KR101610191B1

KR101610191B1 - 이미징 카트리지 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치

Info

Publication number: KR101610191B1
Application number: KR1020140054439A
Authority: KR
Inventors: 박승찬; 안동철; 이상훈; 정성호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2016-04-07
Anticipated expiration: 2034-05-07
Also published as: CN105093890A; CN105093890B; US9465354B2; US20150323897A1; KR20150127501A

Abstract

개시된 이미징 카트리지는, 정전잠상이 형성되는 감광체를 구비하는 감광부와, 상기 감광체에 토너를 공급하여 현상시키는 현상롤러와 상기 현상롤러의 상기 감광체에의 접근량을 규제하는 갭유지부재를 구비하는 현상부와, 상기 현상부에 마련된 제1위치결정부와, 상기 제1위치결정부를 안내하여 상기 현상부를 유동될 수 있게 지지하는 제2위치결정부를 구비하며 상기 감광부의 측부에 고정되는 측부 브라켓과, 상기 현상롤러가 상기 감광부에 접근되는 방향의 탄성력을 상기 현상부에 가하는 탄성부재를 포함한다.

Description

이미징 카트리지 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치{imaging cartridge and electrophotographic image forming apparatus using the same}

전자사진방식에 의하여 기록매체에 화상을 형성하는 화상형성장치 및 이에 착탈되는 이미징 카트리지에 관한 것이다.

전자사진방식을 이용하는 화상형성장치는, 감광체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 감광체 상에 가시적인 토너화상을 형성하고, 이 토너화상을 기록매체로 전사한 후, 전사된 토너화상을 기록매체에 정착시켜 기록 매체에 화상을 인쇄한다.

프로세스 카트리지는 가시적인 토너화상을 형성하기 위한 부품들의 조립체로서, 화상형성장치 본체에 착탈가능하며, 수명이 경과한 때에 교체되는 소모품이다. 프로세스 카트리지는 감광체와 감광체에 토너를 공급하는 현상롤러와 토너가 수용된 수용부가 일체로 된 구조, 감광체 및 현상롤러를 구비하는 이미징 카트리지와 토너가 수용된 토너 카트리지로 구분된 구조, 및 감광체를 구비하는 감광체 카트리지와 현상롤러를 구비하는 현상 카트리지, 및 토너가 수용된 토너 카트리지로 구분된 구조 등 다양한 구조를 가질 수 있다.

이미징 카트리지와 토너 카트리지로 구분되는 구조의 프로세스 카트리지의 경우, 이미징 카트리지는 감광체를 포함하는 감광부와, 현상롤러를 포함하는 현상부가 서로 연결된 구조를 갖는다. 안정된 화상 품질을 얻기 위하여는 감광체와 현상롤러와의 거리가 안정적으로 유지될 필요가 있다.

감광체와 현상롤러 사이의 거리를 안정적으로 유지할 수 있는 이미징 카트리지 및 이를 채용한 화상형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 측면에 따른 이미징 카트리지는, 화상형성장치 본체에 착탈되는 이미징 카트리지로서, 정전잠상이 형성되는 감광체를 구비하는 감광부; 상기 감광체에 토너를 공급하여 현상시키는 현상롤러와, 상기 현상롤러의 상기 감광체에의 접근량을 규제하는 갭유지부재를 구비하는 현상부; 상기 현상부에 마련된 제1위치결정부; 상기 제1위치결정부를 안내하여 상기 현상부를 유동될 수 있게 지지하는 제2위치결정부를 구비하며, 상기 감광부의 측부에 고정되는 측부 브라켓; 상기 현상롤러가 상기 감광부에 접근되는 방향의 탄성력을 상기 현상부에 가하는 탄성부재;를 포함한다.

상기 제1위치결정부는 제1, 제2위치결정보스를 포함하며, 상기 제2위치결정부는 상기 현상부가 상기 현상롤러가 상기 감광체에 접근/이격되는 방향으로 유동될 수 있도록 길이를 가지는 제1, 제2위치결정슬롯을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2위치결정슬롯은 상기 현상부가 회전을 허용할 수 있는 폭을 가지며, 상기 제1, 제2위치결정보스가 상기 슬롯 형상의 폭방향의 일측벽에 접촉되어 상기 현상부의 회전이 제한될 수 있다.

상기 현상부의 일측에는 상기 본체의 구동력을 상기 현상롤러에 전달하는 구동 커플러가 마련되며, 상기 구동 커플러의 회전방향은 상기 현상롤러의 회전방향과 반대방향일 수 있다. 상기 구동 커플러에 의하여 상기 현상부에 작용되는 회전모멘트의 방향은 상기 탄성부재에 의하여 상기 현상부에 작용되는 회전모멘트의 방향과 동일한 방향일 수 있다.

상기 제2위치결정부는 상기 현상부의 회전을 제한하는 회전제한부를 구비할 수 있다..

상기 제1위치결정부는 제1, 제2위치결정보스를 포함하며, 상기 제2위치결정부는 상기 현상부가 상기 현상롤러가 상기 감광체에 접근/이격되는 방향으로 유동될 수 있도록 길이를 가지는 제1, 제2위치결정슬롯을 포함하며, 상기 제1위치결정보스는 상기 현상롤러의 회전중심에 위치될 수 있다. 상기 현상롤러는 상기 감광체에 접촉되어 현상 닙을 형성할 수 있다.

상기 제1위치결정부는 제1, 제2위치결정보스를 포함하며, 상기 제2위치결정부는 상기 현상부가 상기 현상롤러가 상기 감광체에 접근/이격되는 방향으로 유동될 수 있도록 길이를 가지는 제1, 제2위치결정슬롯을 포함하며, 상기 제1, 제2위치결정보스는 상기 현상롤러와 상기 감광체가 대면된 영역을 기준으로 하여 상기 현상롤러와 동일한 쪽에 위치되며, 상기 구동 커플러는 상기 제1, 제2위치결정보스 사이에 위치될 수 있다.

상기 이미징 카트리지는, 상기 구동 커플러가 배치된 구동측부와 그 반대쪽의 비구동측부를 구비하며, 상기 탄성부재는 상기 구동측부와 상기 비구동측부에 각각 배치되는 제1, 제2탄성부재를 포함하며, 상기 제1탄성부재의 탄성력의 크기는 상기 제2탄성부재의 탄성력의 크기보다 작을 수 있다.

일측면에 따른 화상형성장치는, 본체; 상기 본체에 착탈되는 것으로서, 전술한 이미징 카트리지;를 포함한다.

상기 화상형성장치는, 상기 본체에 착탈되며, 상기 이미징 카트리지로 토너를 공급하는 토너 카트리지;를 더 구비할 수 있다. 상기 토너 카트리지는 토너가 배출되는 토너 배출구와, 상기 토너 배출구를 개폐하는 배출 셔터를 포함하며, 상기 배출 셔터는 상기 토너 카트리지가 상기 본체에 장착될 때에 상기 이미징 카트리지와 간섭되어 상기 토너 배출구를 개방하는 위치로 이동될 수 있다.

상기 측부 브라켓에는 상기 배출 셔터는 상기 토너 카트리지가 상기 본체에 장착될 때에 상기 배출 셔터와 간섭되어 상기 토너 배출구를 개방하는 위치로 이동시키는 간섭부가 마련될 수 있다.

상기 토너 카트리지는, 상기 배출 셔터를 상기 토너 배출구를 닫는 위치에 위치되는 방향으로 탄성 바이어스시키는 셔터 스프링을 더 구비할 수 있다.

상기 이미징 카트리지는, 상기 토너가 유입되는 토너 유입구와 상기 토너 유입구를 개폐하는 유입 셔터를 포함할 수 있다. 상기 이미징 카트리지는, 상기 유입 셔터를 상기 토너 유입구를 닫는 위치에 위치되는 방향으로 탄성 바이어스시키는 스프링을 더 구비할 수 있다. 상기 유입 셔터는 상기 토너 카트리지의 상기 본체에의 장착동작에 연동하여 상기 토너 유입구를 개방하는 위치로 이동될 수 있다. 상기 토너 카트리지에는 상기 유입 셔터를 개방하기 위한 돌기가 마련될 수 있다.

상술한 이미징 카트리지 및 이를 채용한 화상형성장치의 실시예들에 따르면, 현상롤러와 감광체 사이의 현상 닙 또는 현상 간격을 안정적으로 유지할 수 있으며, 수명 기간동안 안정적인 화상 품질을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예의 개략적인 구성도이다.
도 2는 토너 카트리지가 교체되는 모습을 도시한 도면이다.
도 3a는 접촉 현상방식에서 감광드럼과 현상롤러의 배치상태를 도시한 도면이다.
도 3b는 비접촉 현상방식에서 감광드럼과 현상롤러의 배치상태를 도시한 도면이다.
도 4은 측부 브라켓을 분리한 이미징 카트리지의 분해사시도이다.
도 5는 측부 브라켓을 분리한 이미징 카트리지의 개략적인 측면도이다.
도 6은 측부 브라켓이 장착된 상태의 이미징 카트리지의 측면도이다.
도 7은 감광부와 현상부가 축가변방식으로 연결된 상태를 나타내는 측면 모식도다.
도 8은 감광부와 현상부가 축가변방식으로 연결된 상태를 나타내는 평면 모식도다.
도 9는 이미징 카트리지의 개략적인 측면도이다.
도 10은 토너 카트리지에 의하여 유입 셔터가 개방 위치에 위치된 상태를 도시한 측면도이다.
도 11은 토너 카트리지의 토너 배출부를 도시한 부분 단면도이다.
도 12는 토너 카트리지가 본체에 장착된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예의 개략적인 구성도이다.

도 1을 보면, 화상형성장치 본체(1)와, 프로세스 카트리지(2)가 도시되어 있다. 본체(1)에는 프로세스 카트리지(2)가 장착/탈거되는 통로를 제공하는 개구부(11)가 마련된다. 커버(12)는 개구부(11)를 개폐한다. 본체(1)에는 노광기(13), 전사롤러(14), 및 정착기(15)가 마련된다. 또한, 본체(1)에는 화상이 형성될 기록매체(P)를 적재하고, 이를 이송시키기 위한 기록매체 이송구조가 마련된다.

프로세스 카트리지(2)는 토너 수용부(101)와, 그 표면에 정전잠상이 형성되는 감광드럼(21)과, 토너 수용부(101)로부터 토너를 공급받아 정전잠상에 공급하여 가시적인 토너 화상으로 현상시키는 현상롤러(22)를 포함할 수 있다.

프로세스 카트리지(2)는 감광드럼(21) 및 현상롤러(22)를 구비하는 이미징 카트리지(400)와 토너 수용부(101)를 구비하는 토너 카트리지(100)로 구분된 제1구조, 감광드럼(21)을 구비하는 감광체 카트리지(200)와 현상롤러(22)를 구비하는 현상 카트리지(300)와 토너 수용부(101)를 구비하는 토너 카트리지(100)로 구분된 제2구조, 감광체 카트리지(200)와 토너 수용부(101)를 구비하는 현상 카트리지(300)로 구분된 제3구조, 감광체 카트리지(200)와 현상 카트리지(300)와 토너 카트리지(100)가 일체로 된 제4구조일 수 있다.

제1구조(또는 제2구조)를 채용한 프로세스 카트리지(2)의 경우, 토너 카트리지(100)는 본체(1)에 장착되면 이미징 카트리지(400)(또는 현상 카트리지(300))와 연결된다. 예를 들어, 토너 카트리지(100)가 본체(1)에 장착되면, 토너 카트리지(100)의 토너 배출부(102)와 이미징 카트리지(400)(또는 현상 카트리지(300))의 토너 유입부(301)가 서로 연결된다. 토너 수용부(101)에는 토너를 토너 배출부(102)로 공급하는 제1토너공급부재(103)가 배치된다. 토너 배출부(102)에는 토너를 그 길이방향으로 이송시키는 제2토너공급부재(104)가 배치된다. 제1토너공급부재(103)는 토너를 반경 방향으로 이송시켜 토너 배출부(102)로 공급한다. 예를 들어 제1토너공급부재(103)로서 회전되는 패들(paddle)이 채용될 수 있다. 제2토너공급부재(104)는 제1토너공급부재(104)에 의하여 공급된 토너를 그 축방향으로 이송시킨다. 예를 들어 제2토너공급부재(104)로서 오거(auger)가 채용될 수 있다.

본 실시예의 프로세스 카트리지(2)는 제1구조를 갖는다. 따라서, 이미징 카트리지(400)와 토너 카트리지(100)는 개별적으로 본체(1)에 착탈될 수 있다. 프로세스 카트리지(2)는 수명이 경과하면 교체되는 소모품이다. 일반적으로 이미징 카트리지(400)의 수명은 토너 카트리지(100)의 수명보다 길다. 토너 카트리지(100)에 수용된 토너가 모두 소모되면, 도 2에 도시된 바와 같이 토너 카트리지(100)만을 교체할 수 있도록 함으로써 소모품 교체 비용을 절감할 수 있다. 도 2를 참조하면, 토너 카트리지(100)의 측부에는 예를 들어 가이드 돌기(100a)가 마련되고, 본체(1)에는 가이드 돌기(100a)를 안내하는 가이드 레일(30)이 마련될 수 있다. 토너 카트리지(100)는 가이드 레일(30)에 의하여 안내되어 본체(1)에/로부터 착탈될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 본체(1)에는 이미징 카트리지(400)를 가이드하는 가이드유닛이 마련된다.

감광체 카트리지(200)는 감광드럼(21)을 포함한다. 감광드럼(21)은 그 표면에 정전잠상이 형성되는 감광체의 일 예로서, 도전성 금속 파이프와 그 외주에 형성되는 감광층을 포함할 수 있다. 대전롤러(23)는 감광드럼(21)이 균일한 표면전위를 갖도록 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전롤러(23) 대신에 대전 브러쉬, 코로나 대전기 등이 채용될 수도 있다. 참조부호 24은 대전롤러(23)의 표면에 뭍은 이물질을 제거하는 클리닝 롤러이다. 클리닝 블레이드(25)는 후술하는 전사과정 후에 감광드럼(21)의 표면에 잔류되는 토너와 이물질을 제거하는 클리닝 수단의 일 예이다. 클리닝 블레이드(25) 대신에 회전되는 브러쉬 등의 다른 형태의 클리닝 장치가 채용될 수도 있다.

현상 카트리지(300)는 토너 카트리지(100)로부터 토너를 전달받아 감광드럼(21)에 형성된 정전잠상에 공급하여 정전잠상을 가시적인 토너 화상으로 현상시킨다.

현상 방식으로는, 토너를 사용하는 일성분 현상방식과, 토너와 캐리어를 사용하는 이성분 현상방식이 있다. 본 실시예의 이미징 카트리지(400)는 일성분 현상방식을 채용한다.

현상롤러(22)는 토너를 감광드럼(21)으로 공급하기 위한 것이다. 현상롤러(22)에는 토너를 감광드럼(21)로 공급하기 위한 현상바이어스전압이 인가될 수 있다. 일성분 현상방식은 현상롤러(22)와 감광드럼(21)이 서로 접촉되어 회전되는 접촉 현상방식과 현상롤러(22)와 감광드럼(21)이 서로 수십 내지 수백 미크론 정도 이격되게 위치되어 회전되는 비접촉 현상방식으로 구분될 수 있다. 도 3a는 접촉 현상방식에서 감광드럼(21)과 현상롤러(22)의 배치상태를 도시한 도면이며, 도 3b는 비접촉 현상방식에서 감광드럼(21)과 현상롤러(22)의 배치상태를 도시한 도면이다. 도 3a를 참조하면, 접촉 현상방식의 경우, 현상롤러(22)의 회전축(22-1)의 양단부에는 현상롤러(22)의 직경보다 작은 갭유지부재(22-2a)가 설치될 수 있다. 갭유지부재(22-2a)는 예를 들어 감광드럼(21)의 표면에 접촉됨으로써 현상롤러(22)의 감광드럼(21)에 대한 접촉량을 규제한다. 현상롤러(22)는 감광드럼(21)에 접촉됨으로써 현상롤러(22)와 감광드럼(21)이 대면된 현상 영역에 현상 닙(N)이 형성된다. 도 3b를 참조하면, 비접촉 현상방식의 경우, 현상롤러(22)의 회전축(22-1)의 양단부에는 현상롤러(22)의 직경보다 큰 갭유지부재(22-2b)가 설치될 수 있다. 갭유지부재(22-2b)는 예를 들어 감광드럼(21)의 표면에 접촉됨으로써 현상롤러(22)와 감광드럼(21)이 대면된 현상 영역에 현상 간격(g)이 형성된다.

갭유지부재(22-2a)(22-2b)는 현상닙(N) 또는 현상 간격(g)을 유지할 수 있도록 현상롤러(22)의 감광드럼(21)에의 접근량을 유지하는 것으로서, 반드시 감광드럼(21)의 표면에 접촉될 필요는 없다. 또한, 갭유지부재(22-2a)(22-2b)는 반드시 현상롤러(22)의 회전축(22-1)에 설치될 필요도 없다.

규제부재(26)는 현상롤러(22)에 의하여 감광드럼(21)과 현상롤러(22)가 대면된 현상 영역으로 공급되는 토너의 양을 규제한다. 규제부재(26)는 현상롤러(22)의 표면에 탄력적으로 접촉되는 닥터 블레이드일 수 있다. 공급롤러(27)는 프로세스 카트리지(2) 내의 토너를 현상롤러(22)의 표면으로 공급한다. 이를 위하여, 공급롤러(6)에는 공급바이어스전압이 인가될 수 있다.

이성분 현상방식이 채용되는 경우에는 현상롤러(22)는 감광드럼(21)으로부터 수십 내지 수백 미크론 이격되게 위치된다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 현상롤러(22)는 중공 원통형 슬리브 내에 자기롤러가 배치된 형태일 수도 있다. 토너는 자성 캐리어의 표면에 부착된다. 자성 캐리어는 현상롤러(22)의 표면에 부착되어 감광드럼(21)과 현상롤러(22)가 대면된 현상영역으로 운반된다. 현상롤러(22)와 감광드럼(21) 사이에 인가되는 현상바이어스전압에 의하여 토너만이 감광드럼(21)으로 공급되어 감광드럼(21)의 표면에 형성된 정전잠상을 가시적인 토너화상으로 현상시킨다. 프로세스 카트리지(2)는 토너를 캐리어와 혼합, 교반하여, 이들을 현상롤러(22)로 운반하는 교반기(미도시)를 구비할 수 있다. 교반기는 예를 들어 오거(auger)일 수 있으며, 프로세스 카트리지(2)에는 복수의 교반기가 마련될 수 있다.

노광기(13)는 화상정보에 대응되어 변조된 광을 감광드럼(21)에 조사하여 감광드럼(21)에 정전잠상을 형성한다. 노광기(13)로서, 레이저 다이오드를 광원으로 사용하는 LSU(laser scanning unit), LED(light emitting diode)를 광원으로 사용하는 LED노광기 등이 채용될 수 있다.

전사롤러(14)는 감광드럼(21)으로부터 기록매체(P)로 토너화상을 전사시키는 전사기의 일 예이다. 전사롤러(14)에는 기록매체(P)로 토너화상을 전사시키기 위한 전사바이어스전압이 인가된다. 전사롤러(14) 대신에 코로나 전사기나 핀 스코로트론(pin scorotron)방식의 전사기가 채용될 수도 있다.

기록매체(P)는 픽업롤러(16)에 의하여 적재대(17)로부터 한 장씩 픽업되고, 이송롤러(18-1)(18-2)에 의하여 감광드럼(21)과 전사롤러(14)가 대면된 영역으로 이송된다.

정착기(15)는 기록매체(P)로 전사된 화상에 열과 압력을 가하여 기록매체(P)에 정착시킨다. 정착기(15)를 통과한 기록매체(P)는 배출롤러(19)에 의하여 본체(1) 외부로 배출된다.

상기한 구성에 의하여, 노광기(13)는 화상정보에 대등하여 변조된 광을 감광드럼(21)에 주사하여 정전잠상을 형성시킨다. 현상롤러(22)는 정전잠상에 토너를 공급하여 감광드럼(21)의 표면에 가시적인 토너화상을 형성한다. 적재대(17)에 적재된 기록매체(P)는 픽업롤러(16)와 이송롤러(18-1)(18-2)에 의하여 감광드럼(21)과 전사롤러(14)가 대면된 영역으로 이송되며, 토너화상은 전사롤러(14)에 인가되는 전사바어스전압에 의하여 감광드럼(21)으로부터 기록매체(P) 상으로 전사된다. 기록매체(P)가 정착기(15)를 통과하면, 토너화상은 열과 압력에 의하여 기록매체(P)에 정착된다. 정착이 완료된 기록매체(P)는 배출롤러(19)에 의하여 배출된다.

이하에서는, 이미징 카트리지(400)를 형성하는 감광체 카트리지(200)와 현상 카트리지(300)를 각각 감광부(200)와 현상부(300)라 지칭한다. 감광부(200)와 현상부(300)는 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g)이 유지될 수 있도록 서로 연결된다. 이를 위하여, 감광부(200)와 현상부(300)는 도시되지 않은 한 쌍의 측부 브라켓에 의하여 고정적으로 연결될 수 있다. 이와 같은 연결방식(축고정방식)에 따르면, 감광드럼(21)과 현상롤러(22) 사이의 간격이 고정적이다. 축고정방식은 구조가 간단하다는 장점이 있으나, 감광부(200)와 현상부(300)를 형성하는 부품들의 치수 정밀도에 의하여 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g)의 정밀도가 결정되므로 높은 치수 정밀도를 갖는 부품들이 요구된다. 또한, 장시간의 사용에 의하여 부품들이 마모되면 감광드럼(21)과 현상롤러(22) 사이의 간격이 변하고, 이에 따라서 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g) 역시 변하게 되어 화상 품질의 안정성이 저하될 수 있다.

본 실시예의 이미징 카트리지(400)는 감광부(200)와 현상부(300)가 감광드럼(21)과 현상롤러(22) 사이의 간격이 유동될 수 있도록 연결되는 축가변방식을 채용한다. 이와 같은 구성에 따르면, 장시간의 사용에 의하여 부품들이 마모되면 감광드럼(21)과 현상롤러(22) 사이의 간격이 변하더라도 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g)이 일정하게 유지될 수 있어, 화상 품질의 안정성을 향상시킬 수 있다.

이제, 감광부(200)와 현상부(300)를 축가변방식으로 연결하는 연결유닛의 실시예를 설명한다. 도 4은 측부 브라켓(410)을 분리한 이미징 카트리지(400)의 분해사시도이다. 도 5는 측부 브라켓(410)을 분리한 이미징 카트리지(400)의 개략적인 측면도이다. 도 6은 측부 브라켓(410)이 장착된 상태의 이미징 카트리지(400)의 측면도이다.

도 4, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 감광부(200)의 측부, 즉 감광드럼(21)의 길이방향의 측부에는 측부 브라켓(410)이 결합된다. 측부 브라켓(410)은 예를 들어 스크류(S)에 의하여 감광부(200)의 측부에 체결될 수 있다.

현상부(300)에는 구동커플러(310)가 마련된다. 구동 커플러(310)는 이미징 카트리지(400)가 본체(1)에 장착되면, 본체(1)에 마련된 구동부(미도시)와 연결된다. 구동 커플러(310)는 현상롤러(22)와 연결되어, 본체(1)로부터 제공되는 구동력을 현상롤러(22)로 전달한다. 예를 들어 구동 커플러(310)에는 현상롤러(22)의 회전축(22-1)에 설치된 기어(331)에 맞물리는 기어부(미도시)가 마련된다. 구동 커플러(310)의 회전방향은 현상롤러(22)의 회전방향의 반대 방향이다.

이미징 카트리지(400)에는 감광드럼(21)에 대한 현상롤러(22)의 위치를 결정하는 위치결정부가 마련된다. 현상부(300)에는 다수의 제1위치결정부(321)(322)가 마련된다. 측부 브라켓(410)에는 제1위치결정부(321)(322)에 대응되는 제2위치결정부(421)(422)가 마련된다. 제2위치결정부(421)(422)는 제1위치결정부(321)(322)와 상보적인 형상을 가질 수 있다. 제2위치결정부(421)(422)는 현상롤러(22)가 감광드럼(21)에/로부터 접근/이격되는 방향으로 현상부(300)가 유동될 수 있도록 제2위치결정부(421)(422)를 안내한다. 일 예로서, 제1위치결정부(321)(322)는 현상부(300)의 측부로부터 돌출된 보스 형상일 수 있다. 이하에서 제1위치결정부(321)(322)는 제1, 제2위치결정보스(321)(322)로 지칭한다. 제1, 제2위치결정보스(321)(322)는 예를 들어 원통형일 수 있다. 제2위치결정부(421)(422)는 제1, 제2위치결정보스(321)(322)를 가이드하는 슬롯 형상일 수 있다. 이하에서 제2위치결정부(421)(422)는 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)이라 지칭한다.

탄성부재(430)는 현상롤러(22)가 감광드럼(21)에 접근되는 방향의 탄성력을 현상부(300)에 가한다. 탄성부재(430)는 예를 들어, 인장 코일 스프링일 수 있다. 현상부(300)와 감광부(200)에는 인장 코일 스프링 형태의 탄성부재(430)의 일단부와 타단부가 각각 지지되는 스프링 걸이부(330)(230)가 각각 마련될 수 있다. 탄성 부재(430)의 형태는 인장 코일 스프링에 한정되지 않는다. 탄성부재(430)는 현상부(300)에 현상롤러(22)가 감광드럼(21)에 접근되는 방향의 탄성력을 현상부(300)에 가할 수 있는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 탄성부재(430)는 판스프링일 수도 있으며, 그 배치 위치에 따라서는 압축 코일 스프링일 수도 있다.

제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)를 구비하는 측부 브라켓(410)과 제1, 제2위치결정보스(321)(322) 및 탄성부재(430)는 이미지 카트리지(400)의 양측, 즉 감광드럼(21)의 길이방향의 양측에 마련된다.

이미징 카트리지(400)가 본체(1)에 장착되어 구동 커플러(310)가 본체(1)에 마련된 구동부(미도시)와 연결되면, 구동 커플러(310)는 도 5에 화살표시 A 방향으로 회전된다. 구동 커플러(310)의 회전에 의하여 현상부(300)에는 화살표시 A방향으로 회전되려는 모멘트가 작용된다. 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)은 길이(L1)(L2)와 폭(W1)(W2)을 갖는다. 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)의 길이(L1)(L2)와 폭(W1)(W2)은 현상롤러(22)가 감광드럼(21)에/로부터 접근/이격되는 방향으로 현상부(300)가 유동될 수 있도록 결정된다. 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)의 폭(W1)(W2)은 제1, 제2위치결정보스(321)(322)의 직경보다 크다. 현상부(300)의 A방향으로의 회전은 제1, 제2위치결정보스(321)(322)가 각각 일측벽(421a)(421b)에 접촉됨으로써 제한된다. 따라서, 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)의 일측벽(421a)(421b)에 의하여 현상부(300)의 A방향으로의 회전을 제한하는 회전제한부가 구현될 수 있다. 이하에서는 일측벽(421a)(421b)을 회전제한부(421a)(421b)라 지칭한다.

이미징 카트리지(400)의 일측부에 배치된 측부 브라켓(410)의 위치결정슬롯(421)(422)과 타측부에 배치된 측부 브라켓(미도시)의 위치결정슬롯(미도시)의 위치가 상대 위치는 동일한 것이 바람직하다. 그러나, 제조 과정에서 상대 위치에 오차가 생길 수 있다. 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)의 폭(W1)(W2)이 제1, 제2위치결정보스(321)(322)의 직경과 동일하면, 상대 위치 오차가 생긴 경우 현상롤러(22)와 감광드럼(21)이 서로 평행하지 않아서 화상 빠짐 등의 화상 불량이 생길 수 있다. 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)의 폭(W1)(W2)이 제1, 제2위치결정보스(321)(322)의 직경보다 크게 함으로써, 이미징 카트리지(400)의 일측부에 배치된 측부 브라켓(410)의 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)과 타측부에 배치된 측부 브라켓(미도시)의 위치결정슬롯(미도시)의 상대 위치 오차를 보완할 수 있는 마진을 확보할 수 있으며, 현상롤러(22)와 감광드럼(21)의 뒤틀림에 의한 화상 빠짐 등의 화상 불량을 방지할 수 있다.

도 7과 도 8은 감광부(200)와 현상부(300)가 축가변방식으로 연결된 상태를 나타내는 모식도들로서, 각각 측면도와 평면도이다.

도 7을 참조하면, 탄성부재(430)의 탄성력에 의하여 현상부(300)는 감광드럼(21) 쪽으로 접근되는데, 이러한 현상부(300)의 감광드럼(21) 쪽으로 접근은 제1, 제2위치결정보스(321)(322)가 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)에 안내됨으로써 허용된다. 현상부(300)의 감광드럼(21) 쪽으로의 접근은 전술한 도 3a, 3b에서 설명한 갭유지부재(22-2a)(22-2b)에 의하여 제한된다. 이와 같은 구성에 의하여, 현상닙(N) 또는 현상 간격(g)이 안정적으로 유지될 수 있다.

현상부(300)에는 현상닙(N) 또는 현상 간격(g)이 유지되는 방향으로 회전 모멘트(M3)가 작용된다. 회전 모멘트(M3)는 구동 커플러(310)에 의한 회전 모멘트(M1)와 탄성부재(430)에 의한 회전 모멘트(M2)를 포함할 수 있다. 탄성부재(430)에 의한 회전 모멘트(M2)와 구동 커플러(310)에 의한 회전 모멘트(M1)가 서로 반대 방향이면, 회전 모멘트(M2)가 회전 모멘트(M1)에 의하여 상쇄되어 현상닙(N) 또는 현상 간격(g)을 유지시키는 회전 모멘트(M3)의 크기가 줄어들게 된다. 다시 말하면, 현상닙(N) 또는 현상 간격(g)을 유지시키는 탄성부재(430)의 탄성력이 회전 모멘트(M1)에 의하여 줄어들게 된다. 회전 모멘트(M1)와 회전 모멘트(M2)의 방향을 동일하게 함으로써 현상닙(N) 또는 현상 간격(g)을 유지시키는 회전 모멘트(M3)의 총합을 크게 할 수 있으며 회전 모멘트(M1)에 의한 탄성부재(430)의 탄성력의 감소를 방지할 수 있어서, 더 안정적이고 용이하게 현상닙(N) 또는 현상 간격(g)을 유지할 수 있다. 현상부(300)의 회전 모멘트(M3)에 의한 과도한 회전은 제1, 제2위치결정슬롯(421)(422)에 마련된 회전제한부(421a)(421b)에 의하여 제한된다.

제1, 제2위치결정보스(321)(322) 중 하나가 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g)을 기준으로 하여 현상롤러(22)의 반대쪽, 즉 감광드럼(21) 쪽에 위치되면, 탄성부재(430)의 탄성력에 의한 회전 모멘트(M2)가 현상롤러(22)를 감광드럼(21)으로부터 이격시키는 쪽으로 작용되어, 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g)이 불안정해질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제1, 제2위치결정보스(321)(322)는 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g)을 기준으로 하여 현상롤러(22)와 동일한 측에 위치된다. 따라서, 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g)이 안정적으로 유지될 수 있다.

구동 커플러(310)는 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g)을 기준으로 하여 현상롤러(22)와 동일한 측에 위치된다. 구동 커플러(310)는 제1, 제2위치결정보스(321)(322) 사이에 위치된다. 구동 커플러(310)의 회전방향은 현상롤러(22)의 회전방향의 반대방향이다.

본 실시예는 현상롤러(22)와 감광드럼(21)가 서로 접촉되어 회전되는 접촉 현상방식이 채용된다. 접촉 현상방식에서 현상롤러(22)에 현상닙(N)의 크기에 비례하는 반발력이 작용되며, 이 반발력에 의하여 현상부(300)에 가해지는 회전 모멘트의 방향은 현상롤러(22)와 감광드럼(21)이 서로 이격되는 방향이다. 반발력에 의한 회전 모멘트를 가능한 한 작게 하기 위하여, 제1, 제2위치결정보스(321)(322) 중 하나는 현상롤러(22)의 회전축(도 3a, 3b: 22-1)과 동축 상에 위치될 수 있다. 즉, 제1위치결정보스(321)는 현상롤러(22)의 회전중심에 위치된다. 이와 같은 구성에 따르면, 탄성부재(430)의 탄성력을 현상 닙(N)을 유지시키는 데에 최대한 사용할 수 있으므로, 현상 닙(N)을 안정적으로 유지시킬 수 있다. 또, 제1위치결정보스(321)를 현상롤러(22)의 회전중심에 위치시킴으로써, 현상닙(N)을 유지하기 위한 위치 관리 개소의 수를 줄일 수 있다.

도 8을 참조하면, 탄성부재(430)는 현상부(300)와 감광부(200)의 양측부에 각각 배치되어 현상롤러(22)가 감광드럼(21)에 접근되는 방향의 탄성력을 현상부(300)에 가하는 제1, 제2탄성부재(431)(432)를 포함할 수 있다.

구동 커플러(310)는 현상부(300)의 일 측부에 배치된다. 이미징 카트리지(400)에서 구동 커플러(310)가 배치된 측부를 구동 측부, 그 반대쪽 측부를 비구동 측부라 한다. 제1, 제2탄성부재(431)(432)는 각각 구동 측부와 비구동 측부에 배치된다.

제1, 제2탄성부재(431)(432)의 탄성력의 크기가 동일하다면, 이미징 카트리지(400)가 구동되지 않을 때에는 현상닙(N) 전체에 걸쳐 닙 압력이 동일하게 거의 동일하게 작용된다. 이 닙 압력은 제1, 제2탄성부재(431)(432)의 탄성력에 의하여 형성된다. 이미징 카트리지(400)가 구동되면, 구동 커플러(310)에 의한 회전 모멘트가 작용되므로, 현상닙(N)의 닙 압력은 구동 커플러(310)가 배치된 쪽이 그렇지 않은 쪽보다 커진다. 현상닙(N)의 길이방향으로 닙 압력 편차는, 화상품질의 길이 방향의 편차의 원인이 될 수 있다. 또한, 닙 압력의 길이방향의 불균일은 현상롤러(22)와 감광드럼(21)의 마모량의 길이 방향의 편차를 초래할 수 있다. 즉 닙 압력이 높은 쪽에서 현상롤러(22)와 감광드럼(21)의 마모량이 더 많아서 이미징 카트리지(400)의 수명이 단축될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 구동 커플러(310)가 설치된 쪽에 배치되는 제1탄성부재(431)의 탄성력을 반대쪽에 배치되는 제2탄성부재(432)의 탄성력보다 작게 한다. 이와 같은 구성에 의하여 현상닙(N) 전체에 걸쳐 닙 압력을 균일하게 할 수 있다. 제1탄성부재(431)와 제2탄성부재(432)의 탄성력의 차이는 구동 커플러(310)에 의하여 현상부(300)에 가해지는 회전 모멘트의 크기를 감안하여 결정될 수 있다.

도 9는 이미징 카트리지(400)의 개략적인 측면도이다. 도 9를 참조하면, 이미징 카트리지(400)의 취급 과정 및 본체(1)에/로부터 착탈하는 과정에서 토너의 누출을 방지하기 위하여, 현상부(300)의 토너 유입부(도 1: 301)에는 토너 유입구(302)를 개폐하는 유입 셔터(303)가 배치된다. 유입 셔터(303)는 토너 유입구(302)를 닫는 위치와, 토너 유입구(302)를 개방하는 위치로 회동될 수 있다. 유입 셔터(303)는 스프링(304)에 의하여 토너 유입구(302)를 닫는 방향으로 회동되도록 탄성 바이어스될 수 있다. 유입 셔터(303)는 토너 카트리지(100)가 본체(1)에 장착되는 동작에 연동하여 개방 위치로 이동될 수 있다.

도 10은 토너 카트리지(100)에 의하여 유입 셔터(303)가 개방 위치에 위치된 상태를 도시한 측면도이다. 도 10을 참조하면, 토너 카트리지(100)에는 유입 셔터(303)를 회동시키기 위한 돌기(106)가 마련될 수 있다. 이미징 카트리지(100)가 본체(1)에 장착된 상태에서 토너 카트리지(100)가 본체(1)에 장착되기 시작하면, 돌기(106)가 유입 셔터(303)에 접촉되고, 토너 카트리지(100)가 본체(1)에 삽입됨에 따라서 유입 셔터(303)는 돌기(106)에 의하여 밀려 회동된다. 토너 카트리지(100)의 장착이 완료되면, 유입 셔터(303)는 도 10에 도시된 바와 같이 토너 유입구(302)를 개방하는 위치에 위치된다. 토너 카트리지(100)를 본체(1)로부터 탈거하면, 유입 셔터(303)는 스프링(303)의 탄성력에 의하여 토너 유입구(302)를 닫는 위치로 복귀된다.

도 11은 토너 카트리지(100)의 토너 배출부(102)를 도시한 부분 단면도이다. 도 12는 토너 카트리지(100)가 본체(1)에 장착된 상태를 보여주는 부분 단면도이다.

도 11을 참조하면, 토너 카트리지(100)의 토너 배출부(102)에는 토너를 현상부(300)로 공급하기 위한 토너 배출구(107)가 마련된다. 토너 카트리지(100)를 취급하는 과정에서 토너 배출부(107)를 통한 토너의 누출을 방지하기 위하여, 토너 카트리지(100)에는 토너 배출구(107)를 개폐하는 배출 셔터(108)가 마련된다. 배출 셔터(108)는 토너 카트리지(100)가 본체(1)로부터 탈거된 때에는 도 11에 도시된 바와 같이 토너 배출구(107)를 막는 위치에 위치된다. 셔터 스프링(109)은 배출 셔터(108)가 토너 배출구(107)를 닫는 위치에 위치되는 방향의 탄성력을 배출 셔터(108)에 가한다.

토너 카트리지(100)가 본체(1)에 장착되면 배출 셔터(108)는 도 12에 도시된 바와 같이 토너 배출구(108)를 개방하는 위치에 위치된다. 토너 카트리지(100)가 본체(1)에 장착될 때에 배출 셔터(108)는 측부 브라켓(410)과의 간섭에 의하여 도 12에 도시된 바와 같이 토너 배출구(107)를 개방하는 위치로 이동된다. 이에 의하여 토너 배출구(107)가 토너 유입구(302)와 정렬되어 토너가 토너 카트리지(100)로부터 현상부(300)로 공급될 수 있다.

측부 브라켓(410)에는 토너 카트리지(100)가 본체(1)에 장착될 때에 배출 셔터(107)와 간섭되는 간섭부(411)가 마련된다. 토너 배출구(107)를 개폐하기 위하여 배출 셔터(107)가 현상부(300)와 직접 간섭되면, 셔터 스프링(109)의 탄성력에 의하여 현상닙(N) 또는 현상 간격(g)이 영향을 받을 수 있으며, 셔터 스프링(109)의 탄성력에 의한 영향을 상쇄하기 위하여 탄성부재(430)의 탄성력의 크기를 크게 하여야 한다. 본 실시예에 따르면, 배출 셔터(108)는 측부 브라켓(410)에 마련된 간섭부(411)와의 간섭에 의하여 토너 배출구(107)를 개방하는 위치로 이동된다. 측부 브라켓(410)은 감광부(200)에 고정되므로, 배출 셔터(108)가 간섭부(411)와 간섭되더라도 그 간섭력이 감광부(200)에만 미치며 현상부(300)에는 미치지 않는다. 따라서, 배출 셔터(108)를 측부 브라켓(410)과 간섭시켜 개폐하는 구조에 따르면, 현상 닙(N) 또는 현상 간격(g)을 보다 안정적으로 유지시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1...본체 2...현상기
11...개구부 12...도어
12-1...간섭부 13...노광기
14...전사롤러 15...정착기
21...감광드럼 22...현상롤러
23...대전롤러 24...클리닝 롤러
25...클리닝 블레이드 26...규제부재
27,...공급롤러 30...가이드 레일
100...토너 카트리지 101...토너수용부
102...토너 배출부 106...돌기
107...토너 배출구 108...배출 셔터
109...셔터 스프링 200...감광체 카트리지
300...현상 카트리지 301...토너 유입부
302...토너 유입구 303...유입 셔터
321, 322...제1위치결정부(제1, 제2위치결정보스)
400...이미징 카트리지 410...측부 브라켓
411...간섭부
421, 422...제2위치결정부(제1, 제2위치결정슬롯)
430...탄성부재 431, 432...제1, 제2탄성부재

Claims

화상형성장치 본체에 착탈되는 이미징 카트리지로서,
정전잠상이 형성되는 감광체를 구비하는 감광부;
상기 감광체에 토너를 공급하여 현상시키는 현상롤러와, 상기 현상롤러의 상기 감광체에의 접근량을 규제하는 갭유지부재를 구비하는 현상부;
상기 현상부에 마련된 제1위치결정부;
상기 제1위치결정부를 안내하여 상기 현상부를 유동될 수 있게 지지하는 제2위치결정부를 구비하며, 상기 감광부의 측부에 고정되는 측부 브라켓;
상기 현상롤러가 상기 감광부에 접근되는 방향의 탄성력을 상기 현상부에 가하는 탄성부재;를 포함하며,
상기 현상부의 일측에는 상기 본체의 구동력을 상기 현상롤러에 전달하는 구동 커플러가 마련되며,
상기 구동 커플러의 회전방향은 상기 현상롤러의 회전방향과 반대방향이며,
상기 구동 커플러에 의하여 상기 현상부에 작용되는 회전모멘트의 방향은 상기 탄성부재에 의하여 상기 현상부에 작용되는 회전모멘트의 방향과 동일한 방향인 이미징 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 제1위치결정부는 제1, 제2위치결정보스를 포함하며,
상기 제2위치결정부는 상기 현상부가 상기 현상롤러가 상기 감광체에 접근/이격되는 방향으로 유동될 수 있도록 길이를 가지는 제1, 제2위치결정슬롯을 포함하는 이미징 카트리지.
제2항에 있어서,
상기 제1, 제2위치결정슬롯은 상기 현상부의 회전을 허용할 수 있는 폭을 가지며,
상기 제1, 제2위치결정보스가 상기 슬롯 형상의 폭방향의 일측벽에 접촉되어 상기 현상부의 회전이 제한되는 이미징 카트리지.
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제1항에 있어서,
상기 제2위치결정부는 상기 현상부의 회전을 제한하는 회전제한부를 구비하는 이미징 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 제1위치결정부는 제1, 제2위치결정보스를 포함하며,
상기 제2위치결정부는 상기 현상부가 상기 현상롤러가 상기 감광체에 접근/이격되는 방향으로 유동될 수 있도록 길이를 가지는 제1, 제2위치결정슬롯을 포함하며,
상기 제1위치결정보스는 상기 현상롤러의 회전중심에 위치되는 이미징 카트리지.
제7항에 있어서,
상기 현상롤러는 상기 감광체에 접촉되어 현상 닙을 형성하는 이미징 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 제1위치결정부는 제1, 제2위치결정보스를 포함하며,
상기 제2위치결정부는 상기 현상부가 상기 현상롤러가 상기 감광체에 접근/이격되는 방향으로 유동될 수 있도록 길이를 가지는 제1, 제2위치결정슬롯을 포함하며,
상기 제1, 제2위치결정보스는 상기 현상롤러와 상기 감광체가 대면된 영역을 기준으로 하여 상기 현상롤러와 동일한 쪽에 위치되며,
상기 구동 커플러는 상기 제1, 제2위치결정보스 사이에 위치되는 이미징 카트리지.
제1항에 있어서,
상기 구동 커플러가 배치된 구동측부와 그 반대쪽의 비구동측부를 구비하며,
상기 탄성부재는 상기 구동측부와 상기 비구동측부에 각각 배치되는 제1, 제2탄성부재를 포함하며,
상기 제1탄성부재의 탄성력의 크기는 상기 제2탄성부재의 탄성력의 크기보다 작은 이미징 카트리지.
본체;
상기 본체에 착탈되는 것으로서, 상기 제1항 내지 제3항 또는 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 이미징 카트리지;를 포함하는 화상형성장치.
제11항에 있어서,
상기 본체에 착탈되며, 상기 이미징 카트리지로 토너를 공급하는 토너 카트리지;를 더 구비하는 화상형성장치.
제12항에 있어서,
상기 토너 카트리지는, 토너가 배출되는 토너 배출구와, 상기 토너 배출구를 개폐하는 배출 셔터를 포함하며,
상기 배출 셔터는 상기 토너 카트리지가 상기 본체에 장착될 때에 상기 이미징 카트리지와 간섭되어 상기 토너 배출구를 개방하는 위치로 이동되는 화상형성장치.
제13항에 있어서,
상기 측부 브라켓에는 상기 토너 카트리지가 상기 본체에 장착될 때에 상기 배출 셔터와 간섭되어 상기 배출 셔터를 상기 토너 배출구를 개방하는 위치로 이동시키는 간섭부가 마련된 화상형성장치.
제13항에 있어서,
상기 토너 카트리지는, 상기 배출 셔터를 상기 토너 배출구를 닫는 위치로 이동되도록 탄성 바이어스시키는 셔터 스프링을 더 구비하는 화상형성장치.
제12항에 있어서,
상기 이미징 카트리지는, 상기 토너가 유입되는 토너 유입구와 상기 토너 유입구를 개폐하는 유입 셔터를 포함하는 화상형성장치.
제16항에 있어서,
상기 이미징 카트리지는, 상기 유입 셔터를 상기 토너 유입구를 닫는 위치에 위치되는 방향으로 탄성 바이어스시키는 스프링을 더 구비하는 화상형성장치.
제17항에 있어서,
상기 유입 셔터는 상기 토너 카트리지의 상기 본체에의 장착동작에 연동하여 상기 토너 유입구를 개방하는 위치로 이동되는 화상형성장치.
제18항에 있어서,
상기 토너 카트리지에는 상기 유입 셔터를 개방하기 위한 돌기가 마련된 화상형성장치.