KR100404405B1 - 커플링부를 원통형 부재에 장착시키기 위한 방법 - Google Patents

커플링부를 원통형 부재에 장착시키기 위한 방법 Download PDF

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사사끼신이찌
도마아끼히로
이께모또이사오
와따나베가즈시
히게따아끼라
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Abstract

전자사진 화상 형성 장치의 주 조립체에 분리식으로 장착가능한 프로세스 카트리지에서, 주 조립체는 모터, 이 모터로부터 구동력을 수용하는 주 조립체측 기어, 비틀린 표면에 의해 형성되고 기어와 실질적으로 동축을 이루는 구멍, 이 구멍에 마련된 주 조립체측 접지 접점을 포함하며, 상기 프로세스 카트리지는 전자사진 감광 드럼, 이 감광 드럼 상에 작용가능한 프로세스 수단, 주 조립체가 서로 결합된 구멍 및 돌기와 함께 회전할 때 회전 구동력이 기어로부터 구멍과 돌기 사이의 결합에 의해 감광 드럼에 전달되도록 비틀린 표면에 결합가능하고 감광 드럼의 종단부에 마련된 돌기와, 프로세스 카트리지가 장치의 주 조립체에 장착될 때 전자사진 감광 드럼을 전기적으로 접지시키도록 전자사진 감광 드럼에 전기적으로 접속되고 주 조립체측 접지 접점에 전기적으로 접속가능하도록 돌기 상에 마련된 카트리지측 접지 접점을 포함한다.

Description

커플링부를 원통형 부재에 장착시키기 위한 방법 {A MOUNTING METHOD FOR MOUNTING A COUPLING PART TO A CYLINDER}
본 발명은 커플링부, 감광 드럼, 구동력 전달부, 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.
여기서, 전자사진 화상 형성 장치는 전자사진 화상 형성 공정을 이용하여 기록 재료 상에 화상을 형성시킨다. 전자사진 화상 형성 장치의 실시예는 전자사진 복사기, 전자사진 프린터(레이저 비임 프린터, LED 프린터 등), 팩시밀리 장치 및 워드 프로세서 등을 포함한다.
프로세스 카트리지는 전자사진 감광 부재 및 대전 수단, 현상 수단 또는 세척 수단을 일체로 포함하고, 화상 형성 장치의 주조립체에 대해 분리식으로 장착된다. 전자사진 감광 부재와 대전 수단, 현상 수단 및 세척 수단 중 적어도 하나를 일체적으로 포함한다. 다른 예시로서, 전자사진 감광 부재 및 적어도 현상 수단을 포함할 수 있다.
전자사진 화상 형성 공정을 이용하는 전자사진 화상 형성 장치에서는, 전자사진 감광 부재 및 상기 전자사진 감광 부재 상에 작동 가능한 프로세스 수단을 포함하고, 화상 형성 장치(프로세스 카트리지식)의 주조립체에 유니트로서 분리식으로 장착가능한 프로세스 카트리지가 사용된다. 이 프로세스 카트리지식에 의해, 수리공의 조력 없이도 사용자가 효과적으로 장치의 유지 보수를 수행할 수 있다. 그러므로, 프로세스 카트리지식은 현재 전자사진 화상 형성 장치에 널리 사용된다.
프로세스 카트리지식의 감광 부재용 구동 시스템은 미국 특허 제4,829,335호 및 제5,023,660호에 개시되어 있다. 미국 특허 제4,591,258호 및 제4,839,690호에는 감광 부재용 접지 기구가 개시되어 있다. 이들은 매우 효과적이다.
본 발명의 목적은 전자사진 감광 부재를 접지시킬 수 있는 커플링 수단을 마련하고, 이러한 커플링 수단을 포함하는 감광 드럼과 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치를 마련하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전자사진 감광 부재가 커플링 수단을 통해서 구동력을 수용하도록 된 전자사진 화상 형성 장치의 주조립체를 통해서 전자사진 감광 부재를 접지시킬 수 있는 커플링 수단을 마련하고, 이러한 커플링 수단을 사용할 수 있는 감광 드럼과 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치를 마련하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전자사진 감광 드럼의 회전 정확도를 손상시키지 않으면서 전자사진 감광 부재를 접지시킬 수 있는 커플링 수단을 마련하고, 이러한 커플링 수단을 사용할 수 있는 감광 드럼과 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상형성 장치를 마련하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비틀린 표면에 결합가능하고 감광 드럼의 종단부중 하나에 마련된 돌기를 포함하며 주조립체측 상의 기어가 서로 결합된 구멍 및 돌기와 함께 회전할 때 회전 구동력이 기어로부터 구멍과 돌기 사이의 결합에 의해 감광 드럼에 전달되도록 구성된 커플링 수단을 마련하고, 이러한 커플링 수단을 사용할 수 있는 감광 드럼과 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치를 마련하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전자사진 감광 부재를 접지시키도록 주조립체측 상의 접지 접점에 전기적으로 접속되는 접지 접점을 갖춘 돌기를 자체의 프로세스 카트리지측에 구비한 커플링 수단을 마련하고, 이러한 커플링 수단을 사용할 수 있는 감광 드럼과 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치를 마련하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전자사진 감광 드럼을 접지시킬 수 있고 구동력을 장치 주조립체 측으로부터 프로세스 카트리지 측으로 전달할 수 있으며, 프로세스 카트리지 측이 커플링 리세스 및 이 커플링 리세스 내에 위치한 접지 접점을 갖추고, 장치 주조립체측이 커플링 돌기와 이 커플링 돌기 상에 위치한 접지 접점을 갖추고, 프로세스 카트리지가 전자사진 화상 형성 장치의 주조립체에 장착되었을 때 커플링 리세스가 커플링 돌기에 결합되어 프로세스 카트리지 상의 접지 접점이 장치 주조립체측 상의 접지 접점에 접촉하도록 위치하여 전자사진 감광 드럼을 접지시키도록 구성된 커플링 수단을 마련하고, 이러한 커플링 수단을 사용할 수 있는 감광 드럼과 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치를 마련하는 것이다.본 발명의 또 다른 목적은 전자사진 화상 형성 장치의 주조립체와 감광 드럼 사이의 전기 접속이 확실하게 이루어지도록 커플링부를 원통형 부재에 장착시키기 위한 장착 방법을 제공하는 것이다.본 발명의 또 다른 목적은 전자사진 화상 형성 장치의 주조립체와 감광 드럼 사이에 구동 접속이 확실하게 이루어지도록 커플링부를 원통형 부재에 장착시키기 위한 장착 방법을 제공하는 것이다.본 발명의 또 다른 목적은 단지 커플링부의 드럼 결합부를 원통형 부재의 단부에 장착시킴으로써 접지판이 원통형 부재의 내면에 접촉될 수 있도록 커플링부를 원통형 부재에 장착시키기 위한 장착 방법을 제공하는 것이다.본 발명에 따르면, 모터, 이 모터로부터의 구동력을 수용하는 주조립체 회전가능 구동 부재와, 이 회전가능 구동 부재의 중심에 형성되고 다각형 단면을 갖는 비틀린 구멍과, 이 구멍에 배치된 주조립체 접지 접점을 포함하는 주조립체로서, 기록 재료 상에 화상을 형성하기 위한 전자사진 화상 형성 장치의 주조립체에 착탈식으로 장착되는 프로세스 카트리지 내에 내장되는 것으로, 감광층을 자체 상에 갖는 원통형 부재를 갖는 전자사진 감광 드럼 및 이 감광 드럼 상에 형성된 잠상을 현상하기 위한 현상 롤러에 구동력을 전달하는 커플링부를 원통형 부재에 장착시킵니다. 상기 커플링부는, 상기 프로세스 카트리지가 주조립체에 장착될때 감광 드럼을 전기적으로 접지하기 위해 감광 드럼에 전기 접속되는 카트리지 접지 접점과, 프로세스 카트리지가 주조립체에 장착될 때 주조립체로부터 현상 롤러에 구동력을 전달하기 위한 기어와, 이 기어의 중심에 마련된 축과, 이 축의 단부에 마련된 비틀린 돌기와, 상기 원통형 부재와 결합하기 위한 드럼 결합부를 구비합니다. 상기 돌기는 프로세스 카트리지가 주조립체에 장착될 때 구멍과 돌기 사이의 결합에 의해 주조립체로부터 구동력을 수용하고, 상기 구동력은 축을 통해 감광 드럼에 전달되고 기어를 통해 현상 롤러에 전달되고, 상기 돌기는 비틀린 구멍의 내측 표면에 결합가능한 다수의 결합부를 구비하고 드럼 플랜지의 일측면에 구비됩니다. 상기 드럼 플랜지는 전자사진 감광 드럼을 카트리지 프레임과 기어에 회전식으로 지지하기 위한 축을 포함합니다. 상기 카트리지 접지 접점은 드럼 플랜지 및 돌기의 내측을 그 축방향으로 관통하는 도전성 부재의 자유단 표면을 구성합니다. 또한, 접지판은 원통형 부재의 내측인 드럼 플랜지의 부분에 장착되고, 도전성 부재가 관통하는 것을 허용하는 구멍과 도전성 부재에 접촉된 제1 접점부를 구비합니다. 또한, 상기 방법은 드럼 결합부를 원통형 부재의 일단부에 장착시킴으로써 접지판의 제2 접점부가 원통형 부재의 내측 표면에 접촉되도록 원통형 부재의 일단부에 커플링부를 장착하는 단계를 포함합니다.상기의 구성으로 인해, 전자사진 화상 형성 장치의 주조립체와 감광 드럼 사이의 전기 접속은 확실하게 형성될 수 있습니다.또한, 전자사진 주조립체와 감광 드럼 사이에 구동 연결부가 확실하게 형성될 수 있습니다.또한, 커플링부의 드럼 결합부를 원통형 부재의 단부에 장착시키는 것 만으로도 접지판이 원통형 부재의 내면에 접촉될 수 있습니다.본 발명에 따라, 상기 커플링부는 카트리지 접지 접점이 돌기의 자유단 표면의 내측에 배치되도록 원통형 부재에 장착됩니다. 상기 카트리지 접지 접점은 돌기와 동축으로 위치되도록 드럼 플랜지에 장착됩니다. 상기 제2 접점부는 다수의 위치에서 원통형 부재의 내측에 접촉됩니다. 상기 기어, 축 및 돌기는 수지 재료로 일체로 성형됩니다.
본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 장점들은 이하 첨부 도면과 관련한 본 발명의 적합한 실시예의 설명을 참조하면 명백해질 것이다.
도1은 전자사진 화상 형성 장치의 수직 단면도.
도2는 도1의 장치의 외부 사시도.
도3은 프로세스 카트리지의 단면도.
도4는 도3의 프로세스 카트리지를 상부 우측 방향에서 본 외부 사시도.
도5는 도3의 프로세스 카트리지의 우측면도.
도6은 도3의 프로세스 카트리지의 좌측면도.
도7은 도3의 프로세스 카트리지를 상부 좌측 방향에서 본 외부 사시도.
도8은 도3의 프로세스 카트리지의 저부 좌측을 도시한 외부 사시도.
도9는 도1의 장치의 주조립체의 프로세스 카트리지 수용부를 도시한 외부 사시도.
도10은 도1의 장치의 주조립체의 프로세스 카트리지 수용부를 도시한 외부 사시도.
도11은 감광 드럼과 이 감광 드럼을 구동하는 구동 기구를 도시한 수직 단면도.
도12는 세척 유닛의 사시도.
도13은 화상 현상 유닛의 사시도.
도14는 화상 현상 유닛의 부분 분해 사시도.
도15는 화상 현상 챔버 프레임의 기어 고정 프레임부와 화상 현상 유닛을 구동하는 기어들의 후방 형상을 도시한 부분 분해 사시도.
도16은 토너 챔버 프레임과 화상 현상 챔버 프레임을 포함하는 화상 현상 유닛의 측면도.
도17은 도15의 기어 고정 프레임부를 화상 현상 유닛의 내부에서 본 평면도.
도18은 화상 현상 롤러 베어링 박스의 사시도.
도19는 화상 현상 챔버 프레임의 사시도.
도20은 토너 챔버 프레임의 사시도.
도21은 토너 챔버 프레임의 사시도.
도22는 도21에 도시된 토너 밀봉부의 수직 단면도.
도23은 감광 드럼 대전 롤러를 지지하는 구조물의 수직 단면도.
도24는 도1의 장치의 주조립체용 구동 시스템의 개략 단면도.
도25는 장치 주조립체 측에 마련된 커플링과 프로세스 카트리지 측에 마련된 커플링을 도시한 사시도.
도26은 장치 주조립체 측에 마련된 커플링과 프로세스 카트리지 측에 마련된 커플링을 도시한 사시도.
도27은 장치 주조립체의 뚜껑과 장치 주조립체의 연결부를 연결하는 구조물의 단면도.
도28은 장치 주조립체에서 프로세스 카트리지가 구동되는 상태에서 톱니형 커플링축 및 그 인접부를 도시한 정면도.
도29는 장치 주조립체에서 프로세스 카트리지가 구동되는 상태에서 톱니형 커플링축 및 그 인접부를 도시한 정면도.
도30은 프로세스 카트리지가 장치 주조립체에 장착 또는 이로부터 제거되는 동안의 전기 접점들 사이의 위치 관계를 도시한 것으로 장치 주조립체의 프로세스 카트리지 및 그 인접부의 수직 단면도.
도31은 압축 코일 스프링 및 그 장착부를 도시한 측면도.
도32는 드럼 챔버 프레임과 화상 현상 챔버 프레임 사이의 결합부를 도시한 수직 단면도.
도33은 감광 드럼이 세척 챔버 프레임에 장착되는 방법을 도시한 것으로 프로세스 카트리지의 종단부의 사시도.
도34는 드럼 지지부의 수직 단면도.
도35는 드럼 지지부의 형상을 도시한 측면도.
도36은 본 발명의 실시예 중 하나인 드럼 지지부의 분해 단면도.
도37은 드럼 지지부의 분해 개략도.
도38은 카트리지에 발생된 여러 추력들 사이의 방향 및 크기 등의 관계를 도시한 것으로 프로세스 카트리지의 평면도.
도39는 본 발명의 일 실시예에서 토너 챔버 프레임의 개구 및 그 인접부를도시한 사시도.
도40의 (a)는 돌기 및 리세스의 단면도, (b)는 돌기와 리세스 사이의 결합 상태를 도시한 단면도.
도41은 감광 드럼측 상의 접지 접점의 종단면도.
도42는 접지판의 정면도.
도43은 접지 접점을 갖춘 커플링 수단의 사시도.
도44는 감광 부재를 지지하여 이를 접지시킬 수 있는 구조를 도시한 것으로, 감광 드럼 및 그 인접부의 종단면도.
도45는 접지 접점을 갖춘 커플링 수단의 사시도,
도46은 감광 드럼측 상의 접지 접점을 도시한 종단면도.
도47은 감광 드럼의 전체 길이를 통해서 관통하는 감광 드럼축에 의해 지지된 감광 드럼의 접지 접점을 도시한 것으로, 감광 드럼 및 그 인접부의 종단면도.
도48은 감광 드럼의 전체 길이를 통해서 관통하는 감광 드럼축에 의해 지지된 감광 드럼의 접지 접점을 도시한 것으로, 감광 드럼 및 그 인접부의 종단면도.
도49는 감광 드럼의 전체 길이를 통해서 관통하는 감광 드럼축에 의해 지지된 감광 드럼의 접지 접점을 도시한 것으로, 감광 드럼 및 그 인접부의 종단면도.
도50은 감광 드럼을 지지하여 이를 접지시킬 수 있는 구조를 도시한 것으로, 감광 드럼 및 그 인접부의 종단면도.
도51은 감광 드럼용 접지 통로를 도시한 것으로, 커플링 수단의 종단면도.
도52는 커플링 수단의 드럼측, 즉 수형측의 사시도.
도53은 본 발명의 또 다른 실시예에서의 돌기를 도시한 사시도.
도54는 본 발명의 또 다른 실시예에서의 돌기를 도시한 사시도.
도55는 감광 드럼용 접지 통로를 도시한 것으로, 감광 드럼 및 그 인접부의 종단면도.
도56의 (a)는 감광 드럼의 피동단의 종단면도, (b)는 드럼 플랜지의 커플러 부분의 내측 사시도, (c)는 동일 드럼 플랜지의 커플러 부분의 외측 사시도.
도57은 도55의 우측, 즉 감광 드럼축에 평행한 방향에서 취한 것으로 도55에 도시된 접지판 및 그 인접부의 정면도.
도58은 도56의 (a)부분을 확대 도시한 개략도.
도59는 감광 드럼축에 평행한 방향에서 취한 것으로, 도58에 도시된 부분의 개략도.
도60은 도54에 도시된 감광 부재용 접지 통로 구조의 변경된 형태를 도시한 것으로, 감광 드럼 및 그 인접부의 종단면도.
도61은 감광 부재를 지지하여 이를 접지시킬 수 있는 구조의 또 다른 변경 형태를 도시한 것으로, 감광 드럼 및 그 인접부의 종단면도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 광학 시스템
2 : 기록 매체
3 : 이송 수단
4 : 화상 전사 롤러
5 : 정착 수단
6 : 분배 트레이
7 : 감광 드럼
8 : 대전 롤러
9 : 현상 수단
10 : 세척 수단
11 : 토너 챔버 프레임
12 : 화상 현상 챔버 프레임
13 : 세척 챔버 프레임
14 : 주조립체
16 : 안내 부재
17, 21 : 리세스부
18 : 드럼 셔터 조립체
19 : 아암부
20 : 둥근 구멍
22 : 결합 부재
A : 전자사진 화상 형성 장치
B : 프로세스 카트리지
C : 세척 유닛
D : 화상 현상 유닛
G : 화상 현상 롤러 유닛
J : 토너 유닛
K, L : 경사면
S : 카트리지 수용 공간
W : 용접면
본 발명의 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명한다. 이후의 설명에서 프로세스 카트리지(B)의 "폭" 방향은 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체에 장착되거나 제거되는 방향을 의미하고 이는 기록 매체가 이송되는 방향과 일치한다. 프로세스 카트리지(B)의 "길이" 방향은 프로세스 카트리지(B)가 주조립체(14)에 장착되거나 이로부터 제거되는 방향을 교차하는(실질적으로 수직한) 방향을 의미한다. 상기 방향은 기록 매체의 표면에 평행하고, 기록 매체가 이송되는 방향에 교차하는(실질적으로 수직한) 방향을 취한다. 또한, "좌측" 및 "우측"은 상기에서처럼 기록 매체가 이송되는 방향에 대하여 좌측 및 우측인 것을 의미한다.
도1은 본 발명을 실시하는 전자사진 화상 형성 장치(레이저 비임 프린터)의 전체적인 구조를 도시한 수직 단면도, 도2는 도1에 도시된 장치의 외부 사시도, 도3 내지 도8은 본 발명을 실시하는 프로세스 카트리지를 도시한다. 도3은 프로세스 카트리지의 단면도, 도4는 프로세스 카트리지의 외부 사시도, 도5는 프로세스 카트리지의 우측면도, 도6은 프로세스 카트리지의 좌측면도, 도7은 프로세스 카트리지를 상부 좌측 방향에서 본 외부 사시도, 도8은 프로세스 카트리지를 저부 좌측 방향에서 본 외부 사시도이다. 다음의 설명에서, 프로세스 카트리지(B)의 "상부"표면은 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 있을 때 상방으로 대면하는 표면을 의미하고, "저부" 표면은 하방으로 대면하는 표면을 의미한다.
<전자사진 화상 형성 장치(A) 및 프로세스 카트리지(B)>
먼저, 도1 및 도2를 참조하여 본 발명을 실시하는 전자사진 화상 형성 장치로서의 레이저 비임 프린터(A)에 대하여 설명한다. 도3도 본 발명을 실시하는 프로세스 카트리지의 단면도이다.
도1에서, 레이저 비임 프린터(A)는 전자사진 화상 형성 공정을 이용하여 기록 매체(예를 들어, 기록지, OHP 용지 및 직물) 상에 화상을 형성하는 장치이다. 이 장치는 드럼 형태인 전자사진 감광 드럼(이후에는 "감광 드럼"이라 함) 상에 토너 화상을 형성한다. 특히, 감광 드럼은 대전 수단을 사용하여 대전되고, 목표 화상의 화상 데이터로 변조된 레이저 비임은 광학 수단으로부터 감광 드럼의 대전된 주연 표면 상에 투사되어 상기 면 상에 화상 데이터에 따른 잠상을 형성하게 된다. 이 잠상은 현상 수단에 의해 토너 화상으로 현상된다. 한편, 급지 카세트(3a)에 위치한 기록 매체(2)는 토너 화상 형성과 동시에 픽업 롤러(3b), 이송 롤러 쌍(3c, 3d) 및 레지스터 롤러 쌍(3e)에 의해 반전되어 이송된다. 그 다음에, 프로세스 카트리지(B)의 감광 드럼(7) 상에 형성된 토너 화상을 전사하는 수단으로서 화상 전사 롤러(4)에 전압이 인가되어 토너 화상이 기록 매체(2) 상에 전사된다. 그 후에, 토너 화상이 전사되어 있는 기록 매체(2)는 안내 이송 장치(3f)에 의해 정착 수단(5)에 이송된다. 정착 수단(5)은 구동 롤러(5c)와, 히터(5a)를 포함하는 정착 롤러(5b)를 가지며, 기록 매체(2)가 정착 수단(5)을 통과할 때 이 기록 매체(2)에열 및 압력을 인가하여 기록 매체(2) 상에 전사된 화상을 기록 매체(2)에 정착시키게 된다. 그 다음에, 기록 매체(2)는 더 이송되어 토출 롤러 쌍(3g, 3h, 3i)에 의해 반전 통로(3j)를 통해서 분배 트레이(6)에 토출된다. 분배 트레이(6)는 화상 형성 장치(A)의 주조립체(14)의 상부에 위치한다. 피봇식 플래퍼(3k)는 기록 매체(2)를 반전 통로(3j)를 통과시키지 않고 토출하도록 토출 롤러 쌍(2m)과 협동 작용하는 것을 알 수 있다. 픽업 롤러(3b), 이송 롤러 쌍(3c, 3d), 레지스터 롤러 쌍(3e), 안내 이송 장치(3f), 토출 롤러 쌍(3g, 3h, 3i) 및 토출 롤러 쌍(3m)은 이송 수단(3)을 구성한다.
한편 도3 내지 도8의 프로세스 카트리지(B)에서, 감광층(7e, 도11)을 갖춘 감광 드럼(7)은 감광 드럼 대전 수단으로서의 대전 롤러(8)에 전압을 인가함으로써 자체의 표면을 균일하게 대전시키도록 회전된다. 그러면, 화상 데이터로 변조된 레이저 비임이 광학 시스템(1)으로부터 노광 개구(1e)를 통해서 투사되어 감광 드럼(7) 상에 잠상을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 잠상은 토너 및 현상 수단(9)을 사용함으로써 현상된다. 특히, 대전 롤러(8)는 감광 드럼(7)을 대전시키도록 감광 드럼(7)에 접촉 관계로 배치되어 있다. 대전 롤러는 감광 드럼(7)의 회전에 의해 회전된다. 현상 수단(9)은 감광 드럼(7) 상에 형성된 잠상이 현상되도록 감광 드럼(7)의 주연 표면 영역(현상될 영역)에 토너를 공급한다. 광학 시스템(1)은 레이저 다이오드(1a), 다각 미러(1b), 렌즈(1c), 및 편향 미러(1d)를 포함한다.
현상 수단(9)에서, 토너 용기(11A)에 내장된 토너는 토너 공급 부재(9b)의 회전에 의해 현상 롤러(9c)에 분배된다. 현상 롤러(9c)는 고정 자석을 포함한다.또한, 현상 롤러는 마찰 전기 전하를 갖는 토너층이 현상 롤러(9c)의 주연 표면 상에 형성되도록 회전된다. 감광 드럼(7)의 화상 현상 영역은 상기 토너층으로부터의 토너를 공급받으며, 토너는 잠상을 반사하는 방식으로 감광 드럼(7)의 주연 표면 상에 전사되어 잠상을 토너 화상으로서 가시화시킨다. 현상 블레이드(9d)는 현상 롤러(9c)의 주연 표면에 부착된 토너의 양을 조정하고 토너를 마찰 전기 대전시키는 블레이드이다. 현상 롤러(9c)에 인접한 위치에는 화상 현상 챔버 내에서 토너를 회전 교반시키도록 토너 교반 부재(9e)가 회전식으로 배치되어 있다.
감광 드럼(7) 상에 형성된 토너 화상이 토너 화상의 극성과 반대인 극성을 갖는 전압을 화상 전사 롤러(4)에 인가함으로써 기록 매체(2) 상에 전사된 후에, 감광 드럼(7) 상의 잔류 토너는 세척 수단(10)에 의해 제거된다. 세척 수단(10)은 감광 드럼(7)에 접촉 상태로 배치된 세척 블레이드(10a)를 포함하며, 감광 드럼(7) 상에 잔류하는 토너는 탄성 세척 블레이드(10a)에 의해 제거되어 폐 토너 수집기(10b)에 수집된다.
프로세스 카트리지(B)는 다음 방식으로 형성된다. 먼저, 토너를 저장하는 토너 용기(토너 저장부, 11A)를 포함하는 토너 챔버 프레임(11)은 화상 현상 롤러(9c) 등의 화상 현상 수단(9)을 수납하는 화상 현상 챔버 프레임(12)에 결합되며, 그 후에 감광 드럼(7) 및 세척 블레이드(10a) 등의 세척 수단(10) 및 대전 롤러(8)가 장착되어 있는 세척 챔버 프레임(13)이 상기 두개의 프레임(11, 12)에 결합되어 프로세스 카트리지(B)를 완성하게 된다. 이렇게 형성된 프로세스 카트리지(B)는 화상 형성 장치(A)의 주조립체(14)에 착탈식으로 장착된다.
프로세스 카트리지(B)는 화상 데이터로 변조된 광 비임이 감광 드럼(7) 상에 투사되게 되는 노광 개구와, 감광 드럼(7)이 기록 매체(2)에 대향하게 되는 전사 개구(13n)를 갖추고 있다. 노광 개구(1e)는 세척 챔버 프레임(11)의 일부분이고, 전사 개구(13n)는 화상 형성 챔버 프레임(12) 및 세척 챔버 프레임(13) 사이에 위치하여 있다.
다음에는, 상기 실시예에서의 프로세스 카트리지(B)의 하우징 구조에 대하여 설명한다.
이 실시예의 프로세스 카트리지는 다음 방식으로 형성된다. 먼저, 토너 챔버 프레임(11)과 화상 현상 챔버 프레임(12)을 결합한 후에, 세척 챔버 프레임(13)을 상기 두개의 프레임(11, 12)에 회전식으로 결합하여 하우징을 완성한다. 이 하우징에서, 상기 감광 드럼(7), 대전 롤러(8), 현상 수단(9) 및 세척 수단(10) 등이 장착되어 프로세스 카트리지(B)를 완성하게 된다. 이렇게 형성된 프로세스 카트리지(B)는 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 마련된 카트리지 수용 수단 안에 제거 가능하게 장착된다.
<프로세스 카트리지(B)의 하우징 구조>
상기에 설명한 것처럼 이 실시예의 프로세스 카트리지(B)의 하우징은 토너 챔버 프레임(11), 화상 현상 챔버 프레임(12) 및 세척 챔버 프레임(13)을 결합함으로써 형성된다. 다음에는 이렇게 형성된 하우징의 구조에 대하여 설명한다.
도3 및 도20에서, 토너 공급 부재(9b)는 토너 챔버 프레임(11) 내에 회전식으로 장착되어 있다. 화상 현상 챔버 프레임(12) 내에 화상 현상 롤러(9c) 및 현상 블레이드(9d)가 장착되고, 현상 롤러(9c)에 인접한 위치에서는 교반 부재(9e)가 화상 현상 챔버 내의 토너를 회전 교반시키도록 회전식으로 장착되어 있다. 도3 및 도19에서, 화상 현상 챔버 프레임(12) 내에는 로드 안테나(9h)가 장착되어 현상 롤러(9c)에 실질적으로 평행하게 현상 롤러(9c)의 길이 방향으로 연장된다. 상기에 설명한 방식으로 구성된 토너 챔버 프레임(11) 및 현상 챔버 프레임(12)은 함께 용접되어(이 실시예에서는 초음파 용접) 화상 현상 유닛(D)(도13)을 구성하는 제2 프레임을 형성한다.
프로세스 카트리지(B)의 화상 현상 유닛은 감광 드럼(7)이 장시간 동안 광에 노출되는 것을 방지하고 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체(14)로부터 제거될 때 또는 제거된 후에 이물질이 접촉하는 것을 방지하기 위해 감광 드럼(7)을 덮는 드럼 셔터 조립체(18)를 갖추고 있다.
도6에서, 드럼 셔터 조립체(18)는 도3에 도시된 전사 개구(13n)를 덮거나 노출시키는 셔터 커버(18a)와, 이 셔터 커버(18a)를 지지하는 링크 부재(18b, 18c)를 갖고 있다. 기록 매체(2)가 이송되는 방향에 대한 상류측 상에는 우측 링크 부재(18c)의 일단이 도4 및 도5에 도시된 것처럼 현상 수단 기어 홀더(40)의 구멍(40g)에 끼워지고 좌측 링크 부재(18c)의 일단은 토너 챔버 프레임(11)의 저부(11b)의 구멍(11h)에 끼워진다. 좌측 및 우측 링크 부재(18c)의 타단들은 기록 매체 이송 방향에 대한 상류측 상에서 셔터 커버(18a)의 대응 길이 방향 단부들에 부착되어 있다. 링크 부재(18c)는 금속 로드로 되어 있다. 실제로, 좌측 및 우측 링크 부재(18c)는 셔터 커버(18a)를 통해서 연결되어 있는데, 다시 말해서 좌측 및 우측 링크 부재(18c)는 단일편 링크 부재(18c)의 좌측 및 우측 단부들로 된다. 링크 부재(18b)는 셔터 커버(18a)의 길이 방향 일단부 상에만 마련되어 있다. 링크 부재(18b)의 일단은 링크 부재(18b)가 셔터 커버(18a)에 부착된 위치에서 기록 매체 이송 방향에 대한 하류측 상에서 셔터 커버(18a)에 부착되어 있고, 링크 부재(18b)의 타단은 화상 현상 챔버 프레임(12)의 은못(12d) 주위에 끼워진다. 링크 부재(18b)는 합성 수지로 형성되어 있다.
길이가 상이한 링크 부재(18b, 18c)들은 셔터 커버(18a) 및 토너 챔버 프레임(11)과 함께 4편의 링크 구조를 형성한다. 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치 안에 삽입되면, 프로세스 카트리지(B)로부터 멀리 돌출하는 링크 부재(18c)의 부분(18c1)은 화상 형성 장치의 주조립체(14)의 카트리지 수용 공간(S)의 측벽 상에 마련된 고정 접점 부재(도시 생략)에 접촉하게 되어 드럼 셔터 조립체(18)를 작동시켜 셔터 커버(18a)를 개장하게 된다.
셔터 커버(18a) 및 링크 부재(18b, 18c)로 구성된 드럼 셔터 조립체(18)는 은못(12d) 주위에 끼워진 도시되지 않은 비틀림 코일 스프링으로부터 가압식으로 장착된다. 스프링의 일단은 링크 부재(18b)에 고정되고 타단은 화상 현상 챔버 프레임(12)에 고정되어 상기 방향으로 발생된 압력이 셔터 커버(18a)가 전사 개구(13n)를 덮게끔 한다.
도3 및 도12에서, 세척 수단 프레임(13)은 세척 유닛(C)(도12)으로서의 제1 프레임을 형성하도록 감광 드럼(7), 대전 롤러(8) 및 세척 수단(10)의 여러 부품에 끼워진다.
그 다음에, 상기 화상 현상 유닛(D) 및 세척 유닛(C)은 프로세스 카트리지(B)를 완성하도록 결합 부재(22)를 사용하여 상호 피봇 방식으로 결합된다. 특히, 도13에서 화상 현상 챔버 프레임(12)의 양 길이 방향(현상 롤러(9c)의 축방향) 단부들은 아암부(19)를 갖추고 있는데, 이 아암부는 현상 롤러(9c)에 평행한 둥근 구멍(20)을 갖추고 있다. 한편, 아암부(19)를 수용하기 위한 리세스부(21)는 세척 챔버 프레임(도12)의 각각의 길이 방향 단부에 마련되어 있다. 이 아암부(19)는 리세스부(21) 내에 삽입되며, 결합 부재(22)는 세척 챔버 프레임(13)의 장착 구멍(13e) 안으로 가압되어 아암부(19)의 단부 부분의 구멍(20)을 통해서 격벽(13t)의 구멍(13e) 안으로 더욱 가압되며, 이로써 화상 현상 유닛(D) 및 세척 유닛(C)이 결합 부재(22)를 중심으로 서로 피봇될 수 있게 된다. 화상 현상 유닛(D) 및 세척 유닛(C)의 결합시에, 압축형 코일 스프링(22a)은 코일 스프링의 일단이 아암부(19)의 기부로부터 직립한 도시되지 않은 은못 주위에 끼워지고 타단이 세척 챔버 프레임(13)의 리세스부(21)의 상부벽에 대하여 가압된 상태로 두개의 유닛들 사이에 위치한다. 그 결과, 화상 현상 챔버 프레임(12)은 현상 롤러(9c)를 감광 드럼(7) 쪽으로 하향 가압된 상태로 신뢰성 있게 유지하도록 하향 가압된다. 특히, 도13에서 현상 롤러(9c)의 직경보다 큰 직경을 갖는 롤러(9i)는 현상 롤러(9c)의 각 길이 방향 단부에 부착되며, 이 롤러(9i)는 감광 드럼(7)과 현상 롤러(9c) 사이에 소정 간극(약 300 ㎛)을 유지하도록 감광 드럼(7) 상에 가압된다. 세척 챔버 프레임(13)의 리세스부(21)의 상부 표면은 화상 현상 유닛(D) 및 세척 유닛(C)이 일체로 되었을 때 압축형 코일 스프링(22a)이 점진적으로 가압되도록 경사져 있다. 즉, 화상 현상 유닛(D) 및 세척 유닛(C)은 감광 드럼(7)의 주연 표면과 현상 롤러(9c)의 주연 표면 사이의 위치 관계(간극)가 압축형 코일 스프링(22a)의 탄성력에 의해 정확하게 유지된 상태로 결합 부재(22)를 중심으로 서로를 향하여 피봇 가능하다.
압축형 코일 스프링(22a)이 화상 현상 챔버 프레임(12)의 아암부(19)의 기부에 부착되기 때문에 압축형 코일 스프링(22a)의 탄성력은 아암부(19)의 기부 이외에는 어느 위치에도 작용하지 않게 된다. 화상 현상 챔버 프레임(12)이 압축형 코일 스프링(22a)에 의해 작용된 스프링력을 갖는 경우에 스프링 시트의 인접부는 감광 드럼(7)과 현상 롤러(9c) 사이에 소정 간극을 정확하게 유지하도록 보강되어야 한다. 그러나, 상기에 설명한 방식으로 압축형 코일 스프링(22a)을 위치시키게 되면, 아암부(19)의 기부가 고유의 큰 강도 및 강성을 갖기 때문에 스프링 시트의 인접부, 즉 이 실시예에서는 아암부(19)의 기부 인접부를 보강할 필요가 없다.
세척 챔버 프레임(13)과 화상 현상 챔버 프레임(12)을 함께 고정하는 상기에 설명한 구조에 대하여 나중에 더욱 상세하게 설명한다.
<프로세스 카트리지(B) 안내 수단의 구조>
다음에는, 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 장착 및 이로부터 제거될 때 프로세스 카트리지(B)를 안내하는 수단에 대하여 설명한다. 이 안내 수단은 도9 및 도10에 도시되어 있다. 도9는 안내 수단을 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치(A)의 주조립체(14)에 장착된 측(즉, 화상 현상 유닛(D)측)으로부터 화살표(X) 방향으로 취한 좌측 사시도이다. 도10은 도9에서와 동일한측에서 취한 안내 수단의 우측 사시도이다.
도4, 도5, 도6 및 도7에서, 세척 프레임부(13)의 각 길이 방향 단부는 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 장착 또는 이로부터 제거될 때 안내부로서 작용하는 수단을 갖추고 있다. 이 안내 수단은 카트리지 위치설정 안내 부재로서의 원통형 안내부(13aR, 13aL)와, 프로세스 카트리지(B)가 장착 또는 제거될 때 프로세스 카트리지(B)의 자세를 제어하기 위한 수단으로서의 회전 제어 안내부(13bR, 13bL)로 이루어져 있다.
도5에 도시된 것처럼 원통형 안내부(13aR)는 중공 원통형 부재이다. 회전 제어 안내부(13bR)는 원통형 안내부(13aR)와 일체로 형성되어 있고 원통형 안내부(13aR)의 주연 표면으로부터 반경방향으로 돌출한다. 원통형 안내부(13aR)는 원통형 안내부(13aR)에 일체로 된 장착 플랜지(13aR1)를 갖추고 있다. 따라서, 원통형 안내부(13aR)와 회전 제어 안내부(13bR) 및 장착 플랜지(13aR1)는 장착 플랜지(13aRa)의 스크류 구멍을 관통하는 작은 나사로 세척 챔버 프레임(13)에 고정되는 우측 안내부 부재(13)를 구성한다. 우측 안내부 부재(13R)가 세척 챔버 프레임(13)에 고정되기 때문에 회전 제어 안내부(13bR)는 화상 현상 챔버 프레임(12)에 고정된 현상 수단 기어 홀더(40)의 측벽에 걸쳐 연장된다.
도11에서, 드럼축 부재는 대경부(7a2)를 포함하는 드럼축부(7a)와 디스크형 플랜지부(29) 및 원통형 안내부(13aL)로 이루어져 있다. 대경부(7a2)는 세척 프레임부(13)의 구멍(13k1)에 끼워진다. 플랜지부(29)는 회전이 방지된 세척 프레임부(13)의 길이 방향 단부벽의 측벽으로부터 돌출하는 위치설정 핀(13c)에 결합되며, 작은 나사(13d)를 사용하여 세척 프레임부(13)에 고정된다. 원통형 안내부(13aL)는 외향(전방 방향, 즉 도6의 용지에 수직한 방향)으로 돌출한다. 감광 드럼(7) 주위에 끼워진 스퍼 기어(7n)를 회전식으로 지지하는 상기에 설명한 고정 드럼축(7a)은 플랜지(29, 도11)로부터 내향 돌출한다. 원통형 안내부(13aL) 및 드럼축(7a)은 동축으로 되어 있다. 플랜지(29), 원통형 안내부(13aL) 및 드럼축(7a)은 강 등의 금속 재료로 일체로 형성되어 있다.
도6에서, 회전 제어 안내부(13bL)는 원통형 안내부(13aL)로부터 약간 이격되어 있다. 상기 회전 제어 안내부는 원통형 안내부(13aL)의 반경방향으로 길고 좁게 연장되며 세척 챔버 프레임(13)으로부터 길고 좁게 외향 돌출한다. 상기 회전 제어 안내부는 세척 챔버 프레임(13)에 일체로 형성되어 있다. 상기 회전 제어 안내부(13bL)를 수용하기 위하여 플랜지(29)는 절결부를 갖추고 있다. 회전 제어 안내부(13bL)가 외향 돌출하는 거리는 그 단부 표면이 원통형 안내부(13aL)의 단부 표면과 실질적으로 같아지는 거리를 취한다. 회전 제어 안내부(13bL)는 화상 현상 챔버 프레임(12)에 고정된 현상 롤러 베어링 박스(9v)의 측벽에 걸쳐 연장된다. 상기의 설명으로부터 명확한 것처럼 좌측 안내 부재(13L)는 별도로 된 두개의 편, 즉 금속 원통형 안내부(13aL) 및 합성 수지로 된 회전 제어 안내부(13bL)로 이루어져 있다.
다음에 세척 챔버 프레임(13)의 상부면의 일부분인 조절 접점(13j)이 설명된다. 조절 접점(13j)의 이하의 설명에서 "상부면"은 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 있을 때 상향으로 대면하는 면을 의미한다.
도4 내지 도7에서, 프로세스 카트리지(B)가 삽입되는 방향에 수직인 방향에 대해 우측 및 좌측 전방 모서리(13p, 13q)의 다음인 부분들인 세척 유닛(C)의 상부면(13i)의 2개의 부분(13j)은 조절 접점(13j)을 구성하고, 이는 카트리지(B)가 주조립체(14) 내로 장착될 때 프로세스 카트리지(B)의 위치 및 자세를 조절한다. 달리 말하면 프로세스 카트리지(B)가 주조립체(14)내에 장착될 때 조절 접점(13j)은 화상 형성 장치(도9, 도10 및 도30의)의 주조립체(14)에 제공된 고정 접점 부재(25)와 접촉하게 되고 원통형 안내부(13aR, 13aL)에 대한 프로세스 카트리지(B)의 회전을 조절한다.
다음에 주조립체측(14)상의 안내 수단이 설명된다. 도1에서, 화상 형성 장치의 주조립체(14)의 뚜껑(35)이 반시계 방향으로 지지점(35a)에 대해 피봇식으로 개방될 때 주조립체(14)의 상부가 노출되고 프로세스 카트리지 수용부가 도9 및 도10에 도시된 바와 같이 나타난다. 화상 형성 장치 주조립체(14)의 좌측 및 우측 내벽들에는 프로세스 카트리지(B)가 삽입되는 방향에 대해, 지지점(35a)에 대향인 측으로부터 경사지게 하향으로 연장되는 안내 부재(16L, 도9)와 안내 부재(16R, 도10)가 제공된다.
도시된 바와 같이, 안내 부재(16L, 16R)는 안내부(16a, 16c)와, 안내부(16a, 16c)에 연결된 위치설정 홈(16b, 16d)을 포함한다. 안내부(16a, 16c)는 화살표(X)에 의해 지시되는 방향, 즉 프로세스 카트리지(B)가 삽입되는 방향에서 보아 경사지게 하향으로 연장된다. 위치설정 홈(16b, 16d)은 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL 또는 13aR)의 단면과 완벽하게 상응하는 반원형 단면을 갖는다.프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 완전히 장착된 후 위치설정 홈(16b, 16d)의 반원형 단면의 중심은 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)의 축선과 일치하여 감광 드럼(7)의 축선과 일치하게 된다.
프로세스 카트리지(B)가 장착 또는 제거되는 방향에서 본 안내부(16a, 16c)의 폭은 원통형 안내부(13aL, 13aR)가 적절한 양의 간격을 갖고 그 위에서 주행할 수 있기에 충분히 넓다. 그러므로, 원통형 안내부(13aL, 13aR)의 직경보다 좁은 회전 제어 안내부(13bL, 13bR)는 원통형 안내부(13aL, 13aR)보다 안내부(16a, 16c)에서 당연히 더 느슨하게 조립되나 그 회전은 안내부(16a, 16c)에 의해 제어된다. 달리 말하면 프로세스 카트리지(B)가 장착될 때 프로세스 카트리지(B)의 각은 소정 범위 내에 유지된다. 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치 주조립체(14)에 장착된 후, 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)는 안내 부재(13L, 13R)의 위치설정 홈(16b, 16d)과 결합하고, 프로세스 카트리지(B)의 세척 챔버 프레임(13)의, 카트리지 삽입 방향에 대한, 전방부에 위치된 좌측 및 우측 조절 접점(13j)은 고정 위치설정 부재(25)와 접촉한다.
프로세스 카트리지(B)의 중량 분포는 원통형 안내부(13aL, 13aR)의 축선과 일치하는 선이 수평일 때 프로세스 카트리지(B)의 화상 현상 유닛(D)측이 세척 유닛(C)측보다 더 큰 모멘트를 발생시키게 되어 있다.
프로세스 카트리지(B)는 화상 형성 장치 주조립체(14)에 이하와 같이 장착된다. 첫째, 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)가 한 손으로 프로세스 카트리지(B)의 리세스부(17) 및 리브부(11c)를 잡는 것에 의해 화상 형성 장치 주조립체(14)의 카트리지 수용부의 안내부(16a, 16c)에 삽입되고, 회전 제어 안내부(13bL, 13bR)가 또한 안내부(16a, 16c)에 삽입되고 프로세스 카트리지(B)의 삽입 방향에 대해 전방부를 하향으로 기울인다. 그 후 프로세스 카트리지(B)는 원통형 안내부(13aL, 13aR)와 안내부(16a, 16c)를 추종하는 프로세스 카트리지(B)의 회전 제어 안내부(13bL, 13bR)와 함께 원통형 안내부(13aL, 13aR)가 화상 형성 장치 주조립체(14)의 위치설정 홈(16b, 16d)에 도달할 때까지 더 깊이 삽입된다. 그 후 원통형 안내부(13aL, 13aR)는 프로세스 카트리지(B) 자체의 무게 때문에 위치설정 홈(16b, 16d)에 안착되고, 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)는 위치설정 홈(16b, 16d)에 대해 정확하게 위치된다. 이 상태에서 원통형 안내부(13aL, 13aR)의 축선과 일치하는 선은 또한 감광 드럼(7)의 축선과 일치하고, 그러므로 감광 드럼(7)은 화상 형성 장치 주조립체(14)에 대해 적절히 정확하게 위치된다. 화상 형성 장치 주조립체(14)에 대한 감광 드럼(7)의 최종 위치는 2개 사이의 결합이 완료되는 동시에 일어나는 것을 유의해야 한다.
또한 이 상태에서, 화상 형성 장치 주조립체(14)의 고정 위치설정 부재(25) 및 프로세스 카트리지(B)의 조절 접점(13j) 사이에는 약간의 간극이 있다. 이때 프로세스 카트리지(B)는 손에서 놓여진다. 그 후 프로세스 카트리지(B)는 프로세스 카트리지(B)의 조절 접점(13j)이 대응 고정 위치설정 부재(25)와 접촉할 때까지 화상 현상 유닛(D)측을 낮추고 세척 유닛(C)측을 높이는 방향으로 원통형 안내부(13aL, 13aR)에 대해 회전한다. 그 결과 프로세스 카트리지(B)는 화상 형성 장치 주조립체(14)에 대해 정확하게 위치된다. 그 후 뚜껑(35)이 이를지지점(35a)에 대해 시계 방향으로 회전시킴에 의해 닫혀진다.
프로세스 카트리지(B)를 화상 형성 장치 주조립체(14)로부터 제거하기 위해, 전술한 단계들이 역으로 수행된다. 더 자세하게는 첫째, 화상 형성 장치 주조립체(14)의 뚜껑(35)이 개방되고, 프로세스 카트리지(B)가 전술한 상부 및 바닥 리브부(11c), 즉 프로세스 카트리지의 손잡이 부분을 쥐고 상향으로 잡아당겨진다. 그 후 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)는 화상 형성 장치 주조립체(14)의 위치설정 홈(16b, 16d)에서 회전한다. 그 결과 프로세스 카트리지(B)의 조절 접점(13j)은 대응 고정 위치설정 부재(25)로부터 분리된다. 다음에 프로세스 카트리지(B)는 더 잡아당겨진다. 그 후 원통형 안내부(13aL, 13aR)는 위치설정 홈(16b, 16d)으로부터 나와서 장치 주조립체(14)에 고정된 안내 부재(16L, 16R)의 안내부(16a, 16c) 내로 이동한다. 이 상태에서 프로세스 카트리지(B)는 더 잡아당겨진다. 그 후 원통형 안내부(13aL, 13aR) 및 프로세스 카트리지(B)의 회전 제어 안내부(13bL, 13bR)는 장치 주조립체(14)의 안내부(16a, 16c)를 통해 상향 경사지게 활주하고, 프로세스 카트리지(B)의 각은 안내부(16a, 16c)가 아닌 부분과 접촉하지 않고 장치 주조립체(14)로부터 외측으로 완전히 이동할 수 있도록 제어된다.
도12에서, 스퍼 기어(7n)가 감광 드럼 기어(7b)가 끼워지는 곳의 반대측 단부인 감광 드럼(7)의 길이 방향 단부 중 하나의 주위에 끼워진다. 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 끼워짐에 따라 스퍼 기어(7n)는 장치 주조립체에 위치된 화상 전사 롤러(4)와 동축인 기어(도시되지 않음)와 맞물리고, 프로세스 카트리지(B)로부터 전사 롤러(4)로 전사 롤러(4)를 회전시키는 구동력을 전달한다.
<토너 챔버 프레임>
도3, 도5, 도7, 도16, 도20 및 도21에서, 토너 챔버 프레임이 상세히 설명된다. 도20은 토너 밀봉이 용접되기 전에 본 토너 챔버 프레임의 사시도이고, 도21은 토너가 끼워진 후의 토너 챔버 프레임의 사시도이다.
도3에서, 토너 챔버 프레임(11)은 2개의 부분, 상부 및 저부(11a, 11b)로 구성된다. 도1에서, 상부(11a)는 상향 돌출하고 화상 형성 장치 주조립체(14)의 광학 시스템(1)의 좌측의 공간을 점유하여, 프로세스 카트리지(B)의 토너 용량이 화상 형성 장치(A)의 크기를 증가시키지 않고 증가될 수 있게 한다. 도3, 도4 및 도7에서, 토너 챔버 프레임(11)의 상부(11a)는 상부(11a)의 길이 방향 중심부에 위치하고 파지부의 역할을 하는 리세스부(17)를 갖는다. 화상 형성 장치의 작업자는 프로세스 카트리지(B)를 상부(11a)의 리세스부(17)와 저부(11b)의 하향 대면측을 파지함으로써 취급할 수 있다. 저부(11b)의 하향 대면측 상에서 연장되는 리브(11c)는 프로세스 카트리지(B)가 작업자의 손에서 미끄러지는 것을 방지하는 역할을 한다. 다시 도3에서, 상부(11a)의 플랜지(11a1)는 저부(11b)의 상승 에지 플랜지(11b1)와 정렬된다. 플랜지(11a1)는 저부(11b1)의 바닥의 플랜지(11b1)의 상승 에지 내에 끼워져 토너 챔버 프레임(11)의 상부 및 저부의 벽들이 용접면(W)에서 완벽하게 만나게 하고, 그 후 토너 챔버 프레임(11)의 상부(11a) 및 저부(11b)는 초음파의 인가에 의해 용접 리브를 용융시킴으로써 함께 용융된다. 토너 챔버 프레임(11)의 상부(11a) 및 저부(11b)를 결합하는 방법은 초음파 용접에제한될 필요는 없다. 이들은 가압 진동 또는 가열에 의해 용접되거나 접착될 수 있다. 또한 토너 챔버 프레임(11)의 저부(11b)에는 초음파 용접에 의해 용접될 때 상부(11a) 및 저부(11b)를 정렬 유지하는 플랜지(11b1)에 더하여 계단부(11m)가 제공된다. 계단부(11m)는 개구(11i) 위에 위치되고 플랜지(11b1)와 대체로 동일한 평면에 있다. 계단부(11m) 및 그 주변부의 구조는 후술하기로 한다.
토너 챔버 프레임(11)의 상부(11a) 및 저부(11b)가 결합되기 전에 토너 공급 부재(9b)가 저부(11) 내로 조립되고 결합 부재(11e)가 도16에 도시된 바와 같이 토너 챔버 프레임(11)의 측벽의 구멍(11e1)을 통해 토너 공급 부재(9b)의 단부에 부착된다. 구멍(11e1)은 저부(11b)의 길이 방향 단부들 중 하나에 위치되고, 구멍(11e1)을 갖는 측면판에는 또한 우측 삼각형과 같은 형상을 대체로 갖는 토너 충전 개구(11d)가 제공된다. 토너 충전 개구(11d)의 삼각형 림은 서로 대체로 수직인 2개의 모서리들 중 하나이고 토너 챔버 프레임(11)의 상부(11a) 및 저부(11b) 사이의 연결부를 따라 연장되는 제1 모서리와, 제1 모서리에 대체로 수직인 방향으로 수직 연장되는 제2 모서리와, 저부(11b)의 경사진 모서리를 따라 연장되는 경사진 모서리인 제3 모서리로 구성된다. 달리 말하면, 토너 충전 개구(11d)는 구멍(11e1) 다음에 위치하면서 가능한 한 크게 된다. 다음에 도20에서, 토너 챔버 프레임(11)에는 그것을 통해 토너가 토너 챔버 프레임(11)으로부터 화상 현상 챔버 프레임(12)으로 공급되는 개구(11i)가 제공되고, 시일(후술함)이 개구(11i)를 밀봉하기 위해 용접된다. 그 후 토너가 토너 충전 개구(11d)를 통해 토너 챔버 프레임(11) 내로 채워지고, 그 후 토너 충전 개구(11d)는 토너 밀봉 캡(11f)으로밀봉되어 토너 유닛(J)을 완성한다. 토너 밀봉 캡(11f)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등으로 성형되고 토너 챔버 프레임(11)의 토너 충전 개구(11d)로 가압되거나 접착되어 그것이 빠지지 않게 한다. 다음에 토너 유닛(J)은 후술하는 바와 같이 초음파 용접에 의해 화상 현상 챔버 프레임(12)에 용접되어 화상 현상 유닛(D)을 형성한다. 토너 유닛(J)과 화상 현상 유닛(D)을 결합하는 수단은 초음파 용접에 제한되지 않는다. 이는 접착 또는 2개 유닛의 재료의 탄성을 사용하는 스냅결합이 될 수 있다.
도3에서, 토너 챔버 프레임(11)의 저부(11b)의 경사면(K)은 각θ가 주어져 토너 챔버 프레임(11)의 상부의 토너는 바닥의 토너가 소모됨에 따라 당연히 하향 활주한다. 더 자세하게는 장치 주조립체(14)의 프로세스 카트리지(B)의 경사면(K)과 수평선(Z) 사이에 형성되는 각 θ는 장치 주조립체(14)가 수평으로 위치할 때 바람직하게는 약 65도이다. 저부(11b)에는 외측 돌기(11g)가 주어져 토너 공급 부재(9b)와 간섭하지 않게 한다. 토너 공급 부재(9b)의 스위핑 범위는 약 37 ㎜이다. 돌기(11g)의 높이는 경사면(K)의 가상 연장부로부터 단지 약 0 내지 10 ㎜이 되어야 한다. 이는 다음의 이유 때문이다. 돌기(11g)의 바닥면이 경사면(K)의 가상 연장선 보다 위이면, 경사면(K)의 상부로부터 하향 활주하고 화상 현상 챔버 프레임(12) 내로 공급되던 토너는 일부분이 화상 현상 챔버 프레임(12) 내로 공급되지 못하고 경사면(K) 및 외측 돌기(11g)가 만나는 영역에 수집된다. 이와는 반대로 본 실시예의 토너 챔버 프레임(11)의 경우, 토너는 토너 챔버 프레임(11)으로부터 토너 현상 챔버 프레임(12)으로 신뢰성 있게 공급된다.
토너 공급 부재(9b)는 대략 2 ㎜의 직경을 갖는 강봉으로 형성되고 크랭크축의 형태이다. 토너 공급 부재(9b)의 일단부를 도시하는 도20을 참조하면, 토너 공급 부재(9b)의 저널중 하나(9b1)는 토너 챔버 프레임(11)의 개구(11i)에 인접한 토너 챔버 프레임(11)에 위치된 구멍(11r)에 끼워진다. 다른 하나의 저널은 커플링 부재(11e)에 고정된다(저널이 커플링 부재(11e)에 고정되는 곳은 도20에는 도시되어 있지 않다).
전술한 바와 같이, 토너 챔버 프레임 구역(11)의 바닥벽에 토너 공급 부재(9b)의 스위핑 공간으로서 외측 돌기(11g)를 제공하게 되면 프로세스 카트리지(B)에 경비 증가 없이도 안정된 토너 공급 성능의 제공을 가능하게 한다.
도3, 도20 및 도22에서, 토너 챔버 프레임 구역(11)으로부터 현상 챔버 프레임 구역 내로 토너를 공급하는 개구(11i)는 토너 챔버 프레임 구역(11)과 현상 챔버 프레임 구역(12) 사이의 연결부에 위치한다. 개구(11i)는 토너 챔버 프레임(11)의 플랜지의 상부 및 저부(11j, 11j1)에 의해 둘러싸이는 리세스면(11k)에 의해 둘러싸인다. 상부(11j)의 길이 방향 외측(상부) 모서리 및 저부(11j1)의 길이 방향 외측(저부) 모서리에는 홈(11n)이 제공되고 이는 서로 평행하다. 리세스면(11k) 위의 플랜지의 상부(11j)는 게이트 형태이고, 플랜지의 저부(11j1)의 표면은 리세스면(11k)의 표면에 수직이다. 도22에서, 홈(11n)의 저부면(11n2)의 평면은 리세스면(11k)의 표면의 외측(화상 현상 챔버 프레임(12)을 지향)이다. 그러나 토너 챔버 프레임(11)의 플랜지는 도39에 도시된 플랜지와 같이 플랜지의 상부 및 저부(11j)가 동일 평면에 있고 액자의 상부 및 하부와 같이 개구(11i)를 둘러싸도록 구성될 수 있다.
도19에서, 부호 12u는 토너 챔버 프레임(11)에 대면하는 화상 현상 챔버 프레임(12)의 평면들 중 하나를 지시한다. 평면(12u)에 평행하고 액자와 같이 이 평면(12u)의 4개 모서리 모두를 둘러싸는 플랜지(12e)가 평면(12u)으로부터 약간 리세스된 높이에 제공된다. 플랜지(12e)의 길이 방향 모서리에는 토너 챔버 프레임(11)의 홈(11n)으로 끼워지는 설부(12v)가 제공된다. 설부(12v)의 상부면에는 초음파 용접을 위한 각(도22)을 갖는 융기부(12v1)가 제공된다. 다양한 부품들이 토너 챔버 프레임(11)과 화상 현상 챔버 프레임(12)에 조립된 후, 화상 현상 챔버 프레임(12)의 설부는 토너 챔버 프레임(11)의 홈(11n)에 끼워지고, 2개의 프레임(11, 12)은 설부(12v) 및 홈(11n)을 따라 용접된다(상세한 사항은 후술한다).
도21에서, 프로세스 카트리지(B)의 길이 방향으로 용이하게 파열될 수 있는 커버 필름(51)이 토너 챔버 프레임(11)의 개구(11i)를 밀봉하기 위해 리세스면(11k)에 부착된다. 이는 개구(11i)의 4개의 모서리를 따라 리세스면(11k)상에서 토너 챔버 프레임(11)에 부착된다. 커버 필름(51)을 파열시킴으로써 개구(11i)를 개봉하기 위해 프로세스 카트리지(B)에는 커버 필름(51)에 용접되는 파열 테이프(52)가 제공된다. 개구(11i)의 길이 방향 단부(52b)로부터 후방으로 중복되고 펠트(도19) 조각과 같은 탄성 밀봉 부재(54)와 토너 챔버 프레임(11)의 대향 면 사이를 통해 단부(52b)에 대향인 단부에 놓여지고, 프로세스 카트리지(B)로부터 약간 연장된다. 약간 점착성의 파열 테이프(52)의 단부(52a)가 손으로 파지되는 당김 탭(11t)에 접착된다(도6, 도20 및 도21). 당김 탭(11t)은 토너 챔버프레임(11)과 일체로 형성되고, 당김 탭(11t)과 토너 챔버 프레임(11) 사이의 연결부는 대체로 얇아 당김 탭(11t)이 토너 챔버 프레임(11)으로부터 용이하게 파열될 수 있게 한다. 밀봉 부재(54)의 표면은 주연 영역을 제외하고는, 작은 마찰 계수를 갖는 합성 수지 필름 테이프(55)로 덮어진다. 테이프(55)는 밀봉 부재(54)에 접착된다. 또한 토너 챔버 프레임(11)의 길이 방향의 다른 단부, 즉 탄성 밀봉 부재(54)가 위치한 장소와 대향인 단부에 위치된 평면(12e)은 평면(12e, 도19)에 부착된 탄성 밀봉 부재(56)로 덮어진다.
탄성 밀봉 부재(54, 56)는 플랜지(12e)의 전체 폭을 따라, 대응하는 길이 방향 단부에서 플랜지(12e)에 접착된다. 토너 챔버 프레임(11) 및 화상 현상 챔버 프레임(12)이 결합됨에 따라 탄성 밀봉 부재(54, 56)는 플랜지(11j)의 전체 폭에 걸쳐 리세스면(11k)을 둘러싸는 플랜지(11j)의 대응하는 길이 방향 단부를 정확히 덮어 설부(12v)와 중첩된다.
또한 토너 챔버 프레임(11) 및 화상 현상 챔버 프레임(12)을 결합시 서로 정확히 위치시키기 위해, 토너 챔버 프레임(11)의 플랜지(11j)에는 화상 현상 챔버 프레임(12)의 원통형 은못(12w1)과 정사각형 은못(12w2)과 결합하는 둥근 구멍(11r)과 정사각형 구멍(11q)이 제공된다. 둥근 구멍(11r)은 은못(12wl)과 견고하게 끼워지고, 반면 정사각형 구멍(11q)은 은못(12w2)에 길이 방향으로는 느슨하게 그리고 높이 방향으로는 견고하게 끼워진다.
토너 챔버 프레임(11)과 화상 현상 챔버 프레임(12)은 결합되는 공정 전에 복합 부품으로서 독립적으로 조립된다. 그 후 이들은 이하의 방식으로 결합된다.첫째, 화상 현상 챔버 프레임(12)의 원통형 위치설정 은못(12w1)과 정사각형 위치설정 은못(12w2)이 토너 챔버 프레임(11)의 위치설정 원형 구멍(11r)과 위치설정 정사각형 구멍(11q)에 끼워지고, 화상 현상 챔버 프레임(12)의 설부(12v)가 토너 챔버 프레임(11)의 홈(11n)에 위치된다. 그 후 토너 챔버 프레임(11)과 화상 현상 챔버 프레임(12)이 서로를 향해 가압된다. 그 결과 밀봉 부재(54, 56)들이 접촉하게 되어 플랜지(11j)의 대응하는 길이 방향 단부들에 의해 압축되고, 동시에 화상 현상 챔버 프레임(12)의 평면(12u)의 각 길이 방향 단부에서 스페이서로서 위치된 리브형 돌기(12z)가 토너 챔버 프레임(11)의 플랜지(11j)에 가까이 위치된다. 리브형 돌기(12z)는 화상 현상 챔버 프레임(12)과 일체로 형성되고 길이 방향에 대해 파열 테이프(52)의 양측면에 위치되어 파열 테이프가 대향 돌기(12z) 사이로 통과될 수 있게 한다.
토너 챔버 프레임(11) 및 화상 현상 챔버 프레임(12)은 전술한 바와 같이 서로 가압되고, 초음파 진동이 설부(12v) 및 홈(11n) 사이에 인가된다. 그 결과 각을 갖는 융기부(12v1)가 마찰 열에 의해 용융되고 홈(11n)의 저부와 융합한다. 결과적으로 토너 챔버 프레임(11)의 홈(11n)의 림부(11n1)와 화상 현상 챔버 프레임(12)의 리브형 돌기(12z)는 서로 기밀 접촉 유지되고, 토너 챔버 프레임(11)의 리세스면(11k)과 화상 현상 챔버 프레임(12)의 평면(12u) 사이에 공간을 남긴다. 전술한 커버 필름(51) 및 파열 테이프(52)는 이 공간에 끼워진다.
토너 챔버 프레임(11)에 저장된 토너를 화상 현상 챔버 프레임(12)으로 공급하기 위해 토너 챔버 프레임(11)의 개구(11i)는 반드시 개봉되어야 한다. 이는 다음의 방식으로 이루어진다. 처음에 프로세스 카트리지(B)로부터 연장되는 파열 테이프의 (도6의) 단부(52a)에 부착된 당김 탭(11t)이 토너 챔버 프레임(11)으로부터 느슨하게 절단되거나 느슨하게 파열된다. 그리고 작업자의 손에 의해 잡아 당겨진다. 이는 커버 필름(51)을 파열시켜 개구(11i)를 개봉하고 토너가 토너 챔버 프레임(11)으로부터 화상 현상 챔버 프레임(12)으로 공급될 수 있게 한다. 커버 필름(52)이 프로세스 카트리지(B)로부터 잡아당겨진 후 프로세스 카트리지(B)의 길이 방향 단부는 토너 챔버 프레임(11)의 플랜지(11j)의 대응하는 길이 방향 단부들에 위치된 탄성 시일(54, 56)에 의해 밀봉 유지된다. 탄성 밀봉 부재(54, 56)가 그 육면체 형상을 유지하면서 그 두께 방향으로만 변형(압축)되므로 이들은 프로세스 카트리지를 매우 효과적으로 밀봉 유지한다.
화상 현상 챔버 프레임(12)에 대면하는 토너 챔버 프레임(11)측과, 토너 챔버 프레임(11)에 대면하는 화상 현상 챔버 프레임(12)측이 전술한 것과 같이 구성되므로 파열 테이프(52)는 단순히 커버 필름(51)을 파열하기에 충분히 강한 힘을 파열 테이프(52)에 인가함으로써 2개의 프레임(11, 12)들 사이로부터 원활하게 잡아당겨질 수 있다.
전술한 바와 같이 토너 챔버 프레임(11) 및 화상 현상 챔버 프레임(12)이 결합될 때 초음파를 사용하는 용접 방법이 각을 갖는 융기부(12v1)를 용융시키는 마찰열의 발생에 사용되었다. 이 마찰열은 토너 챔버 프레임(11)과 화상 현상 챔버 프레임(12)에 열응력을 발생시키기 쉽고 이들 프레임은 응력에 기인해 변형될 수 있다. 그러나 본 실시예에 의하면 토너 챔버 프레임(11)의 홈(11n)과 화상 현상챔버 프레임(12)의 설부(12v)는 그 거의 전 길이에 걸쳐 서로 결합한다. 달리 말하면 2개의 프레임(11, 12)이 연합됨에 따라 용접부 및 그 인접부는 보강되고 그러므로 2개의 프레임은 열응력에 의해 잘 변형되지 않는다.
토너 챔버 프레임(11) 및 화상 현상 챔버 프레임(12)의 재료로서는 예를 들어 폴리스틸렌, ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌) 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 플라스틱 재료가 사용될 수 있다.
도3에서, 이 도면은 본 실시예의 프로세스 카트리지(B)의 토너 챔버 프레임(11)의 대략적인 수직 단면도이고, 토너 챔버 프레임(11)과 화상 현상 챔버 프레임(12) 사이의 경계면과 그 인접부를 도시한다.
이제 본 실시예의 프로세스 카트리지(B)의 토너 챔버 프레임(11)이 도3을 참조하여 상세히 설명된다. 토너 용기(11A)에 저장된 토너는 단일 성분 토너이다. 이 토너가 개구(11i)를 향해 효과적으로 자유 낙하하기 위해 토너 챔버 프레임(11)에는 토너 챔버 프레임(11)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 경사면(K, L)이 제공된다. 경사면(L)은 개구(11i) 위이고, 경사면(K)은 개구(11i)(토너 챔버 프레임(11)의 폭방향에서)로부터 보아 토너 챔버 프레임(11)의 후방이다. 경사면(L, K)은 토너 챔버 프레임(11)의 상부 및 바닥 부품(11a, 11b)의 부분들이다. 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 장착된 후 경사면(L)은 경사지게 하향으로 대면하고, 경사면(K)과 토너 챔버 프레임(11) 및 화상 현상 챔버 프레임(12) 사이의 경계면에 수직인 선(m) 사이의 각도 θ3은 대략 20 내지 40도이다. 달리 말하면 본 실시예에서 토너 챔버 프레임(11)의 상부(11a)의 형태는 토너 챔버 프레임(11)의 상부 및 저부(11a, 11b)가 결합된 후 경사면(K, L)이 전술한 각도를 유지하도록 설계된다. 그러므로 본 실시예에 의하면 토너를 유지하는 토너 용기(11A)는 개구(11i)를 향해 토너를 효과적으로 공급할 수 있다.
다음에 화상 현상 챔버 프레임이 상세하게 설명된다.
<화상 현상 챔버 프레임>
프로세스 카트리지(B)의 화상 현상 챔버 프레임(12)이 도3, 도14, 도15, 도16, 도17 및 도18을 참조하여 설명된다. 도14는 다양한 부품이 화상 현상 챔버 프레임(12)으로 조립되는 방식을 도시하는 사시도이다. 도15는 현상 스테이션 구동력 전달 유닛(DG)이 화상 현상 챔버 프레임(12)으로 조립되는 방식을 도시한 사시도이다. 도16은 구동력 전달 유닛(DG)이 부착되기 전의 현상 유닛의 측면도이다. 도17은 화상 현상 챔버 프레임(12)의 내부에서 본 현상 스테이션 구동력 전달 유닛(DG)의 측면도이고, 도18은 내부에서 본 베어링 박스의 사시도이다.
전술한 바와 같이 현상 롤러(9c), 현상 블레이드(9d), 토너 교반 부재(9e) 및 토너 잔량을 검출하는 로드 안테나(9h)가 화상 현상 챔버 프레임(12)으로 조립된다.
도14에서, 현상 블레이드(9d)는 대략 1-2 ㎜ 두께의 금속판(9d1)과, 고온 용융 접착제, 양면 테이프 등의 사용에 의해 금속판(9d1)에 접착된 우레탄 고무(9d2)를 포함한다. 이는 우레탄 고무(9d2)가 현상 롤러(9c)의 모면과 접촉 배치됨에 따라 현상 롤러(9c)의 주연면 상에 이송되는 토너의 양을 조절한다. 화상 현상 챔버 프레임(12)의 블레이드 장착부로서의 블레이드 장착부 기준 평면(12i)의 양 길이방향 단부에는 은못(12i1)과 정사각형 돌기(12i3)와 스크류 구멍(12i2)이 제공된다. 은못(12i1)과 돌기(12i3)는 금속판(9d1)의 구멍(9d3) 및 노치(9d5)에 끼워진다. 그 후 작은 스크류(9d6)가 금속판(9d1)의 스크류 구멍(9d4)을 통해 위치되고 암나사를 갖는 전술한 스크류 구멍(12i2)으로 체결되어 금속판(9d1)을 평면(12i)에 고정한다. 토너가 누설되는 것을 방지하기 위해 탄성 밀봉 부재(12s)가 몰트플레인(MOLTPLANE) 등으로 만들어지고, 금속판(9d1)의 길이 방향 상부 모서리를 따라 화상 현상 챔버 프레임(12)에 부착된다. 또한 탄성 밀봉 부재(12s1)가 탄성 밀봉 부재(12s)의 각 길이 방향 단부로부터 시작하여 현상 롤러(9c)를 수용하는 곡선 바닥벽 부분의 모서리(12j)를 따라 토너 챔버 프레임(11)에 접착된다. 또한 얇은 탄성 밀봉 부재(12s2)가 현상 롤러(9c)의 모면과 접촉하도록 턱모양 부분(12h)을 따라 화상 현상 챔버 프레임(12)에 접착된다.
현상 블레이드(9d)의 금속판(9d1)은 우레탄 고무(9d2)에 대향인 측 상에서 90도로 구부러져 절곡부(9d1a)를 형성한다.
다음에 도14 및 도18을 참조하여 화상 현상 롤러 유닛(G)이 설명된다. 화상 현상 롤러 유닛(G)은 화상 현상 롤러(9c)와, 현상 롤러(9c)와 감광 드럼(7)의 알루미늄 원통형부 사이의 누전을 방지하기 위해 각 길이 방향 단부에서 현상 롤러(9c)를 덮는 슬리브 캡을 중복하고 전기 절연 합성 수지로 형성된, 감광 드럼(7)과 현상 롤러(9c)의 주연면들 사이의 거리를 일정하게 유지하는 스페이서 롤러(9i)와, 현상 롤러 베어링(9j)(도14에 확대 도시되어 있음)과, 감광 드럼(7)에 부착된 헬리컬 드럼 기어(7b)로부터의 구동력을 수용하고 현상 롤러(9c)를 회전시키는 현상 롤러 기어(9k, 헬리컬 기어)와, 그 일단부가 현상 롤러(9c, 도18)의 일단부와 접촉하는 코일 스프링형 접점(91)과, 토너를 현상 롤러(9c)의 주연면에 들어 붙게 하기 위해 현상 롤러(9c)에 내장된 자석(9g)을 포함한다. 도14에서 베어링 박스(9v)는 이미 현상 롤러 유닛(G)에 부착되었다. 그러나 어떤 경우에 현상 롤러 유닛(G)은 처음에 화상 현상 챔버 프레임(12)의 측면판(12A, 12B) 사이에 배치되고, 그 후 베어링 박스(9v)가 화상 현상 챔버 프레임(12)에 부착될 때 베어링 박스(9v)와 결합된다.
다시 도14에서, 현상 롤러 유닛(G)에서 현상 롤러(9c)는 한 길이 방향 단부에서 금속 플랜지(9p)에 견고하게 조립된다. 이 플랜지(9p)는 현상 롤러(9c)의 길이 방향으로 외측으로 연장되는 현상 롤러 기어 축부(9p1)를 갖는다. 현상 롤러 기어 축부(9p1)는 현상 기어 축부(9p1)에 장착된 현상 롤러 기어(9k)가 그와 함께 결합하여, 현상 롤러 기어 축부(9p1)상에서 회전하는 것이 방지되는 평탄화된 부분을 갖는다. 현상 롤러 기어(9k)는 헬리컬 기어이고, 그 치는 헬리컬 기어의 회전에 의해 발생된 추력이 현상 롤러(9c, 도38)의 중심을 향해 지향되도록 각을 갖는다. D-형상의 단면을 갖는 자석(9g) 축의 일단부는 플랜지(9p)를 통해서 외향으로 돌출되며, 비회전식으로 장착되는 현상 수단 기어 홀더(40)와 결합된다. 상술한 현상 롤러 베어링(9j)에는 구멍 안으로 돌출한 회전 방지 돌기(9j5)를 갖는 둥근 구멍이 구비되며, 이 둥근 구멍에서, C-형상으로 된 베어링(9j4)이 완벽하게 끼워진다. 플랜지(9p)는 베어링에 회전식으로 끼워진다. 현상 롤러 베어링(9j)은 화상 현상 챔버 프레임(12)의 슬릿(12f)에 끼워져서, 현상 수단 기어 홀더(40)의 돌기(40g)를 현상 롤러 베어링(9j)의 대응 구멍(9j1)을 통해서 밀어 넣어서 이것들을 화상 현상 챔버 프레임(12)의 대응 구멍(12g)으로 삽입하는 것에 의해서 현상 수단 기어 홀더(9j1)가 고정될 때 그곳에서 지지된다. 본 실시예에서의 베어링(9j4)은 C-형상으로 된 플랜지를 갖는다. 그렇지만, 베어링(9j4)의 실제 베어링부의 단면이 C-형상이더라도 어떠한 문제도 없게 된다. 베어링(9j1)이 끼워진 현상 롤러 베어링(9j)의 상술한 구멍은 계단을 갖는다. 즉, 이것은 대경부 및 소경부로 구성되며, 회전 방지 돌기(9j5)는 베어링(9j4)의 플랜지가 끼워진 대경부의 벽으로부터 돌출한다. 베어링(9j), 및 후술하게 될 베어링(9f)의 재료는 폴리아세탈, 폴리아미드 등이다.
비록 현상 롤러(9c) 내에 사실상 싸여 있지만, 자석(9g)은 길이 방향 양단부의 현상 롤러(9c)로부터 연장되며, D-형상의 단면을 갖는 단부(9g1)에서, 도18에서 도시된 바와 같이 현상 롤러 베어링 박스(9v)의 D-형상 지지 구멍(9v3)에 끼워진다. 도18에서, 현상 롤러 베어링 박스(9v)의 상부에 위치하는 D-형상의 지지 구멍(9v3)은 볼 수 없다. 현상 롤러(9c)의 일단부에서, 전기 절연재로 형성된 중공 저널(9w)은 현상 롤러(9c) 내에서 내주연면과 접촉 관계로 이동 불능하게 끼워진다. 저널(9w)과 일체형으로 되고 저널(9w)보다 작은 직경을 갖는 원통형 부분(9w1)은 전기적으로 현상 롤러(9c)와 접촉하는 코일 스프링형 접점(91)으로부터 자석(9g)을 절연시킨다. 상술한 플랜지를 구비한 베어링(9f)은 전기 절연성 합성 수지로 형성되고, 상술한 자석 지지 구멍(9v3)과 동축을 이루는 베어링 수용 구멍(9v4)에 끼워진다. 베어링(9f)과 일체로 형성된 키이부(9f1)는 베어링 수용 구멍(9v4)의 키이 홈(9v5)에 끼워져서, 베어링(9f)이 회전하지 않도록 한다.
베어링 수용 구멍(9v4)은 저부를 가지며, 이 저부에 도너츠형 현상 바이어스 접점(121)이 배치된다. 현상 롤러(9c)가 현상 롤러 베어링 박스(9v)에 조립되면, 금속 코일 스프링형 접점(91)은 도너츠형의 현상 바이어스 접점(121)과 접하게 되고, 압축되어서 이로 인해 전기 접속을 형성한다. 도너츠형 현상 바이어스 접점(121)은, 베어링 수용 구멍(9v4)의 리세스부(9v6)에 끼워지는 도너츠 형상으로 된 부분의 외주면으로부터 수직 연장되어서, 베어링(9f)의 외부벽을 따라 베어링 수용 구멍(9v4)의 모서리에 위치한 절결부까지 계속되는 제1 부(121a)와, 절결부에서 연장되어서, 절결부에서 외향으로 만곡된 제2 부(121b)와, 제2 부(121b)로부터 만곡된 제3 부(121c)와, 제3 부(121c)로부터 현상 롤러(9c)의 외향으로, 또는 반경으로 만곡된 제4 부(121d)와, 동일한 방향으로 제4 부(121d)로부터 만곡된 외부 접점(121e)을 포함한다. 상술한 형상을 갖는 현상 바이어스 접점(121)을 지지하기 위해서, 현상 롤러 베어링 박스(9v)에는 현상 롤러(9c)의 길이 방향으로 내향 돌출한 지지부(9v8)가 구비된다. 지지부(9v8)는 현상 바이어스 접점(121)의 안내부의 제3 및 제4 부(121c, 121d), 그리고 외부 접점(121e)과 접하게 된다. 제2 접점(121b)에는 고정 구멍(121f)이 구비되며, 현상 롤러(9c)의 길이 방향에서의 현상 롤러 베어링 박스(9v)의 내향으로 대면하는 벽으로부터 내향 돌출한 은못이 고정 구멍에 가압된다. 현상 바이어스 접점(121)의 외부 접점(121e)은 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 장착될 때 장치 주조립체(14)의 현상 바이어스 접점 부재(125)와 접하게 되어서, 현상 바이어스가 현상 롤러(9c)에 인가된다. 현상 바이어스 접점 부재(125)는 하기에서 설명될 것이다.
현상 롤러 베어링 박스(9v)의 두 원통형 돌기(9v1)는 도19에서 도시된 바와 같이 길이 방향 단부에 구비된 화상 현상 챔버 프레임(12)의 대응 구멍(12m)에 끼워진다. 그 결과, 현상 롤러 기어 박스(9v)는 화상 현상 챔버 프레임(12) 상에 정확히 위치된다. 그 후, 도시되지 않은 작은 나사는 현상 롤러 베어링 박스(9v)의 각각의 스크류 구멍을 통해서 넣어지게 되고, 그 후 현상 롤러 베어링 박스(9v)를 화상 현상 챔버 프레임(12)에 정착하기 위해서 화상 현상 챔버 프레임(12)의 암형 스크류 구멍(12c)에 나사 체결된다.
상술한 바로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에서, 현상 롤러(9c)를 화상 현상 챔버 프레임(12)에 장착시키기 위해서는, 현상 롤러 유닛(G)이 우선 조립되어야 하고, 그 후, 조립된 현상 롤러 유닛(G)은 화상 현상 챔버 프레임(12)에 부착된다.
현상 롤러 유닛(G)은 후술하는 단계에 따라 조립된다. 첫째로, 자석은 플랜지(9p)와 고정된 현상 롤러(9c)를 통해서 넣어져서, 저널(9w) 및 현상 바이어스에 대한 코일 스프링형 접점(91)은 현상 롤러(9c)의 단부에 부착된다. 그 후, 이격부 롤러(9i) 및 현상 롤러 베어링(9j)은 현상 롤러(9c)의 길이 방향 단부 둘레에 끼워지며, 상기 현상 롤러 베어링(9j)은 현상 롤러(9c)의 길이 방향에 대해 외면 상에 있다. 그 후, 현상 롤러 기어(9k)는 현상 롤러(9c)의 단부에 위치하는 현상 롤러 기어 축부(9p1) 상에 장착된다. 이 때, D-형상의 단면을 갖는 자석(9g)의 길이 방향 단부(9g1)는 현상 롤러(9k)가 부착된 면 상에 현상 롤러(9c)로부터 돌출하며,이것은 중공 저널(9w)의 원통형부(9w1)의 단부에서 돌출한다.
다음으로, 토너 잔량을 검출하기 위한 로드 안테나(9h)가 설명될 것이다. 도14 및 도19에서, 로드 안테나(19h)의 일단부는 크랭크 축에서와 같이 만곡되며, 여기에서 크랭크축의 아암부와 비교될 수 있는 부분은 접점(9h1)(토너 잔량 검출 접점, 122)을 구성하며, 장치 주조립체(14)에 부착된 토너 검출 접점 부재(126)와 전기 접속하게 되어야 한다. 토너 검출 접점 부재(126)는 후술하기로 한다. 로드 안테나(9h)를 화상 현상 챔버 프레임(12)에 장착시키기 위해서는, 로드 안테나(9h)는 우선 화상 현상 챔버 프레임(12)의 측판(12B)의 관통 구멍(12b)을 통해서 화상 현상 챔버 프레임(12)에 삽입되고, 구멍(12b)을 통해서 삽입되는 단부는 우선 화상 현상 챔버 프레임(12)의 대향 측판의 도시되지 않은 구멍에 위치되어서, 로드 안테나(9h)는 측판에 의해서 지지된다. 즉, 로드 안테나(9h)는 관통 구멍(12b)과 대향측 상의 도시되지 않은 구멍에 의해서 적절하게 위치된다. 토너가 관통 구멍을 넘어서는 것을 방지하기 위해서, 도시되지 않은 밀봉 부재(예를 들어, 합성 수지, 바이어스 펠트 또는 스폰지 등으로 형성된 링)가 관통 구멍(12b)으로 삽입된다.
현상 롤러 기어 박스(9v)가 화상 현상 챔버 프레임(12)에 부착되면, 로드 안테나(9h)의 접점(9h1), 즉 크랭크축의 아암부에 대응 가능한 부분은 로드 안테나가 화상 현상 챔버 프레임(12)에서 이동되거나 또는 나오는 것이 방지되도록 위치된다.
토너 챔버 프레임(11) 및 화상 현상 챔버 프레임(12)이 일체로 된 후, 로드 안테나(9h)가 삽입되는 화상 현상 챔버 프레임(12)의 측판(12A)은 토너 챔버 프레임(11)의 측판과 겹치게 되고, 토너 챔버 프레임(11)의 저부(11b)의 토너 밀봉 캡(11f)을 부분적으로 덮는다. 도16에서, 측판(12A)에는 구멍(12x)과, 구동력을 토너 공급 부재(9b)에 전달하기 위한 토너 공급 기어(9s)의 축 끼움부(9s1, 도15)는 이 구멍(12x)을 통해서 넣어진다. 축 끼움부(9s1)는 토너 공급 기어(9s)의 일부이고, 구동력을 토너 공급 부재(9b)에 전달하기 위해 결합 부재(11e, 도16 및 도20)와 결합한다. 상술한 바와 같이, 결합 부재(11e)는 토너 공급 부재(9b)의 길이 방향 단부들 중 하나와 결합하고 토너 챔버 프레임(11)에 의해서 회전식으로 지지된다.
도19에서, 화상 현상 챔버 프레임(12)에서, 토너 교반 부재(9e)는 로드 안테나(9h)와 평행하게 회전식으로 지지된다. 토너 교반 부재(9e)도 크랭크축과 같은 형상이다. 토너 교반 부재(9e)의 크랭크 축 저널 등가부의 하나는 측판(12B)의 베어링 구멍(도시 안됨)에 끼워지는 반면에, 다른 것은 도16에서 도시된 측판(12A)에 의해서 회전식으로 지지되는 축부를 갖는 토너 교반 기어(9m)와 끼워진다. 토너 교반 부재(9e)의 크랭크 아암 등가부는 토너 교반 기어(9m)의 축부의 노치에 끼워져서 토너 교반 기어(9m)의 회전은 토너 교반 부재(9e)로 전달된다.
다음으로, 구동력을 화상 편상 유닛(D)에 전달하는 것이 설명될 것이다.
도15에서, D-형상의 단면을 갖는 자석의 축(9g1)은 화상 현상 수단 기어 홀더(40)의 지지 구멍(40a)과 결합한다. 결국, 자석(9g)은 비회전식으로 지지된다. 화상 현상 수단 기어 홀더(40)가 화상 현상 챔버 프레임(12)에 부착된 결과로서, 현상 롤러 기어(9k)는 기어 트레인(GT)의 기어(9g)와 물리게 되고, 토너 교반기어(9m)는 소형 기어(9s2)와 물린다. 따라서, 토너 공급 기어(9s) 및 토너 교반 기어(9m)는 현상 롤러 기어(9k)에서 전달된 구동력을 수납할 수 있게 된다.
기어(9q)에서 토너 기어(9s)까지의 모든 기어는 아이들러 기어이다. 현상 롤러 기어(9k)와 물리는 기어(9q)와, 기어(9q)와 일체로 되는 소형 기어는 화상 현상 수단 기어 홀더(40)와 일체로 되는 은못(40b) 상에서 회전식으로 지지된다. 소형 기어(9q1)와 물리는 대형 기어(9r)와, 기어(9r)와 일체로 되는 소형 기어(9r1)는 화상 현상 수단 기어 홀더(40)와 일체로 되는 은못(40b) 상에서 회전식으로 지지된다. 소형 기어(9r1)는 토너 공급 기어(9s)와 결합한다. 토너 공급 기어(9s)는 화상 현상 수단 기어 홀더(40)의 일부분인 은못(40d) 상에서 회전식으로 지지된다. 토너 공급 기어(9s)는 소형 기어(9s2)와 결합한다. 소형 기어(9s2)는 화상 현상 수단 기어 홀더(40)의 일부분인 은못(40d) 상에서 회전식으로 지지된다. 은못(40b, 40c, 40d, 40e)은 대략 5 내지 6 ㎜의 직경을 가지며, 기어 트레인(GT)의 대응 기어를 지지한다.
상술한 구조를 갖고, 기어 트레인을 구성하는 기어들은 단일 부재(화상 현상 수단 기어 홀더(40))에 의해서 지지될 수 있다. 따라서, 프로세스 카트리지를 조립할 때, 기어 트레인(GT)은 화상 현상 수단 기어 홀더(40)에 부분적으로 사전 조립될 수 있으며, 합성 부재들은 주조립체 프로세스를 단순화시키도록 사전 조립될 수 있다. 즉, 우선, 로드 안테나(9h)와, 토너 교반 부재(9e)는 화상 현상 챔버 프레임(12)으로 조립되어서, 그 후 현상 롤러 유닛(G)과 기어 박스(9v)는 현상 상태 구동력 전달 유닛(DG)과 화상 현상 챔버 프레임(12)으로 조립되어서, 각각 화상 현상 유닛(D)을 완료한다.
도19에서, 인용 부호(12p)는 화상 현상 챔버 프레임(12)의 개구를 지시하며, 이것은 화상 현상 챔버 프레임(12)의 길이 방향으로 연장된다. 토너 챔버 프레임(11) 및 화상 현상 챔버 프레임(12)이 일체로 된 후, 개구(12p)는 토너 챔버 프레임(11)의 개구(11i)와 정면으로 만나게 되어서, 토너 챔버 프레임(11)에 유지된 토너가 현상 롤러(9c)로 공급될 수 있도록 한다. 상술한 토너 교반 부재(9e)와 로드 안테나(9h)는 개구(12p)의 길이 방향 모서리들 중 하나를 따라서 그 전체 길이를 가로질러 배열된다.
화상 현상 챔버 프레임(12)에 적합한 재료는 토너 챔버 프레임(11)에 적합한 상술한 재료와 동일하다.
<전기 접점의 구조>
다음으로, 도8, 도9, 도11, 도23 및 도30에서, 프로세스 카트리지(B)와 화상 형성 장치 주조립체(14) 사이에 전자가 후자에 설치됨에 따라 전기 접속을 발생시키는 접점의 접속 및 배치가 설명될 것이다. 드럼(7) 상의 전기 전하를 주조립체(14)에 방전시키기 위한 드럼 접지 기구에 대해서는 나중에 설명한다.
도8에서, 프로세스 카트리지(B)는 복수개의 전기 접점 즉, (1) 장치 주조립체(14)로부터의 대전 롤러(8)에 전하 바이어스를 인가하도록 대전 롤러축(8a)에 전기적으로 접속된 도전성 전하 바이어스 접점(120)과, (2) 장치 주조립체(14)로부터 현상 롤러(9c)에 현상 바이어스를 인가하도록 현상 롤러(9c)에 전기적으로 접속된 도전성 현상 바이어스 접점(121)과, (3) 토너 잔량을 검출하도록 로드 안테나(9h)에 전기적으로 접속된 도전성 토너 잔량 검출 접점(122)을 갖는다. 이들 네개의 접점(119 내지 122)은 카트리지 프레임의 측벽 또는 저부벽으로부터 노출된다. 특히, 이들은 프로세스 카트리지(B)가 장착되고 누전을 방지하기에 충분한 소정의 거리로 서로 이격되어 있는 방향에서 볼 수 있는 것처럼 카트리지 프레임의 좌측벽 또는 저부벽으로부터 노출되도록 배치된다. 접지 접점(19) 및 전하 바이어스 접점(121)은 세척 유닛(C)에 속하고, 현상 바이어스 접점(121) 및 토너 잔량 검출 접점(122)은 화상 현상 챔버 프레임(12)에 속한다. 토너 잔량 검출 접점(122)은 장치 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 장착되어 있는지를 주조립체(14)가 검출하게 되는 프로세스 카트리지 검출 접점의 두배로 된다.
전하 바이어스 접점(120) 및 현상 바이어스 접점(121)은 약 3 ㎜인 얇은 도전성 금속판(예를 들어 스텐레스강판 및 인청동판)으로 형성되고, 프로세스 카트리지의 내부 표면을 따라 (연장되어) 놓인다. 전하 바이어스 접점(120)은 프로세스 카트리지(B)가 구동되게 되는 측의 반대 측 상에서 세척 유닛(C)의 저부벽으로부터 노출된다. 현상 바이어스 접점(121) 및 토너 잔량 검출 접점(122)도 프로세스 카트리지(B)가 구동되게 되는 측의 반대 측 상에서 화상 현상 유닛(D)의 저부벽으로부터 노출된다.
이 실시예에 대하여 더 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서, 나선형 드럼 기어(7b)는 도11에서 도시된 바와 같이 감광 드럼(7)의 단부들 중 하나에 제공된다. 드럼 기어(7b)는 현상 롤러(9c)를 회전시키기 위해서 현상 롤러 기어(9k)와 결합한다. 이것이 회전함에 따라, 이것은 소정 방향(도11에서 화살표 표시(d)로 지시됨)으로 추력을 발생시킨다. 이 추력은 길이 방향으로 약간의 여유 공간을 구비한 세척 챔버 프레임(13)에 놓여 있는 감광 드럼(7)을 드럼 기어(7b)가 장착된 측으로 민다. 또한, 스퍼 기어(7n)에 고정된 접지판이 드럼축(7a)에 대해 가압될 때 발생하는 작용력은 화살표 표시(d) 방향으로 추력에 가해진다. 결국, 드럼 기어(7b)의 외향 모서리(7b1)는 세척 챔버 프레임(13)에 고정된 베어링(38)의 내향 단부의 표면과 접촉 상태로 있게 된다. 따라서, 감광 드럼(7)의 축방향에서 프로세스 카트리지(B)에 대한 감광 드럼(7)의 위치는 조절된다. 접지 접점(119)은 세척 챔버 프레임(13)의 측판(13k)으로부터 노출된다. 드럼축(7a)은 축선을 따라 감광 드럼층(7e)으로 피복된 기부 드럼(7d)(본 실시예에서 알루미늄 드럼)으로 연장된다.
전하 바이어스 접점(120)은 세척 프레임(13)에 부착되고, 여기에 인접해서 대전 롤러(8)가 지지된다(도8). 도23에서, 전하 바이어스 접점(120)은 대전 롤러축(8a)과 접촉하는 복합 스프링(8b)을 경유해서 대전 롤러(8)의 축(8a)과 전기 접속한다. 이 복합 스프링(8b)은 압축 스프링부(8b1)와 내접점(8b2)으로 구성된다. 압축 스프링 코일부(8b1)는 스프링 장착부(120b)와 대전 롤러 베어링(8c) 사이에 배치된다. 내접점(8b2)은 압축 스프링부(8b1)의 스프링 장착부 측단부에서 연장되며 대전 롤러 축(8a) 상에 가압된다. 대전 롤러 베어링(8c)은 안내홈(13g)으로 활주식으로 끼워지고, 스프링 장착부(120b)는 안내홈의 밀폐 단부에 위치된다. 안내홈(13g)은 대전 롤러(8) 및 감광 드럼(7)의 횡단면 중심을 관통하여 연장되는 가상선 방향으로 연장되며, 안내홈(3g)의 중심선은 사실상 가상선과 일치한다. 도23에서, 전하 바이어스 접점(120)은 이것이 노출된 위치에서 세척 챔버 프레임(13)으로 들어가서, 세척 챔버 프레임(13)의 내벽을 따라 연장되어서, 대전 롤러(8)의 대전 롤러축(8a)이 이동되는 방향과 교차하는 방향으로 만곡되어서, 스프링 장착부(120b)에서 끝난다.
다음으로, 현상 바이어스 접점(121) 및 토너 잔량 검출 접점(122)이 설명될 것이다. 이들 접점(121, 122) 모두는 세척 챔버 프레임(13)의 측판(13k)과 동일 측인 화상 형성 유닛(D)의 저면(화상 형성 유닛(D)의 표면으로, 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 있을 때 하향함)상에 놓인다. 현상 접점(121)의 상술한 제3 부(121e), 즉 화상 형성 유닛(D)에서 노출된 부분은 전하 바이어스 접점(120)을 스퍼 기어(7n)쪽으로 대향하도록 배치된다. 이미 설명된 바와 같이, 현상 바이어스 접점(121)은 현상 롤러(9c)의 길이 방향 단부와 전기 접속하는 코일 스프링식 접점(91)을 통해서 현상 롤러(9c)와 전기적으로 접속한다(도18).
도38은 드럼 기어(7b) 및 현상 롤러 기어(9k)에 의해서 발생하는 추력과 현상 바이어스 접점(121) 사이의 관계를 개략적으로 설명하고 있다. 상술한 바와 같이, 감광 드럼(7)은 프로세스 카트리지(B)가 구동될 때 도38의 화살표(d) 방향으로 이동된다. 결국, 드럼 기어(7b) 상의 감광 드럼(7)의 단부 표면은 도38에서 도시되지 않은 베어링(도32)의 단부 표면과 접촉한 상태로 남게 되고, 길이 방향에서 보아 감광 드럼(7)의 위치는 고정되게 된다. 한편, 드럼 기어(7b)와 물리는 현상 롤러 기어(9k)는 화살표(d)에 대향하는 방향의 화살표(e)의 방향으로 밀려나게 된다. 결과적으로, 이것은 현상 바이어스 접점(121)을 누르는 코일 스프링 접점(91)을 누른다. 결국, 코일 스프링식 접점(91)에 의해서 화살표(f) 방향으로, 즉 현상 롤러 베어링(9j)에 대해서 현상 롤러(9c)를 누르는 방향으로 발생된 압력은 감소된다. 따라서, 코일 스프링식 접점(91) 및 현상 바이어스 접점(121)은 계속 서로에 대해서 접촉된 상태로 유지될 수 있는 반면에, 현상 롤러(9c) 및 현상 롤러 베어링(9j) 사이의 마찰은 현상 롤러(9c)가 매끄럽게 회전하도록 감소된다.
도8에서 도시된 토너 잔량 검출 접점(122)은 화상 현상 챔버 프레임(12)에 부착되고, 프로세스 카트리지(B)가 삽입되는 방향(도9에서의 화살표 방향(x))에 대해서 현상 바이어스 접점(121)의 상류 상에 노출된다. 도19에서 명백한 바와 같이, 토너 잔량 검출 접점(122)은 금속 와이어와같이 전기 전도성 재료로 형성된 로드 안테나(9h)의 일부이고, 현상 롤러(9c)의 길이 방향으로 연장된다. 이미 설명된 바와 같이, 로드 안테나(9h)는 현상 롤러(9c)의 전체 길이를 가로질러 뻗어 있으며, 현상 롤러(9c)로부터 소정의 거리를 유지한다. 이것은 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 삽입될 때 장치 주조립체(14)의 토너 검출 접점 부재(126)와 접촉하게 된다. 로드 안테나(9h)와 현상 롤러(9c) 사이에서 토너의 양에 따르는 전기 용량 변화는 둘 사이에서 방지된다. 따라서, 이러한 전기 용량의 변화는 토너 잔량을 결정하기 위해서 장치 주조립체(14)의 토너 검출 접점 부재(126)에 전기 접속된 제어부(도시 생략)에 의해서 전위차로 검출된다.
토너 잔량은 토너가 현상 롤러(9c)와 로드 안테나(9h) 사이에 위치될 때 전기 용량의 소정 양을 유입한 토너의 양을 의미한다. 즉, 제어부는 토너 용기(11A) 내의 토너의 양이 소정량으로 저감되는 것을 검출하며, 장치 주조립체(14)의 토너부는 전기 용량이 제1 소정값에 달한 토너 잔량 검출 접점(122)을 통해서 검출되고, 따라서 토너 용기(11A) 내의 토너의 양이 소정 양으로 떨어졌는지를 결정한다. 전기 용량이 제1 값에 달한 것을 검출할 때, 장치 주조립체(14)의 제어부는 프로세스 카트리지(B)가 교환되었는지를 사용자에서 알려주는데, 예를 들어 이것은 지시기 불빛이나 또는 부저음을 발생한다. 반면에, 제어부가 소정의 제1 값보다 작은 소정의 제2 값을 전기 용량이 지시하는 것을 검출할 때, 이것은 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 설치되는 것을 결정한다. 이것은 주조립체(14)에 프로세스 카트리지(B) 설치의 완료를 검출하지 않을 경우 장치 주조립체(14)의 화상 형성 작업이 개시되는 것을 허용하지 않는다.
제어부는 장치 주조립체(14)에 프로세스 카트리지(B)의 존재를 사용자에게, 예를 들어 지시 불빛을 반짝거림으로서 알려줄 수 있도록 된다.
다음으로, 프로세스 카트리지(B)의 전기 접점과 장치 주조립체(14)의 전기 접점 부재 사이의 접속이 설명될 것이다.
도9에서, 화상 형성 장치(A) 내의 카트리지 수용 공간(S)의 좌측 벽 상의 내면 상에는 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 삽입될 때 상술한 접점(119 내지 122)과 접하는 네 개의 접점 부재들이 배열되는데, 접지 접점(119)과 전기 접속하는 접지 접점 부재(123)와, 전하 바이어스 접점(120)과 전기 접속하는 전하 바이어스 접점 부재(124)와, 현상 바이어스 접점(121)과 전기 접속하는 현상 바이어스 접점 부재(125)와, 토너 잔량 검출 접점(122)과 전기 접속하는 토너 잔량 검출 접점 부재(126)가 배열된다.
도9에서 도시된 바와 같이, 접지 접점 부재(123)는 위치설정 홈(16b)의 저부에 있다. 현상 바이어스 접점 부재(125), 토너 잔량 검출 접점 부재(126), 및 대전 롤러 접점 부재(124)는 상향해서, 카트리지 수용 공간(S)의 저면 상에, 안내부(16a)의 아래에 그리고 좌측벽에 인접해서 배열된다. 이들은 전기적으로 수직 방향으로 이동될 수 있다.
이 지점에서, 각 접점과 안내부 사이의 위치 관계가 설명될 것이다.
사실상 수평 위치에 있는 프로세스 카트리지를 도시하고 있는 도6에서, 토너 잔량 검출 접점(122)은 최하 수준에 있다. 현상 바이어스 접점(121)은 토너 잔량 검출 접점(122)보다 높은 위치에 있으며, 전하 바이어스 접점(120)은 현상 바이어스 접점(121)보다 높은 위치에 있다. 회전 제어 안내부(13bL) 및 원형 안내부(13aL)(접지 접점(119))는 전하 바이어스 접점(120)보다 높은 위치에 있게 되어서, 대략 동일한 수준에 있다. 프로세스 카트리지(B)가 삽입되는 방향(화살표(x)로 지시되는 방향)으로 보면, 대부분의 상류에는 토너 잔량 검출 접점(122), 회전 제어 안내부(13bL), 현상 바이어스 접점(121), 원형 안내부(13aL)(접지 접점(119)) 및 전하 바이어스 접점(120)이 이러한 순서로 하류 쪽으로 배열된다. 이러한 위치 배열을 갖고서, 전하 바이어스 접점(120)은 대전 롤러(8)에 가깝게 위치되며, 현상 바이어스 접점(121)은 현상 롤러(8)에; 토너 잔량 검출 접점(122)은 로드 안테나(9h)에, 접지 접점(119)은 감광 드럼(7)에 가깝게 위치된다. 즉, 각각의 접점과 관련 부재 사이의 거리는 프로세스 카트리지(B)와 화상 형성 장치 주조립체(14)에 긴 전극을 복잡하게 배열하지 않고 저감될 수 있다.
각 접점의 실제 접촉 영역의 크기는 다음과 같다. 전하 바이어스 접점(120)은 수평 및 수직 방향 모두로 대략 10.0 ㎜의 길이이고, 현상 바이어스 접점(121)은 수직 방향으로 대략 6.5 ㎜, 수평 방향으로 대략 7.5 ㎜의 길이이고, 토너 잔량 검출 접점(122)은 직경이 2.0 ㎜이고, 수평 방향으로 18.0 ㎜이며, 원형인 접지 접점(119)은 외경이 대략 10.0 ㎜이다. 전하 바이어스 접점(120)과 현상 바이어스 접점(121)은 모두 직사각형이다. 접촉 영역의 크기를 측정함에 있어, "수직"은 프로세스 카트리지(B)가 삽입되는 방향(X)에 평행한 방향을 의미하며, "수평"은 방향(X)에 수직인 방향을 의미한다.
토너 잔량 검출 접점 부재(126)도 또한 전기적으로 전도성 판 스프링이다. 이것은 안내부(16a)에 인접해서 배치되며, 수평 방향으로 보면 안내부(16a)의 다음에 있지만, 수직 방향에서 보면 아래에 있다. 다른 접점 부재(124, 125)들도 또한 안내부(16a)에 인접해서 위치되며, 수평 방향으로 보아 토너 잔량 검출 접점 부재(126)보다 안내부(16a)에서 멀리 떨어져 있고, 수직 방향에서 보면 안내부(16a) 아래에 있다. 접점 부재(124, 125)에는 압축식 코일 스프링(129)이 구비되며, 따라서 이들은 그 홀더(127)에서 상향으로 돌출한다. 이 배열은 대전 롤러 접점 부재(124)를 참조해서 좀 더 자세하게 설명될 것이다. 도30의 대전 롤러 접점 부재(124)의 확대도에서, 대전 롤러 접점 부재(124)는 홀더(127)에 위치되어서 미끄러짐 없이 홀더(127)로부터 상향으로 돌출할 수 있도록 한다. 따라서, 홀더(127)는 장치 주조립체(14)에 부착된 전기 기판(128)에 고정된다. 접점 부재(124)는 전기 전도성 압축식 코일 스프링(129)을 통해서 와이어 패턴에 전기접속된다.
화상 형성 장치(A)에 삽입된 프로세스 카트리지(B)가 안내부(16a)에 의해서 소정의 위치로 안내되기 전에, 화상 형성 장치(A)의 접점 부재(123 내지 126)는 이들이 돌출할 수 있는 거리만큼 스프링에 의해서 돌출된 상태로 남는다. 이러한 상태에서, 어떠한 접점 부재(123 내지 126)도 그 대응부, 즉 프로세스 카트리지(B)의 접점(119 내지 122)과 접촉하지 않는다. 프로세스 카트리지(B)가 더 삽입되게 되면, 접점 부재(123 내지 126)는 프로세스 카트리지(B)의 대응 접점(119 내지 122)들과 하나씩 접촉하게 된다. 따라서, 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL)가 프로세스 카트리지(B)의 다른 내향 이동에 의해서 위치설정 홈(16b)에 끼워지면, 장치 주조립체(14)의 접점 부재(123 내지 126)는 프로세스 카트리지(B)의 대응 접점(119 내지 122)에 의해서 홀더(127)의 압축식 코일 스프링(129)의 탄성력에 대해서 아래로 눌려지게 된다. 결국, 접점 부재(123 내지 126)와 대응 접점(119 내지 122) 사이의 접촉 압력은 증가된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 프로세스 카트리지(B)가 안내 부재(16)에 의해서 장치 주조립체(14)에 소정 위치로 안내되면, 프로세스 카트리지(B)의 접점은 장치 주조립체(14)의 접점 부재와 신뢰성 있는 접촉을 한다.
프로세스 카트리지(B)가 소정 위치에 설치됨에 따라, 판 스프링 형태의 접지 접점 부재(123)는 원통형 안내부(13aL, 도11)로부터 돌출하는 접지 접점(119)과 접촉하고 상기 접지 접점(119)은 접지 접점 부재(123)에 전기 접속되며, 그 결과 감광 드럼(7)이 접지된다. 대전 바이어스 접점(120)과 대전 롤러 접점 부재(124)는전기 접속되어 고압(직류 전압 및 교류 전압을 중첩함으로써 구성되는 전압)이 대전 롤러(8)에 인가될 수 있다. 현상 바이어스 접점(121)과 현상 바이어스 접점 부재(125)는 상호 전기 접속되어 고압이 현상 롤러(9c)에 인가될 수 있다. 토너 잔량 검출 접점(122)은 토너 검출 접점 부재(126)와 전기적으로 접속하고, 현상 롤러(9c)와 로드 안테나(9h, 접점(122)) 사이의 전기 용량을 반영하는 정보가 접점(122)을 통해 상기 장치의 주조립체(14)로 전달된다.
또한, 프로세스 카트리지(B)의 접점들은 카트리지 프레임의 일측면 상에 위치된다. 따라서, 화상 형성 장치의 주조립체(14)와 프로세스 카트리지(B)의 기계적 부재들과 전기적 배선 부재들은 조립 단계의 회수를 줄이고 유지 보수를 단순히 하기 위해 카트리지 수용 공간(S) 및 프로세스 카트리지(B)의 적절한 측들 상에 독립적으로 위치된다.
프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체(14) 내로 삽입된 후 뚜껑(35)이 밀폐됨에 따라, 프로세스 카트리지 상의 결합 장치는 상기 뚜껑(35)의 운동과 동기되어 상기 주조립체측 상의 결합 장치와 연결되어, 감광 드럼(7) 등이 회전하는 상기 주조립체(14)로부터 구동력을 수용할 수 있게 한다.
또한, 전술한 방법으로 각각의 전기 접점을 위치시킴으로써 대응 전극 카트리지가 프레임 내에서 이동해야 하는 거리를 감소시키는 것이 가능하게 된다.
<결합 및 구동 구조체>
화상 형성 장치의 주조립체(14)로부터 프로세스 카트리지(B)로 구동력을 전달하기 위한 구동력 전달 기구인 결합 수단의 구성에 관해 설명한다.
도11에는 감광 드럼(7)이 프로세스 카트리지(B)에 장착된 결합 수단의 종단면도가 도시되어 있다.
카트리지 측의 결합 수단은 도11에 도시된 바와 같이 프로세스 카트리지(B)에 장착된 감광 드럼(7)의 종방향 단부에 제공된다. 상기 결합 수단은 감광 드럼(7)의 일단부에 고정된 드럼 플랜지(36) 상에 형성된 수형 축(37, 원기둥 형상)의 형태이다. 돌기(37a)의 단부 표면(37a1)은 수형 축(37)의 단부 표면과 평행하다. 수형 축(37)은 드럼축으로 작용할 수 있도록 베어링(38)과 결합 가능하다. 본 예에 있어서, 드럼 플랜지(36), 수형 축(37) 및 돌기(37a)는 일체로 형성된다. 드럼 플랜지(36)는 구동력을 프로세스 카트리지(B) 내의 현상 롤러(9c)에 전달하기 위해 나선형 드럼 기어(7b)를 일체로 구비하고 있다. 따라서, 도11에 도시된 바와 같이, 드럼 플랜지(36)는 구동력 전달 기능을 갖는 구동력 전달부를 형성하기 위해 드럼 기어(7b, 나선형 기어), 수형 축(37) 및 돌기(37a)를 갖는 플라스틱 수지 재료로 제조된 일체 성형 제품이다.
돌기(37a)는 비틀린 프리즘 형상을 가지며, 단면이 거의 이등변 삼각형 형태이며, 종방향으로 어느 정도 점진적으로 비틀려져 있다. 상기 프리즘의 코너부는 둥글게 되어 있다. 돌기(37a)를 결합하기 위한 리세스(39a)는 다각형 단면을 가지며, 종방향으로 어느 정도 점진적으로 비틀려져 있다. 돌기(37a) 및 리세스(39a)는 동일한 비틀림 피치로 동일 방향으로 비틀려져 있다. 리세스(39a)의 단면은 본 실시예에서는 거의 삼각형 형태이다. 리세스(39a)는 상기 장치의 주조립체(14) 내의 기어(43)와 일체형인 암형 축(39b) 내에 구비된다. 암형 축(39b)은 상기 장치의 주조립체(14)에 대해 회전 및 이동할 수 있다. 본 실시예의 구성에 의하여, 프로세스 카트리지(B)가 상기 장치의 주조립체(14)에 장착될 때, 돌기(37a)는 주조립체(14) 내에 구비된 리세스(39a) 내로 진입한다. 리세스(39a)가 회전하기 시작할 때, 리세스(39a) 및 돌기(37a)는 상호 결합된다. 리세스(39a)의 회전력이 돌기(37a)로 전달될 때, 사실상 이등변 삼각형 형태의 돌기(37a)의 모서리 라인(37a2)과 리세스(39a)의 내부 표면(39a2)은 상호 일정하게 접촉하여, 상기 축들이 정렬된다. 이를 달성하기 위해, 수형 결합 돌기(37a)의 외접원(R0)의 직경은 수형 결합 리세스(39a)의 내접원(R1)의 직경보다 크고, 암형 결합 리세스(39a)의 외접원(R2)의 직경보다 작다. 상기의 비틀림 작용은 돌기(37a)가 리세스(39a) 쪽으로 당겨지게 하는 작용력을 발생시켜, 돌기(37a1)의 단부 표면이 리세스(39a)의 바닥(39a1)과 맞닿게 한다. 따라서, 화살표(d) 방향으로의 드럼 기어(7b)를 압착하는 추력이 발생하여, 상기 돌기(37a)와 일체인 감광 드럼(7)이 화상 형성 장치의 주조립체(14) 내에서 종방향 및 반경방향으로 안정되게 위치된다.
본 실시예에 있어서, 감광 드럼(7)으로부터 도시된 바와 같이 돌기(37a)의 비틀림 작용력은 돌기(37a)의 하부 트렁크로부터 그 자유 단부를 향하는 방향에 있어서 감광 드럼(7)의 회전 방향과는 반대이고, 리세스(39a)의 비틀림 방향은 리세스(39a)의 입구로부터 그 내부를 향하는 방향으로 반대이고, 드럼 플랜지(36)의 드럼 기어(7b)의 비틀림 방향은 돌기(37a)의 비틀림 방향과 반대이다.
수형 축(37)과 돌기(37a)는 드럼 플랜지(36)가 감광 드럼(7)의 단부에 장착될 때 감광 드럼(7)의 축과 동축이 되도록 드럼 플랜지(36) 상에 구비된다. 드럼플랜지(36)가 감광 드럼(7) 상에 장착될 때, 결합부(36b)가 드럼 실린더(7d)의 내부 표면과 결합된다. 드럼 플랜지(36)는 클램핑 또는 결합에 의해 감광 드럼(7)에 장착된다. 드럼 실린더(7d)의 둘레는 감광층(7e)으로 코팅된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 프로세스 카트리지(B)는 다음과 같다.
화상 형성 장치의 주조립체(14)에 분리식으로 장착될 수 있고, 상기 주조립체는 모터(61)와, 상기 모터(61)로부터 구동력을 받기 위한 주조립체측 기어(43) 및 비틀린 표면에 의해 형성된 구멍(39a)을 구비하며, 상기 구멍(39a)은 기어(43)와 거의 동축이며,
전자사진 감광 드럼(7)과,
상기 감광 드럼(7)상에 작동할 수 있는 프로세스 수단(8, 9, 10)과,
상기 주조립체측 기어(43)가 각각 결합된 상기 구멍(39a) 및 돌기(37)와 함께 회전할 때 회전 구동력이 상기 구멍(39a) 및 상기 돌기(37) 사이의 결합부를 통해 상기 기어(43)로부터 상기 감광 드럼(7)으로 전달되는 경우에, 상기 비틀림 표면과 결합할 수 있고 상기 감광 드럼(7)의 종방향 단부에 제공될 수 있는 비틀림 돌기(37)를 구비한다.
비틀림 돌기(37)는 상기 감광 드럼(7)의 종방향 단부에 제공되고, 비원형 단면을 가지고 상기 감광 드럼(7)의 회전축과 거의 동축이며, 이 경우에 상기 감광 드럼(7)의 상기 돌기(37)는 상대 회전 운동이 허용되는 구동 회전 부재(주조립체측 기어(43))의 리세스(39a)에 대한 제1 상대 회전 위치와 상기 구동 회전 부재의 회전축과 상기 감광 드럼(7)의 회전축이 사실상 정렬되면서 일방향으로의 상대 회전운동이 방지되는 상기 구동 회전 부재의 상기 리세스(39a)에 대한 제2 상대 회전 위치를 취할 수 있는 치수 및 형상을 갖는다.
전술한 바와 같이, 스퍼 기어(7n)는 감광 드럼(7)의 다른 단부에 고정된다.
스퍼 기어(7n) 및 드럼 플랜지(36)의 재료의 예로는 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 다른 수지 재료가 있다. 그러나, 다른 재료도 사용될 수 있다.
프로세스 카트리지(B)의 수형 축(37)의 돌기(37a) 주위에 수형 축(37)과 동축으로 원통형 돌기(38a, 원통형 안내부(13aR))가 제공되며, 이 경우 돌기(38a)가 세척 프레임(13)에 고정된 베어링(38)과 일체형이다. 예컨대, 프로세스 카트리지(B)가 장착 또는 해제되어 손상이 되거나 또는 되지 않을 때 수형 축(37)의 돌기(37a)가 보호된다. 따라서, 돌기(37a)의 손상에 의한 상기 결합부를 통한 구동 중의 가능한 유격(play) 또는 진동은 방지될 수 있다.
베어링(38)은 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 대해 장착 또는 해제될 때 안내 부재로서 기능할 수 있다. 특히, 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 장착될 때, 베어링(38)의 돌기(38a)와 상기 주조립체측 안내부(16c)는 접촉되고, 상기 돌기(38a)가 프로세스 카트리지(B)를 장착 위치(안내부(13aR))로 위치하도록 기능하여 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 대한 프로세스 카트리지(B)의 장착 및 해제를 용이하게 한다. 프로세스 카트리지(B)가 장착 위치에 장착될 때, 돌기(38a)는 안내부(16c) 내에 형성된 위치설정 홈(16d)에 의해 지지된다.
감광 드럼(7), 드럼 플랜지(36) 및 수형 축(37) 사이에는, 도11에 도시된 관계가 있게 된다. 특히, H ＞ F ≥ M이고 E ＞ N이다.
이 경우에, H는 감광 드럼(7)의 외부 직경이고, E는 드럼 기어(7b)의 이뿌리원의 직경이고, F는 감광 드럼(7)의 베어링의 직경(수형 축(37)의 축 부분의 외부 직경 및 베어링(38)의 내부 직경)이고, M은 수형 결합 돌기(37a)의 외접원 직경이고, N은 감광 드럼(7) 및 드럼 플랜지(36) 사이의 결합부의 직경(상기 드럼의 내부 직경)이다.
H ＞ F의 관계식에 의해 베어링부의 활주 부하 토크는 드럼 실린더(7d)가 지지될 때보다 감소될 수 있고, F ≥ M의 관계식에 의해 플랜지부가 성형될 때 상기 성형품이 본 도면의 화살표(p)의 방향으로 통상 분할된다는 관점에서 어떠한 언더컷부도 제공되지 않으므로 성형 구조체는 단순화될 수 있다.
E ＞ N의 관계식에 의해, 기어부의 성형 형상은 프로세스 카트리지(B)의 장착 방향으로 도시된 바와 같이 좌측 위로 형성되고, 따라서 우측의 성형품은 상기 성형품의 내구성을 향상시키도록 단순화된다.
화상 형성 장치의 주조립체(14)는 주조립체의 결합 수단을 구비한다. 주조립체의 결합 수단은 프로세스 카트리지(B)가 삽입된 때(도11 및 도25) 감광 드럼의 회전축과 정렬된 위치에서 암형 축(39b, 원기둥 형상)을 갖는다. 도11에 도시된 바와 같이 암형 축(39b)은 구동축을 모터(61)로부터 감광 드럼(7)으로 전달하기 위한 큰 기어(43)와 일체인 구동축이다. 암형 축(39b)은 큰 기어(43)의 회전 중심에서 큰 기어(43)의 횡방향 모서리로부터 보호된다. 본 실시예에 있어서, 큰기어(43) 및 암형 축(39b)은 일체로 성형된다.
주조립체(14) 내의 큰 기어(43)는 모터(61)의 축(61a)과 일체이거나 또는 이에 고정되는 작은 나선형 기어와 치결합이 되는 나선형 기어이며, 비틀림 방향 및 경사 각도는 구동력이 작은 기어(62)로부터 전달될 때 암형 축(39b)이 발생된 추력에 의해 수형 축(37)을 향해 이동되도록 하는 것이다. 따라서, 모터(61)가 화상 형성을 위해 이동될 때, 암형 축(39b)은 리세스(39a) 및 돌기(37a) 사이의 결합을 달성하기 위해 추력에 의해 수형 축(37)을 향해 이동된다. 리세스(39a)는 암형 축(39b)의 회전 중심과 정렬된 암형 축(39b)의 단부에 구비된다.
본 실시예에 있어서, 구동력은 모터축(61a)의 작은 기어(62)로부터 큰 기어(43)로 직접 전달되나, 감속 기어열, 벨트-풀리 수단, 한쌍의 마찰 롤러, 타이밍 벨트 및 풀리의 조합체를 통해 전달될 수도 있다.
도24, 도27 내지 도29를 참조하여, 리세스(39a) 및 돌기(37a)를 개방가능한 커버(35)의 밀폐 작동과 상호 연관되게 연결시키는 구조체에 대한 설명을 한다.
도29에 도시된 바와 같이, 측면판(67)은 주조립체(14) 내의 큰 기어(43) 및 측면판(66) 사이에 고정되고, 큰 기어(43)와 동축으로 일체인 암형 축(39b)은 측면판(66, 67)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 외부 캠(63) 및 내부 캠(64)은 큰 기어(43)와 측면판(66) 사이로 밀폐되게 삽입된다. 내부 캠(64)은 측면판(66)에 고정되고, 외부 캠(63)은 암형 축(39b)과 회전 가능하게 결합된다. 종방향과 사실상 수직이고 상호 대향하는 외부 캠(63) 및 내부 캠(64)의 표면들은 캠 표면이고, 암형 축(39b)과 동축인 나사 표면이고, 상호 접촉된다. 큰 기어(43)와 측면판(67)사이에 압축 코일 스프링(68)이 압축되어 암형 축(39b) 주위로 끼워진다.
도27에 도시된 바와 같이, 아암(63a)은 외부 캠(63)의 외주로부터 반경방향으로 연장하고, 아암(63a)의 단부는 개방가능한 커버(35)가 밀폐될 때 개방측과 대향인 위치에 위치한 핀(65a)에 의해 링크(65)의 단부와 결합된다. 링크(65)의 다른 단부는 핀(65b)에 의해 아암(63a)의 단부와 조합된다.
도28은 도27의 우측으로부터 도시한 도면이고, 개방가능한 뚜껑(35)이 밀폐될 때 링크(65) 및 외부 캠(63) 등은 본 도면에 도시된 위치에 위치하며, 수형 결합 돌기(37a) 및 리세스(39a)는 구동력이 큰 기어(43)로부터 감광 드럼(7)으로 전달될 수 있도록 결합된다. 개방가능한 뚜껑(35)이 개방될 때, 핀(65a)은 지지점(35a)에 대해 상향으로 회전하고, 그 결과 아암(63a)이 링크(65)를 통해 상향으로 당겨지고 외부 캠(63)은 회전하여, 큰 기어(43)를 감광 드럼(7)으로부터 멀어지게 이동시키기 위해 외부 캠(63) 및 내부 캠(64) 사이의 상대 활주 이동이 발생한다. 이때, 큰 기어(43)는 외부 캠(63)에 의해 물려지고, 측면판(67) 및 큰 기어(39) 사이에 장착된 압축 코일 스프링(68)에 대항하여 이동하고, 이에 의해 암형 결합 리세스(39a)는 도29에 도시된 바와 같이 수형 결합 돌기(37a)로부터 해제되어 프로세스 카트리지(B)를 해제 상태로 이동시키도록 결합을 해제시킨다.
반대로, 개방가능한 뚜껑(35)이 밀폐될 때, 링크(65)와 개방가능한 뚜껑(35)을 연결시키는 핀(65a)은 지지점(35a)에 대해 하향으로 회전하고 링크(65)는 아암(63a)을 하향 압축하기 위해 하향 이동하고, 그 결과 외부 캠(63)은 대향 방향으로 회전하고, 이에 의해 큰 기어(43)는 스프링(68)에 의해 도28에 도시된 위치로좌측 이동하여 큰 기어(43)가 도28의 위치에 다시 설정되고, 구동 전달 상태를 다시 설정하기 위해 암형 결합 리세스(39a)는 수형 결합 돌기(37a)와 결합된다. 따라서, 프로세스 카트리지(B)의 장착 상태와 구동 전달 상태는 개방가능한 뚜껑(35)의 개방 및 밀폐에 따라 달성된다. 큰 기어(43)를 도29의 위치로부터 좌측으로 이동시키기 위해 외부 캠(63)이 개방가능한 뚜껑(35)의 밀폐에 의해 반대 방향으로 회전될 때, 암형 결합 리세스(39a)와 수형 결합 돌기(37a)의 단부 표면은 상호 맞닿을 수 있어서, 수형 결합 돌기(37a)와 암형 결합 리세스(39a)는 상호 결합되지 않을 수도 있다. 그러나, 이후에 설명되는 바와 같이, 화상 형성 장치(A)가 작동되자마자 이들은 결합된다.
따라서, 본 실시예에 있어서, 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 장착되거나 또는 이로부터 해제될 때, 개방가능한 뚜껑(35)은 개방된다. 개방가능한 뚜껑(35)의 개방 및 밀폐와 관련하여, 암형 결합 리세스(39a)는 수평 방향(화살표(j)의 방향)으로 이동된다. 프로세스 카트리지(B)가 상기 장치의 주조립체(14)에 장착되거나 또는 이로부터 해제될 때, 주조립체(14) 및 프로세스 카트리지(B)의 결합부(37a, 39a)는 결합되지 않는다. 또한, 이들은 결합되어서는 안된다. 따라서, 주조립체(14)에 대한 프로세스 카트리지(B)의 장착 및 해제는 매끄럽게 수행될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 암형 결합 리세스(39a)는 압축 코일 스프링(68)에 의해 압착되는 큰 기어(43)에 의해 프로세스 카트리지(B) 쪽으로 압착된다. 수형 결합 돌기(37a)와 리세스(39a)가 결합될 때 이들은 상호 맞닿게 되고, 따라서 이들은 적절히 결합되지 않는다. 그러나, 프로세스 카트리지(B)가 주조립체(14)에 장착된 후 모터(61)가 먼저 회전할 때, 암형 결합 리세스(39a)는 회전하고, 이에 의해 이들은 순간적으로 결합된다.
결합 수단의 결합부를 형성하는 돌기(37a) 및 리세스(39a)의 형상에 관해 설명한다.
주조립체(14) 내에 구비된 암형 축(39b)은 전술한 바와 같이 축방향으로 이동할 수 있으나, 반경방향으로는 이동할 수 없다. 프로세스 카트리지(B)는 상기 주조립체 내에 장착될 때 종방향 및 카트리지 장착 방향(도9의 방향(X))으로 이동가능하다. 종방향에 있어서, 프로세스 카트리지(B)는 카트리지 장착 공간(S) 내에 구비된 안내 부재(16R, 16L) 사이에서 이동하도록 허용된다.
프로세스 카트리지(B)가 주조립체(14)에 장착될 때, 세척 프레임(13)의 종방향 타단부에 장착된 플랜지(29) 상에 형성된 (도6, 도7 및 도9의) 원통형 안내부(13aL)의 일부는 정확한 위치설정을 달성하기 위해 주조립체(14)의 위치설정 홈(16b, 도9) 내로 거의 간격없이 끼워지며, 감광 드럼(7)에 고정된 스퍼 기어(7n)는 전사 롤러(4)에 구동력을 전달하기 위한 기어(도시되지 않음)와 치결합이 이루어진다. 한편, 감광 드럼(7)의 한 종방향 단부(구동측)에서 세척 프레임(13) 상에 형성된 원통형 안내부(13aL)는 주조립체(14) 내에 제공된 위치설정 홈(16d)에 의해 지지된다.
주조립체(14)의 위치설정 홈(16d) 내에서 지지되는 원통형 안내부(13aL)에 의해, 드럼축(7a)과 암형 축(39b)은 2.0 ㎜ 이상 벗어나지 않고서 정렬되어, 결합 작용 공정 내의 제1 정렬 기능이 달성된다.
개방가능한 뚜껑(35)을 밀폐시킴으로써, 암형 결합 리세스(39a)는 수평으로 이동하여 돌기(37a) 내로 진입한다.
이어서, 구동 측(결합 측)에서, 위치설정 및 구동력 전달이 다음과 같이 수행된다.
주조립체(14)의 구동 모터(61)가 회전할 때 암형 축(39b)은 수형 축(37) 쪽으로(도11의 화살표(d)의 방향과 대향 방향으로) 이동되고, 수형 결합 돌기(37a)와 리세스(39a) 사이의 위상 정렬이 달성될 때(본 실시예에서는 돌기(37a)와 리세스(39a)가 거의 이등변 삼각형 형태를 가지고 위상 정렬이 각각 120도 회전에 도달함), 이들은 결합되어 회전력이 주조립체(14)로부터 프로세스 카트리지(B)로(도29에 도시된 상태로부터 도28에 도시된 상태로) 전달된다.
수형 결합 돌기(37a)와 리세스(39a)의 이등변 삼각형의 크기는 상이하고, 특히 암형 결합 리세스(39a)의 삼각형 리세스의 단면은 수형 결합 돌기(37a)의 삼각형 돌기의 단면보다 더 크며, 따라서 이들은 매끄럽게 결합된다.
상기 돌기의 삼각형 형태의 내접원 직경의 하한치는 필요한 강성의 측면에서 대략 8.0 ㎜이고, 본 실시예에서는 8.5 ㎜이며, 상기 리세스의 삼각형 형태의 내접원 직경은 9.5 ㎜이어서 그 간격은 0.5 ㎜이 된다.
작은 간격을 갖고서 결합될 수 있도록, 결합 전에 특정 정도의 정렬을 달성하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 0.5 ㎜ 간격을 갖는 결합에 적절한 1.0 ㎜의 동심도를 제공하기 위해, 원통형 베어링의 돌기(38)의 돌출 길이는 수형 결합 돌기(37a)의 돌출 길이보다 더 크게 제조되고, 수형 축(39a)의 외주는 상기 베어링의 돌기(38a) 내에 구비된 2개 이상의 돌출된 안내부(13aR4)에 의해 안내되며, 이럼으로써 돌기(37)와 수형 축(39a) 사이의 결합 전에 상기 동심도는 결합부의 결합 작용(제2 정렬 기능)을 안정화하기 위해 1.0 ㎜ 이하로 유지된다.
화상 형성 작동이 개시될 때, 수형 결합 돌기(37a)가 리세스(39a) 내에 위치하는 동안에 암형 축(39b)은 회전되고, 암형 결합 리세스(39a)의 내부 표면은 돌기(37a)의 거의 이등변 삼각형 프리즘의 3개의 모서리 라인에 맞닿게 되며, 그 결과 구동력이 전달된다. 이 때, 수형 축(37)은 정다각형 프리즘의 암형 결합 리세스(39a)가 돌기(37a)의 모서리 라인에 균일하게 접촉되도록 암형 축(39b)과 정렬되게 이동한다.
따라서, 수형 축(37)과 암형 축(39b) 사이의 정렬은 모터(61)의 작동에 의해 자동적으로 달성된다. 감광 드럼(7)에 전달된 구동력에 의해 프로세스 카트리지(B)는 회전하려는 경향이 있게 되고, 이렇게 함으로써 프로세스 카트리지(B)의 세척 프레임(13)의 상부 표면 상에 형성된 (도4 내지 도7 및 도30의) 조절 인접부(13j)는 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 고정된 (도9, 도10 및 도30의) 정착 부재(25)에 압착되고, 따라서 프로세스 카트리지(B)를 주조립체(14)에 대해 정확하게 위치 설정할 수 있다.
구동이 실행되지 않을(화상 형성 작업이 수행되지 않을) 때, 수형 결합 돌기(37a)와 리세스(39a) 사이의 간격은 반경방향으로 제공되어, 상기 결합부의 결합 및 해제가 용이하게 된다. 구동이 실행될 때, 압착력은 안정적으로 제공되어유격 및 진동이 억제될 수 있다.
본 실시예에서는, 수형 결합 돌기 및 리세스가 거의 이등변 삼각형 형태를 가지나, 이들이 사실상 정다각형 형상을 가질 때도 동일한 효과를 가질 수 있다. 아주 정밀한 위치설정이 수행될 수 있으나 이는 제한적이므로 사실상 정규의 다각형 형상이 바람직하고, 이러한 결합이 축방향 작용력에 의해 달성된다면 다른 다각형 형태가 사용될 수 있다. 수형 결합 돌기는 큰 리드를 갖는 수나사의 형태일 수도 있으며, 수형 결합 리세스는 대응되는 암 나사 형태일 수도 있다. 이러한 경우, 3개의 리드를 갖는 삼각형의 암 나사 및 수나사가 전술한 수형 결합 돌기 및 암형 리세스에 대응된다.
수형 결합 돌기와 암형 리세스를 비교하면, 상기 돌기는 용이하게 손상되어 기계적 강도가 보다 약해진다. 이러한 관점에서, 본 실시예에서는 수형 결합 돌기가 교환 가능한 프로세스 카트리지(B) 내에 구비되고, 암형 결합 리세스가 상기 프로세스 카트리지보다 더 큰 내구성을 갖는 것이 필요한 화상 형성 장치의 주조립체(14) 내에 구비된다. 그러나, 프로세스 카트리지(B)는 리세스를 구비할 수도 있으며, 주조립체는 대응되게 돌기를 구비할 수도 있다.
도33은 우측 안내 부재(13R)와 세척 프레임(13) 사이의 장착 관계를 상세히 도시하는 사시도이고, 도34는 우측 안내 부재(13R)가 세척 프레임(13)에 장착되는 것을 도시하는 종방향 단면도이고, 도35는 세척 프레임(13)의 우측 일부를 도시한다. 도35는 우측 안내 부재(13R)와 일체로 형성된 베어링(38)의 장착부의 외관을 도시하는 측면도이다.
일체형 베어링(38)을 갖는 우측 안내 부재(13R, 38)를 도시하는 도11의 세척 부재를 장착하는 방법과 감광 드럼(7)을 세척 프레임(13)에 장착하는 방법을 설명한다.
도33 및 도34에 도시된 바와 같이, 우측 안내 부재(13R)의 후방 표면은 원통형 안내부(13aR)와 동축이고 작은 직경을 갖는 일체형 베어링(38)을 구비하고 있다. 베어링(38)은 원통형 안내부(38aR)의 축방향(종방향) 중간 부분에 구비된 디스크 부재(13aR3)를 통해 원통형 단부로 연장된다. 베어링(38)과 원통형 안내부(13aR) 사이에서 세척 프레임(13)의 내부로 개방된 원형 홈(38aR4)이 형성된다.
도33 및 도35에 도시된 바와 같이, 세척 프레임(13)의 측표면은 베어링을 수납하기 위한 부분적으로 원형인 원통형의 구멍(13h)을 구비하고 있고, 나머지 원형 부분(13h1)은 베어링 장착 구멍(13h)의 직경보다는 작고 결합 돌출 축(37)의 직경보다는 큰 간격을 갖는 대향 단부를 구비하고 있다. 결합 돌출 축(37)이 베어링(38)과 결합되므로, 이는 베어링 장착 구멍(13h)으로부터 이격된다. 위치설정 핀(13h2)은 세척 프레임(13)의 측표면 상에 일체로 형성되고, 안내 부재(13R)의 플랜지(13aR1) 내로 엄밀하게 끼워진다. 이럼으로써, 유닛 형태의 감광 드럼(7)은 축방향(종방향)을 가로지르는 횡방향으로 세척 프레임(13)에 장착될 수 있고, 우측 안내 부재(13R)의 위치는 우측 안내 부재(13R)가 종방향으로 세척 프레임(13)에 장착될 때 상기 세척 프레임에 대해 정확하게 결정된다.
감광 드럼(7) 유닛이 세척 프레임(13)에 장착되고자 할 때, 감광 드럼(7) 유닛은 도33에 도시된 바와 같이 종방향으로 가로지르는 방향으로 이동하여, 세척 프레임(13) 내부에 위치하는 드럼 기어(7b)를 갖는 나머지 원형 부분(13h1)을 통해 수형 축(37)을 이동시키면서 베어링 장착 구멍(13h) 내로 삽입된다. 이러한 상태에서, 스퍼 기어(7n)와 결합되도록 세척 프레임(13)의 횡방향 모서리를 통해 삽입된 도11에 도시된 좌측 안내부(13aL)와 일체인 드럼축(7a)과 작은 나사(13d)는 상기 안내부(13aL)의 플랜지(29)를 통해 세척 프레임(13)으로 나사 결합되고, 따라서 감광 드럼(7)의 일단부를 지지하기 위해 안내부(13aL)를 상기 세척 프레임에 고정시킨다.
이어서, 우측 안내 부재(13R)와 일체인 베어링(38)의 외주는 베어링 장착 구멍(13h) 내로 끼워지고, 베어링(38)의 내주는 수형 축(37)과 결합되며, 이어서 위치설정 핀(13h2)은 우측 안내 부재(13R)의 플랜지(13aR1)의 구멍 내로 끼워진다. 이어서, 작은 나사(13aR2)는 플랜지(13aR1)를 통해 세척 프레임(13)으로 나사 결합되고, 따라서 우측 안내 부재(13R)를 세척 프레임(13)에 고정시킨다.
이러한 방법으로, 감광 드럼(7)은 정확하고 안정되게 세척 프레임(13)에 고정된다. 감광 드럼(7)이 종방향을 가로지르는 방향으로 세척 프레임(13)에 장착되므로, 종방향 단부 구조체가 단순화되고, 세척 프레임(13)의 종방향 치수가 감소될 수 있다. 따라서, 화상 형성 장치의 주조립체(14)는 크기가 작아질 수 있다. 원통형 안내부(13aL)는 세척 프레임(13)에 견고히 맞닿아 있는 큰 플랜지(29)를 가지며, 플랜지(29)와 일체인 드럼축(7a)은 세척 프레임(13) 내로 엄밀하게 끼워진다. 우측 원통형 안내부(13aR)는 감광 드럼(7)을 지지하는 베어링(38)과 동축으로 일체형이다. 베어링(38)은 세척 프레임(13)의 베어링 장착 구멍(13h) 내로 결합되고, 따라서 감광 드럼(7)은 기록 재료(2)의 급지 방향에 수직하게 정확히 위치한다.
좌측 원통형 안내부(13aL), 큰 면적의 플랜지(29) 및 상기 플랜지(29)로부터 돌출한 드럼축(7a)은 동일한 금속이고, 따라서 드럼축(7a)의 위치가 정확하게 되어 내구성이 향상된다. 원통형 안내부(13aL)는 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주조립체(14)에 반복적으로 장착 및 해제된다 하더라도 마모되지 않는다. 전기 접점과 관련하여 전술한 바와 같이, 감광 드럼(7)의 전기적 접지는 용이하다. 우측 원통형 안내부(13aR)는 베어링(38)보다 큰 직경을 가지며, 베어링(38)과 원통형 안내부(13aR)는 디스크 부재(13aR3)에 의해 결합된다. 원통형 안내부(13aR)는 플랜지(13aR1)와 결합되고, 따라서 원통형 안내부(13aR)와 베어링(38)은 상호 보강되고 강화된다. 우측 안내부(13aR)가 큰 직경을 가지므로, 비록 합성 수지 재료로 제조된다 하더라도 화상 형성 장치에 대한 프로세스 카트리지(B)의 반복적인 장착 및 해제에 대해 충분한 내구성을 갖는다.
도36 및 도37은 우측 안내부(13aR)와 일체인 베어링(38)을 세척 프레임(13)에 장착하는 다른 방법을 도시하는 종방향으로의 전개도이다.
상기 도면은 감광 드럼(7)의 베어링(38)을 주요 부분으로 도시하는 개략도이다.
도36에 도시된 바와 같이, 베어링 장착 구멍(13h)의 외측 가장자리에서 원주 방향으로 연장되는 리브(13h3)가 마련되어 있고, 리브(13h3)는 원통형 형상의 일부를 구성한다. 본 실시예에서, 디스크 부재(13eR3) 위에서 플랜지(13eR1)까지 연장된 우측 원통형 안내부(13aR) 부분은 리브(13h3)의 외주연부 둘레에 긴밀하게 삽입 장착된다. 베어링(38)의 베어링 장착부(13h)와 베어링의 외주연부는 느슨하게 삽입 장착된다. 이러한 구조에 의하면, 베어링 장착부(13h)는 불완전 원 부분(13h1)이기 때문에 비연속이지만 불완전 원 부분(13h1)이 개방되는 것은 방지된다.
이와 동일한 목적을 위하여 다수의 경계 보스(13h4)가 도34에 도시된 바와 같이 리브(13h3)의 외주연부에 마련될 수 있다.
경계 보스(13h4)는 다음과 같은 정확도, 일례로, 둘레 원 직경을 위한 등급으로서 IT 공차를 9로 하고 또한 동심도를 장착 구멍(13h)의 내측 원주에 비해 -0.01㎜ 이하로 하여 금형으로 제조한다.
드럼 베어링(38)이 세척 프레임(13)에 장착되었을 때, 외측 원주에 대향된 드럼축(38)의 내주연부 표면(13eR5)은 세척 프레임(13)의 경계 보스(13h4)의 경계를 정하고, 반면에 세척 프레임(13)의 장착 구멍(13h)과 베어링(38)의 외측 원주는 결합되므로, 불완전 원 부분(13h1)의 개방으로 인해 조립 중에 오정렬될 가능성이 방지된다.
<세척 챔버 프레임(드럼 챔버 프레임)과 화상 현상 챔버 프레임을 연결시키는 구조>
앞에서 설명한 바와 같이, 프로세스 카트리지(B)의 화상 현상 챔버 프레임(12)과 세척 챔버 프레임(13)은 대전 롤러(8)와 세척 수단(10)이 세척 챔버 프레임(13)에 조립되고 또한 현상 수단(9)이 화상 현상 챔버 프레임(12)에 조립된 후에 유닛화 된다.
이하에서는 도12, 도13, 도32를 참고하여 드럼 챔버 프레임(13)과 화상 현상 챔버 프레임(12)이 유닛화된 구조의 실질적인 특징에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서, "우측 및 좌측"은 기록 매체(2)가 이송되는 방향을 기준으로 하여 위에서 보았을 때의 우측 및 좌측을 의미하는 것이다.
전자사진 화상 형성 장치의 주조립체(14) 내에 착탈 가능하게 장착되는 프로세스 카트리지는, 전자사진 감광 드럼(7)과, 현상 수단을 지지하는 화상 현상 챔버 프레임(12)과, 전자사진 감광 드럼(7)을 지지하는 드럼 챔버 프레임(13), 토너 저장부를 수납하는 토너 챔버 프레임(11)과, 일단부가 화상 현상 챔버 프레임(12)에 부착되어서 현상 수단의 길이 방향 단부들 중 일단부 위에 위치되고 타단부가 드럼 챔버 프레임(13)과 접촉하는 압축형 코일 스프링과, 현상 수단(9)의 길이 방향에 수직한 방향으로 화상 현상 챔버 프레임(12)으로부터 돌출하며 현상 수단(9)의 길이 방향 단부 위에 위치되는 제1 돌기(우측 아암부(19))와, 제2 돌기(좌측 아암부(19))와, 제1 돌기의 제1 구멍(우측 구멍(20))과, 제2 돌기의 제2 구멍(좌측 구멍(20))과, 전자사진 감광 드럼(7) 위에서 드럼 챔버 프레임(13)의 우측 길이 방향 단부에 위치되며 제1 돌기(우측의 아암부(19))와 결합되는 제1 결합부(우측의 리세스부(21))와, 전자사진 감광 드럼(7) 위에서 드럼 챔버 프레임(13)의 좌측 길이 방향 단부에 위치되며 제2 돌기(좌측의 아암부(19))와 결합되는 제2 결합부(좌측의 리세스부(21))와, 제1 결합부(우측의 리세스부(21))의 제3 구멍(도12의 우측에 도시된 구멍(13e))과, 제2 결합부(좌측의 리세스부(21))의 제4 구멍(도12의 좌측에 도시된 구멍(13e))과, 제1 구멍[우측 구멍 및 제3 구멍(우측 구멍(13e)]을 관통하여 놓여서 제1 돌기(우측 아암부(19))와 제1 결합부(우측 리세스부(21))가 서로 결합되어서 드럼 챔버 프레임(13)과 화상 현상 챔버 프레임(12)을 서로 연결하게 되는 제1 관통 부재(도12의 우측의 결합 부재(22))와, 제2 구멍(우측 구멍(20))과 제4 구멍(좌측 구멍(13e))을 관통하여 놓여서 제2 돌기(좌측 아암부(19))와 제2 결합부(좌측 리세스부(21))가 서로 결합되어서 드럼 챔버 프레임(13)과 화상 현상 챔버 프레임(12)을 서로 연결하게 되는 제2 관통 부재(도12의 좌측의 결합 부재(22))를 포함한다.
상기한 바와 같은 구조로 되어 있는 프로세스 카트리지(B)의 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)을 결합시키는 단계는, 화상 현상 챔버 프레임(12)의 제1 돌기(우측 아암부(19))와 드럼 챔버 프레임(13)의 제1 결합부(우측 리세스부(21))를 결합시키는 제1 결합 단계와, 제2 돌기(좌측 아암부(19))와 제2 결합부(좌측 리세스부(21))를 결합시키는 제2 결합 단계와, 제1 관통 부재(우측 결합부(22))를 제1 돌기(우측 아암부(19))의 제1 구멍(우측 구멍(20))과 제1 결합부(우측 리세스부(21))의 제3 구멍(우측 구멍(13e))을 관통하게 하여서 제1 돌기(우측 아암부(19))와 제1 결합부(우측 리세스부(21))가 서로 결합되게 하여 드럼 챔버 프레임(13)과 화상 현상 챔버 프레임(12)이 연결되게 하는 제1 관통 단계와, 제2 관통 부재(좌측 결합부(22))를 제2 돌기(좌측 아암부(19))의 제2 구멍(좌측 구멍(30))과 제2 결합부(좌측 리세스부(21))의 제4 구멍(좌측 구멍(20))을 관통하게 하여서 제2 돌기(좌측 아암부(19))와 제2 결합부(좌측 리세스부(21))가 서로 결합되게 하여 드럼 챔버 프레임(13)과 화상 현상 챔버 프레임(12)이 연결되게 하는 제2 관통 단계를 포함한다. 이와 같은 단계를 거치면서 서로 결합된 후에 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)은 서로가 프로세스 카트리지(B)를 구성한다.
본 실시예에 따르면, 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)은 결합 부재(22)를 이들의 연결부를 통해 결합시키기만 하여도 쉽게 결합시킬 수 있으며, 또한 상기 설명으로부터 명확한 바와 같이 결합 부재(22)를 밖으로 당기기만 하면 쉽게 분리시킬 수 있게 된다.
위에서 설명한 여러 단계들에 있어서, 현상 수단(9)은 사전에 현상 롤러(9c)를 포함하고, 제1 돌기와 제1 결합부를 결합시키는 제1 결합 단계와 제2 돌기와 제2 결합부를 결합시키는 제2 결합 단계는 동시에 이루어지며, 여기서
(1) 감광 드럼(7)과 현상 롤러(9c)는 평행하게 유지되고,
(2) 현상 롤러(9c)는 감광 드럼(7)의 주연부 표면을 따라서 이동하고,
(3) 화상 현상 챔버 프레임(12)은 현상 롤러(9c)가 이동함에 따라 회전 이동하고,
(4) 제1 및 제2 돌기(우측 및 좌측 아암부(19))는 화상 현상 챔버 프레임(12)의 회전 운동으로 인해 제1 및 제2 결합부(우측 및 좌측의 홈(21)) 안으로 들어가고,
(5) 제1 및 제2 돌기(두 아암부(19) 모두)는 제1 및 제2 결합부(두 리세스부(21) 모두)와 완전히 결합된다.
엄밀하게 다음과 같이 이어지는 상기 단계에 의하면, 아암부(19)는 감광 드럼(7)의 길이 방향 단부가 스페이서 롤러(9i)에 이미 삽입 장착되어 있는 상태에서 현상 롤러(9c)를 감광 드럼(7)의 주연부 표면을 따라서 원주 방향으로 이동시킴으로써 리세스부(19)를 향해 이동한다. 이에 따라, 아암부(19)와 리세스부(21)가 결합되는 지점이 고정된다. 따라서, 아암부(19)와 리세스부(21)의 형상은 화상 현상 챔버 프레임(12)의 아암부(19)의 구멍(20)과 리세스부(21)의 양 측벽의 구멍(13a)을 정렬시키는 것이 용이하도록 구성될 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 토너 챔버 프레임(11)과 화상 현상 챔버 프레임(12)을 결합시킴으로써 화상 현상 유닛(D)을 형성시키고 이어서 세척 챔버 프레임(13)과 대전 롤러(8)를 세척 유닛(C)에 조립한 후에, 화상 현상 유닛(D)과 세척 유닛(C)을 유닛화 하는 것은 일반적이다.
화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)은, 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)이 상기한 바와 같은 단계를 따라서 서로 접촉할 수 있게 놓이게 됨에 따라 제1 및 제2 돌기 각각의 구멍(20)과 제1 및 제2 결합부 각각의 구멍(13e)이 실질적으로 정렬될 수 있도록 구성된다.
도32를 참고하면, 아암부(19)의 팁(19a)의 외관은 중심이 구멍(20)의 중심과 일치하는 원호를 형성하고, 리세스부(21)의 바닥부(21a)의 외관은 중심이 구멍(13e)의 중심과 일치하는 원호를 형성한다. 아암부(19)의 팁(19a)의 원호형 부분의 반경은 리세스부(21)의 원호형 바닥부(21a)의 반경보다 약간 작다. 아암부(19)와 리세스부(21) 간의 이러한 약간의 반경 차이에 의하면, 리세스부의 바닥부(21a)가 아암부(19)의 팁(19a)과 접촉하게 놓일 때에, 팁이 모따기 되어 있는 결합 부재(22)가 드럼 챔버 프레임(13)의 구멍(13e)을 쉽게 관통하여 놓여서 아암부(19)의 구멍(20) 안에 삽입되게 된다. 결합 부재(22)가 삽입됨에 따라, 원호형 간극이 아암부(19)의 팁(19a)과 리세스부(21)의 바닥부(21a) 사이에 형성되고, 아암부(19)는 결합부(22)에 의하여 회전 가능하게 지지된다. 도22에서는 도시를 용이하게 하기 위하여 간극(g)을 과장되게 도시하였지만, 실제의 간극(g)은 결합 부재(22)의 팁의 모따기 부분의 크기나 혹은 구멍(20)의 모따기된 가장자리의 크기보다 작다.
다시 32도를 참고하면, 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)이 결합되었을 때, 이들은 아암부(19)의 구멍(20)이 궤적(RL1) 또는 궤적(RL2)을 형성하거나 혹은 궤적(RL1)과 궤적(RL2) 사이에 있는 궤적을 형성하도록 이동한다. 리세스부(21)의 상부벽의 내부면(20a)은 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)이 위에서 설명한 바와 같이 서로를 향해서 이동하게 됨에 따라 압축형 코일 스프링(22a)이 서서히 압축될 수 있도록 정렬된다. 다시 말하자면, 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)은, 이들이 상기한 바와 같이 서로를 향해서 이동함에 따라서 압축형 스프링(22a)이 부착된 화상 현상 챔버 프레임(12)의 부분과 리세스부(21)의 상부벽의 상기한 바와 같은 내부면(20a) 사이의 거리가 점차로 감소되도록 그 형상이 형성된다. 본 실시예에서, 압축형 코일 스프링(22a)의 상단부는 결합 프로세스의 중간에 있는 경사진 내부면(20a)의 일부분(20a1)과 접촉하고, 이어서 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)이 완전히 결합된 후에는 압축형 코일 스프링(22a)이 경사진 내부면(20a)의 경사진 부분(20a1)으로부터 계속 이어지는 스프링 착좌부(20a2)와 접촉하는 상태로 유지된다. 압축형 코일 스프링(22a)의 축방향 선과 스프링 착좌부(20a2)의 평면은 수직되게 교차한다.
화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)이 상기한 바와 같이 구성되므로, 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)이 유닛화된 때에는 전용의 압축 수단을 사용하는 압축형 코일 스프링(22a)을 압축시킬 필요가 없고, 스프링(22a)은 자동적으로 적절한 위치에 위치되어서 현상 롤러(9c)를 감광 드럼(7)에 대하여 가압하게 된다. 다시 설명하면, 압축형 코일 스프링(22a)은 화상 현상 챔버 프레임(12)과 드럼 챔버 프레임(13)이 유닛화 되기 전에 화상 현상 챔버 프레임(12)의 스프링 착좌부(12t)에 장착시킬 수 있다.
궤적(RL1)은 중심이 감광 드럼(7)의 중심과 일치하는 원과 일치하고, 궤적(RLs)은 실질적으로 직선인데, 이 직선의 경사진 표면(20a1)으로부터의 거리는 도면의 우측으로부터 좌측을 향하여 가면서 점차 감소한다.
도31을 참고하면, 압축형 코일 스프링(22a)은 화상 현상 챔버 프레임(12)에 의하여 지지된다. 도31은 아암부(19)를 관통하는 수직 평면에서 프로세스 카트리지(B)가 삽입된 방향에 평행하게 도시한 화상 현상 프레임 챔버(12)의 수직 단면도이다. 화상 현상 챔버 프레임(12)은 화상 현상 챔버 프레임(12)의 상부면으로부터 상향으로 연장되는 스프링 유지부(12t)를 구비한다. 이 스프링 유지부(12t)는 압축형 코일 스프링(22a)이 둘레에 억지 끼워진 적어도 하나의 스프링 유지 원통형 기부(12k)와, 압축형 코일 스프링(22a)이 둘레에 느슨하게 끼워지도록 기부(12k)보다 작은 직경을 갖는 안내부(12)를 포함한다. 스프링 유지 기부(12k)의 높이는 압축형 코일 스프링(22a)이 최소 압축 상태에 있을 때에 압축형 코일 스프링(22a)의 가장 바닥의 루프가 도달하는 높이보다 커야 하고, 스프링(22a)의 두번째 루프가 도달하는 높이보다 큰 것이 바람직하다.
도12를 참고하면, 리세스부(21)는 드럼 챔버 프레임(13)의 외벽(13a)과 외벽(13s)의 약간 내향 위치된 격벽(13t) 사이에 있다.
드럼 챔버 프레임(13)의 길이 방향 단부 상에 드럼 기어(7b)와 동일하게 위치된 드럼 챔버 프레임(13)의 우측 리세스부(21)에 있어서, 외벽(13이)의 내향 대면 표면과 격벽(12t)의 외향 대면 표면 즉, 리세스부(21)의 2개의 대향 표면은 드럼 챔버 프레임(13)의 길이 방향에 대해 수직을 이루며, 화상 현상 챔버 프레임(12)의 길이 방향 단부 상에 현상 롤러 기어(9k)와 동일하게 위치되는 화상 현상 챔버 프레임(12)의 아암부(19)는 이들 2개의 대향 표면들 사이에 정확하게 끼워진다. 한편, 드럼 챔버 프레임(13)의 길이 방향 단부 상에 스퍼 기어(7n)와 동일하게 위치되는 드럼 챔버 프레임(13)의 좌측 리세스부(21)와 그리고 이 좌측 리세스부(21) 안으로 삽입되는 화상 현상 챔버 프레임(12)의 아암부(19)는 프로세스 카트리지(B)의 길이 방향으로 느슨하게 끼워진다.
따라서, 화상 현상 챔버 프레임(12)과 세척 챔버 프레임(13)은 프로세스 카트리지(B)의 길이 방향에서 서로에 대해 정확하게 위치된다. 보다 상세하게 설명하면, 이러한 것은 다음과 같은 이유에 기인하는 것이다. 드럼 챔버 프레임(13)의 길이 방향 단부에 위치된 리세스부(21)의 대향 표면들 간의 정확한 거리를 유지하는 드럼 챔버 프레임(13)을 제조하는 것이 용이해지며 또한 정확한 폭을 갖는 아암부(19)를 갖는 화상 현상 챔버 프레임(12)을 제조하는 것이 용이해진다. 더욱이, 화상 현상 챔버 프레임(12)과 세척 챔버 프레임(13)에 대한 길이 방향에서의 측정치가 온도의 증가에 의해 야기된 변형, 리세스부(21)의 2개의 대향 표면들 간의 거리, 2개의 대향 표면들 사이에 끼워지는 아암부(19)의 폭에 의해 변동된다 해도 이와 같은 작은 측정치들에 의해서는 거의 변동되지 않는다. 또한, 스퍼 기어(7n)가 위치되는 것과 동일한 측에 위치되는 리세스부(21)와 그리고 이 리세스부(21) 안에 끼워지는 아암부(19)에는 프로세스 카트리지(B)의 길이 방향에서의 유격이 마련되고, 이에 따라 화상 현상 챔버 프레임(12)과 세척 챔버 프레임(13)의 길이 방향에서의 측정치가 그들의 열변형에 의해 변동된다 해도 화상 현상 챔버 프레임(12)과 세척 챔버 프레임(13) 사이에는 이와 같은 열변형에 의한 응력이 발생하지 않는다.
〈드럼 접지 통로〉
다음에는 감광 드럼(7) 내에 잔류하는 전하가 장치 주조립체(14)에 방전되게 되는 드럼 접지 통로에 대하여 설명한다.
이 실시예에서, 감광 드럼(7)은 피동측을 통해서 접지된다.
도11에서, 감광 드럼(7)은 드럼 플랜지(34)를 포함하며, 이 드럼 플랜지는 드럼 실린더(7d)의 종단부중 하나에 부착되고 피동단의 반대측 단부에서 플랜지(34)의 일부분은 드럼 실린더(7d)에 끼워진다. 드럼 플랜지(34)는 세척 수단 프레임(13)에 고정된 드럼축(7a)에 의해 회전식으로 지지된다. 드럼축(7a)용 재료는 금속 재료에 제한될 필요가 없으며, 예를 들어 전기 절연성 합성 수지로 될수도 있다.
드럼 실린더(7d)의 타단에서, 드럼 실린더(7d)는 드럼 플랜지(36)에 끼워지며, 이 플랜지도 그 일부가 드럼 실린더(7d)에 끼워진 상태에서 드럼 실린더(7d)에 고정 부착된다. 플랜지(36)는 종방향 중심 구멍을 갖추고 있으며, 도전성 부재(119)는 감광 드럼(7)의 종방향으로 자유롭게 접촉할 수 있도록 플랜지(36)의 중심 구멍에 끼워진다. 도전성 부재(119)는 로드 형태이며 금속 재료로 형성되어 있다. 부재(119)의 종단부중 하나는 드럼 플랜지(36)의 내측 표면(36c)에 접촉한 상태로 배치된 접지판(118)에 고정되고, 도전성 부재(119)의 일단(119a)은 접지판(118)의 중심 구멍을 통해서 놓여서 크림핑 된다. 접지판(118)은 금속 재료로 형성되고 탄성을 갖는다. 상기 접지판은 드럼 실린더(7d)의 내측벽에 인접한 연부들에서 하나씩 위치한 돌기(118a)들을 갖는다. 돌기(118a)는 감광 드럼(7)의 피동단 쪽으로 약간 경사져 있고 돌기(118a)의 탄성에 기인하여 드럼 실린더(7d)의 내측 표면(7d1)에 물린다. 이러한 배열을 취함으로써 도전성 부재(119)는 접지판(118)의 탄성에 기인하여 그 종방향으로 이동된다.
도41은 도40에 도시된 감광 드럼측 상의 접지 접점의 상세 종단면도이다. 도42는 접지판(118)의 정면도이다. 도42에서, 접지판(118)은 한쌍의 대향 직선 연부 및 드럼 실린더(7d)의 내측 표면의 곡률에 대응하는 곡률을 갖는 한쌍의 대향 만곡 연부를 갖는다. 접지판(118)의 각각의 만곡 연부는 접지판(118)의 단부로부터 돌기(118a)를 분리하는 한쌍의 평행 홈(118b)을 갖추고 있다. 돌기(118a)는 홈(118b)의 가장 깊은 단부, 즉 돌기(118a)의 기부에서 만곡된다. 참고 도면인도36d는 드럼 플랜지(36)의 내측 표면으로부터 돌출하는 은못(36d)을 도시한다. 이들 은못(36d)은 접지판(118)이 드럼 플랜지(36)에 대하여 회전하는 것을 방지하도록 접지판(118)의 대응 구멍(118d) 안에 끼워진다. 또한, 접지판(118)은 돌기(118a)와 도전성 축(119)의 내측단(119a)이 축(119)과 접지판을 서로 고정시키도록 크림핑되게 되는 중심 구멍 사이에 위치한 한쌍의 구멍(118c)을 갖추고 있다. 구멍(118c)은 접지판(118)이 중심 구멍 가까이에서, 즉 도전성 축(119)의 크림핑 부분(119a)에 인접한 영역에서 만곡되지 않도록 구멍(118c) 주위에서 접지판(118)의 가요성을 증가시키도록 마련된다.
외향단, 즉 도전성 부재(119)의 접지 접점부(119b)는 수형 커플러 축부(37)의 외향단 상에 위치한 중공 돌기(37a)의 브림(37a1)의 내측면 상에 위치한다. 따라서, 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14) 안에 삽입되거나 이로부터 제거되고 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14) 외측에서 취급되면 접지판(119b)이 양호하게 보호된다.
이러한 배열을 마련함으로써, 접지판(119b)이 이의 종방향으로 내측으로 밀려나면 접지판(118)의 중심부가 드럼 실린더(7d)의 내측으로 만곡되어 접지판(118)이 이의 만곡 연부에 위치한 돌기(118a)에 의해 드럼 실린더(7d)에 고정된 상태로 있더라도 접지판(118)접지 접점(119b)이 이의 축방향으로 이동할 수 있게 된다.
도43에서, 접지 접점(119b)은 중공 돌기(37a; 수형 커플러 부분(37))의 축선 상에 위치한다.
다음에, 도11에서 장치 주조립체(14) 상에서 접지 접점 부재(123)는 암형 커플러축(39b)의 종방향 축부분을 통해서 놓여서 이에 고정식으로 부착되어 있다. 주조립체측 상의 접지 접점 부재(123)의 일단은 프로세스 카트리지측 상의 접지 접점(119b)에 접촉하게 되는 장치 주조립체측 상에 접지 접점(123b)을 구성한다. 접지 접점 부재(123)의 타단은 작은 나사(116)를 사용하여 장치 주조립체(14)의 강철 측면판(67)에 고정된 판 스프링(117)의 자유단 부분에 접촉 상태로 위치한 활주형 단자(123a)를 구성한다. 주조립체측 상의 접지 접점(123b)은 암형 커플러축(39b)의 커플링 단부의 커플링 리세스(39a)의 저부 표면 위로 약간 돌출하여 점검을 간편하게 수행할 수 있게 해준다. 판 스프링(117)은 예를 들어 스프링강, 스텐레스강, 인청동, 베릴륨 또는 동 등의 도전성 재료로 형성된다.
도전성 부재(119)용 재료로서는 인청동, 스텐레스강 또는 판형 강 등을 사용할 수 있다. 접지 접점 부재(123)용 재료로서는 도전성 부재(119)용 재료와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 판 스프링(117)용 재료로서 스프링강을 사용하면, 활주형 단자(123a)용 재료로는 마모 저항의 관점에서 인청동 또는 베릴륨동이 바람직하다.
프로세스 카트리지(B)를 장치 주조립체(14)에 장착한 후에 작업자가 장치 주조립체(14)의 뚜껑(35)을 닫으면 그 직후에 또는 암형 커플러축(39b)이 회전하기 시작한 후에 장치 주조립체측의 암형 커플러축(39b)이 중공 돌기(37a) 쪽으로 이동하여 돌기(37a)에 결합된다. 이러한 커플링 공정중에, 프로세스 카트리지측의 접지 접점(119b)은 프로세스 카트리지측의 브림(37a1)이 암형 커플러축(39b)의 커플링 리세스(39a)의 저부 표면(39a1)에 접촉하기 전에 장치 주조립체측의 접지접점(123b)에 접촉하게 된다. 프로세스 카트리지측 상의 대응 부분에 접속을 이룬 후에, 암형 커플러축(39b) 및 접지 접점 부재(123)는 암형 커플러축(39b)의 커플링 리세스(39a)의 저부 표면(39a1)이 커플링 돌기(37a)의 브림(37a1)에 접촉할 때까지 암형 커플러축(39b)을 수형 커플러축 부분(37) 쪽으로 가압하는 압축 코일 스프링(68; 도28)의 탄성력에 의해 접지판(118)의 탄성력에 대하여 더욱 전진된다. 한편, 판 스프링(117)의 탄성은 판 스프링(117)을 암형 커플러축(39b)과 함께 전진하는 활주형 단자(123a)에 접촉 상태로 유지한다.
암형 커플러축(39b)이 회전하기 시작하면 내측 방향에 대한 암형 커플러축(39b)의 전방단이 조정되기 때문에 커플링 리세스(39a)가 커플링 돌기(37a)를 커플링 리세스(39a) 안으로 민 상태로 유지하는 힘을 발생한다. 따라서, 커플링 돌기(37a)의 브림(37a1)과 커플링 리세스(39a)의 저부 표면 사이의 접촉이 신뢰성 있게 유지되고, 프로세스 카트리지측 커플러축과 장치 주조립체측 커플러축 사이의 커플링이 신뢰성 있게 유지된다. 장치 주조립체측의 접지 접점 부재(123)는 암형 커플러축(39b)과 함께 회전하며, 활주형 단자(123a)는 판 스프링(117)에 접촉하여 판 스프링(117)에 대하여 활주하면서 접촉하는 상태로 유지된다. 활주형 단자(123a)가 판 스프링(117) 상에서 활주하는 속도는 느리며, 활주 상태는 두개의 부품들 사이에 양호한 전기 접속을 유지한다.
따라서, 감광 드럼(7)에 잔류하는 전하가 도전성 부재(119)와 접지 접점 부재(123) 및 판 스프링(117)을 통해서 방전된다.
한편, 뚜껑(35)이 개방되면 암형 커플러축(39b)이 커플링 돌기(37a)로부터분리되도록 이동한다. 특히, 커플링 리세스(39a)의 저부 표면(39a1)이 커플링 돌기(37a)의 브림(37a1)으로부터 먼저 분리된다. 그 다음에, 프로세스 카트리지(B) 측의 접지 접점(119b)이 장치 주조립체(14) 측의 접지 접점(123b)에 접촉한 상태로 도전성 부재(119)가 접지판(118)의 탄성에 의해 짧은 시간 동안 접촉하고, 그 후에 접지 접점(119b, 123b)이 분리된다. 암형 커플러축(39b)이 수축됨과 동시에 접지 접점 부재(123)는 활주형 단자(123a)가 스프링 판(117)을 만곡시킨 상태에서 암형 커플러축(39b)이 커플링 돌기(37a)로부터 완전히 분리될 때까지 수축된다. 이로써 프로세스 카트리지(B)를 장치 주조립체(14)로부터 제거할 수 있다.
상기 실시예에서, 프로세스 카트리지(B)는 커플링 돌기(37a)를 갖는 수형 커플러축 부분(37)을 갖추고 있으며, 장치 주조립체(14)는 커플링 돌기(37a)에 결합되는 커플링 리세스(39a)를 갖는 암형 커플러축(39b)을 갖추고 있다. 이와 달리, 도44, 도45 및 도46에 도시된 것처럼 나중에 설명하게 될 실시예에서 프로세스 카트리지(B)는 브림(37b)을 갖는 커플링 리세스(37c)를 구비한 암형 커플러 부분(37)을 갖추고 있으며, 장치 주조립체(14)는 (수형 커플러축이 리세스를 갖지 않고 커플링 리세스(39a)에 대응하는 부분이 없기 때문에) 커플링 돌기(39c)를 갖는 수형 커플러축(39b)을 갖추고 있다.
커플링 리세스(37c)는 비틀린 삼각형 프리즘 형태를 취하고 커플링 돌기(39c)는 비틀린 다각형 프리즘 형태, 특히 실질적으로 이등변 삼각형 단면을 갖는 비틀린 삼각형 프리즘 형태를 취한다. 커플링 리세스(37c) 및 커플링 돌기(39c)의 크기는 커플링 돌기(39c)의 연부들이 커플링 리세스(37c)의 대응 내측표면에 접촉할 수 있도록 커플링 리세스(37c)가 커플링 돌기(39c)보다 크게 되어 있다.
커플링 돌기(39c)의 단부 표면(39c1)의 중심에서 장치 주조립체(14) 측의 접지 접점(123b)이 노출되고, 커플링 리세스(37c)의 저부 표면(37c1)에서 프로세스 카트리지(B) 측의 접지 접점(119b)이 노출된다. 도44에서, 접지 접점(119b, 123b)은 도전성 부재(119) 및 접지 접점 부재(123)의 단부에 각각 위치한다. 이에 대해서는 도40 내지 도43을 참조하여 충분하게 설명한다.
〈커플링 수단과 감광 드럼의 접지부 사이의 관계〉
상기에 설명한 커플링 수단은 비틀린 프리즘 형태의 커플링 리세스를 갖춘 암형 커플러축 부분과, 암형 커플링 부분과 동일한 형상을 취하는 비틀린 프리즘 형태의 커플링 돌기를 갖는 수형 커플러축을 포함하며, 여기서 구동력은 암형 및 수형 커플링 부분의 결합에 의해 전달된다. 따라서, 구동측은 프로세스 카트리지(B)를 축방향으로 당겨서 감광 드럼(7) 또는 프로세스 카트리지(B)의 위치를 종방향으로 안정시키게 된다.
한편, 접지 접점(119b, 123b)들을 서로 접촉한 상태로 유지하도록 압력을 인가하는 수단으로서 추력을 발생하는 커플링 수단은 사용되지 않는데, 그 이유는 수형 커플러축(39b; 장치 주조립체측의 커플러축)을 축방향으로 가압하는 압축형 코일 스프링(68)이 사용되기 때문이다.
이러한 커플링 수단은 다각형 프리즘(예를 들어 삼각형 프리즘)의 형태로서 비틀리지 않은 커플링 돌기(37a)와, 다각형 프리즘(예를 들어 삼각형 프리즘)의 형태로서 비틀리지 않은 커플링 리세스(39a)를 포함하며, 상기 커플링 돌기(37a)는 커플링 리세스(39a)에 결합된다. 이러한 구조를 취함으로써, 정렬 효과가 생기지만 추력은 발생하지 않으며, 접지 접점(119b, 123b)들은 압축형 코일 스프링으로부터의 압력에 의해 서로 접촉한 상태로 유지될 수 있다. 장치 주조립체측과 프로세스 카트리지측 사이의 커플링 형상의 관계는 도45에 도시된 것처럼 반전될 수도 있으며, 여기서 장치 주조립체측은 다각형 프리즘(예를 들어 삼각형 프리즘)의 형태인 커플링 돌기(39c)를 갖고 프로세스 카트리지측은 다각형 프리즘(예를 들어 삼각형 프리즘)의 형태인 커플링 리세스(37c; 직선 구멍)를 갖는다. 또한, 이 경우에 정렬 효과가 생기지만 추력은 발생하지 않으며, 접지 접점(119b, 123b)들은 압축형 코일 스프링으로부터의 압력에 의해 서로 접촉한 상태로 유지될 수 있다.
상기에 설명에서, 구동측의 커플링 수단 및 피동축의 커플링 수단은 양쪽 다 축방향에 대하여 비틀린 형태를 취하거나 비틀리지 않은 형태를 취할 수도 있다. 이러한 커플링 수단의 형상은 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 장착되는 방식 및/또는 감광 드럼(7)이 프로세스 카트리지(B)에 부착되는 방식에 따라 장치의 구조에 따라 선택할 수 있다.
예를 들어, 장치 주조립체(14)는 장치 주조립체(14)에 대한 프로세스 카트리지(B)의 축방향 위치를 고정시키도록(예를 들어 압축 스프링이 감광 드럼(7)의 축선에 정렬된 상태로 장치 주조립체(14)의 프로세스 카트리지 공간의 일단에 위치하고 감광 드럼(7)이 세척 수단 프레임(13)에 대하여 축방향으로 이동하지 않도록 카트리지 프레임에 부착된 장치의 경우에) 비틀린 다각형 프리즘의 형태인 커플링 리세스를 갖춘 암형 커플러축(39a)을 구비하며, 수형 커플러축 부분(37a)의 커플링 돌기(37a)는 커플링 리세스(39a)에 결합되는 통상의 정상 다각형 프리즘의 형태를 취한다.
또한, 다각형 프리즘의 형태인 커플링 돌기를 갖는 수형 커플러축을 갖춘 장치 주조립체(14)를 마련할 수도 있고, 장치 주조립체(14)측의 커플링 돌기를 수용하는 통상의 다각형 프리즘의 형태인 커플링 리세스를 갖는 암형 커플러축 부분을 갖춘 프로세스 카트리지(B)를 마련할 수도 있다.
다음에는 앞에서 설명한 실시예와는 다른 방식으로 감광 드럼(7)이 세척 수단 프레임(13)에 의해 지지될 때 사용되는 접지 방법에 대하여 설명한다. 도47에서, 감광 드럼(7)의 일단은 드럼 플랜지(34)에 끼워지고 타단은 드럼 플랜지(36)에 끼워진다. 양 드럼 플랜지(34, 36)는 감광 드럼(7)에 견고하게 고정된다. 드럼 플랜지(36)는 커플링 돌기(37a)를 갖춘 중공 커플러축 부분(37)을 포함한다. 돌기를 갖춘 상기 중공 커플러축 부분(37)의 내부 공간에는 감광 드럼(7)의 강철 관통축(24)이 그 단부 부분(24a)이 베어링(38)을 덮기에 충분히 먼 거리로 축(37)으로 연장된 상태로 프레스 피팅에 의해 회전식으로 위치한다. 이 관통 축(24)은 감광 드럼(7)의 다른쪽 측 상에 드럼 플랜지(34)에 회전식으로 끼워진다. 또한, 드럼 실린더(7d)와 관통 축(24)을 연결하는 접지판(118)은 드럼 플랜지(34)에 고정된다. 베어링(38)은 세척 수단 프레임(13)에 의해 고정식으로 지지되고 커플링 돌기(37a)를 사용하여 커플러축 부분(37)을 회전식으로 지지한다. 관통 축(24)의 종단부 부분(24b), 즉 커플링 수단의 반대측 단부는 세척 수단 프레임(13)의 원통형 가이드부분(13aL)으로 가압되어 고정식으로 지지된다. 따라서, 감광 드럼(7)은 세척 수단 프레임(13)에 의해 지지된다. 관통 축(24)의 단부 부분(24a)의 최단부 부분은 직경이 감소하고 커플링 돌기(37a)의 코어 부분을 통해서 위치하고 커플링 돌기(37a)의 외측 표면에서 노출된다. 관통 축(24)의 노출된 부분은 접지 접점(119b)을 구성하며, 스프링으로부터의 압력에 의해 장치 주조립체(14) 측의 접지 접점(123b)에 접촉한 상태로 유지된다.
모터(61)가 커플링 돌기(37a) 및 이에 결합된 커플링 리세스(39a)와 함께 회전하면, 커플링 돌기(37a)를 갖춘 수형 커플러축 부분(37)은 고정 관통 축(24) 상에서 커플러축 부분(37)에 일체로 된 드럼 플랜지(36)와 함께 회전한다. 그 결과, 드럼 플랜지(36)에 일체로 결합된 드럼 실린더(7d) 및 드럼 플랜지(34)도 회전한다. 드럼 플랜지(36)는 관통 축(24) 상에서 회전하고 접지 접점(119b, 123b)은 서로에 대하여 활주한다.
접지판(118)의 일단은 가압 용접에 의해 드럼 실린더(7d)의 내측 표면에 부착되고 타단은 관통 축(24)의 주연 표면에 탄성적으로 접촉되며, 이로써 감광 드럼(7)이 회전함으로써 접지판(118)이 관통 축(24)의 주연 표면 상에서 활주한다.
다음에, 도48을 참조하여 본 발명에 따른 감광 드럼 지지 구조의 또 다른 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 이 실시예에서 감광 드럼(7)의 일단은 드럼 플랜지(36)에 끼워지고 타단은 드럼 플랜지(34)에 끼워진다. 드럼 플랜지(36, 34)는 감광 드럼(7)에 견고하게 부착되어 있다. 드럼 플랜지(36)는 커플링 돌기(37a)를 갖춘 중공 수형 커플러축 부분(37)을 일체로 포함한다. 커플링 돌기(37a)를 갖춘커플러축 부분(37)의 내부 공간에는 감광 드럼(7)의 강철 관통축(24)이 그 단부 부분(24a)이 베어링(38)을 덮기에 충분히 먼 거리로 축(37)으로 연장된 상태로 프레스 피팅에 의해 회전식으로 위치한다. 이 관통 축(24)은 감광 드럼(7)의 다른쪽 측 상에 드럼 플랜지(34)에 회전식으로 끼워진다. 베어링(38)은 세척 수단 프레임(13)에 의해 고정식으로 지지되고 커플링 돌기(37a)를 사용하여 커플러축 부분(37)을 회전식으로 지지한다. 관통 축(24)의 종단부 부분(24b), 즉 커플링 수단의 반대측 단부는 세척 수단 프레임(13)의 원통형 가이드 부분(13aL)으로 가압되어 고정식으로 지지된다. 따라서, 감광 드럼(7)은 세척 수단 프레임(13)에 의해 지지된다.
접지판(118)은 이의 돌기들이 감광 드럼(7)의 관통 축(24) 및 드럼 실린더(7d)에 이들의 표면에 맞물린 상태로 고정된다 (도41 및 도42는 드럼 실린더(7d)에 맞물린 돌기와 드럼 실린더(7d)용 돌기와 유사한 형상을 취하는 관통 축(24)에 맞물린 돌기를 도시한다).
다음에는 도48을 참조하여 본 발명에 따른 감광 드럼 지지 구조의 또 다른 실시예에 대하여 설명한다. 감광 드럼(7)의 각각의 종단부는 드럼 플랜지(34, 36)에 각각 끼워진다. 이 실시예에서 감광 드럼(7)의 관통 축(24)의 일단은 수형 커플러 부분(37a)을 포함하고 관통 축(27)은 프레스 피팅 등에 의해 드럼 플랜지(36, 34)를 통해서 위치하여 이에 고정된다. 관통 축(27)의 커플링 수단측의 단부는 직경이 증가하여 확개된 직경 부분(27a)을 형성하고, 세척 수단 프레임(13)에 의해 지지되는 베어링(38)에 회전식으로 끼워진다. 관통 축(27)의 타단(27c)은 세척 수단 프레임(13)에 의해 고정식으로 지지되는 베어링(28)에 회전식으로 끼워진다. 따라서, 감광 드럼(7)은 세척 수단 프레임(13)에 의해 지지된다.
관통 축(27)과 드럼 실린더(7d) 사이의 전기 접속에 대하여, 접지판(118)은 스프링강으로 형성되고 관통 축(27)과 드럼 실린더(7d)를 전기적으로 접속하기 위해 관통 축(27)과 드럼 실린더(7d)에 맞물리는 도41 및 도42에 도시된 것과 동일한 돌기 형태를 취한다. 관통 축(27)은 강철 또는 도전성 수지로 형성된다.
커플링 돌기(37a)가 장치 주조립체(14) 측의 커플링 리세스(39a)에 끼워짐으로써 커플링 돌기(37a)의 단부 표면(37a1; 접지 접점(119b))이 장치 주조립체(14) 측의 접지 접점 부재(123)에 접촉하게 된다.
커플링 리세스(39a) 및 커플링 돌기(37a)가 비틀리게 되는 방향에 있어서는 리세스를 그 저부측에서 취한 입구측으로부터 볼 수 있는 것처럼 드럼 기어가 회전하게 되는 방향과 반대로 될 수 있다.
리세스 및 돌기의 비틀림 정도는 축방향 길이 1 ㎜당 1 내지 5 °이다.
이 실시예에서 리세스의 깊이는 약 4 ㎜이고 전체적으로 약 3 °비틀려 있다.
앞에서 설명한 커플링 수단이 비틀림 리세스 및 비틀린 다각형 프리즘으로 이루어져 있으나, 커플링 수단은 비틀린 구멍 및 통상의 다각형 프리즘으로 이루어질 수도 있다. 후자의 경우에 예를 들어 비틀린 리세스에 끼워지는 통상의 사각형 프리즘에서는 리세스가 회전함으로써 삼각형 프리즘이 기부 부분에 의해 리세스의 내측 표면에 접촉하게 되어서 삼각형 프리즘의 위치가 리세스에 대하여 고정된다.삼각형 프리즘의 기부 부분은 다른 부분에 비해 비교적 강하게 되어 있어서 커플링 돌기로서의 삼각형 프리즘은 전체적으로 변형되지 않는다. 그러나, 삼각형 프리즘의 연부들 및 그 인접부 및/또는 이에 대응하는 리세스의 내부 표면은 연부 및 인접부들이 구멍의 내부벽에 맞물림으로써 약간 변형되어 돌기와 리세스 사이의 커플링 상태를 더욱 안정시켜 준다.
본 발명에 따른 커플링 수단은 자체 정렬 효과를 갖기 때문에 프로세스 카트리지(B) 측의 접지 접점의 회전 중심의 위치는 장치 주조립체측의 커플링 수단 부재의 중심에 위치한 장치 주조립체측의 접지 접점의 위치에 일치한다. 따라서, 상호 접촉하는 접지 접점의 스위핑 영역이 가능한 한 작아지고 접지 접점들이 서로에 대하여 접촉하게 되는 속도로 가능한 한 작아지게 된다. 그 결과, 접지 접점들의 수명이 길어지고 접지 접점들 사이의 접촉이 더욱 안정된다. 또한, 프로세스 카트리지측의 접점 표면이 외부로 노출되어 있지 않기 때문에 작업자의 손 등이 접점 표면에 접촉하게 되는 등의 접촉 실수를 방지할 수 있다.
도50은 본 발명에 따른 감광 드럼 접지 방법의 또 다른 실시예를 도시한다.
장치 주조립체(14) 측의 접지 접점 부재(123)는 커플링 돌기(39c)를 갖춘 수형 커플러축(39b)의 코어 부분을 통해서 느슨하게 위치하고 회전되지 않는다. 접지 접점 부재(123)의 외측 단부는 크림핑에 의해 판 스프링(117)에 고정된다. 이 실시예에서의 다른 특징은 도44에 도시된 실시예에서와 같다.
도51은 본 발명에 따른 감광 드럼 접지 방법의 또 다른 실시예를 도시한다.
장치 주조립체(14) 측의 접지 접점 부재(123)는 장치 주조립체(14)의 측면판에 고정된 베어링(116)에 의해 지지된 암형 커플러축(39b)에 고정된다. 접지 접점 부재(123)의 외측 단부와 베어링(116) 사이에는 압축형 코일 스프링(117)이 비회전식으로 부착되며, 따라서 압축형 코일 스프링(117) 및 접지 접점 부재(123)가 서로에 대하여 접촉한다. 또한, 이 실시예에서는 접지 접점(119b, 123b)들이 서로 접촉함으로써 감광 드럼(7)이 접지된다.
앞에서 설명한 실시예에서, 접지 접점(119b)은 드럼 플랜지(36)의 중심에 배치되어 있다. 다시 말해서, 접지 접점(119b)은 드럼 플랜지(36)의 축선에 위치한다. 그러나, 도전성 부재(119)를 생략할 수 있다. 특히, 드럼 플랜지(36)는 중실 구조로 되고 자체만의 도전성을 가지며, 접지 접점 부재(123)에 접촉 상태로 위치한다. 드럼 플랜지(36)에 적합한 재료로는 도전성 필러를 포함한 폴리아세탈, 도전성 필러를 포함한 폴리페닐렌 및 도전성 필러를 포함한 폴리이미드 등이 적절하다. 도전성 부재(119)를 생략함으로써 커플러축의 코어 부분의 구조를 간단하게 할 수 있으며, 이로써 조립 단계의 수를 줄일 수 있다. 도전성 필러로서는 카본 파우다, 금속 파우다 및 금속 코팅된 유리 섬유 등을 사용할 수 있다.
도52는 본 발명에 따른 감광 드럼 접지 구조의 또 다른 실시예를 도시한다.
이 실시예에서, 커플링 수단 부재(드럼 플랜지(36))는 2색상 사출 성형부에 의해 형성된다. 다시 말해서, 커플링 돌기(37a) 및 이 돌기에 일체로 된 좁은 직경부(36d; 점선 부분)는 상기에 설명한 도전성 재료로 형성된 반면에, 기어(7d; 헬리컬 기어) 부분은 높은 마모 저항을 갖는 재료(예를 들어 폴리아세탈 또는 폴리카보네이트)로 되어 있다. 부호 36e로 표시한 부분은 드럼 플랜지(36)가 드럼 실린더(7d)에 끼워지는 부분이다. 이 실시예에 따르면, 감광 드럼(7)의 전하는 좁은 직경부(36d) 및 커플링 돌기(37a)를 통해서 장치 주조립체(14)에 방전된다.
도53은 본 발명에 따른 커플링 돌기의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 수형 커플러축 부분(37)은 지지축(37a5) 및 복수개의 구형 접점(37a3)을 포함한다. 지지축(37a5)은 커플러축(37)의 단부 표면에 배치되고, 복수개의 구형 접점(37a3)은 지지축(37a5)으로부터 연장되는 복수개의 반경방향 아암의 단부에 하나씩 부착된다. 구동력은 복수개의 구형 접점(37a3)이 커플링 리세스(39a)의 내측 표면과 접촉할 때 전달된다. 접지 접점(119b)은 지지축(37a5)의 내측 단부에서 노출된다.
도54는 본 발명에 따른 커플링 돌기의 또 다른 실시예를 도시한다. 커플링 돌기의 변경예가 도53에 도시되어 있다. 이 변경예에서, 복수개의 반경방향 아암(37a4)과 도53의 구형 접점(37a3)의 조합은 단일 삼각형 판(37a4)으로 대체되어 있다. 또한, 이 실시예에서 접지 접점(119b)은 커플러축(37)의 축선에 배치된다.
〈프로세스 카트리지의 접지 방법의 또 다른 실시예〉
도전성 부재(119)가 커플링 수단 부재(36; 드럼 플랜지)에 고정된 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 장치 주조립체(14) 측의 커플링 수단 부재에 대하여 설명한다. 도55에서, 장치 주조립체(14) 측의 접지 접점 부재(123)는 커플링 리세스(39a)를 갖춘 암형 커플러축(39b)을 통해서 느슨하게 놓이고 비회전식으로 되어 도50에 도시된접지 접점 부재(39b)와 같이 된다. 접지 접점 부재(123)의 외측 단부는 크림핑에 의해 판 스프링(117)의 자유단 부분(117a)에 고정된다. 장치 주조립체(14) 측의 커플링 수단 구조의 다른 특징은 도44에 도시된 구조에서와 같다.
장치 주조립체(14) 측의 접지 접점(123b)은 커플링 리세스(39a)의 저부 표면(39a1) 위로 돌출하여 검사 작업을 간편하게 해준다. 판 스프링(117)은 예를 들어 스프링강판, 스텐레스강판, 인청동판 또는 베릴륨동판 등의 도전성 재료로 형성된다.
도전성 부재(119)용 재료로서는 인청동, 스텐레스강 또는 판강 등을 사용할 수 있다. 접지 접점 부재(123)용 재료로서는 도전성 부재(119)용 재료와 동일한 재료를 사용할 수 있으나, 접지 접점 부재(123) 및 도전성 부재(119)는 상이한 재료로 된 것이 바람직하다.
도55에서, 감광 드럼(7)은 피동측의 반대측에서 드럼 실린더(7d)에 고정식으로 끼워진 드럼 플랜지(34)에 끼워진다. 이 드럼 플랜지(34)는 세척 수단 프레임(13)에 고정된 드럼축(7a) 상에 회전식으로 지지된다. 이 실시예에서의 드럼축(7a)이 감광 드럼(7)을 접지시키는 데 사용되지 않기 때문에 재료는 금속 재료에 제한될 필요가 없고 절연성 합성 수지로 될 수도 있다.
감광 드럼(7)의 피동측에는 드럼 플랜지(36)의 피팅부(36d)가 드럼 실린더(7d)에 끼워지고, 드럼 실린더(7d)의 연부 부분은 도56 (a)에 부호 K로 도시된 것처럼 피팅부(36d)의 주연 표면에 위치한 리세스(36f)에 크림핑되며, 이로써 드럼 실린더(7d)와 드럼 플랜지(36)를 서로 고정시키게 된다. 드럼 플랜지(36)는커플링 돌기(37a)로부터 순서대로 위치한 부분(34a), 부분(34b), 부분(34c)을 포함하는 계단식 원통형 구멍(34)을 갖고 있다. 이 원통형 구멍 부분(34b)은 원통형 구멍 부분(34a)보다 작은 직경을 가지며, 원통형 구멍 부분(34c)은 원통형 구멍 부분(34b)보다 큰 직경을 갖는다.
도전성 부재(119)는 감광 드럼(7)의 피동축에 고정된 드럼 플랜지(36)의 중심 구멍(34)을 통해서 억지끼워맞춤되어 축방향으로의 이동이 방지된다. 도전성 부재(119)는 계단식 로드이며 소경부(119d) 및 대경부(119c)를 포함한다. 소경부(119d)는 원통형 구멍 부분(34b)에 억지끼워맞춤되고, 대경부(119c)는 원통형 구멍 부분(34a)의 내측 표면과의 사이에 소정 갭을 둔 채로 원통형 구멍 부분(34a)에 느슨하게 끼워진다. 또한, 소경부(119d)의 내측 단부 부분은 접지판(118)의 중심 구멍에 끼워져서 이에 고정된다. 접지판(118)은 드럼 플랜지(36)의 내측 표면에 접촉한 상태로 위치한다. 또한, 접지판(118)의 만곡 연부들은 돌기(118a)를 갖추고 있으며, 그 팁부는 피동측으로 약간 만곡되고 자체의 탄성에 의해 드럼 실린더(7d)의 내측 표면(7d1)에 맞물린다.
도56의 (a)는 도55에 도시된 접지판 및 그 인접부를 감광 드럼(7)의 종축을 통한 평면에서 취한 상세 확대 단면도이다. 도57은 접지판(118)의 정면도이다. 도57에서 접지판(118)은 디스크 형태를 취한다. 이 접지판은 각 측부에 하나씩 이의 임의의 소정 직경에 평행하게 접지판(118)의 주연으로부터 절결된 소정 길이를 갖는 대향 쌍의 평행 슬릿을 갖는다. 평행 슬릿(118a1)들 사이의 부분은 피동측으로 약간 만곡된 단부 부분(118a1)을 갖는 돌기(118a)를 구성한다. 이 단부부분(118a1)은 드럼 실린더(7d)의 내측 표면(7d1)에 맞물리는 2지점 팁부를 갖는다. 부호 36d는 드럼 플랜지(36)의 내측 표면(36c)으로부터 돌출하는 은못이고, 이는 접지판(118)이 드럼 플랜지(36)에 대하여 회전하는 것을 방지하도록 접지판(118)의 구멍에 끼워진다. 접지판(118)을 드럼 플랜지(36)에 고정시키기 위하여 은못(36d)이 접지판(118)의 구멍에 삽입되고, 은못(36d)의 단부 부분의 직경은 열에 의해 연화되어 증가된다. 은못(36d)의 증가된 직경부는 접지 접점 부재(119)의 장착 중에 접지판(118)이 드럼 플랜지(36)로부터 분리되는 것을 방지한다.
접지 접점 부재(119)의 타단을 이루는 접지 접점(119b)은 수형 커플러축 부분(37)의 중공 커플링 돌기(37a)의 브림 부분(37a1)의 약간 내측에 위치한다. 따라서, 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)에 삽입되거나 이로부터 제거되고 장치 주조립체(14)로부터 제거된 프로세스 카트리지(B)를 취급할 때 접지 접점(119b)이 보호된다.
접지 접점(119b)은 도41에 도시된 것처럼 커플링 돌기(37a)의 축선 상에서 브림 부분(37a1) 아래에서 커플링 돌기(37a)의 중공부의 저부 표면으로부터 노출된다.
다음에는 접지판(118)과 드럼 플랜지(36)의 내측 단부(36c)의 형상 사이의 관계에 대하여 설명한다. 도56의 (a)에서, 드럼 플랜지(36)의 내측 단부(36c)는 드럼 플랜지(36)의 직경 방향으로 연장되는 홈(36g)을 갖추고 있으며, 돌기(118a)의 만곡 팁부분(118a1)이 드럼 실린더(7d)의 내측 표면에 맞물리는 것을 방지하도록 접지판(118)의 돌기(118a)에 정렬되어 있다. 접지판(118)은 돌기(118a)를 제외하고는 디스크의 형태를 취한다. 접지판(118)의 직경은 드럼 실린더(7d)의 내경보다 약간 작고, 돌기(118a)는 디스크의 주연 너머로 약간 연장된다. 도59에서, 도전성 부재(119)가 끼워져 있는 접지판(118)의 중심 구멍은 H자 형태를 취하며, 여기서 좌우측 수직 스트로크를 연결하는 수형 스트로크부의 대향 연부(118d1)들은 도58에 도시된 비피동측 쪽으로 만곡된다. 이들 대향 연부(118d1)들 사이의 거리는 도전성 부재(119)의 소경부(119d)의 직경보다 작다.
다음에는 접지판(118), 돌기(118a)와 은못(36h)이 끼워진 구멍(118c) 및 도전성 부재(119)가 고정식으로 끼워진 구멍(118d) 사이의 위치 관계에 대하여 설명한다. 대향 돌기(118a) 쌍과 은못용 대향 구멍(118c) 쌍은 라인(I, RO) 상에 각각 위치하고, 이들은 접지판(118)의 중심을 포함하고, 이들 각각은 접지판(118)의 중심으로부터 대응 부분에서와 동일 거리에 위치한다.
라인(I, RO)은 서로 교차하고, 이 실시예에서 이들 두 라인 사이의 각은 약 30 °이다. 도전성 부재(119)가 고정식으로 부착되어 있는 구멍(118d)에서, 대향 연부(118d1)들은 라인(RO)에 평행하고, 구멍(118d)의 중심은 접지판(118)의 중심을 관통하고 라인(RO)에 수직한 라인 상에 위치한다. 접지판(118)의 중심으로부터 대향 연부(118d1)들 까지의 거리는 동일하다.
접지판(118)은 드럼 플랜지(36)의 은못(36h)이 접지판(118)의 구멍(118c)에 끼워진 상태로 드럼 플랜지(36)의 내측 단부(36c)의 표면에 접촉한다. 그러면, 은못(36h)의 헤드부는 열에 의해 연화되어 그 직경이 증가하여 도56의 (a)에 도시된것처럼 반구형으로 된다. 은못(36h)의 반구형 부분이 냉각됨으로써 드럼 플랜지(36) 및 접지판(118)이 서로에 대하여 고정된다. 그 다음에, 도전성 부재(119)가 도56의 (a)에 도시된 것처럼 화살표 Y 방향으로 드럼 플랜지(36)의 중심 구멍(34) 안에 삽입된다. 특히, 도전성 부재(119)의 소경부가 드럼 플랜지(36)의 중심 구멍(34)의 소경부(34b) 안에 먼저 억지끼워맞춤된다. 그 다음에, 도전성 부재(119)의 소경부(119d)가 도전성 부재(119) 안에 끼워져서 접지판(118)의 중심에 위치한 구멍(118d)을 고정하여 대향 연부(118d1)들을 내측으로 만곡한다. 그 다음에, 도전성 부재(119)의 대경부(119c)가 드럼 플랜지(36)의 중심 구멍(34)의 계단부에 접촉하게 되어 드럼 플랜지(36)에 대한 도전성 부재(119)의 위치를 축방향으로 고정시킨다. 그 결과, 접지판(119b)이 중심 구멍(34) 내에서 커플링 돌기(37a)의 브림 부분(37a1)의 내측으로 소정 거리로 위치하게 된다.
상기에 설명한 것처럼 드럼 플랜지(36), 접지판(118) 및 도전성 부재(119)는 커플링 수단 부재로서 사용된다. 그 다음에, 드럼 플랜지(36)의 피팅부(36d)가 드럼 실린더(7)에 끼워지고, 드럼 플랜지(36) 및 드럼 실린더(7d)는 드럼 실린더(7d)의 연부가 부호 K로 도시된 것처럼 드럼 플랜지(36)의 리세스(36f)에 크림핑됨으로써 서로에 대하여 고정된다. 도56의 (b) 및 (c)는 도56의 (a)에 도시된 커플링 수단 부재(C)의 사시도이다.
이 실시예에서, 카트리지측의 접지 접점(119b)과 장치 주조립체측의 접지 접점(123b)은 다음 방식으로 서로 접촉하거나 서로 분리된다. 주조립체측의 기어(43)가 도55에 도시된 상태로 구동되면, 감광 드럼(7)이 회전하고, 드럼기어(7b)를 갖춘 드럼 플랜지(36)가 도전성 부재(119; 접지 접점(119b))와 함께 회전한다. 드럼 기어(7b)가 헬리컬 기어이기 때문에 드럼 기어는 도55에 화살표(d)로 도시된 방향으로 추력을 받게 된다. 또한, 이미 설명한 것처럼 커플링 돌기(37a)와 커플링 돌기(39a)가 서로 축방향으로 당기고, 따라서 커플링 리세스(39a)의 저부 표면(39a1)과 커플링 돌기(37a)의 브림(37a1)이 서로 접촉 상태로 위치한다. 또한, 상기에 설명한 것처럼 커플링 리세스(39a)는 장치 주조립체(14)의 뚜껑(35)이 폐쇄될 때 전진하게 되는 소정의 위치에 위치하며, 따라서 감광 드럼(7)의 축방향에 대한 위치가 고정된다.
상기에 설명한 것처럼, 판 스프링(117)의 탄성력은 프로세스 카트리지의 도전성 부재(119)를 화살표(d) 방향의 반대가 되는 축방향으로 가압하지만, 이 탄성력은 커플링 돌기(37a)를 커플링 리세스(39a) 안으로 당기도록 상기 방향으로 작용하는 힘 및 드럼 기어(7b)에 의해 발생한 추력보다 약하게 설정된다. 따라서, 판 스프링(117)의 탄성력은 축방향으로의 감광 드럼(7)의 위치설정을 방해하지 않는다.
접지 접점 부재(123)는 판 스프링(117)에 고정되고 판 스프링(117)의 탄성력에 의해 도전성 부재(119)에 접촉 상태로 위치한다. 따라서, 도전성 부재(119)의 접지 접점(119b) 및 접지 접점 부재(123)의 접지 접점(123b)은 서로 접촉한 상태로 유지되고 이들의 단부 표면은 서로에 대하여 활주한다.
프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14)로부터 제거되면 암형 커플러축(39b)이 대경 기어(43)와 함께 수형 커플러축 부분(37)의 커플링돌기(37a)로부터 수축된다. 암형 커플러축(39b)의 수축이 시작될 때 접지 접점 부재(123)는 판 스프링(117)의 탄성력에 기인하여 프로세스 카트리지(B)의 접지 접점(119b)에 접촉 상태로 유지된다. 그러면, 암형 커플러축(39b)의 외측단이 판 스프링(117)에 접촉한 후에 암형 커플러축(39b)이 더 수축됨으로써 판 스프링(117)이 이의 탄성력에 대하여 도55의 좌측으로 만곡된다. 따라서, 접지 접점 부재(123)가 당겨지고, 장치 주조립체(14) 측의 접지 접점(123b)이 프로세스 카트리지(B) 측의 접지 접점(119c)으로부터 분리된다. 그 다음에, 암형 커플러축(39b)의 커플링 리세스(39a)는 축방향으로 수형 커플러축 부분(37)의 커플링 돌기(37a)로부터 분리되고, 수형 커플러축 부분(37)의 커플링 돌기(37a)를 둘러싸는 베어링(38)의 원통형 돌기(38a)로부터 발출되어 소정 위치에서 멈춘다. 암형 커플러축(39b)의 이러한 이동은 도27, 도28 및 도29에 도시된 것처럼 뚜껑(35)과 암형 커플러축(39b) 사이의 연결부에 의해 일어난다.
상기에 설명한 암형 커플러축(39b)을 구비함으로써 프로세스 카트리지(B)를 장착 및 제거할 수 있다. 뚜껑(35)은 프로세스 카트리지(B)가 장치 주조립체(14) 안에 삽입된 후에 폐쇄되며, 암형 커플러축(39b)은 접지 접점 부재(123)를 따라 전진하고, 암형 커플러축(39b)의 커플링 리세스(39a)는 수형 커플러축 부분(37)의 커플링 돌기(37a)에 결합된다. 그러면, 커플링 리세스(39a)가 커플링 돌기(37)를 깊이 수용함으로써 장치 주조립체(14) 측의 접지 접점(123b)이 프로세스 카트리지측의 접지 접점(119b)에 접촉하게 된다. 이 시점에서, 판 스프링(117)으로부터의 압력 하에서 접지 접점 부재(123)의 전진은 도전성 부재(119)에 의해 정지된다. 그러면, 암형 커플러축(39b)이 더욱 전진함으로써 암형 커플러축(39b)의 커플링 리세스(39a)의 저부 표면(39a1)이 수형 커플러축 부분(37)의 커플링 돌기(37a)의 브림(37a1)에 접촉하게 된다.
상기에 설명한 도전성 부재(119) 및 접지 접점 부재(123)에서, 이들의 재료는 앞에서 설명한 것으로 될 수 있다. 그러나, 이 실시예에서 접지판(118)의 중심에 위치한 구멍(118d)을 고정시키는 도전성 부재의 대향 연부(118d)들은 도전성 부재(119) 안에 끼워져야 하고, 따라서 도전성 부재(119)가 접지판(118)용 재료로서 바람직한 경도보다 더 큰 경도를 갖는 스프링강 또는 도금 스프링강이 적합하다.
이 실시예에 따르면 도전성 부재(119)는 드럼 플랜지(36)의 중심 구멍을 통해서 삽입된 후에 밖으로 빠지는 것을 방지하도록 접지판(118)의 고정 구멍(118d)을 통해서 삽입됨으로써 간편하게 드럼 플랜지(36)에 고정된다. 이러한 구조에서, 도전성 부재(119)가 드럼 플랜지(36)의 중심 구멍(34)에 기밀식으로 끼워지지 않더라도 도전성 부재(119)는 드럼 플랜지(36)로부터 빠져 나오지 않는다. 또한, 드럼 플랜지(36)의 중심 구멍(34)은 도전성 부재(119)의 계단부가 만나는 계단부를 갖고 있으며, 따라서 도전성 부재(119)가 드럼 플랜지(36)에 대하여 정확하게 위치한다.
접지판(118)은 드럼 플랜지(36)의 내측단의 표면에 접촉한 상태로 은못(36d)에 의해 드럼 플랜지(36)에 고정되고, 피동측 쪽으로 경사지는 접지판(118)의 돌기(118a)는 드럼 실린더(7d)의 내측 표면에 물린다. 따라서, 드럼 플랜지(36)는 드럼 실린더(7d)로부터 빠지는 것이 방지되고, 또한 드럼 실린더(7d)는 드럼 플랜지(36)에 대하여 회전하는 것이 방지된다. 또한, 드럼 실린더(7d)의 연부의 일부가 드럼 플랜지(36)의 리세스(36f)에 크림핑되기 때문에, 드럼 플랜지(36)가 드럼 실린더(7d)에 견고하게 고정된다.
또한, 도전성 부재(119)가 드럼 플랜지(36)에 고정된 실시예의 경우에는 다음의 구조도 가능하다. 즉, 암형 커플러축(39b)의 중심 구멍은 예를 들어 정방형을 취할 수 있고, 역시 중심 구멍에 끼워지는 접지 접점 부재(123)도 정방형을 취할 수 있어서 축방향으로의 자유로운 이동이 허용된다. 접지 접점 부재(123)의 외측단은 판 스프링(117)에 대하여 활주하는 접점(123a)으로 된다. 이 경우에는 암형 커플러축(39b)이 수축됨으로써 접지 접점 부재(123)를 수축시키기 위해 접지 접점 부재(123)는 도60에 도시된 것처럼 암형 커플러축(39b)과 판 스프링(117) 사이에 위치하여 암형 커플러축(39b)이 수축됨으로써 암형 커플러축(39b)에 접촉하게 되는 칼라(123c)를 갖추고 있다.
상기에 설명한 실시예들에서, 판 스프링(117)은 접지 접점 부재(123)를 접지판(119b) 쪽으로 연속 가압하는 데 사용되지만, 압축형 코일 스프링(130)은 도61에 도시된 것처럼 사용될 수도 있다. 도61에 도시된 구조의 경우에, 압축형 코일 스프링(130)은 접지 접점 부재(1123)의 외측단과 강성 측판(131) 사이에 위치하고, 접지 접점 부재(123)는 압축형 코일 스프링(130)의 탄성력에 의해 카트리지측의 접지 접점(119b)에 접촉한 상태로 위치한다. 부호 132는 강성 측판(131)을 장치 주조립체(14)의 측판(167)에 부착하는 나사이다. 도25, 도26, 도28 및 도29는 압축형 코일 스프링(130)을 사용한 실시예를 도시하고 있으나, 이 압축형 코일 스프링(130)은 사기에 설명한 구조 이외의 다른 구조에도 사용할 수 있다.
또한, 상기에 설명한 실시예는 필요에 따라 조합된 형태로 될 수도 있다. 예를 들어, 도56 및 도57에 도시된 실시예는 도11 또는 도61에 도시된 실시예와 조합될 수 있다. 도53 및 도54에 도시된 실시예는 예를 들어 도11 또는 도61에 도시된 실시예와 조합될 수 있다. 도50에 도시된 실시예는 도55, 도60 또는 도61에 도시된 실시예와 조합될 수 있다. 또한, 도52에 도시된 실시예는 수형 부재의 커플링 수단에 대하여 설명하였으나, 이 실시예는 암형 부재의 커플링 수단에 대해서 적용할 수도 있다. 도52에 도시된 실시예는 예를 들어 도11, 도55, 도60 또는 도61에 도시된 장치 주조립체(14) 측의 커플링 수단 부재 등의 다른 실시예와 조합하여 사용될 수도 있다.
상기에 설명한 실시예에서는 프로세스 카트리지를 구동시키는 힘이 화상 형성 장치의 주조립체로부터 프로세스 카트리지측의 커플러축과 장치 주조립체측의 커플러축을 포함하는 커플링 수단을 통해서 프로세스 카트리지에 전달된다. 커플러축중 하나에서의 커플링 단부는 구멍을 갖추고 있으며 다른 축의 커플링 단부는 대향 커플러축의 구멍에 끼워지는 돌기를 갖추고 있다. 또한, 프로세스 카트리지측의 접지 접점과 장치 주조립체측의 접지 접점중 하나는 구멍 내에 위치하고 다른 하나는 돌기 상에 위치하며, 이로써 전자사진 감광 드럼이 드럼의 일단에 위치한 회전력 전달부를 통해서 접지될 수 있다.
본 발명의 일면에 따르면, 접지 접점들은 연속 탄성 가압 상태에 있으며, 따라서 이들은 서로 접촉한 상태로 유지될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 상기 리세스 및 돌기는 비틀린 형상을 취하며, 이로써 접지 접점들을 서로 접촉한 상태로 유지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 리세스 및 돌기가 실질적으로 삼각형 단면을 취한다. 따라서, 이들이 서로 자동적으로 정렬된다. 또한, 이들은 기밀식으로 끼워질 필요가 없으며, 따라서 용이하게 결합 및 분리할 수 있다.
이 실시예에서, 프로세스 카트리지(B)는 흑백 화상을 형성하는 프로세스 카트리지인 것으로 설명하였으나, 본 발명은 필요에 따라 다색(예를 들어 2색 토너 화상, 3색 토너 화상 또는 전색 화상)으로 이루어진 화상을 형성하는 복수개의 현상 수단을 포함하는 프로세스 카트리지에도 적용할 수 있다.
전자사진 감광 부재는 감광 드럼(7)에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다음 형태를 포함할 수 있다. 먼저, 감광 재료로서는 비정질 실리콘, 비정질 셀레늄, 아연 산화물, 티탄 산화물 및 유기질 광도체 등을 사용할 수 있다. 감광 재료가 위치하게 되는 기부 부재의 형상으로서는 드럼 또는 벨트 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 드럼형 감광 부재는 알루미늄 합금 또는 이와 유사한 것과 실린더 상에 증착 또는 코팅된 광도체 층을 포함한다.
화상 형성 방법으로서는 여러 가지의 공지된 방법을 사용할 수 있는데, 그 예로는 2성분 자기 브러시 현상법, 캐스케이드 현상법, 터치-다운 현상법 및 클라우드 현상법 등이 있다.
또한, 상기 실시예들에서는 소위 접촉형 대전 방법을 사용하였으나, 상기 실시예들에서 설명한 것들과는 다른 구조를 취하는 대전 수단, 예를 들어 텅스텐 와이어가 알루미늄 등으로 형성된 금속 차폐부로 3개 측부에서 둘러싸여 있고 텅스텐에 고전압을 인가함으로써 발생된 양이온 또는 음이온이 감광 드럼의 표면을 균일하게 대전시키도록 감광 드럼의 표면에 전달되도록 된 종래의 구조중 하나와 같은 대전 수단을 사용할 수도 있다.
대전 수단은 롤러 형태 이외에도 패드, 블럭, 로드 또는 와이어 등의 형태를 취할 수도 있다.
감광 드럼 상에 잔류하는 토너를 세척하는 방법에서는 세척 수단용 구조 부재로서 블레이드, 모 브러시 또는 자기 브러시 등을 사용할 수 있다.
상기에 설명한 것처럼 감광 부재는 전기적으로 확실하게 접지될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 구조를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 상기의 설명에 제한되지 않으며 첨부한 청구범위 내에서 본 발명을 개선하기 위한 변경 및 수정도 본 발명에 포함된다.
상기 구성을 취하는 본 발명에 따르면, 전자사진 감광 부재를 접지시킬 수 있는 커플링 수단이 마련되고, 이러한 커플링 수단을 포함하는 감광 드럼과 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치가 마련된다.
또한, 전자사진 감광 부재가 커플링 수단을 통해서 구동력을 수용하도록 된 전자사진 화상 형성 장치의 주조립체를 통해서 전자사진 감광 부재를 접지시킬 수 있는 커플링 수단이 마련되고, 이러한 커플링 수단을 사용할 수 있는 감광 드럼과 프로세스 카트리지 및 전자사진 화상 형성 장치가 마련된다.

Claims (5)

  1. 모터, 이 모터로부터의 구동력을 수용하는 주조립체 회전가능 구동 부재와, 이 회전가능 구동 부재의 중심에 형성되고 다각형 단면을 갖는 비틀린 구멍과, 이 구멍에 배치된 주조립체 접지 접점을 포함하는 주조립체로서, 기록 재료 상에 화상을 형성하기 위한 전자사진 화상 형성 장치의 주조립체에 착탈식으로 장착되는 프로세스 카트리지 내에 내장되는 것으로, 감광층을 자체 상에 갖는 원통형 부재를 갖는 전자사진 감광 드럼과 이 감광 드럼 상에 형성된 잠상을 현상하기 위한 현상 롤러에 구동력을 전달하는 커플링부를 원통형 부재에 장착시키기 위한 장착 방법이며,
    상기 커플링부는, 상기 프로세스 카트리지가 주조립체에 장착될때 감광 드럼을 전기적으로 접지하기 위해 감광 드럼에 전기 접속되는 카트리지 접지 접점과, 프로세스 카트리지가 주조립체에 장착될 때 주조립체로부터 현상 롤러에 구동력을 전달하기 위한 기어와, 이 기어의 중심에 마련된 축과, 이 축의 단부에 마련된 비틀린 돌기와, 상기 원통형 부재와 결합하기 위한 드럼 결합부를 구비하고,
    상기 돌기는 프로세스 카트리지가 주조립체에 장착될 때 구멍과 돌기 사이의 결합에 의해 주조립체로부터 구동력을 수용하고, 상기 구동력은 축을 통해 감광 드럼에 전달되고 기어를 통해 현상 롤러에 전달되고, 상기 돌기는 비틀린 구멍의 내측 표면에 결합가능한 다수의 결합부를 구비하고 드럼 플랜지의 일측면에 구비되며,
    상기 드럼 플랜지는 전자사진 감광 드럼을 카트리지 프레임과 기어에 회전식으로 지지하기 위한 축을 포함하고,
    상기 카트리지 접지 접점은 드럼 플랜지 및 돌기의 내측을 그 축방향으로 관통하는 도전성 부재의 자유단 표면을 구성하고,
    접지판은 원통형 부재의 내측인 드럼 플랜지의 부분에 장착되고, 도전성 부재가 관통하는 것을 허용하는 구멍과 도전성 부재에 접촉된 제1 접점부를 구비하고,
    드럼 결합부를 원통형 부재의 일단부에 장착시킴으로써 접지판의 제2 접점부가 원통형 부재의 내측 표면에 접촉되도록 원통형 부재의 일단부에 커플링부를 장착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장착 방법.
  2. 제1항에 있어서, 커플링부는 카트리지 접지 접점이 돌기의 자유단 표면의 내측에 배치되도록 원통형 부재에 장착된 것을 특징으로 하는 장착 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 카트리지 접지 접점은 돌기와 동축으로 위치되도록 드럼 플랜지에 장착된 것을 특징으로 하는 장착 방법.
  4. 제3항에 있어서, 제2 접점부는 다수의 위치에서 원통형 부재의 내측에 접촉된 것을 특징으로 하는 장착 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어, 축 및 돌기는 수지 재료로 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 장착 방법.
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