KR20070021848A

KR20070021848A - 토너 카트리지

Info

Publication number: KR20070021848A
Application number: KR1020050076544A
Authority: KR
Inventors: 최삼석; 방정훈; 조해석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-08-20
Filing date: 2005-08-20
Publication date: 2007-02-23
Also published as: KR100846834B1

Abstract

토너 카트리지가 개시된다. 본 발명에 따른 토너 카트리지에 따르면, 현상기에 착탈 가능하게 결합되며 토너를 저장하고 제1 배출구가 형성된 토너 저장통과; 왕복이동에 따라 상기 제1 배출구와 교합되는 제2 배출구가 형성된 셔터부재; 를 포함하며, 현상기의 소형화가 유리하고 소모품 유지 비용이 절감되며, 토너 카트리지의 장탈착시에 토너의 주위 비산이 방지되고, 토너의 배출량 조절이 용이하며, 밀봉부재가 구비되어 토너의 공급성은 물론 충분한 기밀성이 확보된다.

Description

토너 카트리지{Toner cartridge}

도 1은 본 발명에 따른 토너 카트리지가 장착된 전자사진방식 화상형성장치의 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 토너 카트리지와 현상기의 조립 방법을 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 토너 카트리지의 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 셔터부재의 폐쇄위치를 도시한 측단면도.

도 5는 본 발명에 따른 셔터부재의 개방위치를 도시한 측단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

120...현상기 127...현상기 토너 구멍

128...셔터캠 200...토너 카트리지

210...구동기어 220...구동축

230...전면커버 240...토너 저장통

241...오거 구멍 250...교반기

260...후면커버 270...오거

280...셔터부재 281...제2 배출구

285...탄성부재 288...제1 밀봉부재

289...제2 밀봉부재 290...가이드 실린더

291...제1 배출구 298...셔터캠 구멍

T...토너

본 발명은 토너 카트리지에 관한 것으로서, 특히 소모품인 토너의 유지보수를 위하여 전자사진방식 화상형성장치의 현상기에 착탈 가능하게 결합될 수 있는 토너 카트리지에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진방식 화상형성장치는, 일정한 전위로 대전된 감광체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상을 토너(toner)로 현상한 후에 현상된 화상을 인쇄매체에 전사 및 정착시켜 가시 화상을 형성하는 장치를 말한다.

특히, 컬러 화상형성장치의 경우에는 사용되는 토너의 색상이 통상적으로 옐로우(Y;yellow), 마젠타(M;magenta), 시안(C;cyan) 및 블랙(K;black)의 4가지 색상이다. 상기 4가지 색상의 토너를 정전잠상에 부착시키기 위해 4가지 색상의 토너가 각각 수용된 4개의 현상기가 필요하다. 따라서, 컬러 화상형성장치는 단색 화상형성장치에 비하여 크기가 크다. 전자사진방식 컬러 화상형성장치의 소형화를 위하여는 현상기의 소형화가 필수적이다.

또, 현상기는 소모품으로써 내부에 수용된 토너를 다 사용한 후에는 교체하여야 한다. 현상기에 수용된 토너의 양은 일반적으로 수천매를 인쇄할 수 있는 정 도이다. 그런데, 일반적으로 현상롤러를 비롯하여 현상기를 구성하는 부품들은 그 수명이 수만매 정도로 매우 길다. 따라서, 토너를 다 사용한 후에 현상기 자체를 교체하는 것은 비경제적이다. 특히, 컬러 화상형성장치에서 소형화된 현상기는 토너를 저장할 수 있는 용량도 소형화되므로 현상기의 교체 주기가 단축되어 더욱 비경제적이다.

그러므로, 토너만을 별도로 공급받음으로써, 현상기를 제 수명대로 사용할 수 있고, 토너 저장 용량의 제약을 받지 않고 현상기를 소형화할 수 있는 방안이 강구되고 있다. 그 중의 하나로서, 토너가 저장된 토너 카트리지와 현상기를 분리하여, 토너를 다 사용한 후에는 토너 카트리지를 현상기에서 분리한 후 토너가 만충된 새 토너 카트리지로 교체함으로써, 현상기는 그 수명을 다할 때까지 지속적으로 사용하고, 현상기의 크기는 충분하게 소형화하는 방안이 있다.

현상기에 착탈 가능하게 결합되는 토너 카트리지는, 현상기에 장착시 토너 공급로가 개방되어야 하고, 현상기에서 분리시 토너 공급로가 폐쇄되어야 한다. 이 토너 공급로를 개폐하는 수단은, 토너의 원활한 공급 성능을 보장하면서, 아울러 토너의 주위 비산을 방지하기 위한 충분한 기밀성을 제공하여야 한다.

본 발명이 기술적 과제는 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 현상기의 소형화와 함께 소모품 비용을 절감할 수 있도록 현상기와 별도로 마련된 토너 카트리지에 있어서, 토너의 원활한 공급과 충분한 기밀성을 제공하는 토너 공급로 개폐 수단을 구비한 토너 카트리지를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 토너 카트리지는,

전자사진방식 현상기에 착탈 가능하게 결합되는 토너 카트리지에 관한 것으로서,

내부에 저장된 토너를 상기 현상기로 공급하는 제1 배출구를 구비하는 토너 저장통;

상기 토너 저장통에 슬라이딩 가능하게 마련되며, 상기 토너를 상기 제1 배출구로 배출하는 제2 배출구가 형성되고, 상기 토너 저장통의 장착시 상기 제1 및 제2 배출구가 연결되는 개방위치로 이동되는 셔터부재;

상기 토너 저장통의 분리시 상기 제1 및 제2 배출구가 어긋나서 폐쇄되는 폐쇄위치로 상기 셔터부재를 탄력적으로 복귀시키는 탄성부재; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 토너 카트리지는,

상기 토너 저장통의 내부에,

상기 저장된 토너를 교반하는 교반기;

회전하면서 상기 저장된 토너를 상기 제2 배출구로 밀어내는 오거; 를 더 구비하는 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 상기 셔터부재는,

일측이 상기 오거에서 공급되는 토너의 유입을 위하여 열려있고 타측은 막혀있는 파이프 형상이며, 측벽에 상기 제2 배출구가 형성된 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 상기 토너 저장통은,

상기 셔터부재가 삽입되며 측벽에 상기 제1 배출구가 형성되는 가이드 실린더를 더 구비하는 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 상기 토너 카트리지는,

상기 토너가 상기 제1 및 제2 배출구를 모두 통과한 경우에 한하여 현상기로 배출되도록 상기 셔터부재 및 상기 토너 저장통의 연결부분에 마련되는 밀봉부재; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 첨부도면에 도시된 바에 국한되지 않고, 동일한 발명의 범주내에서 다양하게 변형될 수 있음을 밝혀둔다. 아울러, 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 토너 카트리지가 장착된 전자사진방식 화상형성장치의 측단면도이다. 이를 참조하면, 인쇄매체(P)에 화상을 인쇄하는 인쇄유니트(101)와, 상기 인쇄된 화상을 인쇄매체(P)에 정착시키는 정착기(175)가 도시된다. 인쇄유니트(101)는 대전유니트(139), 노광유니트(110), 감광체(130), 현상기(120), 중간전사벨트(150), 전사롤러(170)를 포함한다. 컬러 화상을 인쇄하는 경우, 인쇄유니트(101)는 블랙(K:black) 시안(C:cyan) 마젠타(M:magenta) 옐로우(Y:yellow) 색상의 토너가 수용된 4개의 현상기(120)를 구비한다. 블랙(K:black) 시안(C:cyan) 마젠타(M:magenta) 옐로우(Y:yellow) 색상의 토너가 저장된 4개의 토너 카트리지(200)는 4 개의 현상기(120)에 각각 착탈 가능하게 장착된다. 토너 카트리지(200) 는 현상기(120)에 수용된 토너를 보충한다.

대전유니트(139)가 감광체(130) 표면을 균일한 전위로 대전시킨다. 예를 들면, 노광유니트(110)는 옐로우(Y:yellow)색상의 화상정보에 대응되는 광을 감광체(130)에 주사하여 옐로우 색상의 정전잠상을 형성한다. 현상유니트(140Y)는 정전잠상을 현상하여 옐로우 색상의 토너화상을 형성한다. 이 토너화상은 중간전사벨트(150)로 전사된다. 동일한 방법으로 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 토너화상이 중간전사벨트(150)에 순서대로 중첩 전사되면, 중간전사벨트(150)에 완전한 컬러 토너화상이 형성된다.

인쇄매체(P)는 픽업롤러(180)에 의해 급지카세트(105)로부터 인출되어 피드롤러(181)에 의해 중간전사벨트(150)와 전사롤러(170)의 대향면으로 이송된다. 중간전사벨트(150)에서 인쇄매체(P) 쪽으로 상기 토너화상이 전사된다. 인쇄매체(P)에 전사된 토너화상은 정착기(175)로 정착된다. 정착기(175)는 가압롤러(770)와 가열롤러(760)를 구비하며, 열과 압력을 가하여 토너화상을 인쇄매체(P)에 정착시킨다. 적어도 하나의 배출롤러(179)는 인쇄 완료된 인쇄매체(P)를 인쇄유니트(101) 외부로 배출한다. 배출된 인쇄매체(P)는 배지대(102)에 차례대로 적재된다.

도 1에는 인쇄매체(P) 1매 분량의 화상 인쇄를 위하여 대전, 노광, 현상이 4개의 색상별로 각각 이루어지고 중간전사벨트(150)가 구비되는 4 패스 방식의 컬러 전자사진방식 화상형성장치가 도시되지만, 본 발명에 따른 화상형성장치의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 도시되지는 않았지만, 흑백 화상형성장치는 1개의 현상기와 1개의 감광체를 구비하고, 싱글 패스(Single-Pass)방식의 컬러 화상형성 장치는 4개의 현상기와 4개의 감광체를 구비하며, 2 패스(2-Pass) 방식의 화상형성장치는 2개의 현상기와 1개의 감광체를 하나의 유니트로 볼 때 2 개의 유니트를 구비한다.

도 2는 본 발명에 따른 토너 카트리지(200)와 현상기(120)의 조립 방법을 도시한 사시도이다. 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 현상기(120) 각각은 현상기 토너 구멍(127)을 구비한다. 토너 카트리지(200)는 색상별로 현상기(120) 각각에 착탈 가능하게 결합된다. 일 실시예로서 셔터캠(128)은 현상기(120)에 구비되지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 셔터캠(128)은 토너 카트리지(200)의 장착시 셔터부재(280, 도 3 참조)를 밀어서 개방위치로 이동시킨다.

도 3은 본 발명에 따른 토너 카트리지(200)의 분해 사시도이다. 이를 참조하면, 토너 저장통(240), 셔터부재(280), 탄성부재(285)가 도시된다.

토너 저장통(240)은 현상기(120)에 착탈 가능하게 결합되며 그 내부에 토너(T)를 저장한다. 저장된 토너(T)가 모두 소모되면 새 것으로 교체된다. 토너 저장통(240)은 내부에 저장된 토너(T)를 현상기 토너 구멍(127)으로 공급하는 제1 배출구(291)를 구비한다. 토너 저장통(240)은 교반기(250)를 구비하여 내부에 저장된 토너(T)가 굳지 않도록 교반시킨다. 토너 저장통(240)은 내부에 저장된 토너(T)를 셔터부재(280)로 밀어내는 오거(270)(auger)를 구비한다. 오거(270)의 형상으로서, 도시된 바와 같은 스크류 형상은 물론, 도시되지 않은 코일 스프링 형상도 가능하다. 토너 저장통(240)은 셔터부재(280)를 이동 가능하게 삽입하는 가이드 실린더를 구비한다. 가이드 실린더(290)는 셔터부재(280)의 슬라이딩을 가이드하며, 그 측벽에 제1 배출구(291)를 구비한다.

셔터부재(280)는 토너 저장통(240)에 마련되며, 토너(T)를 배출하는 개방위치 및 토너(T)의 배출을 중지하는 폐쇄위치로 슬라이딩된다. 셔터부재(280)는 오거(270)에 의하여 이송되는 토너(T)를 토너 저장통(240)의 제1 배출구(291)를 통하여 현상기 토너 구멍(127)으로 배출하도록 제2 배출구(281)를 구비한다. 셔터부재(280)는 탄성부재(285)에 의하여 폐쇄위치를 향하는 방향으로 탄성바이어스된다. 셔터부재(280)는 오거(270)로 이송되는 토너(T)의 유입을 위하여 일측이 열려있고, 타측은 막혀있는 파이프 형상이다. 셔터부재(280)의 측벽 소정 위치에 제2 배출구(281)가 마련된다.

토너 저장통(240)을 현상기(120)에 장착하면, 토너 카트리지(200) 외부에 마련된 셔터캠(128)에 밀려서 셔터부재(280)는 개방위치로 이동된다. 셔터부재(280)가 개방위치로 이동되면, 제1 및 제2 배출구(281,291)가 서로 연결되며 교합되고, 오거(270)에 의하여 이송되는 토너(T)가 제1 및 제2 배출구(281,291)를 통하여 현상기 토너 구멍(127)으로 배출된다.

토너 저장통(240)을 현상기(120)에서 분리하면, 셔터캠(128)이 셔터부재(280)로부터 도피되면서 탄성부재(285)의 복원력에 의하여 셔터부재(280)가 폐쇄위치로 탄력적으로 복귀된다. 폐쇄위치에서 제1 및 제2 배출구(281,291)는 서로 어긋난 위치에 존재하며, 토너 저장통(240)에 형성된 제1 배출구(291)는 셔터부재(280)의 외주에 의하여 폐쇄되고, 셔터부재(280)에 형성된 제2 배출구(281)는 가이드 실린더(290)의 내벽에 의하여 폐쇄된다.

토너(T)가 제1 및 제2 배출구(281,291)를 모두 통과한 경우에 한하여 토너 카트리지(200) 외부로 배출되도록, 밀봉부재가 마련된다. 밀봉부재는 셔터부재(280)와 가이드 실린더(290)의 연결부위에 적어도 하나 이상이 개재된다. 셔터부재(280)의 제2 배출구(281)를 통과한 토너(T)가 가이드 실린더(290)의 선단부에 형성된 셔터캠 구멍(298)으로 유출되는 것을 방지하기 위하여 제1 밀봉부재(288)가 셔터부재(280)의 선단부에 마련된다. 셔터부재(280)가 개방위치에 있을 때, 오거(270)에 밀려서 이송되는 토너(T)가 오거 구멍(241)을 통하여 토너 카트리지(200) 외부로 누출되지 않고, 모두 제2 배출구(281) 방향으로 이송되도록 제2 밀봉부재(289)가 셔터부재(280)의 후단부에 마련된다. 제1 및 제2 밀봉부재(288,289)는 가이드 실린더(290) 내부에 삽입되며 토너(T)의 외부 배출 경로가 제1 및 제2 배출구(281,291)를 반드시 통과하도록 제한하여 토너(T)의 외부 비산을 방지한다. 밀봉부재로서 소정의 탄성을 가지면서 기밀성이 양호한 고무, 스펀지 등의 재질이 적당하다.

도 4는 본 발명에 따른 셔터부재(280)의 폐쇄위치를 도시한 측단면도이다. 이를 참조하면, 토너 카트리지(200)가 현상기(120)로부터 분리되면서 셔터캠(128)과 셔터부재(280)가 서로 도피된다. 셔터부재(280)는 탄성부재(285)의 탄성력에 의하여 폐쇄위치로 복귀된다. 토너 저장통(240)에는 전면커버(230)와 후면커버(260)가 조립된다. 전면커버(230)와 토너 저장통(240)의 사이에는 토너(T)의 잔량을 감지할 수 있는 잔량감지보드(미도시)가 설치되어 있다. 잔량감지보드는 토너 저장통(240)에 저장된 토너(T)의 소진여부 및 기타 다른 정보들을 감지한다. 구동기어 (210)는 화상형성장치 본체(101)에 마련된 구동계(미도시)로부터 분리되면서 회전력의 공급이 중단된다. 구동축(220)에 연결된 교반기(250)도 정지된다. 감속기어열(257)로 연결된 오거(270)도 정지된다. 분리된 토너 카트리지(200)가 이동되더라도 제2 배출구(281)가 가이드 실린더(290) 내벽에 의하여 폐쇄되므로 토너(T)는 외부로 누출되지 않는다.

도 5는 본 발명에 따른 셔터부재(280)의 개방위치를 도시한 측단면도이다. 이를 참조하면, 토너 카트리지(200)가 현상기(120)에 장착되면서 셔터캠(128)과 셔터부재(280)가 접촉 간섭된다. 셔터캠(128)을 셔터부재(280)를 개방위치로 밀어서 이동시킨다. 구동기어(210)는 화상형성장치 본체(101)에 마련된 구동계(미도시)에 연결되어 구동력을 공급받는다. 구동축(220), 교반기(250), 오거(270)가 회전하면서 토너 저장통(240)의 내부에 저장된 토너(T)가 제2 배출구(281) 방향으로 이송된다. 서로 교합된 제1 및 제2 배출구(281,291)를 통하여 토너(T)는 현상기 토너 구멍(127)으로 배출된다. 토너 카트리지(200)가 장착된 경우, 토너(T)는 오거(270)에 의한 이송력을 제공받지만, 제1 및 제2 밀봉부재(288,289)가 셔터캠 구멍(298)과 제1 배출구(291) 방향에 존재하는 여러 누출 틈새를 밀봉하므로 토너(T)의 비정상적인 외부 누출이 방지된다. 토너(T)는 제1 및 제2 배출구(281,291)를 모두 통과한 경우에 한하여 토너 카트리지(200) 외부로 배출된다. 제1 및 제2 배출구(281,291)가 겹쳐지면서 관통되는 폭의 크기를 조절하면 현상기 토너 구멍(127)으로 공급되는 토너(T)의 양을 조절할 수 있다. 또한, 감속 기어열(257)의 감속비를 조절하거나, 오거(270)의 리드폭과 형상을 조절하여 토너(T)의 공급량 조절이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 토너 카트리지에 따르면,

첫째, 토너 저장통의 착탈에 의하여 현상기에서 소모되는 토너의 보충이 가능하므로 현상기의 소형화에 유리하며 소모품 유지 비용이 절감되고,

둘째, 셔터부재의 왕복 이동에 의한 제1 및 제2배출구의 겹침 여부에 따라 토너가 배출되므로 토너 카트리지의 장탈착시에 토너의 주위 비산이 방지되며,

세째, 제1 및 제2배출구의 겹침 정도, 오거의 리드폭, 형상, 회전속도의 가감에 의하여 토너의 배출량 조절이 용이하고,

네째, 밀봉부재가 구비되어 토너의 공급성은 물론 충분한 기밀성이 확보된다.

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.

Claims

전자사진방식 현상기에 착탈 가능하게 결합되는 토너 카트리지에 관한 것으로서,

내부에 저장된 토너를 상기 현상기로 공급하는 제1 배출구를 구비하는 토너 저장통;

상기 토너 저장통에 슬라이딩 가능하게 마련되며, 상기 토너를 상기 제1 배출구로 배출하는 제2 배출구가 형성되고, 상기 토너 저장통의 장착시 상기 제1 및 제2 배출구가 연결되는 개방위치로 이동되는 셔터부재;

상기 토너 저장통의 분리시 상기 제1 및 제2 배출구가 어긋나서 폐쇄되는 폐쇄위치로 상기 셔터부재를 탄력적으로 복귀시키는 탄성부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
제 1항에 있어서,

상기 토너 저장통의 내부에,

상기 저장된 토너를 교반하는 교반기;

회전하면서 상기 저장된 토너를 상기 제2 배출구로 밀어내는 오거; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
제 2항에 있어서,

상기 셔터부재는,

일측이 상기 오거에서 공급되는 토너의 유입을 위하여 열려있고 타측은 막혀있는 파이프 형상이며, 측벽에 상기 제2 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
제 3항에 있어서,

상기 토너 저장통은,

상기 셔터부재가 삽입되며 측벽에 상기 제1 배출구가 형성되는 가이드 실린더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 토너가 상기 제1 및 제2 배출구를 모두 통과한 경우에 한하여 현상기로 배출되도록 상기 셔터부재 및 상기 토너 저장통의 연결부분에 마련되는 밀봉부재; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.