KR20210032915A - 카트리지 및 화상 형성 장치 - Google Patents

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KR20210032915A
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developing unit
rotation axis
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도시아키 다케우치
고이치 오오이시
히로키 시미즈
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

카트리지는, 상 담지체 및 제1 부분을 포함하고, 카트리지가 본체로부터 제거되는 때에 제거 자세를 취하도록 구성되는 제1 유닛과; 현상제 담지체 및 제2 부분을 포함하는 제2 유닛으로서, 제2 유닛은 현상제 담지체가 상 담지체에 접촉하는 제1 위치와 현상제 담지체가 상 담지체로부터 분리되고, 제2 부분이 제1 부분에 접촉하는 제2 위치 사이에서 이동가능한, 제2 유닛을 포함하고, 제1 유닛이 제거 자세를 취했을 때, 제2 유닛은 제2 위치에 위치되고, 제2 유닛이 제2 위치에 위치될 때, 현상제 담지체가 상 담지체로부터 분리되는 방향으로의 제2 유닛의 이동이 규제된다.

Description

카트리지 및 화상 형성 장치{CARTRIDGE AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 카트리지 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.
전자 사진 화상 형성 시스템(전자 사진 프로세스)을 사용하는 프린터 등의 화상 형성 장치에서는, 기록 매체에 화상이 형성될 때에, 먼저 감광 드럼이 대전 롤러에 의해 균일하게 대전된다. 이어서, 대전된 감광 드럼이 노광 장치에 의해 선택적으로 노광됨으로써, 감광 드럼 위에 정전 잠상을 형성한다. 감광 드럼 상에 형성된 정전 잠상은 현상 장치에 의해 토너를 사용해서 토너상으로서 현상된다. 감광 드럼 상에 형성된 토너상은, 기록 용지, 플라스틱 시트 등의 기록 매체에 전사된다. 그리고, 기록 매체에 전사된 토너상은 정착 유닛에 의해 가열 및 가압됨으로써 기록 매체에 정착된다. 이와 같이 하여, 기록 매체에 화상이 형성된다. 또한, 토너상이 기록 매체에 전사된 후에 감광 드럼 상에 잔류하는 토너는 클리닝 블레이드에 의해 제거된다.
이러한 화상 형성 장치는, 일반적으로 감광 드럼, 대전 롤러, 현상 장치 등의 프로세스 수단의 유지관리를 필요로 한다. 근년, 프로세스 수단의 더 용이한 유지관리를 위해서, 감광 드럼, 대전 롤러, 클리닝 블레이드, 및 현상 장치는 카트리지로 일체화된다. 일반적으로, 이러한 프로세스 수단을 갖는 카트리지는 프로세스 카트리지라고 불린다. 프로세스 카트리지는, 화상 형성 장치의 장치 본체에 대하여 착탈가능하게 장착가능하다. 프로세스 카트리지를 교환가능하게 함으로써, 프로세스 수단을 교환할 수 있으며, 프로세스 수단의 유지관리를 행할 수 있다.
이러한 프로세스 카트리지에 채용되는 현상 수단으로서, 현상 롤러를 감광 드럼에 대하여 접촉시킨 상태에서 현상을 행하는 접촉 현상이 가능하다. 이러한 접촉 현상에서는, 화상 형성 중의 현상 롤러와 감광 드럼 사이에 미리결정된 접촉압을 유지하기 위해서, 현상 롤러가 프로세스 카트리지에 제공된 가압 수단에 의해 감광 드럼에 대하여 가압된 상태에 있다. 이러한 구성에서는, 현상 롤러가 감광 드럼에 접촉한 상태에서 장기간 사용되지 않는 상태로 방치되는 경우에, 현상 롤러의 탄성층의 영구 변형이 발생할 수 있다. 이것이 현상 시에 현상 롤러 주기의 화상 농도 불균일을 유발하는 경우가 있을 수 있다.
이 문제를 해결하기 위한 구성으로서, 화상 형성 동작이 행해지지 않을 때는, 감광 드럼과 현상 롤러를 서로 분리시키는 기구를 갖는 프로세스 카트리지가 제안되어 있다(일본 특허 공개 공보 제2001-337511호 공보). 또한, 프로세스 카트리지를 화상 형성 장치 본체에 장착함으로써, 분리되어 있던 현상 롤러가 접촉하는 기구를 갖는 프로세스 카트리지가 제안되어 있다(일본 특허 공개 공보 제2006-276190호).
본 발명은 상기 종래 기술을 더 발전시킨 것이다. 본 발명의 목적은, 상 담지체와 현상제 담지체를 용이하게 분리될 수 있는 카트리지를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 본체에 착탈가능하게 장착가능하도록 구성되는 카트리지가 제공되며, 카트리지는,
상 담지체 및 제1 부분을 포함하고, 상기 카트리지가 상기 본체로부터 제거될 때에 제거 자세를 취하도록 구성되는 제1 유닛과;
현상제 담지체 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 유닛에 회전가능하게 연결되는 제2 유닛으로서, 상기 제2 유닛은 (i) 상기 현상제 담지체가 상기 상 담지체에 접촉하는 제1 위치와, (ii) 상기 현상제 담지체가 상기 상 담지체로부터 분리되며, 상기 제2 부분이 상기 제1 부분과 접촉하는 제2 위치 사이에서 회전축 둘레로 회전함으로써 상기 제1 유닛에 대해 이동가능하게 구성되는, 제2 유닛을 포함하고,
상기 카트리지가 상기 본체로부터 제거되고 상기 제1 유닛이 상기 제거 자세를 취하는 상태에서, 상기 제2 유닛은 상기 제2 유닛의 자중에 의해 상기 제2 위치에 위치되고,
상기 제2 유닛이 상기 제2 위치에 위치되는 경우, 상기 현상제 담지체가 상기 상 담지체로부터 분리되는 방향으로의 상기 제2 유닛의 이동이 상기 제2 부분이 상기 제1 부분에 접촉하는 것에 의해 규제되며,
상기 회전축에 직교하는 방향에서, 상기 회전축과 상기 제2 부분 사이의 거리는, 상기 현상제 담지체의 회전 중심과 상기 회전축 사이의 거리보다 짧다.
본 발명의 추가적인 특징은 (첨부된 도면을 참고한) 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 측면도이다.
도 2는 실시예에 따른 전자 사진 화상 형성 장치의 개략도이다.
도 3은 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 후방측 및 이측의 전체 사시도이다.
도 5는 현상 유닛 및 드럼 유닛의 연결 상태를 도시하는 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 현상 롤러 및 감광 드럼의 분리 상태 및 접촉 상태를 도시하는 단면도이다.
도 7은 분리 상태에서의 프로세스 카트리지의 측면도이다.
도 8은 베어링 규제부와 규제부의 배치를 설명하는 도면이다.
이제 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 실시예에 기재되어 있는 구성요소의 치수, 재료, 형상 및 그 상대 위치는, 본 발명이 적용되는 장치의 구성 및 다양한 조건에 따라 적절히 변경될 수 있으며, 본 발명의 범위를 이하의 실시예로 한정하려는 것이 아니다.
제1 실시예
화상 형성 장치(100)의 전체 구성
본 실시예에 따른 전자 사진 화상 형성 장치(100)(이하, "화상 형성 장치(100)")의 전체 구성에 대해서 도 2를 참조해서 설명한다. 도 2는 본 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)의 개략도이다. 본 실시예에서, 프로세스 카트리지(1) 및 토너 카트리지(13)는, 화상 형성을 행하는 화상 형성 장치(100)의 장치 본체(본체)(100a)에 대하여 탈착가능하다. 화상 형성 장치(100)는, 복수의 화상 형성 유닛으로서, 각각 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 및 블랙(K)의 색의 화상을 형성하는 제1, 제2, 제3, 및 제4 화상 형성 유닛(SY, SM, SC, 및 SK)을 갖는다. 본 실시예에서는, 제1 내지 제4 화상 형성 유닛(SY 내지 SK)의 구성 및 동작은 형성되는 화상의 색이 다른 것을 제외하고 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하의 설명에서, 특별히 구별이 필요하지 않을 경우에는, 첨자인 Y 내지 K를 생략하고 총괄적으로 설명한다.
제1 내지 제4 프로세스 카트리지(1)는 수평 방향으로 배열되어 배치된다. 각 프로세스 카트리지(1)에는, 제1 유닛인 드럼 유닛(4) 및 제2 유닛인 현상 유닛(현상제 용기)(6)가 제공된다. 드럼 유닛(4)은, 현상제 상을 담지하는 상 담지체로서의 감광 드럼(7), 감광 드럼(7)의 표면을 균일하게 대전하는 대전 수단으로서의 대전 롤러(8) 및 클리닝 수단으로서의 클리닝 블레이드(10)를 갖는다. 프로세스 카트리지(1)는, 감광 드럼(7)의 회전축 방향을 따라 장치 본체(100a)로부터 각각 제거될 수 있다. 드럼 유닛(4)은, 프로세스 카트리지(1)가 장치 본체(100a)로부터 제거될 때에 제거 자세를 취하도록 구성된다. 현상 유닛(6)은, 현상 롤러(11)와 현상제(T)(이하, "토너")를 수용하고, 감광 드럼(7) 위로 정전 잠상을 현상하는 현상 수단을 갖는다. 드럼 유닛(4) 및 현상 유닛(6)은 서로 피벗가능하게 지지되어 있다. 제1 프로세스 카트리지(1Y)는 현상 유닛(6) 내에 옐로우(Y) 토너를 수용한다는 것에 유의한다. 마찬가지로, 제2 프로세스 카트리지(1M)는 마젠타(M) 토너를 수용하고, 제3 프로세스 카트리지(1C)는 시안(C) 토너를 수용하며, 제4 프로세스 카트리지(1K)는 블랙(K) 토너를 수용한다.
프로세스 카트리지(1)는, 화상 형성 장치(100)에 제공된 장착 가이드(도시되지 않음), 위치결정 부재(도시되지 않음) 등의 장착 수단에 의해 장치 본체(100a)에 대하여 감광 드럼(7)의 회전축 방향으로 탈착가능하다. 프로세스 카트리지(1)는, 드럼 유닛(4)과 현상 유닛(6)이 연결된 상태에서 장치 본체(100a)에 대하여 탈착가능하다. 즉, 드럼 유닛(4) 및 현상 유닛(6)은 장치 본체(100a)에 대하여 일체로 탈착될 수 있다. 또한, 프로세스 카트리지(1)의 하방에는 정전 잠상을 형성하기 위한 스캐너 유닛(12)이 위치된다. 또한, 화상 형성 장치(100)의 프로세스 카트리지(1)의 후방측(프로세스 카트리지(1)의 착탈 방향의 하류측)에 폐 토너 반송 유닛(23)이 위치된다.
제1 내지 제4 토너 카트리지(13)는, 각각의 프로세스 카트리지(1)에 수용되는 토너의 색에 대응하는 순서로, 각각의 프로세스 카트리지(1)의 하방에 각각 수평 방향으로 배열되어 배치된다. 즉, 제1 토너 카트리지(13Y)는 옐로우(Y) 토너를 수용한다. 마찬가지로, 제2 토너 카트리지(13M)는 마젠타(M) 토너를 수용하고, 제3 토너 카트리지(13C)는 시안(C) 토너를 수용하며, 제4 토너 카트리지(13K)는 블랙(K) 토너를 수용한다. 토너 카트리지(13)는 동일한 색의 토너를 수용하는 프로세스 카트리지(1)에 토너를 각각 공급한다.
토너 카트리지(13)의 공급 동작은, 장치 본체(100a)에 제공된 잔량 검지 유닛(도시되지 않음)이, 프로세스 카트리지(1) 내의 토너 잔량이 부족한 것을 검지할 때에 행해진다. 토너 카트리지(13)는, 화상 형성 장치(100)에 제공된 장착 가이드(도시되지 않음), 위치결정 부재(도시되지 않음) 등의 장착 수단에 의해 화상 형성 장치(100)에 탈착가능하다. 프로세스 카트리지(1)의 상세 설명은 후술한다는 것에 유의한다.
토너 카트리지(13)의 하방에는 제1 내지 제4 토너 반송 장치(14)가 토너 카트리지(13)에 대응해서 배치된다. 토너 반송 장치(14)는 토너 카트리지(13)로부터 수취한 토너를 연직 방향 상방으로 반송하고, 현상 유닛(6)에 토너를 공급한다. 이와 같이, 공급 용기인 토너 카트리지(13)로부터 현상 유닛(6) 내에 토너가 공급된다.
프로세스 카트리지(1)의 연직 방향 상방에는, 중간 전사 부재로서의 중간 전사 유닛(19)이 제공된다. 중간 전사 유닛(19)은, 1차 전사부(S1) 측을 연직 방향 하방으로 하는 상태에서 대략 수평으로 배치된다. 각각의 감광 드럼(7)에 대향하는 중간 전사 벨트(18)는, 회전 가능한 무단 벨트이며, 복수의 인장 롤러 주위에 걸쳐져 있다. 중간 전사 벨트(18)의 내면에는, 1차 전사 부재인 1차 전사 롤러(20)가 중간 전사 벨트(18)를 거쳐서 감광 드럼(7)과 함께 1차 전사부(S1)를 형성하는 위치에 각각 배치된다. 또한, 2차 전사 부재인 2차 전사 롤러(21)는, 중간 전사 벨트(18)에 접촉하고, 중간 전사 벨트(18)의 반대면 상의 롤러와 함께 2차 전사부(S2)를 형성한다. 또한, 좌우 방향(중간 전사 벨트(18)가 걸쳐지는 방향)에서, 2차 전사부(S2)와 반대측에 중간 전사 벨트 클리닝 유닛(22)이 배치된다.
중간 전사 유닛(19)의 연직 방향 상방에는, 정착 유닛(25)이 배치된다. 정착 유닛(25)은, 가열 유닛(26), 및 가열 유닛(26)에 압력을 인가하는 압력 인가 롤러(27)를 갖는다. 또한, 장치 본체(100a)의 상면에는 배출 트레이(32)가 제공되어 있고, 배출 트레이(32)와 중간 전사 유닛 사이에 폐 토너 회수 용기(24)가 제공된다. 또한, 장치 본체(100a)의 최하부에는 기록 매체(3)를 수용하는 급지 트레이(2)가 제공된다.
화상 형성 프로세스
이어서, 화상 형성 장치(100)에 의한 화상 형성 동작에 대해서 도 2 및 도 3을 참조해서 설명한다. 도 3은 본 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 단면도이다. 화상 형성을 행할 때에, 감광 드럼(7)은 도 3의 화살표 A 방향으로 미리결정된 속도로 회전 구동된다. 중간 전사 벨트(18)는, 화살표 B 방향(감광 드럼(7)의 회전에 대해 순방향)으로 회전 구동된다.
먼저, 감광 드럼(7)의 표면이 대전 롤러(8)에 의해 균일하게 대전된다. 이어서, 스캐너 유닛(12)에 의해 조사된 레이저 빔에 의해 감광 드럼(7)의 표면의 주사 노광이 행해짐으로써, 감광 드럼(7) 위에 화상 정보(화상 데이터)에 기초하는 정전 잠상이 형성된다. 감광 드럼(7) 상에 형성된 정전 잠상은 현상 유닛(6)에 의해 토너상(현상제 상)으로서 현상된다. 이때, 현상 유닛(6)에는 장치 본체(100a)에 제공된 현상 압력 인가 유닛(도시되지 않음)에 의해 압력이 인가되고 있다. 그 후, 감광 드럼(7) 상에 형성된 토너상의 중간 전사 벨트(18)로의 1차 전사가 1차 전사 롤러(20)에 의해 행해진다.
예를 들어, 풀컬러 화상 형성을 행할 때에는, 제1 내지 제4 화상 형성 유닛(SY 내지 SK)에서 상술한 프로세스가 순차적으로 행해짐으로써, 중간 전사 벨트(18) 위로 각 색의 토너상이 순차적으로 중첩된다. 한편, 급지 트레이(2)에 수용되어 있는 기록 매체(3)는, 미리결정된 제어 타이밍에 급송되고, 중간 전사 벨트(18)의 이동과 동기해서 2차 전사부(S2)에 반송된다. 그리고, 기록 매체(3)를 거쳐서 중간 전사 벨트(18)에 접촉해 있는 2차 전사 롤러(21)에 의해, 중간 전사 벨트(18) 상의 4색 토너상은 일괄해서 기록 매체(3) 위로 2차 전사된다.
그 후, 토너상이 전사된 기록 매체(3)는 정착 유닛(25)에 반송된다. 정착 유닛(25)에서 기록 매체(3)가 가열 및 가압됨으로써 기록 매체(3)에 토너상이 정착된다. 그 후, 토너상이 정착된 기록 매체(3)가 배출 트레이(32)에 반송됨으로써, 화상 형성 동작이 완료된다.
또한, 1차 전사 공정 후에 감광 드럼(7) 상에 잔류하는 1차 전사 잔류 토너(폐 토너)는 클리닝 블레이드(10)에 의해 제거된다. 2차 전사 공정 후에 중간 전사 벨트(18) 상에 잔류하는 2차 전사 잔류 토너(폐 토너)는 중간 전사 벨트 클리닝 유닛(22)에 의해 제거된다. 클리닝 블레이드(10) 및 중간 전사 벨트 클리닝 유닛(22)에 의해 제거된 폐 토너는, 장치 본체(100a)에 제공된 폐 토너 반송 유닛(23)에 의해 반송되고, 폐 토너 회수 용기(24)에 축적된다. 화상 형성 장치(100)는, 원하는 하나 또는 몇 가지(모두가 아님)의 화상 형성 유닛만을 사용하여, 단색 또는 멀티 컬러 화상을 형성할 수도 있다는 것에 유의한다.
프로세스 카트리지
이어서, 본 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)에 장착되는 프로세스 카트리지(1)의 전체 구성에 대해서 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참고해서 설명한다. 도 3은 본 실시예에 따른 프로세스 카트리지(1)의 단면도이다. 도 4a는, 후방측(프로세스 카트리지(1)의 착탈 방향에서의 하류측)으로부터 보았을 때의 프로세스 카트리지(1)의 사시도이다. 도 4b는 이측으로부터 보았을 때의 프로세스 카트리지(1)의 사시도이다.
프로세스 카트리지(1)는 드럼 유닛(4) 및 현상 유닛(6)을 갖는다. 프로세스 카트리지(1)는 하나의 드럼 유닛(감광 유닛)(4) 및 하나의 현상 유닛(6)을 갖는다. 즉, 프로세스 카트리지(1)는 하나의 감광 드럼(7) 및 하나의 현상 롤러(11)를 갖는다. 드럼 유닛(4) 및 현상 유닛(6)은 회전 지지 핀(30)을 중심으로 하여 피벗가능하게(이동가능하게) 연결된다. 따라서, 현상 유닛(6)은, 현상 유닛(6)의 회전축 주위로 회전가능하게 드럼 유닛(4)에 연결된다. 현상 유닛(6)은 드럼 유닛(4)에 대하여 분리불가능하게 연결되어 있다. 장치 본체(100a)로부터 프로세스 카트리지(1)가 제거된 상태에서, 현상 유닛(6)은 드럼 유닛(4)에 대하여 현상 유닛(6)의 회전축 방향으로 이동하는 것이 규제되어 있다. 또한, 현상 유닛(6)은 드럼 유닛(4)에 대하여 현상 유닛(6)의 회전축 주위로 회전하는 것이 허용되지만, 현상 유닛(6)의 회전축에 교차하는 방향에 평행하게 이동하는 것이 규제된다. 드럼 유닛(4)은, 드럼 유닛(4) 내의 다양한 부재를 지지하는 드럼 프레임(5)을 갖는다. 드럼 유닛(4)은, 감광 드럼(7), 대전 롤러(8), 클리닝 블레이드(10) 및 감광 드럼(7)의 회전축 방향에 평행한 방향으로 연장되는 폐 토너 스크류(15)를 갖는다. 드럼 베어링(33)은, 감광 드럼(7)이 회전가능하게 감광 드럼(7)을 지지한다. 드럼 베어링(33)은 드럼 유닛(4)의 길이 방향 양 단부에 제공된다. 드럼 베어링(33)은, 감광 드럼(7)으로부터 폐 토너 스크류(15)로 구동력을 전달하기 위한 기어열을 구비한다. 즉, 드럼 프레임(5)의 길이 방향 양 단부에 한 쌍의 드럼 베어링(33)이 제공되어 있어, 드럼 프레임(5)은 감광 드럼(7)이 회전가능하게 감광 드럼(7)을 지지한다.
드럼 유닛(4)에 제공되는 대전 롤러(8)는, 감광 드럼(7)을 향해서 대전 롤러 압력 인가 스프링(36)에 의해 화살표 C 방향으로 가압된다. 대전 롤러(8)는 감광 드럼(7)에 의해 구동되게 제공되고, 감광 드럼(7)이 화상 형성 시에 화살표 A 방향으로 회전 구동되면, 화살표 D 방향(감광 드럼(7)의 회전에 대해 순방향)으로 회전한다.
드럼 유닛(4)에 제공된 클리닝 블레이드(10)는, 1차 전사 후에 감광 드럼(7)의 표면에 남은 전사 잔류 토너(폐 토너)를 제거하기 위한 탄성 부재(10a) 및 탄성 부재(10a)를 지지하기 위한 지지 부재(10b)로 구성된다. 클리닝 블레이드(10)에 의해 감광 드럼(7)의 표면으로부터 제거된 폐 토너는, 클리닝 블레이드(10)와 드럼 프레임(5)에 의해 형성되는 폐 토너 수용실(9)에 수용된다. 폐 토너 수용실(9)에 수용된 폐 토너는, 폐 토너 수용실(9) 내에 배치되는 폐 토너 스크류(15)에 의해 화상 형성 장치(100)의 후방측(프로세스 카트리지(1)의 착탈 방향의 하류측)을 향해서 반송된다. 반송된 폐 토너는, 폐 토너 배출부(35)로부터 배출되고, 화상 형성 장치(100)의 폐 토너 반송 유닛(23)에 넘겨진다.
현상제 용기인 현상 유닛(6)은, 현상 유닛(6) 내의 다양한 부재를 지지하는 현상 프레임(16)을 갖는다. 현상 프레임(16)은, 현상 롤러(현상제 담지체)(11) 및 공급 롤러(17)가 제공된 현상실(16a)과, 토너가 수용되고 교반 부재(29)가 배치된 토너 수용실(현상제 수용실)(16b)로 분할된다. 현상 프레임(16)에는 현상 롤러(11) 및 공급 롤러(17)가 제공되어 있고, 현상 유닛(6)은 현상 장치라고도 지칭된다.
현상실(16a)에는, 현상 롤러(11), 공급 롤러(17) 및 현상 블레이드(28)가 제공된다. 현상 롤러(11)는, 토너를 담지하고 있고, 화상 형성 시에 감광 드럼(7)과 접촉하여 화살표 E 방향으로 회전함으로써 감광 드럼(7)에 토너를 반송한다. 또한, 현상 롤러(11)는, 길이 방향(회전축 방향)의 양 단부에서 현상 베어링(34)에 제공된 베어링부(도시되지 않음)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 이와 같이, 베어링 부재인 현상 베어링(34)은, 현상 롤러(11)가 회전가능하게 현상 롤러(11)를 지지한다. 공급 롤러(17)는, 현상 롤러(11)에 접촉하고, 현상 베어링에 제공된 베어링부(도시되지 않음)에 의해 회전가능하게 지지된다. 공급 롤러(17)는 화상 형성 시에 화살표 F 방향으로 회전한다. 층 두께 제어 부재인 현상 블레이드(28)는 현상 롤러(11)의 표면에 접촉하도록 배치된다. 현상 블레이드(28)는 현상 롤러(11) 상에 형성되는 토너층의 두께를 제어한다.
토너 수용실(16b)에는, 토너 수용실(16b) 내에 수용된 토너(T)를 교반하며, 또한 현상 연통 구멍(16c)을 통해서 현상실(16a)에 토너 수용실(16b) 내의 토너를 반송하는 교반 부재(반송 부재)(29)가 제공된다. 교반 부재(29)는, 현상 롤러(11)의 회전축 방향에 평행한 회전 샤프트(29a), 및 교반 시트(29b)를 갖는다. 교반 시트(29b)는 가요성을 갖는 시트이다. 교반 시트(29b)의 일단부가 회전 샤프트(29a)에 부착되고, 교반 시트(29b)의 타단부가 자유 단부이다. 회전 샤프트(29a)이 회전하고 교반 시트(29b)가 화살표 G 방향으로 회전함으로써, 교반 시트(29b)에 의해 토너가 교반된다.
현상 유닛(6)은, 현상실(16a)과 토너 수용실(16b) 사이를 연통하는 현상 연통 구멍(16c)을 갖는다. 본 실시예에서는, 현상 유닛(6)이 통상 사용 자세(사용시의 자세)에 있을 때, 현상실(16a)은 토너 수용실(16b)의 연직 방향 상방에 위치된다. 교반 부재(29)에 의해 퍼 올려지는 토너 수용실(16b) 내의 토너는, 현상 연통 구멍(16c)을 통과하고 현상실(16a)에 공급된다.
또한, 현상 유닛(6)에는 토너 입구(40)가 제공된다. 토너 입구(40)는, 현상 롤러(11)의 회전축 방향에 대해서, 현상 유닛(6)의 일단부 측에 제공된다. 본 실시예에서는, 프로세스 카트리지(1)의 착탈 방향에서, 현상 유닛(6)의 하류측에 토너 입구(40)가 제공된다. 토너 입구(40)의 상부에는, 입구 시일 부재(45), 및 전후 방향으로 이동될 수 있는 입구 셔터(41)가 배치된다. 토너 입구(40)는, 프로세스 카트리지(1)가 화상 형성 장치(100)에 장착되어 있지 않은 경우, 입구 셔터(41)에 의해 폐쇄된다. 입구 셔터(41)는, 화상 형성 장치(100)에 의해 가압되고 프로세스 카트리지(1)의 착탈 동작에 연동하여 개방되도록 구성된다.
현상 유닛(6)에는 흡입 반송로(42)가 제공되어 있고, 흡입 반송로(42) 내부에는 회전가능한 반송 스크류(회전 부재)(43)가 배치된다. 흡입 반송로(42)는, 토너의 흡입을 위한 토너 입구(입구)(40)를 갖고 있으며, 토너 입구(40) 및 흡입 반송로(42)가 연통하고 있다. 또한, 현상 유닛(6)의 길이 방향 중앙 부근에는 토너 수용실(16b)에 토너를 공급하기 위한 수용실 연통구(44)가 제공되어 있고, 수용실 연통구(44)를 통해 흡입 반송로(42)와 토너 수용실(16b)이 연통한다. 흡입 반송로(42)는 토너를 수용실 연통구(44)에 유도하는 가이드부이다. 반송 스크류(43)는 현상 롤러(11) 및 공급 롤러(17)의 회전축 방향과 평행하게 연장된다. 반송 스크류(43)에는 반송 핀부(반송부)가 제공된다. 반송 스크류(43)가 회전하면, 토너 입구(40)로부터 받아들인 토너가, 반송 핀부에 의해 흡입 반송로(42)를 통해 수용실 연통구(44)에 전달된다. 그리고, 토너 수용실(16b)과 연통하는 수용실 연통구(44)를 통해서 토너 수용실(16b) 내에 토너가 공급된다.
접촉 및 분리 동작
이어서, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)의 접촉/분리 동작에 대해서 도 1a, 도 1b, 도 5, 도 6a 및 도 6b를 참고하여 상세하게 설명한다. 도 1a는 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 분리된 상태의 프로세스 카트리지(1)의 측면도이며, 도 1b는 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 접촉하고 있는 상태의 프로세스 카트리지(1)의 측면도이다. 도 5는, 드럼 유닛(4)과 현상 유닛(6)이 연결되는 상태를 도시하는 개략 사시도이다. 도 6a는 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 분리된 상태를 도시하는 단면도이며, 도 6b는 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 접촉하는 상태를 도시하는 단면도이다. 도 6a 및 도 6b는 프로세스 카트리지(1)의 중앙 부근의 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 드럼 프레임(5)의 길이 방향 일단부에 한 쌍의 구멍(5a 및 5b)이 제공되고, 드럼 프레임(5)의 길이 방향 타단부에 구멍(5c)이 제공된다. 한편, 2개의 현상 베어링(34) 중 하나에는, 드럼 프레임(5)의 한 쌍의 구멍(5a 및 5b)에 대응하는 피벗 구멍(지지 구멍)(34a)이 제공되고, 2개의 현상 베어링(34) 중 다른 것에는 구멍(5c)에 대응하는 한 쌍의 피벗 구멍(지지 구멍)(34b 및 34c)이 제공된다. 2개의 회전 지지 핀(30) 중 하나가 피벗 구멍(34a) 및 구멍(5a 및 5b) 내에 끼워맞춰지고, 2개의 회전 지지 핀(30) 중 다른 것이 피벗 구멍(34b 및 34c) 및 구멍(5c)에 끼워맞춰진다. 이에 의해, 현상 유닛(6)은 드럼 유닛(4)에 대하여 회전 지지 핀(30) 또는 피벗 구멍(34a 내지 34c)을 중심으로 피벗 가능하도록 드럼 유닛(4)에 대하여 연결된다. 따라서, 현상 유닛(6)은 드럼 유닛(4)에 의해 지지된다. 즉, 회전 지지 핀(30)의 중심축은, 드럼 유닛(4)에 대하여 회전하는 현상 유닛(6)의 회전축과 일치한다.
또한, 도 1a 및 도 1b에 나타내는 바와 같이, 드럼 프레임(5)의 길이 방향 일단부에는 규제부(5d)(제1 부분)가 제공되고, 현상 베어링(34)에는 규제부(5d)에 대응하는 위치에 베어링 규제부(34d)(제2 부분)가 제공된다. 현상 유닛(6)의 회전축(회전 지지 핀(30)의 중심축)에 직교하는 방향에서, 규제부(5d)와 베어링 규제부(34d)는 현상 유닛(6)의 회전축으로부터 이격된 위치에 배치된다. 규제부(5d) 및 베어링 규제부(34d)가 서로 대향하는 상태에서, 규제부(5d)는 볼록 형태를 가지며, 베어링 규제부(34d)는 평면 형태를 갖는다. 따라서, 규제부(5d)에는 베어링 규제부(34d)와 대향하는 면에 볼록부가 제공된다. 이 구성에 한하지 않고, 규제부(5d) 및 베어링 규제부(34d)는 모두 볼록 형태를 가질 수 있다. 또한, 규제부(5d)는 평면 형태를 가질 수 있으며, 베어링 규제부(34d)는 볼록 형태를 가질 수 있다. 도 1a, 도 1b, 도 6a 및 도 6b로부터, 현상 유닛(6)의 회전축(회전 지지 핀(30)의 중심축)에 직교하는 방향에 대해서, 현상 유닛(6)의 회전축과 규제부(5d) 사이의 거리는, 현상 유닛(6)의 회전축과 현상 롤러(11)의 회전 중심 사이의 거리보다 짧다는 것을 이해할 수 있다. 마찬가지로, 현상 유닛(6)의 회전축과 베어링 규제부(34d) 사이의 거리는 현상 유닛(6)의 회전축과 현상 롤러(11)의 회전 중심 사이의 거리보다 짧다. 따라서, 규제부(5d) 및 베어링 규제부(34d)는 공간을 거의 사용하지 않고 제공될 수 있다.
본 실시예에서는, 규제부(5d)를 드럼 프레임(5)의 길이 방향 일단부에 제공하고, 베어링 규제부(34d)를 2개의 현상 베어링(34) 중 하나에 제공하고 있지만, 이 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 규제부(5d)를 드럼 프레임(5)의 길이 방향 중앙에 제공하고, 베어링 규제부(34d)를 현상 프레임(16)의 길이 방향 중앙에 제공하는 구동이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 2개의 규제부(5d) 중 하나를 드럼 프레임(5)의 길이 방향 일단부에 제공하고, 2개의 규제부(5d) 중 다른 것을 드럼 프레임(5)의 길이 방향 타단부에 제공하는 구성이 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 2개의 베어링 규제부(34d) 중 하나를 2개의 현상 베어링(34) 중 하나에 제공하고, 2개의 베어링 규제부(34d)의 다른 것을 2개의 현상 베어링(34) 중 다른 것에 제공하는 구성이 이루어질 수 있다.
화상을 형성하지 않을 때, 현상 유닛(6)의 무게 중심(46)에 대한 현상 유닛(6)의 중량(자중)(도 6a의 화살표 W 방향)은 회전 지지 핀(30) 둘레의 모멘트(도 6a의 화살표 N 방향)를 발생시키고, 현상 롤러(11) 및 감광 드럼(7)이 서로 분리된다. 그리고, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 규제부(5d) 및 베어링 규제부(34d)가 접촉함으로써, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 서로 분리되어 있는 분리 상태가 유지된다. 이하, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 분리되어 있는 분리 상태에서의 현상 유닛(6)의 위치를 "분리 위치"라 칭할 것이다. 화상을 형성하지 않을 때 현상 유닛(6)의 위치가 분리 위치로 이동함으로써, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7) 사이의 접촉에 의한 현상 롤러(11)의 표층의 변형을 억제할 수 있다.
장치 본체(100a)의 길이 방향 양 단부에는 압력 인가 레버(101)가 제공된다. 도시되지 않은 기구에 의해, 압력 인가 레버(101)는, 압력 인가 위치(도 1b의 위치 S)와 압력 비인가 위치(도 1a의 위치 T) 사이에서 이동가능하다. 또한, 2개의 압력 인가 레버(101)에 대응하는 위치 각각에는 압력 수취부(34e)가 제공된다.
화상을 형성할 때에는, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 압력 인가 레버(101)가 압력 인가 방향(화살표 U 방향)으로 이동하고, 현상 베어링(34)의 압력 수취부(34e)에 접촉한다. 따라서, 압력 인가 레버(101)가 현상 베어링(34)을 가압함으로써, 현상 유닛(6)이 회전 지지 핀(30)을 중심으로 도 6b의 화살표 M 방향으로 회전하고, 현상 롤러(11) 및 감광 드럼(7)이 접촉한다. 이하, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 접촉하는 접촉 상태에서의 현상 유닛(6)(현상 롤러(11))의 위치를 "접촉 위치"라 칭할 것이다. 화상 형성이 종료되면, 압력 인가 레버(101)가 퇴피 방향(도 1a 및 도 6a의 화살표 V 방향)으로 이동한다. 현상 유닛(6)의 자중(도 6a의 화살표 W 방향)에 의한 회전 지지 핀(30) 둘레의 모멘트(도 6a의 화살표 N 방향)에 의해, 현상 유닛(6)이 다시 분리 위치로 이동한다. 현상 유닛(6)이 분리 위치와 접촉 위치에 있을 때, 압력 수취부(34e)는 연직 방향에서 현상 유닛(6)의 회전축 상방에 위치한다. 압력 인가 레버(101)의 동작은 장치 본체(100a)에 제공된 제어 유닛에 의해 제어된다. 압력 인가 레버(101)의 이동에 의한 현상 롤러(11)의 접촉 동작 및 분리 동작은, 감광 드럼(7)이 회전하는 상태에서 행해지는 것이 바람직하고, 감광 드럼(7) 및 현상 롤러(11)가 회전하는 상태에서 행해지는 것이 더 바람직하다.
여기서, 현상 유닛(6)의 무게 중심 위치 및 중량은 현상 유닛(6)에 수용되는 토너의 양에 따라 변화한다. 따라서, 현상 유닛(6) 내에 잔류하는 토너의 양에 관계없이, 현상 유닛(6)의 자중에 의해 발생한 모멘트에 의해 현상 유닛(6)이 분리 위치로 이동하도록 회전 지지 핀(30)의 위치가 설계된다.
여기서, 도 6b에서는 드럼 유닛(4)은 화상 형성 동작이 행하여 질 때의 자세를 취하고 있고, 현상 유닛(6)은 접촉 위치에 위치된다. 대조적으로, 도 6a에서는, 드럼 유닛(4)의 자세는 도 6b와 동일하고, 현상 유닛(6)은 분리 위치에 위치된다. 후술하는 바와 같이, 장치 본체(100a)로부터 프로세스 카트리지(1)를 제거할 때의 드럼 유닛(4)의 자세(제거 자세) 및 화상 형성 동작을 행할 때의 드럼 유닛(4)의 자세는 동일한 자세이다. 따라서, 장치 본체(100a)로부터 프로세스 카트리지(1)를 제거할 때의 드럼 유닛(4)의 자세는 도 6a 및 도 6b에 나타낸 위치와 동일하다. 도 6a에 나타낸 바와 같이, 연직 방향에서, 감광 드럼(7) 및 현상 롤러(11)는 현상 유닛(6)의 회전축(회전 지지 핀(30)의 중심축)의 상방에 위치한다. 도 6a에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는, 현상 유닛(6)의 회전축(회전 지지 핀(30)의 중심축)은, 현상 유닛(6)의 무게 중심(46)이 연직 방향에서 현상 유닛(6)의 회전축의 상방에 위치하도록 위치된다. 또한, 현상 유닛(6)의 회전축은, 현상 유닛(6)의 무게 중심(46)이 수평 방향에서 감광 드럼(7)의 반대 측에 위치하도록 위치된다. 또한, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 연직 방향에서 현상 유닛(6)의 회전축 상방에 위치되는 현상 유닛(6)의 영역은 현상 유닛(6)의 회전축 하방에 위치되는 현상 유닛(6)의 영역보다 크다. 또한, 본 실시예에서는, 연직 방향에서 현상 유닛(6)의 회전축 상방에 위치하는 현상 유닛(6)의 영역의 중량은, 현상 유닛(6)의 회전축 하방에 위치하는 현상 유닛(6)의 영역의 중량보다 무겁다. 이러한 구성에 의해, 현상 유닛(6)은 그 자중에 의해 안정적으로 분리될 수 있다.
장치 본체로부터의 프로세스 카트리지의 제거
장치 본체(100a)의 도어를 개방함으로써, 프로세스 카트리지(1)가 제거될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 카트리지(1)의 전방측에 제공된 손잡이를 파지하고, 감광 드럼(7)의 축 방향으로 프로세스 카트리지(1)를 당김으로써, 프로세스 카트리지(1)를 장치 본체(100a)로부터 제거할 수 있다.
본 실시예에서는, 프로세스 카트리지(1)에서, 장치 본체(100a)의 도어를 개방함으로써, 드럼 유닛(4)이 화상 형성 시와 동일한 자세를 유지한 채, 감광 드럼(7)이 중간 전사 벨트(18)로부터 이격된 위치로 이동하게 된다. 이 상태에서, 장치 본체(100a)에 대해 프로세스 카트리지(1)를 장착 또는 탈거(제거)하는 것이 허용된다. 즉, 장치 본체(100a)로부터 프로세스 카트리지(1)를 제거할 때의 드럼 유닛(4)의 자세(제거 자세)와 화상 형성 동작이 행해질 때의 드럼 유닛(4)의 자세는 동일한 자세이다. 프로세스 카트리지(1)가 장치 본체(100a)에 장착되고, 드럼 유닛(4)이 제거 자세를 취하고 있는 상태에서, 장치 본체(100a)로부터 프로세스 카트리지를 제거하는 것이 허용된다. 따라서, 도 1a, 도 1b, 도 6a 및 도 6b를 참고하는 프로세스 카트리지(1)의 제거에 관한 이하의 설명에서는, 도 1a, 도 1b, 도 6a 및 도 6b에 나타내는 드럼 유닛(4)이 제거 자세를 취하고 있는 것으로 상정하여 설명한다. 또한, 도 1a, 도 1b, 도 6a, 및 도 6b에서의 상하 방향은, 드럼 유닛(4)이 제거 자세를 취하고 있을 때와 동일한 연직 방향이라는 것에 유의한다. 또한, 도 1a, 도 1b, 도 6a 및 도 6b의 좌우 방향은, 드럼 유닛(4)이 제거 자세를 취하고 있을 때와 동일한 수평 방향이다. 이때, 현상 유닛(6)의 회전축과 현상 유닛(6)의 무게 중심(46) 사이의 위치 관계 등은, 상술한 도 6a을 참고하여 이루어진 설명과 동일하다.
압력 인가 레버(101)가 퇴피 방향(도 1a 및 도 6a의 화살표 V 방향)으로 이동하면, 현상 유닛(6)의 중량은 현상 유닛(6)에 회전 지지 핀(30) 둘레의 모멘트를 발생시킨다. 또한, 프로세스 카트리지(1)가 장치 본체(100a)로부터 제거된 상태에서도 마찬가지로, 현상 유닛(6)의 중량은 현상 유닛(6)에 회전 지지 핀(30) 둘레의 모멘트를 발생시킨다. 이에 의해, 현상 롤러(11) 및 감광 드럼(7)이 분리되고, 도 1a에 나타내는 바와 같이 규제부(5d)와 베어링 규제부(34d)가 접촉하도록, 현상 유닛(6)이 분리 위치로 이동한다. 따라서, 프로세스 카트리지(1)가 장기간 방치되는 경우에도, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7) 사이의 접촉에 의한 현상 롤러(11)의 탄성층의 영구 변형을 억제할 수 있다.
즉, 프로세스 카트리지(1)는, 드럼 유닛(4)이 제거 자세를 취할 때에, 현상 유닛(6)의 자중에 의해 현상 유닛(6)이 접촉 위치로부터 분리 위치로 자동적으로 이동하도록 구성된다. 현상 유닛(6)은, 그 자중만에 의해 접촉 위치로부터 분리 위치로 이동할 필요는 없다는 것에 유의한다. 예를 들어, 프로세스 카트리지(1)는, 현상 유닛(6)이 접촉 위치로부터 분리 위치로 이동하는 방향으로 현상 유닛(6)을 가압하는, 가압 부재를 가질 수 있다.
프로세스 카트리지(1)에서는, 드럼 유닛(4)이 제거 자세를 취할 때에, 현상 유닛(6)의 자중에 의해, 현상 유닛(6)은 자연스럽게 접촉 위치로부터 분리 위치로 분리된다. 즉, 프로세스 카트리지(1)가 장치 본체(100a)로부터 제거되고, 드럼 유닛(4)이 제거 자세와 동일한 자세를 취할 때, 현상 유닛(6)은 분리 위치에 위치된다. 즉, 프로세스 카트리지(1)가 장치 본체(100a)로부터 제거되고 드럼 유닛(4)이 제거 자세를 취하는 상태에서, 현상 유닛(6)의 자중에 의해, 현상 유닛(6)은 분리 위치에 위치된다. 또한, 장치 본체(100a)로부터의 프로세스 카트리지(1)의 제거가 허용될 때의 드럼 유닛(4)의 자세는, 현상 유닛(6)이 그 자중에 의해 분리 위치에 위치될 때의 드럼 유닛(4)의 자세에 포함된다. 따라서, 장치 본체(100a)로부터 프로세스 카트리지(1)를 제거할 때는, 현상 유닛(6)은 자연스럽게 분리 위치로 이동하고, 또한 장치 본체(100a)로부터 프로세스 카트리지(1)를 제거한 후에도, 현상 유닛(6)은 분리 위치에 유지된다. 따라서, 프로세스 카트리지(1)를 장치 본체(100a)로부터 제거할 때에, 어떤 특별한 조작을 하지 않아도, 현상 유닛(6)은 분리 위치에 위치될 수 있다. 또한, 현상 유닛(6)을 분리 위치에 유지하기 위해 분리 부재를 제공할 필요가 없다. 즉, 프로세스 카트리지(1)가 장치 본체(100a)로부터 제거된 상태에서, 현상 롤러(11)를 감광 드럼(7)으로부터 용이하게 분리할 수 있다.
본 실시예에서는, 도 6a에 나타내는 자세로부터, 현상 유닛(6)의 회전축을 중심으로, 드럼 유닛(4)을 제1 방향 및 제1 방향과 반대인 제2 방향(시계 방향 및 반시계 방향)으로 회전시켜도, 현상 유닛(6)은 미리결정된 범위 내에서 분리 위치에 유지된다. 즉, 현상 유닛(6)의 무게 중심(46)은, 현상 유닛(6)을 분리 위치를 향해서 가압하는 위치에 유지시킨다. 본 실시예에서는, 도 6a에 나타내는 상태로부터, 현상 유닛(6)의 회전축 둘레로 드럼 유닛(4)을 시계 방향으로 30° 회전시키는 경우와, 드럼 유닛(4)을 반시계 방향으로 30° 회전시키는 경우의 양 경우에, 현상 유닛(6)은 분리 위치에 있다. 프로세스 카트리지(1)를 장치 본체(100a)로부터 제거한 경우에도 현상 유닛(6)을 분리 위치에 안정적으로 유지시키기 위해서는, 드럼 유닛(4)이 양 방향으로 10° 회전한 경우에도, 현상 유닛(6)이 분리 위치에 유지되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상술한 바와 같이, 드럼 유닛(4)이 현상 유닛(6)의 회전축 둘레로 양 방향으로 30° 회전한 경우에도, 현상 유닛(6)이 분리 위치에 유지되는 것이 바람직하다.
부품 치수 등에 변동이 있는 상태에서도, 현상 유닛(6)이 분리 위치로 이동할 때에 현상 롤러(11) 및 감광 드럼(7)이 확실하게 분리될 수 있도록, 규제부(5d) 및 베어링 규제부(34d)의 위치가 각각의 설정된다. 여기서, 현상 베어링(34)에는, 현상 롤러(11)를 위한 베어링부(도시되지 않음), 피벗 구멍(34b), 및 베어링 규제부(34d)가 제공된다. 동일한 부품에 현상 롤러(11)를 위한 베어링부, 피벗 구멍(34b), 및 베어링 규제부(34d)를 제공함으로써, 복수의 부품에 현상 롤러(11)를 위한 베어링부, 피벗 구멍(34b), 및 베어링 규제부(34d)를 제공하는 경우와 비교하여, 부품 치수의 변화에 의한 분리 위치의 변동을 저감할 수 있다. 따라서, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)을 확실하게 분리하기 위한 드럼 유닛(4)에 대한 현상 유닛(6)의 필요 이동량을 작게 설정할 수 있다. 따라서, 접촉 위치와 분리 위치 사이의 거리를 작게 함으로써, 유저 조작성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 1a, 도 1b 및 도 5로부터, 본 실시예에서는, 현상 유닛(6)의 회전축 방향에 대해서, 회전 지지 핀(30)의 위치와 베어링 규제부(34d) 및 규제부(5d)의 위치가 겹친다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 현상 유닛(6)의 위치를 더 정확하게 규제할 수 있다. 또한, 도 1a 및 도 1b로부터, 현상 유닛(6)이 분리 위치와 접촉 위치에 있을 때에, 베어링 규제부(34d)는 연직 방향에서 현상 유닛(6)의 회전축 하방에 위치한다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 규제부(5d)는 베어링 규제부(34d)의 하방에 배치된다. 이에 의해, 규제부(5d)는 안정적으로 베어링 규제부(34d)를 지지할 수 있다.
여기서, 도 8을 참고하여, 베어링 규제부(34d)와 규제부(5d)의 배치에 대해서 더 상세하게 설명한다. 도 8은 베어링 규제부(34d)와 규제부(5d)의 배치를 설명하는 도면이다. 도 8은, 현상 유닛(6)이 분리 위치에 있는 상태를, 현상 유닛(6)의 회전축에 따라 본 것을 도시한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 베어링 규제부(34d) 및 규제부(5d)가 접촉하는 점을 접촉점(Pd)이라 칭할 것이다. 접촉점(Pd)에서 베어링 규제부(34d)와 규제부(5d)에 접촉하는 직선을 직선(제1 직선)(Ld)이라 칭할 것이다. 반대로, 접촉점(Pd)과 현상 유닛(6)의 회전축을 통과하는 직선을 직선(Lc)이라 칭할 것이고, 직선(Lc)에 직교하고 접촉점(Pd)을 통과하는 직선을 직선(제2 직선)(Lt)이라 칭할 것이다. 베어링 규제부(34d)는, 현상 유닛(6)의 회전축을 중심으로 하며, 접촉점(Pd)를 통과하는 원(Rd)을 따라 이동가능하다. 직선(Lt)은, 도 8에 나타내는 상태에서의 베어링 규제부(34d)의 이동 방향과 일치하고, 접촉점(Pd)에서의 원(Rd)의 접선에 일치한다. 베어링 규제부(34d)를 정확하게 위치결정하기 위해서, 직선(Lt)과 직선(Ld) 사이의 각도(θ)는 90°에 가까운 것이 바람직하다. 따라서, 직선(Lt)과 직선(Ld) 사이의 각도(θ)는, 45° 이상 135° 이하인 것이 바람직하고, 60° 이상 120° 이하인 것이 더 바람직하다. 본 실시예에서, 직선(Lt)과 직선(Ld) 사이의 각도(θ)는 대략 75°이다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 유닛인 드럼 유닛(4)은 감광 드럼(7) 및 제1 부분인 규제부(5d)를 갖고, 제2 유닛인 현상 유닛(6)은 현상 롤러(11) 및 제2 부분인 베어링 규제부(34d)를 갖는다. 현상 유닛(6)은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능하다. 제1 위치는, 현상 롤러(11)가 감광 드럼(7)에 접촉할 때의 현상 유닛(6)의 위치이다. 제2 위치는, 현상 롤러(11)가 감광 드럼(7)으로부터 분리되고, 베어링 규제부(34d)가 규제부(5d)에 접촉해 있을 때의 현상 유닛(6)의 위치이다. 미리결정된 가압력에 의해, 현상 유닛(6)은 제1 위치로부터 제2 위치로 이동한다. 따라서, 현상 롤러(11) 및 감광 드럼(7)이 분리되기 때문에, 프로세스 카트리지(1)을 장기간 방치한 경우에도, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 접촉하는 것이 방지될 수 있다. 미리결정된 가압력은, 현상 유닛(6)의 자중에 의한 가압력을 포함한다. 현상 유닛(6)이 제2 위치에 위치되는 경우, 현상 롤러(11)가 감광 드럼(7)으로부터 이격되는 방향으로의 현상 유닛(6)의 이동이, 베어링 규제부(34d)가 규제부(5d)에 접촉함으로써 규제된다. 따라서, 프로세스 카트리지(1)가 장치 본체(100a)로부터 제거된 상태에서, 현상 롤러(11) 및 감광 드럼(7)이 분리되는 분리 상태가 유지되며, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7) 사이의 거리가 일정하게 유지될 수 있다.
제2 실시예
이어서, 도 7을 참고해서 본 발명의 제2 실시예에 대해서 설명한다. 도 7은, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 분리된 상태에서의 프로세스 카트리지(1)의 측면도이다. 제2 실시예 중 제1 실시예와 상이한 부분에 대해서 상세하게 설명한다. 달리 구체적으로 설명하지 않는 한, 재료, 형상, 공장 등은 제1 실시예와 동일하다. 제1 실시예의 프로세스 카트리지(1)와 동일 또는 상당하는 기능 및 구성을 갖는 요소는 동일한 부호로 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
현상 베어링(34)의 길이 방향의 일단부에는 보스(34g)가 제공되고, 드럼 프레임(5)의 길이 방향의 일단부에는 보스(5g)가 제공된다. 프로세스 카트리지(1)에는 가압부인 인장 스프링(50)이 제공된다. 인장 스프링(50)의 일단부가 드럼 프레임(5)의 보스(5g)(제1 볼록부)에 부착되고, 인장 스프링(50)의 타단부가 현상 베어링(34)에 제공된 보스(34g)(제2 볼록부)에 부착된다. 이와 같이, 인장 스프링(50)은 보스(34g) 및 보스(5g)에 결합된다. 압력 인가 레버(101)가 현상 베어링(34)을 가압하고(도 1b 및 도 6b), 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7)이 접촉하고 있는 접촉 상태에서는 인장 스프링(50)이 당겨 늘어난다. 압력 인가 레버(101)가 퇴피 방향으로 이동하면(도 1a 및 도 6a), 인장 스프링(50)의 복원력은 현상 유닛(6)에 대해 화살표 R 방향으로 가압력을 발생시킨다. 인장 스프링(50)에 의해 현상 유닛(6)에 가해지는 가압력 및 제1 실시예에서 설명한 현상 유닛(6)의 자중(도 6a의 화살표 W 방향)에 의해, 드럼 유닛(4)에 대하여 현상 유닛(6)을 화살표 N 방향으로 회전시키는 모멘트가 발생된다. 이에 의해, 현상 유닛(6)이 분리 위치로 이동한다.
제1 실시예와 마찬가지로, 프로세스 카트리지(1)가 장치 본체(100a)로부터 제거된 상태에서 프로세스 카트리지(1)를 장기간 방치한 경우에도, 현상 롤러(11)와 감광 드럼(7) 사이의 접촉에 의한 현상 롤러(11)의 탄성층의 영구 변형을 억제할 수 있다.
여기서, 본 실시예에서는, 인장 스프링(50)의 가압력과 현상 유닛(6)의 자중에 의한 회전 지지 핀(30) 둘레의 모멘트의 방향은 현상 유닛(6)을 드럼 유닛(4)에 대하여 화살표 N 방향으로 이동시키는 방향이다. 인장 스프링(50)의 가압력의 방향(도 7의 화살표 R 방향)이 연직 방향의 상방으로부터 하방을 향하는 방향(중력 방향)과 일치하는지 또는 다른지에 관계없이, 인장 스프링(50)의 가압력에 의한 회전 지지 핀(30) 둘레의 모멘트의 방향은 도 6a의 화살표 N 방향이다.
인장 스프링(50)의 가압력에 의한 모멘트의 방향과 현상 유닛(6)의 자중에 의한 모멘트의 방향이 동일할 수 있다. 또한, 현상 유닛(6)의 자중에 의한 모멘트의 방향과 인장 스프링(50)에 의한 모멘트의 방향이 상이할 수 있다. 예를 들어, 현상 유닛(6)이 드럼 유닛(4)의 연직 방향 상방에 위치하는 경우, 현상 유닛(6)의 자중에 의한 회전 지지 핀(30) 둘레의 모멘트의 방향은 도 6b의 화살표 M 방향일 수 있다. 본 실시예에서는, 회전 지지 핀(30) 둘레의 모멘트 총합의 방향이 도 6a의 화살표 N 방향이 되도록, 인장 스프링(50)의 가압력 크기가 설정된다. 따라서, 예를 들어, 현상 유닛(6)의 자중에 의한 모멘트의 방향과 인장 스프링(50)에 의한 모멘트의 방향이 상반되는 경우에도, 현상 유닛(6)은 드럼 유닛(4)에 대하여 도 7의 화살표 N 방향으로 회전한다.
제1 실시예와 마찬가지로, 현상 유닛(6)은 미리결정된 가압력에 의해 제1 위치로부터 제2 위치로 이동한다. 제1 위치는, 현상 롤러(11)가 감광 드럼(7)에 접촉할 때의 현상 유닛(6)의 위치이다. 제2 위치는, 현상 롤러(11)가 감광 드럼(7)으로부터 분리되고, 베어링 규제부(34d)가 규제부(5d)에 접촉해 있을 때의 현상 유닛(6)의 위치이다. 현상 유닛(6)의 자중에 의한 모멘트의 방향과 인장 스프링(50)에 의한 모멘트의 방향이 상반되는 경우, 미리결정된 가압력은, 예를 들어 인장 스프링(50)으로 인해 현상 유닛(6)에 작용하는 가압력이다. 현상 유닛(6)의 자중에 의한 모멘트의 방향 및 인장 스프링(50)에 의한 모멘트의 방향이 일치하는 경우, 미리결정된 가압력은, 예를 들어 현상 유닛(6)의 자중에 의한 가압력 및 인장 스프링(50)으로 인해 현상 유닛(6)에 작용하는 가압력을 포함한다.
프로세스 카트리지(1)의 길이 방향 일단부에 인장 스프링(50)이 배치될 수 있거나, 또는 프로세스 카트리지(1)의 길이 방향 중앙에 인장 스프링(50)이 배치될 수 있다. 대안적으로, 프로세스 카트리지(1)의 길이 방향 양 단부에 2개의 인장 스프링(50)을 하나씩 배치할 수 있다.
또한, 구성이 현상 롤러(11)가 감광 드럼(7)으로부터 분리되는 방향으로 현상 유닛(6)을 드럼 유닛(4)에 대하여 회전시키는 모멘트가 발생하는 구성이라면, 인장 스프링에 한하지 않고, 압축 스프링 또는 비틀림 코일 스프링을 사용해도 동일한 유리한 효과를 얻을 수 있다.
상기의 설명에서, 장치 본체(100a)로부터 프로세스 카트리지(1)를 제거할 때의 드럼 유닛(4)의 자세(제거 자세)와, 화상 형성 동작이 행해질 때의 드럼 유닛(4)의 자세는 동일한 것으로 설명되었다. 그러나, 장치 본체(100a)로부터 프로세스 카트리지(1)를 제거할 때의 드럼 유닛(4)의 자세(제거 자세), 및 화상 형성 동작이 행해질 때의 드럼 유닛(4)의 자세는 상이할 수 있다. 이 경우, 드럼 유닛(4)이 제거 자세를 취할 때에, 현상 유닛(6)의 자중에 의해, 현상 유닛(6)이 분리 위치에 위치되면 충분하다.
본 발명에 따르면, 상 담지체와 현상제 담지체를 용이하게 분리되는 카트리지를 제공할 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시예를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 화상 형성 장치의 본체에 착탈가능하게 구성되는 카트리지이며,
    상 담지체 및 제1 부분을 포함하고, 상기 카트리지가 상기 본체로부터 제거될 때에 제거 자세를 취하도록 구성되는 제1 유닛과;
    현상제 담지체 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 유닛에 회전가능하게 연결되는 제2 유닛으로서, 상기 제2 유닛은, (i) 상기 현상제 담지체가 상기 상 담지체에 접촉하는 제1 위치와, (ii) 상기 현상제 담지체가 상기 상 담지체로부터 분리되며, 상기 제2 부분이 상기 제1 부분에 접촉하는 제2 위치 사이에서, 회전축의 둘레로 회전함으로써 상기 제1 유닛에 대해 이동가능하게 구성되는, 제2 유닛을 포함하고,
    상기 카트리지가 상기 본체로부터 제거되고 상기 제1 유닛이 상기 제거 자세를 취하는 상태에서, 상기 제2 유닛은 상기 제2 유닛의 자중에 의해 상기 제2 위치에 위치되고,
    상기 제2 유닛이 상기 제2 위치에 위치되는 경우, 상기 현상제 담지체가 상기 상 담지체로부터 분리되는 방향으로의 상기 제2 유닛의 이동이, 상기 제2 부분이 상기 제1 부분에 접촉하는 것에 의해 규제되며,
    상기 회전축에 직교하는 방향에서, 상기 회전축과 상기 제2 부분 사이의 거리는, 상기 현상제 담지체의 회전 중심과 상기 회전축 사이의 거리보다 짧은, 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유닛은, 상기 상 담지체가 회전가능하도록 상기 상 담지체를 지지하는 프레임을 포함하고, 상기 제1 부분은 상기 프레임에 제공되는, 카트리지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 유닛은, 상기 현상제 담지체가 회전가능하도록 상기 현상제 담지체를 지지하는 베어링 부재를 포함하고,
    상기 제2 유닛은 상기 제1 유닛에 피벗가능하게 연결되고, 상기 피벗은 상기 베어링 부재에 제공된 지지 구멍을 중심으로 하며,
    상기 제2 부분은 상기 베어링 부재에 제공되는, 카트리지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지가 상기 본체로부터 제거된 상태에서 상기 제1 유닛이 상기 제거 자세를 취하고, 상기 제1 유닛이 상기 회전축의 둘레로 제1 방향으로 10° 회전될 때, 상기 제2 유닛은 상기 제2 위치에 위치되고, 상기 제1 유닛이 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 10° 회전될 때, 상기 제2 유닛은 상기 제2 위치에 위치되는, 카트리지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지가 상기 본체로부터 제거된 상태에서, 상기 제1 유닛이 상기 제거 자세를 취했을 때, 상기 제2 유닛의 무게 중심은 연직 방향에서 상기 회전축의 상방에 위치되는, 카트리지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 카트리지가 상기 본체로부터 제거된 상태에서, 상기 제1 유닛이 상기 제거 자세를 취했을 때, 상기 제2 유닛의 상기 무게 중심은 상기 상 담지체의 반대측에 위치되는, 카트리지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지가 상기 본체로부터 제거된 상태에서, 상기 제1 유닛이 상기 제거 자세를 취할 때, 연직 방향에서 상기 회전축의 상방에 위치되는 상기 제2 유닛의 영역이, 상기 회전축의 하방에 위치되는 상기 제2 유닛의 영역보다 큰, 카트리지.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은, 상기 회전축에 직교하는 방향에서, 상기 회전축으로부터 이격된 위치에 배치되는, 카트리지.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 위치에 위치되는 상기 제2 유닛을 상기 회전축의 방향을 따라 보았을 때, (i) 상기 제1 부분과 상기 제2 부분이 접촉하는 접촉점에서, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분에 접하는 제1 직선과, (ii) 상기 회전축과 상기 접촉점을 통과하는 직선에 직교하고, 상기 접촉점을 통과하는 제2 직선 사이에 형성되는 각도가 45° 이상 135° 이하인, 카트리지.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지가 상기 본체로부터 제거된 상태에서, 상기 제1 유닛이 상기 제거 자세를 취했을 때, 상기 현상제 담지체 및 상기 상 담지체는 연직 방향에서 상기 회전축의 상방에 위치되는, 카트리지.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유닛을 가압하는 가압부를 더 포함하며,
    상기 제2 유닛을 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 이동시키는 힘은, 상기 제2 유닛의 자중, 및 상기 가압부에 의해 상기 제2 유닛에 가해지는 가압력을 포함하는, 카트리지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가압부는 스프링인, 카트리지.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지는 상기 상 담지체의 회전축 방향을 따라 상기 본체로부터 제거가능한, 카트리지.
  14. 화상 형성 장치이며,
    상기 상 담지체의 회전축 방향을 따라 착탈가능한, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 카트리지; 및
    상기 상 담지체에 의해 담지된 현상제 상을 기록 매체에 전사하는 전사부를 포함하는, 화상 형성 장치.
KR1020200118911A 2019-09-17 2020-09-16 카트리지 및 화상 형성 장치 KR20210032915A (ko)

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