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KR100677576B1 - 전자사진방식 화상형성장치 - Google Patents

전자사진방식 화상형성장치 Download PDF

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KR100677576B1
KR100677576B1 KR1020050033541A KR20050033541A KR100677576B1 KR 100677576 B1 KR100677576 B1 KR 100677576B1 KR 1020050033541 A KR1020050033541 A KR 1020050033541A KR 20050033541 A KR20050033541 A KR 20050033541A KR 100677576 B1 KR100677576 B1 KR 100677576B1
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KR
South Korea
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toner
forming apparatus
image forming
developing
cartridge
Prior art date
Application number
KR1020050033541A
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English (en)
Inventor
서진만
박기주
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP06252006A priority patent/EP1731972B1/en
Priority to DE602006002924T priority patent/DE602006002924D1/de
Priority to DE602006007021T priority patent/DE602006007021D1/de
Priority to EP08152820A priority patent/EP1930786B1/en
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Priority to CNB2006100740957A priority patent/CN100444039C/zh
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Abstract

감광체와 복수의 토너카트리지와 복수의 현상카트리지를 포함하는 전자사진방식 칼라화상형성장치가 개시된다. 현상카트리지는, 현상롤러가 설치된 수용부와, 토너카트리지와 수용부를 연결하는 것으로서 수용부의 후방으로 연장된 토너공급부를 포함한다.

Description

전자사진방식 화상형성장치{Electrophotographic image forming apparatus}
도 1은 감광드럼을 채용하는 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예의 개략적인 구성도.
도 2는 감광벨트를 채용하는 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예의 개략적인 구성도.
도 3은 현상카트리지와 토너카트리지의 일 실시예의 분해사시도.
도 4는 현상카트리지와 토너카트리지의 일 실시예의 단면도.
도 5는 복수의 현상카트리지의 토너공급부의 배치의 예를 도시한 사시도.
도 6은 토너카트리지를 교체하는 모습을 도시한 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1......감광드럼 1a......감광벨트
2......대전롤러 3......노광기
4......현상카트리지 5......현상롤러
6......중간전사벨트 7......제1전사롤러
8......제2전사롤러 9......정착기
10......클리닝수단 11......토너카트리지
12......유출구
본 발명은 현상카트리지 및 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 현상카트리지를 순차적으로 구동하여 칼라화상을 형성하는 전자사진방식 칼라화상형성장치 및 이에 채용되는 현상카트리지에 관한 것이다.
일반적으로 전자사진방식을 이용하는 칼라화상형성장치는, 일정한 전위로 대전된 감광매체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상을 소정 색상의 토너(toner)로 현상한 후에 현상된 화상을 용지에 전사 및 정착시켜 칼라화상을 형성하는 장치를 말한다. 컬러화상형성장치에 사용되는 토너의 색상은 통상적으로 옐로우(Y;yellow), 마젠타(M;magenta), 시안(C;cyan) 및 블랙(K;black) 이다. 따라서 상기 4가지 색상의 토너를 정전잠상에 부착시키기 위해 4개의 현상카트리지가 필요하다. 따라서, 전자사진방식 칼라화상형성장치는 단색 화상형성장치에 비하여 크기가 크다. 또, 현상카트리지는 소모품으로써 내부에 수용된 토너를 다 사용한 후에는 교체하여야 한다. 현상카트리지에 수용된 토너의 양은 일반적으로 수천매를 인쇄할 수 있는 정도이다. 그런데, 일반적으로 현상롤러를 비롯하여 현상카트리지를 구성하는 부품들은 그 수명이 수만매 정도로 매우 길다. 따라서, 토너를 다 사용한 후에 현상카트리지 자체를 교체하는 것은 비경제적이다.
전자사진방식 칼라화상형성장치의 소형화를 위하여는 현상카트리지의 소형화가 필요한 바, 본 발명은 토너카트리지와 현상카트리지를 분리함으로써 소형화와 함께 소모품 비용을 절감할 수 있는 현상카트리지를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 소형화 및 소모품 절감이 가능한 전자사진방식 칼라화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 현상카트리지는, 토너카트리지로부터 토너를 공급받아 이를 감광체를 현상시키는 현상카트리지로서, 현상롤러가 설치된 수용부; 상기 토너카트리지와 상기 수용부를 연결하는 것으로서, 상기 수용부의 후방으로 연장된 토너공급부;를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자사진방식 칼라화상형성장치는, 감광체와, 복수의 토너카트리지와, 각각 상기 복수의 토너카트리지로부터 토너를 공급받아 이를 감광체를 현상시키는 복수의 현상카트리지를 포함하는 전자사진방식 칼라화상형성장치에 있어서, 상기 현상카트리지는, 현상롤러가 설치된 수용부; 상기 토너카트리지와 상기 수용부를 연결하는 것으로서, 상기 수용부의 후방으로 연장된 토너공급부;를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 복수의 현상카트리지의 토너공급부는 상기 수용부의 길이방향으로 서로 어긋나게 위치된다.
일 실시예로서, 상기 토너카트리지는 일부가 화상형성장치의 외부로 노출되도록 위치된다.
일 실시예로서, 상기 토너공급부의 폭은 상기 수용부의 폭보다 좁다.
일 실시예로서, 상기 토너공급부에는 상기 토너카트리지로부터 상기 수용부로 토너를 이송시키는 이송수단이 구비되며, 상기 이송수단의 일 예로서, 회전되는 나선형 코일이 채용될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전자사진방식 칼라화상형성장치의 일 실시예의 개략적인 구성도이다. 도 1을 보면, 화상형성장치는 감광드럼(1), 대전롤러(2), 노광기(3), 현상카트리지(4), 중간전사벨트(6), 제1전사롤러(7), 제2전사롤러(8), 정착기(9)를 구비한다.
감광드럼(1)은 원통형상의 금속제 드럼의 외주에 광도전성층이 형성된 것이다. 감광드럼(1) 대신에 도 12에 도시된 감광벨트(1a)가 채용될 수도 있다. 대전롤러(2)는 감광드럼(1)을 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전롤러(2)는 감광드럼(1)의 외주면과 접촉 또는 비접촉 상태로 회전하면서 전하를 공급하여 감광드럼(1)의 외주면을 균일한 전위로 대전시킨다. 대전기로서, 대전롤러(2) 대신에 코로나 방전기(미도시)가 채용될 수도 있다. 노광기(3)는 균일한 전위를 가지도록 대전된 감광드럼(1)에 화상정보에 해당되는 광을 주사하여 정전잠상을 형성한다. 노광기(3)로서는 일반적으로 레이저 다이오드를 광원으로 사용하는 LSU(laser scanning unit)가 사용된다.
본 실시예의 화상형성장치는 칼라 화상을 인쇄하기 위하여 시안(C:cyab), 마 젠타(M:magenta), 옐로우(Y:yellow), 블랙(K:black) 색상의 토너를 사용한다. 이하에서는 색상에 따라 각 구성요소를 구분할 필요가 있을 때에는 각 구성요소를 지칭하는 참조부호의 뒤에 Y, M, C, K를 붙여 구분한다.
본 실시예의 화상형성장치는 옐로우(Y:yellow), 마젠타(M:magenta), 시안(C:cyab), 블랙(K:black) 색상의 토너가 수용된 4개의 토너키트리지(11Y, 11M, 11C, 11K)와, 이 토너카트리지(11Y, 11M, 11C, 11K)로부터 토너를 공급받아 감광드럼(1)에 형성된 정전잠상을 현상시키는 4개의 현상카트리지(4Y, 4M, 4C, 4K)를 구비한다. 현상카트리지(4)는 현상롤러(5)를 구비한다. 현상카트리지(4)는 현상롤러(5)가 감광드럼(1)과 현상갭만큼 이격되도록 위치된다. 현상갭은 수십 내지 수백 미크론 정도인 것이 바람직하다. 멀티패스방식 칼라화상형성장치는 복수의 현상카트리지(4)가 순차적으로 작동된다. 선택된 현상카트리지(예를 들면, 4Y)의 현상롤러(5)에는 현상바이어스가 인가되고 나머지 현상카트리지(예를 들면 4M, 4C, 4K)의 현상롤러(5)에는 현상바이어스가 인가되지 않거나 또는 토너의 현상을 방지하기 위한 현상방지바이어스가 인가될 수 있다. 또, 선택된 현상카트리지(예를 들면, 4Y)의 현상롤러(5)만이 회전되고 나머지 현상카트리지(예를 들면 4M, 4C, 4K)의 현상롤러(5)는 회전되지 않을 수도 있다.
중간전사벨트(6)는 지지롤러(61)(62)들에 의하여 지지되어 감광드럼(1)의 회전 선속도와 동일한 주행선속도로 주행된다. 중간전사벨트(6)의 길이는 화상형성장치에 사용되는 최대 크기의 용지(P)의 길이와 같거나 적어도 그보다 길어야 한다. 제1전사롤러(7)는 감광드럼(1)과 대면되며, 감광드럼(1)에 현상된 토너화상을 중간 전사벨트(6)로 전사시키기 위한 제1전사바이어스가 인가된다. 제2전사롤러(8)는 중간전사벨트(6)와 대면되도록 설치된다. 제2전사롤러(8)는 감광드럼(1)으로부터 중간전사벨트(6)에 토너화상이 전사되는 동안에는 중간전사벨트(6)로부터 이격되어 있다가, 중간전사벨트(6)에 토너화상이 완전히 전사되면 중간전사벨트(6)와 소정 압력으로 접촉된다. 제2전사롤러(8)에는 토너화상을 용지로 전사시키기 위한 제2전사바이어스가 인가된다. 클리닝수단(10)은 전사 후에 감광드럼(1)에 잔류되는 토너를 제거한다.
상술한 구성에 의한 화상형성과정을 간략히 설명한다. 대전롤러(2)에 의하여 균일한 전위로 대전된 감광드럼(1)에 노광기(3)로부터 예를 들면 옐로우(Y)색상의 화상정보에 대응되는 광이 조사된다. 감광드럼(1)에는 옐로우(Y) 색상의 화상에 대응되는 정전잠상이 형성된다. 옐로우 현상카트리지(4Y)의 현상롤러(5)에는 현상바이어스가 인가된다. 그러면, 옐로우(Y) 색상의 토너가 정전잠상으로 부착되어 감광드럼(1)에는 옐로우(Y)색상의 토너화상이 현상된다. 옐로우(Y)색상의 토너화상은 제1전사롤러(7)에 인가되는 제1전사바이어스에 의하여 중간전사벨트(6)로 전사된다. 한 페이지 분량의 옐로우(Y) 색상의 토너화상의 전사가 완료되면, 노광기(2)는 예를 들면 마젠타(M) 색상의 화상정보에 대응되는 광을 대전롤러(2)에 의히여 균일한 전위로 재대전된 감광드럼(1)에 주사하여 마젠타(M) 색상의 화상에 대응되는 정전잠상을 형성시킨다. 마젠타 현상카트리지(4M)는 정전잠상에 마젠타(M) 색상의 토너를 공급하여 현상시킨다. 감광드럼(1)에 형성된 마젠타(M) 색상의 토너화상은 먼저 전사되어 있던 옐로우(Y) 색상의 토너화상 위에 중첩되도록 중간전사벨트(6)로 전사된다. 시안(C) 및 블랙(K) 색상에 관하여도 상술한 과정을 수행하면, 중간전사벨트(6)에는 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(B) 색상의 토너화상이 중첩된 칼라토너화상이 형성된다. 이 칼라토너화상은 제2전사바이어스에 의하여 중간전사벨트(6)와 제2전사롤러(8) 사이로 통과되는 용지(P)로 전사된다. 정착기(9)는 칼라토너화상에 열과 압력을 가하여 용지에 정착시킨다. 상술한 과정에 의하여 하나의 감광드럼(감광체)(1)와 노광기(3) 및 4개의 현상카트리지(4)를 채용한 멀티패스방식 칼라화상형성장치의 구현이 가능하다.
본 실시예의 화상형성장치는 상술한 바와 같이, 토너가 수용되는 토너카트리지(11)가 현상카트리지(4)와 분리된 것을 특징으로 한다. 도 3과 도 4는 현상카트리지(4) 및 토너카트리지(11)를 상세히 도시한 분해사시도와 단면도이다. 도 3과 4를 보면, 현상카트리지(4)는 현상롤러(5)가 설치되는 수용부(41)와, 토너공급부(42)를 구비한다. 토너공급부(42)에는 토너카트리지(11)로부터 토너를 공급받기 위한 공급구(43)가 형성된다. 수용부(41)에는 제1, 제2오거(45)(46)와 공급롤러(44)가 설치된다. 제1, 제2오거(45)(46)는 토너공급부(42)를 통하여 공급되는 토너를 현상롤러(5) 쪽으로 공급한다. 제1, 제2오거(45)(46)는 그 이송방향이 서로 반대방향인 것이 바람직하다. 따라서, 토너는 도 3의 화살표시와 같이 이송된다. 공급롤러(44)는 현상롤러(5)와 접촉되어 회전되면서 마찰대전에 의하여 토너(비자성 토너)를 현상롤러(5)에 부착시킨다. 규제블레이드(47)는 현상롤러(5)에 부착된 토너의 두께를 균일하게 규제한다. 토너카트리지(11)는 도면으로 자세히 도시되지는 않았지만, 화상형성장치로부터 분리되었을 때에 유출구(12)를 막고, 화상형성장치에 장착될 때에는 유출구(12)를 개방하는 셔터를 구비한다. 이와 같은 구성에 의하여, 토너가 다 소모된 경우에는 토너카트리지(11)만을 교환하면 된다. 현상카트리지(4)는 그 수명이 다한 경우에 교환하면 된다. 따라서, 소모품 교체비용을 절감하여 런닝 코스트를 줄일 수 있다.
토너공급부(42)는 수용부(41)의 후방으로 연장되어 형성된다. 이와 같은 구성에 의하면, 토너공급부(42)를 수용부(41)의 상부에 위치시키는 경우에 비하여 현상카트리지(4)가 매우 슬림한 형태가 된다. 예를 들면, 직경 약 10mm 정도의 현상롤러(5)를 채용하는 경우에 현상카트리지(4)의 높이(h1)는 약 15mm 이내로 할 수 있다.
토너공급부(42)의 폭(W2)은 수용부(41)의 폭(W1)보다 좁은 것이 바람직하다. 토너카트리지(11)로부터 토너가 중력에 의하여 자연스럽게 토너공급부(42)로 유입되도록 하기 위하여 공급구(43)는 토너공급부(42)의 위쪽에 위치되는 것이 바람직하다. 4개의 현상카트리지(4Y, 4M, 4C, 4K)는 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 감광체(1)(1a)의 주행방향으로 나란하게 설치된다. 4개의 현상카트리지(4Y, 4M, 4C, 4K)의 토너수용부(42)는 도 5에 도시된 바와 같이, 수용부(41)의 길이방향으로 서로 어긋나게 위치된다. 이와 같은 구성에 의하면, 4개의 토너카트리지(11Y, 11M, 11C, 11K)가 서로 간섭되지 않도록 배치할 수 있다. 또한, 아래쪽에 위치되는 3개의 토너카트리지(11M, 11C, 11K)는 적어도 일부가 그 위쪽에 위치된 현상기(4Y, 4M, 4C)에 의하여 점유되는 높이를 공유하기 때문에 4개의 토너카트리지(11Y, 11M, 11C, 11K)로 인한 화상형성장치의 높이의 증가를 최소화할 수 있다. 따라서, 소형 화된 화상형성장치를 구현할 수 있다. 또, 각 토너카트리지(11Y, 11M, 11C, 11K)를 착탈하는 경우에 현상카트리지(4Y, 4M, 4C, 4K)와의 간섭이나 토너카트리지(11Y, 11M, 11C, 11K)끼리의 간섭이 없도록 배치할 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 토너카트리지(11)의 일부가 화상형성장치 외부로 노출되도록 구성하는 경우에는 화상형성장치를 개방하지 않고도 토너카트리지(11)를 착탈할 수 있다. 따라서, 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.
토너공급부(42)에는 토너카트리지(11)로부터 공급되는 토너를 수용부(41)로 이송시키는 이송수단이 더 구비되는 것이 바람직하다. 이송수단으로서는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같은 나선형 코일(48)이 채용된다. 이송수단으로서 오거 또는 이송벨트(미도시) 등 다양한 장치가 채용될 수 있으나, 나선형 코일(48)은 다음과 같은 장점이 있다. 나선형 코일(48)은 오거나 이송벨트에 비하여 가격이 저렴하며, 나선의 단면적이나 나선의 감김량(turn 수)을 조절함으로써 이송용량을 용이하게 조절할 수 있다. 또, 현상에 사용되는 토너의 양에 부응하여 토너공급량이 자동적으로 조절된다. 다시말하면, 수용부(41)에서의 토너의 소모량은 현상되는 화상의 농도에 따라 달라지는데, 예를 들어, 저농도의 화상을 인쇄할 때에는 토너의 소모량이 매우 작기 때문에 수용부(41)로 토너를 공급할 필요가 없거나 또는 극히 작은 양의 토너만을 공급하면 된다. 그런데, 오거나 이송벨트의 경우에는 이송압력이 매우 커서 항상 일정한 양의 토너를 수용부(41)로 공급하게 된다. 그러면, 수용부(41)에서의 토너압력이 올라가서 토너가 현상카트리지(4) 외부로 누출되거나 또는 현상롤러(5)로 토너가 과도하게 공급되어 화상농도 불량이 발생될 수 있다. 하지 만, 나선형 코일(48)은 이송압력이 작기 때문에 수용부(41)에서의 토너압력이 상승하면 나선형 코일(48)이 회전되더라도 토너가 수용부(41)로 공급되지 못하며 코일(48)의 중앙부를 통하여 토너공급부(42)로 복귀된다. 따라서, 수용부(41)의 토너압력이 과도하게 상승되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 현상카트리지 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치에 따르면 다은과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 토너카트리지만을 교체하면 되기 때문에 소모품 비용을 절감할 수 있다.
둘째, 토너공급부를 수용부의 후방에 마련함으로써 현상카트리지 및 화상형성장치의 소형화가 가능하다.
셋째, 복수의 현상카트리지의 토너공급부를 서로 어긋나게 배치함으로써 소형화된 화상형성장치의 구현이 가능하며, 토너카트리지를 화상형성장치를 개방하지 않은 상태에서 교체할 수 있기 때문에 사용자 편의성이 향상된다.
넷째, 토너공급부에 이송수단을 설치함으로써 토너카트리지로부터 공급되는 토너를 용이하게 수용부로 이송시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이 다.

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  5. 감광체와, 복수의 토너카트리지와, 각각 상기 복수의 토너카트리지로부터 토너를 공급받아 이를 감광체를 현상시키는 복수의 현상카트리지를 포함하는 전자사진방식 칼라화상형성장치에 있어서, 상기 현상카트리지는,
    현상롤러가 설치된 수용부;
    상기 토너카트리지와 상기 수용부를 연결하여 상기 토너카트리지로부터 상기 수용부로의 토너이송통로가 되는 것으로서, 상기 수용부의 후방으로 연장된 토너공급부;를 포함하며,
    상기 토너공급부의 폭은 상기 수용부의 폭보다 좁으며,
    상기 복수의 현상카트리지의 토너공급부는 상기 수용부의 길이방향으로 서로 어긋나게 위치되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 칼라화상형성장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 토너카트리지의 일부는 화상형성장치의 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 칼라화상형성장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 토너공급부에는 상기 토너카트리지로부터 상기 수용부로 토너를 이송시키는 이송수단이 구비된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 칼라화상형성장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이송수단은 회전되는 나선형 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 칼라화상형성장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제5항에 있어서,
    상기 수용부에는 상기 토너공급부를 통하여 공급되는 토너를 상기 현상롤러 쪽으로 공급하는 오거가 설치된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 칼라화상형성장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 오거는 상기 현상롤러의 길이방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 칼라화상형성장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수용부에는 둘 이상의 상기 오거가 설치되며, 상기 각 오거에 의한 토너의 이송방향으로 서로 반대인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 칼라화상형성장치.
  17. 삭제
  18. 삭제
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