KR101643134B1 - 화상형성장치 및 화상형성장치용 동력전달유닛 - Google Patents

화상형성장치 및 화상형성장치용 동력전달유닛 Download PDF

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Abstract

동력을 전달하는 기어의 편심 오차 보정을 통한 칼라 레지스트레이션을 개선한 화상형성장치 및 화상형성장치용 동력전달유닛이 개시되어 있다.
이 개시된 화상형성장치는, 구동원과; 구동원에 의하여 회전 구동되며, 노광에 의하여 잠상이 형성되는 적어도 하나의 상담지체와; 구동원의 동력을 상담지체에 전달하는 동력전달유닛과; 상담지체에 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상유닛과; 상담지체에 현상된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유닛을 포함하며, 동력전달유닛는, 상담지체와 동축 상에 형성된 상담지체 축기어와; 구동원의 동력을 상담지체 축기어에 전달하는 복수의 중계기어를 포함하고, 복수의 중계기어 가운데 상담지체 축기어를 기준으로 할 때, n번째 배치되는 중계기어의 기어잇수 Tn는 I/Rn ± 0.2를 만족하는 것을 특징으로 한다.
여기서, Rn은 n번째 배치되는 중계기어로부터 상담지체 축기어까지의 감속비이고, I와 n은 자연수이다.

Description

화상형성장치 및 화상형성장치용 동력전달유닛{IMAGE FORMING APPARATUS AND DRIVING FORCE TRANSMITTING UNIT FOR THE SAME}
본 발명은 화상형성장치 및 화상형성장치용 동력전달유닛에 관한 것으로서, 상세하게는 동력을 전달하는 기어의 편심 오차 보정을 통한 칼라 레지스트레이션을 개선한 화상형성장치 및 화상형성장치용 동력전달유닛에 관한 것이다.
일반적으로 화상형성장치는 입력된 화상신호에 따라 인쇄매체에 화상을 인쇄하는 기기로서, 그 기능에 따라 프린터, 복사기, 팩시밀리 및 이들의 기능을 통합한 복합기 등으로 분류할 수 있으며, 인쇄 방식에 따라 잉크젯 방식, 열전사 방식, 전자사진방식 등으로 구분할 수 있다.
이들 화상형성장치 가운데 전자사진방식 화상형성장치는 소정 전위로 대전된 상담지체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 소정 색상의 토너로 현상한 후 이를 인쇄매체에 전사 및 정착시켜 화상을 인쇄하는 기기이다. 이 전자사진방식 화상형성장치는 색상 표현 능력에 따라 모노와 칼라로 구분할 수 있다.
전자사진 방식 칼라 화상형성장치는 각 색상에 대응하는 복수의 현상기 예컨대, 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 색상 각각에 대응되는 현상기를 포함하여, 각 현 상기로부터 형성되는 화상을 중첩하여 풀칼라 화상을 구현한다. 여기서, 풀칼라 화상을 구현하기 위해서는 각 현상기로부터 현상된 색상별 화상이 정위치에서 매칭되도록 하는 색정합 즉, 칼라 레지스트레이션(color registration)이 필수적으로 요구된다. 한편, 복합적인 요인에 의하여 전자사진방식 칼라 화상형성장치는 색 부정합을 의미하는 칼라 미스-레지스트레이션이 야기된다. 이 칼라 미스-레지스트레이션은 복합적인 요인에 의하여 발생하지만, 주된 기구적인 요인으로는 구동원과 상담지체 사이에 동력을 전달하는 동력전달유닛을 구성하는 기어들 사이의 편심오차 즉, 기어 제조시 기구공차에 의하여 기어의 외경이 소정 기준값에 대하여 수십 미크론 이상 차이가 나는 것에 기인한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로서, 동력 전달용 기어의 편심오차에 기인한 칼라 미스-레지스트레션을 저감할 수 있는 구조의 화상형성장치 및 이 화상형성장치용 동력전달유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화상형성장치는, 구동원과; 상기 구동원에 의하여 회전 구동되며, 노광에 의하여 잠상이 형성되는 적어도 하나의 상담지체와; 상기 구동원의 동력을 상기 상담지체에 전달하는 동력전달유닛과; 상기 상담지체에 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상유닛과; 상기 상담지체에 현상된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유닛을 포함하며,
상기 동력전달유닛는, 상기 상담지체와 동축 상에 형성된 상담지체 축기어와; 상기 구동원의 동력을 상기 상담지체 축기어에 전달하는 복수의 중계기어를 포함하고, 상기 복수의 중계기어 가운데 상기 상담지체 축기어를 기준으로 할 때, n번째 배치되는 중계기어의 기어잇수 Tn = I/Rn ± 0.2를 만족하는 것을 특징으로 한다. 여기서, Rn은 상기 n번째 배치되는 중계기어로부터 상기 상담지체 축기어까지의 감속비이고, I와 n은 자연수이다.
또한, 본 발명에 따른 상기 상담지체 축기어 및 복수의 중계기어 중 적어도 일부 기어는 그 각각이 가지는 흔들림 공차 프로파일에 따라 초기 장착위치가 조정된다. 여기서, 상기 상담지체 축기어 및 복수의 중계기어 중 적어도 일부 기어는 흔들림 공차 프로파일을 결정하는데 기준이 되는 기준마크를 포함한다.
또한, 상기 상담지체 축기어 및 복수의 중계기어 중 적어도 일부 기어의 초기 장착위치는, 하기의 수학식을 상기 구동원으로부터 상기 상담지체 축기어까지 기어열을 따라 누적 적용하여 결정된다.
<수학식>
Figure 112009077482023-pat00001
여기서, ω1은 상호 맞물리는 두 기어 가운데 구동측 기어의 각속도, ω2는 상호 맞물리는 두 기어 가운데 피동측 기어의 각속도, R은 감속비, rp1은 구동측 기어의 반경, rp2는 피동측 기어의 반경, φ1은 구동측 기어의 기준위치로부터 초기 조립 기준각, φ2는 피동측 기어의 기준위치로부터 초기 조립 기준각, ε1은 구동 기어의 런-아웃, ε2는 피동 기어의 런-아웃을 나타낸다.
또한, 상기 상담지체는 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 색상별로 마련된 제1 내지 제4상담지체를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 중계기어 및 상기 상담지체 축기어는 상기 제1 내지 제4상담지체의 교류성분 위상차를 고려한 목적함수(O.F) = O.F = w1×(F(Yx) + F(Mx) + F(Cx) + F(Kx)) + w2 × F_max(x)를 초기 조립각으로 설정하여 설치될 수 있다. 여기서, F(Yx), F(Mx), F(Cx), F(Kx)는 인쇄화상이 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 각각에 대한 교류 성분의 크기를 의미하며, F_max(x)는 초기조립각 X 선정시 각 칼라 사이의 최대편차를 나타내며, w1과 w2는 각 항목에 대한 보정값을 나타낸다.
또한, 상기 복수의 중계기어는, 상기 구동원의 회전축 상에 마련된 구동기어와; 상기 구동기어에 맞물려 피동되는 아이들기어와; 상기 아이들기어와 상기 복수의 상담지체 축기어 중 적어도 2개의 상담지체 축기어에 맞물리며, 상기 아이들기어에서 전달된 동력을 분기하여 상기 적어도 2개의 상담지체 축기어에 동력을 분기하여 전달하는 분기기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 구동원과, 상기 구동원에 의하여 회전 구동되는 적어도 하나의 상담지체를 포함하는 화상형성장치용 동력전달유닛에 있어서, 상기 상담지체와 동축 상에 형성된 상담지체 축기어와; 상기 구동원의 동력을 상기 상담지체 축기어에 전달하는 복수의 중계기어를 포함하고, 상 기 복수의 중계기어 가운데 상기 상담지체 축기어를 기준으로 할 때, n번째 배치되는 중계기어의 기어잇수 Tn = I/Rn ± 0.2를 만족하는 것을 특징으로 한다. 여기서, Rn은 상기 n번째 배치되는 중계기어로부터 상기 상담지체 축기어까지의 감속비이고, I와 n은 자연수이다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 화상형성장치 및 화상형성장치용 동력전달유닛은, 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화하기 위한 방편으로서, 이웃하는 상담지체 사이의 설치 위치를 고려함 없이, 각 상담지체에 대한 동력 전달구조를 이루는 기어들의 기어잇수와, 조립각을 수학식 1 및 2를 만족하도록 최적화함으로써 각 색상별 도트 위치오차를 최소화 할 수 있다. 그러므로, 복수의 색상을 조합하여 칼라 화상을 형성시, 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화 할 수 있으며, 상담지체 각각의 직경이 바뀌거나 이웃하는 상담지체와의 간격이 변화하더라도 기어들의 초기 위상각을 결정하는데 영향을 받지 않으므로, 조립성을 높일 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 제1 내지 제4상담지체의 교류성분 위상차를 고려하여, 수학식 3을 만족하는 목적함수(O.F)를 초기 조립각으로 설정하여 중계기어와 상담지체 축기어를 설치함으로써, 이웃하는 상담지체 사이의 칼라 위치 오차 그래프가 유사한 패턴을 가지도록 할 수 있다. 따라서 칼라 미스-레지스트레이션을 더욱 최소화할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치 및 화상형성장치용 동력전달유닛을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칼라 화상형성장치를 보인 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 구동원, 동력전달유닛 및 상담지체를 보인 개략적인 도면이다.
도면들을 참조하면, 본 실시예에 따른 칼라 화상형성장치는 싱글패스 방식으로 칼라 화상을 형성하는 탠덤형 칼라 화상형성장치로서, 상담지체(110), 현상유니트(130), 광주사유닛(140), 전사유닛(150), 구동원(210) 및 동력전달유닛(250)를 포함한다.
화상형성장치의 외형을 이루는 캐비넷(101)의 내부에는 공급될 인쇄매체(M)가 적재되는 공급유닛(120)이 착탈 가능하게 마련된다. 이 공급유닛(120)에 적재된 인쇄매체(P)는 픽업롤러(125)를 통하여 픽업되고, 이송경로를 통하여 상기 현상유닛(130)과 전사유닛(150) 사이로 이송된다.
상담지체(110)는 광주사유닛(140)에서 주사된 광빔에 감응하여 각 색상별 잠상(latent image)을 형성한다. 본 실시예에 있어서, 복수의 상담지체(110)로서 인쇄매체의 공급방향으로부터 순서대로 배열된 제1 내지 제4상담지체(110Y)(110M)(110C)(110K)를 예로 들어 나타내었다. 예컨대, 제1 내지 제4상담지체(110Y)(110M)(110C)(110K)는 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 색상별로 마련된 것으로, 해당 색상의 화상을 형성한다.
현상유닛(130)은 내부에 수용된 토너를 상담지체(110)에 현상하여, 상담지 체(110) 상에 토너 화상이 형성되도록 한다. 이를 위하여 현상유니트는 내부에 토너를 수용하는 현상카트리지(131)와, 상담지체(110)와의 사이에 현상닙을 형성하며 전위차에 의하여 화상을 현상하는 현상롤러(135)와, 상담지체(110)를 소정 전위로 대전시키는 대전기(137)를 포함할 수 있다. 이 현상유닛(130)은 각 칼라별로 복수개 마련될 수 있다. 도 1은 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 칼라를 각각 구현할 수 있도록 4개의 유닛으로 구성된 것을 예로 들어 나타낸 것이다.
상기 광주사유닛(140)은 복수의 상담지체(110) 각각에 잠상이 형성되도록 빔을 주사한다.
상기 전사유닛(150)은 이송경로를 통하여 이송되는 인쇄매체(P)를 사이에 두고 상담지체(110)에 마주하게 배치되는 것으로, 상담지체(110)에 형성된 가시화상을 공급되는 인쇄매체(P)에 전사한다. 이를 위하여 전사유닛(150)은 복수의 상담지체(110)와 마주하게 배치된 전사벨트(151)와 전사백업롤러(155)를 포함한다. 이 전사유닛(150)을 통하여 인쇄매체(P)에 전사된 화상은 정착유닛(160)에 의한 가열 및 가압에 의하여 정착된다.
상담지체(110)는 구동원(210)에서 제공되고, 동력전달유닛(250)를 통하여 전달된 구동력에 의하여 회전 구동되며, 그 표면에 현상된 화상을 인쇄매체(P)에 전사한다. 도 1은 직접 전사 방식을 예로 들어 나타낸 것으로서, 이 경우 상담지체(110)에 현상된 화상이 인쇄매체(P)에 직접 전사된다. 한편, 상기한 전사 방식은 일 예에 불과한 것으로, 본 발명은 간접전사방식의 화상형성장치 즉, 전사유닛(150)을 매개로 인쇄매체에 화상을 전사하는 방식의 화상형성장치에 대해서도 동 일하게 적용 가능하다. 또한, 본 실시예에 있어서 색상별 상담지체를 구비하고, 싱글 패스 방식으로 풀 칼라 화상을 형성하는 화상형성장치를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 멀티 패스 방식의 화상형성장치에도 적용 가능하다.
도 2를 참조하면, 상담지체(110)는 구동원(210)에서 제공되고, 동력전달유닛(250)를 통하여 전달된 동력에 의하여 회전 구동된다.
동력전달유닛(250)는 복수의 상담지체(110)의 동축 상에 형성된 상담지체 축기어(G31, G32, G33, G34)와, 구동원(210)의 동력을 상담지체 축기어(G31, G32, G33, G34)에 전달하는 복수의 중계기어(G01, G11, G12, G21, G22)를 포함한다.
즉, 복수의 중계기어는 구동원(210)의 회전축 상에 마련된 구동기어(G01)와, 구동기어(G01)에 맞물려 피동되는 아이들기어(G11, G12)와, 분기기어(G21, G22)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 동력전달유닛은 일 구동원(210)에서 제공되는 동력을 제1 내지 제4상담지체(110Y, 110M, 110C, 110K)에 전달할 수 있도록 된 구성을 가진다. 이를 위하여, 아이들기어는 각각 구동기어(G10)의 기어열에 맞물리는 제1 및 제2아이들기어(G11, G12)를 포함하고, 분기기어는 제1 및 제2분기기어(G21, G22)를 포함한다. 제1분기기어(G21)는 제1아이들기어(G11)와 복수의 상담지체 축기어 중 적어도 2개의 상담지체 축기어(G31, G32)에 맞물리며, 제2분기기어(G22)는 제2아이들기어(G12)와 복수의 상담지체 축기어 중 적어도 2개의 상담지체 축기어(G33, G34)에 맞물린다. 여기서 아이들기어(G11, G12)와 분기기어(G21, G22)는 기어 감속비를 고려하여 2층의 기어로 구성될 수 있다. 즉, 제1아이들기어(G11)의 제1층기어(G11a)는 제2층기어(G11b)에 비하여 작은 반경을 가지는 것으로 구동기어(G01)에 맞물리며, 제2층기어(G11b)는 제1분기기어(G21)의 제1층기어(G21a)에 맞물린다. 제1분기기어(G21)의 제2층기어(G21b)는 제1층기어(G21a)에 비하여 작은 반경을 가지며, 상담지체 축기어(G31, G32)에 맞물린다.
제2아이들기어(G12)와 제2분기기어(G22)의 기어 구성 및 기어물림에 있어서, 제1아이들기어(G11)와 제1분기기어(G21)의 기어 구성 및 기어물림과 실질상 동일하다.
상기한 중계기어 및 상담지체 축기어는 사출 성형 조건, 성형틀의 게이트 위치 등의 제조 공정 상의 여러 가지 이유에 의하여, 흔들림 공차 즉 편심을 가진다. 이와 같은 중계기어와 상담지체 축기어의 흔들림 공차는 동력전달과정에서 제1 내지 제4상담지체(110Y, 110M, 110C, 110K)의 선속이 변동되어 칼라 미스-레지스트레이션을 유발할 수 있다.
본 발명은 상기한 칼라 미스-레지스트레이션을 해결함에 있어서, 구동원의 속도 제어없이 각 기어들의 편심형태를 나타내는 런-아웃(run-out) 데이터를 기초로, 초기 장착 위치를 조정함과 아울러 중계기어의 기어잇수를 최적화하여, 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화한다.
보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 화상형성장치에 따른 동력전달유닛은 복수의 중계기어 가운데 상담지체 축기어(G31, G32, G33, G34)를 기준으로 할 때, n번째(n은 자연수) 배치되는 중계기어의 기어잇수 Tn는 수학식 1에 나타낸 바와 같이, n번째 배치되는 중계기어로부터 상담지체 축기어까지의 감속비의 정수배로 설 정된다. 수학식 1에서 +0.2와 -0.2 각각은 오차 범위를 나타내는 것이다.
I/Rn - 0.2 ≤ Tn ≤ I/Rn + 0.2
여기서, Rn은 상기 n번째 배치되는 중계기어로부터 상기 상담지체 축기어까지의 감속비이고, I와 n은 자연수이다.
이와 같이, 중계기어의 기어잇수 Tn을 설정함에 있어서, 감속비의 정수배로 설정하는 경우는 상담지체의 매 회전시 중계기어들 사이의 기어가 동일한 위치에서 맞물리게 되므로, 흔들림 공차에 의한 상담지체 축기어의 반경방향 변화가 일정한 패턴으로 변화하게 된다. 따라서, 수학식 1을 만족하는 범위 내에서 상담지체 축기어(G31, G32, G33, G34) 및 복수의 중계기어(G01, G11, G12, G21, G22) 중 적어도 일부 기어의 초기 장착위치를 기어 각각이 가지는 흔들림 공차 프로파일에 따라 조정함으로써, 각 색상별 상담지체 축기어(G31, G32, G33, G34)의 반경방향 변화를 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 동력전달유닛의 기어들 사이의 기어열 위상각 조정 예를 보인 개략적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 상담지체 축기어(G31, G32, G33, G34)와 복수의 중계기어(G01, G11, G12, G21, G22) 중 적어도 일부 기어는 흔들림 공차 프로파일을 결정하는데 기준이 되는 기준마크(M11, M12, M21, M22, M31, M32, M33, M34)를 포함한다. 각 기어들의 런-아웃 프로파일은 기준마크(M11, M12, M21, M22, M31, M32, M33, M34)를 기준으로 결정된다. 즉, 기준마크를 회전각 0°로 하여 아이들기 어(G11, G12), 분기기어(G21, G22)의 제1 및 제2층기어(G21a, G21b), 상담지체 축기어(G31)가 도 4에 도시한 바와 같이 런-아웃 측정 결과를 보이는 경우, 수치해석을 통하여 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화할 수 있는 기준마크(M11a, M11b, M21a, M21b, M31)의 장착 위상을 기준점(S1, S2, S3)으로부터 각각 X1, X2, θ1, θ2, X3 만큼 회전시켜 기어를 장착함으로써, 변동량을 최소화 할 수 있다.
즉, 상담지체 축기어(G31)와 복수의 중계기어의 초기 장착위치 결정을 위한 수치해석은 다음 수학식 2를 구동기어(G01)로부터 상담지체 축기어(G31)까지 기어열을 따라 누적 적용하는 것을 의미하는 것으로, 수학식 1을 만족하는 동력전달유닛을 구성함에 있어서 상기한 바와 같은 수치 해석의 결과를 토대로 초기 장착위치를 결정할 수 있다.
Figure 112009077482023-pat00002
여기서, ω1은 상호 맞물리는 두 기어 가운데 구동측 기어의 각속도, ω2는 상호 맞물리는 두 기어 가운데 피동측 기어의 각속도, R은 감속비, rp1은 구동측 기어의 반경, rp2는 피동측 기어의 반경, φ1은 구동측 기어의 기준위치로부터 초기 조립 기준각, φ2는 피동측 기어의 기준위치로부터 초기 조립 기준각, ε1은 구동 기어의 런-아웃, ε2는 피동 기어의 런-아웃을 나타낸다.
도 4는 아이들기어, 분기기어의 제1층기어, 분기기어의 제2층기어 및 상담지체 축기어 각각의 기준마크를 0°로 했을 때, 회전각에 따른 런-아웃(run-out) 측정 데이터 예를 보인 그래프이다.
도 4를 참조하면, 아이들기어(G11)의 경우 반경 38.31mm로 설계시, 금형 특성 등에 의한 영향에 기인한 흔들림 공차로서 대략 38.295mm 내지 38.335mm 범위 내에서 반경이 변화하며, 대략 50°회전각에서 최대 크기를 가지고, 대략 220° 회전각에서 최소값을 가지는 사인파형을 가짐을 알 수 있다. 분기기어(G21)의 제1층기어(G21a)의 경우 아이들기어(G11)의 반경과 같은 반경 38.31mm로 설계시, 흔들림 공차로서 대략 38.30mm 내지 38.33mm 범위 내에서 반경이 변화하며, 대략 150°회전각에서 최대 크기를 가지고, 대략 320° 회전각에서 최소값을 가지는 사인파형을 가짐을 알 수 있다. 분기기어(G21)의 제2층기어(G21b)의 경우 반경 28.733mm로 설계시, 흔들림 공차로서 대략 28.71mm 내지 28.755mm 범위 내에서 반경이 변화하며, 대략 60°회전각에서 최소 크기를 가지고, 대략 250° 회전각에서 최대값을 가지는 사인파형을 가짐을 알 수 있다. 상담지체 축기어(G31)의 경우 분기기어(G21)의 제2층기어(G21b)의 반경의 2배인 반경 57.466mm로 설계시, 흔들림 공차로서 대략 57.445mm 내지 57.51mm 범위 내에서 반경이 변화하며, 대략 120°회전각에서 최대 크기를 가지고, 대략 300° 회전각에서 최소값을 가지는 사인파형을 가짐을 알 수 있다.
도 5는 도 4의 런-아웃 성분을 가지는 아이들기어, 분기기어 및 상담지체 축기어를 수학식 1 및 수학식 2를 만족하도록 최적 상태로 설치시, 상담지체 축기어 의 반경방향 변화를 보인 그래프이다.
도 5를 참조하면, 도 4와 같은 런-아웃 성분을 가지는 경우, 도 3의 기준마크와 결합 기준위치 사이의 각 X1, X2, X3 각각을 248.1°, 19.68°. 132.09°로 설정시, 상담지체 축기어(G31)의 선형 누적 거리오차가 19.8㎛으로서, 작은 편심량을 가짐을 알 수 있다. 따라서, 색상별 상담지체(110K, 110C, 110M, 110Y) 각각의 편심량을 도 5와 같이 개별적으로 조정하더라도, 각 상담지체의 편심량이 작으므로 각 상담지체에서 형성된 화상 사이의 칼라 미스-레지스트레이션을 크게 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따라 편심량을 조절하여 설치한 경우의 상담지체의 축방향으로의 도트위치 오차 및 칼라 위치 오차를 보인 그래프이다.
도 6a를 참조하면, 수학식 1 및 2를 만족하도록 동력전달유닛을 마련하는 경우, 도트위치 오차는 약 50㎛ 이내의 오차 범위를 유지함을 알 수 있다. 도 6b를 참조하면, 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상별 칼라 위치 오차의 경우도 약 100㎛ 오차 범위 내에서 색정합을 보임을 알 수 있다. 따라서 칼라 미스-레지스트레이션을 크게 저감할 수 있다는 이점이 있다.
도 7은 비교예에 따른 상담지체 축기어의 반경방향 변화를 보인 그래프로서, 도 4의 런-아웃 성분을 가지는 아이들기어, 분기기어 및 상담지체 축기어를 최악의 상태로 설치한 경우를 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 도 3의 기준마크와 결합 기준위치 사이의 각 X1, X2, X3 각각을 311.06°, 97.47°. 359.2°로 설정시, 상담지체 축기어의 선형 누적 거리 오차가 52㎛으로서, 최적의 경우에 비하여 대략 2.5배의 누적거리오차를 가짐을 알 수 있다. 이 경우, 도트위치 오차 및 칼라 위치 오차를 도 8a, 도 8b 각각에 나타내었다.
도 8a를 참조하면, 비교예에 따른 도트위치 오차는 약 150㎛ 내외로 실시예에 비하여 대략 3배 이상의 오차 범위를 가진다. 도 8b를 참조하면 색상별 칼라 위치 오차의 경우도 약 150㎛ 이상으로 상대적으로 큰 오차를 나타냄을 알 수 있다.
따라서, 도 6과 도 7을 비교하여 볼 때, 최종단인 상담지체 축기어의 속도 변동과 관련하여 동력전달유닛을 구성하는 기어들 사이의 조립 위상을 조정하여 칼라 레지스트레이션을 개선할 수 있음을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화하기 위한 방편으로서, 이웃하는 상담지체 사이의 설치 위치를 고려함 없이, 각 상담지체에 대한 동력 전달구조를 이루는 기어들의 기어잇수와, 조립각을 수학식 1 및 2를 만족하도록 최적화함으로써 각 색상별 도트 위치오차를 최소화 할 수 있다. 그러므로, 복수의 색상을 조합하여 칼라 화상을 형성시, 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화 할 수 있으며, 상담지체 각각의 직경이 바뀌거나 이웃하는 상담지체와의 간격이 변화하더라도 기어들의 초기 위상각을 결정하는데 영향을 받지 않으므로, 조립성을 높일 수 있다는 이점이 있다.
더 나아가, 본 발명은 제1 내지 제4상담지체(110Y, 110M, 110C, 110K)의 교류성분 위상차를 고려하여, 인쇄시 칼라 화상의 미스-레지스트레이션을 더욱 최소화할 수 있다. 이를 위하여, 수학식 3을 만족하는 목적함수(O.F)를 초기 조립각으 로 설정하여, 중계기어와 상담지체 축기어를 설치할 수 있다.
O.F = w1×(F(Yx) + F(Mx) + F(Cx) + F(Kx)) + w2 × F_max(x)
여기서, F(Yx), F(Mx), F(Cx), F(Kx)는 인쇄화상이 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 각각에 대한 교류 성분의 크기를 의미하며, F_max(x)는 초기조립각 X 선정시 각 칼라 사이의 최대편차를 나타내며, w1과 w2는 각 항목에 대한 보정값을 나타낸다.
이와 같이, 수학식 1 및 2에 더하여, 수학식 3을 만족하도록 초기 조립각을 설정하는 경우, 이웃하는 상담지체 사이의 칼라 위치 오차 그래프가 유사한 패턴을 가진다. 따라서 칼라 미스-레지스트레이션을 최소화할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치를 보인 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 구동원, 동력전달유닛 및 상담지체를 보인 개략적인 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 동력전달유닛의 기어들 사이의 기어열 위상각 조정 예를 보인 개략적인 도면.
도 4는 아이들기어, 분기기어 및 상담지체 축기어 각각의 런-아웃(run-out) 측정 데이터 예를 보인 그래프.
도 5는 도 4의 런-아웃 성분을 가지는 아이들기어, 분기기어 및 상담지체 축기어를 수학식 1 및 수학식 2를 만족하도록 최적 상태로 설치시, 상담지체 축기어의 반경방향 변화를 보인 그래프.
도 6a 및 도 6b는 도 4의 런-아웃 성분을 가지는 아이들기어, 분기기어 및 상담지체 축기어를 수학식 1 및 수학식 2를 만족하도록 최적 상태로 설치시, 도트위치 오차 및 색상별 칼라위치 오차를 보인 그래프.
도 7은 도 4의 런-아웃 성분을 가지는 아이들기어, 분기기어 및 상담지체 축기어를 최악의 상태로 설치한 비교예에 따른 상담지체 축기어의 반경방향 변화를 보인 그래프.
도 8a 및 도 8b는 도 4의 런-아웃 성분을 가지는 아이들기어, 분기기어 및 상담지체 축기어를 최악의 상태로 설치한 비교예에 따른 도트위치 오차 및 색상별 칼라위치 오차를 보인 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110: 상담지체 130: 현상유닛
140: 광주사유닛 150: 전사유닛
210: 구동원 250: 동력전달유닛
G01: 구동기어 G11, G12: 아이들기어
G21, G22: 분기기어
G31, G32, G33, G34: 상담지체 축기어

Claims (13)

  1. 화상형성장치에 있어서,
    구동원과;
    상기 구동원에 의하여 회전 구동되며, 노광에 의하여 잠상이 형성되는 적어도 하나의 상담지체와;
    상기 구동원의 동력을 상기 상담지체에 전달하는 동력전달유닛과;
    상기 상담지체에 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 현상하는 현상유닛과;
    상기 상담지체에 현상된 토너 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사유닛을 포함하며,
    상기 동력전달유닛은,
    상기 상담지체와 동축 상에 형성된 상담지체 축기어와; 상기 구동원의 동력을 상기 상담지체 축기어에 전달하는 복수의 중계기어를 포함하고,
    상기 복수의 중계기어 가운데 상기 상담지체 축기어를 기준으로 할 때, n번째 배치되는 중계기어의 기어잇수 Tn는 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
    <수학식 1>
    I/Rn - 0.2 ≤ Tn ≤ I/Rn + 0.2
    여기서, Rn은 상기 n번째 배치되는 중계기어로부터 상기 상담지체 축기어까지의 감속비이고, I와 n은 자연수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상담지체 축기어 및 복수의 중계기어 중 적어도 일부 기어는 그 각각이 가지는 흔들림 공차 프로파일에 따라 초기 장착위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상담지체 축기어 및 복수의 중계기어 중 적어도 일부 기어는 흔들림 공차 프로파일을 결정하는데 기준이 되는 기준마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 상담지체 축기어 및 복수의 중계기어 중 적어도 일부 기어의 초기 장착위치는,
    하기의 수학식 2를 상기 구동원으로부터 상기 상담지체 축기어까지 기어열을 따라 누적 적용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
    <수학식 2>
    Figure 112009077482023-pat00003
    여기서, ω1은 상호 맞물리는 두 기어 가운데 구동측 기어의 각속도, ω2는 상호 맞물리는 두 기어 가운데 피동측 기어의 각속도, R은 감속비, rp1은 구동측 기어의 반경, rp2는 피동측 기어의 반경, φ1은 구동측 기어의 기준위치로부터 초기 조립 기준각, φ2는 피동측 기어의 기준위치로부터 초기 조립 기준각, ε1은 구동 기어의 런-아웃, ε2는 피동 기어의 런-아웃을 나타낸다.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상담지체는 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 색상별로 마련된 제1 내지 제4상담지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중계기어 및 상기 상담지체 축기어는 상기 제1 내지 제4상담지체의 교류성분 위상차를 고려한 수학식 3을 만족하는 목적함수(O.F)를 초기 조립각으로 설정하여 설치된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
    <수학식 3>
    O.F = w1×(F(Yx) + F(Mx) + F(Cx) + F(Kx)) + w2 × F_max(x)
    여기서, F(Yx), F(Mx), F(Cx), F(Kx)는 인쇄화상이 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 각각에 대한 교류 성분의 크기를 의미하며, F_max(x)는 초기조립각 X 선정시 각 칼라 사이의 최대편차를 나타내며, w1과 w2는 각 항목에 대한 보정값을 나타낸다.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 중계기어는,
    상기 구동원의 회전축 상에 마련된 구동기어와;
    상기 구동기어에 맞물려 피동되는 아이들기어와;
    상기 아이들기어와 상기 복수의 상담지체 축기어 중 적어도 2개의 상담지체 축기어에 맞물리며, 상기 아이들기어에서 전달된 동력을 분기하여 상기 적어도 2개의 상담지체 축기어에 동력을 분기하여 전달하는 분기기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  8. 구동원과, 상기 구동원에 의하여 회전 구동되는 적어도 하나의 상담지체를 포함하는 화상형성장치용 동력전달유닛에 있어서,
    상기 상담지체와 동축 상에 형성된 상담지체 축기어와;
    상기 구동원의 동력을 상기 상담지체 축기어에 전달하는 복수의 중계기어를 포함하고,
    상기 복수의 중계기어 가운데 상기 상담지체 축기어를 기준으로 할 때, n번째 배치되는 중계기어의 기어잇수 Tn는 수학식 4를 만족하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛.
    <수학식 4>
    I/Rn - 0.2 ≤ Tn ≤ I/Rn + 0.2
    여기서, Rn은 상기 n번째 배치되는 중계기어로부터 상기 상담지체 축기어까지의 감속비이고, I와 n은 자연수이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상담지체 축기어 및 복수의 중계기어 중 적어도 일부 기어는 그 각각이 가지는 흔들림 공차 프로파일에 따라 초기 장착위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상담지체 축기어 및 복수의 중계기어 중 적어도 일부 기어는 흔들림 공차 프로파일을 결정하는데 기준이 되는 기준마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛.
  11. 제9항에 있어서, 상기 상담지체 축기어 및 복수의 중계기어 중 적어도 일부 기어의 초기 장착위치는,
    하기의 수학식 5를 상기 구동원으로부터 상기 상담지체 축기어까지 기어열을 따라 누적 적용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛.
    <수학식 5>
    Figure 112009077482023-pat00004
    여기서, ω1은 상호 맞물리는 두 기어 가운데 구동측 기어의 각속도, ω2는 상호 맞물리는 두 기어 가운데 피동측 기어의 각속도, R은 감속비, rp1은 구동측 기어의 반경, rp2는 피동측 기어의 반경, φ1은 구동측 기어의 기준위치로부터 초기 조립 기준각, φ2는 피동측 기어의 기준위치로부터 초기 조립 기준각, ε1은 구동 기어의 런-아웃, ε2는 피동 기어의 런-아웃을 나타낸다.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상담지체는 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 색상별로 마련된 제1 내지 제4상담지체를 포함하며,
    상기 중계기어 및 상기 상담지체 축기어는 상기 제1 내지 제4상담지체의 교류성분 위상차를 고려한 수학식 6을 만족하는 목적함수(O.F)를 초기 조립각으로 설정하여 설치된 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛.
    <수학식 6>
    O.F = w1×(F(Yx) + F(Mx) + F(Cx) + F(Kx)) + w2 × F_max(x)
    여기서, F(Yx), F(Mx), F(Cx), F(Kx)는 인쇄화상이 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 각각에 대한 교류 성분의 크기를 의미하며, F_max(x)는 초기조립각 X 선정시 각 칼라 사이의 최대편차를 나타내며, w1과 w2는 각 항목에 대한 보정값을 나타낸다.
  13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 중계기어는,
    상기 구동원의 회전축 상에 마련된 구동기어와;
    상기 구동기어에 맞물려 피동되는 아이들기어와;
    상기 아이들기어와 상기 복수의 상담지체 축기어 중 적어도 2개의 상담지체 축기어에 맞물리며, 상기 아이들기어에서 전달된 동력을 분기하여 상기 적어도 2개의 상담지체 축기어에 동력을 분기하여 전달하는 분기기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛.
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