KR100644679B1 - 폐토너 회수장치 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

폐토너 회수장치 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치가 개시된다. 본 발명에 따른 폐토너 회수장치 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치는, 감광체 외주면에 잔류하는 폐토너를 제거하는 클리닝수단; 클리닝수단에 의하여 제거된 폐토너를 상기 감광체의 축방향으로 이송하는 스크류 형상의 오거(auger); 상기 오거에 의하여 이송된 폐토너를 저장하는 저장수단; 구동원으로부터 상기 오거에 간헐적으로 회전력을 전달하여 상기 이송되는 폐토너의 비산을 감소시키는 동력전달부; 를 포함하여, 간헐적으로 오거가 회전되므로 폐토너의 비산을 감소시키고, 하우징 외부로 유출되는 폐토너에 의한 장치의 오동작과 인쇄 품질 저하를 방지할 수 있다.

폐토너 회수장치, 화상형성장치, 오거, 감속기어

Description

폐토너 회수장치 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치{Withdrawing apparatus and Electrophotographic image forming apparatus using the same}

도 1은 본 발명의 화상형성장치를 도시한 측단면도.

도 2는 본 발명의 화상형성장치의 인쇄부를 도시한 측단면도.

도 3은 도 2의 A-A절단선에 대한 단면도.

도 4는 본 발명의 폐토너 회수장치의 동력전달부를 도시한 사시도.

도 5는 본 발명의 폐토너 회수장치의 동력전달부의 작용을 도시한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1...화상형성장치 2...본체 프레임

10...현상장치 11...카트리지 프레임

12...토너 수용부 13...대전롤러

15...감광체 17...현상롤러

18...토너층 규제부 19...공급롤러

21...교반기 25...전사롤러

30...정착부 40...기록매체정렬장치

51...급지카세트 55...픽업롤러

70...광주사장치 80...폐토너 회수장치

81...폐토너 82...클리닝수단

83...오거(auger) 90...하우징

300...오거기어 310...제1감속기어

320...제2감속기어 330...제3감속기어

840...폐토너 배출구 850...셔터

860...폐토너 저장부 P...기록매체

본 발명은 폐토너 회수장치 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자사진방식 화상형성장치에서 감광체 외주면에 잔류하는 폐토너를 회수하는 폐토너 회수장치 및 이를 구비하는 전자사진방식 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 빔 프린터나 복사기 등과 같은 화상형성장치는 본체에 착탈이 가능하게 설치되는 급지카세트에 적재된 기록매체를 픽업부에 의해 최상단에서부터 순차적으로 픽업하여 인쇄부로 이송하여 화상을 형성한다. 전자사진방식 화상형성장치는 감광체에 형성된 정전잠상을 현상롤러에 의하여 토너로 현상하고, 현상된 토너화상을 기록매체에 전사하는 방식으로 인쇄한다.

폐토너 회수장치의 하우징 내부에는 클리닝 블레이드와 오거가 설치된다. 기록매체에 전사가 이루어진 후에 감광체 외주면에 잔류하는 폐토너는, 감광체 외주 면에 접촉되는 클리닝 블레이드 등에 의하여 제거되며, 클리닝된 폐토너는 스크류 형상의 오거(auger) 회전에 의하여 일 방향으로 이송되고, 상기 이송된 폐토너는 하우징의 일 단부에 형성된 폐토너 배출구를 통과하며 저장부에 저장된다.

저장부에 상기 폐토너가 채워져 폐토너를 저장할 공간이 부족해지면 저장부를 하우징에서 분리하고 폐토너를 비워낸다. 이를 위하여, 저장부는 하우징에 착탈 가능하게 결합되며, 저장부와 하우징의 결합부에는 셔터가 개재되어 하우징의 일 단부에 형성된 폐토너 배출구를 개폐한다.

저장부의 분리/결합 및 셔터의 원활한 작동을 위하여 기구적인 결합 틈새가 상기 결합부에 존재하며, 이를 완전히 실링(sealing)하는 것은 한계가 있고, 오거의 회전에 의하여 발생하는 공기의 유동은 상기 결합 틈새 근처의 공기압을 증가시키기 때문에, 상기 결합 틈새를 통하여 폐토너가 하우징 외부로 유출되기 쉽다. 이는 화상형성장치 내부를 오염시켜 장치의 오동작과 인쇄 품질 저하를 유발한다.

고해상도의 인쇄를 위하여 토너 입자는 미세화되는 추세이므로 폐토너의 비산 우려는 더욱 증대된다. 또한, 스크류 형상으로 된 오거는 폐토너와 함께 하우징 내부의 공기를 폐토너 배출구 방향으로 밀어내므로, 상기 결합 틈새를 통과하는 비교적 높은 압력의 공기 유동은 폐토너의 유출 우려를 더욱 증대시킨다.

따라서, 오거는 충분한 저속으로 회전되어야 할 필요가 있다. 오거가 감광체의 회전축에 연결되어 회전하는 경우, 오거와 감광체 회전축 사이에는 감속비가 큰 감속장치가 채용되어야 한다. 그러나, 클리닝 블레이드에 의하여 제거된 폐토너를 효과적으로 저장부로 이송시키기 위하여 오거와 감광체는 회전축이 상호 근접되게 설치되므로, 감속장치의 설치 공간이 매우 제한된다. 이러한 이유로, 오거의 충분한 감속은 어려운 문제이며, 오거는 폐토너 이송에 적정한 수준을 넘어서 과다한 속도로 회전하게 될 우려가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 오거의 회전속도를 충분히 감속하는 한편, 오거를 간헐적으로 회전시켜 폐토너의 비산을 줄일 수 있는 폐토너 회수장치 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 폐토너 회수장치는,

전사 후에 감광체 외주면에 잔류하는 폐토너를 제거하는 클리닝수단;

상기 클리닝수단에 의하여 제거된 폐토너를 상기 감광체의 축방향으로 이송하는 스크류 형상의 오거(auger);

상기 오거에 의하여 이송된 폐토너를 저장하는 저장수단;

구동원으로부터 상기 오거에 간헐적으로 회전력을 전달하여 상기 이송되는 폐토너의 비산을 감소시키는 동력전달부; 를 포함한다.

본 발명에 따른 상기 동력전달부는 구동원과 상기 오거의 회전축을 연결하는 기어열을 포함하며,

상기 오거가 간헐적으로 회전되도록 상기 기어열 중 적어도 하나의 기어는 외주의 일 부분에만 치형이 형성된다.

상기 기어열은 구동원으로부터 상기 오거의 회전축에 이르기까지 소정의 감속비를 가지도록, 각 기어의 피치원 직경이 배열된다.

또한, 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 폐토너 회수장치는, 상기 외주의 일 부분에만 형성된 치형의 갯수를 조절하여 상기 오거의 회전간격을 조절할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치는, 상기 폐토너 회수장치를 구비한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 화상형성장치를 도시한 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 화상형성장치의 인쇄부를 도시한 측단면도이며, 도 3은 도 2의 A-A절단선에 대한 단면도로서 본 발명에 따른 폐토너 회수장치의 측단면도이다.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 화상형성장치(1)는 광 주사에 의해 감광체(15)의 외주면에 형성된 정전잠상에 현상제(토너)를 공급하여 정전잠상을 토너화상으로 현상하고, 이를 기록매체(P)에 전사하여 융착시킴으로써 원하는 화상을 인쇄하는 전자사진방식 화상형성장치이다.

본 발명에 따른 화상형성장치(1)는 기록매체(P)를 픽업(pick-up)하는 픽업롤러(55)와, 기록매체(P)에 화상을 인쇄하는 인쇄부로서 광주사장치(70), 현상장치(10), 전사롤러(25), 폐토너 회수장치(80), 정착부(30)를 구비한다.

급지카세트(51)는 기록매체(P)가 적재되는 녹업플레이트(knock-up plate, 53)와, 녹업플레이트(53)를 픽업롤러(55) 쪽으로 탄성바이어스시키는 탄성부재(57)를 구비한다. 샤프트(54)에 결합되어 회전하는 픽업롤러(55)는 녹업플레이트(53)에 적재된 기록매체(P)를 한 장씩 픽업하여 기록매체정렬장치(40) 쪽으로 이송한다. 녹업플레이트(53)의 선단부에는 마찰패드(60)가 마련되어 기록매체(P)의 중송을 방지한다. 기록매체정렬장치(40)는 픽업된 기록매체(P)를 정렬하여 기록매체(P)가 전사롤러(25)에 접촉되는 시작점을 조절한다.

대전롤러(13)는 감광체(15)를 소정의 전위로 대전시키고, 이를 위하여 대전롤러(13)에는 대전바이어스전압이 인가된다. 광주사장치(70)는 컴퓨터 신호에 따라 인쇄될 화상정보에 대응되는 광(L)을 감광체(15)의 외주면에 주사하여 정전잠상을 형성시킨다.

현상장치(10)는 본체 프레임(2) 내부에 착탈 가능하게 장착되는 카트리지 형식으로, 외장을 이루는 카트리지 프레임(11)과, 그 내부의 현상롤러(17)와 공급롤러(19)와 교반기(agitator, 21) 및 토너층 규제부(18)를 구비한다. 카트리지 프레임(11)의 내부에는 현상제인 토너를 수용하는 토너 수용부(12)가 마련된다. 현상장치(10)는 토너 수용부(12)에 수용된 토너가 모두 소모되면 새 것으로 교체된다.

교반기(21)는 토너 수용부(12) 내의 토너가 굳지 않도록 소정의 속도로 토너를 교반시키며, 토너를 공급롤러(19) 쪽으로 이송시킨다. 공급롤러(19)는 소정의 방향으로 회전하며, 토너 수용부(12)에 수용된 토너를 현상롤러(17)에 부착시킨다. 공급롤러(19)에는 토너를 현상롤러(17)에 공급하기 위한 공급바이어스 전압이 인가된다.

토너층 규제부(18)는 일측은 카트리지 프레임(11)에 고정되고 타측은 현상롤러(17)에 접촉하여 현상롤러(17)의 외주면에 부착된 토너의 높이를 규제하고, 토너를 소정의 극성으로 마찰대전시킨다.

현상롤러(17)에는 토너를 감광체(15)로 공급하기 위한 현상바이어스전압이 인가된다. 현상롤러(17)는 마찰대전된 토너를 현상바이어스전압에 의하여 감광체(15)로 공급한다. 현상롤러(17)는 감광체(15)에 형성된 정전잠상으로 토너를 공급하여 토너화상을 현상시킨다.

감광체(15)의 외주로 노출된 외주면은 전사롤러(25)와 대면된다.

전사롤러(25)에는 감광체(15)에 현상된 토너화상이 기록매체(P)로 전사되도록 토너화상과 반대 극성의 전사바이어스전압이 인가된다. 감광체(15)와 전사롤러(25) 사이에 작용하는 정전기력에 의해 토너화상이 기록매체(P)로 전사된다.

정착부(30)는, 히트롤러(31) 및 그와 대향되게 설치되는 가압롤러(33)를 구비하여, 기록매체(P)로 전사된 토너화상에 열과 압력을 가하여 토너화상을 기록매체(P)에 정착시킨다. 디컬부(de-curl, 34)는 정착부(30)를 통과하면서 열에 의해 컬(curl)이 발생된 기록매체(P)의 컬(curl)을 제거한다. 배지롤러(35)는 정착이 완료된 기록매체(P)를 화상형성장치(1) 밖으로 배출한다. 화상형성장치(1) 밖으로 배지된 기록매체(P)는 배지대(3)에 적재된다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 폐토너 회수장치(80)는 감광체(15)의 일 측면에 설치되며, 클리닝수단(82), 오거(auger, 83), 저장수단, 동력전달부, 및 하우징(90)을 구비한다.

클리닝수단(82)은 일측이 하우징(90)에 설치되고 타측은 감광체(15)의 길이 방향을 따라 감광체(15)의 측면에 소정의 압력으로 접촉되어, 전사가 완료된 후 감광체(15)에 잔류하는 폐토너(81)를 제거한다.

하우징(90)의 내부에 설치되어 소정의 방향으로 회전하는 오거(auger, 83)는 감광체(15)에서 제거된 폐토너(81)를 감광체(15)의 축방향을 따라 저장수단으로 이송한다.

저장수단은, 하우징(90)의 일 단부에 형성되어 오거(83)에 의하여 이송된 폐토너를 배출하는 폐토너 배출구(840)와, 폐토너 배출구(840)를 개폐하는 셔터(850)와, 폐토너 배출구(840)에서 배출되는 폐토너를 저장하며 하우징(90)에 착탈 가능하게 결합되는 저장부(860)를 포함한다.

셔터(850)는 폐토너 배출구(840)를 개폐한다. 폐토너 회수장치(80)를 본체 프레임(2)에 장착하면 셔터(850)가 폐토너 배출구(840)를 개방하고, 폐토너 회수장치(80)가 본체 프레임(2)에서 분리되면 셔터(850)가 폐토너 배출구(840)를 폐쇄하도록 되는 것이 바람직하다.

저장부(860)는 폐토너 회수장치(80)의 측면 끝단에 별도로 형성되며, 오거(auger, 83)에 의해 이송된 폐토너(81)를 저장한다. 저장부(860)에 폐토너(81)가 가득 차면, 저장부(860)는 하우징(90)에서 분리되고 폐토너(81)가 비워지며, 이 저장부(860)가 다시 하우징(90)에 장착된다.

셔터(850)가 기구적으로 원활하게 동작되기 위하여, 셔터(850)는 하우징(90) 및 저장부(860)에 대하여 소정의 설치간극을 가진다. 저장부(860)도 하우징(90)에 용이하게 분리/조립되려면 하우징(90)에 대하여 소정의 설치간극을 가진다. 오거(83)는 스크류 형상이므로 오거(83)의 회전에 따라 폐토너 배출구(840) 및 저장부(860)로 향하는 공기의 유동이 있게 되며, 오거(83)의 이송 운동으로 인하여 하우징(90) 및 저장부(860)의 내부에 비산된 상태로 존재하는 폐토너는 상기 공기의 유동에 편승하여 설치간극을 쉽게 통과하므로 하우징(90)의 외부로 유출될 가능성이 높아진다.

따라서, 오거(83)의 회전속도를 완화시키는 감속장치가 필요하지만, 오거(83)와 감광체(15)는 상호 인접되게 설치되므로 충분한 감속을 위한 감속장치의 설치공간이 협소하다는 문제점이 있다. 이에 대응하기 위하여, 본 발명에서는 간헐적으로 오거(83)를 회전 구동하는 동력전달부가 구비된다.

도 4는 본 발명의 폐토너 회수장치의 동력전달부를 도시한 사시도이다. 이를 참조하면, 동력전달부는, 오거(83)의 회전축에 결합되는 오거기어(300)와, 구동원(미도시)과 오거기어(300)를 연결하는 적어도 하나의 감속기어(310, 320, 330)를 포함한다. 도 4는 오거(83)가 감광체(15)의 회전축에 연결되어 구동되는 경우를 도시하지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

오거기어(300)는 오거(83)의 일 단부에 결합된다. 오거기어(300)는 기어 몸체 외주의 전체면에 걸쳐서 치형이 형성되어 있으며, 구동원(미도시)으로부터 오거기어(300)에 회전력을 전달하는 감속기어(310, 320, 330)는 소정의 감속비를 가지도록 설치된다. 다수의 감속기어(310, 320, 330)가 설치되면 감속비가 커지므로 오거(83)의 저속회전을 이룰 수 있으나, 설치공간이 협소하여 일정값 이상으로 감속 비를 증가시킬 수 없다. 구동원이 연속적/불연속적으로 회전하더라도 오거(83)가 간헐적으로만 회전되면 폐토너의 비산은 억제된다. 이를 위하여, 감속기어(310, 320, 330) 중 적어도 하나에는 외주의 일 부분에만 치형이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 감속기어(310, 320, 330)는, 오거기어(300)에 맞물리는 치형이 외주의 일 부분에만 형성되는 제1감속기어(310)와, 제1감속기어(310)와 동축상에 결합되고 기어 몸체 외주의 전체면에 치형이 형성되는 제2감속기어(320)와, 제2감속기어(320)에 맞물리는 치형이 기어 몸체 외주의 일 부분에만 형성되며 감광체(15)와 동축상에 결합되는 제3감속기어(330)를 포함하는 기어열로 구성된다.

감속을 위하여, 오거기어(300)의 피치원 직경은 상기 제1감속기어(310)의 피치원 직경보다 크고, 상기 제2감속기어(320)의 피치원 직경은 상기 제1감속기어(310)의 피치원 직경보다 크며, 상기 제2감속기어(320)의 피치원 직경은 상기 제3감속기어(330)의 피치원 직경보다 큰 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 동력전달부의 작용을 도시한 그래프이다. 공통적으로 구동원은 일정한 속도로 연속적으로 회전된다고 가정하며, x축은 시간을 나타내고, y축은 오거기어(300)의 회전속도를 나타낸다.

참조부호 900은 일반적인 감속기어열이 채용된 경우에 오거기어(300)의 회전속도이다. 구동원의 회전속도가 감속기어열의 감속비만큼 감속되고 일정한 값을 가진다. 참조부호 910은 일반적인 감속기어열이 채용되었지만 감속비를 참조부호 900보다 증대시킨 경우에 오거기어(300)의 회전속도이다.

본 발명의 감속기어(310, 320, 330)가 채용된 경우의 참조부호 920은 참조부호 900과 동일한 감속비를 가지나, 치형의 일부가 생략되어 오거기어(300)가 간헐적으로 회전되는 경우를 도시한다. 본 발명의 감속기어(310, 320, 330)가 채용된 경우의 참조부호 930도 참조부호 900과 동일한 감속비를 가진 기어열이 감속기어(310, 320, 330)로 채용되었으나, 참조부호 920보다 더 작은 수의 국부적인 치형이 형성된 경우에 오거기어(300)의 간헐적인 회전속도를 도시한다.

이를 참조하면, 감속기어(310, 320, 330) 외주의 일 부분에만 국부적으로 형성된 치형의 갯수를 조절하여 오거(83)의 회전간격을 조절할 수 있음을 알 수 있다. 감속기어(310, 320, 330)의 감속비를 도 5의 참조부호 910에 도시된 바와 같이 크게 증대시키지 않아도, 작은 갯수의 치형만을 국부적으로 형성한 참조부호 930의 경우, 폐토너의 비산을 효과적으로 억제할 수 있음을 쉽게 예측할 수 있다.

본 발명의 실시예는 상술한 바에 국한되지 않고 벨트 풀리나, 마찰차, 이들의 조합 등의 다양한 동력전달부품이 사용될 수 있다. 마찰차가 사용되는 경우를 예로 들면, 다수의 마찰차를 배열하고, 그 중 하나는 원통형상의 제1마찰차이며, 이에 대면되는 제2마찰차는 외주의 일 부분만 제1마찰차와 접촉되게 하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐토너 회수장치 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치는, 간헐적으로 오거가 회전되어 폐토너의 비산을 감소시키고, 하우징 외부로 유출되는 폐토너에 의한 장치의 오동작과 인쇄 품질 저하 를 방지할 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.

Claims (5)

1. 삭제
2. 전사 후에 감광체 외주면에 잔류하는 폐토너를 제거하는 클리닝수단;

   상기 클리닝수단에 의하여 제거된 폐토너를 상기 감광체의 축방향으로 이송하는 스크류 형상의 오거(auger);

   상기 오거에 의하여 이송된 폐토너를 저장하는 저장수단;

   구동원과 상기 오거의 회전축을 연결하는 기어열을 구비하는 동력전달부; 를 포함하며,

   상기 이송되는 폐토너의 비산을 감소시키기 위하여 상기 구동원으로부터 상기 오거에 회전력이 간헐적으로 전달되도록, 상기 기어열 중 적어도 하나의 기어는 외주의 일 부분에만 치형이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 폐토너 회수장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 기어열은 구동원으로부터 상기 오거의 회전축에 이르기까지 소정의 감속비를 가지도록, 각 기어의 피치원 직경이 배열되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 폐토너 회수장치.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 외주의 일 부분에만 형성된 치형의 갯수를 조절하여 상기 오거의 회전간격을 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 폐토너 회수장치.
5. 전자사진방식에 의하여 기록매체에 화상을 인쇄하는 인쇄부;

   기록매체에 전사가 이루어진 후에 감광체 외주면에 잔류하는 폐토너를 회수하는 폐토너 회수장치; 를 포함하는 화상형성장치에 있어서,

   상기 폐토너 회수장치는,

   감광체 외주면에 잔류하는 폐토너를 제거하는 클리닝수단;

   상기 클리닝수단에 의하여 제거된 폐토너를 상기 감광체의 축방향으로 이송하는 스크류 형상의 오거(auger);

   상기 오거에 의하여 이송된 폐토너를 저장하는 저장수단;

   구동원과 상기 오거의 회전축을 연결하는 기어열을 구비하는 동력전달부; 를 포함하며,

   상기 이송되는 폐토너의 비산을 감소시키기 위하여 상기 구동원으로부터 상기 오거에 회전력이 간헐적으로 전달되도록, 상기 기어열 중 적어도 하나의 기어는 외주의 일 부분에만 치형이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.

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