KR101063407B1 - 프로세스 카트리지 및 이 프로세스 카트리지의 재생방법 - Google Patents

Abstract

토너 소진시 사용자에 의한 리필(재충진)이 용이한 프로세스 카트리지가 개시된다. 본 발명에 의한 프로세스 카트리지는, 감광드럼 및 현상롤러를 수용하여 지지하는 하측프레임; 및 상기 하측프레임을 덮도록 결합되며, 상기 하측프레임과 함께 토너저장공간을 형성하며, 상기 토너저장공간에 토너를 재충진시키기 위한 토너 충진공 형성부가 마련되는 상측프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 프로세스 카트리지는, 토너 소진시 상측프레임의 토너 충진공 형성부에 토너저장공간과 통하는 토너 충진공을 형성한 후 이 토너 충진공을 통하여 토너를 쉽게 재충진할 수 있는 등 사용자에 의한 재생이 매우 용이한 장점이 있다.

전자사진, 프로세스, 카트리지, 토너, 재충진, 재생, 리필, 주입

Description

프로세스 카트리지 및 이 프로세스 카트리지의 재생방법{PROCESS CARTRAGE AND A METHOD OF RECYCLING HAVING THE SAME}

도 1은 일반적인 프로세스 카트리지의 한 예를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 프로세스 카트리지가 채용된 화상형성장치를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 의한 프로세스 카트리지의 외관 사시도,

도 4는 상하측프레임을 분리한 상태의 본 발명에 의한 프로세스 카트리지를 나타낸 사시도,

도 5a는 사이드 플레이트 및 대전롤러 등을 분리한 상태의 본 발명에 의한 프로세스 카트리지의 하측프레임을 나타낸 사시도,

도 5b 및 5c는 도 5a의 하측프레임에서 우측/좌측 사이드 플레이트를 발췌하여 각각 나타낸 사시도,

도 6a 및 6b는 본 발명에 의한 프로세스 카트리지의 각종 롤러 구동을 위한 기어트레인 구조 및 동력전달 개념도,

도 7은 본 발명에 의한 프로세스 카트리지의 대전롤러 청소예를 보인 도면,

도 8a, 8b 및 8c는 본 발명에 의한 프로세스 카트리지의 현상롤러 분리 과정을 나타낸 도면,

도 9는 본 발명에 의한 프로세스 카트리지의 닥터블레이드 분리방법을 설명하기 위한 도면,

도 10은 본 발명에 의한 프로세스 카트리지의 토너 재충진방법을 설명하기 위한 도면,

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 프로세스 카트리지의 재생방법을 설명하기 위한 도면으로서, 프로세스 카트리지의 상측프레임에 토너 충진공을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면,

도 12는 도 11의 토너 충진공을 이용하여 프로세스 카트리지에 토너를 재충진하는 방법을 설명하기 위한 도면, 그리고,

도 13은 토너가 재충진된 후 상측프레임에 형성된 토너 충진공을 밀봉하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

200. 화상형성장치 240. 프로세스 카트리지

244. 상측프레임 245. 하측프레임

246. 토너저장공간 255a. 제 1 보강리브

255b,255b'. 돌출부 255c. 제 2 보강리브

본 발명은 화상형성장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 화상형성장치의 프로세스 카트리지 및 이 프로세스 카트리지의 재생방법에 관한 것이다.

여기서, 화상형성장치는 전자사진 프로세스를 이용하는, 예컨대, 복사기, 프린터, 팩시밀리등을 포함한다. 그리고, 프로세스 카트리지란 화상형성장치의 주조립체에 착탈 가능하게 장착되는 것으로, 감광드럼, 대전롤러, 현상롤러 및 클리닝블레이드 등이 일체로 구성된 것을 말한다.

전자사진 프로세스를 이용하는 화상형성장치는 프로세스 카트리지를 사용하는 것이 알려져 있다. 이는 숙련된 수리공 없이도 사용자가 효율적으로 보수 조작을 행할 수 있어서 조작성이 현저히 향상된다는 잇점이 있다. 따라서, 이런 타입은 널리 보급되고 있다.

이러한 프로세스 카트리지의 전형적인 한 예가 도 1에 개략적으로 도시되어 있는 바, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 일반적인 프로세스 카트리지(100)는 감광드럼(101), 이 감광드럼(101)를 대전시키는 대전롤러(103), 토너(105), 대전된 상기 감광드럼(101)에 토너(105)를 이송 부착시키는 현상롤러(107), 상기 현상롤러(107)에 토너(105)를 공급하는 토너공급롤러(109), 상기 현상롤러(107)에 공급된 토너층을 일정하게 규제하는 닥터 블레이드(111), 상기 토너(105)를 교반시키는 교반기(113), 상기 감광드럼(101)에 잔류하는 폐토너를 제거하는 클리닝블레이드(115), 상기 클리닝블레이드(115)에 의해 제거되는 폐토너를 저장하는 폐토너통(117) 및 이상의 상기한 부품들을 지지하는 프레임(120)을 포함한다.

상기 토너(105)는 토너 컨테이너(121)에 수용되어 있으며, 상기 토너 컨테이 너(121)는 상기 프레임(120)에 융착 등의 방법에 의해 접합되어 있다. 또, 상기 토너 컨테이너(121)는 토너 충진을 위한 토너충진구(도시되지 않음) 및 토너배출구(121a)를 구비하며, 상기 토너 배출구(121a)에는 제거필름(122)이 부착되어 있다.

이와 같은 프로세스 카트리지(100)는 그 사용수명이 정해져 있는 소모품이다. 따라서, 토너가 모두 소진되면 새것으로 교체해 주어야 한다.

한편, 최근 토너의 리필이나 특정부품의 재생을 통하여 수명이 다한 프로세스 카트리지를 재생하는 다양한 방법이 개발되고 있는 추세이다.

따라서, 상술한 일반적인 프로세스 카트리지(100)의 토너 컨테이너(121)에도 구체적으로 도시하지는 않았으나, 토너 충진을 위한 토너 충진구가 구비되어 있어, 토너가 소진되면 재충진하여 사용할 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 프로세스 카트리지(100)는 토너 충진구를 찾기가 어려울 뿐만 아니라 충진구를 찾더라도 토너 충진이 용이하지 않은 구조를 가진다. 따라서, 사용자가 토너를 리필 하기가 쉽지 않다. 이러한 토너 리필이나 재생과정이 정확하게 진행되지 못할 경우 토너 리필과정에서 토너 누출이 발생하고, 사용시에도 토너 누출이 발생할 수 있다. 또한 특정부품의 재생을 정확한 과정과 절차에 의해 행하지 않을 경우, 부품의 손상이나 파손뿐만 아니라 오조립으로 인한 오동작은 물론 기기 전체에 악영향을 미치게 된다.

또한, 일반적인 프로세스 카트리지(100)는 도 1에서 볼 수 있듯이, 토너(105)를 저장하는 별도의 토너 컨테이너(121)를 구비하는 바, 이 토너 컨테이너(121)의 제거필름(122)의 구조 등으로 인해 최초 토너 충진시 공간 B를 활용하지 못하는 단점도 있다. 이로 인해 프로세스 카트리지(100)의 크기가 커지고 별도의 부품이 필요한 문제점이 있다.

일본공개특허 2001-249600호에서도 리필방법에 대해 언급하고 있으나, 상술한 바와 같은 제거필름이 존재하는 구조로서 재생시 별도의 실링작업을 해야하는 등의 단점이 있다. 그리고, 프로세스 카트리지의 분해 조립도 다소 복잡하여 사용자에 의한 재생이 용이하지 않은 구조이다.

또, 일본공개특허 2000-137375호에는 토너충진구를 밀봉하는 캡을 쉽게 분해하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 밀봉캡을 사용하는 구조는 그렇지 않은 구조에 비해 제조 공정상 몇가지 단계가 더 필요한 단점이 있다.

또, 일본공개특허 1997-062079호에는 토너 컨테이너프레임과 폐토너 저장프레임에 구멍을 뚫어 불필요한 토너를 빼내고 필요한 토너를 충진하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이는 구멍 뚫는 펀칭과정에서 많은 힘이 가해짐으로써 프레임의 변형 등이 야기될 수 있다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 별도의 토너 컨테이너를 사용하지 않아 소형화가 가능한 프로세스 카트리지를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 구조가 간단하며 사용자에 의한 재생이 용이한 프로세스 카트리지 및 이 프로세스 카트리지의 재생방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 프로세스 카트리지는, 감광드럼;상기 감광드럼에 토너를 이송 부착시키는 현상롤러; 상기 감광드럼 및 상기 현상롤러를 수용하여 지지하는 하측프레임; 및 상기 하측프레임을 덮도록 결합되며, 상기 하측프레임과 함께 토너저장공간을 형성하며, 상기 토너저장공간에 토너를 재충진시키기 위한 토너 충진공 형성부가 마련되는 상측프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 토너 충진공 형성부는 상측프레임의 표면으로부터 일정깊이로 함몰된 대략 장방형의 홈을 포함하며, 또한, 상기 토너 충진공 형성부에 토너 충진공을 형성할 때 그 충격에 의해 상측프레임이 변형하지 않도록 보강하는 보강부재를 구비한다.

상기 보강부재는, 상기 홈에 그 장변을 따라 일정간격을 두고 용지진행방향으로 형성된 복수개의 제 1 보강리브; 상기 홈의 양측에 소정높이로 돌출된 한 쌍의 돌출부; 및 상기 한 쌍의 돌출부를 연결하도록 상기 홈의 장변과 평행하도록 형성된 제 2 보강리브;를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 프로세스 카트리지 재생방법은, (a) 상기 상측프레임의 토너 충진공 형성부에 토너저장공간과 통하는 토너 충진공을 형성하는 단계; (b) 상기 토너 충진공을 통하여 토너를 충진하는 단계; 및 (c) 상기 토너 충진공을 밀봉하는 단계;를 포함한다.

상기 (b) 단계는 토너가 들어있는 용기의 입구를 상기 토너 충진공에 넣고 일정량의 토너를 충진한다. 여기서, 상기 일정량은 100g 미만임이 적당하나, 이것 으로 꼭 한정하는 것은 아니다.

상기 (c) 단계는 천공된 상기 토너 충진공보다 큰 밀봉부재를 접착제를 이용하여 상기 토너 충진공 주위에 부착한다.

상기 밀봉부재는 폴리에스테르 계열의 제전효과가 있는 검은색 얇은 필름을 이용하나, 이것으로 꼭 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 프로세스 카트리지가 채용된 화상형성장치를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도면에서 참조부호 200은 화상형성장치 본체, 210은 노광유닛, 230은 정착유닛, 그리고, 부호 240은 본 발명의 요부 구성인 프로세스 카트리지이다.

상기 화상형성장치 본체(200)의 내부 하측에는 급지유닛(201)이, 상부 일측에는 배지유닛(202)이 구성되며, 상기 급지유닛(201) 및 배지유닛(202)을 경유하도록 배치된 용지이송경로상에 상기 프로세스 카트리지(240)가 분리 가능하게 장착된다.

상기 노광유닛(210)은 후술되는 프로세스 카트리지(240)에 구비된 감광드럼에 레이저 빔을 주사하여 소정의 정전잠상을 형성하는 것이며, 상기 정착유닛(230)은 상기 프로세스 카트리지(240)에 의해 용지에 전사된 토너 화상을 용지와 함께 받아들여 열과 압력을 가하여 용지에 고착시키는 것이다.

도 2 내지 도 4에 의하면, 상기 프로세스 카트리지(240)는 감광드럼(249), 대전롤러(247), 현상롤러(241), 토너공급롤러(242), 닥터블레이드(250), 교반기(243), 상기한 부재들을 수용하여 지지하는 하측프레임(245), 상기 하측프레임(245)과 함께 토너저장공간(248)을 형성하며, 상기 하측프레임(245)을 덮는 상측프레임(244) 및 상기 하측프레임(245)의 양측에 결합되는 좌우 사이드 플레이트(257b)(257a)등을 구비한다.

또한, 본 발명의 특징에 따라 상기 프로세스 카트리지(240)는 상기 상측프레임(244)의 일측, 예컨대, 상기 상측프레임(244)과 상기 하측프레임(245)에 의해 형성되는 토너저장공간(248)에 해당하는 부분에 토너 소진시 토너 재충진을 위한 토너 충진공(270, 도12참조)이 형성될 토너 충진공 형성부(254)가 마련된다.

즉, 일반적인 프로세스 카트리지는 토너 충진구를 갖춘 별도의 토너 컨테이너를 구비하고 있으나, 본 발명은 그와 같은 미리 형성된 토너 충진구나 토너 컨테이너를 구비하고 있지 않으며, 상측프레임(244)과 하측프레임(245)에 의해 토너저장공간(246)이 일체로 형성되고, 또한, 토너가 소진되었을 때 비로서 상측프레임(244)의 토너 충진공 형성부(254)에 토너 충진공(270)을 천공하여 토너를 재충진하도록 구성되어 있다.

따라서, 종래에 비하여 프로세스 카트리지의 소형화를 도모할 수 있으며, 또한, 자세히 후술되겠지만, 사용자에 의한 토너 리필이 용이하게 이루어지는 등 프로세스 카트리지의 재생이 정확하면서도 쉽게 이루어질 수 있다.

또한, 상기 토너 충진공 형성부(254)는 상측프레임(244)의 표면으로부터 일정깊이로 함몰된 대략 장방형의 홈(254a)을 포함하며, 또한, 상기 토너 충진공 (270)을 형성할 때 그 충격에 의해 상측프레임(244)이 변형하지 않도록 보강하는 보강부재(255)를 구비한다.

상기 홈(254a)은 상측프레임(244)중 토관저장공간(246)의 상면부분에 현상롤러(241)와 평행한 방향으로 대략 직사각형 모양으로 형성된다. 이러한 함몰된 홈(254a)으로 인해 상측프레임(244)의 강도가 보강된다.

상기 보강부재(255)는, 상기 홈(254a)에 그 장변을 따라 일정간격을 두고 용지진행방향으로 형성된 복수개의 제 1 보강리브(255a), 상기 홈(254a)의 양측에 소정높이로 돌출된 한 쌍의 돌출부(255b,255b') 및 상기 한 쌍의 돌출부를 연결하도록 상기 홈(254a)의 장변과 평행하게 형성된 제 2 보강리브(255c)를 포함한다. 이외에 추가적으로 리브를 더 부가하여 상측프레임(244)을 보강할 수 있음은 물론이다.

돌출부(255b,255b')는 대략 사다리꼴의 모양을 하고 있으며 홈(254a) 양 끝단에 2개가 설치된다. 이러한 돌출부(255b,255b')는 상측프레임(244)를 보강하는 역할을 하는 것은 물론이고, 프로세스 카트리지(240)가 외부로 노출된 상태에서 위에 물건이 얹혀질 경우, 혹은 프로세스 카트리지(240)가 떨어질 경우, 프레임의 충격이나 눌림에 의한 변형등으로부터 프레임 내부의 부품을 보호하는 기능을 한다. 또한 기기내부에 장착될 경우 본 돌출부(255b,255b')가 기기의 엘에스유(LSU)셔터를 개방하는 역할을 담당할 수도 있다.

제 1 보강리브(255a)는 일정한 높이를 가지는 직사각형 모양의 리브로써 홈(254a)에 설치되며, 설치방향은 용지진행방향(화살표 P)이며 3개가 설치된다.

제 2 보강리브(255c)는 일정한 높이를 가지는 직사각형 모양의 리브로써 그 끝단이 돌출부(255b,255b')방향으로 휘어져 있으며, 현상롤러(241)와 평행한 방향으로 상측프레임(244)에 설치되며, 제 2 보강리브(255c)의 양 끝단은 2개의 돌출부(255b,255b')와 연결된다.

이렇게 보강된 상측프레임(244)은 토너리필을 위한 토너 충진공(270)을 상측프레임(244)상에 형성하더라도 그 변형이 방지된다. 즉 펀치와 같은 도구를 이용하여 토너 충진공(270)을 뚫기 위해 상측프레임(244)에 충격을 가하더라도 보강부재(255) 및 상측프레임(244)에 형성된 홈(254a)에 의해 그 강도가 보강되어 변형이 방지된다.

상기 대전롤러(247)는 감광드럼(249)을 일정한 전하로 균일하게 대전시킨다. 본 실시 예에서 대전롤러(247)는 직경이 Ø6 인 샤프트와, 샤프트를 둘러싸고 있는 외경이 Ø12인 NBR 재질의 롤러로 구성되며, 환경저항은 상온기준 1㏁, 표면조도 Ra=2.0㎛ 마찰계수 0.3, 표면경도(ASKER-A 측정기준) 50°이다.

상기 현상롤러(241)는 토너공급롤러(242)의 전방에 설치되며 감광드럼(249)표면에 토너를 공급한다. 본 실시예에서 사용되는 현상롤러(241)는 직경이 Ø6 인 샤프트와, 샤프트를 둘러싸고 있는 외경이 Ø14.0~Ø14.10인 NBR 재질의 롤러로 구성되며, 환경저항은 상온(23℃, 55%, 500V-DC인가 측정)기준 약 0.5-1㏁, 표면조도(Ra)는 약2.0㎛(Mahr장비) 마찰계수는 약 0.3, 표면경도(ASKER-A 측정기준)는 약 49°이다.

상기 토너공급롤러(242)는 토너저장공간(246)내 교반기(243)전방에 설치되 며, 교반된 토너를 현상롤러(241)측으로 공급한다. 본 실시예에서 사용되는 토너공급롤러(242)는 Ø11.5의 컨덕티브 실리콘 폼(Conductive Silicon Foam)으로 상온기준 0.1㏁의 저항에 경도가(Asker C측정기준) 30°이다.

상기 닥터블레이드(250)는 지지브라켓(250b)과 두께0.08의 서스판(250a)이 점용접 되어 구성되며, 현상롤러(241) 상측에 설치되어 현상롤러(241)와 탄성접촉하여 현상롤러(241)에 의해 이송되는 토너를 일정한 높이의 층으로 규제한다. 그리고, 지지브라켓(250b)은 하측프레임(245)상에 1차 지지되고, 상측프레임(244)의 중심부에 결합되는 체결요소에 의해 상측프레임(244)과 하측프레임(245) 사이에서 고정된다.

상기 교반기(243)는 토너저장공간(246)의 중심부에 설치되며, 토너를 전기적으로 균일하게 교반시키며, 교반기(243) 양측에는 스크류 형상의 오거가 일정거리 만큼 부착되어 있으며, 전체적으로 지지축 상에 토너를 공급하는 목적의 피이티필름(PET-Film)이 부착된다. 본 실시예에서 사용되는 토너는 폴리에스터 계열의 레진에 실리카(Silica) 2%, 카본블랙(Carbon Black)4%정도가 혼합된 합성 블랙토너(Black Toner)로서 평균입경 8.0㎛, 미분(입경 5㎛ 이하)토너 함유율 20%, 대입경(입경 15㎛ 이상) 함유율 0.8%, Tg(유리전이온도) 65℃, 비중 약 0.4 g/㎤이다.

상기 대전롤러청소부재(248)는 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam )표면에 섬모를 붙여서 전체높이가 10mm 정도 되고, 길이는 대전롤러(247)보다 조금 작게 만든 것으로서, 뒷면은 양면테이프로 하측프레임(245)의 수직면상에 부착 고정되고, 섬모부분이 대전롤러(247) 표면에 접하면서 회전하는 대전롤러(247)를 청소하는 역 할을 한다.

상기 토너저장공간(246)은 토너를 보관하기 위해 프로세스 카트리지(240) 내에 형성된 공간으로 토너저장공간(246)은 상측프레임(244)과, 하측프레임(245)과, 현상롤러(241)의 우측상단의 일부분과, 토너공급롤러(242)의 우측 상단의 일부분과, 닥터블레이드(250)에 의해 둘러쌓인 공간으로, 토너가 채워진다. 종래 토너보관을 위한 토너 컨테이너(121, 도1참조)는 별개로 존재하여 상측프레임 또는 하측프레임과 융착이나 스크류 접합 등의 방법으로 연결되지만, 본 토너저장공간(246)는 상측프레임(244)과 하측프레임(245)에 의해 자동적으로 형성된다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 프로세스 카트리지의 재생방법에 대하여 단계별로 설명한다.

먼저, 프로세스 카트리지(240)를 분해하여 토너를 주입하는 방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.

제1단계로 프로세스 카트리지의 외관을 검사한다. 이 때 외관상 특별한 이물, 파손 등이 있는지 검사하여 문제가 없으면 제2단계로 넘어간다.

제2단계로 상측프레임을 분해한다. 도 4를 참조하면, 상측프레임(244)과 하측프레임(245)을 연결하도록 5개 스크류(S1,S2,S3,S4,S5)를 풀고 도 3의 화살표 C가 지시하는 전방부 및 후측부에 설치된 4개의 후크(280)를 핀셋등의 도구로 개방한 후 상측프레임(244)을 분리한다. 특히 본 프로세스 카트리지(240)에서 스크류(S1,S2)는 상측프레임(244)을 고정할 때, 닥터블레이드(250, 도2참조)도 함께 고정한다. 즉 하측프레임(245)과 상측프레임(244)의 접촉면 사이에 닥터블레이드(250, 도2참조)가 위치하여 두개의 스크류(S1,S2)로 고정된다. 상측프레임(244)을 분리하면서 뒤측에 위치한 2단손잡이(290)도 분리가 가능하다. 분리된 상측프레임(244)의 후단 하측면은 충진된 토너로 인해 오염되어 있다. 따라서 상측프레임(244)에 설치된 돌출부(255b,255b')가 밑으로 오도록 상측프레임(244)을 뒤집어서 보관한다. 그러면 엘에스유(LSU)빔이 진입하는 개구부(291)도 바닥에 닿지 않으므로 오염으로부터 막을 수 있다.

제3단계로 사이드플레이트와 대전롤러를 분리한다. 도 5a, 도 5b, 도 5c를 참조하면, 사이드플레이트(257) 및 대전롤러(247)는 사이드플레이트(257)에 있는 스크류(미도시)를 분리하면 분해된다. 본 프로세스 카트리지(240)는 사이드플레이트(257)에서 대전롤러(247)를 지지하는 홀더를 일체형으로 구비한 특이한 구조이다.

우측사이드플레이트(257a)는 감광드럼(249, 도2참조)의 중심을 잡고 통전 기능을 하도록 금속제 스터드(257aa)가 몰드물과 일체화되어 인서트(insert)사출로 제작되며, 기기의 그라운드와 감광드럼(249, 도2참조)가 연결된다. 그리고 내측에는 현상롤러(241, 도2참조)와 토너공급롤러(242, 도2참조)를 지지하도록 지지부가 마련된다.

좌측사이드플레이트(257b)는 감광드럼(249, 도2참조)의 중심을 잡고 통전기능을 하도록 금속제 스터트(257bb)가 몰드물과 일체화되어 인서트(insert)사출로 제작된다. 그리고 내측에는 현상롤러(241, 도2참조)와 토너공급롤러(242, 도2참조), 교반기(243, 도2참조)의 기어등을 지지하도록 지지부가 마련된다.

그리고, 각종 롤러의 전원입력부가 본 사이드플레이트(257)에 구비된다. 그리하여 바깥측면에 대전롤러에 전원이 인가되는 대전단자(미도시), 현상롤러에 전원이 인가되는 현상단자 겸 현상롤러 지지부싱(미도시)과, 토너공급롤러와 닥터블레이드에 동시에 전원을 인가하는 일렉트로이드(미도시)가 구비된다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 메인모터의 구동력은 좌,우측 감광기어(301)와, 현상기어(303)와, 아이들기어1(307)를 거쳐 공급기어(305)에 전달되고, 아이들기어2(309)를 거쳐 교반기기어(311)에 전달되며, 대전롤러기어(313)에 전달된다. 상기 기어트레인은 본 단계에서 분해가 가능하다.

제4단계로 대전롤러를 세척한다. 도 7을 참조하면, 대전롤러(247) 표면에 접착성 이물이나 찍힘 등이 있을 경우 화상에 블랙스팟(Black-spot)이나 화이트스팟(white-spot)등이 발생한다. 그리고 표면의 오염상태에 따라서 전체적으로 화상이 진해지는 현상이 발생한다. 이는 대전전압이 방전되면서 감광드럼(249) 표면을 대전시키는데, 표면의 오염으로 인해 방전이 원활하지 않아 감광드럼(249) 상의 표면전위가 원하는 정도까지 올라가지 못하기 때문에 생기는 증상이다. 따라서 대전롤러(247)의 표면의 토너나 이물질을 부드러운 천으로 닦아 주는 세척이 중요하고, 세척이 불가능할 경우 교체하는 것이 바람직하다.

제5단계로 대전롤러청소부재를 세척한다. 도 7을 참조하면, 대전롤러(247)를 분해하면 대전롤러청소부재(248)의 표면에는 지분과 토너 등의 오염물질(X)가 묻어있다. 이는 청소기로 청소하거나 혹은 털어서 제거가능하다. 종래 프로세스 카트리지(100, 도1참조)는 대전롤러청소부재(248)의 근방에 클리닝블래이드(115, 도1참 조)가 위치하여, 감광드럼(249)표면에 전사후 남아있는 잔여토너를 기계적인 마찰에 의해 강제로 제거하여 클리닝블레이드(115, 도1참조)후방에 위치한 폐토너통(117, 도1참조)에 보관하였다. 그러나 본 프로세스 카트리지(240)는 클리닝블레이드(115, 도1참조)가 없는 구조로서 그 토너용량이 비교적 적고 수명도 작아서 감광드럼(249) 표면의 크리닝은 크리닝블레이드(114, 도1참조)가 아닌 전기적인 전계를 이용하여 이루어진다. 다시말해, 대전롤러(247)에서 고압으로 감광드럼(249) 표면에 일정한 표면전위로 전위크리닝 하고 잔여토너는 현상롤러(241)를 통해 회수가 되는 방식이다. 그러므로 대전롤러(247) 표면의 상태가 오염되지 않도록 유지하기 위해 대전롤러(247)를 청소하는 기능을 가져야만 한다. 이것을 담당하는 것이 본 대전롤러청소부재(248)이다.

본 프로세스 카트리지(240)의 토너는 (-)대전을 하는 토너로서 대전롤러(247)에 -1.5kV정도의 고압이 가해지면 방전에 의해 감광드럼(249) 표면은 -800V정도로 대전되어 표면전위를 형성한다. 이때 현상롤러(241)는 -400V정도로 인가되고, 토너공급롤러(242) 및 닥터블레이드(250)는 현상롤러(241)보다 200V정도 낮은 -600V 정도의 전압이 인가되기 때문에 감광드럼(249) 표면에 있는 잔여토너의 흐름은 감광드럼(249) 표면전위에서 절대값이 낮은 현상롤러(241)로 이동하며, 다시 토너공급롤러(242)로 이송되어 잔여토너의 전기적인 회수체계가 완성된다. 따라서 대전롤러(247)의 표면상태를 오염되지 않도록 유지하기 위해 대전롤러청소부재(248)를 깨끗이 세척하는 것이 필요하다.

제6단계로 감광드럼을 분리한다. 도 7을 참조하면, 대전롤러(247)가 분해되 고 나면, 감광드럼(249)의 분리가 가능해진다. 도 5b, 도 5c처럼 좌,우측 사이드플레이트(257a, 257b)의 스터드(257aa, 257bb)에서 감광드럼(249)의 중심을 지지하고 통전기능을 담당하는데, 좌,우측 사이드플레이트(257a, 257b)가 분리되었기 때문에 감광드럼(249)을 쉽게 분리할 수 있다.

분리시는 손에 제전장갑 등을 착용후 분리하는것이 바람직하다. 지문이 감광드럼(249)표면에 묻거나, 정전기가 감광드럼(249)의 전기적인 성능을 저하시킬 수 있기 때문이다.

또한, 감광드럼(249)은 외부의 먼지나 이물 그리고 빛에 민감한 부품이므로, 외부의 강한 빛에 일정시간 이상 노출되지 않도록 주의하면서 표면의 이물이나 먼지를 부드러운 천으로 세척한다. 감광드럼(249)은 보통 그 수명이 토너수명의 몇배가 되기 때문에 감광드럼(249)에 찍힘이나 노광등의 특별한 이상이 없는 한 여러번 재생하여 사용이 가능한 기능성 부품이다.

또한 본 시스템은 클리닝블레이드(115, 도1참조)가 없는 시스템(Cleaner-less System)이기 때문에 감광드럼(249)표면에 접촉하여 표면을 마모시키는 정도가 클리닝블레이드(115, 도1참조)가 있는 시스템(Cleanable System)에 비해 상당히 우수하다. 따라서 클린어블시스템(Cleanable System)보다 감광드럼(249)의 수명이 상대적으로 길게 된다. 분리되고 세척된 감광드럼(249)은 제전봉투에 넣어 빛이 통하지 않도록 관리해야 한다.

제7단계로 현상롤러를 분리한다. 도 8a와 도 8b와 도 8c를 참조하면, 감광드럼(249, 도2참조)이 분해되면 현상롤러(241)를 분해할 수 있다. 현상롤러(241) 및 토너공급롤러(242)의 양단은 사이드플레이트(257, 도3참조)에서 정확한 위치규제가 이루어지며, 기본적인 지지는 하측프레임(245) 및 하측프레임(245)에 연결되는 지지수단(280)에 의해 지지된다. 따라서 현상롤러(241)를 분리하기 위해서는 지지수단(280)을 먼저 분해해야 한다. 지지수단(280)을 분리하기 위해 지지수단(280) 하측에 있는 후크(hook)형태의 기구물(281)을 하측부에서 핀셋을 사용하여 위로 가볍게 밀면 지지점이 무너지면서 쉽게 분리가 가능하다.

지지수단(280)을 도 8b와 같이 분리하면 현상롤러(241) 및 토너공급롤러(242)가 분리가능한 상태로 놓여지게 된다. 다른 한 측의 분리 방법은 이와 동일하다. 이렇게 양측의 현상롤러 지지수단(280)이 분리되면 현상롤러(241)를 하측프레임(245)의 상측방향으로 분리가 가능해진다.

분리시는 표면에 손상이 가지 않도록 각별히 주의해야 하며, 분리된 현상롤러(241)의 표면을 검사한다. 양단이 깎여진 곳은 없는지, 특별한 이물이 묻거나 오염은 없는지 등을 검사한 후 눌러지지 않도록 잘 보관한다. 표면을 알콜 성분(IPA)으로 닦아 주는 것도 좋은 세척법 중의 하나이다. 그러면 현상롤러(241)표면에 침투한 토너중 일부는 닦여 나가므로 재생하여 사용할 경우, 보다 나은 품질을 가질 수 있다.

현상롤러(241)와 접촉하여 화상에 영향을 미치는 부품은 감광드럼(249, 도2참조)과 닥터블레이드(250, 도2참조)와, 토너공급롤러(242)이다. 롤러와 부품간에는 상호 압축하여 닙이 형성되므로 압축된 부위에 압축잔여량이 발생한다. 압축된 상태로 장기간 보관시 압축된 부위가 영구변형이 발생할 수 있다. 본 프로세스 카 트리지(240)는 감광드럼(249, 도2참조)과 닥터블레이드(250, 도2참조)의 경도가 현상롤러(241)보다 높으므로 현상롤러(241)측에 압축변형이 생기고, 현상롤러(241)보다 토너공급롤러(242)의 경도가 낮기 때문에 토너공급롤러(242)측에 압축변형이 발생하게 된다. 이때 압축변형된 부분이 압축에서 해제될 경우 원래의 형상과 가깝게 복원하는 것이 중요한 롤러나 부품의 설계사항이 된다. 또한 압축된 부분에서 저분자량요소가 배어나오는 현상이 발생할 수도 있는데, 이런 압축에 의한 문제점을 사전에 미리 점검하고 압축된 상태를 원래대로 복원시킬 수 있는 품질의 부품을 구비하여야 한다.

도 8a와 도 8c를 참조하면, 분리된 현상롤러(241)의 양측에는 현상롤러(241)의 외경보다 다소 작은 와셔(241a)가 조립되어 있다. 이는 현상롤러(241)의 측면이 회전할 경우, 지지수단(280)과 현상롤러(241)의 마찰면간에 마찰력을 최소화하여 현상롤러(241) 끝단의 마모나 토너누출을 방지한다. 따라서 현상롤러(241) 분리 후 와셔(241a)를 닦아주고 다시 양단에 조립해 주어야 한다.

제8단계로 닥터블레이드 및 주위 실링 상태를 확인한다. 도 9를 참조하면, 현상롤러(241, 도2참조)를 분해한 후 하측프레임(245)에 부착된 주요부품은 닥터블레이드(250), 토너공급롤러(242), 교반기(243)이다. 닥터블레이드(250)는 실링제로 인해 분해가 어렵다. 따라서, 닥터블레이드(250)의 카운팅에지(counting edge)면을 손으로 가볍게 쓸어본 뒤 별 이물이 없다고 느껴지면, 부드러운 천으로 에지(edge)부를 수회 닦아주고 닥터블레이드(250)는 분해하지 않는다. 만일 닥터블레이드(250)가 문제가 있을 경우에는 접착면(330)에 붙어 있는 실링제(미도시)를 제거함 으로써 분해가 가능하다. 도 9에서 도시하지 않았으나, 실링제의 접착면(330)에 붙는 실링제는 2~4mm두께의 폴리우레탄스폰지이고 이를 접착용 양면테이프를 이용하여 접착면(330)에 붙여 실링한다.

제9단계로 토너를 충진한다. 제 8단계 이후 토너공급롤러(242, 도2참조)나 교반기(243, 도2참조)를 살펴보고 별 이상이 없을 경우 토너 충진작업을 한다. 이때 현상롤러(241, 도2참조)가 분해된 상태에서 토너가 충진될 경우 현상롤러(241, 도2참조)가 없는 공간으로 충진된 토너가 새어나올 수 있으므로 반드시 현상롤러(241, 도2참조)를 조립하고 어느정도 위치제어를 해준 후 토너 충진을 해야한다. 따라서 현상롤러(241, 도2참조), 토너공급롤러(242, 도2참조), 감광드럼(249, 도2참조)및 사이드플레이트(257, 도3참조)를 재조립하여 현상롤러(241, 도2참조), 토너공급롤러(242, 도2참조), 감광드럼(249, 도2참조)가 정확한 위치를 찾은 후 토너를 재충진하는 것이 가장 바람직한 방법이다. 현상롤러(241, 도2참조), 토너공급롤러(242, 도2참조), 감광드럼(249, 도2참조)가 제 위치를 가지 않은 상태에서 토너를 충진하게 되면, 충진중 또는 충진후에 토너가 새어나가는 현상이 발생하므로 주의해야 한다. 도 10을 참조하면, 토너 충진은 도 10과 같은 토너가 담긴 토너보틀(500)이나, 자동충진기등으로 충진이 가능하다. 일반적으로 본 카트리지의 용량이 작기 때문에 토너보틀(500)로 충진하는 것이 바람직하다.

제10단계로 상측프레임을 조립하고 화상을 검사한다. 카트리지(240, 도2참조)의 외관에 이물질이 있는지 확인하고, 이물질이 있으면 이를 세척한 다음 검사화상을 출력한다. 화상 검사시, 일정한 간격을 두고 세로 방향으로 검은 점(Black spot)이나 흰색 점(white-spot)이 발생할 경우는 회전하는 각 롤러나 감광드럼(249)에 이물이 묻었거나 표면의 찍힘 때문에 발생하는 것이다. 특히 그 점이 찍히는 세로 간격으로 보건데 감광드럼(249, 도2참조)은 76mm, 대전롤러(247, 도2참조)는 38mm, 현상롤러(241, 도2참조)는 35mm, 토너공급롤러(242, 도2참조)는 37mm이며 특히 전사롤러(205, 도2참조)는 본 프로세스 카트리지(240, 도2참조)에 부착되지 않았지만 주기가 45mm정도 된다. 이렇게 주기를 재어보면 어느 롤러에 문제가 있는지 파악이 가능하다.

세로로 흑/백선(Vertical Black/White Line)이 발생할 경우는 엘에스유(LSU) 빔이 주입되는 개구부(291, 도4참조)근방의 이물을 확인하거나 대전롤러(247, 도2참조) 및 대전롤러청소부재(247, 도2참조) 표면의 상태를 확인한다. 또는 현상롤러(241, 도2참조)와 닥터블레이드(250, 도2참조)의 닙 사이를 확인하여 이물이나 특이점이 있는지 찾아보는 것이 빠른 방법이다.

화상이 전체적으로 농도가 상승(ID up)하거나 저하(ID down)되고, 혹은 화상 전면에 백그라운드(Background(foggy))가 발생될 경우는 특정롤러에 입력되는 전원인가가 불안정할 수 있다. 따라서 입력전원부 및 단자의 표면오염상태를 확인하고 전원단자에서 해당롤러 반대편을 테스터기로 올바로 접점이 되었는지 상태를 확인한다. 위의 문제점 말고도 여러 가지가 발생할 수 있으나, 일반적으로는 위의 문제만 해결하면 문제의 상당부분이 해결가능하다.

제11단계로 카트리지를 포장하여 완성한다. 포장시 특히 주의해야 할 점은 본 프로세스 카트리지(240, 도2참조)는 감광드럼(249, 도2참조) 하측에 별도의 보 호장치가 존재하지 않는다. 따라서 이동중에 감광드럼(249, 도2참조)이 손상될 수 있으므로 감광드럼(249, 도2참조) 보호를 위해 재전재질의 보호커버(두꺼운 종이, 필름 등)를 구비하는 것이 바람직하다. 그리고 카트리지(240, 도2참조)전체를 재전재질의 봉지나 포장지로 포장을 하면 완성이 된다.

다음으로, 프로세스 카트리지(240)를 분해하지 않고 상측프레임에 토너 충진공을 뚫어 토너를 주입하는 방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.

도11을 참조하면, 제1단계((a)단계)로 토너저장공간와 연결되는 토너 충진공을 형성한다. 도 11을 참조하면, 외관상 특별한 이물이나 문제점, 파손 등을 검사하여 문제가 없으면 프로세스 카트리지(240)의 토너저장공간(246, 도2참조)주위에 토너 충진공(270, 도3참조)을 뚫는다. 토너 충진공(270, 도3참조)은 초음파 커터기나 드릴, 펀치와 같은 펀칭기구(500)을 이용하여 토너저장공간(246, 도2참조)의 근방에 뚫는다. 본 실시예에서는 토너 충진공(270, 도3참조)을 상측프레임(244, 도2참조)의 상면에 형성하였다. 이러한 펀칭작업을 통해 내부의 토너저장공간(246, 도2참조)와 통할 수 있도록 하는 토너 충진공(270, 도3참조)이 형성된다.

한편, 이러한 토너 충진공(270, 도3참조)을 형성하는 작업은 상측프레임(244)에 일정시간 강한 충격을 줄 수 있어 상측프레임(244)의 변형 문제를 야기한다. 물론 프로세스 카트리지(240)내의 토너공급롤러(242, 도2참조), 현상롤러(241, 도2참조), 상측프레임(244), 하측프레임(245), 사이드플레이트(257)등이 금속제 샤프트로 인해 지지를 받고는 있지만, 펀칭작업중의 힘에 의해 순간적으로 뒤틀릴 가능성이 있다.

따라서, 이렇게 프로세스 카트리지(240)의 내부부품이 뒤틀릴 경우는 토너공급롤러(242, 도2참조), 현상롤러(241, 도2참조)의 축간거리가 뒤틀려서 좌우의 축간거리 간격이 다르게 되고, 그 결과로 화상의 좌우농도차가 심하게 발생하게 되며 심할경우, 축간거리가 가깝게 된 쪽은 어둡게 나오고, 축간거리가 떨어지는 쪽은 아예 화상이 출력되지 않는 현상(White-void)이 발생하는 문제점이 있다.

이러한 충격에서 오는 뒤틀림을 방지하기 위하여 본 발명의 프로세스 카트리지(240)의 강도를 보강하였다. 즉 상측프레임(244)에 홈(254a, 도3참조)을 형성하고, 별도의 보강부재(255, 도3참조)를 상측프레임(244)에 설치하였다. 또한 펀칭 작업중에 돌출부(255b,255b')는 펀칭기구(500)의 기준점 및 지지대 구실을 할 수 있어, 돌출부(255b,255b')에 기대서 펀칭작업을 할 수 있어 편리하다. 토너 충진공(270, 도3참조)을 형성하는 작업이 완료되면, 토너 충진공(270, 도3참조)으로 주입할 토너가 담긴 토너충진용기(600)를 가져온다. 보다 자세하게는 토너 충진공(270)이 마련된 프로세스 카트리지 상측프레임(244)부분에 토너가 담긴 토너충진용기(600)를 가져온다. 토너충진용기(600)는 임의의 작업에 의해 토너의 충진이 가능한 구조로 되어있다.

도 12를 참조하면, 제2단계((b)단계)로 토너충진용기의 토너를 토너 충진공을 통하여 토너저장공간에 주입한다. 토너충진용기(600)의 주입구(601)는 1단계에서 마련한 토너 충진공(270)의 크기보다 작아야 한다. 이렇게 토너충진용기(600)의 주입구(601)를 토너 충진공(270)속에 넣고 토너를 필요한 양만큼 적당히 재충진한다. 바람직하게는 토너를 토너저장공간(246, 도2참조)에 100그램 미만으로 주입하 는 것이 좋다. 그리고 충진중에 토너가 넘치거나 새어나가지 않도록 주의하여야 한다. 충진이 완료되면, 토너충진용기(600)를 토너 충진공(270)에서 분리한다. 이때 토너의 누출에 각별히 신경을 써야한다.

도 13을 참조하면, 제3단계((c)단계)로 토너 충진공(270)을 밀봉부재(700)로 막는다. 토너충진을 마친 프로세스 카트리지(240)는 토너 충진공(270)으로 인해 토너의 누출가능성이 크다. 따라서 적절한 밀봉부재(700)로 토너 충진공(270)을 막아야 한다. 밀봉부재(700)는 토너 충진공(270)보다 반경이 5mm정도 크며, 재질은 폴리에스테르 계열이며 제전효과가 있는 검은색 필름이다. 이러한 밀봉부재(700)하단에 접착제를 부착한 후 토너 충진공(270)위에 부착하여 토너 충진공(270)을 막는다. 물론, 밀봉부재(700)는 상기 기술한 재질의 밀봉부재(700)외에 토너 충진공(270)을 밀봉할 수 있는 것이면 무엇이든 가능하다.

이상 본 발명의 일 실시예에서 카트리지에 토너를 리필하기 위한 두가지 방법을 제시하였다. 특히 두번째 방법인 카트리지를 분리하지 않고 토너를 직접 재충진하는 경우, 보강된 상측프레임 구조로 인해 펀칭작업이 용이하고, 비교적 간단한 작업으로 재사용이 가능하다는 장점이 있다. 또한 소비자는 일반적으로 카트리지 내부의 부품을 교체하기가 쉽지 않고, 교체하더라도 조립순서 및 조립방법을 적절히 선택하기가 쉽지 않으므로 카트리지를 분리하지 않고 토너만 재충진하는 방법인 두번째 방법이 더 바람직하다고 볼 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 화상형성장치에 따르 면, 첫째, 별도의 토너 컨테이너를 사용하지 않아 소형화가 가능한 프로세스 카트리지가 제공되며, 둘째, 토너가 소진된 카트리지를 다시 사용할 수 있도록 편리한 충진방법을 제공하여 자원을 절약할 수 있고, 셋째, 카트리지를 분해하여 토너를 충진할 경우 안정적인 분해 및 충진방법을 제공하여 충진후 카트리지의 품질저하를 최소화하며, 넷째, 카트리지를 분해하지 않고 토너를 충진하는 경우 보강된 카트리지의 구조로 인해 안정적이고 편리하게 토너를 충진할 수 있으며, 넷째 카트리지의 충진토너량이 100그램 미만이므로, 토너를 충진하는 시간이 단축된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 감광드럼;

   상기 감광드럼에 토너를 이송 부착시키는 현상롤러;

   상기 감광드럼 및 상기 현상롤러를 수용하여 지지하며, 토너저장공간을 포함하는 하측프레임; 및,

   상기 하측프레임을 덮도록 결합되며, 상기 토너저장공간에 토너를 재충진시키기 위한 토너 충진공 형성부가 마련되는 상측프레임;을 포함하며,

   상기 토너 충진공 형성부는, 상기 상측프레임의 표면으로부터 일정 깊이로 함몰된 대략 장방형의 홈을 포함하며,

   또한, 상기 토너 충진공 형성부에 토너 충진공을 형성할 때 그 충격에 의해 상기 상측프레임이 변형하지 않도록 보강하는 보강부재를 구비하며,

   상기 보강부재는,

   상기 홈에 그 장변을 따라 일정간격을 두고 용지진행방향으로 형성된 복수개의 제 1 보강리브;

   상기 홈의 양측에 소정높이로 돌출된 한 쌍의 돌출부; 및,

   상기 한 쌍의 돌출부를 연결하도록 상기 홈의 장변과 평행하게 형성된 제 2 보강리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
2. 삭제
3. 제 1 항에 기재된 프로세스 카트리지 재생방법으로서,

   (a) 상기 상측프레임의 토너 충진공 형성부에 토너저장공간과 통하는 토너 충진공을 형성하는 단계;

   (b) 상기 토너 충진공을 통하여 토너를 충진하는 단계; 및,

   (c) 상기 토너 충진공을 밀봉하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지 재생방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 (b) 단계는 토너가 들어있는 용기의 입구를 상기 토너 충진공에 넣고 일정량의 토너를 충진하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지 재생방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 (c) 단계는 천공된 상기 토너 충진공보다 큰 밀봉부재를 접착제를 이용하여 상기 토너 충진공 주위에 부착하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지 재생방법.

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