KR100853586B1 - 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치 - Google Patents

프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상 형성 장치의 주 조립체에 착탈식으로 장착 가능한 프로세스 카트리지에 관한 것이며, 프로세스 카트리지는 화상 담지 부재와, 현상 장치와, 화상 담지 부재 구동력 입력부와, 현상 장치 구동력 입력부를 포함하고, 주 조립체의 화상 담지 부재 구동력 출력부 및 화상 담지 부재 구동력 입력부는 구동력이 화상 담지 부재 구동력 출력부로부터 화상 담지 부재 구동력 입력부로 입력될 때, 프로세스 카트리지의 장착 및 장착 해제 방향으로 유격을 가지고 서로 맞물리고, 구동력이 주 조립체의 현상 장치 구동력 출력부로부터 현상 장치 구동력 입력부로 입력될 때, 프로세스 카트리지의 일부는 주 조립체에 대한 프로세스 카트리지의 위치 설정을 위한 위치 설정부를 향해 압박된다.
화상 형성 장치, 프로세스 카트리지, 감광 드럼, 현상 장치, 위치 설정부

Description

프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치 {PROCESS CARTRIDGE AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 화상 형성 작업을 위한 프로세스 수단을 포함하는 프로세스 카트리지, 및 이러한 프로세스 카트리지를 사용하여 화상을 형성하는 전자 사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.
전자 사진 화상 형성 프로세스를 사용하는 화상 형성 장치의 분야에서, 감광 부재와, 대전 수단, 현상 수단, 세척 수단 등과 같은 감광 부재 상에서 작용 가능한 처리 수단이 화상 형성 장치의 주 조립체에 착탈식으로 장착 가능한 카트리지 내로 통합된 프로세스 카트리지 타입이 사용된다. 프로세스 카트리지 타입은 장치의 유지, 보수가 서비스 기사가 없이 장치의 사용자에 의해 수행될 수 있어서, 작업성이 현저하게 개선되는 점에서 유리하다. 그러므로, 프로세스 카트리지 타입은 화상 형성 장치의 분야에서 널리 사용된다. 상기 프로세스 카트리가 적절한 장착 느낌을 제공하면서, 프로세스 카트리지와 화상 형성 장치의 주 조립체 사이의 높은 위치 정확성을 가지면서 화상 형성 장치의 주 조립체에 장착되는 것이 바람직하다.
일본 특허 출원 공개 평11-174940호에 개시된 바와 같이, 카트리지를 화상 형성 장치의 주 조립체에 대해 바르게 위치시키기 위해 널리 사용되는 시스템에서, 돌출부가 카트리지 상에 제공되고, 이에 대응하여 장치의 주 조립체는 돌출부와 맞물리기 위한 위치 설정부를 구비하고, 돌출부가 위치 설정부와 맞물릴 때, 카트리지는 스프링에 의해 압박되어 지지를 보장한다.
도9에 도시된 바와 같이, 다른 예에서는 구동 전달 구조가 다르다.
감광 드럼(67)의 축방향 단부가 비틀린 다각형 프리즘 돌출부(616)를 구비하고, 이에 대응하여 감광 드럼(67)에 구동력을 전달하는 화상 형성 장치의 주 조립체측의 결합 단부(617)는 다각형 단면을 갖는 비틀린 구멍을 구비한다. 일본 특허 출원 공개 평10-104905호에 개시된 바와 같이, 돌출부(616)가 구멍과 맞물리면, 이들은 회전 구동력이 전달되도록 서로 일체로 회전 가능하고, 이 때 추력이 생성되어 돌출부를 비틀림 구성에 의해 장치의 주 조립체측으로 당기고, 또한 감광 드럼(67)의 축은 결합에 의해 드럼 기어(622)의 축과 확실하게 정렬되어, 장치의 주 조립체에 대한 카트리지의 위치를 바르게 결정한다.
그러나, 종래의 화상 형성 장치는 카트리지의 위치 설정 및 제거 시의 작업성에 있어서 문제점을 수반한다.
일본 특허 출원 공개 평11-174940호에 개시된 스프링 래치 타입에서, 카트리지를 위치 설정하기 위한 스프링은 장치의 주 조립체 내에서의 카트리지의 낙하에 대한 저항이다. 스프링력이 감소되면, 저항이 감소하지만 위치 설정력도 감소되므로, 이는 바람직하지 않다. 결과적으로, 카트리지는 상승하거나 다른 요소 상에 얹힐 수 있어서, 카트리지는 바르게 위치되지 않을 수 있다. 이는 감광 드럼 및 그에 대향되어 배치된 전사 벨트 유닛에 과도한 하중이 인가되게 하고, 화상 형성 영역 내에서의 벨트의 손상으로 이어질 수 있고, 그 다음 화상 형성이 악영향을 받는다.
일본 특허 출원 공개 평10-104905호의 구조가 고려될 것이다. 카트리지를 부드럽게 제거하기 위해, 결합이 바람직하게는 미리 해제된다(retracted). 이를 달성하기 위해, 돌출부(616)로부터 분리되도록 비틀린 구멍의 회전이 요구되고, 그러므로 복잡한 구조의 결과로서, 몇몇 작업과 연관된 회전 링크 메커니즘이 필요하고, 그러므로 부품의 개수, 비용 및 부품 배열에 대한 제한이 증가한다.
따라서, 본 발명의 주요 목적은 프로세스 카트리지와 화상 형성 장치의 주 조립체 사이의 고정밀 위치 설정이 간단한 구조에 의해 달성될 수 있는 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 화상 형성 장치의 주 조립체에 착탈식으로 장착 가능한 프로세스 카트리지가 제공되고, 상기 프로세스 카트리지는 화상 담지 부재와, 상기 화상 담지 부재 상에 형성된 정전 화상(electrostatic image)을 현상제로 현상하는 현상 장치와, 화상 형성 장치의 주 조립체로부터의 화상 담지 부재 구동력 출력부로부터 상기 화상 담지 부재를 회전시키기 위한 구동력을 받기 위한 화상 담지 부재 구동력 입력부와, 화상 형성 장치의 주 조립체의 현상 장치 구동력 출력부로부터 상기 현상 장치를 구동하기 위한 구동력을 받기 위한 현상 장치 구동력 입력부를 포함하고, 구동력이 상기 화상 담지 부재 구동력 출력부로부터 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부로 입력될 때, 상기 화상 담지 부재 구동력 출력부 및 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부는 상기 프로세스 카트리지의 장착 및 장착 해제 방향으로 유격을 가지게 서로 맞물리고, 구동력이 상기 현상 장치 구동력 출력부로부터 상기 현상 장치 구동력 입력부로 입력될 때, 상기 프로세스 카트리지의 일부는 주 조립체에 대한 상기 프로세스 카트리지의 위치 설정을 위한 위치 설정부를 향해 압박된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 화상 담지 부재와 상기 화상 담지 부재 상에 형성된 정전 화상을 현상제로 현상하는 현상 장치를 포함하는 프로세스 카트리지를 착탈식으로 장착하기 위한 프로세스 카트리지 장착부와, 상기 화상 형성 장치에 대해 상기 프로세스 카트리지를 위치 설정하기 위한 위치 설정부와, 상기 화상 담지 부재 상에 정전 화상을 형성하기 위한 정전 화상 형성 장치와, 상기 프로세스 카트리지 내에 제공된 화상 담지 부재 구동력 입력부로 상기 화상 담지 부재를 회전시키기 위한 구동력을 전달하기 위한 화상 담지 부재 구동력 출력부와, 상기 프로세스 카트리지 내에 제공된 현상 장치 구동력 입력부로 상기 현상 장치를 구동하기 위한 구동력을 전달하기 위한 현상 장치 구동력 출력부를 포함하고, 상기 화상 담지 부재 구동력 출력부로부터 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부로 구동력이 입력될 때, 상기 화상 담지 부재 구동력 출력부 및 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부는 상기 프로세스 카트리지의 장착 및 장착 해제 방향으로 유격을 가지고 서로 맞물리고, 구동력이 상기 현상 장치 구동력 출력부로부터 상기 현상 장치 구동력 입력부로 입력될 때, 상기 프로세스 카트리지의 일부는 위치 설정부를 향해 압박되는 화상 형성 장치가 제공된다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련되어 취해지는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 다음의 설명을 고려하면 더욱 명백해질 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지의 주요 부분의 측단면도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 측면도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 측단면도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 추가의 측단면도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 상부로부터 본 사시도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼 구동을 위한 구조를 도시한다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 주요 부분의 단면도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 전방 단면도이다.
도9는 종래의 예에 따른 프로세스 카트리지의 주요 부분의 측단면도이다.
도1 내지 도4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명할 것이다. 먼저, 화상 형성 장치의 주 조립체의 일반적인 배열과, 그 다음 화상 형성 장치의 주 조립체에 대한 카트리지의 장착 특성을 개선하는 구조와, 마지막으로 카트리지의 위 치 설정 및 지지 수단의 구조에 대해 설명할 것이다.
도3은 전자 사진 타입 프로세스를 사용하는, 직렬형의 중간 전사 벨트(중간 전사 수단)를 갖는 풀컬러 화상 형성 장치(풀컬러 프린터)의 일례의 개략적인 도면이고, 우측은 장치의 전방 측면이다.
화상 형성 장치(2)는 대체로 수평선 내에서 규칙적인 간격으로 배열된 4개의 프로세스 카트리지(10)가 탑재되고, 카트리지들은 각각 옐로우 컬러 화상 형성(10Y), 마젠타 컬러 화상 형성(10M), 시안 컬러 화상 형성(10C) 및 검정색 컬러 화상 형성(10K)을 위한 것이다.
카트리지(10)는 대체로 그의 중심부에 배치된 드럼형 전자 사진 감광 부재(18: 화상 담지 부재, 감광 드럼)를 포함하고, 감광 드럼 둘레에, 1차 대전기(19), 현상 장치(30) 및 드럼 세척 장치(31)가 제공된다.
감광 드럼(18)에 대향하여, 전사 롤러(20: 전사 수단)가 제공된다. 레이저 노광 장치(11)가 1차 대전기(19)와 현상 장치(30) 사이의 부분 아래에 배치된다.
1차 대전기(19: 1차 대전 수단)가 (도시되지 않은) 대전 바이어스 전압원으로부터 인가되는 대전 바이어스 전압에 의해 감광 드럼(18)의 표면을 소정의 음극 극성으로 균일하게 대전시킨다.
현상 장치(30)는 내부에 토너를 담고, 토너 화상 내로 토너를 적층시킴으로써 감광 드럼(18) 상에 형성된 정전 잠상을 현상(가시화)하도록 기능한다. 각각의 현상 장치는 감광 드럼에 대향되어 현상 구역으로 현상제를 운반하기 위한 현상 슬리브(30a: 현상제 운반 부재)와, 토너를 교반하고 공급하기 위한 스크루(30b: 토너 공급 수단)를 포함한다. 이 실시예에서, 현상제는 토너 및 운반체 입자(carrier particles)를 포함한다(2개 성분 토너).
전사 롤러(20: 1차 전사 수단)가 중간 전사 벨트 유닛(12) 내에 배치되고, 감광 드럼(18)에 대향되어 압박된다.
드럼 세척 장치(31)는 감광 드럼(18)으로부터의 1차 전사 작업 이후에 남는 미전사 토너를 제거하기 위한 세척 블레이드 등을 포함한다.
중간 전사 벨트 유닛(12)은 중간 전사 벨트(12a: 중간 전사 부재), 2차 전사 대향 롤러로서 기능하는 구동 롤러(71) 등을 포함하고, 구동 롤러(71)는 2차 전사 롤러(32)에 대향 배치된다.
전사 재료(P)의 공급 방향에 대한 2차 전사 롤러(32)의 하류에, 정착 롤러(41) 및 가압 롤러(40)를 가지며, 대체로 수직인 시트 경로를 갖는 정착 장치가 배치된다.
노광 장치(11)는 화상 정보를 표시하는 시계열 전기 디지털 화소 신호에 대응하는 광을 방출하는 레이저 발광 수단과, 다각형 렌즈와, 반사 거울 등을 포함한다. 각각의 감광 드럼(18)을 노광시킴으로써, 정전 잠상이 화상 정보에 대응하는 각각의 컬러에 대해, 1차 대전기(19)에 의해 대전된 각각의 감광 드럼(18)의 표면 상에 형성된다.
카트리지(10) 및 중간 전사 벨트 유닛(12)은 화상 형성 장치(2)의 주 조립체보다 짧은 사용 수명을 갖고, 그러므로 이들은 주 조립체를 주 조립체의 사용 수명의 종료 시까지 사용하기 위해 교환되어야 한다. 시트 배출 트레이(44) 및 중간 전사 벨트 유닛(12)은 도4에 도시된 바와 같이, 장치를 개폐하기 위해 화상 형성 장치의 주 조립체에 대해 이동 가능한 유닛[상부 도어 유닛(101)]으로 구성된다. 이러한 구조는 카트리지(10) 및 중간 전사 벨트 유닛(12)의 교환을 용이하게 하는데 효과적이다. 이러한 구조에서, 상부 도어 유닛(101)은 [도4의 화살표(A)의 방향으로] 상방으로 개방되고, 카트리지(10) 및 중간 전사 벨트 유닛(12)은 쉽게 주 조립체로부터 제거되고 그에 장착될 수 있어서, 유지, 보수 특성을 개선한다. 카트리지는 감광 드럼(18)의 축에 대해 대체로 직교하는 방향으로 장착 및 장착 해제된다.
도1에 도시된 바와 같이, 장치의 주 조립체의 측판(300, 301)은 각각 안내 부재(61: 61Y, 61M, 61C, 61K)를 구비한다. 프로세스 카트리지의 장착 중에, 프로세스 카트리지는 프로세스 카트리지(10)의 하부 표면에 제공된 경사 표면(10a)에서 안내 부재(61) 상에서 활주한다. 도5에서, (사용자의 시선과 동일한) 이러한 사시도의 시선의 방향은 카트리지의 장착 및 장착 해제 시의 카트리지의 이동선 및 안내부(61)가 각도를 이루어 연장되는 방향과 대체로 동일하다. 카트리지의 장착 시에, 카트리지의 무게가 본질적으로 이용되어, 장착 작업을 쉽게 만든다. 도3 및 도4에 도시된 구조의 예에서, 화상 형성 장치의 주 조립체의 노광 수단[이 예에서, 레이저 노광 장치(11)]이 카트리지 아래에서 대체로 수직으로 배치되고, 전사 수단[중간 전사 벨트(12)]은 상부 위치에 배치된다. 이러한 구조에서, 본 발명의 장점이 더욱 향상된다.
도5 내지 도8을 참조하여, 프로세스 카트리지(10)의 입력 방법에 대한 구동 이 설명될 것이다.
도5는 사시도이고, 도6은 드럼 기어의 이동 구조를 도시하고, 도7은 프로세스 카트리지(10)의 구조를 도시하고, 도8은 주 조립체의 전방 측면으로부터 본 주 조립체의 장치의 단면도이다.
도5에 도시된 바와 같이, 프로세스 카트리지는 좌측판(300)과 우측판(301) 사이에 위치되고, 좌측판(300)은 구동 유닛(500)에 장착된다.
도6은 드럼을 구동하기 위한 구조를 도시한다. 드럼 기어(210: 화상 담지 부재 구동력 출력부)가 구동 유닛(500) 내에 제공되어 감광 드럼(18)에 회전 구동을 전달한다. 드럼 기어(210)는 방향(Z, Z1)으로 이동 가능하다. 프로세스 카트리지가 교환될 때, 드럼 기어는 방향(Z1)으로 이동하고, 주 조립체가 작업 중일 때, 드럼 기어는 방향(Z)으로 이동한다.
드럼 기어(210)는 예를 들어, 드럼 기어(210)와 맞물릴 수 있는 쐐기 형태의 도시되지 않은 활주 레버에 의해 Z 및 Z1 방향으로 이동된다. 맞물림을 위해, 도6의 (b)의 드럼 기어(210) 상에 제공된 경사 표면(M)이 사용 가능하여, 활주 레버의 쐐기의 자유 단부가 활주하여 경사 표면(M)에 맞물릴 때, 드럼 기어는 방향(Z)으로 후퇴한다. 도6의 (a)에서, 활주 레버는 드럼 기어(210)와 베어링(230) 사이에서 드럼 기어(210)에 맞물리고, 도6의 (b)에서, 활주 레버는 후퇴 위치에 있다.
좌측판(300) 상에서, U-형상 홈(303: 카트리지를 위한 위치 설정부)이 드럼 기어에 대향하는 위치로 연장된다. 다른 한편으로, 감광 드럼 샤프트는 감광 드럼을 회전 가능하게 지지하고, U-홈(303)과 맞물리기 위한 크기를 갖는 베어링(201: 화상 담지 부재 지지 부재) 내로 억지 끼워 맞춤된다. 그러므로, 프로세스 카트리지가 소정의 위치에 설치될 때, 감광 드럼(18)의 발생선과 드럼 기어의 발생선이 정렬되고, 그러므로 구동력은 Z 방향으로의 드럼 기어의 활주 이동에 의해서만 전달 가능하게 된다.
모터(240: 구동원)로부터 전달되는 회전 구동력은 구동 전달 기어(211)를 통해 드럼 기어(210)로 전달되고, 감광 드럼 샤프트(541) 내로 억지 끼워 맞춤된 핀(202)을 통해 드럼 기어(210) 상에 제공된 맞물림부(210a)로부터 감광 드럼(18)으로 입력된다. 감광 드럼 샤프트(541) 및 핀(202)은 화상 담지 부재 구동력 입력부를 구성한다.
이러한 구조에서, 전술한 종래 기술의 구조와 대조적으로, 비틀린 다각형 프리즘 돌출부 및 구멍에 의한 드럼 샤프트 축과 결합 축 사이의 정렬 기능은 확실하게 사용되지 않고, 회전 구동 전달이 주로 사용된다. 프로세스 카트리지의 위치 설정에 대해, 도6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 측판(300) 내의 U-형상 홈(303)의 바닥(금속판으로 충분한 단부)이 베어링(201)에 의해 맞닿고, 프로세스 카트리지의 하향 이동은 정지되지만, 상향 이동(카트리지 장착 해제 방향)은 제한되지 않아서, 유격이 있다. 결합이 맞물린 상태에서, 도6의 (b)에 도시된 바와 같이, 프로세스 카트리지(10)는 카트리지 장착 해제 방향으로 유격을 가지고 장착된다. 도6의 (b)의 선 E-E를 따라 취한 도면인 도6의 (c)로부터 이해되는 바와 같이, 핀(202)은 드럼 기어 맞물림부(210a)의 홈으로 들어가 드럼 기어 맞물림부(210a)에 맞물리고, 감광 드럼(18)은 드럼 기어 맞물림부(210a)와 드럼 샤프 트(541) 사이에 제공된 범위(δ) 내에서 이동 가능하고, 결합 맞물림 이전의 상태와 유사하게, 유격이 제공된다. δ는 이러한 실시예에서 100 ㎛ 이상이다. 그러므로, 유격은 드럼 샤프트(541)의 회전축에 대해 직교하는 방향에 대해 200 ㎛ 이상이다. 이러한 유격의 선택은 감광 드럼에 대한 구동 전달 연결 시에 드럼 기어 맞물림부(210a)와 드럼 샤프트(541) 사이의 매끄러운 맞물림을 달성하기 위한 것이다. 더 부드러운 맞물림을 위해, δ는 250 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 그러한 경우, 유격은 드럼 샤프트(541)의 회전축에 대해 직교하는 방향에 대해 500 ㎛ 이상이다.
드럼 기어 맞물림부(210a)의 홈과 핀(202)은 회전 방향으로만 맞물리며, 따라서 추력이 구동 전달부 내에서 감광 드럼의 축방향으로 실질적으로 생성되지 않는다. [드럼 기어(210)가 헬리컬 기어일 때, 추력은 헬리컬 기어와 구동 전달 기어(211) 사이의 맞물림에 의해 축방향으로 생성되지만, 본 발명에서, 이러한 실시예는 비틀리지 않은 홈과 핀(202) 사이의 맞물림을 채용하고, 그러므로 추력이 생성되지 않는다.]
전술한 종래 기술의 비틀린 다각형 프리즘 돌출부와 비틀린 구멍 사이의 맞물림의 경우에, 감광 드럼은 장치의 주 조립체측의 내부를 향해 당겨지고, 이에 의해 감광 드럼(18)의 축 방향으로의 유격이 제거된다. 본 발명의 실시예에서, 도7에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 감광 드럼(18)에 고정된 드럼 샤프트(540)를 포함하는 프로세스 카트리지(10)의 프레임(545)은 유격이 없이 감광 드럼의 종방향으로 멈춤 링(544, 543: 이동 조절 부재)들에 의해 개재되고, 이에 의해 감광 드 럼(18)의 축 방향으로의 유격이 제거될 수 있다.
현상 장치 구동 구조가 설명될 것이다. 도8은 감광 드럼(18)이 주로 카트리지의 상반부 내에 배치되고, 1차 대전기(19), 현상 장치(30) 및 드럼 세척 장치(31)가 주로 카트리지의 하반부 내에 배치된, 프로세스 카트리지[10(A)]를 도시한다. 현상 장치는 현상 슬리브(30a)와, 공급되는 토너를 순환시키기 위한 공급 스크루(30b)를 포함한다. 카트리지는 구동력을 현상 슬리브(30a) 또는 공급 스크루(30b)에 전달하기 위해 일 단부에 제공된 현상 장치 기어(230: 현상 장치 구동력 입력부)를 더 포함한다. 다른 한편으로, 화상 형성 장치의 주 조립체측은 최적의 백래시로 현상 장치 기어(230)와 맞물리기 위한 구동 기어(102: 현상 장치 구동력 출력부)를 포함하여, 회전 구동력이 구동원으로부터 기어 트레이를 통해 스크루로 전달된다. 도시되지 않은 모터(구동 수단)의 출력이 현상 장치 구동 기어로 전달된다. 구동 수단은 구동 모터(240)로부터 구동력을 받을 수 있다.
도8은 프로세스 카트리지(10)가 주 조립체(B)에 장착된 후의 프로세스 카트리지(10)를 도시하고, 카트리지로의 구동 전달 경로는 감광 드럼(18)의 축 방향으로의 입력을 위한 드럼 구동 경로와, 카트리지의 하부로부터 기어를 통한 입력을 위한 현상 장치 구동 경로를 포함한다. [1차 대전기(19)는 드럼(18)에 의해 구동되고, 드럼 세척 장치(31)는 카트리지 내로 분기된 드럼 구동력에 의해 구동된다.]
이러한 실시예에서, 도6과 관련하여 설명된 바와 같은 드럼 구동 전달부 내의 드럼을 제한하는 힘이 없다. 그러므로, 도8에 도시된 바와 같은 상태에서, 카트리지는 비구동 상태 및 구동 상태에서 상방으로 이동될 수 있다. 그러므로, 카 트리지를 고정시키기 위한 래치 스프링 등이 제공되지 않고, 따라서 프로세스 카트리지(10)가 장치의 주 조립체 내로 장착될 때 부하가 실질적으로 생성되지 않는다. 또한, 프로세스 카트리지가 취출될 때, 드럼 기어(210)는 결합을 취소하기 위해 단순히 축방향으로 이동되고, 프로세스 카트리지의 제거를 위해 결합 또는 드럼 기어(210)를 회전시킬 필요가 없어서, 요구되는 구조가 최소화된다.
스프링 래치 등이 프로세스 카트리지(10)의 주 조립체 내로의 장착을 대략적으로 안내하기 위해 장치의 주 조립체측 내에서 (위치 설정 수단이 아닌) 대략적인 안내부로서 제공될 수 있다. 이러한 래치가 사용될 때, 래치력은 양호한 프로세스 카트리지 제거 특성의 관점에서 약 수 N(수 백 gf)이고, 이러한 압박력은 작아서 프로세스 카트리지의 상향 이동성이 영향을 받지 않는다.
위치 설정 및 지지 수단인, 카트리지 내의 현상 장치 기어(230) 및 화상 형성 장치의 주 조립체 내의 구동 기어(102)가 설명될 것이다.
다시 도1을 참조하면, 화상 형성 장치에 대한 프로세스 카트리지(10)의 장착 과정이 도시되어 있으며, 도2는 프로세스 카트리지(10)의 구동 배열을 도시한다.
도1에서, 좌측판(300)은 드럼 샤프트 상에 억지 끼워 맞춤된 베어링(201)에 대체로 맞물려서 그를 안내하기 위한 U-형상 홈(303)을 구비하고, U-형상 홈(303)은 맞닿음부(70: 위치 설정부)를 갖는다. 맞닿음부(70)는 베어링(201)의 외측 주연부의 일부를 따르는 구성을 갖는다. 도2에서, 카트리지 내에 제공된 현상 장치 기어(230)는 화살표(Y)에 의해 표시된 카트리지 삽입 방향에 대해 감광 드럼(18)의 선단부에 제공된다. 장치의 주 조립체측은 프로세스 카트리지의 단부에서 유격을 억제하기 위한 카트리지 조절 부재(311)를 구비한다. 이러한 배열에 의해, 주 조립체측 내의 구동 기어(102) 및 다른 부재는 감광 드럼(18)과 간섭하지 않고, 따라서 카트리지의 장착 특성은 영향을 받지 않는다. 도2에 도시된 배열에서, 구동력이 현상 장치 기어(230)로 전달될 때, 맞물림 압력각(Xa)의 방향은 삽입 방향에 접근하고, 따라서 구동 기어(102)를 구동하기 위한 힘은 프로세스 카트리지(10)를 하부측으로부터 주 조립체의 내부를 향해 후퇴시키는데 유효하고, 카트리지의 베어링(201)은 주 조립체 좌측판(300) 내에 형성된 U-홈(303)을 따라 맞닿음부(70)로 압박되어 프로세스 카트리지를 바르게 위치시킨다.
현상 장치 기어(230)와 구동 기어(102) 사이에 형성된 각도는 양호한 위치 설정 작업을 위한 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 도2의 (a)에서, 카트리지 삽입 방향인 화살표(Y) 방향은 압력각의 방향[도2의 (a)의 X(a) 방향]으로의 힘의 방향(N)과 대체로 동일하고, 이에 의해 카트리지 삽입 방향과 직교하는 방향으로의 성분은 매우 작다. 그러므로, 외부력이 프로세스 카트리지에 인가될 때, 카트리지를 상승시키는 방향으로의 외부력은 힘[X(a)]에 의해 감소되고, 외부력이 구동 기어[102(a)] 및 현상 장치 기어(230)의 축들 사이의 거리를 확장시키는 방향으로 인가될 때, 제한 부재(311)는 확장을 제한한다. 그러나, 외부력이 축들 사이의 거리를 감소시키는 방향일 때, 거리의 감소를 방지하는 수단이 없다. 결과적으로, 현상 장치 기어(230) 및 구동 기어(102)는 기어 톱니의 하부에서 서로에 대해 맞닿고, 이는 화상을 열화시키기 쉽다.
도2의 (b)의 예에서, 화살표(Y)에 의해 표시된 카트리지 삽입 방향 및 힘이 인가되는 맞물림 압력각의 방향[N: 도2의 (b)의 X(b)]은 소정의 각도[θ(b)]를 형성한다. 이 경우, 카트리지 삽입 방향에 대해 직교하는 방향으로의 성분(N2)은 X(b)·sinθ(b)이고, 45°≥θ(b)≥20°의 범위 내에서, 소정의 적절한 힘이 삽입 방향으로의 성분(N1)을 초과하지 않는 범위 내에서 제공되어, 장착 방향의 제한 및 기어간 거리의 안정화가 달성된다. 예를 들어, 외부력이 구동 기어[102(b)]와 현상 장치 기어(230) 사이의 거리를 감소시키는 방향으로 인가되더라도, N2[X(b)·sinθ(b)]는 외부력을 소거하는데 유효하고, 진동 등이 방지될 수 있고, 따라서 배열 각도는 도2의 (a)에 도시된 배열보다 더 양호하다. θ가 45°를 초과하면, 삽입 방향으로의 조절력[N1: X(b)·cosθ(b)]이 작아서, 삽입 방향의 조절이 충분하지 않다.
다시 도1을 참조하여, 프로세스 카트리지(10)의 장착 과정이 상세하게 설명될 것이다. (A)는 프로세스 카트리지(10)의 장착이 시작되는 위치를 도시한다. 그 다음, 프로세스 카트리지(10)는 안내 부재(61)를 따라 카트리지의 무게를 이용하여 하강된다. (B)에 도시된 위치에서, 드럼 샤프트 상의 베어링(201)은 주 조립체의 좌측판(300) 내의 U-형상 홈 내로 맞물려서, 장치의 주 조립체의 전후 방향으로의 카트리지의 위치를 결정한다. 카트리지는 구동 기어(102) 및 현상 장치 기어(230)가 서로 맞물리게 되는 위치로 더 하향 진행된다 (이 때, 대략적인 안내부의 래치의 약한 압박력이 이용될 수 있다). 이러한 지점까지의 과정에서, 프로세스 카트리지의 장착 작용에 대한 방해가 거의 없고, 따라서 조작이 부드럽다. 회전 구동력이 현상 장치 기어로 전달될 때, 프로세스 카트리지(10)는 맞닿음부(70) 에 의해 결정된 소정의 위치로 당겨지고, 화상 형성 작업 중에, 구동력은 현상 장치 기어(230)로 연속적으로 전달된다. 따라서, 프로세스 카트리지(10)는 올바른 위치에 유지된다.
프로세스 카트리지(10) 내에 제공된 현상 수단을 구동하기 위한 부하 토크가 클 때, 당김력이 커서, 프로세스 카트리지(10)는 큰 힘에 의해 위치되어 유지된다. 또한, 0.8 내지 1.0의 범위 내의 모듈을 선택함으로써, 기어들은 프로세스 카트리지(10)가 구동력의 입력 시작 이전에 일정 정도로 상승되더라도, 서로 확실하게 맞물릴 수 있다.
전술한 구조에서, 프로세스 카트리지와 화상 형성 장치의 주 조립체 사이의 고도로 정확한 위치 설정 및 위치 유지가 간단하며 저비용인 구조에 의해 달성된다.
전술한 실시예에서, 중간 전사 벨트 유닛(12) 및 카트리지(10) 내의 감광 드럼(18)에 의해 제공되는 1차 전사 표면은 정착 장치의 수준, 노광 장치(11)의 크기를 고려하여 당업자에 의해 적절하게 결정될 수 있는 각도로 경사지거나, 또는 배열이 수평일 수 있다 (경사지지 않음).
상기 실시예에서는, 핀(202), 및 이 핀(202)과 맞물릴 수 있는 홈을 갖는 드럼 맞물림부(210a)를 가지며, 감광 드럼에 구동력을 전달하기 위한 구동 전달 메커니즘을 전술하였다. 그러나, 본 발명은 이러한 구조로 제한되지 않고, 유격이 프로세스 카트리지의 장착 및 장착 해제 방향으로 제공되면, 다른 구조가 사용 가능하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 프로세스 카트리지와 화상 형성 장치의 주 조립체 사이의 고도로 정밀한 위치 설정이 간단한 구조에 의해 달성될 수 있는, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명은 본원에서 개시되는 구조를 참조하여 설명되었지만, 설명된 세부 사항으로 구속되지 않고, 본 출원은 개선의 목적 또는 다음의 청구범위의 범주 내에 포함될 수 있는 변형 또는 변화를 포함하도록 의도되었다.

Claims (14)

  1. 화상 형성 장치의 주 조립체에 착탈식으로 장착 가능한 프로세스 카트리지이며,
    화상 담지 부재와,
    상기 화상 담지 부재를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재와,
    상기 화상 담지 부재 상에 형성된 정전 화상을 현상제로 현상하는 현상 장치와,
    화상 형성 장치의 주 조립체로부터의 화상 담지 부재 구동력 출력부로부터 상기 화상 담지 부재를 회전시키기 위한 구동력을 받기 위한 화상 담지 부재 구동력 입력부와,
    화상 형성 장치의 주 조립체의 현상 장치 구동력 출력부로부터 상기 현상 장치를 구동하기 위한 구동력을 받기 위한 현상 장치 구동력 입력부를 포함하고,
    구동력이 상기 화상 담지 부재 구동력 출력부로부터 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부로 입력될 때, 상기 화상 담지 부재 구동력 출력부 및 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부는 상기 프로세스 카트리지의 장착 및 장착 해제 방향으로 유격을 가지게 서로 맞물리고,
    구동력이 상기 현상 장치 구동력 출력부로부터 상기 현상 장치 구동력 입력부로 입력될 때, 상기 지지 부재는 주 조립체에 대한 상기 프로세스 카트리지의 위치 설정을 위한 위치 설정부를 향해 압박되는 프로세스 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    구동력은 상기 현상 장치 구동력 출력부의 구동력 출력 기어와 상기 현상 장치 구동력 입력부의 구동력 입력 기어 사이의 맞물림에 의해 상기 현상 장치 구동력 입력부로 입력되고,
    구동력이 입력될 때, 상기 구동력 출력 기어와 상기 구동력 입력 기어 사이의 맞물림에 의해 제공되는 상기 프로세스 카트리지에 대한 맞물림 압력각의 방향으로의 힘(N)은 상기 프로세스 카트리지의 장착 방향으로의 힘 성분(N1) 및 상기 프로세스 카트리지의 장착 방향에 대해 직교하는 방향으로의 힘 성분(N2)을 갖고,
    힘 성분(N1, N2)들은 다음을 만족시키는 프로세스 카트리지.
    N1 ≥ N2
  3. 제2항에 있어서, 맞물림 압력각의 방향과 장착 방향 사이에 형성되는 각도는 20°이상 45°이하인 프로세스 카트리지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 현상 장치 구동력 입력부는 상기 프로세스 카트리지의 장착 방향에 대해 상기 프로세스 카트리지 내의 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부의 하류에 배치되는 프로세스 카트리지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부는 상기 화상 담지 부재의 회전축 상에 제공되는 핀을 포함하고, 상기 화상 담지 부재 구동력 출력부는 유격을 가지고 상기 핀과 결합 가능한 홈을 가지는 결합부를 포함하고, 상기 핀 및 상기 결합부는 구동력 전달 작동 중에 상기 화상 담지 부재의 회전축 방향으로 힘이 생성되지 않도록 서로 결합되는 프로세스 카트리지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화상 담지 부재를 지지하기 위한 프레임과,
    상기 프레임에 대해 상기 화상 담지 부재의 회전축의 방향으로의 상기 화상 담지 부재의 이동을 조절하기 위한 조절 부재를 더 포함하는 프로세스 카트리지.
  7. 삭제
  8. 화상 형성 장치이며,
    화상 담지 부재, 상기 화상 담지 부재를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재 및 상기 화상 담지 부재 상에 형성된 정전 화상을 현상제로 현상하는 현상 장치를 포함하는 프로세스 카트리지를 착탈식으로 장착하기 위한 프로세스 카트리지 장착부와,
    상기 화상 형성 장치에 대해 상기 프로세스 카트리지를 위치 설정하기 위한 위치 설정부와,
    상기 화상 담지 부재 상에 정전 화상을 형성하기 위한 정전 화상 형성 장치와,
    상기 프로세스 카트리지 내에 제공된 화상 담지 부재 구동력 입력부로 상기 화상 담지 부재를 회전시키기 위한 구동력을 전달하기 위한 화상 담지 부재 구동력 출력부와,
    상기 프로세스 카트리지 내에 제공된 현상 장치 구동력 입력부로 상기 현상 장치를 구동하기 위한 구동력을 전달하기 위한 현상 장치 구동력 출력부를 포함하고,
    상기 화상 담지 부재 구동력 출력부로부터 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부로 구동력이 입력될 때, 상기 화상 담지 부재 구동력 출력부 및 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부는 상기 프로세스 카트리지의 장착 및 장착 해제 방향으로 유격을 가지게 서로 맞물리고,
    구동력이 상기 현상 장치 구동력 출력부로부터 상기 현상 장치 구동력 입력부로 입력될 때, 상기 지지 부재는 위치 설정부를 향해 압박되는 화상 형성 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    구동력은 상기 현상 장치 구동력 출력부의 구동력 출력 기어와 상기 현상 장치 구동력 입력부의 구동력 입력 기어 사이의 맞물림에 의해 상기 현상 장치 구동력 입력부로 입력되고,
    구동력이 입력될 때, 상기 구동력 출력 기어와 상기 구동력 입력 기어 사이의 맞물림에 의해 제공되는 상기 프로세스 카트리지에 대한 맞물림 압력각의 방향으로의 힘(N)은 상기 프로세스 카트리지의 장착 방향으로의 힘 성분(N1) 및 상기 프로세스 카트리지의 장착 방향과 직교하는 방향으로의 힘 성분(N2)을 갖고,
    힘 성분(N1, N2)들은 다음을 만족시키는 화상 형성 장치.
    N1 ≥ N2
  10. 제9항에 있어서, 맞물림 압력각의 방향과 장착 방향 사이에 형성되는 각도는 20°이상 45°이하인 화상 형성 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 현상 장치 구동력 입력부는 상기 프로세스 카트리지의 장착 방향에 대해 상기 프로세스 카트리지 내의 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부의 하류에 배치되는 화상 형성 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 화상 담지 부재 구동력 입력부는 상기 화상 담지 부재의 회전축 상에 제공되는 핀을 포함하고, 상기 화상 담지 부재 구동력 출력부는 유격을 가지고 상기 핀과 결합 가능한 홈을 가지는 결합부를 포함하고, 상기 핀 및 상기 결합부는 구동력 전달 작동 중에 상기 화상 담지 부재의 회전축 방향으로 힘이 생성되지 않도록 서로 결합되는 화상 형성 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세스 카트리지는,
    상기 화상 담지 부재를 지지하기 위한 프레임과,
    프레임에 대해 상기 화상 담지 부재의 회전축의 방향으로의 상기 화상 담지 부재의 이동을 조절하기 위한 조절 부재를 더 포함하는 화상 형성 장치.
  14. 삭제
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