KR101222579B1

KR101222579B1 - 화상형성장치

Info

Publication number: KR101222579B1
Application number: KR1020080005765A
Authority: KR
Inventors: 김수용; 심문보
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2013-01-16
Also published as: CN101303551A; US7738812B2; US20090028589A1; KR20080086810A; CN101303551B

Abstract

기어들의 흔들림공차로 인한 칼라 미스-레지스트레이션을 저감할 수 있는 화상형성장치를 개시한다. 본 발명의 화상형성장치는 전사 목적물로 화상을 전사하는 전사지점을 가지는 복수의 감광체와, 복수의 감광체 중 둘 이상의 감광체를 구동하는 구동원과, 구동원에 의해 구동되는 감광체들에 각각 연결되는 감광체 축기어과, 감광체 축기어들로 동력을 전달하는 연결기어들을 포함하여 상기 구동원의 동력을 상기 둘 이상의 감광체로 전달하는 구동기어열을 구비한다. 감광체 축기어들 중 어느 하나를 기준으로 할 때, 기준이 되는 감광체 축기어로부터 j번째에 배치되는 연결기어의 잇수는 다음의 값이 실질적으로 정수가 되도록 마련된다.

(여기서 D는 감광체들의 직경, L은 서로 인접한 감광체들의 두 전사지점 간의 거리, R_j 는 j번째 연결기어로부터 기준이 되는 감광체 축기어까지의 감속비)

Description

화상형성장치{IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 특히 복수의 감광체를 이용하여 칼라 인쇄를 수행하는 화상형성장치에 관한 것이다.

화상형성장치는 입력된 화상 신호에 따라 인쇄매체, 예를 들어 용지에 화상을 인쇄하는 장치로서, 프린터, 복사기, 팩스 및 이들을 기능을 하나로 통합한 복합기 등이 이에 해당한다.

전자사진방식 화상형성장치는 소정 전위로 대전된 감광체에 광을 주사하여 그 표면에 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상에 현상제를 투입하여 가시화상으로 현상한 후, 이를 용지에 전사 및 정착시킴으로써 화상을 인쇄한다.

전자사진방식을 채택한 칼라화상형성장치에는 소위 탠덤형 화상형성장치라 불리는 것이 있다. 탠덤형 화상형성장치는 인쇄에 사용되는 색 수만큼의 감광체와 현상기를 가진다.

통상적으로 칼라형성장치는 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta), 시안(Cyan) 및 블랙(Black)의 4가지 색상의 토너를 사용하므로, 탠덤형 화상형성장치에는 각 색상에 대응하는 4개의 감광체와 4개의 현상기가 구비된다.

탠덤형 화상형성장치에서 각각의 감광체에는 각 색상 별 화상 정보에 따라 정전잠상이 형성된다. 각 감광체에 형성된 정전잠상에는 대응하는 현상기로부터 소정 색상의 토너가 공급되고, 이에 따라 각 감광체의 표면에는 색상 별로 가시화상이 형성된다. 감광체들에 형성된 가시화상은 중간전사체(예를 들어, 중간전사벨트 또는 중간전사드럼)에 차례로 중첩 전사된 후 용지에 최종 전사되거나, 용지에 바로 중첩 전사된다.

이러한 탠덤형 화상형성장치는 고속 인쇄가 가능하다는 장점이 있으나, 각 감광체에 색상 별로 형성된 이미지를 중첩하여 칼라 인쇄를 수행하므로 칼라 미스-레지스트레이션에 의한 화상 불량이 발생하기 쉬운 단점을 가진다.

칼라 미스-레지스트레이션은 여러 가지 변수가 복합적으로 작용하여 발생되는 것이지만, 칼라 미스-레지스트레이션에 가장 큰 원인이 되는 것은 구동원과 감광체 사이에서 동력을 전달하는 기어들이 가지는 흔들림공차(runout)로 인한 감광체의 선속 변화이다.

이러한 문제점은 정밀도가 좋은 기어들을 사용함으로써 해결할 수 있다. 그러나 기어들을 정밀하게 제조하는데 있어 공정 상의 한계가 있을 뿐 아니라 많은 추가 비용이 발생하므로 바람직하지 못하다.

또한 각각의 감광체에 일대일로 구동원을 장착하면 간단한 프로그램을 통해 각 구동원을 독립적으로 제어함으로써 기어들의 흔들림공차로 인한 칼라 미스-레지스트레이션을 손쉽게 해결할 수 있다. 그러나 이러한 방법 역시 부품 비용을 절감한다는 측면에서 바람직하지 못하다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 구동원이 적어도 둘 이상의 감광체를 구동하도록 구성될 때 기어들의 흔들림공차로 인한 칼라 미스-레지스트레이션을 저감할 수 있는 화상형성장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상형성장치는 전사 목적물로 화상을 전사하는 전사지점을 가지는 복수의 감광체;와 상기 복수의 감광체 중 둘 이상의 감광체를 구동하는 구동원;과 상기 구동원에 의해 구동되는 감광체들에 각각 연결되는 감광체 축기어들과, 상기 감광체 축기어들로 동력을 전달하는 연결기어들을 포함하여 상기 구동원의 동력을 상기 둘 이상의 감광체로 전달하는 구동기어열;을 구비하고, 상기 감광체 축기어들 중 어느 하나를 기준으로 할 때, 기준이 되는 감광체 축기어로부터 j번째에 배치되는 연결기어의 잇수는 다음의 값이 실질적으로 정수가 되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 값은 ±0.1 오차 범위 내에서 정수값을 가질 수 있다.

상기 구동기어열에 배치되는 기어들 중 적어도 일부는 각각의 기어들이 가지는 흔들림공차 프로파일에 따라 초기 장착 위치가 조정될 수 있다.

상기 구동기어열에 배치되는 기어들 중 적어도 일부는 흔들림공차 프로파일을 결정하는데 기준이 되는 데이텀 마크를 포함할 수 있다.

상기 연결기어들은 상기 구동원으로부터 전달되는 동력을 분기시키는 분기기어를 포함하고, 상기 분기기어와 상기 감광체들 사이에 배치되는 기어들은 각각의 기어들이 가지는 흔들림공차 프로파일에 따라 초기 장착 위치가 조정될 수 있다.

상기 복수의 감광체는 제1감광체, 제2감광체, 제3감광체와 제4감광체를 포함할 수 있다.

상기 구동원은 상기 제1감광체 내지 제4감광체를 모두 구동할 수 있다.

상기 구동원은 상기 제1감광체와 제2감광체를 구동할 수 있다.

상기 구동원은 상기 제1감광체 내지 제3감광체를 구동할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 화상형성장치는 전사 목적물로 화상을 전사하는 전사지점을 가지는 복수의 감광체;와 상기 감광체들의 수보다 적은 수로 마련되어 상기 복수의 감광체를 구동하는 적어도 하나의 구동원;과 상기 구동원의 동력을 상기 복수의 감광체로 전달하는 적어도 하나의 구동기어열;을 구비하고, 상기 적어도 하나의 구동기어열은 제1기어와, 상기 제1기어로부터 j번째에 배치되는 제2기어를 포함하며,상기 제2기어는 다음의 관계식을 만족하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

(여기서 D는 감광체들의 직경, L은 서로 인접한 감광체들의 두 전사지점 간의 거리, R_j 는 제2기어로부터 기준이 되는 제1기어까지의 감속비, k는 정수, α는 -0.1≤α≤0.1을 만족하는 값)

상기 적어도 하나의 구동기어열은 상기 감광체들에 각각 연결되는 감광체 축기어들을 포함하고, 상기 제1기어는 상기 감광체 축기어들 중 어느 하나일 수 있다.

상기 구동기어열에 배치되는 기어들은 흔들림공차 프로파일을 결정하는데 기준이 되는 데이텀 마크를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 구동원은 제1구동원과 제2구동원을 포함하고, 상기 제1구동원은 상기 복수의 감광체 중 어느 한 쌍의 감광체를 구동하고, 상기 제2구동원은 상기 복수의 감광체 중 다른 한 쌍의 감광체를 구동할 수 있다.

상기 적어도 하나의 구동원은 제1구동원과 제2구동원을 포함하고, 상기 제1구동원은 상기 복수의 감광체 중 세 감광체를 구동하고, 상기 제2구동원은 나머지 감광체를 구동할 수 있다.

상기 적어도 하나의 구동원은 상기 복수의 감광체 중 적어도 네 감광체를 구동할 수 있다.
또한 본 발명의 사상에 따라 복수의 감광체로 회전력을 제공하는 방법은 화상형성장치에서 적어도 하나의 구동원으로부터 복수의 감광체로 회전력을 제공하는 방법에 있어서, 상기 적어도 하나의 구동원은 상기 복수의 감광체보다 적은 수로 마련되고, 상기 방법은, 복수의 기어를 포함하고, 상기 적어도 하나의 구동원에 의해 제공되는 상기 회전력의 회전속도를 감소시키도록 구성되며, 상기 회전력을 상기 감소된 회전속도로 상기 복수의 감광체로 전달하도록 구성되는 구동기어열을 제공하는 것을 포함하고, 상기 회전력을 상기 감소된 회전속도로 상기 복수의 감광체 중 첫번째 감광체로 전달하는 상기 복수의 기어 중 적어도 하나의 첫번째 서브셋(subset)을 위해, 상기 첫번째 서브셋의 복수의 기어는,

로 정의되는 관계식을 만족하도록 배열되며, L은 상기 복수의 감광체 중 인접한 것들의 회전축 중심 간의 거리, D는 상기 복수의 감광체 중 상기 첫번째 감광체의 직경, N은 상기 첫번째 서브셋의 각각 맞물린 기어들 간의 하나 이상의 기어비들을 곱하여 얻어지는 값이고, k는 실질적으로 정수값인 것을 특징으로 한다.
상기 k는 정수값의 ±0.1 이내일 수 있다.
상기 첫번째 서브셋은 적어도 n개(n은 정수)의 기어들을 포함하고, 상기 구동기어열을 제공하는 단계는,

로 정의되는 기어비 관계식으로부터 상기 첫번째 서브셋의 n번째 기어의 잇수를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
또 본 발명에 따른 방법은 상기 첫번째 서브셋과는 다른 상기 복수의 기어의 다른 서브셋들을 다음의 관계식을 만족하도록 배열하는 것을 더 포함하고,

상기 다른 서브셋들 각각은 상기 회전력을 상기 감소된 회전속도로 상기 복수의 감광체 중 상기 첫번째 감광체와는 다른 것들 중 대응하는 것으로 전달하며, D는 상기 복수의 감광체 중 상기 대응하는 것의 직경이고, N은 상기 다른 서브셋들 각각의 맞물린 각 기어들 간의 하나 이상의 기어비들을 곱하여 얻어지는 값인 것을 특징으로 한다.
상기 구동기어열을 제공하는 단계는 상기 구동기어열의 상기 복수의 기어의 초기 위치를 결정하여 상기 복수의 기어 중 하나 이상의 기어의 편심을 보상하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 감광체들로 동력을 전달하는 기어들의 잇수와 초기 장착 위치를 조정하여 기어들의 불완전성에 기인한 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화할 수 있다.

따라서 본 발명은 정밀도가 높은 기어들을 사용하지 않고, 감광체들을 구동하는 구동원의 수를 줄이면서도 화상 품질을 개선할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세 히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화상형성장치(1)는 외관을 형성하는 본체(10)를 가진다. 본체(10)의 내부에는 급지유닛(20), 광주사유닛(30), 현상유닛(40), 전사유닛(50), 정착유닛(60) 및 배지유닛(70)이 마련된다.

급지유닛(20)은 본체(10)의 하부에 착탈 가능하게 결합되는 급지카세트(21)와, 이 급지카세트(21)의 내부에 상하로 회동 가능하도록 설치되고, 그 위에 용지(P)가 적재되는 용지가압판(22)과, 이 용지가압판(22)의 하부에 마련되어 용지가압판(22)을 탄성 지지하는 탄성부재(23) 및 용지가압판(22)에 적재된 용지의 선단측에 마련되어 용지를 픽업하는 픽업롤러(24)을 포함한다.

현상유닛(40)은 서로 다른 색상의 토너, 예를 들면 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 토너가 각각 수용되는 4개의 현상기(40Y, 40M, 40C, 40K)로 구성된다. 각각의 현상기(40Y, 40M, 40C, 40K)에는 광주사유닛(30)에 의해 표면에 정전잠상이 형성되는 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)가 구비된다. 도 1에서는 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)가 각각의 현상기(40Y, 40M, 40C, 40K)에 설치되는 예를 도시하였으나, 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)는 현상기(40Y, 40M, 40C, 40K)와는 별도로 본체(10)의 내부에 설치될 수 있다.

각각의 광주사유닛(30Y, 30M, 30C, 30K)은 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 화상 정보에 대응하는 광을 인쇄 신호에 따라 각 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)에 조사한다.

각각의 현상기(40Y, 40M, 40C, 40K)는 토너가 저장되는 현상토너 저장부(42)와, 각 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)를 대전시키기 위한 대전롤러(43), 각 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)에 형성된 정전잠상을 토너화상으로 현상하기 위한 현상롤러(44) 및 현상롤러(44)에 토너를 공급하기 위한 공급롤러(45)를 가진다.

전사유닛(50)은 감광체에 현상된 토너화상을 용지로 전사한다. 전사유닛(50)은 각 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)에 접촉되어 순환 주행하는 전사벨트(51)와, 전사벨트(51)를 구동시키는 구동롤러(52)와, 전사벨트(51)의 장력을 유지시키는 텐션롤러(53)와, 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)에 형성된 토너화상을 용지로 전사시키기 위한 4개의 전사롤러(54)를 포함하여 구성된다.

정착유닛(60)은 용지에 열과 압력을 가하여 토너화상을 용지에 고정시킨다. 정착유닛(60)은 토너가 전사된 용지에 열을 가해주기 위한 열원을 가지는 가열롤러(61)와, 가열롤러(61)에 대향하여 설치되어 가열롤러(61)와의 사이에 일정한 정착 압력이 유지되도록 하는 가압롤러(62)를 포함하여 구성된다.

배지유닛(70)은 인쇄를 마친 용지를 본체(10)의 외부로 배출하기 위한 것으로서, 배지롤러(71)와, 이 배지롤러(71)와 함께 회전하는 배지백업롤러(72)를 포함한다.

또한 화상형성장치(1)는 각각의 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)를 구동하기 위한 구동유닛을 구비한다. 구동유닛은 적어도 하나의 구동원과, 구동원과 감광체 사이에 배치되어 구동원의 동력을 감광체로 전달하는 적어도 하나의 구동기어열을 포함한다.

도 2는 본 발명에서 감광체들과 제1실시예에 따른 구동유닛을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 구동유닛을 도시한 측면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구동유닛(100)은 구동원(110)과, 구동원(110)의 동력을 각 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)로 전달하는 구동기어열(200)을 구비한다.

구동기어열(200)은 구동원(110)에 연결되는 구동축기어(210)와 각 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)에 연결되는 감광체 축기어(220Y, 220M, 220C, 220K)와, 구동원(110)의 동력을 소정의 감속비로 감속시켜 각 감광체 축기어(220Y, 220M, 220C, 220K)로 전달하는 일련의 연결기어들을 포함한다.

연결기어들은 두 감광체(41Y, 41M)로 동력을 전달하는 제1연결기어(230)와, 제1연결기어(230)로부터 구동축기어(210)까지 순차적으로 연결되는 제2연결기어 내지 제5연결기어(240)(250)(260)(270)와, 두 감광체(41C, 41K)로 동력을 전달하는 제6연결기어(280)와, 제3연결기어(250)로부터 동력을 전달받아 제6연결기어(280)로 동력을 전달하는 제7연결기어(290)를 포함한다.

제1연결기어(230), 제4연결기어(260) 및 제6연결기어(280)는 감속기어로서 서로 다른 크기의 제1기어부(230a)(260a)(280a)와 제2기어부(230b)(260b)(280b)를 각각 구비한다.

구동원(110)의 동력은 제5연결기어(270)와 제4연결기어(260)를 통해 제3연결기어(250)로 전달되고, 제3연결기어(250)에서 두 방향으로 분기되어 제2연결기어(240)와 제7연결기어(290)로 각각 전달된다. 제2연결기어(240)로 전달된 동력은 제1연결기어(230)를 통해 두 감광체(41Y, 41M)를 회전시키고, 제7연결기어(290)로 전달된 동력은 제6연결기어(280)를 통해 두 감광체(41C, 41K)를 회전시킨다.

구동기어열(200)에 배치되는 기어들은 제조 공정 상의 여러 이유(예를 들면, 사출 성형 조건이나 게이트 위치)에 기인한 흔들림공차, 즉 편심을 가진다. 기어들의 흔들림공차는 동력전달과정에서 감광체 축기어들(220Y, 220M, 220C, 220K)에 복합적으로 영향을 미치고, 이에 따라 각 감광체(41Y, 41M, 41C, 41K)의 선속이 변동되어 칼라 미스-레지스트레이션이 발생될 수 있다.

이에 본 발명은 구동기어열(200)에 배치되는 기어들의 회전 운동이 서로 동기되도록 각 기어의 잇수를 결정하는 한편, 각 기어가 가지는 편심 형태(runout profile)를 고려하여 각 기어의 초기 장착 위상(installation phase)을 조정함으로써 기어들의 흔들림공차로 인한 미스-칼라레지스트레이션을 최소화한다.

먼저 구동기어열(200)에 배치되는 기어들의 회전 운동이 서로 동기화될 수 있도록 구동기어열(200)의 기어들은 아래의 [식 1]을 만족하도록 구성된다.

[식 1]

여기서, T_j 는 감광체 축기어들(220Y, 220M, 220C, 220K) 중 어느 하나를 기준으로 할 때 기준이 되는 감광체 축기어로부터 j번째에 위치하는 기어의 회전 주기이고, △t는 용지(P)가 한 감광체의 전사지점(F)으로부터 다음 감광체의 전사지 점(F)까지의 거리(L)를 이동하는데 걸리는 시간이다.

또 k는 임의의 정수값을 나타내며, α는 허용 오차 범위를 나타내는 상수값이다. α는 △t를 T_j로 나눈 값이 실질적으로 정수값이 되도록 적절히 선택될 수 있는데, -0.1≤α≤0.1 를 만족하는 값으로 결정하는 것이 바람직하다.

감광체를 통과하는 용지(P)의 슬립을 무시하면, 용지의 이송속도(Vp)는 감광체의 선속도(Vph)와 같으므로, △t는 다음과 같이 표현된다. D는 감광체의 직경이고, ω는 감광체의 각속도이다.

또, j번째에 위치하는 연결기어로부터 기준이 되는 감광체 축기어까지의 감속비를 R_j 라 하고, 감광체의 회전 주기를 T라 하면 j번째 연결기어의 회전 주기(T_j)는 R_j×T 로 표현될 수 있으므로, 상기 [식 1]은 아래의 [식 2]로 정리될 수 있다.

[식 2]

즉, 본 발명에서 기준이 되는 감광체 축기어로부터 j번째에 배치되는 연결기어의 잇수는 거리 L과, 감광체의 직경 D와, 기준이 되는 감광체 축기어의 잇수가 정해진 상태에서 상기 [식 2]를 만족하도록 결정된다.

예를 들어, 기준이 되는 감광체 축기어를 220Y로 하고, 감광체 축기어(220Y)의 잇수를 94로 하자. 또 거리 L를 54mm, 감광체의 직경 D를 24mm라 하자.

먼저 감광체 축기어(220Y)로부터 첫 번째에 위치되는 제1연결기어(230)의 제1기어부(230a)의 잇수(Z_1-1)는 [식 2]에 수치들을 대입한 아래의 [식 3]에 따라 대략 67로 결정할 수 있다.

[식 3]

또 제1연결기어(230)의 제2기어부(230b)는 제1기어부(230a)와 동축으로 설치된 기어로서 구동기어열(200)에서 요구되는 전체 감속비를 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 본 예에서는 제1연결기어(230)의 제2기어부(230b)의 잇수(Z_1-2)를 78로 결정하였다.

감광체 축기어(220Y)로부터 두 번째에 위치되는 제2연결기어(240)의 잇수(Z₂)와 감광체 축기어(220Y)로부터 세 번째에 위치되는 제3연결기어(250)의 잇수(Z₃)는 [식 2]에 수치들을 대입한 아래의 [식 4]와 [식 5]에 따라 각각 78로 결정될 수 있다.

[식 4]

[식 5]

감광체 축기어(220Y)로부터 네 번째에 위치되는 제4연결기어(260)의 제1기어부(260a)의 잇수(Z_4-1)는 [식 2]에 수치들을 대입한 아래의 [식 6]에 따라 대략 39로 결정할 수 있다.

[식 6]

또 제4연결기어(260)의 제2기어부(260b)는 제1기어부(260a)와 동축으로 설치된 기어로서 구동기어열(200)에서 요구되는 전체 감속비를 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 본 예에서는 제4연결기어(260)의 제2기어부(260b)의 잇수(Z_4-2)를 63으로 결정하였다.

감광체 축기어(220Y)로부터 다섯 번째에 위치되는 제5연결기어(270)의 잇수(Z₅)는 [식 2]에 수치들을 대입한 아래의 [식 7]에 따라 63으로 결정할 수 있다.

[식 7]

위에서는 제1 내지 제5연결기어(230)(240)(250)(260)(270)에 대한 k값을 각각 1, 1, 1, 2, 2로 하고, α=0.01 로 하여 각 기어들의 잇수를 결정하였지만, k+α는 구동기어열(200)에서 요구되는 전체 감속비를 고려하여 적절히 선택되어야 한다.

한편 제6연결기어(280)는 제1연결기어(230)와 동일한 기어를 사용할 수 있고, 제7연결기어(290)는 제2연결기어(240)와 동일한 기어를 사용할 수 있다.

이와 같이, 구동기어열(200)에 배치되는 기어들의 회전 운동이 동기되도록 한 후, 각 기어들의 흔들림공차를 고려하여 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화할 수 있는 기어들의 장착 위상을 결정한다.

기어의 흔들림공차를 측정할 수 있는 기구(예를 들면, Double Flank Gear Rolling 테스트 기구(DF-10/MT Type, TechnoMax, Inc.))를 이용하면 구동기어열(200)에 배치되는 모든 기어들의 흔들림공차 프로파일에 대한 데이터를 알 수 있다.

구동기어열(200)에 배치되는 기어들의 흔들림공차 프로파일을 알면, 진화 알고리즘(Evolutionary Algorithms)을 이용한 수치해석적 방법이나 시행착오법을 통 해 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화할 수 있는 기어들의 장착 위상을 결정할 수 있다.

이 때 구동기어열(200)에 배치되는 모든 기어들에 대해 장착 위상을 결정할 수도 있고, 구동기어열(200)에 배치되는 기어들 중 일부 기어들만을 고려하여 장착 위상을 결정할 수 있다. 그러나 일부 기어들만을 고려할 때는 구동원(110)의 동력을 분기시키는 기어와 감광체들 사이에 배치되는 기어들에 대해 장착 위상을 고려하는 것이 바람직하다.

도 4에는 도 3의 구동기어열에 배치되는 기어들의 장착 위상을 결정한 예가 도시되어 있다. 도 4에서는 구동원(110)의 동력을 분기하는 제3연결기어(250)와 감광체들 사이에 배치되는 8개의 기어들(220Y, 220M, 220C, 220K, 230, 280, 240, 290)에 대해 고려하였다.

장착 위상을 결정하는데 있어 고려의 대상이 되는 기어들(220Y, 220M, 220C, 220K, 230, 280, 240, 290)은 도 4와 같이, 흔들림공차에 관한 데이텀 마크(datum mark)(m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8)를 가진다. 각 기어들(220Y, 220M, 220C, 220K, 230, 280, 240, 290)의 흔들림공차 프로파일은 데이텀 마크를 기준으로 결정될 수 있다.

데이텀 마크(m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8)를 기준으로 각 기어들(220Y, 220M, 220C, 220K, 230, 280, 240, 290)의 흔들림공차 프로파일이 결정되면, 진화 알고리즘을 이용한 수치해석을 통해 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화할 수 있는 데이텀 마크(m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8)의 장착 위상을 결정할 수 있다.

즉 도 4와 같이, 각 기어들(220Y, 220M, 220C, 220K, 230, 280, 240, 290)에 대해 데이텀 마크(m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7, m8)를 기준점(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8)으로부터 각각 θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6, θ7, θ8 만큼 회전시켜 기어들(220Y, 220M, 220C, 220K, 230, 280, 240, 290)을 장착할 수 있다.

예를 들어, 도 5 내지 도 7에 도시된 것과 같은 흔들림공차 프로파일들을 가지는 기어들(220Y, 220M, 220C, 220K, 230, 280, 240, 290)을 적용하면, θ1, θ2, θ3, θ4, θ5, θ6, θ7, θ8 은 각각 4.36rad., 2.37rad., 2.14rad., 0.80rad., 0.56rad., 0.91rad., 2.32rad., 2.98rad. 으로 정해진다. 도 5 내지 도 7은 감광체 축기어들(220Y, 220M, 220C, 220K), 제1연결기어(230), 제6연결기어(280), 제2연결기어(240) 및 제7연결기어(290)에 관한 흔들림공차 프로파일의 일례를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명에서 감광체들과 제2실시예에 따른 구동유닛을 도시한 사시도이다. 본 실시예는 하나의 구동원이 두 감광체를 구동하는 예에 관한 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 구동유닛(100a)은 제1구동원(120), 제2구동원(130), 제1구동기어열(300) 및 제2구동기어열(400)을 구비한다.

제1구동원(120)은 옐로우와 마젠타 색상에 대응하는 감광체(41Y, 41M)를 회전시키고, 제2구동원(130)은 시안과 블랙 색상에 대응하는 감광체(41C, 41K)를 회전시킨다.

제1구동기어열(300)은 제1구동원(120)과 두 감광체(41Y, 41M) 사이에 배치되어 제1구동원(120)의 동력을 소정의 감속비로 감속하여 두 감광체(41Y, 41M)로 전 달한다. 제1구동기어열(300)은 제1구동원(120)에 연결되는 구동축기어(310)와, 두 감광체(41Y, 41M)에 각각 연결되는 감광체 축기어(320Y, 320M) 및 제1구동원의 구동축기어(310)와 두 감광체 축기어(320Y, 320M) 사이에 배치되는 제1연결기어(330)를 포함한다. 제1연결기어(330)는 동축으로 배치되고 서로 크기가 다른 제1기어부(330a)와 제2기어부(330b)를 가진다.

제2구동기어열(400)은 제2구동원(130)과 두 감광체(41C, 41K) 사이에 배치되어 제2구동원(130)의 동력을 소정의 감속비로 감속하여 두 감광체(41C, 41K)로 전달한다. 제2구동기어열(400)은 제2구동원(130)에 연결되는 구동축기어(410)와, 두 감광체(41C, 41K)에 각각 연결되는 감광체 축기어(420C, 420K) 및 제2구동원의 구동축기어(210)와 두 감광체 축기어(420C, 420K) 사이에 배치되는 제2연결기어(430)를 포함한다. 제2감속기어(430)는 동축으로 배치되고 서로 크기가 다른 제1기어부(430a)와 제2기어부(430b)를 가진다.

도 2에서는 제1구동기어열(300)과 제2구동기어열(400)에 각각 하나의 연결기어(330)(430)가 마련되어 있지만, 요구되는 감속비에 따라 다수의 연결기어가 설치될 수 있다.

본 실시예와 같이 하나의 구동원이 두 감광체를 구동하도록 구성되는 경우에도 제1구동기어열(300)와 제2구동기어열(400) 배치되는 기어들의 잇수와 장착 위상을 적절히 조정함으로써 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화할 수 있다.

보다 구체적으로 제1구동기어열(300)에서 두 감광체 축기어들(320Y, 320M) 중 어느 하나를 기준으로 할 때 기준이 되는 감광체 축기어로부터 j번째에 배치되 는 기어의 잇수는 상술한 [식 2]를 만족하도록 결정된다. 또 제2구동기어열(400)에서 감광체 축기어들(420C, 420K) 중 어느 하나를 기준으로 할 때 기준이 되는 감광체 축기어로부터 j번째에 배치되는 기어의 잇수는 상술한 [식 2]를 만족하도록 결정된다.

또 제1구동기어열(300)과 제2구동기어열(400)에 배치된 기어들의 잇수가 모두 결정된 상태에서 기어들 전부 또는 일부의 장착 위상을 수치해석적 방법이나 시행착오를 통해 결정하면 기어들의 흔들림공차로 인한 칼라-미스레지스트레이션을 최소화할 수 있다.

도 9는 본 발명에서 감광체들과 제3실시예에 따른 구동유닛을 도시한 사시도이다. 본 실시예는 하나의 구동원이 세 감광체를 구동하는 예에 관한 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 구동유닛(100b)은 제1구동원(140), 제2구동원(150), 제1구동기어열(500) 및 제2구동기어열(600)을 구비한다.

제1구동원(140)은 옐로우, 마젠타, 시안 색상에 대응하는 감광체(41Y, 41M, 41C)를 회전시키고, 제2구동원(150)은 블랙 색상에 대응하는 감광체(41K)만을 회전시킨다.

제1구동기어열(500)은 제1구동원(140)과 세 감광체(41Y, 41M, 41C) 사이에 배치되어 제1구동원(140)의 동력을 소정의 감속비로 감속하여 세 감광체(41Y, 41M, 41C)로 전달한다.

제1구동기어열(500)은 제1구동원(140)에 연결되는 구동축기어(510)와, 세 감광체(41Y, 41M, 41C)에 각각 연결되는 감광체 축기어(520Y, 520M, 520C) 및 제1구 동원(140)의 동력을 소정의 감속비로 감속시켜 각 감광체의 축기어(520Y, 520M, 520C)로 전달하는 일련의 연결기어들을 포함한다.

연결기어들은 두 감광체(41Y, 41M)로 동력을 전달하는 제1연결기어(530)와, 제1연결기어(530)로 동력을 전달하는 제2연결기어(540)와, 제2연결기어(540)로 동력을 전달하는 제3연결기어(550)와, 감광체(41C)로 동력을 전달하는 제4연결기어(560)와, 제3연결기어(550)로부터 동력을 전달받아 제4연결기어(560)로 동력을 전달하는 제5연결기어(570)를 포함한다.

제1연결기어(530), 제3연결기어(550) 및 제4연결기어(560)는 감속기어로서 서로 다른 크기의 제1기어부(530a)(550a)(560a)와 제2기어부(530b)(550b)(560b)를 각각 구비한다.

제2구동기어열(600)은 제2구동원(150)과 감광체(41K) 사이에 배치되어 제2구동원(150)의 동력을 소정의 감속비로 감속하여 감광체(41K)로 전달한다. 제2구동기어열(600)은 제2구동원(150)에 연결되는 구동축기어(610)와, 감광체(41K)에 연결되는 감광체 축기어(620K) 및 제2구동원의 구동축기어(610)와 감광체 축기어(620K) 사이에 배치되는 제6연결기어(630)를 포함한다.

감광체(41K)는 제2구동원(150)를 통해 독립적으로 제어되므로, 제2구동기어열(600)에 배치된 기어들의 흔들림공차로 인해 블랙 색상에 관한 미스-칼라레지스트레이션이 발생하더라도 이를 손쉽게 해결할 수 있다.

그러나 다른 색상들에 대해서는 제1구동기어열(500)와 제2구동기어열(600)에 배치되는 기어들의 잇수와 장착 위상을 적절히 결정함으로써 칼라 미스-레지스트레 이션을 최소화할 수 있다.

보다 구체적으로 제1구동기어열(500)에서 세 감광체 축기어들(520Y, 520M, 520C) 중 어느 하나를 기준으로 할 때 기준이 되는 감광체 축기어로부터 j번째에 배치되는 기어의 잇수는 상술한 [식 2]를 만족하도록 결정된다.

또 제1구동기어열(500)에 배치된 기어들의 잇수가 모두 결정된 상태에서 기어들의 전부 또는 일부의 장착 위상을 수치해석적 방법이나 시행착오를 통해 결정하면 기어들의 흔들림공차로 인한 칼라-미스레지스트레이션을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에서 감광체들과 제1실시예에 따른 구동유닛을 도시한 사시도.

도 3은 도 2의 구동유닛을 도시한 측면도.

도 4는 도 3의 구동기어열에 배치되는 기어들에서 일부 기어들의 장착 위상을 결정한 예를 도시한 도면.

도 5 내지 도 7은 감광체 축기어들, 제1연결기어, 제6연결기어, 제2연결기어 및 제7연결기어에 관한 흔들림공차 프로파일의 일례를 도시한 도면.

도 8은 본 발명에서 감광체들과 제2실시예에 따른 구동유닛을 도시한 사시도.

도 9는 본 발명에서 감광체들과 제3실시예에 따른 구동유닛을 도시한 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1 : 화상형성장치

41Y, 41M, 41C, 41K : 감광체

110, 120, 130, 140, 150 : 구동원

200, 300, 400, 500, 600 : 구동기어열

220Y, 220M, 220C, 220K : 감광체 축기어

230, 240, 350, 260, 270, 280, 290 : 연결기어들

Claims

전사 목적물로 화상을 전사하는 전사지점을 가지는 복수의 감광체;와

상기 복수의 감광체 중 둘 이상의 감광체를 구동하는 구동원;과

상기 구동원에 의해 구동되는 감광체들에 각각 연결되는 감광체 축기어들과, 상기 감광체 축기어들로 동력을 전달하는 연결기어들을 포함하여 상기 구동원의 동력을 상기 둘 이상의 감광체로 전달하는 구동기어열;을 구비하고,

상기 감광체 축기어들 중 어느 하나를 기준으로 할 때, 기준이 되는 감광체 축기어로부터 j번째에 배치되는 연결기어의 잇수는 다음의 값이 실질적으로 정수가 되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.

(여기서 D는 감광체들의 직경, L은 서로 인접한 감광체들의 두 전사지점 간의 거리, R_j 는 j번째 연결기어로부터 기준이 되는 감광체 축기어까지의 감속비)
제1항에 있어서,

상기 값은 ±0.1 오차 범위 내에서 정수값을 가지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 구동기어열에 배치되는 기어들 중 적어도 일부는 각각의 기어들이 가지는 흔들림공차 프로파일에 따라 초기 장착 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제3항에 있어서,

상기 구동기어열에 배치되는 기어들 중 적어도 일부는 흔들림공차 프로파일을 결정하는데 기준이 되는 데이텀 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제3항에 있어서,

상기 연결기어들은 상기 구동원으로부터 전달되는 동력을 분기시키는 분기기어를 포함하고,

상기 분기기어와 상기 감광체들 사이에 배치되는 기어들은 각각의 기어들이 가지는 흔들림공차 프로파일에 따라 초기 장착 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 복수의 감광체는 제1감광체, 제2감광체, 제3감광체와 제4감광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제6항에 있어서,

상기 구동원은 상기 제1감광체 내지 제4감광체를 모두 구동하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제6항에 있어서,

상기 구동원은 상기 제1감광체와 제2감광체를 구동하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제6항에 있어서,

상기 구동원은 상기 제1감광체 내지 제3감광체를 구동하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
전사 목적물로 화상을 전사하는 전사지점을 가지는 복수의 감광체;와

상기 감광체들의 수보다 적은 수로 마련되어 상기 복수의 감광체를 구동하는 적어도 하나의 구동원;과

상기 구동원의 동력을 상기 복수의 감광체로 전달하는 적어도 하나의 구동기어열;을 구비하고,

상기 적어도 하나의 구동기어열은 제1기어와, 상기 제1기어로부터 j번째에 배치되는 제2기어를 포함하며,

상기 제2기어는 다음의 관계식을 만족하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.

(여기서 D는 감광체들의 직경, L은 서로 인접한 감광체들의 두 전사지점 간의 거리, R_j 는 제2기어로부터 기준이 되는 제1기어까지의 감속비, k는 정수, α는 -0.1≤α≤0.1을 만족하는 값)
제10항에 있어서,

상기 적어도 하나의 구동기어열은 상기 감광체들에 각각 연결되는 감광체 축기어들을 포함하고,

상기 제1기어는 상기 감광체 축기어들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제10항에 있어서,

상기 구동기어열에 배치되는 기어들 중 적어도 일부는 각각의 기어들이 가지는 흔들림공차 프로파일에 따라 초기 장착 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제12항에 있어서,

상기 구동기어열에 배치되는 기어들은 흔들림공차 프로파일을 결정하는데 기준이 되는 데이텀 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제10항에 있어서,

상기 적어도 하나의 구동원은 제1구동원과 제2구동원을 포함하고,

상기 제1구동원은 상기 복수의 감광체 중 어느 한 쌍의 감광체를 구동하고, 상기 제2구동원은 상기 복수의 감광체 중 다른 한 쌍의 감광체를 구동하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제10항에 있어서,

상기 적어도 하나의 구동원은 제1구동원과 제2구동원을 포함하고,

상기 제1구동원은 상기 복수의 감광체 중 세 감광체를 구동하고, 상기 제2구동원은 나머지 감광체를 구동하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제10항에 있어서,

상기 적어도 하나의 구동원은 상기 복수의 감광체 중 적어도 네 감광체를 구동하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
화상형성장치에서 적어도 하나의 구동원으로부터 복수의 감광체로 회전력을 제공하는 방법에 있어서,

상기 적어도 하나의 구동원은 상기 복수의 감광체보다 적은 수로 마련되고,

상기 방법은, 복수의 기어를 포함하고, 상기 적어도 하나의 구동원에 의해 제공되는 상기 회전력의 회전속도를 감소시키도록 구성되며, 상기 회전력을 상기 감소된 회전속도로 상기 복수의 감광체로 전달하도록 구성되는 구동기어열을 제공하는 것을 포함하고,

상기 회전력을 상기 감소된 회전속도로 상기 복수의 감광체 중 첫번째 감광체로 전달하는 상기 복수의 기어 중 적어도 하나의 첫번째 서브셋(subset)을 위해, 상기 첫번째 서브셋의 복수의 기어는,

로 정의되는 관계식을 만족하도록 배열되며,

L은 상기 복수의 감광체 중 인접한 것들의 회전축 중심 간의 거리, D는 상기 복수의 감광체 중 상기 첫번째 감광체의 직경, N은 상기 첫번째 서브셋의 각각 맞물린 기어들 간의 하나 이상의 기어비들을 곱하여 얻어지는 값이고, k는 실질적으로 정수값인 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,

상기 k는 정수값의 ±0.1 이내인 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서,

상기 첫번째 서브셋은 적어도 n개(n은 정수)의 기어들을 포함하고,

상기 구동기어열을 제공하는 단계는,

로 정의되는 기어비 관계식으로부터 상기 첫번째 서브셋의 n번째 기어의 잇수를 결정하는 것을 포함하는 방법.
제18항에 있어서,

상기 첫번째 서브셋과는 다른 상기 복수의 기어의 다른 서브셋들을 다음의 관계식을 만족하도록 배열하는 것을 더 포함하고,

상기 다른 서브셋들 각각은 상기 회전력을 상기 감소된 회전속도로 상기 복수의 감광체 중 상기 첫번째 감광체와는 다른 것들 중 대응하는 것으로 전달하며,

D는 상기 복수의 감광체 중 상기 대응하는 것의 직경이고, N은 상기 다른 서브셋들 각각의 맞물린 각 기어들 간의 하나 이상의 기어비들을 곱하여 얻어지는 값인 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서,

상기 구동기어열을 제공하는 단계는 상기 구동기어열의 상기 복수의 기어의 초기 위치를 결정하여 상기 복수의 기어 중 하나 이상의 기어의 편심을 보상하는 것을 포함하는 방법.