구동력 입력부의 내경은 상기 토너 배출부의 외경보다 큰, 토너 리필 카트리지.
4. 제1항에 있어서,
   상기 용적 가변 부재는 상기 토너 배출 방향을 따라 접히거나 상기 토너 배출 방향과 반대 방향으로 펼쳐지는 자바라 구조를 가지는, 토너 리필 카트리지.
5. 제1항에 있어서,
   상기 펌프부는, 상기 용적 가변 부재의 상면을 가압하며, 상기 토너 배출 방향과 평행한 방향을 따라 왕복 이동하는 가압 부재를 더 포함하는, 토너 리필 카트리지.
6. 제5항에 있어서,
   상기 동력 전달부는 상기 구동력 입력부의 회전 운동을 상기 가압 부재의 왕복 직선 운동으로 전환하도록 구성된, 토너 리필 카트리지.
7. 제6항에 있어서,
   상기 동력 전달부는
   상기 구동력 입력부의 회전력을 전달받아, 상기 토너 배출 방향과 수직인 회전축을 중심으로 회전하는 피니언 기어와,
   상기 가압 부재에 배치되며, 상기 피니언 기어에 맞물려 직선 왕복 이동하는 랙 기어를 포함하는, 토너 리필 카트리지.
8. 제7항에 있어서,
   상기 랙 기어는 상기 피니언 기어의 양 측에 배치된 제1, 제2 랙 기어부를 포함하며,
   상기 피니언 기어는 상기 제1, 제2 랙 기어부에 선택적으로 맞물리는 부분 기어부를 포함하는, 토너 리필 카트리지.
9. 제8항에 있어서,
   상기 부분 기어부는 제1 랙 기어부에 맞물려 상기 가압 부재를 하강시키며,
   상기 부분 기어부는 제2 랙 기어부에 맞물려 상기 가압 부재를 상승시키는, 토너 리필 카트리지.
10. 제5항에 있어서,
    상기 가압 부재의 상승시 상기 용적 가변 부재를 팽창시키도록, 상기 가압 부재는 상기 용적 가변 부재의 상면에 고정된, 토너 리필 카트리지.
11. 제5항에 있어서,
    상기 가압 부재는,
    상기 용적 가변 부재의 상면을 가압하는 가압 플레이트와,
    상기 가압 플레이트를 지지하며, 상기 토너 저장부의 외곽에 배치되며, 상기 토너 배출 방향과 평행한 방향으로 연장된 가압 프레임을 포함하는, 토너 리필 카트리지.
12. 제11항에 있어서,
    상기 동력 전달부는 상기 가압 프레임이 상기 토너 배출 방향과 평행한 방향으로 왕복 이동하도록 구성된 캠 구조를 가지는, 토너 리필 카트리지.
13. 제12항에 있어서,
    상기 가압 프레임은 상기 토너 저장부를 둘러싸는 원통 구조를 가지며,
    상기 동력 전달부는,
    상기 가압 프레임을 둘러싸며, 상기 가압 프레임에 대해 회전 가능한 회전 프레임을 포함하며,
    상기 가압 프레임과 상기 회전 프레임 중 어느 하나에는 상기 토너 배출 방향과 비스듬히 경사진 가이드 홈이 배치되며,
    상기 가압 프레임과 상기 회전 프레임 중 다른 하나에는 상기 가이드 홈에 삽입되는 가이드 돌기가 배치되며,
    상기 가이드 홈과 상기 가이드 돌기에 의해, 상기 회전 프레임의 회전 운동이 상기 가압 프레임의 왕복 직선 운동으로 변환되는, 토너 리필 카트리지.
14. 제13항에 있어서,
    상기 구동력 입력부는 상기 회전 프레임의 내주면에 형성된 내치 기어를 포함하는, 토너 리필 카트리지.
15. 제14항에 있어서,
    상기 토너 배출부는 상기 구동력 입력부의 회전 중심축으로부터 편위되게 배치된, 토너 리필 카트리지.

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