KR20070037888A - 현상카트리지 - Google Patents

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KR20070037888A
KR20070037888A KR1020050093040A KR20050093040A KR20070037888A KR 20070037888 A KR20070037888 A KR 20070037888A KR 1020050093040 A KR1020050093040 A KR 1020050093040A KR 20050093040 A KR20050093040 A KR 20050093040A KR 20070037888 A KR20070037888 A KR 20070037888A
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이원욱
배준철
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 용지에 현상제를 도포하여 화상을 형성하는 감광체와, 상기 감광체와 대향되게 회전하며 상기 감광체 표면에 상기 현상제를 공급하는 현상롤러와, 상기 감광체와 상기 현상롤러를 지지하는 케이싱을 포함하는 현상카트리지에 관한 것으로서, 상기 케이싱의 일측에 마련되어 상기 현상롤러를 회동가능하게 지지하는 현상롤러 지지부와; 상기 현상롤러의 회전축을 회동시키는 현상롤러 구동부와; 상기 현상롤러의 회전축과 상기 현상롤러 지지부 사이에 마련되어 상기 현상롤러가 상기 감광체와 이격되게 마련되는 이격위치와 상기 감광체와 접촉 회전하며 상기 현상제를 상기 감광체로 공급하는 접촉위치 간을 축 가로방향으로 이동 가능하도록 하는 현상롤러 이격부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 현상롤러를 형상의 변형 없이 장기간 사용할 수 있으며, 안정적인 출력품질을 유지할 수 있는 현상카트리지를 제공할 수 있다.

Description

현상카트리지{TONER CARTRIDGE}
도 1은 일반적인 화상형성장치의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 현상카트리지의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도,
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 현상카트리지의 동작과정을 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 현상카트리지의 구서을 나타내는 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
200 : 현상카트리지 210 : 케이싱
220 : 감광체 225 : 대전롤러
230 : 현상롤러 231 : 회전축
232 : 현상제규제블레이드 240 : 공급롤러
250 : 현상롤러 이격부 251 : 압전소자
253 : 부싱 255 : 탄성부재
257 : 전원공급부 259 : 제어부
본 발명은, 현상카트리지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 현상롤러와 감 광체의 접촉 구조를 개선한 현상카트리지에 관한 것이다.
일반적으로 화상형성장치는 PC와 같은 호스트장치를 통해 작업한 화상데이타를 소정의 용지에 가시화시키는 장치로, 현상제와 감광체, 현상롤러의 전위차에 의해 용지에 현상제를 선택적으로 도포하여 화상을 가시화하는 전자사진방식과, 왕복이동하는 잉크카트리지에서 잉크액적을 분사하여 용지에 화상을 나타내는 잉크젯 방식으로 분류할 수 있다.
도 1은 일반적인 전자사진방식 화상형성장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 전자사진방식 화상형성장치(1)는 용지를 적재하는 급지부(10)와, 급지부(10)로부터 공급된 용지에 화상을 형성하는 화상형성부(40)와, 화상형성부(40)에서 도포된 현상제를 열과 압력을 가하여 용지표면에 정착시키는 정착부(50)와, 화상이 형성된 용지를 외부로 배출하는 배지부(60)로 이루어진다.
여기서, 화상형성부(40)는 화상데이타의 화상정보를 광신호로 수령하여 감광체(21) 표면에 정전잠상을 형성시키는 광주사유닛(30)과, 광주사유닛(30)에 의해 형성된 감광체(21)의 정전잠상에 현상제를 도포하고, 용지와 접촉하며 현상제를 도포하여 용지에 화상을 가시화하는 현상카트리지(20)를 포함한다.
현상카트리지(20)는 화상형성장치 본체(1)에 착탈가능하게 마련되며, 내부에 저장된 현상제가 소진되면 교환하여 사용하는 소모품이다. 현상카트리지(20)는 감광체(21)를 소정전위로 대전시키는 대전롤러(22)와, 대전롤러(22)를 통해 소정전위로 대전된 후 광주사유닛(30)의 노광에 의해 표면에 정전잠상이 형성되는 감광체(21)와, 감광체(21)와 접촉하며 감광체(21) 표면의 정전잠상에 현상제를 도포하는 현상롤러(23)와, 현상롤러(23)로 현상제를 공급하는 공급롤러(25)와, 현상제가 저장되는 현상제저장부(29)로 이루어진다.
이런 구성을 갖는 종래 현상카트리지(20)의 동작과정을 살펴보면, 출력신호가 인가되면 공급롤러(25)로부터 현상제를 공급받은 현상롤러(23)는 회전하면서 현상제 규제부재(28)에 의해 일정한 두께로 현상제층을 유지한다. 그리고 현상롤러(23)는 감광체(21)와 동일방향으로 회전하면서 일정 두께 감광체(21)와 접촉되어 현상님(nip)을 형성하며 회전하고, 현상롤러(23) 표면의 현상제는 감광체(21)와의 전위차에 의해 감광체(21)의 정전잠상에 붙게 되어 감광체(21) 상에 가시상이 형성되게 된다.
여기서, 상술한 현상과정에서 현상롤러(23)는 감광체(21)에 현상제를 도포하기 위해 감광체(21)에 접촉 가압되어 일정두께의 현상 닙(Nip)을 형성하게 된다. 현상닙(nip)은 현상롤러(23)를 감광체(21)에 가압하는 압력에 의해 결정되며 현상카트리지(20)의 생산과정에서 그 두께가 형성되어 사용자에게 제품이 배송되는 중에도 계속 유지된다.
그런데, 제조공정에서 형성된 현상닙(nip)을 포함하는 현상카트리지가 사용자에게 전달되어 화상형성장치 본체에 장착되어 사용될 때까지는 상당시간이 요구되고, 이렇게 상당시간 방치된 현상롤러는 현상닙(nip)부에 영구압축변형이 발생하기 쉬우며, 이 부분의 롤러형상이 왜곡되어 용지에 출력된 화상에 주기적으로 수평방향의 밴드를 발생시키는 경우가 발생하였다.
또한, 현상카트리지를 고온에서 장시간 방치하게 되면, 현상닙(nip)부는 열 과 압력이 동시에 작용하기 때문에 현상롤러의 성분 중 고점도의 저분자 유기물이 현상롤러 표면으로 배어 나와 현상롤러 표면의 현상제와 뒤엉키게 되어 출력품질이 저하되는 문제점도 발생하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 현상롤러의 현상닙(nip)부에서 발생되는 영구압축변형을 최소화하여 안정된 출력품질을 유지할 수 있는 현상카트리지를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 용지에 현상제를 도포하여 화상을 형성하는 감광체와, 상기 감광체와 대향되게 회전하며 상기 감광체 표면에 상기 현상제를 공급하는 현상롤러와, 상기 감광체와 상기 현상롤러를 지지하는 케이싱을 포함하는 현상카트리지에 있어서, 상기 케이싱의 일측에 마련되어 상기 현상롤러를 회동가능하게 지지하는 현상롤러 지지부와; 상기 현상롤러의 회전축을 회동시키는 현상롤러 구동부와; 상기 현상롤러의 회전축과 상기 현상롤러 지지부 사이에 마련되어 상기 현상롤러가 상기 감광체와 이격되게 마련되는 이격위치와 상기 감광체와 접촉 회전하며 상기 현상제를 상기 감광체로 공급하는 접촉위치 간을 축 가로방향으로 이동 가능하도록 하는 현상롤러 이격부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상카트리지에 의해 달성된다.
여기서, 상기 현상롤러 이격부는, 상기 현상롤러 회전축의 양단에 끼워 맞춤되는 부싱과; 상기 부싱과 상기 현상롤러 지지부 사이에 마련되어 전원이 인가되면 길이가 신장되는 길이가변부재와; 상기 길이가변부재로 소정의 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 길이가변부재의 길이가 가변되어 상기 현상롤러가 상기 감광체와 접촉 내지 이격되도록 상기 전원공급부의 전원공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 현상롤러 이격장치는, 상기 길이가변부재와 대향되게 상기 부싱과 상기 현상롤러 지지부에 마련되어 상기 접촉위치의 상기 현상롤러를 상기 이격위치로 탄성 복귀시키는 탄성부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 용지에 현상제를 도포하여 화상을 형성하는 감광체와, 상기 감광체로 현상제를 도포하는 현상롤러와, 상기 감광체와 상기 현상롤러를 지지하는 케이싱을 포함하는 현상카트리지의 현상방법에 있어서, 상기 현상롤러가 상기 감광체에 이격되어 위치하는 단계와; 소정 신호가 인가되면 상기 현상롤러가 상기 감광체와 접촉회전하며 상기 현상롤러로 현상제를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상카트리지의 현상방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 소정 신호는 사용자가 인가하는 출력신호인 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 현상카트리지의 간략한 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3과 도 4는 본 발명에 따른 현상카트리지의 동작과정을 확대하여 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 현상카트리지의 요부 확대 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 현상카트리지(200)는 현상제가 저장되는 현상제저장부(260)와, 현상제저장부(260)의 현상제를 현상롤러(230)로 공급하는 공급롤러(240)와, 공급롤러(240)에서 공급받은 현상제를 감광체(220) 전달하는 현상롤러(230)와, 현상롤러(230)가 대기위치와 공급위치 간을 이동하도록 하는 현상롤러 이격부(250)와, 공급위치의 현상롤러(230)로부터 전달받은 현상제를 용지에 도포하여 화상을 형성하는 감광체(220)와, 상술한 구성부분들을 지지하는 케이싱(210)을 포함한다.
현상제저장부(260)는 현상제가 저장되는 공간으로, 현상제를 교반하여 공급롤러(240)로 공급하는 아지테이터(265)를 포함한다. 공급롤러(240)는 회전하며 아지테이터(265)로부터 공급된 현상제를 현상롤러(230)로 공급한다.
현상롤러(230)는 케이싱(210)의 일측에 지지되는 회전축(231) 상에 탄성을 갖는 소정 두께의 탄성부재로 마련되어 공급롤러(240)로부터 공급된 현상제를 회전하면서 감광체(220) 표면에 도포한다. 현상롤러(230)의 회전축(231)은 소정의 구동부(미도시)에 연결되어 출력신호가 인가되면 구동부(미도시)의 회전에 따라 회전하게 된다. 여기서, 회전축(231)은 축 가로방향으로 소정길이 이동 가능하도록 케이싱(210)의 지지부에 마련된다.
현상롤러(230)의 일측에는 현상제 규제부재(232)가 마련되어 공급롤러(240)로부터 공급된 현상제의 두께를 일정하게 유지시킨다.
현상롤러 이격부(250)는 도 2에 도시한 바와 같이 현상롤러(230)의 양 단부에 마련되어 현상롤러(230)가 감광체(220)와 접촉하여 현상닙(nip)을 형성시키며 현상제를 공급하는 공급위치(도 4참조)와, 감광체(220)와 이격되어 현상제를 공급하지 않고 대기하는 대기위치(도 3참조) 간을 이동하도록 한다.
현상롤러 이격부(250)는 도 3에 도시한 바와 같이, 회전축(231)을 감싸며 회전축을 지지하는 부싱(253)과, 부싱(253)과 케이싱의 일측(11) 사이에 마련되어 전원이 가해지면 길이가 변화하는 압전소자(251)와, 압전소자(251)와 대향되게 부싱(253)과 케이싱의 타측(213) 사이에 마련되는 탄성부재(255)와, 압전소자(251)로 전원을 공급하는 전원공급부(257)와, 전원공급부(257)의 전원을 단속하는 제어부(259)를 포함한다.
부싱(253)은 회전축(231)을 수용하는 얇은 중공형상으로, 회전축(231)과 압전소자(251) 사이에 개재하여 압전소자(251)의 전원이 회전축(231)으로 전달되지 않도록 절연시킨다. 여기서, 부싱(253)은 후술할 압전소자(251)와 일체로 형성하는 것이 현상롤러(230)의 위치를 정밀하게 제어하는데 바람직하다.
압전소자(251)는 외부로부터 전원이 인가되면 전원의 크기에 비례하여 그 길이가 변화하는 압전현상을 나타내는 물질로 케이싱의 일측(211)과 부싱(253) 사이에 마련된다. 압전소자(251)는 출력신호가 인가되어 전원공급부(257)로부터 전원이 인가되면 그 길이가 신장되어 현상롤러(231)의 회전축을 감광체(220) 측으로 가압하여 현상롤러(230)가 감광체(220)와 접촉되도록 한다.
한편, 압전소자(251)로 인가되던 전원이 사라지면 압전소자(251)는 초기 길이로 복귀된다. 여기서, 압전소자(251)는 직육면체의 형상으로 마련할 수 있으며 여타 형상으로도 마련될 수 있다.
탄성부재(255)는 압전소자(251)와 대향되도록 부싱(253)과 케이싱의 타측(213) 사이에 마련되어 압전소자(251)의 신장으로 감광체(220)와 접촉하는 현상롤 러(230)를 공급위치로 탄성적으로 복귀시킨다. 즉, 전원이 인가되어 압전소자(251)의 길이가 늘어나면 회전축(231)이 감광체(220)측으로 접근하면서 탄성부재(255)는 가압되게 된다.
이 때 전원의 공급이 끊기게 되면 압전소자(251)의 길이가 초기 길이로 짧아지게 되고 탄성부재(255)를 가압하던 힘이 사라지므로 탄성부재(255)는 탄성적으로 복귀되고, 이 탄성복원력으로 인해 현상롤러(230)는 대기위치로 복귀하게 된다.
여기서, 탄성부재(255)는 도 3에 도시한 바와 같은 코일스프링이 사용되거나, 판형상의 판스프링이 사용될 수 있다. 탄성부재(255)는 현상롤러(230)와 감광체(220)의 초기 이격간격을 고려하여 적절한 탄성계수를 지니는 것으로 선택하는 것이 바람직하다.
전원공급부(257)는 출력신호가 인가되면 압전소자(251)로 전원을 공급하고, 출력완료신호가 인가되면 압전소자(251)로 공급되던 전원을 중단한다. 전원공급부(257)는 압전소자(251)를 위해 독립적으로 마련될 수도 있으며, 화상형성장치 본체의 중앙전원과 연계하여 사용될 수도 있다.
여기서, 전원공급부(257)는 현상롤러(230)와 감광체(220)가 초기 이격되는 이격간격에 따라 압전소자(251)가 충분히 연장될 수 있을 정도의 전원을 공급하도록 설계되는 것이 바람직하다.
제어부(259)는 화상형성장치(도 1의 1 참조)로 출력신호가 인가되면 현상롤러(230)의 전원공급부(257)로 출력신호를 인가하여 압전소자(251)로 전원을 공급하도록 제어한다.
감광체(220)는 대전롤러(225)에 의해 소정전위로 대전된 후, 광주사유닛(도 1의 30 참조)의 노광에 의해 정전잠상이 형성된다. 감광체(220)는 압전소자(251)의 길이가 연장되어 공급위치에 도달한 현상롤러(230)와 접촉하여 회전하면서 현상닙(nip)이 형성되고, 현상롤러(230) 표면의 현상제는 전위차에 의해 정전잠상에 옮겨 붙어 가시상이 형성된다.
여기서, 현상롤러(230)의 대기위치에서 감광체(220)와의 이격거리는 화상형성장치에 사용되는 용지의 종류와 인쇄량 등을 고려하여 적절히 설계될 수 있으나, 1mm 미만이 되도록 조립하는 것이 전원의 절약과 현상롤러의 정밀한 위치제어 등을 위해 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 의한 현상카트리지(200)의 동작과정을 도 3과 도 4를 참조로 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 현상카트리지(200)를 화상형성장치(도 1의 1) 본체에 장착한다. 이 때, 현상롤러(230)는 도 3에 도시한 바와 같이, 감광체(220)와 소정간격(q) 이격되도록 마련되는 대기위치에 위치하며, 압전소자(251)는 초기길이 l0 를 갖는다.
이 때, 출력신호가 인가되면 대전롤러(225)에 의해 대전된 감광체(220) 표면에 광주사유닛(도 1의 30 참조)의 노광을 통한 정전잠상이 형성된다. 한편, 출력신호가 인가되면 제어부(259)는 전원공급부(257)가 압전소자(251)에 전원을 공급하도록 제어한다.
전원공급부(257)는 제어부(259)의 출력인가 신호에 따라 압전소자(251)에 전원을 공급하고, 전원을 공급받은 압전소자(251)는 인가되는 전원의 크기에 비례하여 길이가 신장된다. 도 3의 대기위치에서 초기길이 l0 였던 압전소자(251)는 도 4의 공금위치에서 공급길이 l1 으로 늘어나고, 이에 따라 현상롤러(230)는 감광체(220)와 접촉가압된 상태가 된다. 이 때, 탄성부재(255)는 압전소자(251)의 신장에 따라 케이싱의 타측(213)으로 가압되게 된다.
감광체(220)와 접촉된 공급위치의 현상롤러(230)로 공급롤러(240)가 현상제를 공급하면, 현상롤러(230)는 감광체(220)와 현상닙(nip)을 형성하며 감광체(220)의 정전잠상으로 현상제를 도포하고, 감광체(220)는 전사롤러(도 1의 41 참조)를 사이에 두고 용지와 접촉하며 감광체 표면의 현상제를 용지에 도포하여 용지에 화상을 가시화하게 된다.
한편, 출력이 완료되면 제어부(259)는 전원공급부(257)의 전원을 단속하여 압전소자(251)로의 전원공급을 중단시킨다. 전원공급이 차단된 압전소자(251)는 초기길이 l0로 복귀하고 케이싱의 타측(213)으로 가압된 탄성부재는 가압이 해지되며 초기 길이로 탄성적으로 복귀한다. 탄성부재의 탄성력으로 인해 현상롤러(230)는 공급위치에서 감광체(220)와 이격되는 대기위치로 복귀한다.
한편, 공급롤러(240)와 현상제규제부재(232)는 현상롤러(230)가 공급위치에 위치할 때 동작하도록 설계된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 현상카트리지는 출력신호가 인가되 지 않은 대기상태에서는 감광체와 소정거리 이격되도록 마련되어 감광체와의 접촉으로 인해 발생되는 현상롤러의 영구압축변형을 줄일 수 있고, 이에 따라 현상롤러를 장시간 안정적으로 사용할 수 있다.
또한, 전원이 공급될 때만 현상롤러와 감광체가 접촉하게 되므로 불필요하게 현상롤러가 열과 압력을 받지 않게 되어 현상제와 현상롤러 표면의 물질이 혼합되는 문제가 발생되지 않는다.
이를 통해 안정적이고 균일한 출력품질을 유지할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 현상카트리지는 출력신호가 인가되지 않은 대기상태에서는 감광체와 소정거리 이격되도록 마련되어 감광체와의 접촉으로 인해 발생되는 현상롤러의 영구압축변형을 줄일 수 있고, 이에 따라 현상롤러를 장시간 안정적으로 사용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 용지에 현상제를 도포하여 화상을 형성하는 감광체와, 상기 감광체와 대향되게 회전하며 상기 감광체 표면에 상기 현상제를 공급하는 현상롤러와, 상기 감광체와 상기 현상롤러를 지지하는 케이싱을 포함하는 현상카트리지에 있어서,
    상기 케이싱의 일측에 마련되어 상기 현상롤러를 회동가능하게 지지하는 현상롤러 지지부와;
    상기 현상롤러의 회전축을 회동시키는 현상롤러 구동부와;
    상기 현상롤러의 회전축과 상기 현상롤러 지지부 사이에 마련되어 상기 현상롤러가 상기 감광체와 이격되게 마련되는 이격위치와 상기 감광체와 접촉 회전하며 상기 현상제를 상기 감광체로 공급하는 접촉위치 간을 축 가로방향으로 이동 가능하도록 하는 현상롤러 이격부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상카트리지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 현상롤러 이격부는,
    상기 현상롤러 회전축의 양단에 끼워 맞춤되는 부싱과;
    상기 부싱과 상기 현상롤러 지지부 사이에 마련되어 전원이 인가되면 길이가 신장되는 길이가변부재와;
    상기 길이가변부재로 소정의 전원을 공급하는 전원공급부와;
    상기 길이가변부재의 길이가 가변되어 상기 현상롤러가 상기 감광체와 접촉 내지 이격되도록 상기 전원공급부의 전원공급을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상카트리지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 현상롤러 이격장치는,
    상기 길이가변부재와 대향되게 상기 부싱과 상기 현상롤러 지지부에 마련되어 상기 접촉위치의 상기 현상롤러를 상기 이격위치로 탄성 복귀시키는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상카트리지.
  4. 용지에 현상제를 도포하여 화상을 형성하는 감광체와, 상기 감광체로 현상제를 도포하는 현상롤러와, 상기 감광체와 상기 현상롤러를 지지하는 케이싱을 포함하는 현상카트리지의 현상방법에 있어서,
    상기 현상롤러가 상기 감광체에 이격되어 위치하는 단계와;
    소정 신호가 인가되면 상기 현상롤러가 상기 감광체와 접촉회전하며 상기 현상롤러로 현상제를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상카트리지의 현상방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 소정 신호는 사용자가 인가하는 출력신호인 것을 특징으로 하는 현상카트리지의 현상방법.
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