KR20200012213A - 토너 충전시에 현상 카트리지의 내부 압력을 해제하는 구조 - Google Patents

토너 충전시에 현상 카트리지의 내부 압력을 해제하는 구조 Download PDF

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문지원
최웅용
문용일
안용남
홍진화
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Abstract

개시된 현상 카트리지는, 제1에어 벤트와 제2에어 벤트를 구비하며 토너가 수용되는 토너 수용부와, 토너 수용부로부터 토너를 받으며 현상롤러가 설치된 현상부와, 토너 수용부의 길이방향의 일단부에 연결되어 토너 수용부에 토너 충전을 위한 통로를 제공하는 토너 충전부와, 제1에어 벤트에 설치되어 토너의 누출을 막는 필터와, 제2에어 벤트를 통하여 토너 수용부와 연통되며 수축 상태와 토너 수용부의 체적을 확장하는 확장 상태로 변형 가능한 압력 해제 부재를 포함하며, 제1에어 벤트는 제2에어 벤트보다 토너 충전부로부터 더 먼 위치에 형성된다.

Description

토너 충전시에 현상 카트리지의 내부 압력을 해제하는 구조{Structure to release internal pressure in development cartridge when refilling toner}
전자사진방식을 이용하는 프린터는, 감광체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 감광체 상에 가시적인 토너 화상을 형성하고, 이 토너 화상을 중간 전사 매체를 거쳐 또는 직접 인쇄 매체로 전사한 후, 전사된 토너 화상을 인쇄 매체에 정착시킨다.
현상 카트리지는 토너를 수용하며, 감광체에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 가시적인 토너 화상을 형성한다. 현상 카트리지에 수용된 토너가 모두 소모되면, 현상 카트리지는 프린터 본체로부터 탈거되며, 새로운 현상 카트리지가 본체에 장착될 수 있다. 토너 리필 키트(토너 리필 카트리지)를 이용하여 현상 카트리지에 새로운 토너를 충전할 수도 있다.
도 1은 프린터의 일 실시예의 개략적인 외관 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 프린터의 일 실시예의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 프린터의 일 실시예에 채용된 현상 카트리지의 일 실시예의 사시도이다.
도 4는 도 3의 X1-X1' 단면도이다.
도 5는 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지의 부분 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 X2-X2' 단면도이다.
도 7은 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지의 부분 단면도이다.
도 8은 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지의 부분 단면도이다.
도 9는 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지의 부분 단면도이다.
도 10은 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지의 부분 단면도이다.
도 1은 프린터의 일 실시예의 개략적인 외관 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 프린터의 일 실시예의 개략적인 구성도이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 프린터는 본체(1)와, 본체(1)에 착탈 가능한 카트리지 형태의 현상기(2)를 구비할 수 있다. 이하에서, 현상기(2)를 현상 카트리지(2)라 칭한다. 본체(1)에는 도어(3)가 마련될 수 있다. 도어(3)는 본체(1)의 일부를 개폐한다. 도 1에는 본체(1)의 상부를 개방하는 도어(3)가 도시되어 있으나, 필요에 따라서 본체(1)의 측부 또는 전부를 개방하는 도어가 채용될 수도 있다. 도어(3)를 열고, 현상 카트리지(2)를 본체(1)에/로부터 장착/탈거할 수 있다.
현상 카트리지(2)는 감광드럼(21)과 현상롤러(22)를 구비할 수 있다. 감광드럼(21)은 정전잠상이 형성되는 감광체의 일 예로서, 원통형 금속 파이프와 그 외주에 형성되는 광도전성을 가지는 감광층을 포함할 수 있다. 대전롤러(23)는 감광드럼(21)의 그 표면을 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전롤러(23)에는 대전바이어스전압이 인가된다. 대전롤러(23) 대신에 코로나 대전기(미도시)가 사용될 수도 있다. 현상롤러(22)는 토너를 감광드럼(21)의 표면에 형성되는 정전잠상에 공급하여 현상시킨다.
현상제로서 토너와 캐리어를 사용하는 이성분 현상방식의 경우, 현상롤러(22)는 회전되는 슬리브 내부에 마그넷이 고정적으로 설치된 형태일 수 있다. 슬리브는 감광드럼(21)으로부터 수십 내지 수백 마이크로미터 이격되게 위치될 수 있다. 마그넷의 자기력에 의하여 캐리어가 현상롤러(22)의 외주에 부착되고, 토너는 정전력에 의하여 캐리어에 부착되어 현상롤러(22)의 외주에는 캐리어와 토너로 된 자기 브러쉬가 형성된다. 현상롤러(22)에 인가되는 현상바이어스에 의하여 토너만이 감광드럼(21)에 형성된 정전잠상으로 이동된다.
현상제로서 토너를 사용하는 일성분 현상방식의 경우, 현상롤러(22)는 감광드럼(21)에 접촉될 수 있으며, 감광드럼(21)으로부터 수십 내지 수백 마이크로미터 이격되게 위치될 수도 있다. 본 실시예에서는 현상롤러(22)와 감광드럼(21)이 서로 접촉되어 현상닙을 형성하는 일성분 접촉현상방식이 채용된다. 현상롤러(22)는 도전성 금속 코어(미도시)의 외주에 탄성층(미도시)형성된 형태일 수 있다. 현상롤러(22)에 현상바이어스전압이 인가되면 현상닙을 통하여 토너가 감광드럼(21)의 표면에 형성된 정전잠상으로 이동되어 부착된다.
현상 카트리지(2)에는 토너를 현상롤러(22)에 부착시키기 위한 공급롤러(24)가 더 마련될 수 있다. 공급롤러(24)에는 토너를 현상롤러(22)로 부착시키기 위하여 공급바이어스전압이 인가될 수 있다. 참조부호 25는 현상롤러(22)의 표면에 부착되는 토너의 양을 규제하기 위한 규제부재를 표시한다. 규제부재(25)는 예를 들어 그 선단이 현상롤러(22)에 소정의 압력으로 접촉되는 규제 블레이드일 수 있다. 참조부호 26은 대전 전에 감광드럼(21)의 표면으로부터 잔류토너 및 이물질을 제거하기 위한 클리닝 부재를 표시한다. 클리닝 부재(26)는 예를 들어 그 선단이 감광드럼(21)의 표면에 접촉되는 클리닝 블레이드일 수 있다. 이하에서, 감광드럼(21)의 표면으로부터 제거된 이물질을 폐토너로 지칭한다.
광주사기(4)는 화상정보에 따라 변조된 광을 균일한 전위로 대전된 감광드럼(21)의 표면에 주사한다. 광주사기(4)로서, 예를 들면 레이저 다이오드로부터 조사되는 광을 폴리곤미러를 이용하여 주주사방향으로 편향시켜 감광드럼(21)에 주사하는 LSU(laser scanning unit)가 채용될 수 있다.
전사롤러(5)는 감광드럼(21)과 대향되게 위치되어 전사닙을 형성하는 전사기의 일 예이다. 전사롤러(5)에는 감광드럼(21)의 표면에 현상된 토너화상을 인쇄매체(P)로 전사시키기 위한 전사바이어스전압이 인가된다. 전사롤러(5)대신에 코로나 전사기가 사용될 수도 있다.
전사롤러(5)에 의하여 인쇄매체(P)의 표면으로 전사된 토너화상은 정전기적 인력에 의하여 인쇄매체(P)의 표면에 유지된다. 정착기(6)는 토너화상이 열과 압력을 가하여 인쇄매체(P)에 정착시킴으로써 인쇄매체(P)에 영구적인 인쇄화상을 형성한다.
상술한 구성에 의한 화상형성과정을 간략히 설명한다. 대전롤러(23)에 대전바이어스가 인가되고, 감광드럼(21)은 균일한 전위로 대전된다. 광주사기(4)는 화상정보에 대응되어 변조된 광을 감광드럼(21)으로 주사하여, 감광드럼(21)의 표면에 정전잠상을 형성시킨다. 공급롤러(24)는 토너를 현상롤러(22)의 표면에 부착시킨다. 규제부재(25)는 현상롤러(22)의 표면에 균일한 두께의 토너층을 형성시킨다. 현상롤러(22)에는 현상바이어스전압이 인가된다. 현상롤러(22)가 회전됨에 따라 현상닙으로 운반된 토너는 현상바이어스전압에 의하여 감광드럼(21)의 표면에 형성된 정전잠상으로 이동되어 부착되어 감광드럼(21)의 표면에는 가시적인 토너화상이 형성된다. 픽업롤러(71)에 의하여 적재수단(7)으로부터 인출된 인쇄매체(P)는 이송롤러(72)에 의하여 전사롤러(5)와 감광드럼(21)이 대면된 전사닙으로 이송된다. 전사롤러(5)에 전사바이어스전압이 인가되면, 정전기적 인력에 의하여 토너화상은 인쇄매체(P)로 전사된다. 인쇄매체(P)로 전사된 토너화상이 정착기(6)로부터 열과 압력을 받아 인쇄매체(P)에 정착됨으로써 인쇄가 완료된다. 인쇄매체(P)는 배출롤러(73)에 의하여 배출된다. 인쇄매체(P)로 전사되지 않고 감광드럼(21)의 표면에 잔류되는 토너는 클리닝 부재(26)에 의하여 제거된다.
도 3은 도 1에 도시된 프린터의 일 실시예에 채용된 현상 카트리지의 일 실시예의 사시도이다. 도 4는 도 3의 X1-X1' 단면도이다. 도 3과 도 4를 참조하면서, 현상 카트리지(2)의 실시예를 설명한다.
본 실시예의 현상 카트리지(2)는 감광드럼(21)과 현상롤러(22)가 설치된 현상부(210)와, 감광드럼(21)으로부터 제거된 폐토너가 수용되는 폐토너 수용부(220)와, 현상부(210)와 연결되고 토너가 수용되는 토너 수용부(230)를 구비한다. 토너 수용부(230)에 토너를 재충전하기 위하여, 현상 카트리지(2)는 토너 수용부(230)와 연결된 토너 충전부(240)를 구비한다. 토너 충전부(240)는 토너 카트리지(토너 리필 카트리지)(9)와 현상 카트리지(2)와의 인터페이스를 제공한다. 현상 카트리지(2)는 현상부(210)와, 폐토너 수용부(220)와, 토너 수용부(230)와, 토너 충전부(240)를 구비하는 일체형 현상 카트리지이다.
현상부(210), 폐토너 수용부(220), 토너 수용부(230)는 상하 방향으로 적층된 형태일 수 있다. 현상부(210)와 폐토너 수용부(220) 사이에 감광드럼(21)을 노광시키기 위한 노광 광(L)이 통과되는 광 통로(250)가 형성된다. 현상 카트리지(2)에는 광주사기(4)의 수용 공간을 형성하는 오목부(260)가 마련될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 현상 카트리지(2)가 본체(1)에 장착되면, 광주사기(4)가 오목부(260) 내에 위치된다.
현상 카트리지(2)의 외관을 형성하는 하우징(300)은 하부 프레임(310), 중간 프레임(320), 및 상부 프레임(330)을 포함할 수 있다. 하부 프레임(310), 중간 프레임(320), 및 상부 프레임(330)에 의하여 현상부(210), 폐토너 수용부(220), 및 토너 수용부(230)가 형성될 수 있다. 하부 프레임(310)과 중간 프레임(320)은 상하 방향으로 이격되게 위치되어, 그 사이에 노광 광(L)이 통과되는 광 통로(250)가 형성된다.
현상부(210)에는 감광드럼(21)과 현상롤러(22)가 설치된다. 감광드럼(21)의 외주의 일부분은 하우징의 외부로 노출된다. 감광드럼(21)의 노출된 부분에 전사롤러(5)가 접촉되어 전사닙을 형성한다. 현상부(210)는 감광드럼(21)과 현상롤러(22)가 설치된 현상실(211)과, 토너의 공급 경로를 기준으로 하여 현상실(211)과 토너 수용부(230) 사이에 위치되는 메인 호퍼(212)를 구비할 수 있다. 메인 호퍼(212)에는 토너를 현상실(211)로 운반하는 운반부재(27)(28)가 설치될 수 있다. 운반부재(27)(28)는 토너를 휘저어 토너를 소정 전위로 대전시키는 역할을 겸할 수 있다. 도 4에는 하나의 두 개의 운반부재(27)(28)가 도시되어 있으나, 메인 호퍼(212)의 용적이나 형태를 감안하여 효과적으로 토너를 현상실(211)로 공급하기 위하여 메인 호퍼(212)에는 적절한 위치에 적절한 수의 운반부재가 설치될 수 있다. 일 예로서, 운반부재(27)(28)는 회전축에 하나 또는 다수의 유연한 필름 형태의 교반날개가 마련된 패들일 수 있다.
폐토너 수용부(220)는 현상부(210)의 상측에 위치된다. 전술한 바와 같이, 폐토너 수용부(220)는 현상부(210)로부터 상방으로 이격되어 그 사이에 광 통로(250)를 형성시킨다. 클리닝 부재(26)에 의하여 감광드럼(21)으로부터 제거된 폐토너는 폐토너 수용부(220)에 수용된다. 폐토너 수용부(220)는 감광드럼(21)과 가까운 단부, 즉 클리닝 부재(26)가 설치된 단부로부터 현상부(210)의 길이보다 길게 후방으로 연장된다. 폐토너 수용부(220)보다 길이가 짧은 현상부(210)와, 현상부(210)의 상측에 위치되는 폐토너 수용부(220)에 의하여 현상부(210)의 후방에 광주사기(4)가 수용되는 오목부(260)가 정의될 수 있다.
예를 들어, 폐토너 수용부(220)는 감광드럼(21) 부근으로부터 차례로 위치되는 제1, 제2, 제3부분(220-1)(220-2)(220-3)을 포함할 수 있다. 제1부분(220-1)은 감광드럼(21) 부근에 위치되어 폐토너를 1차적으로 수용한다. 제3부분(220-3)은 오목부(260)에 대응되는 부분으로서, 제1부분(220-1)에 비하여 위쪽으로 단차지게 위치된다. 제2부분(220-2)은 제1부분(220-1)과 제3부분(220-3)을 연결한다. 따라서, 제2부분(220-2)은 제1부분(220-1)으로부터 제3부분(220-3)을 향하여 상향 경사진 형태이다. 폐토너 수용부(220)는 오목부(260)의 후방에서 제3부분(200-3)으로부터 하방으로 연장된 제4부분(220-4)을 더 구비할 수 있다. 이에 의하여 폐토너를 수용하는 공간을 크게 확보할 수 있다. 폐토너 수용부(220)에는 페토너를 감광드럼(21)으로부터 먼 곳으로 운반하기 위한 하나 이상의 폐토너 이송부재가 설치될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 폐토너 수용부(220)는 감광드럼(21)으로부터 후방으로 순차로 배치된 제1, 제2, 제3폐토너 이송부재(221)(222)(223)를 구비할 수 있다. 제1, 제2, 제3폐토너 이송부재(221)(222)(223)는 폐토너를 감광드럼(21)으로부터 폐토너 수용부(220)의 내측으로 운반할 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 토너 수용부(230)는 토너 충전부(240)와 연결되어 토너를 수용하는 호퍼부(230-1)를 구비한다. 호퍼부(230-1)는 토너 공급부(230-3)로부터 후방으로 이격된 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어 호퍼부(230-1)는 폐토너 수용부(220)의 제4부분(220-4)의 위쪽에 위치될 수 있다. 제4부분(220-4)의 상측 벽(220-4a)은 부분적으로 하방으로 몰입되고, 호퍼부(230-1)는 상측 벽(220-4a)과 상보적인 형상으로 하방으로 볼록한 형상일 수 있다. 이에 의하여 호퍼부(230-1)의 용적을 크게 확보할 수 있다.
토너 수용부(230)는 호퍼부(230-1)로부터 전방으로, 다시 말하면 현상부(210) 쪽으로 연장된 연결 통로부(230-2)를 구비한다. 연결 통로부(230-2)는 현상부(210)의 상방에까지 연장되며, 도 4에 점선으로 도시된 바와 같이 토너 공급부(230-3)에 의하여 현상부(210)와 연결된다. 본 실시예의 현상 카트리지(2)에 따르면, 현상부(210)와 토너 수용부(230) 사이에 폐토너 수용부(220)가 개재된다. 또한, 현상부(210)와 폐토너 수용부(220) 사이에는 광 통로(250)가 개재된다. 토너 공급부(230-3)는 폐토너 수용부(220)를 상하 방향으로 관통하여 현상부(210), 예를 들어 메인 호퍼(212)에 연결될 수 있다. 토너 공급부(230-3)는 광주사기(4)에 의하여 주주사 방향으로 주사되는 노광 광(L)과 간섭되지 않도록 위치된다. 즉, 토너 공급부(230-3)는 노광 광(L)의 유효 폭의 외측에 위치된다. 토너 공급부(230-3)는 감광드럼(21)의 길이의 내측에 위치된다. 이와 같은 구성에 의하여, 토너 공급부(230-3)가 감광드럼(21)의 길이의 내측에 위치되므로, 컴팩트한 현상 카트리지(2)의 구현이 가능하다.
토너 수용부(230)에는 토너를 토너 공급부(230-3)를 통하여 현상부(210)로 공급하기 위한 하나 이상의 토너 공급부재가 설치될 수 있다. 토너 공급 부재의 형태와 갯수는 특별히 제한되지 않는다. 토너 수용부(230)의 용적이나 형태를 감안하여 효과적으로 토너를 현상부(210)로 공급하기 위하여 토너 수용부(230)에는 적절한 위치에 적절한 수의 토너 공급부재가 설치될 수 있다. 일 예로서, 제1토너 공급부재(231)는 호퍼부(230-1)에 설치되어, 호퍼부(230-1) 내부의 토너를 연결 통로부(230-2) 쪽으로 운반한다. 예를 들어, 제1토너 공급부재(231)는 회전축에 하나 또는 다수의 유연한 필름 형태의 교반날개가 마련된 패들 형태일 수 있다. 제2토너 공급부재(232)는 연결 통로부(230-2)에 설치되어 제1토너 공급부재(231)로부터 토너를 받아 토너 공급부(230-3) 쪽으로 운반한다. 일 예로서, 제2토너 공급부재(232)는 연결 통로부(230-2)를 따라 연장되어 순환 주행되는 벨트 형태일 수 있다. 벨트에는 토너 공급 능력을 확보하기 위하여, 다수의 관통공이 형성될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 벨트의 외주면에는 외측으로 돌출된 다수의 운반핀이 마련될 수 있다. 제3토너 공급부재(233)는 연결 통로부(230-2)의 현상부(210)쪽의 단부 부근에 위치된다. 제3토너 공급부재(233)는 토너 공급부(230-3)의 상방에 위치된다. 토너 공급부(230-3)가 노광 광(L)의 주주사 방향의 유효 폭의 외측에 위치되므로, 제3토너 공급부재(233)는 제2토너 공급부재(232)로부터 토너를 받아 주주사 방향(M)으로 운반하여, 토너 공급부(230-3)로 전달한다. 예를 들어, 제3토너 공급부재(233)는 주주사 방향으로 연장된 회전축과 회전축의 외주에 형성된 나선 날개를 구비하는 오거(auger)에 의하여 구현될 수 있다. 주주사 방향으로 이격된 두 개의 토너 공급부(230-3)가 마련되는 경우, 제3토너 공급부재(233)는, 토너를 주주사 방향으로 양쪽으로 운반할 수 있도록, 나선 날개는 주주사 방향의 중앙부를 기준으로 하여 나선 방향이 서로 다른 두 개의 나선 날개로 구분될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 호퍼부(230-1)에 수용된 토너는 연결 통로부(230-2)와 토너 공급부(230-3)를 거쳐서 현상부(210), 예를 들어 메인 호퍼(212)로 공급될 수 있다. 메인 호퍼(212)와 더불어 토너 수용부(230)를 구비하는 현상 카트리지(2)에 의하면, 초기 토너 수용량을 증가시킬 수 있어 현상 카트리지(2)의 장수명화가 가능하며 대용량 현상 카트리지(2)의 구현이 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 현상 카트리지(2)는 토너를 재충전할 수 있는 토너 충전부(240)를 구비한다. 본 실시예의 프린터에 따르면, 현상 카트리지(2)를 본체(1)로부터 탈거하지 않고, 현상 카트리지(2)가 본체(1)에 장착된 상태에서 토너를 현상 카트리지(2)에 재충전할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본체(1)에는 현상 카트리지(2)가 본체(1)에 장착된 상태에서 본체(1)의 외부로부터 토너 충전부(240)에 액세스할 수 있도록 연통부(8)가 마련된다. 예를 들어, 토너가 수용된 토너 카트리지(9)를 연통부(8)에 삽입하면, 토너 카트리지(9)가 토너 충전부(240)에 연결될 수 있다. 이 상태에서, 토너 카트리지(9)에 수용된 토너를 토너 충전부(240)를 통하여 토너 수용부(230)에 충전할 수 있다. 토너 카트리지(9)는 토너 재충전 후에는 연통부(8)로부터 해제된다.
이와 같은 구성에 의하면, 토너 충전부(240)를 통하여 토너 수용부(230)에 토너를 재충전할 수 있으므로, 현상 카트리지(2)의 교체 시기를 감광드럼(21)의 수명이 다하는 때까지 연장할 수 있어, 장당 인쇄비의 절감이 가능하다. 현상 카트리지(2)가 본체(1)에 장착된 상태에서 토너의 재충전이 가능하므로, 사용자 편의성이 향상될 수 있다.
연통부(8)는 본체(1)의 전면부(도 1: 12)에 가까운 위치에 마련될 수 있다. 전면부(12)는 사용자와 대향되므로, 사용자가 연통부(8)에 용이하게 액세스할 수 있다. 따라서, 연통부(8)를 통한 토너 재충전 작업이 용이하게 수행될 수 있다.
연통부(8)는 본체(1)의 상면(11)에 마련될 수 있다. 토너 충전부(240)는 연통부(8)의 하부에 위치된다. 연통부(8)와 토너 충전부(240)는 상하방향으로 정렬될 수 있다. 토너 카트리지(9)는 본체(1)의 상방으로부터 연통부(8)를 통하여 토너 충전부(240)에 액세스할 수 있다.
도 1을 참조하면, 토너 카트리지(9)는 내부에 토너가 수용되는 내부 공간을 갖는 중공형 몸체(91)와, 몸체(91)에 길이방향(A)으로 이동가능하게 결합되어 토너를 몸체(91) 외부로 밀어내는 플런저(plunger)(93)를 구비하는 주사기형(syringe type) 토너 리필 카트리지일 수 있다. 몸체(91)는 예를 들어 원통형일 수 있다. 몸체(91)의 단부에는 토너가 배출되는 토너 배출구(94)와, 토너 배출구(94)를 개폐하는 배출 셔터(미도시)가 마련될 수 있다. 배출 셔터는 토너 카트리지(9)가 토너 충전부(240)에 장착된 때에 토너 배출구(94)를 개방할 수 있다.
토너 카트리지(9)는 본체(1)의 상측으로부터 수직 방향(중력 방향)으로 연통부(8)에 삽입된다. 연통부(8)는 토너 충전부(240)와 상하방향으로 정렬되어 있으므로, 토너 카트리지(9)는 연통부(8)를 통하여 용이하게 토너 충전부(240)와 연결될 수 있다. 토너 충전부(240)는 토너 수용부(230), 예를 들어 호퍼부(230-1)와 연결된다. 이 상태에서 플런저(93)를 누르면, 내부 공간(92)에 수용된 토너가 토너 충전부(240)를 통하여 토너 수용부(230)로 충전될 수 있다. 충전이 완료되면, 토너 카트리지(9)는 본체(1)로부터 탈거된다.
토너를 충전하는 과정에서 토너 수용부(230)의 내압(internal pressure)이 증가될 수 있다. 플런저(93)를 빠르게 누르면, 토너 수용부(230)의 내압이 급격하게 증가될 수 있다. 토너 수용부(230)는 현상부(210)와 연결되어 있으므로, 현상부(210)의 내압 역시 상승될 수 있다. 그러면, 하우징(300)과 감광드럼(21)과의 틈새, 하우징(300)과 현상롤러(22)와의 틈새를 통하여 토너가 하우징(300)의 외부로 누출될 수 있다. 누출된 토너는 본체(1) 내부를 오염시킬 수 있다. 또한, 현상 카트리지(2)의 내압의 증가는 플런저(93)를 누르는 힘에 저항으로 작용되어, 원활한 토너 충전이 어렵게 될 수 있다.
토너 누출 방지와 토너의 원활한 충전을 위하여, 토너 충전 시에 현상 카트리지(2)의 내압을 해제하는 구조가 요구된다. 내압의 해제는 현상 카트리지(2)에 외부와 연통된 에어 벤트를 마련함으로써 구현될 수 있다. 에어 벤트에는 토너의 누출을 방지하는 필터가 설치될 수 있다. 필터가 설치된 에어 벤트만을 이용하여 내압을 해제하고자 하는 경우, 에어 벤트와 필터의 크기가 매우 커질 수 있으나, 현상 카트리지(2)에 충분한 크기의 에어 벤트를 마련하기 곤란할 수 있다. 충분한 크기의 에어 벤트와 필터가 마련되지 않는 경우, 필터에 과도한 공기 압력이 가해져서 필터가 파손될 수도 있다. 이러한 점을 감안하여, 에어 벤트 및 필터와 함께 추가적인 내압 해제 구조가 요구된다. 본 실시예에서는 토너 수용부(230)의 체적을 일시적으로 확장함으로써 내압을 해제하는 구조가 채용된다.
도 5는 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지(2)의 부분 분해 사시도이다. 도 6은 도 5의 X2-X2' 단면도이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 토너 수용부(230)는 제1에어 벤트(411)와 제2에어 벤트(412)를 구비한다. 토너 충전부(240)는 토너 수용부(230)의 길이방향의 일단부에 연결되어 토너 수용부(230)에 토너 충전을 위한 통로를 제공한다. 제1에어 벤트(411)에는 토너의 누출을 막는 필터(420)가 설치된다. 압력 해제 부재는 제2에어 벤트(412)를 통하여 토너 수용부(230)와 연통된다. 압력 해제 부재는 수축 상태와 토너 수용부(230)의 체적을 확장하는 확장 상태로 변형 가능하다. 제1에어 벤트(411)는 제2에어 벤트(412)보다 토너 충전부(240)로부터 더 먼 위치에 형성된다.
제1에어 벤트(411)와 제2에어 벤트(412)는 예를 들어 토너 수용부(230)를 형성하는 상부 프레임(330)에 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1에어 벤트(411)는 호퍼부(230-1)와 연결 통로부(230-2)에 걸쳐서 형성될 수 있다. 호퍼부(230-1)의 상부벽(331)은 연결 통로부(230-2)의 상방으로 연장되며, 제1에어 벤트(411)는 상부벽(331)에 마련될 수 있다. 제2에어 벤트(412)는 연결 통로부(230-2)에 형성될 수 있다. 도 5에는 다수의 제2에어 벤트(412)가 연결 통로부(230-2)의 상부벽(332)에 마련된다. 제2에어 벤트(412)는 토너 충전부(240)보다 제1에어 벤트(411) 쪽으로 치우치게 위치될 수 있다.
일 예로서, 압력 해제 부재는 개구부(431)가 제2에어 벤트(412)와 연통된 유연한 주머니(430)를 포함할 수 있다. 유연한 주머니(430)의 개구부(431)는 제2에어 벤트(412)를 에워쌀 수 있다. 유연한 주머니(430)는 개구부(431)가 제2에어 벤트(412)를 에워싸도록 상부벽(332)에 접착, 융착 등의 방법에 의하여 결합될 수 있다. 유연한 주머니(430)는 제2에어 벤트(412)를 통하여 토너 수용부(230)와 연통된다. 토너 수용부(230)의 내압이 상승하면 도 4에 점선으로 도시된 바와 같이 유연한 주머니(430)는 토너 수용부(230)의 체적을 확장하는 확장 상태로 변형되어 내압을 해제시킨다. 토너 수용부(230)의 압력이 낮아지면, 도 4에 실선으로 도시된 바와 같이 유연한 주머니(430)는 자중에 의하여 또는 후술하는 가압 부재에 의하여 수축 상태로 복귀된다. 예를 들어, 현상 카트리지(2)는 유연한 주머니(430)를 수용하는 수용 챔버(440)를 구비할 수 있다. 수용 챔버(440)는 예를 들어 연결 통로부(230-2)의 상부에 위치될 수 있다. 챔버 커버(441)는 수용 챔버(440)를 덮는다. 챔버 커버(441)에는 수용 챔버(440)에 대기압이 작용될 수 있도록 수용 챔버(440)를 외부와 연통시키는 제3에어 벤트(413)가 마련될 수 있다.
도 5와 도 6을 참조하면, 필터(420)는 제1에어 벤트(411)를 통하여 배출되는 공기로부터 토너를 걸러내어 토너가 외부로 누출되지 않도록 한다. 필터(420)는 공기의 배출 방향(424)을 기준으로 하여 상류측에 위치되는 내측 필터(421)와, 하류측에 위치되는 외측 필터(422)를 포함할 수 있다. 내측 필터(421)와 외측 필터(422)는 공기의 배출 방향(424)으로 서로 이격되게 위치되어, 그 사이에 간격(423)이 형성된다. 예를 들어, 상부벽(331)에는 하방으로 단차지게 몰입된 단차부(331-1)가 마련되고, 제1에어 벤트(411)는 단차부(331-1)에 마련될 수 있다. 내측 필터(421)는 단차부(331-1)의 하면에 부착되고 외측 필터(422)는 단차부(331-1)의 상면에 부착될 수 있다. 이에 의하여, 단차부(331-1)의 두께만큼의 간격(423)이 확보될 수 있다.
주사기형 토너 카트리지(9)를 이용하여 토너 수용부(230)에 토너를 충전할 때에 토너 카트리지(9) 내부의 토너와 공기가 토너 수용부(230)로 유입된다. 이때, 현상 카트리지(2)의 내압이 상승된다. 필터(420)는 토너를 걸러내고 공기 투과율에 의하여 결정된 양만큼의 공기를 외부로 배출할 수 있다. 공기가 제1에어 벤트(411)를 통하여 외부로 배출되면서 현상 카트리지(2)의 내압을 해제시킨다. 제1에어 벤트(411)를 통하여 토너 수용부(230)의 내부로부터 외부로 배출되는 공기는 내측 필터(421)와 외측 필터(422)를 거친다. 공기 중에 포함된 토너가 내측 필터(421)와 외측 필터(422)에 의하여 걸러지고, 공기만이 외부로 배출된다.
현상 카트리지(2) 내부로 유입되는 공기량이 제1에어 벤트(411) 및 필터(420)를 통하여 배출되는 공기량보다 월등히 큰 경우, 현상 카트리지(2)의 내압이 급격하게 상승하며, 이에 의하여 필터(420)의 파손, 전술한 틈새들을 통하여 현상 카트리지(2)의 외부로의 토너 누출 등 가능성이 있다. 본 실시예에 따르면, 토너 충전시의 내압에 의하여 유연한 주머니(430)가 확장 상태로 전환되면서 토너 수용부(230)의 체적을 확장시킨다. 이에 의하여, 현상 카트리지(2)의 내압의 급격한 상승이 방지되어, 내측 필터(421)와 외측 필터(422)에 과도한 공기 압력이 가해지는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 내측 필터(421)와 외측 필터(422)의 파손 가능성을 낮출 수 있다. 또한, 현상 카트리지(2)의 내압이 유연한 주머니(430)에 의하여 어느 정도 해제되므로, 토너 충전을 위하여 플런저(93)를 누르는 힘이 덜들어, 원활한 토너 충전이 가능하다. 제1에어 벤트(411)가 제2에어 벤트(412)보다 토너 충전부(240)로부터 멀리 위치되기 때문에, 토너 충전시의 내압에 의하여 유연한 주머니(430)가 확장 상태로 전환되면서 현상 카트리지(2)의 내압이 먼저 어느 정도 해제되어, 내측 필터(421)와 외측 필터(422)에 과도한 공기 압력이 가해지는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.
제2에어 벤트(412)는 토너 충전부(240)보다 제1에어 벤트(411) 쪽으로 치우치게 위치될 수 있다. 다시 말하면, 제2에어 벤트(412)는 토너 충전부(240)보다 제1에어 벤트(411)에 가깝게 위치된다. 이에 의하면, 제1에어 벤트(411)와 가까운 위치에서 내압을 어느 정도 해제시킬 수 있어, 내측 필터(421)와 외측 필터(422)에 과도한 공기 압력이 가해지는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 토너 충전부(240)로부터 먼 곳의 내압을 낮추어 토너가 토너 충전부(240)로부터 토너 수용부(230) 쪽으로 용이하게 주입될 수 있다.
잔존하는 내압, 즉 유연한 주머니(430)의 용량을 초과하는 압력은 제1에어 벤트(411) 및 필터(420)를 통하여 공기가 배출됨에 따라 점차로 해제되고, 유연한 주머니(430)는 자중 또는 대기압에 의하여 수축 상태로 복귀된다.
외측 필터(422)는 내측 필터(421)와 함께 토너를 걸러서 토너가 외부로 누출되지 않도록 하는 한편, 외부의 충격이나 힘에 의하여 내측 필터(421)가 파손되지 않도록 보호하는 보호 부재로서 기능한다. 내측 필터(421)와 외측 필터(422) 사이에 간격(423)이 형성됨으로써, 외측 필터(422)에 가해지는 외력이 내측 필터(421)까지 도달되지 않도록 할 수 있다. 또한, 외측 필터(422)가 상부벽(331)으로부터 몰입된 단차부(331-1)에 위치되기 때문에, 예를 들어 현상 카트리지(2)를 취급하는 과정에서, 외측 필터(422)에 외력이 가해질 가능성을 낮출 수 있다. 또한, 외측 필터(422)는 장시간의 사용에 의하여 내측 필터(421)가 필터로서의 기능을 부분적으로 또는 전체적으로 상실한 때에 토너의 누출을 방지하는 안전 필터로서 기능할 수 있다.
외측 필터(422)와 내측 필터(421)의 셀 크기(cell size)는 토너가 통과되지 않도록 결정될 수 있다. 또한, 외측 필터(422)의 셀 크기(cell size)는 내측 필터(421)를 통과한 공기가 원활하게 통과될 수 있도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 토너의 평균 입경이 5~8㎛인 경우, 내측 필터(421)의 셀 크기는 3㎛ 이하일 수 있다. 외측 필터(422)의 셀 크기는 5㎛ 이하일 수 있다.
외측 필터(422)의 공기 투과율(air permeability)은 내측 필터(421)의 공기 투과율보다 클 수 있다. 외측 필터(422)의 공기 투과율(air permeability)은 내측 필터(421)의 공기 투과율보다 작으면, 내측 필터(421)를 통과한 공기가 외측 필터(422)와 내측 필터(421) 사이에서 정체되어 현상 카트리지(2)의 내압을 안정적으로 해제시킬 수 없다. 외측 필터(422)의 공기 투과율(air permeability)은 내측 필터(421)의 공기 투과율보다 크게 하면, 내측 필터(421)를 통과한 공기가 원활하게 외측 필터(422)를 통과하여 외부로 배출될 수 있어, 현상 카트리지(2)의 내압을 안정적으로 해제시킬 수 있다. 예를 들어, 내측 필터(421)의 공기 투과율은 1sec/100cc 정도일 수 있으며, 외측 필터(422)의 공기 투과율은 1sec/100cc 정도일 수 있다. 보호 부재로서, 또 안전 부재로서의 기능을 위하여, 외측 필터(422)의 두께는 내측 필터(421)보다 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 외측 필터(422)의 두께는 1mm 이상일 수 있다. 예를 들어, 내측 필터(421)의 두께는 0.05mm 일 수 있으며, 외측 필터(422)의 두께는 2mm 일 수 있다.
전술한 실시예에서는 내압이 해제됨에 따라 압력 해제 부재가 자중에 의하여 자연스럽게 수축 상태로 복귀되나, 압력 해제 부재에 수축 상태로 전환시키는 방향의 압력을 가하는 가압 부재가 채용될 수도 있다. 도 7은 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지(2)의 부분 단면도이다. 도 7을 참조하면, 압력 해제 부재로서 유연한 주머니(430)가 채용된다. 가압 부재는 유연한 주머니(430)에 예를 들어 부착되어 그 자중에 의하여 유연한 주머니(430)에 수축 상태로 전환시키는 방향의 압력을 가하는 웨이트 부재(450)일 수 있다.
도 8은 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지(2)의 부분 단면도이다. 도 8을 참조하면, 압력 해제 부재로서 유연한 주머니(430)가 채용된다. 가압 부재는 유연한 주머니(430)에 수축 상태로 전환시키는 방향의 탄성력을 가하는 탄성 부재(460)일 수 있다. 일 예로서, 탄성 부재(460)는 일단부가 챔버 커버(441)에 지지되고 타단부가 유연한 주머니(430)에 지지된 압축 코일 스프링에 의하여 구현될 수 있다. 유연한 주머니(430)에는 압축 코일 스프링의 타단부가 지지되는 지지판(461)이 결합될 수도 있다. 도면으로 도시되지 않았지만, 가압 부재는 챔버 커버(441)와 유연한 주머니(430) 또는 이에 결합된 지지판(461)에 지지되는 판 스프링에 의하여 구현될 수도 있다.
압력 해제 부재는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 9는 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지(2)의 부분 단면도이다. 도 9를 참조하면, 압력 해제 부재로서 벨로우즈(470)가 채용된다. 벨로우즈(470)는 개구부(471)가 제2에어 벤트(412)와 연통된다. 예를 들어, 벨로우즈(470)는 개구부(471)가 제2에어 벤트(412)를 에워싸도록 상부벽(332)에 접착, 융착 등의 방법에 의하여 결합될 수 있다. 벨로우즈(470)는 수용 챔버(440)에 수용될 수 있다.
가압 부재는 벨로우즈(470)에 수축 상태로 전환시키는 압력을 가한다. 가압 부재는 도 9에 도시된 바와 같이 벨로우즈(470)의 개구부(471)의 반대쪽에 위치되는 웨이트 부재(450)에 의하여 구현될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 가압 부재는 벨로우즈(470)의 개구부(471)의 반대쪽을 탄력적으로 누르는 탄성 부재(도 8: 460)에 의하여 구현될 수도 있다.
도 10은 내압 해제 구조의 일 실시예가 적용된 현상 카트리지(2)의 부분 단면도이다. 도 10을 참조하면, 압력 해제 부재로서 탄성 막(480)가 채용된다. 탄성 막(480)은 제2에어 벤트(412)를 에워싼다. 예를 들어, 탄성 막(480)은 제2에어 벤트(412)를 에워싸도록 상부벽(332)에 접착, 융착 등의 방법에 의하여 결합될 수 있다. 토너 트리지(9)에 의하여 토너 수용부(230)의 내압이 상승되면, 탄성 막(480)이 도 10에 점선으로 도시된 바와 같이 부풀어 토너 수용부(230)의 체적을 증가시키는 확장 상태가 되며, 내압이 해제되면 도 10에 실선으로 도시된 바와 같이 수축 상태가 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 압력 해제 부재 자체가 수축 상태로 복귀되는 탄성력을 가지므로, 별도의 가압 부재가 채용될 필요가 없다.
본 개시는 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 개시의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 제1에어 벤트와 제2에어 벤트를 구비하며, 토너가 수용되는 토너 수용부;
    상기 토너 수용부로부터 토너를 받으며, 현상롤러가 설치된 현상부;
    상기 토너 수용부의 길이방향의 일단부에 연결되어 상기 토너 수용부에 토너 충전을 위한 통로를 제공하는 토너 충전부;
    상기 제1에어 벤트에 설치되어 토너의 누출을 막는 필터;
    상기 제2에어 벤트를 통하여 상기 토너 수용부와 연통되며, 수축 상태와 상기 토너 수용부의 체적을 확장하는 확장 상태로 변형 가능한 압력 해제 부재;를 포함하며,
    상기 제1에어 벤트는 상기 제2에어 벤트보다 상기 토너 충전부로부터 더 먼 위치에 형성되는 현상 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 해제 부재에 상기 수축 상태로 전환시키는 압력을 가하는 가압부재를 포함하는 현상 카트리지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가압 부재는 자중에 의하여 상기 압력 해제 부재에 상기 수축 상태로 전환되는 방향의 압력을 가하는 웨이트 부재를 포함하는 현상 카트리지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가압 부재는, 상기 압력 해제 부재에 상기 수축 상태로 전환되는 방향의 탄성력을 가하는 탄성 부재를 포함하는 현상 카트리지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압력 해제 부재는, 개구부가 상기 제2에어 벤트와 연통된 유연한 주머니를 포함하는 현상 카트리지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압력 해제 부재는, 상기 제2에어 벤트를 에워싸는 탄성 막을 포함하는 현상 카트리지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압력 해제 부재는,
    상기 개구부가 상기 제2에어 벤트와 연통된 벨로우즈를 포함하는 현상 카트리지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1에어 벤트는 상기 토너 충전부 쪽보다 상기 제1에어 벤트 쪽으로 치우치게 위치되는 현상 카트리지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필터는, 상기 제1에어 벤트를 통한 공기의 배출 방향을 기준으로 하여 상류측에 위치되는 내측 필터와, 하류 측에 위치되는 외측 필터를 포함하며,
    상기 내측 필터와 상기 외측 필터 사이에는 간격이 형성된 현상 카트리지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외측 필터의 공기 투과율(air permeability)은 상기 내측 필터의 공기 투과율보다 큰 현상 카트리지.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 외측 필터의 두께는 내측 필터보다 두꺼운 현상 카트리지.
  12. 제1에어 벤트와 제2에어 벤트를 구비하며, 토너가 수용되는 토너 수용부;
    상기 토너 수용부로부터 토너를 받으며, 현상롤러가 설치된 현상부;
    상기 토너 수용부의 길이방향의 일단부에 연결되어 상기 토너 수용부에 토너 충전을 위한 통로를 제공하는 토너 충전부;
    상기 제1에어 벤트에 설치되어 토너의 누출을 막는 내측 필터;
    상기 내측 필터의 외측에 설치되어 상기 내측 필터를 보호하는 외측 필터;
    상기 제2에어 벤트를 통하여 상기 토너 수용부와 연통되며, 수축 상태와 상기 토너 수용부의 체적을 확장하는 확장 상태로 변형 가능한 압력 해제 부재;를 포함하는 현상 카트리지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내측 필터와 상기 외측 필터 사이에는 간격이 형성된 현상 카트리지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 외측 필터의 공기 투과율은 상기 내측 필터의 공기 투과율보다 크며,
    상기 외측 필터의 두께는 내측 필터보다 두꺼운 현상 카트리지.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 현상 카트리지;
    상기 현상 카트리지가 착탈되는 본체;
    토너 카트리지가 상기 본체의 외부로부터 상기 토너 충전부에 액세스할 수 있도록 상기 본체에 마련되는 연통부;를 포함하는 프린터.
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