KR100487982B1 - 광전도체샤프트에설치되는토너카트리지 - Google Patents

Abstract

토너 카트리지(1)는 중앙 샤프트(47)를 갖는 광전도체 드럼(43)을 포함한다. 샤프트는 카트리지의 측면들로부터 외부로 연장되기 때문에 프린터 안의 V-형태 로케이터(301) 상에서 낮아질 수 있다. 호퍼(61), 토너 부가 롤러(45) 및 디벨롭퍼 롤러(43)의 조립체는 스프링들(132a, 132b)을 통해 광전도체 드럼을 이송하는 조립체에 부착된다. 호퍼 조립체는 프린터로부터 하방으로 눌려지는 부재를 수용하는 중앙 위치결정 표면들(29a, 29b)과 프린터에서 롤러들과 접촉하는 편평한 가로대들 (161a, 133a)을 가지며, 이는 드럼을 확실하게 위치시키면서 드럼과 디벨롭퍼 롤러 사이의 접촉을 조정할 수 있게 한다. 커버 조립체는 또한 프린터 프레임 상에 위치하는 편평한 위치결정 표면들(449, 451)을 호퍼 부근에 갖는다.

Description

광전도체 샤프트에 설치되는 토너 카트리지

관련 출원의 교차 참조

다음 미국 특허 출원들은 본 출원의 개시에 포함되거나 개시된 대상에 관한 것이다. "Multiple Function Encoder Wheel for Cartridges Utilized in an Electrophotographic Output Device" 명칭의 1996년 2월 16일 출원된 미국 특허 출원 제08/602,648호; 본 출원과 동일자로 출원된 5개의 유용한 출원으로서, "Toner Cartridge with External Planar Installation Guides", "Toner Cartridge with Hopper Exit Agitator", "Toner Cartridge with Housing and Pin Construction", "Toner Cartridge with Heat Shield Shutter", 및 "Venting Plug in toner Cartridge"인 출원, 및 본 출원과 동일자로 출원된 실용신안 출원 "Toner Cartridge for Laser Printer".

기술분야

본 발명은 전자 사진 현상(electrophotographic development)에 관한 것으로서, 특히, 토너 펌프 및 관련 구조를 갖지 않는 토너 카트리지에 관한 것이다.

발명의 배경

본 발명의 양수인은 2가지의 상이한 일반적인 디자인의 토너 카트리지들을 제작하여 상업적으로 판매하고 있다. 대형 레이저 프린터용의 카트리지에는, 알드리히(Aldrich) 등의 미국 특허 제 5,012,289 호와 몰로이(Molloy)의 제 5,101,237호에 개시된 종류의 토너를 계량(meter)하기 위한 펌프가 포함되어 있으며, 이 카트리지의 외부 구조는 크래프트(Craft) 등의 미국 특허 제 5,136,333 호에 개시된 바와 같다. 카트리지 내의 다른 요소들의 세부사항은 변할 수 있다.

소형 발광 다이오드 프린터에 대해, 카트리지는 베이커(Baker) 등의 미국 특허 제 5,337,032 호에 개시된 것과 같이, 토너 부가 롤러(toner adder roller)를 갖는 레벨보다 아래로 연장되는 토너 호퍼를 가지며, 베이커 등의 미국 특허 제5,331,378 호에 개시된 디벨롭퍼 롤러(developer roller) 시스템용 및 광전도체 롤러용의 독립적인 구동 시스템들을 갖는다.

카트리지는 통상적으로 광전도체의 위치에 직접 기초하는 것이 아니고, 커버또는 프레임 상의 요소들에 의해 위치된다. 본 발명은 주 로케이터(primary locator)로서의 광전도체 드럼의 샤프트와, 프린터의 롤러 부재 상에서 대향하여 위치하는 편평한 가로대(ledge)를 갖는다. 종래의 카트리지들은, 트랙들 상에서 놓여 호퍼 조립체를 하우징과 광전도체 조립체에 접속시키는 적어도 3개의 휠들을 갖는다. 이 휠들은 호퍼 조립체의 디벨롭퍼 롤러와 하우징 조립체의 광전도체 롤러 사이의 접촉력을 조정하기 위해 2개의 조립체들이 이동하는 평면을 규정한다. 카트리지 안에 이 휠들 모두를 갖는 것은 그들이 종이의 경로에 대하여 현상 유닛의 위치 편차를 증가시킨다는 점에서 해롭다. 또한, 거칠게 취급하는 중에, 카트리지의 전방 휠들은 토너의 중량 때문에 파손되는 경향이 있다.

본 발명은 감광성 롤러를 포함하는 토너 카트리지에 대한 것으로, 이 카트리지의 중앙 축은 후방 로케이터에 수직 및 정면에서 프린터에 의해 접촉되어 막히지 않도록 연장한다. 호퍼 및 디벨롭퍼 롤러 조립체는 스프링 힘에 의해 커버 조립체에 부착된다. 커버 조립체는 프린터로부터 아래쪽으로 누르는 부재를 수용하기 위해 그 중앙 영역에 긴 표면들을 갖는다. 호퍼 및 디벨롭퍼 롤러 조립체는 프린터 내의 롤러들 상에 얹혀진 편평한 가로대들이 있기 때문에, 감광성 롤러와 디벨롭퍼 롤러간의 접촉을 조정할 수 있게 된다. 광전도성 롤러와 통합된 커버 조립체는 광전도성 롤러를 포지티브하게 위치시키는 프린터의 프레임 상에 위치하는 호퍼 근방에 위치된 표면을 갖는다.

2개의 정면지지 휠들은 2개의 조립체들간의 측방향 이동 평면을 형성하며, 프린터 안에 있게 되고, 이들 롤러를 수용하기 위하여 호퍼 상에 편평한 표면들을 갖는다. 디벨롭퍼 유닛의 하부측은 매체 경로의 일부이기 때문에, 호퍼 조립체의 기준을 프린터로 하면 매체 경로의 위치 정확도가 향상된다. 카트리지는 거칠게 다루는 것을 견디게 되어 있지만, 앞서의 카트리지들의 대응하는 전방 휠들은 파손되는 경향이 있다. 휠들 및 그 설치 비용이 카트리지로부터 제거된다는 것이 작은 장점이다.

본 발명의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 설명된다.

독립식(self-contained)의 제거 가능한 프린터 카트리지(1)가 상부 및 좌측후방에서 본 사시도로 도 1에 도시되어 있다(핸드 그립들(3a, 3b)은 정면으로 간주되고 피봇(pivot)된 상부 셔터(5)를 갖는 측면이 상측으로 간주된다.)

예시를 위해, 도 1은 그 개방 위치로 하방으로 피봇된 상부 셔터(5)와, 그 개방 위치로 후방 및 상방으로 피봇된 하부 셔터(7)를 도시한다. 실제 작동에서, 이 위치들은 카트리지(1)가 후술되는 바와 같이 설치된 프린터나 다른 장치의 상호작용에 의해 도달된다.

카트리지(1)를 프린터에 쉽게 삽입하고 이러한 삽입을 안내하기 위해, 카트리지(1)는 좌측 안내 날개부(9a)와 우측 안내 날개부(9b)를 갖는다. 안내 날개부들(9a, 9b)은 바닥(9aa)이 하방으로 확장된 정면 근방을 제외하고는, 비교적 큰 원의 원호들로 형성되는 얇은 평면들이다. 안내 날개부들(9a, 9b)은, 기술되는 이 특정 실시예에서, 단지 표본 카트리지(1)가 설치되는 특정 프런터에서 갖는 폭을 수용하기 위해 우측 안내 날개부(9b)보다 좌측 안내 날개부(9a)가 넓은(측방향으로 더 연장됨) 것을 제외하면, 서로에 대한 미러 이미지들(mirror images)이다.

본원에서 설명하는 실시예에서, 하부 셔터(7)는 좌측 상부 액츄에이터 링크아암(11a) 상의 좌측-후방 커버(31a)와, 셔터(7)의 반대쪽 측면 상에 위치하는 우측 상부 액츄에이터 링크 아암(11b) 상의 후방 커버(도시되지 않음)로부터 피봇된다. 각 링크 아암(11a, 11b)은 액츄에이터(13a, 13b)와 각각 일체이며, 이 액츄에이터 각각은 각 안내 날개부들(9a, 9b) 상에서 연장하는 직사각형 액츄에이터 표면(13aa, 13bb)을 갖는다.

상부 액츄에이터 링크(11a)와 하부 링크(15a)에 피봇된, 하부 셔터(17a)의 측면과 피봇된 하부 셔터 링크(15a)는 종래기술의 4개의 바아 링크기구(bar linkage)를 이루어 액츄에이터(13a) 회전에 응답하여 셔터(7)의 회전을 제공한다. 코일 스프링(19a) 후방 단부는, 카트리지(1)가 프린터나 다른 장치 안으로 삽입되지 않을 때 셔터(7)가 바이어스(bias)되어 폐쇄되도록 링크 아암(11a)의 하부 후크(11a)에 접속된다. 코일 스프링(19a)의 전방 단부는 액츄에이터(13a) 아래의 상부구멍(31aa)에 접속된다. 이 부품들의 미러 이미지(도 3 참조)가 반대쪽 단부에서도 존재하며, 대응하는 부분은 "b" 문자를 붙여 동일한 번호로 표기될 것이다.

카트리지(1)가 프린터에 설치될 때, 액츄에이터 표면들(13aa, 13bb)은 프린터의 짝을 이루는 표면들(mating surfaces)에 의해 하방으로 눌려져, 도 1에 도시된 바와 같이 각각 날개부들(9a, 9b) 위쪽 위치까지 눌려진다.

카트리지(1)는 구멍들(3aa, 3bb)을 통해 작업자가 그립들(3a, 3b)을 잡아 삽입하고, 카트리지(1)를 카트리지가 설치되는 프린터(291)(도 10)의 후방을 향하여 셔터(5) 방향으로 이동시킨다. 구멍들(3aa, 3bb)에서는 제외하고, 그립들(3a, 3b)아래로 카트리지(1) 폭을 따라 이격된, 일련의 상부로 확장된 리브들(21)은, 구멍들(3aa, 3bb)이 작업자의 손가락이 그립들(3a, 3b)을 잡기 위한 공간을 제공하는 장점(strength)을 제공한다. 좌측에는 비교적 넓고, 상부로 연장하는 탭(23)이 있다. 본 발명에서 기술되는 본 발명의 실시예와 예시적인 프린터의 바람직한 조합에서, 탭(23)의 상부는 프린터의 물리적 감지 스위치와 상호작용하여 카트리지(1)가 설치된 것을 검출한다.

그 상부에 그립들(3a, 3b), 리브들(21) 및 탭(23)이 일체로 형성되는 정면커버(25)는 후술되는 바와 같이 별개의 토너 호퍼 상부에 존재한다. 클리너 챔버(27)의 상부 커버는 셔터(5) 후방에 있다.

날개부들(9a, 9b) 바로 안쪽에는 긴 로케이터 표면들(29a, 29b)이 돌출되어 있으며, 이 표면에 프린터에 의해 압력이 가해져 카트리지(1)가 설치될 때 카트리지(1)의 토너 메커니즘(toning mechanism)을 확실하게 제위치에 위치시킨다. 로케이터 표면들(29a, 29b), 날개부들(9a, 9b) 및 날개부(9a) 아래의 후방 커버(31)는 클리너 하우징(27)과 일체로 형성된다. 또한 이 요소들은 좌측면의 외측 커버(33)와 그립들(3a, 3b)을 갖는 정면 커버(25)와 일체로 형성되며, 정면 커버(25)의 길이와 일반적으로 동일하게 길이를 갖는다. 커버(33)는 그 상부에서 U-형태의 하우징(35)을 갖는다. 하우징(35)은 후술하는 바와 같이 스페이서 스터드(37a)를 잡아주고, 커버(33)의 상부 정면 근방에 조립체 구멍(39a)이 있고 커버(33) 하부 정면근방에 스프링-홀딩 구멍(spring-holding hole)(39b)이 있다.

커플러(41)는 디벨롭퍼 롤러(43)(도 1에 도시되지 않음)와 토너 부가 롤러(45)(도 1 에 도시되지 않음)를 회전 구동시키기 위해 올드햄(Oldham) 커플러를 포함하는 프린터로부터의 구동 요소를 수용한다. 커플러(41)의 후방에는 광전도체 드럼(49)(드럼은 도 1에 도시되지 않음)의 샤프트(47)가 있다.

도 2는 내부 요소들을 도시하기 위해 상부 근처에서 절개된 카트리지를 상부 좌측 정면에서 본 사시도이다. 바로 정면에는 도 2에 도시된 바와 같이 작동 중에 시계 방향으로 회전되는 패들(paddle)(63)을 갖는 원통형 토너 호퍼(61)가 있다. 패들(63)은 외측 토너 이동 바아(63a)를 가지며, 이 바아는 후술되는 바와 같이 삽입되는 좌측 부분(63aa)을 제외하고는 호퍼(61)의 폭에 걸쳐 연장한다. 카트리지가 작동을 위하여 프린터에 설치될 때 호퍼(61)의 후방 벽(61a)은 호퍼(61) 전체 높이의 약 1/3에서 편평한 표면(61aa)으로서 종결된다(특히, 호퍼(61)는 106mm 직경을 갖고 호퍼(61)의 최하부점으로부터 후방 벽(61a)의 최고점 표면(61aa)과 만나는 수평 평면까지의 수직 거리는 35.3mm이다). 후방 벽(61a)의 상부면(61aa)은 얇고 편평하며 그 주형(mold)으로부터 성형된 부분의 제거를 용이하게 하기 위하여 호퍼(61)로부터 약간 하방으로 기울어진 각도를 갖는다. 교반기 바아(65)로부터의 연장부(65a)는 상부 벽(61aa) 상에 놓여 상부 벽(61aa)보다 약간 위쪽에 바아(65)를 위치시키는 현수된 탭(depending tab)(65b)(도 9)을 갖는다. 연장부(65a)는 상부 벽(61aa)을 지나 패들(63)의 바아(63a)가 회전할 때 연장부(65a)와 만나게 되는 위치까지 연장된다. 토너를 배출하는 표면(61aa)에 대향하는 표면(61aaa)은 편평하며, 카트리지(1)가 작동을 위하여 프린터에 설치될 때 수직으로부터 약 50도가 된다. (도 9에서 최적으로 도시됨)

후방 벽(61a)의 바로 뒤쪽에 위치된 수직 리브들(67)은 호퍼(61) 상부로부터 약 1/3 아래에 형성된 상부 벽의 보강재들이다. 패들(63)의 토너 이동 바아(63a)는 후방 벽(61a)의 상부와 상부 벽(69)의 시작부가 토너를 호퍼(61)로부터 카트리지(1)의 토너 메커니즘까지 후방으로 전달하기 위한 개구를 형성하는 곳을 제외하고는 호퍼(61)의 측면들에 매우 근접하게 위치된다. 이것은 도 9에 가장 잘 도시되어 있다.

도 2에는, 커플러(41)가 직접 부착된 디벨롭퍼 롤러(43)의 작은 부분이 리브들(67)을 지나 도시된다. 디벨롭퍼 롤러(43)는 광전도체 드럼(49)과 접촉되며 평행하다. 클리너 챔버(27)는 보강 부재들이며 챔버(27) 안에서 토너의 불균형된 축적을 제한하는 부재들인 이격된 수직 내부 배플들(baffles)(71)을 갖는다. 현상(developing) 중에 전사되지 않는 토너는 클리닝 블레이드(73)에 의해 광전도체 드럼(49)으로부터 긁어내어지며(scraped), 클리닝 블레이드는 수직 패널(73a)에 장착되고, 수직 패널은 강도를 증대시키기 위해 수평 보강판(horizontal gusset)(73aa)을 갖다. 도 3에 도시된 바와 같이, 패널(73a)은 대향 측면들 상에 수직 칼럼들(75a, 75b)(도 2 참조)을 갖는 지지 부재(75)에 장착된다. 패널(73a)은 수직 칼럼(75a)에 대한 스크류(77b)와 수직 칼럼(75b)에 대한 스크류(77b)에 의해 수직 칼럼들(75a, 75b)에 장착된다.

도 3은 카트리지(1)의 내부 구성을 도시하기 위해 클리너의 일부가 제거되고 다른 커버 요소들이 제거된 상부 우측에서 본 도면이다. 고체의 강봉 보조 블레이드(solid, steel-bar doctor blade)(91)는 디벨롭퍼 롤러(43)와 평행하게 연장하여 압력하에서 디벨롭퍼 롤러와 접촉한다. 블레이드(91)는 토너 부가 롤러(45)쪽으로 수직으로부터 약 20도 각도로 디벨롭퍼 롤러(43)와 접촉한다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 보조 블레이드(91)에는 금속 전기 접촉부(93)가 있고, 토너 부가 롤러(45)에는 금속 전기 접촉부(95)가 있고, 디벨롭퍼 롤러(43)에는 금속 전기 접촉부(97)가 있다. 접촉부들의 외부 단추들(93a, 95a, 97a)은 카트리지(1)가 설치될 때 프린터 안에서 금속 접촉부들에 대해 지지되어, 전기 접촉부가 프린터로부터 전위들을 받아들이게 된다.

카트리지(1)의 현상 시스템은 본 발명의 양수인에 의해 판매되는 옵트라(Optra) 브랜드 패밀리의 것과 실질적으로 매우 유사하다. 이 패밀리의 프린터에서와 같이, 토너 부가 롤러(45)는 강철 샤프트에 부착된 전도성 스폰지 재료이며, 디벨롭퍼 롤러(43)는 강철 샤프트에 부착된 반도체 재료이다. 카트리지(1)가 작동을 위하여 프린터에 설치될 때, 카트리지(1)는 일반적으로 도 3에 도시된 바와 같이 배향(oriented)되며, 토너 부가 롤러(45)의 최하부면을 포함하는 수평면은 호퍼(61)의 최하부점으로부터 22.6mm 위에 있다.

토너 부가 롤러(45) 및 디벨롭퍼 롤러(43)는 호퍼(61)의 단부 부재들(99, 101)(도 4)의 후방 연장부들(99a, 101a)(도 4 참조)에 저널-지지(journaled)된다. 교반기(65)는 연장부(99a)에 평행하게 되는 굴곡부(65aa)를 가지며, 여기서 핀(103a)으로 연장부(99a)에 피봇된다. 패들(63)이 회전함에 따라, 바아(63a)가 연장부(65a)에 접촉하게 되어, 교반기(65)가 핀(103a) 주위를 상방향으로 회전하게 된다. 그 다음에, 교반기(65)는 토너를 제거(dislodging)하기 위해 중력하에서 후방벽(61a) 근방으로 복귀되며, 다르게는 바깥 표면(61aaa)(도 9 참조) 상에 축적되는 경향이 있다.

도 4는 커버 요소들을 제거하여 호퍼(61)의 단부 부재들(99, 101)과 그 연장부들(99a, 101a)을 보다 상세하게 도시하는 상부 우측 후면도이다. 단부 부재(101)는 스페이서 스터드(37b)와 일체이다. 스터드(37b)의 정면과 그 하부에는 스프링 장착 포스트(131b)가 있고, 이 포스트에는 스프링(132b)의 한 단부가 장착되며, 스프링(132b)의 타 단부는 구멍(242)(도 20 에 최적으로 도시됨) 위에 장착된다.

또한, 단부 부재(101)는 수직 차폐벽(133)과 일체이며, 수직 차폐벽은 후방 및 하방으로 연장하여 인코더 휠(135)을 물리적으로 보호하는 장벽을 제공한다. 벽(133) 하부는 카트리지(1)가 설치될 때 프린터로부터 위치결정 롤러(locating roller)를 수용하는 편평한 접촉 표면(133a)을 형성한다. 인코더 휠(135)은 윈도우(135a)의 위치를 감지하여 카트리지(1)가 설치되는 프린터에 호퍼(61) 내의 토너의 양에 대한 정보를 제공하기 위해 비틀림 항복 부재(torsional yield member)를 갖는 패들 기어 조립체(paddle gear assembly)(163)(도 5)를 통해 패들(63)에 링크된다. 또한, 다른 윈도우들(135b)은 다른 정보를 제공하며, 보다 넓은 윈도우(135c)는 홈 기준 위치(home location reference)를 제공한다. 차광 선택 라벨들(136)은 윈도우(135b, 135c) 사이에 위치되며, 일련의 윈도우들(135b)을 차단하여 휠(135)상의 정보를 맞춘다(customizing). 인코더 휠(135)의 작동 및 상세한 것은 그 명칭이 "전자 사진식 출력 장치에 사용되는 카트리지용 다기능 인코더 휠(Multiple Function Encoder Wheel for Cartridges Utilized in an Electrophotographic Output Device)"인 1996년 2월 16일자로 출원된 미국 특허 제 5,634,169 호(출원번호 제 08/602,648 호)에 개시되며, 본 명세서의 기술 내용에는 공헌을 하는 것이아니다.

도 4는 호퍼 연장부(101a)로부터 수직으로 연장하는 플로어(floor)(137)에 의해 지지되는 전기 접촉부들(93, 95, 97)을 도시한다. 수직 리브들(139)은 플로어 (137)로부터 접촉부(93, 95, 97) 사이에서 연장하여 플로어(137)를 보강한다.

장착 롤러(141a)는 호퍼 연장부(99a)에 저널-지지되고, 병렬 장착 롤러(141b)는 호퍼 연장부(101a)에 장착된다. 롤러들(141a, 141b)은, 설명되는 바와 같이, 카트리지(1)의 커버 표면들 내부와 접촉한다. 호퍼(61)의 표면들(133a, 161a)(도 5)은 후술하는 바와 같이 프린터 안의 롤러들 상에 위치한다.

호퍼 단부 부재(101)는, 단단히 끼워 맞춰지고 탄력성이 있으며 원통형인 플러그(143)를 수용하는 개구를 갖는다. 플러그(143)를 설치하기 전에, 이 개구 구멍을 통해 토너가 호퍼(61)로 로딩되고 그 다음에 플러그(143)가 구멍을 밀봉한다.

광전도체 롤러(49)는 그 우측 단부에, 카트리지(1)가 프린터에 설치될 때 프린터의 롤러를 구동하는 전사 롤러 구동 기어(145)를 갖는다.

도 5는 호퍼(61)의 부재들(99, 99a)의 외부를 보다 상세히 나타내기 위하여 커버 요소들이 제거된 상부 좌측 후면도이다. 스페이서 스터드(37a)가 단부 부재(99)와 일체이다. 스터드(37a)의 정면부와 그 하부에는 스프링(132a)의 일 단부가 장착되는 스프링 장착 포스트(131a)가 있으며, 스프링의 타 단부는 부재(431)(도 19)의 구멍에 장착되며, 상기 부재는 커버(33)(도 2)의 내부 연장부이다.

또한, 단부 부재(99)는 수직 차폐벽(161)과 일체이며, 이 차폐벽은 하방과 후방으로 연장되어 비틀림 패들 기어 조립체(torsional paddle gear assembly)(163)를 물리적으로 보호하는 장벽이 된다. 벽(161)의 하부는 카트리지(1)가 설치될 때 프린터로부터 위치결정 롤러를 수용하기 위한 편평한 접촉 표면(161a)을 형성한다. 패들 기어 조립체(163)의 상세한 것은 본 발명의 일부분이 아니며, 미국 특허 제 5,634,169 호인 상술한 특허 출원번호 제 08/602,048호에 상세하게 기술되어 있다.

광전도체 드럼(49)의 단부와 일체인 기어(49a)는 카트리지(1)가 프린터에 설치될 때 프린터에서 맞물린 기어(meshing gear)로부터 동력을 받는다. 커플러(41)는 디벨롭퍼 롤러(43)와 일체이고 공전 기어(165)를 구동시키며, 이 공전 기어가 토너 부가 롤러(45)와 일체인 기어(167)와 맞물려 토너 부가 롤러(45)(도 3)를 구동시킨다. 커플러(41)는 바람직하게는 프린터 안의 단일 모터로부터 동력을 받지만, 드라이브로부터 드럼(49)까지 분리된 프린터 내의 드라이버로부터 동력을 받는다.

기어 조립체(167)는 복식 기어(compound gear)(169) 중 큰 기어를 구동한다. 기어(169)는 복식 기어(171) 중 큰 기어를 구동하며, 기어(171)는 패들 기어 조립체(163)를 구동한다. 기어들(165, 169)이 장착된 기어 플레이트(173)는 스크류(175)를 장착함으로써 호퍼 연장부(99a) 상에 장착된다.

도 5는 도 3에 도시된 것과 반대쪽의 교반기(65)의 단부를 도시한다. 그 단부는 핀(103b)으로 연장부(101a)에 피봇될 때 단부 부재(101)의 연장부(101a)와 평행하게 되는 굴곡부(65bb)를 갖는다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 포함하는 카트리지를 계속 상세히 설명하면, 도 6은 도 2와 유사하게 상부 근방에서 절단된 상부 우측 후면도를 도시한다. 도 6은 판 스프링(leaf spring)(191)의 바이어스 아래에서 디벨롭퍼 롤러(43) 상에서 눌리도록 장착된 보조 블레이드(91)의 장착에 관하여 더욱 상세히 예시한다. 블레이드(91)는 탭(361)(도 14에 최적으로 도시됨)에 의해 좌측 후방에 위치되며, 보조 블레이드(91) 좌측면을 유지하기 위해 전후 장벽(front and back barrier)들을 형성하는 호퍼 단부 부재(99)의 연장부(196a)(도 12)에 의해 후방에 위치된다. 유사하게, 우측면에서, 후방 연장부(365)(도 13에 최적으로 도시됨)와 정면 연장부(366)(도 13)를 포함하는 연장부(101a)로부터의 2개의 표면들은 보조 블레이드(91)의 좌측을 유지하는 케이지와 대칭인, 보조 블레이드(91)의 우측을 잡아주는 정면부와 후면부를 형성한다. 블레이드(91)의 상부는 스프링(191)에 의해 유지된다. 보조 블레이드(91)의 상부에 걸친 부착 테이프(192)는, 종래와 같이, 밀봉을 위하여 벽(69)(도 2)의 인접 수평 에지를 연결(bridge)한다.

스프링(191)은 무딘 단부들(191a, 191b)을 가지며, 이 단부들은 중앙으로부터 이격되어 있고, 블레이드(91)와 접촉하여 디벨롭퍼 롤러(43) 상에 하향으로 바이어스시킨다. 리브들(67)과 일체인 중앙 가로대(197)는 스프링(91)의 중심을 수용하는 공동(cavity)을 형성한다. 스프링(191)의 중앙 부분과 대향되며 리브들(67)과 일체로 형성된 수평 가로대들(199a, 199b)은 스프링(191)이 전방부를 향하여 이동하는 것을 방지하기 위한 수평 장벽들이다. 바람직하게, 선적 중에 발생될 수도 있는 카트리지(1)의 거친 취급을 가능하게 하기 위해서, 고체의 상부 정지 부재들(도시되지 않음)이 가로대들(199a, 199b)과 측면들(99a, 101a)의 각 측면 상의 이중측면 접착제에 의해 각각 부착된다. 이들은 블레이드(91)의 0.18mm 상부에 이격되고, 따라서, 거칠게 취급되는 동안에도 블레이드(91)와 접촉한다.

도 6은 또한 부재들(99a, 101a) 각각과, 지지 장착 롤러들(141a, 141b)(도 5) 각각의 연장부들로서 성형된 포스트들(141aa, 141bb)을 도시한다.

도 7은 카트리지(1)를 외부에서 본 상태의 하부 좌측 정면도를 도시한다. 호퍼(61)의 뒤쪽을 따라 형성된 일련의 수평 함몰부들(221)은 손가락이 개구(3aa, 3bb)를 통해 카트리지를 잡을 때 엄지손가락을 위한 거친 표면을 제공한다. 호퍼(61)의 하부와 일체인 일련의 비교적 긴 수직 리브들(223)은 종이 및 다른 매체의 안내부들로서 작용하며, 리브들(223) 사이와 리브들(223)의 시작부의 후방에 위치된 일련의 보다 짧은 리브들(225)은 리브들(223, 225) 바로 뒤에 위치된 광전도체드럼(49)과 매체가 만나게 될 때 매체가 걸리는(snag) 것을 방지한다. 드럼(49)을 지나, 매체는 셔터(7) 하부에 위치된 부가의 매체 안내 리브들(227)과 만난다. 도 7은 공전 기어(165)와 기어(167)를 명확하게 볼 수 있게 한다.

도 8은 카트리지(1)를 외부에서 본 상태에서 하부 우측 후면도를 도시한다. 이것은 확장된 정면 부분(9bb)이 구비된 우측 안내 날개부(9b) 전체를 도시한다. 도 8은 도 6에서 제외된 우측 커버 요소들을 도시한다. 정면 하부 커버부(241)는 인코더 휠(135)의 대부분을 덮으며 조립을 용이하게 하기 위하여 액세스 구멍(243)과 액세스 개구(244)(도 20에 최적으로 도시됨)를 갖는다. 커버부(241)는 스프링(132b)(도 20)이 포스트(131b)(도 4)와 구멍(242)(도 20에 최적으로 도시됨) 사이로 연장할 수 있는 공간을 제공하기 위하여 외측으로 약간 층진다(stepped), 일반적으로, 커버부(245)는 카트리지(1)의 나머지 상부 정면을 덮는 커버부(241)의 상부 및 정면이며 일체로 형성된다. 커버부(245)는 그 상부에 스페이서 스터드(37b)를 트랩(trap)하는 U-형태의 하우징(247)을 갖는다. 광전도체 드럼(49)의 상부 영역의 반대쪽의 커버부(245)의 후방부에는, 카트리지(1) 작동 중에 광전도체 드럼(49)을 냉각시키기 위하여 공기가 통과되도록 개방되는 제 2 직사각형 채널(249a)과 최종 직사각형 채널(249b)이 구비된 직사각형 채널들(249)이 위치된다.

본 발명의 이 특정 실시예의 가장 후방부(251)는 셔터(7)에 링크들(11b, 17b)을 장착한다. 통로(249a, 249b) 전방 및 하부에 위치된 커버의 하부(253)는 광전도체 드럼(49)의 샤프트(47)를 장착하고, 드럼(49)을 냉각시키기 위하여 공기가 통과하는 2개의 상부 대칭 통기 구멍들(255a, 255b)을 갖는다.

도 9는 교반기(65)가 설치되며 단부 부재(99)가 부착된 호퍼(61)의 중앙 연장부와 중앙부를 형성하는 성형된 플라스틱 부재 하우징(271)의 정면 우측 사시도이다. 또한 이 도면에는 벽(69, 61a) 사이에 형성된 출구 개구가 구비된 원통형 챔버가 형성된 것이 도시된다. 호퍼(61)의 하부 후방부의 삽입부(273)가 프린터 안에서 롤러들에 공간을 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 패들 바아(63a)는 삽입부(273)를 청소하기 위한 삽입부로부터 멀리 떨어진 부분(63aa)을 갖는다.

부재(271)는 그 우측에 슬롯(275)을 갖는다. 상기와 유사한 슬롯이 좌측에도 형성된다. 단부 부재(101)는 짝을 이루는 릿지(ridge)(321)(도 13)를 갖는다. 제조중에 슬롯(275)은 단부 부재(101)의 릿지(321)와 결합되고, 이 둘은 초음파에 의해 생성된 열에 의해 함께 용접된다. 부재(99)는 릿지(322)(도 12)가 부재(271)의 좌측의 짝을 이루는 슬롯(도시되지 않음)에 삽입되어, 부재(271)의 좌측에 동일한 방식으로 용접된다.

교반기 연장부(65a) 상의 노치(277)는 패들 아암(63a)이 연장부(65a)를 넘어서 지나갈 수 있도록 교반기(65)가 충분히 회전할 수 있게 하면서, 교반기(65)가 완전히 전복(turn-over)되는 것을 방지한다.

디벨롭퍼 조립체

하우징(271) 및 그에 부착된 단부 부재들(99, 101)은 토너 호퍼(61)를 형성한다. 연장부(101a)는 토너 부가 롤러(45)와 디벨롭퍼 롤러(43)를 저널-지지한다. 스크류(175)에 의해 연장부(99a)에 부착되는 기어 플레이트(173)는 토너 부가 롤러(45)와 디벨롭퍼 롤러(43)의 반대쪽 단부들을 저널-지지한다. 따라서, 단일 단위조립체(single unitary assembly)는, 디벨롭퍼 롤러(43)를 포함하여 그 후방의 호퍼 (61)로 형성된다.

광전도체 및 커버 조립체

정면 커버(25)의 그립들(3a, 3b), 좌측 외부 커버(33), 후방 벽(31)(도 1), 우측 커버부들(241, 245, 251)(도 8), 날개부들(9a, 9b) 및 클리닝 챔버(27)는 단일로 성형된 부분이다. 광전도체(49)는 그 샤프트(47)가 반대쪽 측면 상에서 커버들을 지나 연장되는 부분에서 저널-지지된다. 셔터(7)는 좌측 커버(31)와 우측 후방 커버(251)에 이동 가능하게 지지된다. 따라서, 단일 단위 조립체는 커버 부재들, 광전도체 드럼(49) 및 셔터(7)로 형성된다.

사용시에, 스프링들(132a, 132b)이 디벨롭퍼 롤러(43)를 소정의 장력으로 광전도체 드럼(49)에 대하여 당기게 된다. 카트리지(1)가 들어 올려질 때, 디벨롭퍼조립체, 광전도체 및 커버 조립체는 스터드(37a)(도 1)가 하우징(35)에 접촉할 때까지 그리고 스터드(37b)(도8)가 하우징(247)에 접촉할 때까지 중력하에 회전되고, 그에 따라 2개의 조립체들을 함께 유지한다.

열 장벽으로서의 하부 셔터

개구되었을 때의 하부 셔터(7)는 클리너 챔버의 모든 하부 표면을 커버한다. 셔터(7)의 재료는 폴리카보네이트이며, 이 재료는 종이가 광전도체 드럼(49)과의 접촉부로부터 후방으로 이동된 이후에 발생되는 고착(fixing) 작업시 열을 편향(deflect)시킨다. 광전도체의 몸체부, 커버 조립체, 호퍼(61), 단부 부재들(99, 101) 및 셔터(5)의 재료는 폴리카보네이트보다 가격이 저렴한 폴리스티렌이다. 폴리카보네이트인 셔터(7)의 부가적인 비용은, 셔터(7)가 클리너(27)를 열에 대하여 보호하여 이 부재를 폴리스티렌으로 할 수 있게 함으로써 정당화된다.

교반기 바아 시스템

카트리지(1)의 토너는 한동안 외란없이 방치되면 정체되어 응집하게 될 수 있는 단일 성분(monocomponent)이다. 토너의 이러한 정체 및 가라앉음(settling)은 레이저 프린터에서 기어열(gear train)과 프린터 모터에 의해 발생되는 작은 진동들에 의해 심화될 수도 있다.

경사진 출구 표면(61aaa)을 거쳐 벽(61a)으로부터 토너를 전달하는데 실패하는 것은 호퍼(61) 내의 단일 성분 토너의 응집 상태, 정체 및 가라앉는 성질 때문이다. 가라앉은 토너의 멈춤각(angle of repose)(즉, 가라앉은 토너가 자신의 중량에 의해 "낙하(fall)"하기 전에 멈추는 표면의 경사 각도)은 90도에 달하거나 이를 초과할 수 있다. 출구 표면(61aaa)은 작동 중에 수직으로부터 대략 50도 각도로 상향으로 경사져(각도 A, 도 9), 토너가 더미(pile)로 쌓여 토너 부가 롤러(45)에 도달하지 않게 할 수 있다. 이것은 빈 카트리지를 사용하는 것과 같은 결과를 가져와서 "결핍(starvation)"이라고 하는, 프린터에 대한 조기 고장(premature failure)을 유발한다. 실험적으로는, 토너가 정체된 더미로 존재하여 토너 부가 롤러(45)에 토너가 전달되지 않도록 하여 결핍이 발생되었을 때, 토너의 호퍼(61) 중의 465그램 용량 중 230그램 만큼이 카트리지(1)의 호퍼(61)에서 발견되었다.

교반기 바아(65)는 토너의 정체 및 고장을 극복하여 토너가 토너 부가 롤러(45)에 전달되도록 한다. 교반기 바아(65)의 주요 기능은 토너 정체 현상을 방지하고, 디벨롭퍼 통(developer sump)의 입구로부터 토너 부가 롤러까지 토너를 전달하여 프린트하는데 있어서의 조기 고장을 방지하는 것이다.

호퍼 패들(63)이 반시계 방향으로 회전할 때(도 3), 이는 회전시 연장부(65a)와 접촉하고 교반기 바아(65)를 들어올리는 지점에 도달한다. 패들(63)은 연장부(65)와 분리될 때까지 교반기 바아(65)를 계속 들어올린다. 이 지점에서, 교반기 바아(65)는 중력때문에 휴지(resting) 위치로 되돌아오며, 토너를 디벨롭퍼 챔버의 입구로부터 토너 부가 롤러까지 이송한다. (개시된 실시예에서는 유용하지 않지만, 떨어지는 것을 완충해주는 연장부(65a) 또는 상부 벽(61aa) 상의 패드가 대안이 될 수 있다. 이러한 패드는 하향 위치에서의 교반기의 위치를 제어하고 탭(65b)을 제거할 수 있게 하는 스페이서로서의 역할도 할 수 있다.)

그 이동 중 상부에서, 교반기 바아(65)는 주요 통 패드(main sump pad)(63)로부터 벗어나며 호퍼 하우징(271)(도 9)의 노치에 도달한다. 노치(277)는 호퍼 패들(63)의 단부를 청소하기 위해 교반기 바아(65)에 공간을 제공하고, 교반기 아암(65)이 과다하게 이동(overtravel)하는 것을 방지하며, 이러한 과다한 이동은 카트리지가 선적되거나, 보관될 때 또는 장치의 외부에서 취급될 때 상부 위치(upposition)에 고정되게 할 수 있다.

상부 위치에서, 교반기 바아(65)는 호퍼 벽(61a) 상에서 거의 수직 벽을 형성한다. 벽(61a) 상의 초기 개구는 약 26.7mm이며, 개구와 마주하는 바아(65)의 높이는 7mm이다. 이것은 토너가 주요 통으로부터 교반기(65)와 경사진 벽(61aaa) 사이로 흐를 수 있는 공간을 허용한다. 또한, 이는 호퍼(61)로부터 토너 부가 롤러(45)까지 과도한 양의 토너가 전달되는 것을 방지하는 일시적인 장벽의 역할을 한다. 교반기 바아(65)가 그 휴지 위치로 떨어질 때, 새롭게 전달된 토너와 벽(61aaa) 상에 놓여있는 정체된 토너 모두가 토너 부가 롤러(45)를 향하여 밀리게 된다. 또한, 교반기(65)의 운동은 디벨롭퍼 롤러 위쪽 및 롤러를 향하는 영역 내의 토너를 보조 블레이드 닙(doctor blade nip)(91)으로 이동하게 하여, 그 체적 내의 토너의 정체와 뭉쳐짐(packing)을 방지하는 것을 돕는다.

교반기(65)는 바람직하게는 스탬핑(또는 레이저 컷팅)에 의해 구현될 수 있으며, 조립 및 작동 중에 교반기 형상을 유지하는 스프링 특성들을 갖는 시트 금속(sheet metal)으로 형성될 수 있다. 바아(65), 연장부(65a) 및 굴곡부들(65aa, 65bb)을 포함하는 전체 부분은 바람직하게는 한 번의 작업으로 모든 형상들을 스탬핑하여 만들어질 수 있다. 바람직한 실시예에 나타낸 바와 같이, 본원에 예시된 바아(65)는, 예를 들어, 약 20그램의 전체 부분이 스탬핑된 교반기 중량에 맞도록 선택된, 토너 부가 롤러와 거의 같은, 예를 들어, 약 220mm의 길이와, 약 7mm의 예시적인 높이와, 1.3mm의 두께를 가질 수 있다. 교반기 바아(65)는 중력에 의해 구동되기 때문에, 중량은 벽(61aaa)을 따라서 정체된 토너를 토너 부가 롤러(45)에 밀어주기에 충분한 구동력을 제공하도록 선택되지만, 상기 중량은 호퍼 패들(63)의 토크 감지 기능에 영향을 주지 않도록 제한된다.

힌지 세그먼트들(65aa, 65bb)과, 핀들(103a, 103b)로부터 교반기 바아(65)까지의 관련 거리는 상부 위치로부터 하부 위치로 떨어질 때 바아(65)에 의해 쓸어지는(sweep) 원호를 결정한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 예를 들어 13.5mm의 피봇 거리는 패들이 바아(65) 하부와 벽(61aa) 사이에 3mm의 갭을 남겨두는 상부위치로부터, 토너 부가 롤러(45)로부터 3mm 위의 하부 위치까지 쓸어낼 수 있게 한다. 이러한 디자인으로, 패들의 중량은 원호에 의해 쓸어내어지는 상기 거리에 걸쳐 토너를 이동시키도록 효과적으로 가해진다. 피봇 거리가 보다 짧아지면 토너를 잡아 이송하기에 거리가 불충분하게 되며, 원호에 의해 쓸어내지는 거리에 걸쳐 토너에 동일한 작용력을 가하기 위해 보다 무거운 패들이 필요하게 된다. 핀들(103a, 103b)은 토너가 축적(buildup)되어 응결되는 것(binding)을 방지하기 위하여 핀들이 부분들(65aa, 65bb)에 끼워지는 구멍들보다 작은 직경(예를 들어, 1mm)을 갖는다.

연장부(65a)는 패들(63)의 작동부(active segment)와 맞물리기에 충분하게 길다. 또한, 연장부(65a)의 길이는 연장부(65a)가 패들 표면의 긁힘을 방지하기 위하여 패들(63)과 먼저 맞물릴 때 패들(63)의 작동부를 덮기(overlap)에 충분하게 길다. 패들이 연장부(65a)로부터 분리되었 때 패들(63)의 긁힘을 방지하기 위해 연장부(65a)의 하부 끝부분(bottom tip)은 작은 반지름(예를 들어, 0.5mm)이 주어진다.

교반기(65)의 탄성력과 전체 길이는 단지 그 일부분을 구부려(deflecting)핀들(103a, 103b) 위에 조립될 수 있도록 한다.

따라서, 교반기 디자인은 토너가 정체되는 것을 극복하고 토너를 호퍼(61)입구로부터 토너 부가 롤러(45)의 작동 영역까지 전달하게 하는 기능을 한다. 교반기(65)와 그 연장부(65a, 65aa, 65bb)는 단일 부품이다. 교반기 바아(65)는 외부로 부터 구동되는 교반기에서 필요로 할 수 있는 외부 기어, 캠 또는 밀봉부를 갖지않고 내부에서 구동된다. 따라서 문제되는 영역들에서 기어 단가, 복잡성, 밀봉, 마찰 및, 토너 누출이 해결된다. 교반기(65)는 과다하게 교반하거나 또는 토너에 손상을 주지 않으면서 정체됨을 방지하고 토너를 이동시키기에 충분하게 빈번히 작동된다. 이러한 디자인은 상승된 위치에서의 과다한 토너 보급을 방지하고 토너 부가 롤러(45)의 영역으로부터 호퍼(61)로 복귀하는 토너를 감소시켜, 토너가 호퍼(61)로부터 토너 부가 롤러(45)를 포함하는 보다 작은 영역까지 전달되는 선입 선출(first-in, first-out)을 향상시킨다.

치수

작동하도록 카트리지가 설치된 상태에서, 디벨롭퍼 롤러(43)와 토너 부가 롤러(45)가 물리는 위치는 수직으로부터 105도이다. 디벨롭퍼 롤러(43)에 대한 광전도체 드럼(49)의 물림 각도(nip angle)는 수직으로부터 95도이다. 상술한 바와 같이, 보조 블레이드는 수직으로부터 20도에서 물린다.

호퍼(61)의 하부로부터 호퍼(61) 근방의 상부면(69)의 에지와 일치하는 수평면까지의 길이는 61,96mm이며, 약 26.7mm(상술된 바와 같이, 하부 표면(61aa)은 35.3mm)의 초기 개구를 만든다. 상부면(69)은 가장 높은 64.34mm 지점까지 약간 상향의 각도를 갖는다.

토너 부가 롤러(45)의 직경은 14mm이고, 그 외주가 호퍼 그 바로 아래의 본체(271)의 바닥에서 1mm 위에 위치된다. 디벨롭퍼 롤러(43)의 직경은 20.11mm이고, 그 외주가 그 바로 아래의 호퍼 본체(271)의 바닥에서 2mm 위에 위치된다. 호퍼(61)의 바닥으로부터 디벨롭퍼 롤러(43)의 바닥과 일치하는 수평면까지의 길이는 23.7mm이고, 토너 부가 롤러(45)의 바닥에 대응되는 길이는 22.6mm이다. 광전도체드럼(49)의 직경은 30mm이다.

롤러들(43, 45) 아래의 본체(271)의 바닥은 본체(271) 외측에서 리브들(225)을 안내하기에 충분한 공간을 제공하도록 6도의 상향 각도이다.

카트리지 설치

도 10은 예시적인 바람직한 실시예를 예로 들어 본원에서 설명한 본 발명의 카트리지가 사용될 수 있는 프린터 내부의 좌측 정면도이다. 카트리지(1)는 정면으로부터 프린터(291) 내의 깊숙한 최종 위치까지 프린터(291)(도 10)에 설치된다. 이를 달성하기 위해서, 안내 날개부들(9a, 9b)이 초기에 만곡된 트랙 상에서 하부트랙(293)에 의해 안내되며, 상기 만곡된 트랙은 레이저 프린트헤드(도시되지 않음) 아래와 급지 요소들(295) 상에서 카트리지(1)를 안내한다.

그 경로는 하향이어서, 카트리지(1)가 삽입되는 동안 중력을 이용하므로, 삽입을 용이하게 한다. 안내부(293)(프린터(291)의 반대쪽 측면 상의 안내부(293)의 미러 이미지이며 도시되지 않음)는 날개부들(9a, 9b)과 동일한 곡률을 갖기 때문에, 날개부들(9a, 9b)이 안내부(293)와 그 대향 안내부를 따를 수 있다.

상부 안내부(297)는 안내부(293)와 평행하다. 안내부(297)는 안내부(293)보다 프린터 안으로 더 연장된다. 안내부(297)의 미러 이미지인 안내부(도시되지 않음)는 프린터(291)의 반대쪽 측면에 있다. 안내부(297)는 카트리지(1) 삽입 중에 액츄에이터 표면(13bb)과 조기에 만나게 된다. 카트리지(1)가 후방으로 이동될 때, (표면(13aa)이 프린터의 좌측면 상의 안내부(297)의 미러 이미지와 만나 회전됨에 따라) 액츄에이터 표면(13bb)은 회전하여 셔터(7)가 열리게 한다. 이와 같은 셔터(7)의 조기 이동은 카트리지(1)의 삽입 말기에 작동된다면 필요할 수 있는 메커니즘과 공간이 필요없게 한다는 점에서 매우 유익하다.

또한 도 10에 도시된 바와 같이, 우측 기준 위치 롤러(299)가 삽입되며, 그위에 카트리지가 삽입되었을 때 접촉 표면(133a)이 놓여진다. 접촉 표면(161a)은 프린터(291)의 반대쪽 측면 상의 동일한 롤러(도시되지 않음)상에 위치된다. 롤러(299)의 후방은 도 11에 상세히 도시된 V-블록(301) 및 관련된 전기 접촉부(302)가있다. 후방에는 직립 러그(upstanding lug)(303)가 있으며, 이 러그는 후술되는 바와 같이 셔터(7)에 접촉하여 열린 상태를 유지시킨다.

카트리지(1)가 삽입되었을 때, 날개부들(9a, 9b)은 안내부들(293, 297), 및 프린터(291)의 반대쪽 측면 상의 미러 이미지인 안내부(도시되지 않음)에 의해 안내된다. 삽입이 계속됨에 따라, 날개부들(9a, 9b)은 하부 안내부(293)(및 그 미러이미지인 안내부)가 떨어지게 하고, 광전도체 드럼(49)의 샤프트(47)가 V-블록(301) 및 프린터(291)의 반대쪽 측면 상의 미러 이미지인 V-블록(도시되지 않음)으로 떨어진다. 현수된 박판 금속 시트(302)(도 11에 측면도로 도시됨)가 V-블록(301)에 의해 안내됨에 따라, 샤프트(47)와 접촉하고 이에 의해 다소 굽혀지게 된다. 이는 작동을 위한 샤프트(47)에의 전위 접속을 생성한다. 카트리지(1)가 V-블록(301) 안으로 떨어질 때, 러그(303)는 셔터(7)에 접촉하여 셔터(7)를 열린 상태로 유지한다. 이렇기 하기 전에, 상부 안내부(297)가 보다 긴 길이를 가지면 셔터(7)를 열린 상태로 유지하기에 충분하다.

이와 같은 최종 위치에서, 카트리지(1)는 기능 요소들에 관하여 보다 정확하게 위치된다. "기준면"이라는 표제 하에 설명되는 바와 같이, 카트리지(1)가 프린터 내에 유지된다.

카트리지(1)를 제거하기 위해서는, 그립들(3a, 3b)을 잡고 위쪽 및 앞쪽으로 강하게 당긴다. 날개부들(9a, 9b)은 안내부들(293, 297) 사이로 다시 들어가며, 카트리지는 자유롭게 당겨질 수 있다.

카트리지 제작

모든 성형 부품은 같은 두께로 된 인접 표면들을 갖기 위한 기술적 요건(냉각 상태에서 뒤틀림(distortion)을 피하기 위함)을 따른다. 따라서, (예를 들어, 도 13에 도시된) 성형된 스터드의 후방에는 부품에 구멍들이 있게 된다. 굽은 선들이 교차하는 도면에서의 원들은 용융된 수지가 (예를 들어, 도 13 에 도시된 바와같은) 주형 안으로 수용되는 게이트(gate)를 나타낸다.

카트리지(1)의 조립은 호퍼 본체(271)를 패들(63)이 설치된 그 단부 부재들(99, 101)에 결합하는 것으로 시작된다. 단부 부재(99)의 내부는 도 12에 도시되어 있으며, 부재(101)의 내부는 도 13에 도시되어 있다. 두 부재들 모두 폴리스티렌수지로 성형된 부품이다. 부재들(99, 101) 각각은 본체(271)(도 9)의 대응 측면에 결합된다. 부재(101)의 릿지(321)는 부재(271)의 우측 에지 상의 슬롯(275)으로 들어간다. 부재(99)의 릿지(322)는 릿지(322)와 짝을 이루는 부재(271)의 좌측 에지 상의 슬롯(도시되지 않음)으로 들어간다. 이 부품은 고정구(fixture)에 단단히 고정되어 초음파 용접되며, 두 단부 부재들의 마지막 부분이 용접되기 전에 패들(63)이 삽입된다. 그 다음에, 부싱(도시되지 않음)이 패들(63)의 샤프트 둘레에서 부재(101)의 중앙 구멍(325)에 가압 끼워 맞춰지며(press-fit), 제 2 부싱(도시되지 않음)이 중앙 구멍(329)에서 패들(63)의 샤프트 주위로 유사하게 가압 끼워 맞춰진다.

그 다음에 교반기 바아(65)(도 9)가 핀(103a) 상에 단부 부분(65aa)을 장착하고 핀(103b) 상에 단부 부분(65bb)을 장착하여 휘어져서 설치된다.

그 다음에, 각 단부 상에 작은 마찰력의 워셔들이 구비된 토너 부가 롤러(45)가, 그 샤프트를 부재(99) 안의 구멍(333)(도 12)을 통해 각이 지게하고, 일직선으로 되게 한 다음, 롤러(45)를 측방향으로 이동시켜 그 샤프트가 가압 끼워맞춤 부싱(도시되지 않음)을 통해 부재(101)의 소켓(335)으로 보내져 설치된다.

토너 부가 롤러(45)와 기어 플레이트(173)를 설치하기 전에, 반원형 중앙 본체(도시되지 않음)를 갖는 초승달 형태의 밀봉 부재가 디벨롭퍼 롤러(43) 위치의 각 측면 상에 설치된다. 이러한 밀봉은 '프린터용 토너 밀봉"이라는 명칭으로 1990년 8월에 발간된 IBM 기술 개시 공보 33권, No. 3B의 페이지 29, 30에 예시되어 있다. 우측면 상의 이들 밀봉의 위치는 도 13에서 표면(383)으로 라벨링된다. 퍼티(putty)가 밀봉을 위한 위치의 각 단부에 먼저 가해지고, 순응성(compliant) 기다란 밀봉의 단부들이 퍼티에 가압되므로, 이는 실질적으로 표준이다. 밀봉은 약간 중앙을 향해진 릿지들을 갖는다. 이와 같은 밀봉 시스템은 상술한 카트리지들과 실질적으로 동일하다.

그 다음에 보조 블레이드(91)(도 6에 최적으로 도시됨)는 그것을 우측에서 릿지(365)(도 13) 아래에서 수직이 되게 하여 설치된다. 완성된 카트리지(1)에서, 블레이드(91)는 디벨롭퍼 롤러(43)와 접촉하여 바닥에 유지된다. 각 단부 상에 저마찰력의 워셔들을 갖는 디벨롭퍼 롤러(43)는 그 샤프트의 좌측 단부를 단부 부재(99)(도 12)를 지나게 위치시키고, 그 샤프트의 우측 단부를 도 15에 도시된 바와 같이 부싱(375)의 중앙 구멍을 통해 관통시켜 설치된다.

기어 플레이트(173)는 도 14에만 도시되어 있다. 이는 토너 부가 롤러(45)의 샤프트를 수용하기 위한 구멍(351)과 디벨롭퍼 롤러(43)의 샤프트용 구멍(359)을 갖는다. 중앙 구멍(353)은 스크류(175)를 수용하지만, 구멍(353)은 스크류(175)의 샤프트보다 매우 크다. 기어 플레이트(173)는 샤프트(355), 샤프트(357) 및 우측방향으로 연장하는 탭(361)을 갖는다.

기어 플레이트(173)는 부재(99)를 향하게 되며, 디벨롭퍼 롤러(43)와 토너부가 롤러(45)의 샤프트들은 각각 구멍들(351)과 구멍(359)을 통해 위치된다. 기어플레이트(173)는 탭(361)이 보조 블레이드(91)의 에지에 인접하게 될 때까지 회전된다. 이는 기어 플레이트(173)와 보조 블레이드(91)를 위한 로케이터로서의 역할을 한다. 그 다음에 스크류(175)는 플레이트(173)를 제 위치에 고정시키기 위해 구멍(353)에 조여진다.

기어들(169, 165, 171)은 샤프트들(355, 357, 363) 위(도 5에서 부재(99)위)에서 눌려진다. (도 14에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트는 누르는 힘을 받을 때 휘어지도록 갭을 갖는 확장 헤드(enlarged head)를 갖는다.) 기어(167)는 또한 토너 부가 롤러(45)의 샤프트에 눌려진다. 패들 기어 조립체(163)는 패들(63)의 샤프트에 눌려진다. 이들 기어들 및 구동 커플러(41)는 "D"자형 단면을 갖는 2개의 짝을 이루는 부재에 의해 그 샤프트들에 키이 결합(key)된다.

부싱(375)은 편평한 외부 세그먼트(377)를 가지며, 이 세그먼트는 부싱(375)이 부재(101)의 개구(379)(도 13)로 들어갈 수 있게 하는데, 이는 개구(379)가, 부싱(375)이 한 방향으로 끼워 맞춰질 수 있는 반원 보다 작게 개구된 세그먼트를 갖는 원형이기 때문이다. 그 다음에, 부싱(375)은 하부 탭(381)이 하향으로 회전하는 방향으로 회전되며, 이는 부싱(375)이 도면부호 379의 불완전 세그먼트를 통해 끼워져 부싱(375)을 제 위치로 고정할 수 있는 방향을 제거한다. 설치된 부싱(375)이 도 16에 도시되어 있다. 작동시, 디벨롭퍼 롤러(43)는 탭(381)이 하방으로 회전하는 방향으로 회전한다. 부싱(375)의 이점은 비교적 쉽게 설치될 수 있으며 연속적인 테스트들 동안 부재가 교체될 필요가 있을 때 디벨롭퍼 롤러(43)를 교환할 수 있다는 것이다.

그 다음에, 구동 커플러(41)가 커버(31)로부터 약간 커플러(41)를 이격시키기 위해 위치결정용 심(locating shim)을 사용해 디벨롭퍼 롤러(43)의 샤프트의 좌측 단부에 가압 끼워 맞춰진다. 장착 롤러들(141a, 141b)은 호퍼(61) 완성 동안 가압 끼워맞춤에 의해 미리 적용된다. 접착 테이프가 보조 블레이드(91)의 상부에 걸쳐 적용된다. 그 다음에, 스프링(191)이 제 위치에 고정되어 보조 블레이드(91)를 하방으로 바이어스시킨다. 토너가 설치되고 누출 테스트된 후에, 가로대들(199a, 199b)의 각 측면 상의 상술된 상부 정지 부재들이 개별적으로 적용되고 제 위치에 있게 되어 그 뒷면의 접착층에 의해 유지된다. 또한 인코더 휠(135)은 가압 끼워맞춤에 의해 설치된다.

롤러들(43, 45)과 보조 블레이드(91)가 제위치에 배치되면, 금속 접촉부(93)가 리브들(139) 사이에 삽입된다. 접촉부(93)는 리브들(139)에 결합되는 화살촉모양 측면을 가지며, 상방향으로 부재(101a)의 2개의 포스트들(385)(도 4) 상으로 연장하고, 보조 블레이드(91)를 누르는 만곡 단부까지 연장한다. 접촉부들(95, 97)은 유사하게 리브들(139) 안으로 넣어지며 각각 짧은 만곡 단부들(387, 389)에서 종료하는 화살촉 모양의 측면들을 가지며, 상기 만곡 단부들은 롤러(45, 43)의 샤프트들에 대하여 각각 눌려진다. 접촉 그리스(contact grease)가 접촉부들과 샤프트들에 첨가된다.

상술된 모든 것은 디벨롭퍼 조립체의 일 부분이다. 광전도체와 커버 조립체는 개별적으로 조립된다. 클리너 블레이드 패널(73a)(도 3)은 스크류들(77a, 77b)을 사용하여 설치된다. 링크 아암들(11a, 11b, 17a, 17b, 15a, 15b)은 연장부들을 갖는 스터드들에 의해 공지된 방식으로 조립되며, 상기 연장부들은 인접한 아암들의 짝을 이루는 구멍들에 들어간다. 그 다음에, 아암들은 작동 위치까지 회전되며, 상기 작동 위치에서 연장부들은 개구를 만나지 않으므로, 부재들과 함께 고정되어 이 부재들이 자유롭게 회전하게 한다. 링크들(13a 대 11a, 13b 대 11b)은 도 17에 도시된 바와 같이 걸쇠(latch)가 있는 핀(401)에 의해 유지된다.

핀(401)은 원형의 가요성 아암(403)을 갖고, 아암들(11a, 11b)은 짝을 이루는 가로대(405b)(반대쪽의 가로대는 도시되지 않음)를 갖는다. 핀(401)은 부재들(13a, 11a)의 구멍들을 통해 삽입되고, 다른 핀(401)은 부재들(13b, 11b)의 구멍들을 통해 삽입된다. 그 다음에, 핀들(401)은 그 아암들(403)이 가로대(405b)와 반대쪽 측면의 가로대 둘레에 휠 때까지 회전된 다음, 회복되어 가로대(405b)와 반대쪽측면의 가로대 아래에 걸린다. 이는 4 개의 바아 링크기구들을 모두 제위치에 유지한다. 핀(401)은 각 4개 바아 링크기구의 안정성을 강화하기 위하여 클리너(27)의 각 측면 상의 홈(도시되지 않음)으로 연장하는 샤프트(407)(도 4에 최적으로 도시 됨)를 갖는다.

셔터(7)는, 셔터(7)를 구부리고 핀(431b)(도 1) 및 반대쪽 측면의 핀(도시되지 않음)을 위치결정하고 로케이터 표면(29a, 29b)의 측면들의 구멍들에 핀(431b) 및 반대쪽 측면의 핀(도시되지 않음)을 삽입함으로써 설치된다. 핀(431b)은 커버(7)를 상방향으로 바이어스하도록 장력이 가해지는, 그 핀 둘레를 감싸는 코일 압축 스프링(433)을 갖는다.

도 19에 최적으로 도시된 바와 같이, 스프링(132a)의 일 단부는 일 측면 상의 커버(33)의 커넥터 탭(431)의 구멍을 통해 부착되고 스프링(132a)의 반대쪽 단부는 커버(33)의 구멍(39a)에 일시적으로 부착된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 스프링(132b)은 일 측면 상의 커버(241)의 커넥터 탭(242)의 구멍을 통해 부착되고, 스프링(132b)의 반대쪽 단부는 커버(241)의 구멍(243)에 일시적으로 부착된다.

광전도체 드럼(49)은, 좌측면에 드럼과 2개의 기어들(49a, 145)(도 4 및 도 5 참조)을 얇은 워셔(도시되지 않음)로 제 위치에 배치하고, 샤프트(47)를 클리너하우징 조립체와 하우징들(31(도 2), 253(도8))을 통해 삽입함으로써 클리너 하우징 조립체에 설치된다. 표준의 E-클립들(clips)이 샤프트(47)의 각 단부에 설치되어, 샤프트 및 드럼을 측방향 이동으로부터 유지한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 기어(145)의 연장 허브(145a)는 3개의 날카로운 지점들(421a)이 있는 내부 구리 시트(421)를 갖는다. 구리 시트(421)는 또한 중앙 구멍 위로 연장하는 긴 부재(421b)를 갖는다. 허브(145a)는 드럼(49) 내부에 삽입된다. 지점들(421a)은 드럼(49)의 내부를 형성하는 알루미늄 실린더를 파 내려가서, 물리적, 전기적 접속부를 형성한다. 그 다음에, 샤프트(47)는 기어(145), 드럼(49)을 지나, 기어(49a)를 관통하여 나아간다(thread). 이는 긴 부재(421b)가 구부러지게 하여, 샤프트(47)에 대해 눌려져 전기 접촉이 이루어지게 한다.

그 다음에, 광전도체 및 커버 조립체가 함께 이동하기 전에 디벨롭퍼 조립체가 배치된다. 커버들(33 및 241, 245)은 외측 방향으로 만곡된 다음 최종 위치로 닫힌다. 스프링들(132a, 132b)이 구멍들(39a, 243)로부터 제거되고, 수동으로 스터드들(131a, 131b)에 각각 부착된다. 이로써 카트리지(1)가 완성된다.

토너가 포함된 접합부(joint)는 반드시 밀봉되어야 함이 쉽게 이해될 것이다. 토너 부가 롤러(45)와 토너 패들(63)의 베어링들 바로 안쪽에는 합성 고무 단부 밀봉부들(synthetic rubber end seals)이 위치된다. 도 13은 이러한 밀봉부를 수용하는 상부 및 하부 탭들을 갖는 소켓(335)을 도시하며, 상기 밀봉부는 밀봉부의 회전을 방지하기 위해 탭들에 끼워지는 짝을 이루는 연장부들을 갖는다. 클리너챔버(27)의 단부들은 그 위치를 고정하기 위하여 외측 접착제가 구비된 발포성 벽들(foam walls)을 갖는다. 공지된 바와 같이, 다른 연장된 접합부들은 한 측면을 따라 감압 접착제가 가해진 플라스틱(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 테이프를 갖는다. 또한 공지된 바와 같이, 디벨롭퍼 롤러(43)는 롤러(43)의 정면에 위치되어 본체(271) 바닥으로부터 일단-지지된(cantilevered up) 테이프로 밀봉된다. 제 2 접착제 스트립은 본체(271)의 먼 후방 에지를 밀봉한다. 이러한 밀봉은 기본적으로 표준적인 것이며 본 발명의 일 부분이 아니다.

토너

바람직한 실시예에서, 카트리지(1)는 기본적으로 종래의 것일 수 있는 단일성분의 전자 사진식 토너를 사용한다. 호퍼(61) 내의 토너의 양은 프린트 품질을 손상시키고 패들(63) 상의 토너 저항에 의해 토너 레벨을 감지하는 압력에 의해 제한된다. 카트리지(1)가 설치된 상태일 때, 토너의 전형적인 최고 레벨은 상부 장벽(61aa) 위로 10mm이다. 이러한 전형적인 가장 높은 레벨에서 토너가 있을 때가 도 9에 토너(425)의 표면선들(surface lines)로 도시되어 있지만, 다르게는 명확성을 위해서는 토너가 투명한 것으로 도시될 수도 있다. 물론, 실제 토너는 불투명체이며 건조 분말이다. 사용 중에, 토너는 고갈되어 레벨들아 낮아지고 패들(63)에 의해 이동된다. 통상적으로, 디벨롭퍼 롤러(43)는 토너(425)를 광전도체 드럼(49)에 가하여, 광전도체 드럼(49) 상에 정전기적인 이미지를 현상시킨다.

관련 표면

도 19는 최종적으로 설치되어 커버(33)의 연장부인 편평한 표면(441) 상에 위치하는 호퍼 조립체의 롤러(141a)를 도시한다. 유사하게, 도 20은 최종으로 설치되어 커버(241)의 연장부인 편평한 표면(443) 상에 위치하는 호퍼 조립체의 롤러(141b)를 도시한다. 롤러들의 측방향 조정을 위한 광전도체 롤러와의 조립과 디벨롭퍼 롤러와의 조립시의 이러한 위치결정은 종래의 카트리지들에서와 실질적으로 동일하다.

그러나, 본 발명의 카트리지의 설명된 실시예에서, 카트리지(1)는 편평한 표면들(133a, 161a)을 가지며, 프린터(291)는 제 2 세트의 롤러들(도 10의 롤러(299)와, 그 미러 이미지)을 가지며, 이 롤러들 상에 편평한 표면들(133a, 161a)이 각각 놓인다. 종래의 카트리지들에서, 제 2 세트의 롤러들은 카트리지의 일부분이었다. 종래의 카트리지들에서와 같이, 롤러들(141a, 141b, 299)과 롤러(299)의 미러 롤러 이미지의 두 세트들은 디벨롭퍼 롤러(43)를 광전도체 드럼(49)과의 접촉부로 안내하는 이동 평면을 규정한다.

도 19는 커버(33)의 연장부인 탭(23)을 도시하며, 도 19에 도시된 바와 같이, 카트리지(1)가 프린터에 설치될 때, 일반적으로 프린터 프레임의 편평한 표면(445) 상에 설치된다. 유사하게, 도 20에 도시된 바와 같이, 편평한 상부 가로대(447)는 커버(241)의 연장부이며, 카트리지(1)가 프린터에 설치될 때, 프린터 프레임의 편평한 표면(448)(도 10) 상에 있다.

편평한 바닥 표면(449)(도 19)은 커버(33)의 탭(23) 아래에 있고, 커버(245)의 편평한 바닥 표면(451)(도 20)은 가로대(447) 아래에 있다. 바닥 표면들(449, 451)은 각각 프레임 표면들(445, 448) 상에 위치하는 로케이터 표면들이다.

도 21은 로케이터 표면(29b) 상에 하향으로 눌리는 일단-지지 롤러(cantilevered roller)(461)를 강조한, 프린터에 설치된 카트리지(1)의 우측 측면도이다. 롤러(461)의 미러 이미지인 제 2 일단-지지 롤러(도시되지 않음)는 로케이터 표면(29a) 상에 존재하여 하향으로 눌려진다. 롤러(461)와 그 미러 이미지 롤러는 프린터 프레임에 부착된다. 이들은 롤러(461)용 코일 스프링(463)과, 미러 이미지 롤러용 미러 이미지 코일 스프링에 의해 하향으로 확실하게 바이어스된다. 안내부들(293, 297)의 날개부(9b)와, 대응하는 미러 이미지 안내부들의 날개부(9b)의 이동에 의해 카트리지(1)가 프린터에 삽입됨에 따라, 로케이터 표면(29b)은 일단-지지 롤러(461)와 만나고, 로케이터 표면(29a)은 대응하는 미러 이미지인 일단-지지 롤러와 만나고; 로케이터 표면들(29a, 29b)은 카트리지(1)가 계속 이동됨에 따라 이들 롤러들을 상향으로 회전시킨다.

날개부(9a)는 안내부(293)를 떨어뜨리고 최종적으로는 V-블록(301)에 위치된 샤프트(47)에 의해 위치가 결정될 때, 일단-지지 롤러(461)는 도 21에 도시된 바와 같이 표면(29b)과 완전히 접촉한다. 프린터의 상부 커버가 닫혔을 때, 프린터 커버상의 하방으로 위치된 판 스프링은 커버(33)의 좌측 정면의 탭(23)과 접촉하고, 프린터 커버 상의 하방으로 위치된 제 2 스프링은 우측 커버(241)의 표면(447)과 접촉한다. 이러한 프린터 뚜껑과 카트리지의 상호작용은 베이커 등에 허여된 미국 특허 제 5,365,315 호에 예시된 바와 같이 종래의 기술이다.

프린터 뚜껑이 닫혔을 때, 대전 롤러 메커니즘(charge roller mechanism)은 셔터(5)로 이동된 다음, 하향으로 계속 이동하여 셔터를 하향으로 밀어서 셔터(5)를 개방시키고 대전 롤러가 광전도체(49)와 접촉하게 한다. 또한, 방전 드럼(49)용 레이저빔은 림(Ream)에게 허여된 미국 특허 제 5,526,097 호에 개시된 바와 같이 셔터(5)가 하방으로 피봇된 후에 열린 개구를 통해 안내된다.

요약하자면, 광전도체 및 커버 조립체는 정면 표면들(449, 451)에 의해 하방으로 위치되고, V-블록과 그 미러 이미지인 V-블록의 샤프트(47)에 의해 하방으로 위치되고, 표면(29b) 상의 일단-지지 롤러(461)와 표면(29a) 상의 미러 이미지인 일단-지지 롤러에 의해 하방 위치에 유지된다. 디벨롭퍼 조립체는 조립체를 이동시키는 스프링들(132a, 132b)에 의해 측방향으로 위치되기 때문에, 디벨롭퍼 롤러(43)는 광전도체(49)와 접촉하며, 롤러(299) 상에 위치하는 가로대(133a)와 롤러(299)에 대한 미러 이미지인 롤러 상에 위치하는 가로대(l6la)에 의해 하방으로 위치된다. 디벨롭퍼 조립체는 그것이 상향으로 이동할 수 없는 만큼 충분한 중량을 가지고 있으므로 상향 로케이터가 필요없게 된다.

롤러(299)와 그 미러 이미지인 롤러 상에 위치하는 가로대들(133a, 161a)은 각각 디벨롭퍼 조립체가 측방향으로 조정되는 것을 허용한다. 종래의 카트리지들에 서는 두 세트의 롤러들이 카트리지의 트랙들에 있었다. 이는 프린터 내에 카트리지의 바닥을 위치시키기 어려운 공차(tolerance)를 필요로 하였다. 본 발명의 카트리지에서는, 가로대들(133a, 161a)이 매체 안내 리브들(223, 225)에 링크된 부분을 갖지 않으며, 매체 안내 리브들은 가로대들(133a, 161a)과 동일한 성형 부분이다.

도 22는 커버(25)의 바닥의 슬롯(471)에 유지된 측면 부재(99)의 연장부를 도시한다. 이는 호퍼 조립체와 커버(25) 간에 측방향 위치를 제공한다. 앞서의 카트리지들이 일반적으로 유사한 측방 위치 구조이다. 원한다면, 단부 부재들(99, 101)의 상부는 거친 취급 중에 커버(25)와 부딪치는 범프(bump)나 상방향 릿지를 가지며, 그에 따라 커버(25)에 대한 호퍼 조립체의 상대적인 상향 이동을 제한할 수 있다.

프린터에 설치될 때, 프레임 부재들이 좌측 커버(31) 및 우측 커버(241)와 접촉하여, 이들이 호퍼 조립체와 접촉하지 않고 각각 가로대들(133a, 161a) 상에 롤러(299)와 그 미러 이미지인 롤러가 자유롭게 이동하는 것을 방해하지 않음을 보장한다.

플러그에 의한 통기(venting)

바람직한 형태의 플러그(143)(도 24)는, 토너는 차단하면서 공기가 카트리지로 빠져나가는 것을 허용하는 통기 요소이다. 개시된 실시예에서의 카트리지(1)는 분당 8 내지 24 이상의 표준 페이지들을 프린트하기 위해 고속으로 동작하도록 디자인된 것이다. 이와 같은 작동은 작동 중에 카트리지(1)로부터 토너가 누출되는데 기여하는 잠재적으로 해로울 수 있는 내부 압력 레벨을 발생한다. 이러한 압력을 경감하기 위해, 플러그(143)는 펠트 필터로 마무리 처리된 미로(labyrinth)형 디자인이 된다.

카트리지가 작동하지 않게 된 직후에, 누출은 자주 그러나 배타적이지 않게 발생한다. 호퍼(61)의 내부 압력은 디벨롭퍼 롤러(43) 아래의 밀봉부(도시되지 않음)를 지나 디벨롭퍼 롤러(43)에 의해 이송된 토너(425)와 함께 공기를 흡입함으로써 생성된다. 토너 부가 롤러(43)는 평형 압력에 도달할 때까지 호퍼(61) 내의 압력을 증대시키는 디벨롭퍼 롤러로부터 이러한 공기/토너 혼합기를 떼어놓는다. 도 23에 도시된 바와 같이, 플러그(143)는 얇은 접속 아암(487)에 의해 이격된 원형의 캡 부재(485)와 원형의 베이스 부재(483)를 갖는 단일의 성형된 부분(481)으로 형성되고, 상기 접속 아암은 중앙 노치(489)를 가져 고체 힌지(solid hinge)로서 구부려질 수 있도록 한다.

베이스(483)는 베이스(483)의 하부 외주 전체 둘레에 균등하게 이격된 일련의 외부 구멍들(491)을 갖는다. 베이스(483)의 하부로부터 연장하고 내부에 위치된 원형의 벽(493)은 그 벽(493) 전체 외주 둘레에서 균등하게 이격된 벽(493)의 외측단부에 직사각형 개구(495)들을 갖는다.

유사하게, 캡(485)은 원형 벽(497)을 가지며, 이 원형 벽은 캡(485)의 상부로부터 연장되며 벽(497)의 전체 외주 둘레에서 균등하게 이격된 벽(497)의 외측단부에 직사각형 개구(499)들을 갖는다. 표준의 F3 펠트의 디스크(501)가 캡(485)의 중앙으로 눌려지며, 여기서 캡(485)의 중앙의 구멍들(503)(도 24)의 내측과 접촉한다.

도 24에 도시된 바와 같이, 플러그(143)를 완성하기 위해, 캡(485)과 베이스(483)는 힌지 지점(489)에서 아암(487)을 접어 상호 결합된다. 이 위치에서, 개구들(499)의 부분은 외부 구멍들(491)과 대향하지 않으며, 개구들(495)의 부분은 구멍들(499)과 대향하지 않는다. 도 25는 모든 구멍들(495, 499)을 도시하는 도 24의 엇갈리게 배치된 단면도이며, 화살표 505의 각도들(505a, 505b)에 의해 엇갈린 경로를 나타낸다.

도 25에 도시된 바와 같이, 플러그는 가압 끼워 맞춰져 함께 유지되며, 여기서 베이스(483)의 바닥 외주가 캡(485)의 외주보다 약간 작다. 작동시, 압력이 카트리지에서 증대될 때, 잠재적으로 토너 입자들을 포함하는 공기가 호퍼(61)의 내부인 개구들(491)로 들어간다. 이러한 공기는 화살표 505로 나타낸 바와 같이 원형챔버(507)로 들어가고, 구멍(491)과 바로 대향하는 벽(497)에 의해 저지되므로, 개구들(499)에 도달하기 위해서는 굽은 화살표 505a로 나타낸 바와 같이 우측 또는 좌측으로 이동하여야 한다. 그 다음에, 공기가 챔버(509)로 들어간다. 이러한 공기는 벽(493)에 의해 차단되고, 또한 챔버(509)의 반대쪽 단부에 있는 개구들(495)에 도달하기 위해서는 굽은 화살표 505b로 나타낸 바와 같이 우측 또는 좌측으로 이동해야 한다. 화살표 505로 나타낸 바와 같이 개구들(495)을 지나갈 때, 공기는 중앙챔버(511)로 들어가서, 펠트 필터(501)를 통과한 다음 구멍들(503)을 통해 카트리지(1) 외부로 나오게 된다. (도 23은 챔버(511)를 4개의 동일한 부분들로 분할한 4개의 중앙 플랜지들(513a 내지 513d)을 도시한다. 그러나, 플랜지들(513a 내지 513d)은 펠트 디스크(501)를 구조적으로 지지하기 위한 것이며, 기능적으로 챔버(511)는 단일 챔버가 일 수 있다.)

이러한 구조의 플러그(143)의 미로형 구성은 플러그(143)의 내부에 토너의 축적이 매우 작게 이루어지면서 공기 통기 작업을 계속하게 한다. 내부 챔버들(507, 509, 511)은 동심원들이다.

본 발명의 디벨롭퍼 유닛의 하부측은 매체의 경로 중 일부이므로, 호퍼 조립체의 기준을 프린터로 하면 매체 경로의 위치 정확도가 향상된다. 휠의 비용과 그 설치 비용이 카트리지로부터 사라진다는 것이 작은 장점이다.

도 1은 상부 좌측 후방에서 본 토너 카트리지를 도시하는 도면으로서, 상기 좌측은 카트리지가 삽입되는 정면쪽으로부터 프린터와 마주하는, 토너 카트리지의 사시도.

도 2는 상부근처에서 절단된 카트리지를 상부 좌측 정면에서 본 사시도.

도 3은 다른 커버 요소들이 제거된 카트리지의 상부 우측 정면도.

도 4는 커버 요소들이 제거된 카트리지의 상부 우측 후면도.

도 5는 커버 요소들이 제거된 카트리지의 상부 좌측 후면도.

도 6은 도 2와 유사하게 절단된 카트리지의 상부 우측 후면도.

도 7은 카트리지의 하부 좌측 정면도.

도 8은 카트리지의 하부 우측 후면도.

도 9는 호퍼 하우징 부재의 정면 우측 사시도.

도 10은 카트리지(1)가 설치된 프린터 내부의 좌측 정면도.

도 11은 도 10의 부분을 카트리지가 설치된 상태로 보다 상세히 나타낸 우측 부분 단면도.

도 12는 호퍼의 일 단부 부재의 내부를 도시하는 사시도.

도 13은 호퍼의 타 단부 부재의 내부를 도시하는 사시도.

도 14는 기어 플레이트의 사시도.

도 15는 용이하게 제거 가능한 부싱(bushing)의 사시도.

도 16은 제거 가능한 부싱이 설치된 것을 도시하는 사시도.

도 17은 셔터를 상세하게 도시하는 우측 후면도.

도 18은 광전도체 드럼에 삽입된 확장 허브의 사시도.

도 19는 카트리지 커버 내부의 요소들을 도시하는 우측 사시도.

도 20은 카트리지 커버 내부의 요소들을 도시하는 좌측 하부 사시도.

도 21은 프린터 안에 설치된 카트리지 부품을 도시하는 우측 사시도.

도 22는 호퍼로부터의 확장부를 수용하는 카트리지 커버의 내부를 도시하는 도면.

도 23은 조립 전의 호퍼 플러그 요소들을 도시하는 도면.

도 24는 조립된 호퍼 플러그만을 도시하는 도면.

도 25는 공기 흐름을 나타내기 위해 호퍼 플러그의 서로 엇갈린(staggered)단면을 도시하는 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 카트리지 5 : 상부 셔터

7 : 하부 셔터 11a, 112b : 링크 아암

13a, 13b : 액츄에이터 19a : 코일 스프링

21 : 리브 23 : 탭

143 : 플러그 291 : 프린터

Claims (4)

1. 촬상 장치용 토너 카트리지에 있어서,

   제 1 단위 조립체로서 함께 장착되는, 토너 호퍼, 및 상기 토너 호퍼로부터 제어된 양만큼 토너를 수용하는 회전 가능한 디벨롭퍼 롤러,

   제 2 단위 조립체로서 함께 장착되는, 중앙 샤프트를 갖는 회전 가능한 감광성 롤러, 상기 감광성 롤러로부터 전사되지 않은 토너를 제거(clean)하기 위한 클리너 챔버, 및 상기 호퍼의 주변과 상부로 연장하는 커버 부재,

   상기 제 1 단위 조립체와 상기 제 2 단위 조립체 사이에 접속되어 상기 디벨롭퍼 롤러와 상기 감광성 롤러를 당겨 접촉하게 하는 탄성 부재, 및

   상기 카트리지의 대향 측면들 상의 위치결정 표면들(locating surfaces)을 포함하고,

   상기 위치 결정 표면들 각각은,

   상기 감광성 롤러의 상기 중앙 샤프트가 수직 및 전방 대 후방 로케이터로서 작용하는 것을 방해받지 않도록 연장되는 상기 중앙 샤프트,

   상기 촬상 장치로부터 하향 가압 부재들을 수용하는 것을 방해받지 않는 상부 표면을 갖는 상기 카트리지의 중심의 긴 표면, 및

   상기 촬상 장치의 롤러 부재 상에 위치되는 것을 방해받지 않는 상기 호퍼의 일 측면 상의 편평한 가로대를 포함하는, 촬상 장치용 토너 카트리지.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 위치결정 표면들은 상기 촬상 장치의 프레임 상에 위치하도록 상기 호퍼 부근에 상기 커버의 편평한 바닥 표면을 더 포함하는, 촬상 장치용 토너 카트리지.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 호퍼는 정전기적 이미지들을 현상하기 위한 전자 사진 토너(electrophotographic toner)를 포함하는, 촬상 장치용 토너 카트리지.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 호퍼는 정전기적 이미지들을 현상하기 위한 전자 사진 토너를 포함하는, 촬상 장치용 토너 카트리지.

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