KR20200107383A - 열전달 차단부재를 갖는 현상 카트리지 - Google Patents

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KR20200107383A
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이호렬
이치카와 요시히코
문지원
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

화상형성장치가 개시된다. 본 화상형성장치는, 본체, 본체에 착탈 가능하게 배치되는 현상 카트리지 및 토너를 용지에 정착하는 정착기를 포함하고, 현상 카트리지는, 본체에 장착 시 정착기에 인접한 외측에 배치되는 열전달 차단부재를 포함한다.

Description

열전달 차단부재를 갖는 현상 카트리지{DEVELOPING CARTRIDGE HAVING A HEAT TRANSFER BLOCKING MEMBER}
화상형성장치는 입력된 신호에 따라 용지에 화상을 형성하는 장치로서, 프린터, 복사기, 팩스 및 이들의 기능을 통합하여 구현한 복합기 등이 이에 해당한다.
화상형성장치의 일 종류인 전자사진방식 화상형성장치는 화상 정보에 대응되어 변조된 광을 감광드럼에 조사하여 감광드럼의 표면에 정전잠상을 형성하고, 정전잠상에 토너를 공급하여 가시적인 토너화상으로 현상시키고, 토너화상을 용지에 전사하여 정착시킴으로써 용지에 화상을 인쇄한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 현상 카트리지와 정착기를 확대한 부분 확대도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 현상 카트리지의 사시도이다.
도 4는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 현상 카트리지의 사시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 화상형성장치의 열 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 6a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 열전달 차단부재의 유무에 따른 토너 수용부의 온도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 열전달 차단부재의 유무에 따른 폐토너 수용부의 온도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예들은 여러 가지 상이한 형태로 변형되어 실시될 수도 있다. 실시 예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여 이하의 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 사항들에 관해서 자세한 설명은 생략한다.
한편, 본 명세서에서 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐 아니라, ‘그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성이 다른 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, “화상형성장치”란 컴퓨터와 같은 단말장치에서 생성된 인쇄 데이터를 기록 용지에 인쇄하는 장치를 말한다. 이러한 화상형성장치의 예로는 복사기, 프린터, 팩시밀리 또는 이들의 기능을 하나의 장치를 통해 복합적으로 구현하는 복합기(multi-function printer, MFP)등을 들 수 있다. 프린터(printer), 스캐너(scanner), 팩스기(fax machine), 복합기(multi-function printer, MFP) 또는 디스플레이 장치 등과 같이 화상 형성 작업을 수행할 수 있는 모든 장치들을 의미할 수 있다.
이하에서 설명되는 실시 예는 본 개시의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 개시는 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 개시의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 화상형성장치(1)는 본체(11) 내부에 노광기(20), 현상 카트리지(100), 전사롤러(30) 및, 화상을 용지(P)에 정착시키는 정착기(40)를 구비한다.
본체(11)는 화상형성장치(1)의 외관을 형성하고, 그 내부에 설치되는 각종 부품들을 지지할 수 있다. 또한, 본체(11)는 현상 카트리지(100)가 장착 또는 탈거되는 통로를 구비할 수 있다.
노광기(20)는 화상 정보가 포함된 광을 감광드럼(111)에 조사하여 감광드럼(111)에 정전잠상을 형성할 수 있다.
현상 카트리지(100)는 가시적인 화상을 형성하기 위한 부품들의 조립체로서, 현상 카트리지(100)는 본체(11) 내부에 착탈 가능하며, 수명이 경과한 때에 교체되는 소모품으로 이루어질 수 있다. 현상 카트리지(100)는 그 내부에 현상제를 수용하며, 정전잠상에 현상제(예를 들어, 토너)를 공급하여 정전 잠상을 가시적인 화상으로 현상시킬 수 있다. 이러한 현상 카트리지(100)는 토너 카트리지로 지칭될 수도 있다.
현상 카트리지(100)는 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 화상형성장치는 컬러 인쇄를 위하여, 4개의 현상 카트리지(100)를 포함할 수 있다.
현상 카트리지(100)는 현상 카트리지(100)의 외관을 형성하는 하우징(101)과, 하우징(101) 내부에 배치되는 감광드럼(111), 대전롤러(112), 클리닝 부재(113), 현상롤러(114), 규제부재(115), 공급롤러(116), 및 교반기(117)를 포함할 수 있다.
또한, 현상 카트리지(100)의 하우징(101) 내부에는 토너 수용부(120)와 폐토너 수용부(130)를 구비할 수 있다. 폐토너 수용부(130)는 클리닝 부재(113)가 감광드럼(111) 외주면에서 긁어낸 폐토너가 저장될 수 있다. 토너 수용부(120)는 현상제인 토너가 저장될 수 있다. 토너 수용부(120)는 후술하는 공급롤러(116)로 토너를 공급하도록 형성될 수 있다. 폐토너 수용부(130)는 토너 수용부(120)의 중력 방향의 아래쪽에 위치할 수 있다.
본체(11)에 현상 카트리지(100)가 장착되면, 토너 수용부(120)는 배치 트레이(60)의 하측에 배치되고, 폐토너 수용부(130)는 정착기(40)의 하측에 배치되도록 형성될 수 있다.
현상 카트리지(100)는 토너 수용부(120)에 수용된 토너가 모두 소모되면 새 것으로 교체될 수 있다.
감광드럼(111)은 정전잠상이 형성되는 감광체의 일 예로서, 원통형 금속 파이프의 외주에 광도전성을 가지는 감광층이 형성된 것이다. 대전롤러(112)는 감광드럼(111)의 표면을 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 감광드럼(111)은 대전롤러(112)를 통하여 소정 전위로 대전되고, 그 외주면에 노광기(20)에서 주사된 광에 의해 인쇄하고자 하는 화상에 대응하는 정전잠상이 형성될 수 있다. 현상롤러(114)는 토너를 감광드럼(111)의 표면에 형성되는 정전잠상에 공급하여 현상시키기 위한 것이다.
토너 수용부(120)에 수용된 토너는 토너 수용부(120)의 하측에 형성된 슬릿(미도시)을 통해 공급롤러(116)로 전달될 수 있다. 토너가 저장되는 토너 수용부(120)와 토너를 감광드럼(111)에 공급하는 부재인 공급롤러(116), 현상롤러(114)가 설치된 공간은 서로 연결되도록 형성될 수 있다.
공급롤러(116)는 현상롤러(114)에 토너를 공급해주는 것이며, 교반기(117)는 토너 수용부(120)로부터 공급 받은 토너가 굳지 않도록 요동시켜 주는 것이다. 한편, 규제부재(115)는 공급롤러(116)로부터 공급되어 현상롤러(114)의 외주면에 부착되는 토너의 두께를 규제할 수 있다.
클리닝 부재(113)는 용지(P)에 전사되지 못하고 감광드럼(111)의 표면에 잔류한 폐토너를 긁어내 제거하는 것으로, 이에 의해 제거된 폐토너는 폐토너 수용부(130)에 쌓일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 현상 카트리지(100)는 토너 수용부(120)와 현상롤러(114) 공급롤러(116), 감광드럼(111), 대전롤러(112)가 배치된 공간 사이에 폐토너 수용부(130)가 배치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고, 토너 수용부(120)와 현상롤러(114) 공급롤러(116), 감광드럼(111), 대전롤러(112)가 배치된 공간은 서로 인접하게 배치되도록 형성될 수 있다.
전사롤러(30)는 감광드럼(111)의 외주면에 대면하도록 설치된다. 감광드럼(111)의 외주면에 현상된 토너화상은 전사 바이어스 또는 감광드럼(111)과 전사롤러(30) 사이의 접촉 압력에 의해 전사롤러(30)와 감광드럼(111) 사이를 통과하는 용지(P)에 전사된다.
정착기(40)는 토너화상에 열과 압력을 가하여 용지(P)에 정착시킴으로써 용지(P)에 영구적인 인쇄 회상을 형성할 수 있다. 정착기(40)는, 토너화상이 전사된 용지(P)에 열을 가하는 발열롤러(41), 및 발열롤러(41)에 탄성적으로 밀착되는 가압롤러(43)를 구비할 수 있다. 토너화상이 전사된 용지(P)가 발열롤러(41)와 가압롤러(43) 사이를 통과하면 열과 압력에 의해 상기 토너화상이 용지(P)에 정착될 수 있다.
또한, 화상형성장치(1)는 본체(11) 하측부에 급지 트레이(50)를 구비하고, 급지 트레이(50)에 적재된 용지(P)를 한 장씩 픽업(pick-up)하는 픽업롤러(51)를 각각 구비하며, 픽업된 용지(P)에 이송력을 제공함과 아울러, 용지(P)를 감광드럼(111)과 전사롤러(30) 사이로 급지함과 아울러 용지(P)의 원하는 부분에 화상이 전사될 수 있도록 용지(P)를 가지런히 정렬하는 급지롤러(52)를 구비할 수 있다. 그리고 화상형성장치(1)는 정착기(40)를 통과하여 소정의 화상이 인쇄된 용지(P)를 본체(11) 외부의 배지 트레이(60)로 배출하기 위한 배지롤러(53)를 구비할 수 있다.
화상형성장치(1)의 인쇄 과정을 개략적으로 설명한다. 감광드럼(111)은 대전롤러(112)를 통해 소정 전위로 대전되고, 노광기(20)에서 주사된 광에 감응하여 그 외주면에 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 정전잠상이 형성된다. 현상 카트리지(100)의 토너 수용부(120) 내부의 토너는 공급롤러(116)가 배치된 공간으로 공급되고, 공급된 토너는 교반기(117)에 의해 교반되고, 공급롤러(116) 및 현상롤러(114)를 통하여 정전잠상이 형성된 감광드럼(111)에 공급되어, 감광드럼(111)의 외주면에 가시적인 화상이 현상될 수 있다.
한편, 용지(P)는 이동 경로(A)를 따라 이동할 수 있다. 구체적으로, 급지 트레이(50)의 가장 위에 적재되어 있던 용지(P)는 픽업롤러(51)에 의해 픽업되고, 급지롤러(52)에 의해 급지 및 정렬되어 감광드럼(111)과 전사롤러(30) 사이를 통과하며, 이 때 용지(P)의 감광드럼(111) 대향면에 감광드럼(111) 외주면에 현상되었던 토너화상이 전사될 수 있다. 용지(P)에 전사된 토너화상은, 정착기(40)를 통과하며 열압착에 의해 용지(P) 위에 정착되며, 배지롤러(53)에 의해 이송되어 배지 트레이(60)에 적재될 수 있다.
전자사진방식의 화상형성장치(1)는 잉크젯 화상형성장치와는 달리 토너화상이 전사된 용지(P)에 열과 압력을 가해 토너화상을 용지(P)의 표면에 정착시키기 위한 정착기(40)가 필요하다.
정착기(40)의 발열롤러(41)는 고열을 발생하는 램프 또는 전열체 등의 열원을 구비하고, 가압롤러(43)는 외부 표면이 탄성층으로 이루어지고 발열롤러(41)에 밀착되어 발열롤러(41)와 함께 회전하도록 설치된다.
도 1에 도시된 것과 같이, 화상형성장치의 정착기(40)는 인쇄 완료된 용지(P1)가 배출되는 배지 트레이(60)의 상류에 설치되고, 정착기(40)의 하류에는 발열롤러(41)와 가압롤러(43) 사이를 통과하는 용지(P)를 배지 트레이(60)로 안내하는 배지롤러(53)가 설치될 수 있다.
화상형성장치(1)는 인쇄가 실행되면, 발열롤러(41)가 발열하면서 발열롤러(41) 및 가압롤러(43)가 회전한다. 이때, 발열롤러(41) 및 가압롤러(43) 사이를 통과하는 용지(P)는 열과 압력을 받아 그 위에 전사된 토너화상이 용지(P)의 표면에 정착된다.
발열롤러(41)가 작동할 때, 발열롤러(41)의 열은 전도, 대류, 복사 등의 방법으로 발열롤러(41)의 주위로 전달되고, 주위 공기를 가열시킨다. 이에 의해, 발열롤러(41)로부터의 복사열에 의해 가압롤러(43)를 가열할 수 있다.
이 경우, 정착기(40)의 발열롤러(41)로부터 발생되는 열은 복사, 전도 및 대류 현상에 의해 정착기(40)와 인접한 구성부품들로 전달될 수 있다. 일 예로, 정착기(40)의 주변에 배치된 현상 카트리지(100)는 정착기(40)로부터 전달되는 열에 의해 온도가 상승될 수 있다.
또한, 정착기(40)를 통과한 용지(P1)들은 정착기(40)로부터 열을 전달 받아 고온인 상태로 배지 트레이(60)에 적재될 수 있다. 배지 트레이(60)는 적재된 용지(P1)들로부터 전달되는 열에 의해 온도가 상승될 수 있다. 이에 따라, 배지 트레이(60)로 전달된 열은 복사, 전도 및 대류 현상에 의해 배지 트레이(60)와 인접한 구성부품들로 전달될 수 있다. 일 예로, 배지 트레이(60)의 하측에 인접하게 배치된 현상 카트리지(100)는 배지 트레이(60)로부터 전달되는 열에 의해 온도가 상승될 수 있다.
정착기(40) 또는 배지 트레이(60)에 의해 현상 카트리지(100)의 온도가 상승하면 내부에 저장된 토너 또는 폐토너의 고화에 의해 화상형성장치(1)의 작동이 불안정할 수 있다.
현상 카트리지(100)는 정착기(40) 또는 배지 트레이(60)로부터 전달되는 열을 차단하기 위해 열전달 차단부재(150)를 더 포함할 수 있다.
열전달 차단부재(150)는 현상 카트리지(100)가 본체(11)에 장착된 경우, 정착기(40)에 인접한 외측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 열전달 차단부재(150)는 현상 카트리지(100)의 외측 중 정착기(40)에 대응되는 영역에 배치되는 제1 열 차단 플레이트(151)와, 현상 카트리지(100)의 외측 중 배지 트레이(60)에 대응되는 영역에 배치되는 제2 열 차단 플레이트(153)를 포함할 수 있다. 열전달 차단부재(150)의 구체적인 구조 및 형상에 대해서는 후술한다.
제1 열 차단 플레이트(151)는 폐토너 수용부(130)의 온도 상승을 방지하여, 폐토너 수용부(130) 내에 저장된 폐토너의 고화를 방지하여 폐토너의 배출을 용이하게 할 수 있다. 제2 열 차단 플레이트(153)는 토너 수용부(120)의 온도 상승을 방지하여 토너가 고화되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 본 개시의 일 실시 예에 따른 화상형성장치(1)는 현상 카트리지(100)의 온도를 일정 수준 이하로 낮춰 인쇄 품질 및 생산성을 확보할 수 있다.
도 2는 도 1에 현상 카트리지와 정착기를 확대한 부분 확대도이다.
도 2를 참조하면, 열전달 차단부재(150)는 복수 개로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 폐토너 수용부(130)의 외측에 배치된 제1 열 차단 플레이트(151)와 토너 수용부(120)의 외측에 배치된 제2 열 차단 플레이트(153)를 포함할 수 있다.
제1 열 차단 플레이트(151)는 정착기(40)의 하측면에 대향하는 폐토너 수용부(130)의 상측 영역에 배치될 수 있다. 제1 열 차단 플레이트(151)는 정착기(40)와 인접한 외측에 배치되어 정착기(40)로부터 발생하는 복사열 및 대류열을 차단할 수 있다. 이에 따라, 제1 열 차단 플레이트(151)는 폐토너 수용부(130) 내측에 저장된 폐토너의 고화를 방지할 수 있다.
도 2에서는, 제1 열 차단 플레이트(151)는 폐토너 수용부(130)의 상측 영역에 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고, 제1 열 차단 플레이트(151)는 용지의 이동 경로(A)를 형성하는 폐토너 수용부(130)의 측면에 배치될 수도 있다.
한편, 제2 열 차단 플레이트(153)는 배지 트레이(60)의 하측면과 대향하는 토너 수용부(120)의 상측 영역에 배치될 수 있다. 제2 열 차단 플레이트(153)는 배지 트레이(60)와 인접한 외측에 배치되어, 배지 트레이(60)로부터의 복사열을 반사하거나 차단할 수 있다. 이에 따라, 제2 열 차단 플레이트(153)는 토너 수용부(120) 내측에 저장된 토너의 고화를 방지할 수 있다.
또한, 제2 열 차단 플레이트(153)는 표면의 대류열 전달에 의해 공기 흐름을 따라 전달되는 배지 트레이(60) 및 정착기(40)의 대류열을 흡수하여 토너 수용부(120)의 온도를 저감시킬 수 있다.
열전달 차단부재(150)는 화상형성장치(1)의 열적 안정성 확보가 필요한 위치에 배치되어 온도 상승을 방지할 수 있다.
이러한 열전달 차단부재(150)에 의해 정착기(40)와 현상 카트리지(100) 사이의 간격을 더 줄일 수 있어 화상형성장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다.
화상형성장치(1)의 인쇄 과정에서 급지 트레이(50)에 적재된 용지(P)는 감광드럼(111)과 전사롤러(30) 사이를 통과하고, 정착기(40)를 통과하며 인쇄가 완료된 상태로 배지 트레이(60)에 적재된다.
이러한 용지(P)의 이동에 따라, 화상형성장치(1)의 내부에는 현상 카트리지(100)의 상측면을 따라 흐르는 유로(B)가 형성될 수 있다. 화상형성장치(1) 내에 형성된 유로(B)는 순차적으로 폐토너 수용부(130) 및 토너 수용부(120)의 상측 영역을 따라 형성될 수 있다. 이에 따라, 공기는 폐토너 수용부(130)에서 토너 수용부(120) 방향으로 상승하도록 형성된다.
이러한 유로(B)는 용지(P)의 이동뿐만 아니라 화상형성장치(1)의 구동 부품의 회전에 의해서도 발생될 수 있다.
유로(B)를 따라 흐르는 공기에 의해 정착기(40) 또는 배지 트레이(60)에 적층된 용지(P1)에 의해 발생한 열이 정착기(40)의 주변으로 전달될 수 있다.
열전달 차단부재(150)는 유로(B)를 따라 배치될 수 있다. 즉, 제1 열 차단 플레이트(151)의 상부에서 제2 열 차단 플레이트(153) 상부를 통해 본체(11)의 외부로 연결되는 유로(B)가 형성될 수 있다.
유로(B)를 따라 흐르는 공기가 제1 열 차단 플레이트(151)의 상부와 제2 열 차단 플레이트(153)의 상부를 통과함에 따라 유로(B)를 따라 전달되는 대류열을 냉각시키고, 공기를 유로(B) 방향으로의 이동을 촉진시켜 열을 효과적으로 방출시킬 수 있다.
열전달 차단부재(150)는 복사열을 반사하기 위해 기 설정된 값 이상의 반사 계수를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 열전달 차단부재(150)는 유로(B)를 따라 전달되는 대류열을 흡수하고, 전도열을 주변으로 전달하기 위해 기 설정된 값 이상의 열전도 계수를 갖도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 열전달 차단부재(150)는 0.75 이상의 반사 계수를 가질 수 있다. 열전달 차단부재(150)는 200 W/mK 이상의 열전도 계수를 가질 수 있다.
일 예로, 열전달 차단부재(150)는 알루미늄 합금 테이프 또는 알류미늄 합금판 등으로 이루어질 수 있다. 알루미늄 합금은 높은 반사 계수와 높은 열전도 계수를 갖기 때문에 열 방출에 효과적일 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 현상 카트리지의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 열전달 차단부재(150)는 현상 카트리지(100)의 축방향으로 연장 형성될 수 있다.
현상 카트리지(100)는 인쇄 작업 시 축방향을 기준으로 중앙의 온도가 사이드의 온도보다 높게 상승할 수 있다. 현상 카트리지(100)의 사이드는 본체(11)와 인접하기 때문에 열 방출이 용이한데 반해 현상 카트리지(100)의 중앙은 사이드보다 열 방출이 용이하지 않다. 이러한 현상 카트리지(100)의 중앙의 온도를 낮추기 위해 열전달 차단부재(150)는 중앙의 면적이 사이드의 면적보다 크게 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 열 차단 플레이트 중앙의 폭(W1)이 사이드의 폭(W2) 보다 크게 형성될 수 있다. 도 2에서 제2 열 차단 플레이트(153)는 일정한 폭을 갖는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고, 제2 열 차단 플레이트 중앙의 폭이 사이드의 폭 보다 크게 형성될 수 있다.
열전달 차단부재(150)는 열이 집중되는 중앙의 면적을 크게 형성함으로써 현상 카트리지(100)의 중앙의 열적 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 열전달 차단부재(150)는 열전도 현상에 의해 현상 카트리지(100)의 중앙로 집중된 열을 좌우 사이드로 열을 전달하여 중앙의 온도를 낮출 수 있다.
열전달 차단부재(150)는 현상 카트리지(100)의 상측면에 형성된 유로(B)를 따라 상승하는 공기의 흐름에 방해되지 않도록 배치될 수 있다.
열전달 차단부재(150)는 현상 카트리지(100)의 하우징(101)에 밀착하여 부착될 수 있어, 현상 카트리지(100)와 열전달 차단부재(150) 사이에 공간이 형성되지 않도록 배치될 수 있다. 이에 따라 현상 카트리지(100)와 열전달 차단부재(150) 사이에 공기가 고립되지 않기 때문에 순환되지 않는 공기에 의해 현상 카트리지(100)의 온도가 상승할 수 있는 문제를 방지할 수 있다.
열전달 차단부재(150)는 현상 카트리지(100)의 하우징(101)에 양면 테이프를 이용하여 부착될 수 있고, 나사에 의해 고정될 수 있다. 이에 한정하지 않고, 열전달 차단부재(150)는 하우징(101)에 견고하게 밀착되도록 다양한 방법으로 결합될 수 있다.
도 4는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 현상 카트리지의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 현상 카트리지(200)는 도 3에서 설명한 현상 카트리지(100)와 대부분의 구성이 동일하다. 다만, 열전달 차단부재(250)의 형상에 차이가 있다. 따라서, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 현상 카트리지(200)는 도 3에서 설명한 현상 카트리지(100)와 동일하게 중복되는 구성은 구체적인 설명을 생략한다.
본 개시의 다른 실시 예에 따른 현상 카트리지(200)는 본체(11)에 장착 시 정착기(40)에 인접한 외측에 배치되는 열전달 차단부재(250)를 포함할 수 있다.
열전달 차단부재(250)는 방열 효율을 향상시키기 위해 돌출 형성된 복수의 돌기(251a, 253a)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 열 차단 플레이트(251)는 정착기(40) 방향으로 돌출 형성된 복수의 돌기(251a)를 포함하고, 제2 열 차단 플레이트(253)는 배지 트레이(60) 방향으로 돌출 형성된 복수의 돌기(253a)를 포함할 수 있다.
복수의 돌기(251a, 253a)는 현상 카트리지(200)의 축 방향으로 서로 이격 배치될 수 있다. 또한, 복수의 돌기(251a, 253a)는 유로(B) 방향을 따라 연장 형성될 수 있고, 서로 일정 간격을 갖도록 배치될 수 있다. 복수의 돌기(251a, 253a)는 인접한 돌기들 사이에 공기가 통과하도록 형성될 수 있다.
복수의 돌기(251a, 253a)는 공기의 흐름 방향을 따라 돌출 형성되어 방열 면적이 늘어나게 됨으로써, 열전달 차단부재(150)를 통해 방열되는 열이 더 효율적으로 방열될 수 있다.
열전달 차단부재(150)의 복수의 돌기(251a, 253a)는 몰드에 요철을 형성하여 그 위에 알루미늄 합금을 부착하여 형성하거나, 알루미늄 합금판을 접어 구부려 복수의 돌기(251a, 253a)를 형성할 수 있다.
도 4에서 복수의 돌기(251a, 253a)를 포함하는 열전달 차단부재(150)는 단면 형상이 사각형으로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 V자형, U자형, 사다리꼴형 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 화상형성장치의 열 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 화상형성장치(1)의 온도 상승의 주된 열원은 정착기(40)와 배출 용지(P1)가 있다. 구체적으로, 현상 카트리지(100)의 폐토너 수용부(130)의 온도 상승의 주된 원인은 정착기(40)고, 토너 수용부(120)의 온도 상승의 주된 원인은 배출 용지(P1)다. 이러한 주된 열원으로부터 현상 카트리지(100)로의 열의 전달 형태는 복사, 대류, 전도이다.
화상형성장치(1) 내부의 열흐름에 대해 구체적으로 설명한다.
정착기(40)를 통과한 고온의 배출 용지(P1)는 배지 트레이(60)에 적재될 수 있다. 배지 트레이(60)는 적재된 배출 용지(P1)로부터 전달되는 전도열에 의해 온도가 상승할 수 있다. 온도가 상승된 배지 트레이(60)는 현상 카트리지(100)의 토너 수용부(120)에 복사열을 방출하고, 대류열을 전달할 수 있다.
한편, 정착기(40)는 현상 카트리지(100)의 폐토너 수용부(130)에 복사열을 방출하고, 폐토너 수용부(130)와 토너 수용부(120)에 대류열을 전달할 수 있다. 또한, 정착기(40)는 접촉되도록 배치된 배지 트레이(60)에 전도열을 전달할 수 있다.
폐토너 수용부(130)의 외측면에 배치된 제1 열 차단 플레이트(151)와 토너 수용부(120)의 외측면에 배치된 제2 열 차단 플레이트(153)는 용지의 이동에 의해 형성된 유로(B)를 따라 이동하는 공기를 냉각시킬 수 있다. 유로(B)는 공기가 순차적으로 제1 열 차단 플레이트(151)와 제2 열 차단 플레이트(153)를 통과하도록 형성될 수 있다.
정착기(40) 및 배지 트레이(60)로부터 전달된 열은 유로(B)를 따라 이동하면서 제1 열 차단 플레이트(151) 및 제2 열 차단 플레이트(153)에 의해 반사, 흡수되거나, 본체(11)의 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 제1 열 차단 플레이트(151)는 정착기(40)의 복사열을 반사하거나 흡수하고, 공기의 흐름을 따라 전달되는 정착기(40)의 대류열을 반사하거나 흡수하여 폐토너 수용부(130)의 온도 상승을 저감시킬 수 있다.
제2 열 차단 플레이트(153)는 배지 트레이(60)의 복사열을 반사하거나 흡수하고, 공기의 흐름을 따라 전달되는 배지 트레이(60) 및 정착기(40)의 대류열을 반사하거나 흡수하여 폐토너 수용부(130)의 온도 상승을 저감시킬 수 있다.
도 6a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 열전달 차단부재의 유무에 따른 토너 수용부의 온도 측정 결과를 나타낸 그래프이고, 도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 열전달 차단부재의 유무에 따른 폐토너 수용부의 온도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6a를 참조하면, 일반적인 현상 카트리지의 토너 수용부의 온도를 나타내는 그래프와 본 개시의 일 실시 예에 따른 열전달 차단부재(150)를 포함하는 현상 카트리지(100)의 토너 수용부(120)의 온도를 나타내는 그래프를 도시한다.
일반적인 현상 카트리지(100)의 경우 12분동안 인쇄 구동한 경우 토너 수용부(120)의 온도는 39.6 ℃로 측정될 수 있다. 한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 열전달 차단부재(150)를 포함한 현상 카트리지(100)의 토너 수용부(120)의 온도는 34.1 ℃로 측정될 수 있다.
이에 따라, 열전달 차단부재(150)를 포함한 현상 카트리지(100)의 토너 수용부(120)는 일반적인 현상 카트리지의 토너 수용부보다 온도 상승이 억제됨을 확인할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 일반적인 현상 카트리지의 폐토너 수용부의 온도를 나타내는 그래프와 본 개시의 일 실시 예에 따른 열전달 차단부재(150)를 포함하는 현상 카트리지(100)의 폐토너 수용부(130)의 온도를 나타내는 그래프를 도시한다.
일반적인 현상 카트리지(100)의 경우 12분동안 인쇄 구동한 경우 폐토너 수용부의 온도는 47.4 ℃로 측정될 수 있다. 한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 열전달 차단부재(150)를 포함한 현상 카트리지(100)의 폐토너 수용부(130)의 온도는 32.2 ℃로 측정될 수 있다.
이에 따라, 열전달 차단부재(150)를 포함한 현상 카트리지(100)의 폐토너 수용부(130)는 일반적인 현상 카트리지의 폐토너 수용부보다 온도 상승이 억제됨을 확인할 수 있다.
도 6a 및 도 6b의 그래프의 결과 같이, 일반적인 현상 카트리지의 온도와 비교하여 측정한 결과, 열전달 차단부재(150)를 구비하는 본 개시에 의한 현상 카트리지(100)가 일반적인 현상 카트리지(100)에 비해 온도 상승이 억제됨을 확인할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 현상 카트리지(100)는 현상 카트리지(100)의 외측에 열전달 차단부재(150)가 배치됨으로써, 정착기(40) 또는 배지 트레이(60)로부터의 열전달이 억제될 수 있다. 따라서, 현상 카트리지(100)의 온도 상승에 따라 토너 또는 폐토너의 고화를 방지할 수 있고, 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다.
현상 카트리지(100)의 온도 상승이 저감된 만큼 현상 카트리지(100)와 정착기(40) 사이의 간격이 작아지도록 설계될 수 있기 때문에 화상형성장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 화상형성장치(1)의 냉각을 별도의 팬(Fan)에 의존하지 않기 때문에 화상형성장치(1)에서 발생하는 소음을 최소화할 수 있고, 화상형성장치(1)의 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, 팬을 구비하지 않기 때문에 외부의 먼지나 이물이 화상형성장치(1) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있어 화상형성장치(1) 내부의 오염을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예는 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
1: 화상형성장치 11: 본체
40: 정착기 100: 현상 카트리지
120: 토너 수용부 130: 폐토너 수용부
150: 열전달 차단부재 151: 제1 열 차단 플레이트
153: 제2 열 차단 플레이트

Claims (15)

  1. 화상형성장치에 있어서,
    본체;
    상기 본체에 착탈 가능하게 배치되는 현상 카트리지; 및
    토너를 용지에 정착하는 정착기;를 포함하고,
    상기 현상 카트리지는,
    상기 본체에 장착 시 상기 정착기에 인접한 외측에 배치되는 열전달 차단부재;를 포함하는 화상형성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전달 차단부재는,
    상기 현상 카트리지의 외측 중 상기 정착기에 대응되는 영역에 배치되는 제1 열 차단 플레이트를 포함하는 화상형성장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정착기를 통과한 배출 용지가 적재되는 배지트레이;를 더 포함하고,
    상기 열전달 차단부재는,
    상기 현상 카트리지의 외측 중 상기 배지 트레이에 대응되는 영역에 배치되고, 제2 열 차단 플레이트를 더 포함하는 화상형성장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 현상 카트리지는 상기 본체에 장착 시, 상기 배지트레이의 하측에 배치되는 토너가 수용된 토너 수용부와, 상기 정착기의 하측에 배치되는 폐토너 수용부를 더 포함하고,
    상기 제1 열 차단 플레이트는 상기 폐토너 수용부의 상측 영역에 배치되고, 상기 제2 열 차단 플레이트는 상기 토너 수용부의 상측 영역에 배치되는 화상형성장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 본체에 상기 카트리지가 장착되면, 상기 제1 열 차단 플레이트의 상부에서 상기 제2 열 차단 플레이트 상부를 통해 상기 본체의 외부로 연결되는 유로가 형성되는 화상형성장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 열 차단 플레이트 및 상기 제2 열 차단 플레이트 각각은,
    상기 현상 카트리지의 축 방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 돌기를 포함하는 화상형성장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 돌기 각각은,
    상기 유로 방향으로 연장 형성되는 화상형성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열전달 차단부재는,
    상기 축방향을 기준으로 중앙의 폭이 사이드의 폭보다 크게 형성되는 화상형성장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열전달 차단부재는,
    0.75 이상의 반사 계수를 갖는 화상형성장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 열전달 차단부재는,
    200 W/mK 이상의 열전도 계수를 갖는 화상형성장치.
  11. 화상형성장치의 본체에 착탈되는 현상 카트리지에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징에 내측에 마련되는 토너가 수용된 토너 수용부; 및
    상기 본체에 장착 시, 정착기에 인접한 상기 하우징의 외측에 배치되는 열전달 차단부재;를 포함하는 현상 카트리지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열전달 차단부재는,
    상기 현상 카트리지의 외측 중 상기 정착기에 대응되는 영역에 배치되는 제1 열 차단 플레이트를 포함하는 현상 카트리지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 열전달 차단부재는,
    상기 현상 카트리지의 외측 중 상기 정착기를 통과한 배출 용지가 적재되는 배지트레이에 대응되는 영역에 배치되는 제2 열 차단 플레이트를 더 포함하는 현상 카트리지.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 열전달 차단부재는,
    상기 현상 카트리지의 축 방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 돌기를 포함하는 현상 카트리지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 열전달 차단부재는,
    0.75 이상의 반사 계수와 200 W/mK 이상의 열전도 계수를 갖는 현상 카트리지.
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