KR19980025032A - 프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치 - Google Patents

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KR19980025032A
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아쯔시 누마가미
가쯔노리 요꼬야마
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미따라이 후지오
캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 전자 사진 화상 형성 장치의 주 조립체에 탈착 가능하게 장착할 수 있는 프로세스 카트리지에 있어서, 주 조립체는 모터와, 모터로부터 구동력을 받는 주 조립체측 기어와, 기어와 대체로 동축인 비틀림 없는 구멍을 포함하고, 프로세스 카트리지는 전자 사진 감광 드럼과, 감광 드럼 상에 작동 가능한 프로세스 수단과, 구멍과 결합가능한 비틀림 없는 돌기를 포함하고, 돌기는 감광 드럼의 종방향 단부에 제공되며, 상기 구멍 및 돌기가 상호 결합된 상태에서 주 조립체측 기어가 회전하면 회전 구동력이 구멍과 돌기간의 결합을 통해 기어로부터 감광 드럼에 전달되는 프로세스 카트리지를 제공한다.

Description

프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치
본 발명은 프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.
여기서, 전자 사진 화상 형성 장치는 전자 사진 화상 형성 프로세스를 사용하여 기록 재료 상에 화상을 형성시킨다. 전자 사진 화상 형성 장치의 실예는 전자 사진 복사기, 전자 사진 프린터(레이저 비임 프린터, LED 프린터 등), 팩시밀리 장치 및 워드 프로세서 등을 포함한다.
프로세스 카트리지는 전자 사진 감광 부재 및 대전 수단, 현상 수단 또는 세척 수단을 일체식으로 포함하고, 화상 형성 장치의 주 조립체에 대해 탈착 가능하게 장착된다. 전자 사진 감광 부재와 대전 수단, 현상 수단 및 세척 수단 중 적어도 하나를 일체식으로 포함한다. 다른 실예로서, 전자 사진 감광 부재 및 적어도 현상 수단을 포함할 수 있다.
전자 사진 화상 형성 프로세스를 사용하는 전자 사진 화상 형성 장치에서는, 전자 사진 감광 부재 및 상기 전자 사진 감광 부재 상에 작동 가능한 프로세스 수단을 포함하고, 화상 형성 장치(프로세스 카트리지형)의 주 조립체에 하나의 유닛으로서 탈착 가능하게 장착할 수 있는 프로세스 카트리지가 사용된다. 이 프로세스 카트리지형에 의해, 수리공의 의존하지 않고도 사용자가 효과적으로 장치의 유지 보수를 효과적으로 수행할 수 있다. 따라서, 프로세스 카트리지형은 현재 전자 사진 화상 형성 장치에서 광범위하게 사용되고 있다.
본 발명은 이러한 프로세스 카트리지를 보다 향상시키기 위한 것이다.
프로세스 카트리지형의 감광 부재용 구동 시스템은 미국 특허 제4,829,335호 및 제5,023,660호에 개시되어 있다.
따라서, 본 발명의 주요 목적은 화상 형성 장치의 주 조립체로부터 프로세스 카트리지를 제거할 때의 조작성이 향상된 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구동력을 전달하여야 하는 결합 위치와 구동력을 전달하지 않아야 하는 비결합 위치에 있는 커플링 기구가 제공된 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 감광 드럼이 구동력의 받을 때에 대체로 정렬(중심 설정)될 수 있는 것을 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
발명의 또 다른 목적은 비틀림 없는 돌기와 비틀림 없는 구멍간의 결합에 의해 전자 사진 화상 형성 장치로 구동력을 전달하는 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 프로세스 카트리지를 장치의 주 조립체에 장착할 때 프로세스 카트리지가 감광 드럼의 종방향으로 정확하게 위치되는 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 프로세스 카트리지를 장치의 주 조립체에 장착할 때 프로세스 카트리지를 감광 드럼의 종방향으로 가압하는 탄성 부재가 제공된 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 장점들은 첨부 도면과 관련하여 행해진 본 발명의 양호한 실시예에 대한 다음 설명을 고려하면 보다 명백해질 것이다.
도1은 전자 사진 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 주 조립체의 프로세스 카트리지 수용부를 도시한 외부 사시도.
도10은 도1의 장치의 주 조립체의 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 제1 실시예에 따른 드럼 플랜지(구동력 전달부)의 사시도.
도15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 감광 드럼의 사시도.
도16은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 측면 축 커플링부의 사시도.
도17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로세스 카트리지와 전자 사진 화상 형성 장치의 주 조립체에 사용된 축 커플링의 사시도.
도18은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 사진 화상 형성 장치의 주 조립체에 제공된 구동 시스템의 단면도.
도19는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로세스 카트리지에 제공된 축 커플링 부재와 장치의 주 조립체에 제공된 축 커플링 부재의 사시도.
도20은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로세스 카트리지에 제공된 커플링과 장치의 주 조립체에 제공된 축 커플링 부재의 사시도.
도21은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 주 조립체의 커플링부와 커버의 종단면도.
도22는 본 발명의 일 실시예에 따른 암형 커플링 축의 구조의 측면도.
도23은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치의 주 조립체에 대해 프로세스 카트리지를 착탈할 때의 암형 커플링 축 둘레의 구조를 도시한 측면도.
도24a 및 도24b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수형 커플링 돌기 및 리세스의 축에 수직인 평면을 따라 취해진 단면도.
도25는 본 발명의 다른 실시예에 의한 커플링 돌기 및 커플링 리세스의 사시도.
도26은 장치의 주 조립체에 제공된 판 스프링의 사시도.
도27은 장치의 주 조립체에 제공된 판 스프링의 측면도.
도28은 프로세스 카트리지에 제공된 판 스프링의 사시도.
도29는 프로세스 카트리지에 제공된 판 스프링의 측면도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 광학 시스템
2 : 기록 매체
3 : 반송 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 : 주 조립체
16 : 안내 부재
17, 21 : 리세스부
18 : 드럼 셔터 조립체
19 : 아암부
20 : 구멍
22 : 결합 부재
A : 전자 사진 화상 형성 장치
B : 프로세스 카트리지
C : 세척 유닛
D : 화상 현상 유닛
이후에, 본 발명의 실시예들은 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
다음은 본 발명의 양호한 실시예들을 설명한다. 이하의 설명에서, 프로세스 카트리지(B)의 폭 방향은 프로세스 카트리지(B)를 화상 형성 장치의 주 조립체에 대해 착탈하거나, 기록 매체가 반송되는 방향과 일치하는 방향을 의미한다. 프로세스 카트리지(B)의 길이 방향은 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14)에 대해 착탈하는 방향과 교차(대체로, 수직)하는 방향을 의미한다. 상기 방향은 기록 매체의 표면에 평행하고, 기록 매체가 반송되는 방향과 교차(대체로, 수직)한다. 또한, 좌측 또는 우측은 상부에서 보았을 때 기록 매체가 반송되는 방향에 대한 좌측 또는 우측을 의미한다.
도1은 본 발명을 실시하는 전자 사진 화상 형성 장치(레이저 비임 프린터)의 전체적인 구조를 도시한 수직 단면도이고, 도2는 그 외부 사시도이고, 도3 내지 도8은 본 발명을 실시하는 프로세스 카트리지의 도면이다. 구체적으로, 도3은 프로세스 카트리지의 단면도이고, 도4는 프로세스 카트리지의 외부 사시도이고, 도5는 프로세스 카트리지의 우측면도이고, 도6은 프로세스 카트리지의 좌측면도이고, 도7은 프로세스 카트리지를 상부 좌측 방향에서 본 사시도이고, 도8은 프로세스 카트리지를 저부 좌측 방향에서 본 사시도이다. 이하의 설명에서, 프로세스 카트리지(B)의 상부 표면은 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주 조립체(14) 내에 있을 때 상방으로 향한 표면을 의미하고, 저부 표면은 하방으로 향한 표면을 의미한다.
전자 사진 화상 형성 장치(A) 및 프로세스 카트리지(B)
먼저, 도1 및 도2를 참조하여 본 발명을 실시하는 전자 사진 화상 형성 장치로서의 레이저 비임 프린터(A)에 대해 설명한다. 도3은 또한 본 발명을 실시하는 프로세스 카트리지의 단면도이다.
도1을 참조하면, 레이저 비임 프린터(A)는 전자 사진 화상 형성 프로세스를 통해 기록 매체(예를 들어, 기록 용지, OHP 용지 및 직물) 상에 화상을 형성하는 장치이다. 이 장치는 드럼 형태인 전자 사진 감광 드럼(이후로는 감광 드럼이라 함) 상에 토너 화상을 형성한다. 구체적으로, 감광 드럼은 대전 수단의 사용으로 대전되고, 목표 화상의 화상 데이터로 변조된 레이저 비임이 광학 수단으로부터 감광 드럼의 대전된 주연면 상에 투사되어 화상 데이터에 따른 잠상을 상기 표면 상에 형성한다. 이 잠상은 현상 수단에 의해 토너 화상으로 현상된다. 한편, 급지 카세트(3a)에 배치한 기록 매체(2)는 토너 화상 형성과 동시에 픽업 롤러(3b), 반송기 롤러 쌍(3c, 3d) 및 레지스터 롤러 쌍(3e)에 의해 반전되어 반송된다. 그 다음, 전압이 프로세스 카트리지(B)의 감광 드럼(7) 상에 형성된 토너 화상을 전사하는 수단으로서의 화상 전사 롤러(4)에 인가됨으로써 토너 화상이 기록 매체(2) 상에 전사된다. 그 후, 토너 화상이 전사되어 있는 기록 매체(2)가 안내 반송기(3f)에 의해 정착 수단(5)에 반송된다. 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)에 열 및 압력을 인가해서 기록 매체(2) 상으로 전사된 화상을 기록 매체(2)에 정착시키게 된다. 그 다음, 기록 매체(2)는 계속 반송되고, 배출 롤러 쌍(3g, 3h, 3i)에 의해 반전 통로(3j)를 통해서 분배 트레이(6)에 배출된다. 분배 트레이(6)는 화상 형성 장치(A)의 주 조립체(14)의 상부에 위치한다. 여기서, 피봇식 플래퍼(3k)는 기록 매체(2)를 반전 통로(3j)를 통과시키지 않고 배출하도록 배출 롤러 쌍(3m)과 협동해서 작동할 수 있다는 사실을 주지해야 한다. 픽업 롤러(3b), 반송기 롤러 쌍(3c, 3d), 레지스터 롤러 쌍(3e), 안내 반송기(3f), 배출 롤러 쌍(3g, 3h, 3i) 및 배출 롤러 쌍(3m)은 반송 수단(3)을 구성한다.
한편, 도3 내지 도8을 참조하면, 프로세스 카트리지(B)에서, 감광층(7e)(도11 참조)을 갖춘 감광 드럼(7)은 감광 드럼 대전 수단으로서의 대전 롤러(8)에 전압을 인가함으로써 자체의 표면을 균일하게 대전시키도록 회전된다. 그 다음, 화상 데이터로 변조된 레이저 비임이 광학 시스템(1)으로부터 노광 개구(1e)를 통해 감광 드럼(7) 상으로 투사되어 감광 드럼(7) 상에 잠상을 형성한다. 이와 같이 형성된 잠상은 토너 및 현상 수단(9)을 사용함으로써 현상된다. 구체적으로, 대전 롤러(8)는 감광 드럼(7)을 대전시키도록 감광 드럼(7)에 접촉 상태로 배치된다. 대전 롤러는 감광 드럼(7)의 회전에 의해 회전된다. 현상 수단(9)은 감광 드럼(7) 상에 형성된 잠상이 현상되도록 감광 드럼(7)의 주연면 영역(현상될 영역)에 토너를 공급한다. 광학 시스템(1)은 레이저 다이오드(1a), 다각형 미러(1b), 렌즈(1c), 및 편향 미러(1d)를 포함한다.
현상 수단(9)에서, 토너 용기(11A)에 수용된 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 주연면 상에 형성되도록 회전된다. 감광 드럼(7)의 화상 현상 영역에는 상기 토너층으로부터의 토너가 공급되고, 토너는 잠상을 반사하는 방식으로 감광 드럼(7)의 주연면 상으로 전사되어 잠상을 토너 화상으로서 가시화한다. 현상 블레이드(9d)는 현상 롤러(9c)의 주연면에 부착된 토너의 양을 조정하고, 또 토너를 마찰 전기 대전시키는 블레이드이다. 현상 롤러(9c)에 인접해서 화상 현상 챔버 내에서 토너를 순환 교반시키는 토너 교반 부재(9c)가 회전식으로 배치된다.
감광 드럼(7) 상에 형성된 토너 화상이 토너 화상의 극성과 반대인 극성을 갖는 전압을 화상 전사 롤러(4)에 인가함으로써 기록 매체(2) 상으로 전사된 후에, 감광 드럼(7) 상의 잔류 토너가 세척 수단(10)에 의해 제거된다. 세척 수단(10)은 감광 드럼(7)과 접촉 상태로 배치된 세척 블레이드(10a)를 포함하며, 감광 드럼(7) 상에 잔류하는 토너는 탄성 세척 블레이드(10a)에 의해 긁힘 제거되어 폐 토너 수집기(10b) 내에 수집된다.
프로세스 카트리지(B)는 다음 방식으로 형성된다. 먼저, 토너를 저장하는 토너 용기(토너 저장부)(11A)를 포함하는 토너 챔버 프레임(11)이 화상 현상 롤러(9c) 등의 화상 현상 수단(9)을 수납하는 화상 현상 챔버 프레임(12)에 결합된 다음, 감광 드럼(7), 세척 블레이드(10a) 등의 세척 수단(10), 및 대전 롤러(8)가 장착되게 되는 세척 챔버 프레임(13)이 상기 두 개의 프레임(11, 12)과 결합되어 프로세스 카트리지(B)를 완성하게 된다. 이와 같이 형성된 프로세스 카트리지(B)는 화상 형성 장치(A)의 주 조립체(14)에 제거 가능하게 설치될 수 있다.
프로세스 카트리지(B)에는 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)가 제공된다. 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 위치된다.
다음은 상기 실시예에서의 프로세스 카트리지(B)의 하우징 구조에 대하여 설명한다.
본 실시예의 프로세스 카트리지는 다음 방식으로 형성된다. 먼저, 토너 챔버 프레임(11)과 화상 현상 챔버 프레임(12)을 결합한 다음, 세척 챔버 프레임(13)을 상기 두 개의 프레임(11, 12)에 회전식으로 결합하여 하우징을 완성한다. 이 하우징 내에, 상기 감광 드럼(7), 대전 롤러(8), 현상 수단(9) 및 세척 수단(10) 등을 장착해서 프로세스 카트리지(B)를 완성한다. 이와 같이 형성된 프로세스 카트리지(B)는 화상 형성 장치의 주 조립체(14)에 제공된 카트리지 수용 수단 내에 제거 가능하게 장착할 수 있다.
프로세스 카트리지(B)의 하우징 구조
상술한 바와 같이 본 실시예의 프로세스 카트리지(B)의 하우징은 토너 챔버 프레임(11), 화상 현상 챔버 프레임(12) 및 세척 챔버 프레임(13)을 결합함으로써 형성된다. 다음은 이와 같이 형성된 하우징의 구조에 대해 설명한다.
도3 및 도20을 참조하면, 토너 공급 부재(9b)가 토너 챔버 프레임(11) 내에 회전식으로 장착된다. 화상 현상 챔버 프레임(12) 내에 화상 현상 롤러(9c) 및 현상 블레이드(9d)가 장착되고, 현상 롤러(9c)에 인접해서 화상 현상 챔버 내의 토너를 순환 교반시키는 교반 부재(9c)가 회전식으로 장착된다. 도3 및 도19에서, 화상 현상 챔버 프레임(12) 내에는 로드 안테나(9h)가 장착되어 현상 롤러(9c)에 대체로 평행하게 현상 롤러(9c)의 종방향으로 연장된다. 상기에 설명한 방식으로 구성된 토너 챔버 프레임(11) 및 현상 챔버 프레임(12)은 함께 용접(본 실시예에 있어서는 초음파 용접)되어, 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 주 조립체(14)로부터 제거될 때 또는 제거된 후에 이물질에 접촉하는 것을 방지하기 위해 감광 드럼(7)을 덮는 드럼 셔터 조립체(18)를 갖추고 있다.
도6을 참조하면, 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 반송되는 방향에 대한 상류측 상에는 우측 링크 부재(18c)의 한 단부가 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 현상 수단 기어 홀더(40)의 구멍(40g)에 끼워지고 좌측 링크 부재(18c)의 한 단부는 토너 챔버 프레임(11)의 저부(11b)의 구멍(11h)에 끼워진다. 좌측 및 우측 링크 부재(18c)의 다른 단부들은 기록 매체 반송 방향에 대한 상류측 상에서 셔터 커버(18a)의 대응 종방향 단부들에 부착되어 있다. 링크 부재(18c)는 금속 봉으로 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 종방향 한 단부 상에만 제공되어 있다. 링크 부재(18b)의 한 단부는 링크 부재(18b)가 셔터 커버(18a)에 부착된 위치에서 기록 매체 반송 방향에 대한 하류측 상에서 셔터 커버(18a)에 부착되어 있고, 링크 부재(18b)의 다른 단부는 화상 현상 챔버 프레임(12)의 은못(12d; dowel) 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 주 조립체(14)의 카트리지 수용 공간(S)의 측벽 상에 제공된 고정 접촉 부재(도시 생략)에 접촉하게 되어 드럼 셔터 조립체(18)를 작동시켜 셔터 커버(18a)를 개방하게 된다.
셔터 커버(18a) 및 링크 부재(18b, 18c)로 구성된 드럼 셔터 조립체(18)는 은못(12d) 주위에 끼워진 도시되지 않은 비틀림 코일 스프링으로부터의 압력으로 장착된다. 스프링의 한 단부는 링크 부재(18b)에 고정되고 다른 단부는 화상 현상 챔버 프레임(12)에 고정되어 셔터 커버(18a)가 전사 개구(13n)를 덮도록 하는 방향으로 압력이 발생된다.
도3 및 도12를 다시 참조하면, 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. 구체적으로, 도13에서 화상 현상 챔버 프레임(12)의 양 종방향[현상 롤러(9c)의 축방향] 단부들은 아암부(19)를 갖추고 있는데, 이 아암부는 현상 롤러(9c)에 평행한 둥근 구멍(20)을 구비하고 있다. 한편, 아암부(19)를 수용하기 위한 리세스부(21)는 세척 챔버 프레임(도12)의 각각의 종방향 단부에 제공되어 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 결합 시에, 압축형 코일 스프링(22a)은 코일 스프링의 한 단부가 아암부(19)의 기부로부터 직립한 도시되지 않은 은못 주위에 끼워지고 다른 단부가 세척 챔버 프레임(13)의 리세스부(21)의 상부벽에 대하여 가압된 상태로 두 개의 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. 구체적으로, 도13에서 현상 롤러(9c)의 직경보다 큰 직경을 갖는 롤러(9i)는 현상 롤러(9c)의 각 종방향 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 상부면은 화상 현상 유닛(D) 및 세척 유닛(C)이 일체식으로 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 주연면과 현상 롤러(9c)의 주연면 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)에 압축형 코일 스프링(22a)용으로 스프링 장착부가 제공되는 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 본 실시예에 있어서는 아암부(19)의 기부 인접부를 보강할 필요가 없다.
세척 챔버 프레임(13)과 화상 현상 챔버 프레임(12)을 함께 보유하는 상기에 설명한 구조에 대하여는 나중에 더욱 상세하게 설명한다.
프로세스 카트리지(B) 안내 수단의 구조
다음에는, 프로세스 카트리지(B)를 화상 형성 장치의 주 조립체(14)에 대해 착탈시킬 때 프로세스 카트리지(B)를 안내하는 수단에 대해 설명한다. 이 안내 수단은 도9 및 도10에 도시되어 있다. 도9는 프로세스 카트리지(B)를 화상 형성 장치(A)의 주 조립체(14) 내에 설치하는 쪽에서 [화살표 X 방향으로] 본[[즉, 화상 현상 유닛(D)측의 측면에서 본] 좌측 사시도이다. 도10은 도9에서와 동일측에서 본 안내 수단의 우측 사시도이다.
도4, 도5, 도6 및 도7을 참조하면, 세척 프레임부(13)의 각 종방향 단부에는 프로세스 카트리지(B)를 장치의 주 조립체(14)에 대해 착탈시킬 때 안내부로서의 기능을 하는 수단이 제공된다. 이 안내 수단은 카트리지 위치 설정 안내 부재로서의 원통형 안내부(13aR, 13aL)와, 프로세스 카트리지(B)의 착탈 시에 프로세스 카트리지(B)의 자세를 제어하는 수단으로서의 회전 제어 안내부(13bR, 13bL)로 구성된다.
도5에 도시된 바와 같이 원통형 안내부(13aR)는 중공 원통형 부재이다. 회전 제어 안내부(13bR)는 원통형 안내부(13aR)와 일체식으로 형성되어 있고 원통형 안내부(13aR)의 주연면으로부터 방사상으로 돌출한다. 원통형 안내부(13aR)에는 원통형 안내부(13aR)와 일체형인 장착 플랜지(13aR1)가 제공된다. 따라서, 원통형 안내부(13aR)와 회전 제어 안내부(13bR) 및 장착 플랜지(13aR1)는 장착 플랜지(13aRa)의 나사 구멍을 관통하는 작은 나사에 의해 세척 챔버 프레임(13)에 고정되는 우측 안내 부재(13)를 구성한다. 우측 안내 부재(13R)가 세척 챔버 프레임(13)에 고정된 상태에서 회전 제어 안내부(13bR)가 화상 현상 챔버 프레임(12)에 고정된 현상 수단 기어 홀더(40)의 측벽을 지나 연장된다.
도11을 참조하면, 드럼 축 부재는 대직경부(7a2)를 포함하는 드럼 축부(7a)와 디스크형 플랜지부(29) 및 원통형 안내부(13aL)로 구성된다. 대직경부(7a2)는 세척 프레임부(13)의 구멍(13k1)에 끼워진다. 플랜지부(29)는 세척 프레임부(13)의 종방향 단부벽의 측벽으로부터 돌출한 위치 설정 핀(13c)과 결합되어 회전이 방지되며, 작은 나사(13d)를 사용해서 세척 프레임부(13)에 고정된다. 원통형 안내부(13aL)는 외향(전방 방향, 즉 도6의 용지에 수직한 방향)으로 돌출한다. 감광 드럼(7)의 둘레에 끼워진 스퍼어 기어(7n)를 회전식으로 지지하는 전술한 고정 드럼 축(7a)은 플랜지(29)(도11 참조)로부터 내향 돌출한다. 원통형 안내부(13aL) 및 드럼 축(7a)은 동축이다. 플랜지(29), 원통형 안내부(13aL) 및 드럼 축(7a)은 강 등의 금속 재료로 일체식으로 형성된다.
도6을 참조하면, 원통형 안내부(13aL)로부터 약간 이격되어 회전 제어 안내부(13bL)가 위치된다. 상기 회전 제어 안내부는 길고 폭이 좁으며, 원통형 안내부(13aL)의 대체로 방사상 방향으로 연장되며 또 세척 챔버 프레임(13)으로부터 외향 돌출한다. 상기 회전 제어 안내부는 세척 챔버 프레임(13)과 일체식으로 형성된다. 상기 회전 제어 안내부(13bL)를 수용하기 위해서 플랜지(29)에는 절결부가 제공된다. 회전 제어 안내부(13bL)의 외향 돌출 거리는 그 단부면이 원통형 안내부(13aL)의 단부면과 대체로 같아지도록 되어 있다. 회전 제어 안내부(13bL)는 화상 현상 챔버 프레임(12)에 고정된 현상 롤러 베어링 박스(9v)의 측벽 위로 연장된다. 상기 설명으로부터 명료한 바와 같이, 좌측 안내 부재(13L)는 별도로 된 두 개의 조각, 즉 금속 원통형 안내부(13aL) 및 합성 수지제의 회전 제어 안내부(13bL)로 구성된다.
다음은 세척 챔버 프레임(13)의 상부면의 일부분인 조절 접촉부(13j)를 설명하기로 한다. 조절 접촉부(13j)에 대한 이하의 설명에 있어서, 상부면은 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주 조립체(14) 내에 있을 때 상방으로 향한 표면을 의미한다.
도4 내지 도7을 참조하면, 프로세스 카트리지(B)가 삽입되는 방향에 수직인 방향에 대해 좌우 전방 코너(13p, 13q)에 이웃한 부분들인 세척 유닛(C)의 상부면(13i)의 2개의 부분(13j)이 조절 접촉부(13j)를 구성하고, 이 조절부는 카트리지(B)를 주 조립체(14) 내에 장착할 때 프로세스 카트리지(B)의 위치 및 자세를 조절한다. 다시 말해서, 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14) 내에 장착할 때 조절 접촉부(13j)는 화상 형성 장치(도9 및 도10 참조)의 주 조립체(14)에 제공된 고정 접촉 부재(25)와 접촉하게 되고, 원통형 안내부(13aR, 13aL)를 중심으로 하는 프로세스 카트리지(B)의 회전을 조절한다.
다음은 주 조립체측(14) 상의 안내 수단을 설명한다. 도1을 참조하면, 화상 형성 장치의 주 조립체(14)의 뚜껑(35)이 지지점(35a)을 중심으로 해서 반시계 방향으로 피봇식으로 개방됨에 따라 주 조립체(14)의 상부가 노출되고 프로세스 카트리지 수용부가 도9 및 도10에 도시된 바와 같이 나타난다. 프로세스 카트리지(B)를 삽입하는 방향에 대한 화상 형성 장치의 주 조립체(14)의 좌우 내벽에는 지지점(35a)에 대한 반대측으로부터 대각선으로 하향 연장된 안내 부재(16L)(도9 참조)와 안내 부재(16R)(도10, 참조)가 각각 제공된다.
도면에 도시된 바와 같이, 안내 부재(16L, 16R)는 안내 부분(16c, 16c)과, 안내 부분(16c, 16c)에 연결된 위치 설정 홈(16b, 16d)을 각각 포함한다. 안내 부분(16c, 16c)은 화살표 X로 표시된 방향, 즉 프로세스 카트리지(B)를 삽입하는 방향에서 보아 대각선으로 하향 연장된다. 위치 설정 홈(16b, 16d)은 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL 또는 13aR)의 단면과 완벽하게 상응하는 반원형 단면을 갖는다. 프로세스 카트리지(B)를 장치의 주 조립체(14)에 완전히 장착한 후에, 위치 설정 홈(16b, 16d)의 반원형 단면의 중심은 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)의 축선, 및 감광 드럼(7)의 축선과 일치한다.
프로세스 카트리지(B)를 탈착시키는 방향에서 본 안내 부분(16c, 16c)의 폭은 원통형 안내부(13aL, 13aR)가 적절한 양의 유격을 두고 안내 부분 위에 올라탈 수 있을 만큼 충분히 넓다. 따라서, 원통형 안내부(13aL, 13aR)의 직경보다 폭이 좁은 회전 제어 안내부(13bL, 13bR)는 원통형 안내부(13aL, 13aR)보다 안내 부분(16c, 16c)에서 자연적으로 더 느슨하게 끼워지나 이들의 회전은 안내 부분(16c, 16c)에 의해 제어된다. 다시 말해서, 프로세스 카트리지(B)의 장착 시에 프로세스 카트리지(B)의 각은 소정 범위 내에 유지된다. 프로세스 카트리지(B)를 화상 형성 장치의 주 조립체(14)에 장착한 후, 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)는 안내 부재(13L, 13R)의 위치 설정 홈(16b, 16d)과 결합하고, 카트리지 삽입 방향에 대한 프로세스 카트리지(B)의 세척 챔버 프레임(13)의 전방부에 위치된 좌우 조절 접촉부(13j)는 고정 위치 설정 부재(25)와 각각 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 상기 모선을 중심으로 해서 보다 큰 모멘트를 발생시킨다.
프로세스 카트리지(B)는 이하와 방식으로 화상 형성 장치의 주 조립체(14)에 장착된다. 먼저, 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)를 한 손으로 프로세스 카트리지(B)의 리세스부(17) 및 리브부(11c)를 잡고 화상 형성 장치의 주 조립체(14)의 카트리지 수용부의 안내 부분(16c, 16c)에 각각 삽입하고, 또 회전 제어 안내부(13bL, 13bR)를 프로세스 카트리지(B)의 전방부를 삽입 방향에 대해 하향으로 기울인 상태로 안내 부분(16c, 16c) 내에 삽입한다. 그 다음, 원통형 안내부(13aL, 13aR)와 회전 제어 안내부(13bL, 13bR)를 프로세스 카트리지(B)의 안내 부분(16c, 16c)에 추종시키면서, 원통형 안내부(13aL, 13aR)가 화상 형성 장치의 주 조립체(14)의 위치 설정 홈(16b, 16d)에 도달할 때까지 프로세스 카트리지(B)를 더욱 삽입한다. 그 다음, 원통형 안내부(13aL, 13aR)는 프로세스 카트리지(B)의 자중으로 인해 위치 설정 홈(16b, 16d) 내에 안착되고, 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)가 위치 설정 홈(16b, 16d)에 대해 정확하게 위치된다. 이 상태에서, 원통형 안내부(13aL, 13aR)의 축선과 일치하는 선은 또한 감광 드럼(7)의 축선과 일치하게 되므로, 감광 드럼(7)은 화상 형성 장치 주 조립체(14)에 대해 적절히 정확하게 위치된다. 여기서, 화상 형성 장치 주 조립체(14)에 대한 감광 드럼(7)의 최종 위치는 이들간의 결합이 완료되는 동시에 발생한다는 사실에 유의해야 한다.
이 상태에서도, 화상 형성 장치 주 조립체(14)의 고정 위치 설정 부재(25)와 프로세스 카트리지(B)의 조절 접촉부(13j) 사이에는 약간의 간극이 존재한다. 이때 프로세스 카트리지(B)는 손으로부터 해방된다. 그 다음, 프로세스 카트리지(B)는 프로세스 카트리지(B)의 조절 접촉부(13j)가 대응하는 고정 위치 설정 부재(25)와 접촉할 때까지 화상 현상 유닛(D)측을 하강시키고 세척 유닛(C)측을 상승시키는 방향으로 원통형 안내부(13aL, 13aR)를 중심으로 해서 회전한다. 그 결과 프로세스 카트리지(B)가 화상 형성 장치의 주 조립체(14)에 대해 정확하게 위치된다. 그 다음, 뚜껑(35)이 지지점(35a)을 중심으로 해서 시계 방향으로 회전함으로써 폐쇄된다.
프로세스 카트리지(B)를 화상 형성 장치의 주 조립체(14)로부터 탈착시키기 위해서는 상술한 단계들이 역으로 수행된다. 구체적으로, 먼저 화상 형성 장치의 주 조립체(14)의 뚜껑(35)을 개방시키고, 프로세스 카트리지의 전술한 상부 및 저부 리브부(11c), 즉 손잡이 부분을 파지해서 프로세스 카트리지(B)를 상방으로 당긴다. 그 다음 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR)는 장치 주 조립체(14)의 위치 설정 홈(116b, 116d)에서 회전한다. 그 결과 프로세스 카트리지(B)의 조절 접촉부(13j)는 대응하는 고정 위치 설정 부재(25)로부터 분리된다. 다음에는 프로세스 카트리지(B)를 더 잡아당긴다. 그 다음, 원통형 안내부(13aL, 13aR)가 위치 설정 홈(116b, 116d)으로부터 나와서 장치 주 조립체(14)에 고정된 안내 부재(116L, 116R)의 안내 부분(116c, 116c) 내로 이동한다. 이 상태에서 프로세스 카트리지(B)를 더 잡아당긴다. 그 다음, 프로세스 카트리지(B)의 원통형 안내부(13aL, 13aR) 및 회전 제어 안내부(13bL, 13bR)는 프로세스 카트리지(B)가 안내 부분(16c, 16c)이 아닌 부분과 접촉하지 않고 장치 주 조립체(14)로부터 완전히 빠져나올 수 있도록 프로세스 카트리지(B)의 각도가 조절된 상태로 장치 주 조립체(14)의 안내 부분(16c, 16c)을 통해 대각선 상방으로 활주한다.
도12를 참조하면, 스퍼어 기어(7n)는 나선형 드럼 기어(7b)가 끼워지는 곳과는 반대측 단부인, 감광 드럼(7)의 길이 방향 단부들 중 하나의 둘레에 끼워진다. 프로세스 카트리지(B)가 장치 주 조립체(14)에 삽입됨에 따라 스퍼어 기어(7n)는 장치 주 조립체에 위치된 화상 전사 롤러(4)와 동축인 기어(도시되지 않음)와 맞물리고, 전사 롤러(4)를 회전시키는 구동력을 프로세스 카트리지(B)로부터 전사 롤러(4)에 전달한다.
커플링 및 구동 구조
화상 형성 장치의 주 조립체로부터 프로세스 카트리지로의 구동 전달 기구인 축 커플링 장치의 구조에 대해 설명한다.
도14는 수형 커플링 축(17)과 일체형인 구동력 전달부로서의 드럼 플랜지(16)의 사시도이고, 도15는 드럼 플랜지(16)에 장착된 감광 드럼(7)의 부분 단면 사시도이고, 도16은 도11에 도시된 프로세스 카트리지(B)의 수형 커플링 축(17) 둘레의 확대 사시도이고, 도17은 축 커플링 부재로서 [프로세스 카트리지(B)에 제공된] 수형 커플링 축(17)과 [주 조립체(14)에 제공된] 암형 커플링 축(18)간의 관계의 설명도이다.
도11, 도15 내지 도17에 도시된 바와 같이, 프로세스 카트리지 축 커플링 수단은 프로세스 카트리지(B)에 장착된 감광 드럼(7)의 한 종방향 단부에 제공된다. 축 커플링 수단은 감광 드럼(7)의 한 단부에 고정된 드럼 플랜지(16) 상에서 수형 커플링 축(17)의 형태(원기둥 형상)이고, 수형 커플링 축(17)의 자유 단부에 형성된 비틀림 없는 돌기(17a)를 갖는다. 수형 커플링 축(17)은 베어링(24)과 드럼 축으로서의 축 수용부(24s)에 결합된다. 본 예에서, 드럼 플랜지(16), 수형 커플링 축(17) 및 돌기(17a)는 일체식으로 형성된다. 드럼 플랜지(16)에는 프로세스 카트리지(B) 내의 현상 롤러(10d)에 구동력을 전달하는 나선형 드럼 기어(16a)가 일체식으로 제공된다. 따라서, 도14에 도시된 바와 같이, 드럼 플랜지(16)는 나선형 기어(16a), 수형 커플링 축(17), 및 돌기(17a)와 이후에 설명되는 결합 부재(16b)를 갖고 플라스틱 수지재의 일체형 성형품으로서, 구동력을 전달하는 기능을 갖는 구동력 전달부를 구성한다.
돌기(17a)는 비틀림 없는 프리즘의 형상을 갖고, 구체적으로 대체로 정삼각형의 단면을 가지며, 돌기(17a)와 결합가능한 리세스(18a)는 대체로 정삼각형의 단면을 갖는 비틀림 없는 구멍이다. 리세스(18a)는 장치의 주 조립체(14)에 제공된 큰 기어(34)와 일체식으로 회전한다. 본 실시예의 구조에 의해, 프로세스 카트리지(B)가 주 조립체(14)에 장착되고, 주 조립체(14)의 돌기(17a) 및 리세스(18a)가 서로 결합하게 된다. 회전력이 리세스(18a)로부터 돌기(17a)에 전달될 때, 돌기(17a)의 정삼각형 프리즘의 모서리 선들은 입구에서 리세스(18a)의 정삼각형의 내부면(18a1)으로 구성된 코너부와 접촉된다. 따라서, 축들이 대체로 정렬된다(도24 참조). 전술한 바와 같이, 주 조립체(14)의 장치 안내 부재(15) 상에 제공된 판 스프링(41)에 의해, 프로세스 카트리지(B)는 감광 드럼(7)의 축방향으로 구동측을 향해 가압된다. 따라서, 돌기(17a)와 일체형인 감광 드럼(7)은 주 조립체(14)의 종방향 및 방사상 방향으로 모두 안정적이고 정확하게 위치된다. 판 스프링(41)은 필수적인 것은 아니다.
삼차원 부재의 단면의 위치는 이론상 그 축심에 수직인 평면 내의 세 개의 접촉점에 의해 안정적으로 결정된다. 돌기(17a)의 접촉 위치(17a1)가 평면에서 대체로 정삼각형의 꼭지점에 있고, 리세스(18a)의 단면 형상이 대체로 정삼각형이면, 돌기(17)의 접촉부(17a1)는 동일 조건 하에서 리세스(18a)의 정삼각형의 내부면(18a1)에 접촉된다. 따라서, 프로세스 카트리지(B)의 회전 중의 부하 변동에 기인한 접촉점의 변경과 커플링 구동의 회전 비균일성이 최소화되므로, 감광 드럼(7)의 회전 정확성을 향상시킨다.
수형 커플링 축(17)과 돌기(17a)는 드럼 플랜지(16)를 감광 드럼(7)의 한 단부에 장착할 때 이들이 감광 드럼(7)과 동축이 되도록 드럼 플랜지(16) 상에 제공된다. 지적된 결합부는 드럼 실린더(7a)의 내부면과 결합가능하다. 감광 드럼(107)에 대한 드럼 플랜지(16)의 고정은 크림핑(crimping) 또는 접합에 의할 수 있다. 드럼 실린더(7a)의 주연부는 감광층(7b)으로 피복된다(도11 및 도15 참조).
드럼 플랜지(25)는 감광 드럼(7)의 다른 측면에 고정된다. 스퍼어 기어(25b)는 드럼 플랜지(25)와 일체식으로 성형된다. 드럼 플랜지(25)는 세척 프레임(12c)에 고정된 플랜지(29)와 일체형인 드럼 축(7d)과 회전식으로 결합된다.
프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14)에 장착할 때, 드럼 축(7d)과 동축인 원통형 안내부(9aL)는 주 조립체(14)의 U자형 홈(15b)(도9 참조)과 결합되고, 드럼 플랜지(25)와 일체식으로 성형된 스퍼어 기어(25b)는 전사 롤러(4)에 구동력을 전달하기 위한 (도시되지 않은) 기어와 결합된다.
프로세스 카트리지(B)의 암형 커플링 축(17)의 돌기(17a) 둘레에는, 세척 프레임(12c) 내의 수형 축(17)과 동심인 중공 원통형 보스(24a)가 제공된다(도4, 도11 및 도16 참조). 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체에 대해 착탈할 때, 수형 커플링 돌기(17a)는 보스(24a)에 의해 보호되고, 이에 따라 그에 대한 손상 또는 변형 가능성이 감소된다. 따라서, 커플링 구동 작동 중의 돌기(17a)의 손상에 기인된 진동 또는 요동이 회피될 수 있다.
드럼 플랜지(16, 25), 축(17) 및 돌기(17a)의 재료의 예는 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리부틸렌-테레프탈레이트 또는 다른 수지 재료를 포함한다. 다른 재료도 본 기술 분야의 당업자에 의해 적절하게 선택되어 사용될 수 있다.
보스(24a)는 또한 주 조립체(14)에 장착할 때 프로세스 카트리지(B)용의 원통형 안내부(9aR)로서의 기능을 한다. 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체에 장착할 때, 보스(24a) 및 주 조립체측 안내부(15c)가 접촉되고, 보스(24a)는 장착 위치에 프로세스 카트리지(B)를 장착하는 안내 부재로서의 기능을 하므로, 장치의 주 조립체(14)에 대한 프로세스 카트리지(B)의 착탈을 용이하게 한다. 프로세스 카트리지(B)를 장착 위치에 장착했을 때, 상기 보스(24a)는 안내부(15c)에 제공된 리세스인 U자형 홈(116d)에 의해 지지된다. 수형 커플링 축(17)과 암형 축(18)이 화상 형성 작업 시에 인가된 구동력에 의해 축방향으로 정렬되면, 보스(24a)는 홈(116d)으로부터 약간 상승(약 0.3 내지 1.0)되는바, 여기서 보스(24a)와 주 조립체 안내부(116c)[U자형 홈(116d)] 사이의 간극은 수형 커플링 돌기(17a)와 리세스(18a) 사이의 간극보다 작다. 따라서, 수형 커플링 돌기(17a)와 리세스(18a) 사이의 결합이 프로세스 카트리지(B)를 프로세스 카트리지(B)에 장착한 상태에서 가능해진다. 리세스(18a)는 홈(116d)의 후방부에 제공된다. 보스(24a)의 형상은 본 실시예의 원통 형상으로 한정되지 않고, 안내부(15c)에 의해 안내될 수 있고 홈(15d)에 의해 지지될 수 있기만 하면 완전한 원통형이 반드시 필요한 것은 아니고 부분 원통형일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 원통형 보스(24a)와 수형 커플링 축(17)을 회전가능하게 지지하는 베어링(24)은 일체식으로 성형되고, 세척 프레임(12c)에 나사 체결(도시되지 않음)되지만, 이는 필수적인 것이 아니며 베어링(24) 및 보스(24a)는 별도 부재일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 드럼 플랜지(25)는 세척 프레임(12c)(도11 참조)에 제공된 드럼 축(7d)과 결합되고, 수형 커플링 축(17)은 세척 프레임(12c)에 제공된 베어링(24)의 내부면과 결합되며, 이 상태에서 감광 드럼(7)이 프로세스 카트리지(B)의 세척 프레임(12c)에 장착된다. 그 다음, 감광 드럼(7)이 드럼 축(7d)과 수형 커플링 축(17)을 중심으로 해서 회전된다. 본 실시예에 있어서, 감광 드럼(7)은 축방향 이동을 위해 세척 프레임(12c)에 장착된다. 이것은 장착 허용 오차를 고려해서 수행된다. 이것은 필수적인 것이 아니며, 감광 드럼(7)은 축방향으로 이동 불가능할 수 있다.
한편, 화상 형성 장치의 주 조립체(14)에는 주 조립체측 커플링 장치가 제공된다. 주 조립체측 커플링 장치는 프로세스 카트리지측 축 커플링 부재와 결합된 상태로 회전할 때 감광 드럼의 축과 회전축이 동축인 위치에서 암형 커플링 축(18) (원기둥 형상)을 갖는다. 암형 커플링 축(18)은, 도11 및 도18에 도시된 바와 같이, 모터(30)로부터 감광 드럼(7)에 구동력을 전달하는 큰 기어(34)와 일체형이다. 암형 커플링 축(18)은 큰 기어(34)의 회전 중심에서 큰 기어(34)의 측 단부로부터 돌출된다. 본 실시예에 있어서, 큰 기어(34) 및 암형 커플링 축(18)은 주형에 의해 일체식으로 제작된다.
주 조립체(13)에 제공된 큰 기어(34)는 나선형 기어이다. 나선형 기어가 도11 및 도18에 도시된 모터(30)의 축(30a)에 고정된 나선 형태인 작은 기어(20)로부터의 구동력을 받을 때, 암형 커플링 축(18)을 수형 축(17)을 향해 이동시키려는 추력이 이의 경사 방향과 각도에 기인하여 발생된다. 따라서, 모터(30)가 화상 형성을 위해 구동되면, 암형 커플링 축(18)이 또한 리세스(18a)와 돌기(17a) 사이의 결합을 도와주는 추력에 의해 수형 축(17)을 향해 이동된다. 리세스(18a)는 암형 커플링 축(18)의 자유 단부와 암형 커플링 축(18)의 회전 중심에 형성된다.
본 실시예에 있어서, 구동력은 모터 축(30a)에 고정된 작은 기어(20)로부터 큰 기어(34)로 직접 전달되지만, 이것이 필수적인 것은 아니며, 감속 구동 전달을 수행하기 위한 기어열, 한 쌍의 마찰 롤러, 타이밍 벨트 및 풀리의 조합체 등이 사용될 수 있다.
개방 가능한 커버와 축 커플링간의 연동 장치
도21 내지 도23을 참조해서, 개방 가능한 커버(14)의 폐쇄 조작과 연동해서 리세스(18a)와 돌기(17a)를 결합시키는 구조를 설명한다.
도23에 도시된 바와 같이, 측면판(66)은 주 조립체(14) 내에서 큰 기어(34)와 측면판(67) 사이에 고정되고, 큰 기어(34)와 동축으로 일체형인 암형 커플링 축(18)은 측면판(67, 66)에 의해 회전가능하게 지지된다. 외부 캠(63)과 내부 캠(64)은 큰 기어(34)와 측면판(66) 사이에 밀접하게 삽입된다. 내부 캠(64)은 측면판(67)에 고정되고, 외부 캠(63)은 암형 커플링 축(18)과 회전가능하게 결합된다. 축방향에 대해 대체로 수직이고 마주 향한 외부 캠(63)과 내부 캠(64)의 표면들은 캠 표면들이고, 암형 커플링 축(18)과 동축인 나사 표면들이며, 서로 접촉된다. 큰 기어(34)와 측면판(66) 사이에는 압축 코일 스프링(38)이 암형 커플링 축(18)의 둘레에 압축되어 끼워진다.
도21에 도시된 바와 같이, 아암(35a)은 외부 캠(63)의 외주연부로부터 방사상 방향으로 연장되고, 아암(35a)의 단부는 개방 가능한 커버(14)의 폐쇄 시에 개방측과는 반대 위치에 있는 핀(67a, 67b)에 의해 링크(65)의 단부와 체결된다.
도22는 도21의 우측에서 본 도면이다. 개방 가능한 커버(14)가 폐쇄될 때, 링크(65), 외부 캠(63) 등은 도면에 도시된 위치에 있으며, 이 위치에서 수형 커플링 돌기(17)와 리세스(18a)는 큰 기어(34)로부터 감광 드럼(7)에 구동력을 전달할 수 있도록 결합된다. 개방 가능한 커버(14)가 개방될 때, 핀(67a)이 축(14a)을 중심으로 해서 상방으로 회전됨으로써 아암(35a)이 링크(65)를 통해 상부로 당겨지고, 외부 캠(63)이 회전되며, 이에 따라 외부 캠(63)과 외부 캠(36) 사이에 상대적인 활주 운동이 야기되어 감광 드럼(7)으로부터 멀어지는 방향으로 큰 기어(34)를 이동시킨다. 이때, 큰 기어(34)는 외부 캠(63)에 의해 밀리고, 측면판(66)과 큰 기어(34) 사이에 장착된 압축 코일 스프링(38)에 대항하여 이동되고, 이에 의해 암형 커플링 리세스(18a)가 도23에 도시된 바와 같이 수형 커플링 돌기(17a)로부터 분리되어 커플링을 해제시킴으로써 프로세스 카트리지(B)를 탈착가능한 상태로 만든다.
이와는 반대로, 개방 가능한 커버(14)가 폐쇄될 때, 링크(65)를 개방 가능한 커버(14)와 연결시키는 핀(67a)이 축(34a)을 중심으로 해서 하방으로 회전된다. 링크(65)가 하방으로 이동되어 아암(63a)을 하방으로 내리누름으로써, 외부 캠(63)이 반대 방향으로 회전되고 압축 코일 스프링(68)에 의해 밀린다. 이에 의해, 큰 기어(34)가 스프링(38)에 의해 도23에 도시된 위치로부터 도22에 도시된 위치로 좌측으로 이동됨으로써, 큰 기어(43)는 도22의 위치에 재설정되고, 암형 커플링 리세스(18a)는 수형 커플링 돌기(17a)와 결합되어 구동 전달 상태를 재설정된다. 따라서, 프로세스 카트리지(B)의 탈착가능한 상태 및 구동 전달 상태는 개방 가능한 커버(14)의 개폐에 응답하여 설정된다. 개방 가능한 커버(14)의 폐쇄에 의해 외부 캠(63)이 반대 방향으로 회전되어 큰 기어(34)를 도23의 위치로부터 좌측으로 이동시키면, 암형 커플링 축(18)과 수형 커플링 축(17)의 단부면은 수형 커플링 돌기(17a)와 암형 커플링 리세스(18a)가 서로 결합되지 않도록 서로 접촉될 수 있다. 그러나, 이들은 이후에 설명되는 바와 같이 화상 형성 장치(A)의 기동과 동시에 결합하게 된다.
따라서, 본 실시예에 있어서, 프로세스 카트리지(B)를 장치의 주 조립체(14)에 착탈할 때, 개방 가능한 커버(14)는 개방된다. 개방 가능한 커버(14)의 개폐와 연동해서, 암형 커플링 리세스(18a)는 수평 방향[화살표 j 방향]으로 이동된다. 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14)에 착탈할 때, 주 조립체(14)의 커플링(17a, 18a)과 프로세스 카트리지(B)는 결합되지 않아야 한다. 따라서, 주 조립체(14)에 대한 프로세스 카트리지(B)의 착탈이 원활하게 수행될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 암형 커플링 리세스(18a)는 압축 코일 스프링(38)에 의해 가압되는 큰 기어(34)에 의해 프로세스 카트리지(B)를 향해 가압된다. 수형 커플링 돌기(17a)와 리세스(18a)는 결합하게 되면, 이들은 서로 접촉될 수 있으며, 이에 따라 이들은 적절하게 결합되지 않는다. 그러나, 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14)에 장착한 후에 모터(30)가 먼저 회전되면, 암형 커플링 리세스(18a)가 회전되고, 이에 의해 이들은 순간적으로 결합되게 된다.
수형 커플링 축 및 암형 축
축 커플링 기구에서의 돌기(17a)와 리세스(18a)의 기능을 설명하기로 한다.
주 조립체(14)에 제공된 암형 커플링 축(18)은 방사상 방향이 아니라 축방향으로 이동가능하도록 지지된다. 프로세스 카트리지(B)는 감광 드럼(7)의 축방향으로 이동가능하도록 주 조립체(14)에 장착된다.
프로세스 카트리지(B)를 장치의 주 조립체(14)에 장착할 때, 감광 드럼(7)의 다른 종방향 단부에 장착된 드럼 플랜지(25)를 지지하는 드럼 축(7d)(도11 참조)과 동축인 원통형 안내부(9a1)는 간극없이 주 조립체(14)의 수용부 내의 U자형 홈(15b)(도9 참조)으로 들어가고 정확하게 위치되며, 드럼 플랜지(25)와 일체식으로 성형된 스퍼어 기어(25b)는 전사 롤러(4)에 구동력을 전달하기는 한 (도시되지 않은) 기어와 맞물림 결합된다. 한편, 감광 드럼(7)의 한 종방향 단부(구동측)에서, 세척 프레임(13) 상에 형성된 보스(24a)가 주 조립체(14)에 제공된 U자형 홈(15d)에 의해 지지된다.
개방 가능한 커버(14)를 폐쇄시킴으로써, 암형 커플링 축(18)은 수형 커플링 축(17)을 향해 이동하고, 돌기(17a)와 리세스(18a) 사이의 위상이 정렬되면, 리세스(18a)는 축방향으로 돌기(17a)와 결합된다. 이때, 위상이 정렬되지 않으면, 수형 커플링 축(17)의 단부면(17a2)이 암형 커플링 축(18)의 단부면에 접촉하고 압축 코일 스프링(38)의 스프링력에 의해 밀린다.
그 다음, 구동측 축 커플링 부재는 다음과 같이 작동한다.
구동 모터(30)가 회전되면, 암형 커플링 축(18)은 돌기(17a)와 리세스(18a) 사이의 위상이 정렬(위상 정렬은 본 실시예에 있어서 120°회전마다 도달함)될 때 압축 코일 스프링(38)의 스프링력에 의해 진행됨으로써, 이들이 서로 결합하게 되고 회전력이 주 조립체(14)로부터 프로세스 카트리지(B)에 전달된다.
돌기(17a)는, 도24a에 도시된 바와 같이 리세스(18a)의 구역(대체로 정삼각형)이 돌기(17a)보다 크기 때문에, 축 커플링의 결합 시에 간극을 두고 리세스(18a) 내에 원활하게 진입한다. 따라서, 수형 커플링 축(17)과 암형 커플링 축(18) 사이의 정적 위치 설정 정확성은 엄격함이 요구되지 않고 대략적일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상술한 원통형 보스(24a)의 돌출 길이는 돌기(17a)의 돌출 길이보다 크다(도11 참조). 돌기(17a)와 리세스(18a)의 결합 시에, 원통형 보스(24a)의 내부면은 이들간의 결합을 위한 안내부로서의 기능을 하도록 암형 커플링 축(18)의 외주면과 결합된다.
돌기(17a)가 리세스(18a)에 진입한 후 암형 커플링 축(18)이 회전될 때, 리세스(18a)의 내부면에 있는 모서리(18a1)와 돌기(17a)의 접촉부(17a1)는 구동력 전달을 허용하도록 접촉된다. 이때, 수형 커플링 축(17)은 리세스(18a)의 모서리(18a1)와 돌기(17a)의 접촉부(17a1)가 균일하게 접촉하도록 (도24a에 도시된 상태로부터 도24b에 도시된 상태로) 순간적으로 이동한다. 접촉부(17a1)는 대체로 정삼각형 형상의 각각의 꼭지점에 존재하므로, 수형 커플링 축(17)과 암형 축(18)은 접촉력이 대체로 균일할 때 동축이 된다. 구체적으로, 돌기(17a)가 리세스(18a)에 진입한 직후에는 돌기(17a)의 중심(X1)과 리세스(18a)의 중심(X2)이 정렬되지 않는다(도24a 참조). 리세스(18a)가 회전하기 시작하면, 그 내부측이 돌기(17a)의 세 개의 접촉부(17a1)에 접촉된 다음, 중심(X1, X2)들이 대체로 정렬된다(도24b 참조).
이러한 구조에 있어서, 자동적인 축 정렬이 모터(30)의 작동 시에 수형 커플링 축(18)과 암형 축(18) 사이에서 수행된다. 감광 드럼(7)에 구동력을 전달함으로써 회전력이 프로세스 카트리지(B)에 인가된다. 이에 의해, 프로세스 카트리지(B)의 세척 프레임(12c)의 상부면에 제공된 접촉부(9j)(도4 및 도7 참조)가 주 조립체(14)에 고정식으로 제공된 접촉부(26)(도9 및 도10 참조)에 접촉됨으로써 프로세스 카트리지(B)가 주 조립체(14)에 대해 정확하게 위치된다.
구동력이 전달되지 않을 때(화상 형성 작업이 수행되지 않을 때), 화상 형성 장치와 리세스(18a) 사이에는 방사상 방향으로 간극이 발생되며, 축 커플링의 결합 및 분리와 주 조립체(14)에 대한 프로세스 카트리지(B)의 착탈이 용이해진다. 구동이 수행될 때, 가압력에 안정감이 제공됨으로써 유격 또는 진동이 억제될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 수형 커플링 돌기와 리세스는 대체로 정삼각형 형상을 갖지만, 이들이 대체로 정다각형 형상이고 돌기가 암형 커플링 리세스의 형상에 대응하는 접촉점을 가질 때 동일한 효과가 제공될 수 있다. 대체로 정다각형인 형상은 위치 설정이 고정밀도로 수행될 수 있기 때문에 바람직할 수 있지만, 이것으로 한정되지는 않으며, 축 정렬이 축방향 힘에 의해 수립되는 형상이라면 다른 다각형 형상도 사용 가능하다.
수형 커플링 돌기와 리세스를 비교하면, 돌기는 자연적으로 용이하게 손상을 받고 돌기의 강도는 리세스보다 약하다. 이런 관점에서, 본 실시예는 수형 커플링 돌기가 교환 가능한 프로세스 카트리지(B)에 제공되고 암형 커플링 리세스는 프로세스 카트리지보다 높은 내구성을 가질 것을 요구되는 화상 형성 장치의 주 조립체(14)에 제공되도록 되어 있다.
프로세스 카트리지(B)를 일례로 들자면, 본 실시예는 다음과 같이 요약된다. 프로세스 카트리지(B)는 기록 재료(2)의 화상을 형성하는 전자 사진 화상 형성 장치(A)의 주 조립체(14)에 대해 탈착 가능하게 장착할 수 있고, 상기 장치는 모터(30)와, 모터(30)로부터의 구동력을 받는 큰 기어(34)와, 큰 기어(34)와 일체식으로 회전가능한 프리즘 형상의 구멍 형태인 리세스(18a)를 포함하고, 상기 구멍은 상기 큰 기어(34)의 중심부에 있다. 상기 프로세스 카트리지(B)는 전자 사진 감광 드럼(7)과, 전자 사진 감광 드럼(7) 상에 작동가능한 프로세스 수단[대전 롤러(8), 현상 롤러(10d), 세척 블레이드(11a)]와, 리세스(18a)와 결합가능하고 리세스의 내부면과 접촉가능한 돌기(17a)를 포함하고, 프로세스 카트리지(B)를 장치의 주 조립체(14)에 장착하고, 프로세스 카트리지(B)가 리세스(18a)와 결합된 상태로 큰 기어(34)가 회전되면, 수형 커플링 축(17)과 암형 축(18)이 대체로 축방향으로 정렬된 상태에서 회전력은 큰 기어(34)로부터 전자 사진 감광 드럼(7)에 전달된다.
돌기(17a)는 감광 드럼(7)의 종방향으로 감광 드럼(7)의 회전 중심으로부터 외향 돌출한 수형 커플링 축(17)의 자유 단부로부터 돌출된다. 여기서, 수형 커플링 축(17)은 세척 프레임(12c) 상에서 감광 드럼(7)을 회전가능하게 지지하는 기능을 한다.
수형 커플링 축(17)은 나선형 기어(16a)의 한 측면의 중심에 제공되고, 나선형 기어(16a)의 대향 측면에는 전자 사진 감광 드럼(7)의 내부면과 결합하는 결합부(16b)가 제공된다. 돌기(17a)와, 수형 커플링 돌기(17)와, 나선형 기어(16a)와, 결합부(16b)는 수지 재료로 일체식으로 성형된다.
돌기(17a)를 둘러싸는 원통형 보스(24a) 또는 돌기(17a)의 일부분을 따라 연장된 호 형상 보스가 제공된다. 보스(24a)는 리세스(18a)와 돌기(17a)간의 상대 운동을 부여하는 기능을 해서 이들간의 결합을 위한 원통형 안내부(9aR)로서의 기능을 한다.
보다 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 장치의 주 조립체(14)의 큰 기어(34)의 모듈은 0.4 내지 0.7이다. 큰 기어(34)의 이뿌리 직경은 약 30 mm 내지 150 mm이고, 큰 기어(34)의 잇수는 약 40 내지 400개이다. 형상은 주 조립체(14)의 공간, 소망하는 화상 품질을 고려해서 본 기술 분야의 숙련된 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 형상은 제한적이지 않다. 본 실시예에 있어서, 큰 기어(34)의 모듈은 0.5이고, 이뿌리 직경은 약 100이고, 잇수는 200개이다.
화상 형성(구동 전달) 중에 주 조립체(14)에 대한 프로세스 카트리지(B)의 위치 설정은 다음과 같이 요약된다.
프로세스 카트리지(B)는 이를 주 조립체(14)에 장착할 때 주 조립체(14)의 카트리지 장착부에 대한 카트리지 프레임의 결합에 의해 종방향으로 위치된다. 수직 방향에서, 원통형 안내부(9aL)는 그 방향에서 정확하게 위치되도록 U자형 홈(15b)에 미끄럼 끼워 맞춤된다. 한편, 보스(24a)는 수용부 내의 U자형 홈(15b)에 간단하게 지지된다. 화상 형성 작업(구동 전달) 중에, 프로세스 카트리지(B)는 돌기(17a)와 리세스(18a)가 서로 결합해서 축방향으로 정렬되도록 위치된다. 이때, 보스(24a)는 홈(15d)과 떨어져 있다. 주 조립체의 개방 가능한 커버(14)를 폐쇄하면, 암형 커플링 축(18)이 수형 축(17)을 향해 이동된다. 주 조립체 모터(30)가 회전될 때, 돌기(17a)와 리세스(18a)는 서로 축방향 정렬된 상태로 결합되고, 축방향에서 프로세스 카트리지(B)는 감광 드럼(7)의 한 단부에 있는 U자형 홈(15d)과 다른 단부에 있는 회전 리세스(18a)에 의해 위치된다. 감광 드럼(7)은 조립 허용 오차를 고려해서 그 종방향으로 (약 0.1 mm 내지 1 mm만큼) 이동가능하다. 감광 드럼(7)이 종방향 이동에 적합하도록 지지될 때, 그 축방향은 전술한 바와 같이 세척 프레임(12c)에 결정된다. 프로세스 카트리지(B)는 조립 허용 오차를 고려해서 주 조립체의 판[장착 안내부(116a, 116c)]에 대해 (약 0.1 mm 내지 3 mm만큼) 이동하도록 주 조립체에 장착되고, 감광 드럼(7)의 방사상 방향으로 이동된다.
화상 형성 작업 중에, 프로세스 카트리지(B)는 감광 드럼(7)의 회전 방향으로 회전력을 받으며, 이에 의해 프로세스 카트리지(B)의 접촉부(9j)가 주 조립체(14) 내의 접촉부로서의 기능을 하는 고정 부재(26)에 접촉된다.
이에 따라, 프로세스 카트리지(B)는 화상 형성 작업 중에 종방향 및 방사상 방향으로 장치의 주 조립체(14)에 대해 정확하게 위치된다.
〈프로세스 카트리지의 종방향으로의 위치 설정〉
도25, 도26, 도27, 및 도28을 참조해서 프로세스 카트리지(B)를 장치의 주 조립체의 장착할 때 프로세스 카트리지를 감광 드럼(7)의 종방향으로 보다 안정되고 보다 정확하게 위치시키는 구조에 대해 설명한다.
프로세스 카트리지(B)를 도27에서 화살표로 표시된 방향으로 이동시키면서 화상 형성 장치의 주 조립체(14)에 장착할 때, 프로세스 카트리지(B)는 도27에 도시된 바와 같이 쇄선으로 표시된 위치를 차지하고 있는 판 스프링(41)을 실선으로 표시된 위치까지 밀어낸다.
판 스프링(41)은 측면판, 예를 들어 도26에 도시된 바와 같이 프로세스 카트리지(B)의 세척 프레임(12c)[이것은 적어도 감광 드럼(7)을 포함하기 때문에 드럼 프레임이라고 불려질 수 있다]의 플랜지(29)(도11 참조)를 가압하도록 카트리지 장착부의 U자형 홈(116b)에 인접해서 제공된다. 판 스프링(41)의 단부는 작은 나사(41a)에 의해 L자형 스프링 작용부가 캔틸레버 형태로 지지되도록 안내 부분(116a)으로부터 이어진 측면(116e)에 고정된다.
판 스프링(41)은 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14)의 카트리지 장착부에 장착할 때 프로세스 카트리지(B)를 종방향으로 이동시킬 만큼 충분한 스프링력을 갖는다. 한편, 이 스프링력은 상술한 축 커플링에 대한 정렬(중심 설정) 기능을 허용하는 범위 내에 있다. 판 스프링(41)에 의해 프로세스 카트리지(B)의 종방향 운동을 정지시켜 프로세스 카트리지(B)를 위치시키는 것은 (1) 수형 커플링 축(17)을 지지하는 베어링(24)으로부터 외향 돌출한 원통형 보스(24a)(도11 및 도16 참조)를 주 조립체(14)의 한 부재에 접촉시키거나, 또는 (2) 판 스프링(41)에 접촉된 세척 프레임(12c)의 종방향 대향측에 있는 세척 프레임(12c)의 측면판, 예를 들어 장착 플랜지(13aR1)를 장착 안내 부재(16)에 접촉시킴으로써 수행될 수 있다. 대안으로, 돌기(17a2)의 단부면이 리세스의 저부면(18a2)에 접촉되거나, 또는 드럼 플랜지의 단부면(16c)이 리세스(18a)의 입구부에 접촉된다. 감광 드럼(7)과 평행하고 세척 프레임(12c)의 한 측면판에 대한 판 스프링(41)의 접촉점을 통과하는 선과 세척 프레임(12c)의 다른 측면판간의 교차점에 인접해서 장착 안내 부재(116)가 다른 측면판에 접촉되는 것이 바람직한데, 이는 판 스프링(41)에 의해 프로세스 카트리지(B)에 인가되는 힘이 편심이 아니기 때문이다. 장착 안내 부재(B)는 다른 측면판에 큰 면적에 걸쳐 접촉될 수 있다.
프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14)의 카트리지 장착부에 장착한 후에, 장치의 카트리지측 축 커플링 부재와 주 조립체측 축 커플링 부재는 이후에 설명하는 바와 같이 개방 가능한 커버(35)의 폐쇄 조작에 응답해서 서로 결합된다.
본 실시예에 의하면, 판 스프링(41)은 감광 드럼(7)을 지지하는 프레임인 세척 프레임(12c)을 가압한다. 따라서, 프레임 등의 위치 정확성이 영향을 받지 않도록 하기 위한 위치 설정용의 다른 부재가 사용되지 않는다. 프로세스 카트리지(B)의 지지, 위치 설정 및 구동측과는 반대측에 제공된 원통형 안내부(13aL)에 인접한 세척 프레임(12c)의 측면판이 가압된다. 원통형 안내부(13aL)가 구동측과는 반대측에 제공된 U자형 홈(116b)에 지지되어 있는 동안 구동측에 있는 구동측 베어링(24)이 U자형 홈(116d)으로부터 상승됨으로써 감광 드럼(7)의 축이 정렬된다. 판 스프링(41)과 원통형 안내부(13aL)가 서로에 대해 보다 근접해 있기 때문에, 이 때 프로세스 카트리지(B)와 주 조립체(14)간의 커플링 정렬 조작은 거의 영향을 받지 않는다.
도28 및 도29는 주 조립체(14)가 아닌 프로세스 카트리지(B)에 스프링(41)을 제공한 예들을 도시하고 있다.
본 실시예에 있어서, 판 스프링(41)은 감광 드럼의 종방향으로, 수형 커플링 돌기(17a)를 제공한 쪽과는 반대측(비구동측)에 있는 세척 프레임(12c)의 외부면에 장착된다. 판 스프링(41)은 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14)에 장착할 때 안내부(13aL)의 대체로 상부 위치를 차지한다. 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14)에 장착할 때, 돌기(17a)를 구멍(18a) 내에 삽입하는 방향으로 프로세스 카트리지(B)를 가압한다.
따라서, 원통형 안내부(13aL)의 상부에는 판 스프링(41)이 작은 나사(41a)에 의해 세척 프레임(12c)의 측면판, 예를 들어 플랜지(29)에 고정된다. 판 스프링(41)은 작은 나사(41a)에 의해 고정되는 단부로부터의 연장체를 가지며, 이 연장체는 L자형이고 안내 부분(116a)에 인접한 측면(116e)에 의해 탄성 변형된다.
이러한 구조에 있어서, 프로세스 카트리지(B)를 주 조립체(14)에 장착할 때, 판 스프링(41)은 프로세스 카트리지(B)를 감광 드럼(7)의 축방향으로 가압하도록 주 조립체 안내부(116)에 인접한 측면(116e)에 접촉된다.
따라서, 프로세스 카트리지(B)를 감광 드럼(7)의 종방향으로 보다 안정되고 보다 정확하게 위치시킬 수 있다.
전술한 실시예에 있어서는, 판 스프링(41)이 프로세스 카트리지(B)를 구동측을 향해 가압하도록 구동측과는 반대측에 배치되지만, 반드시 이렇게 할 필요는 없다. 예를 들어, 판 스프링(41)은 프로세스 카트리지(B)를 구동측으로부터 멀어지는 방향으로 가압하도록 구동측에 배치될 수 있다. 그러한 경우에, 프로세스 카트리지(B)와 주 조립체(14)간의 접촉부들은 프로세스 카트리지(B)의 세척 프레임(12c)과 주 조립체 장착 안내부(116)의 일부분이 되거나 또는 원통형 안내부(13aL)의 단부면과 주 조립체 장착 안내부(116)의 일부분이 될 수 있다.
전술한 실시예에 있어서는 판 스프링을 사용하고 있지만 이것으로 제한되지는 않는다.
본 실시예에 의하면, 스프링 부재가 프로세스 카트리지의 종방향 한 단부에 제공되고, 이 스프링 부재는 화상 형성 장치의 주 조립체의 카트리지 장착부에 가압 접촉되므로, 프로세스 카트리지는 프로세스 카트리지의 종방향 위치를 확실하게 결정하도록 카트리지 장착부측의 벽면(116c)에 가압 위치된다. 따라서, 프로세스 카트리지에 대한 전자 사진 감광 드럼의 종방향 위치가 정확하게 위치된다. 축 커플링은 자동 정렬되거나 중심 결정되어 전자 사진 감광 부재를 중심 위치를 정확하게 결정한다.
프로세스 카트리지의 종방향 위치는 스프링 부재의 종방향 위치에 상관없이 결정될 수 있다.
스프링 부재가 판 스프링인 경우, 스프링의 길이(높이)는 스프링 부재를 제공함으로써 요구되는 공간을 절약할 수 있도록 작아질 수 있다.
전자 사진 감광 드럼을 지지하기 위해 드럼 프레임 내에 스프링 부재를 제공함으로써 프로세스 카트리지의 조립 정확성이 영향을 받지 않는다.
프로세스 카트리지 장착부의 한 벽면에 프로세스 카트리지를 가압하는 스프링 부재를 구비한 전자 사진 화상 형성 장치에서도 유리한 효과가 제공될 수 있다.
전자 사진 화상 형성 장치의 주 조립체 내의 스프링 부재는 구동측 또는 비구동측에 배치될 수 있으며, 어느 경우에나 전자 사진 감광 부재의 축방향 위치가 정확하게 위치될 수 있다.
주 조립체 내의 스프링 부재가 판 스프링인 경우, 스프링 부재는 스프링을 위한 큰 공간 없이도 배치될 수 있다.
암형 커플링 축(18)의 리세스(18a)와 수형 커플링 축(17)의 돌기(17a)의 다른 형상들을 설명한다. 본 실시예에 있어서, 돌기(17a)는 비틀림 없는 직사각형 프리즘이고, 돌기(17a)와 결합가능한 리세스(18a)는 비틀림 없는 직사각형 프리즘(도25 참조)이다. 주 조립체의 돌기(17a)와 리세스(18a)가 서로 결합되고 구동력이 리세스(18a)로부터 돌기(17a)로 전달될 때, 돌기(17a)의 표면(17a3)은 리세스(18a)의 표면(18a3)에 접촉됨으로써 구동력이 안정되게 전달된다.
본 실시예에 있어서, 돌기(17a)는 직사각형 프리즘이고 리세스(18a)는 비틀림 없는 직사각형 프리즘이다. 이는 제한적이 아니며 다른 다각형 프리즘이 사용될 수 있다.
다른 실시예
전술한 제1 실시예에서, 수형 커플링 축(17)의 돌기(17a)와 암형 커플링 축(18)의 리세스(18a)의 형상은 대체로 정삼각형 프리즘이지만, 그 형상은 이것으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 대안으로 리세스(18a)는 홀수 변을 갖는 다각형 단면을 가질 수 있고, 돌기(17a)는 동일한 수의 등변을 갖는 (꼭지점이 둥근 삼각형과 같은) 변형된 원을 가질 수 있으며, 돌기(17a)는 프리즘 모서리 선을 가질 수 있고, 모서리선들 사이의 부분은 중심을 향해 오목한, 예를 들어 그 단면이 홈형 원형일 수 있다.
전술한 실시예에서, 수형 커플링 축(17)의 돌기(17a)와 암형 커플링 축(18)의 리세스(18a)의 형상은 이들 중 하나만이 비틀린 정의 프리즘 형상이 되도록 하는 것일 수 있다.
전술한 실시예에서, 드럼 플랜지(16)와 수형 커플링 축(17)은 서로 일체형이지만, 수형 커플링 축(17)을 별도로 제작한 다음 드럼 플랜지(16) 상에 장착할 수도 있다.
본 실시예에서는 프로세스 카트리지(B)를 단색 화상을 형성하는 프로세스 카트리지로서 설명하였지만, 본 발명은 복수의 색상(예를 들어, 2색 토너 화상, 3색 토너 화상, 전색 화상 등)으로 구성된 화상을 형성하기 위한 복수의 현상 수단을 포함하는 프로세스 카트리지에 효과적으로 적용할 수 있다.
전자 사진 감광 부재는 감광 드럼(7)에 한정될 필요는 없다. 예를 들어, 이하의 유형들을 포함할 수 있다. 먼저, 감광 재료로는, 비정질 실리콘, 비정질 셀레늄, 산화 아연, 산화 티타늄, 유기 광도체 등과 같은 광전도 재료를 포함할 수 있다. 감광 재료가 배치되는 베이스 부재의 형상은 드럼 또는 벨트의 형태로 될 수 있다. 예를 들어, 드럼형 감광 부재는 알루미늄 합금 등으로 형성된 실린더와, 이 실린더 상에 증착되거나 피복된 광도체층으로 구성된다.
화상 현상 방법으로는 각종 공지된 방법, 예를 들어 2성분 자기 브러시형 현상법, 캐스케이드형 현상법, 터치 다운형 현상법, 클라우드형 현상법 등을 채택할 수 있다.
본 실시예에서도 소위 접촉형 대전법을 채택하였지만, 분명하게는 본 실시예에서 설명한 것과는 상이한 구조를 갖는 대전 수단, 예를 들어 텅스텐 와이어를 알루미늄 등으로 형성된 금속 차폐부로 둘러싸고, 이 텅스텐 와이어에 고전압을 인가함으로써 발생되는 양이온 또는 음이온을 감광 드럼의 표면으로 전달해서 감광 드럼의 표면을 균일하게 대전시키는, 종래 구조들 중 하나를 채택할 수도 있다.
대전 수단은 롤러 형태 이외에, 블레이드(대전 블레이드), 패드, 블록, 로드, 와이어 등의 형태로 될 수 있다.
감광 드럼 상의 잔류 토너를 세척하기 위한 방법에 있어서는, 블레이드, 모피 브러시, 자석 브러시 등을 세척 수단용 구조 부재로서 채택할 수 있다.
전술된 바와 같이 본 발명에 의하면, 프로세스 카트리지를 장치의 본체에 장착할 때 프로세스 카트리지를 감광 드럼의 종방향으로 위치시킬 수 있다.
본 발명은 본 명세서에 개시된 구조를 참조해서 설명되었지만, 본 출원은 개시된 상세한 설명으로 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위의 향상 목적 또는 범주 내에 들 수 있는 수정예 및 변경예를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 화상 형성 장치의 주 조립체로부터 프로세스 카트리지를 제거할 때의 조작성이 현저하게 향상되고, 전자 사진 화상 형성 장치의 주 조립체로부터 전자 사진 감광 드럼으로 구동력을 확실하게 전달할 수 있다.

Claims (43)

  1. 전자 사진 화상 형성 장치의 주 조립체에 탈착 가능하게 장착할 수 있는 프로세스 카트리지에 있어서,
    상기 주 조립체는 모터와, 상기 모터로부터 구동력을 받는 주 조립체측 기어와, 상기 기어와 대체로 동축인 비틀림 없는 구멍을 포함하고, 상기 프로세스 카트리지는
    전자 사진 감광 드럼과,
    상기 감광 드럼 상에 작동 가능한 프로세스 수단과,
    상기 구멍과 결합가능한 비틀림 없는 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는 상기 감광 드럼의 종방향 단부에 제공되며, 상기 구멍 및 돌기가 상호 결합된 상태에서 상기 주 조립체측 기어가 회전하면 회전 구동력이 상기 구멍과 상기 돌기간의 결합을 통해 상기 기어로부터 상기 감광 드럼에 전달되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 돌기는 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 돌기는 모떼기된 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 감광 드럼의 한 종방향 단부에 드럼 플랜지를 더 포함하고, 상기 드럼 플랜지는 상기 감광 드럼을 카트리지 프레임 상에서 회전 가능하게 지지하는 축을 구비하고, 상기 플랜지는 상기 돌기와 일체식으로 성형되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 돌기의 주연부를 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 원형 외벽을 구비한 카트리지 프레임을 더 포함하고, 상기 프로세스 카트리지를 주 조립체에 장착할 때 외벽은 주 조립체 내의 리세스와 결합되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 정삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 수단은 상기 감광 드럼을 대전시키는 대전 수단과, 상기 감광 드럼 상에 형성된 잠상을 현상시키는 현상 수단과, 상기 감광 드럼으로부터 잔류 토너를 제거하는 세척 수단을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  9. 전자 사진 화상 형성 장치의 주 조립체에 탈착 가능하게 장착할 수 있는 프로세스 카트리지에 있어서,
    상기 주 조립체는 모터와, 상기 모터로부터 구동력을 받는 주 조립체측 기어와, 상기 기어와 대체로 동축인 비틀림 없는 돌기를 포함하고, 상기 프로세스 카트리지는
    전자 사진 감광 드럼과,
    상기 감광 드럼 상에 작동 가능한 프로세스 수단과,
    상기 돌기와 결합가능한 비틀림 없는 구멍을 포함하고,
    상기 돌기는 상기 감광 드럼의 종방향 단부에 제공되며, 상기 구멍 및 돌기가 상호 결합된 상태에서 상기 주 조립체측 기어가 회전하면 회전 구동력이 상기 구멍과 상기 돌기간의 결합을 통해 상기 기어로부터 상기 감광 드럼에 전달되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  10. 제9항에 있어서, 상기 돌기는 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  11. 제9항에 있어서, 상기 돌기는 모떼기된 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  12. 제9항에 있어서, 상기 감광 드럼의 한 종방향 단부에 드럼 플랜지를 더 포함하고, 상기 드럼 플랜지는 상기 감광 드럼을 카트리지 프레임 상에서 회전 가능하게 지지하는 축을 구비하고, 상기 플랜지는 상기 돌기와 일체식으로 성형되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  13. 제9항에 있어서, 상기 돌기의 주연부를 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 원형 외벽을 구비한 카트리지 프레임을 더 포함하고, 상기 프로세스 카트리지를 주 조립체에 장착할 때 외벽은 주 조립체 내의 리세스와 결합되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  14. 제9항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  15. 제14항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 정삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  16. 제9항에 있어서, 상기 프로세스 수단은 상기 감광 드럼을 대전시키는 대전 수단과, 상기 감광 드럼 상에 형성된 잠상을 현상시키는 현상 수단과, 상기 감광 드럼으로부터 잔류 토너를 제거하는 세척 수단을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  17. 기록 재료 상에 화상을 형성하는 전자 사진 화상 형성 장치의 주 조립체에 탈착 가능하게 장착할 수 있는 프로세스 카트리지에 있어서,
    상기 주 조립체는 모터와, 상기 모터로부터 구동력을 받는 회전 가능한 구동 부재와, 비원형 단면을 갖고 상기 회전 가능한 구동 부재의 회전축과 대체로 동축인 비틀림 없는 구멍 또는 비틀림 없는 돌기를 포함하고, 상기 프로세스 카트리지는
    회전 가능한 전자 사진 감광 드럼과,
    상기 감광 드럼 상에 작동 가능한 프로세스 수단과,
    상기 감광 드럼의 종방향 단부에 제공되고, 비원형 단면을 구비하며 상기 감광 드럼의 회전축과 대체로 동축인 비틀림 없는 돌기 또는 비틀림 없는 구멍을 포함하고, 상기 감광 드럼의 상기 돌기 또는 구멍은 상기 회전 가능한 구동 부재의 상기 구멍 또는 돌기에 대해서 이들간의 상대 회전 운동을 허용하는 제1 상대 위치와, 상기 회전 가능한 구동 부재의 회전축과 상기 감광 드럼의 회전축이 대체로 정렬되어 있는 동안 상기 회전 가능한 구동 부재의 상기 구멍 또는 돌기에 대해서 한 회전 방향으로의 상대 회전 운동을 방지하는 제2 상대 회전 위치를 취할 수 있는 치수 및 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  18. 제17항에 있어서, 상기 돌기는 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  19. 제17항에 있어서, 상기 돌기는 모떼기된 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  20. 제17항에 있어서, 상기 감광 드럼의 한 종방향 단부에 드럼 플랜지를 더 포함하고, 상기 드럼 플랜지는 상기 감광 드럼을 카트리지 프레임 상에서 회전 가능하게 지지하는 축을 구비하고, 상기 플랜지는 상기 돌기와 일체식으로 성형되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  21. 제17항에 있어서, 상기 돌기의 주연부를 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 원형 외벽을 구비한 카트리지 프레임을 더 포함하고, 상기 프로세스 카트리지를 주 조립체에 장착할 때 외벽은 주 조립체 내의 리세스와 결합되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  22. 제17항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  23. 제22항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 정삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  24. 제17항에 있어서, 상기 프로세스 수단은 상기 감광 드럼을 대전시키는 대전 수단과, 상기 감광 드럼 상에 형성된 잠상을 현상시키는 현상 수단과, 상기 감광 드럼으로부터 잔류 토너를 제거하는 세척 수단을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  25. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 카트리지를 주 조립체에 장착할 때 상기 프로세스 카트리지를 상기 감광 드럼의 종방향으로 가압하는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  26. 기록 재료 상에 화상을 형성하고, 프로세스 카트리지를 탈착 가능하게 장착할 수 있는 전자 사진 화상 형성 장치에 있어서, 상기 장치는
    (a) 모터와,
    (b) 상기 모터로부터 구동력을 받는 주 조립체측 기어와,
    (c) 상기 기어와 대체로 동축인 비틀림 없는 구멍과,
    (d) 프로세스 카트리지를 탈착 가능하게 장착하는 장착 부재를 포함하고, 상기 프로세스 카트리지는
    전자 사진 감광 드럼과,
    상기 감광 드럼 상에 작동 가능한 프로세스 수단과,
    상기 돌기와 결합가능한 비틀림 없는 돌기를 포함하고,
    상기 돌기는 상기 감광 드럼의 종방향 단부에 제공되며, 상기 구멍 및 돌기가 상호 결합된 상태에서 상기 주 조립체측 기어가 회전하면 회전 구동력이 상기 구멍과 상기 돌기간의 결합을 통해 상기 기어로부터 상기 감광 드럼에 전달되며,
    상기 장치는,
    (e) 기록 재료를 공급하는 급송 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 화상 형성 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 돌기는 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제26항에 있어서, 상기 돌기는 모떼기된 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제26항에 있어서, 상기 감광 드럼의 한 종방향 단부에 드럼 플랜지를 더 포함하고, 상기 드럼 플랜지는 상기 감광 드럼을 카트리지 프레임 상에서 회전 가능하게 지지하는 축을 구비하고, 상기 플랜지는 상기 돌기와 일체식으로 성형되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제26항에 있어서, 상기 돌기의 주연부를 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 원형 외벽을 구비한 카트리지 프레임을 더 포함하고, 상기 프로세스 카트리지를 주 조립체에 장착할 때 외벽은 주 조립체 내의 리세스와 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제26항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 정삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제26항에 있어서, 상기 프로세스 수단은 상기 감광 드럼을 대전시키는 대전 수단과, 상기 감광 드럼 상에 형성된 잠상을 현상시키는 현상 수단과, 상기 감광 드럼으로부터 잔류 토너를 제거하는 세척 수단을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제26항에 있어서, 상기 프로세스 카트리지를 주 조립체에 장착할 때 상기 프로세스 카트리지를 상기 감광 드럼의 종방향으로 가압하는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 기록 재료 상에 화상을 형성하고, 프로세스 카트리지를 탈착 가능하게 장착할 수 있는 전자 사진 화상 형성 장치에 있어서, 상기 장치는
    (a) 모터와,
    (b) 상기 모터로부터 구동력을 받는 주 조립체측 기어와,
    (c) 상기 기어와 대체로 동축인 비틀림 없는 돌기와,
    (d) 프로세스 카트리지를 탈착 가능하게 장착하는 장착 부재를 포함하고, 상기 프로세스 카트리지는
    전자 사진 감광 드럼과,
    상기 감광 드럼 상에 작동 가능한 프로세스 수단과,
    상기 돌기와 결합가능한 비틀림 없는 구멍을 포함하고,
    상기 돌기는 상기 감광 드럼의 종방향 단부에 제공되며, 상기 구멍 및 돌기가 상호 결합된 상태에서 상기 주 조립체측 기어가 회전하면 회전 구동력이 상기 구멍과 상기 돌기간의 결합을 통해 상기 기어로부터 상기 감광 드럼에 전달되는 것을 특징으로 하는 전자 사진 화상 형성 장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 돌기는 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제35항에 있어서, 상기 돌기는 모떼기된 대체로 삼각형인 프리즘인 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제35항에 있어서, 상기 감광 드럼의 한 종방향 단부에 드럼 플랜지를 더 포함하고, 상기 드럼 플랜지는 상기 감광 드럼을 카트리지 프레임 상에서 회전 가능하게 지지하는 축을 구비하고, 상기 플랜지는 상기 돌기와 일체식으로 성형되는 것을 특징으로 하는 장치.
  39. 제35항에 있어서, 상기 돌기의 주연부를 부분적으로 또는 완전히 둘러싸는 원형 외벽을 구비한 카트리지 프레임을 더 포함하고, 상기 프로세스 카트리지를 주 조립체에 장착할 때 외벽은 주 조립체 내의 리세스와 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
  40. 제35항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 구멍은 대체로 정삼각형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  42. 제35항에 있어서, 상기 프로세스 수단은 상기 감광 드럼을 대전시키는 대전 수단과, 상기 감광 드럼 상에 형성된 잠상을 현상시키는 현상 수단과, 상기 감광 드럼으로부터 잔류 토너를 제거하는 세척 수단을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  43. 제35항에 있어서, 상기 프로세스 카트리지를 주 조립체에 장착할 때 상기 프로세스 카트리지를 상기 감광 드럼의 종방향으로 가압하는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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