KR20080084473A

KR20080084473A - 기어 백래쉬 방지장치 및 이를 채용한 화상형성장치용동력전달장치와 화상형성장치

Info

Publication number: KR20080084473A
Application number: KR1020070026273A
Authority: KR
Inventors: 차덕순
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2008-09-19
Also published as: CN101266422A; EP1970594A2; EP1970594A3; US20080226344A1

Abstract

회전구동유니트를 동력전달 요소인 기어의 백래쉬에 의한 영향을 받지 않고 안정적으로 정속 회전할 수 있도록 하는 기어 백래쉬 방지장치 및 이를 채용한 화상형성장치용 동력전달장치와 화상형성장치가 개시된다. 개시된 기어 백래쉬 방지장치는, 회전대상체 보다 무거운 중량을 지니며 회전대상체의 회전에 따라서 함께 회전하도록 연결된 중량회전체와, 중량회전체의 회전력을 유체의 점성으로 감쇠시키는 점성수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 기어 백래쉬 방지장치는 회전중량체의 중량과 점성액체의 점성 제동력을 이용하여 백래쉬에 의한 회전 속도 변동을 막을 수 있게 해주며, 또한 장시간 사용 시에도 기능 열화를 충분히 억제해줄 수 있다. 따라서 이것을 화상형성장치용 동력전달장치에 채용할 경우 매우 안정적인 화상형성장치를 구현할 수 있다.

Description

기어 백래쉬 방지장치 및 이를 채용한 화상형성장치용 동력전달장치와 화상형성장치{Gear anti-backlash apparatus and drive transmitting apparatus for image forming apparatus using the same and image forming apparatus using the same}

도 1은 종래의 화상형성장치용 동력전달장치를 보인 개략적인 측면도,

도 2는 종래의 기어 백래쉬 방지장치가 채용된 동력전달장치를 보이 도면,

도 3은 본 발명에 따른 기어 백래쉬 방지장치가 채용된 화상형성장치용 동력전달장치를 보인 도면,

도 4는 도 3에 도시된 기어 백래쉬 방지장치의 분리 사시도,

도 5는 도 3의 A-A선을 따라 절단한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10...감광드럼 20...기어 백래쉬 방지장치

21...중량회전체 22...고정체

21...결합돌기 22a...레이스

23...댐핑 그리즈 24,33...타이밍벨트

본 발명은 회전구동유니트를 동력전달 요소인 기어의 백래쉬에 의한 영향을 받지 않고 안정적으로 정속 회전할 수 있도록 하는 기어 백래쉬 방지장치 및 이를 채용한 화상형성장치용 동력전달장치와 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저 프린터, 디지털 복사기 등의 화상형성장치는 인쇄매체에 대해 화상을 형성하기 위하여 현상, 전사 및 정착 프로세스를 수행한다. 이러한 프로세스를 수행하기 위하여 회전 가능하게 설치된 감광드럼, 현상롤러, 전사롤러, 정착롤러 등의 회전구동유니트를 포함한다. 이러한, 회전구동유니트는 구동원에서 제공되는 동력을 동력전달장치를 통하여 전달받아 회전 구동된다.

도 1을 참조하면, 종래의 화상형성장치용 동력전달장치는 프레임(1)과, 이 프레임(1)에 회전 가능하게 설치되는 것으로 소정 기어비로 상호 맞물려 회전되면서 동력을 전달하는 복수의 기어유니트(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)를 포함한다. 따라서, 프레임(1)에 설치된 구동원(3)에서 제공되는 동력이 복수의 기어유니트(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)를 통하여 상기 회전구동유니트(10)의 기어(11)에 전달된다. 상기한 복수의 기어유니트(5a)(5b)(5c)(5d)(5e)(5f)는 별도의 백래쉬 보상 구조를 포함하지 않으므로, 기어 맞물림 시의 백래쉬(backlash)에 의해 회전 시 속도에 변동이 생길 수 있다.

여기서, 회전구동유니트(10)의 예로서 화상형성장치에 착탈 가능하게 장착되는 현상유니트를 나타내었다. 이 경우, 기어(11)는 감광드럼의 일 측에 형성된 것으로, 현상유니트의 장착시 상기 기어유니트(5f)에 맞물리고, 현상유니트를 탈착시 분리된다.

상기한 바와 같이, 동력전달장치를 구성하는 경우 감광드럼은 현상유니트에 걸리는 부하 변동이나, 상기한 기어유니트의 백래쉬 등에 의하여, 그 회전속도의 변동이 발생된다. 이러한 회전속도의 변동은 화상의 폭방향을 따라 주기적으로 줄이 그어지는 밴딩(banding)현상을 유발하게 되어 화질 저하를 초래하는 문제점이 있다.

한편, 이러한 문제점을 해소하기 위해, 대한민국 특허공개 제2005-0098551호에는, 도 2에 도시된 바와 같은 기어 백래쉬 방지장치가 제안된 바 있다. 이것은, 회전대상체인 감광드럼(111)의 기어부(115)와 구동원 측의 기어유닛(27)을 기어연결하여 동력을 전달함에 있어서, 그 기어유닛(27)과 함께 회전하는 가동부(40)에 마찰패드(47)(69)를 대고 스프링(88)으로 밀착시킴으로써 기어유닛(27)의 회전에 마찰제동력이 가해지도록 한 것이다. 이렇게 하면, 기어유닛(27)이 상기와 같은 강한 마찰제동력을 극복하면서 회전해야 하므로, 회전 중 부하 변동이 약간 생기더라도 백래쉬에 의한 기어 간의 흔들림은 거의 생기지 않게 된다. 따라서, 안정적인 정속 회전을 유지할 수 있다.

그러나, 이러한 구조는 상기와 같이 마찰패드(47)(69)의 마찰제동력을 이용하는 것이기 때문에, 사용기간이 오래되어 마찰패드(47)(69)가 마모되면 백래쉬 방지의 기능이 크게 저하되는 단점이 있다. 즉, 사용 초기에는 마찰력이 충분하기 때문에 원하는 백래쉬 방지 효과를 얻을 수 있지만, 시간이 지나면서 점차 마찰패드(47)(69)가 마모되면 마찰력이 떨어지게 되므로 백래쉬 방지 기능이 제대로 발휘 되지 못하게 된다.

따라서, 이러한 단점을 해결하기 위해서는, 마모와 같은 급격한 기능 저하의 문제를 유발하지 않는 새로운 방식의 기어 백래쉬 방지 구조가 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 부재의 마모와 같은 급격한 기능 저하 요인을 배제하면서 원활한 백래쉬 방지 기능을 수행할 수 있도록 개선된 기어 백래쉬 방지장치 및 그것을 이용한 화상형성장치용 동력전달장치와 화상형성장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기어 백래쉬 방지장치는, 동력원과 기어연결된 회전대상체의 기어 백래쉬에 의한 회전속도 변동을 방지하는 기어 백래쉬 방지장치에 있어서, 상기 회전대상체 보다 무거운 중량을 지니며, 상기 회전대상체의 회전에 따라서 함께 회전하도록 연결된 중량회전체와, 상기 중량회전체의 회전력을 유체의 점성으로 감쇠시키는 점성수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화상형성장치용 동력전달장치는, 화상형성장치의 회전구동유니트에 마련된 회전대상체를 구동원의 동력으로 회전시키는 화상형성장치용 동력전달장치에 있어서, 동력원과 상기 회전대상체를 연결하는 구동기어와, 상기 회전대상체의 기어 백래쉬에 의한 회전속도 변동을 방지하는 기어 백래쉬 방지장치를 포함하며, 상기 백래쉬 방지장치는, 상기 회전대상체 보다 무거운 중량을 지니며, 상기 회전대상체의 회전에 따라서 함께 회전하도록 연결된 중량회전체와, 상기 중량회전체의 회전력을 유체의 점성으로 감쇠시키는 점성수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화상형성장치는, 몸체 외주면에 화상을 현상하여 용지에 전사하는 감광드럼과, 상기 감광드럼을 동력원과 연결하는 구동기어와, 상기 감광드럼의 기어 백래쉬에 의한 회전속도 변동을 방지하는 기어 백래쉬 방지장치를 포함하는 화상형성장치에 있어서, 상기 백래쉬 방지장치는, 상기 회전대상체 보다 무거운 중량을 지니며, 상기 회전대상체의 회전에 따라서 함께 회전하도록 연결된 중량회전체와, 상기 중량회전체의 회전력을 유체의 점성으로 감쇠시키는 점성수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 중량회전체는 황동이나 스틸과 같은 금속재가 바람직하다.

또한, 상기 점성수단은, 상기 중량회전체에 형성된 결합돌기와, 상기 결합돌기가 회전가능하게 결합되는 레이스가 마련된 고정체와, 상기 레이스에 채워지는 점성유체를 포함하는 구조로 구성될 수 있으며, 상기 점성유체로는 댐핑 그리즈(damping grease)가 사용될 수 있다.

그리고, 상기 레이스의 내벽과 상기 결합돌기 사이에 0.05~0.10mm의 간격이 확보되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기어 백래쉬 방지장치 및 이를 채용한 화상형성장치용 동력전달장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 우선 화상형성장치에 구비된 회전구동유니트의 예로서 본 실시예에서는 현상유니트의 감광드럼(10)을 예시한다. 이 감광드럼(10)은 동력전달장치의 요소인 구동기어(32)와 타이밍벨트(33)에 의해 구동원(31)과 연결되어 있다. 물론, 기어의 치차를 이용하는 동력 연결 구조이므로, 백래쉬는 구동기어(32)와 구동원(31)의 축기어(31a) 사이에서 생길 수도 있고, 타이밍벨트(33)와 구동기어(32) 사이, 또는 타이밍벨트(33)와 감광드럼(10)의 기어부(10a) 사이에서도 생길 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 회전구동유니트의 예로 현상유니트를 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 화상형성장치의 현상, 전사, 정착 전반에 걸친 프로세스 수행 시 회전 구동되는 모든 유니트에 적용할 수 있음을 미리 언급해둔다.

한편, 이러한 감광드럼(10)의 회전 시 백래쉬에 의한 회전 속도 변동을 방지하기 위한 기어 백래쉬 방지장치(20)로는, 그 감광드럼(10)의 축에 마련된 또 다른 기어부(10b)에 타이밍벨트(24)로 연결된 중량회전체(21)가 구비된다. 이 중량회전체(21)는 회전대상체인 감광드럼(10) 보다 무겁도록 황동이나 스틸(steel) 등의 금속재로 만든 것으로, 감광드럼(10)이 회전하려면 이 중량회전체(21)의 무거운 중량을 극복해야만 회전할 수 있다.

그리고, 이 중량회전체(21)는 그냥 자유롭게 회전할 수 있는 상태로 있는 것이 아니라, 유체의 점성을 이용하여 제동력을 부여하는 점성수단에 의해 쉽게 회전하지 못하도록 지지되어 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중량회전체(21)의 결합돌기(21a)가 상기 점성수단의 한 요소인 고정체(22)의 레이스(22a)에 삽입되어 회전가능하게 지지되며, 이 레이스(22a)에 댐핑 그리즈(damping grease;23)와 같은 점성 액체가 채워져서 중량회전체(21)의 회전을 지지하고 있다. 따라서, 중량회전체(21)가 회전하려면 이 댐핑 그리즈(23)의 점성을 극복할 만큼의 회전력이 가해져야 회전을 할 수 있게 된다. 이것을 회전대상체인 감광드럼(10)의 입장에서 보면, 상기 중량회전체(21)의 중량 뿐만 아니라 중량회전체(21)에 가해지는 점성유체의 점성 제동력을 극복할 만큼의 회전력이 가하질 때에만 감광드럼(10)이 회전할 수 있다는 의미가 된다. 이렇게 되면, 기어 백래쉬에 의한 외란 정도는 감광드럼(10)의 회전속도를 변화시킬 수 있을 만큼 작용하지 못하게 된다. 즉, 상기와 같이 감광드럼(10)은 중량회전체(21)의 자체 중량 및 댐핑 그리즈(23)의 점성 제동력을 모두 극복할 만큼의 회전력이 가해지는 조건에서 회전하기 때문에, 이 회전속도를 임의로 변동시키려면 그보다 더 큰 회전력을 가해야 하는데, 기어 백래쉬에 의한 변동 요소는 미세한 떨림 수준이기 때문에 전혀 영향을 미치지 못하게 된다.

따라서, 기어 백래쉬에 의한 회전 속도의 변동을 방지함으로써, 현상 프로세스 수행 시 감광드럼(10)을 항상 정속으로 회전시킬 수 있다. 이에 따라 화상 밴딩과 같은 화상 불량의 문제를 근본적으로 차단할 수 있다.

그리고, 기존에 마찰패드를 이용하던 구조와는 달리 회전중량체(21)의 자체 중량과 댐핑 그리즈(23)의 점성 제동력을 이용하기 때문에, 제동 기능을 수행하는 부재가 마모되는 문제가 거의 없으므로, 장시간 사용하더라도 기능이 급격히 열화되는 등의 문제는 줄어들게 된다.

한편, 상기한 회전중량체(21)의 결합돌기(21a)와 고정체(22) 레이스(22a)의 내벽 사이에는 도 5와 같이 0.05~0.10mm 정도의 간격(d)이 확보되는 것이 바람직하다. 0.05mm 미만으로 너무 좁아지면 회전중량체(21)의 회전이 너무 빡빡해져서 감광드럼(10)의 회전이 아예 안 될 가능성이 있으며, 0.10mm를 초과해서 너무 커지면 댐핑 그리즈(23)가 쉽게 새어나갈 수 있고 심하면 회전중량체(21)가 고정체(22)로부터 이탈될 수도 있기 때문이다.

도 6은 감광드럼(10)에 화상을 현상해서 용지(S)에 전사하는 화상형성장치의 현상유니트를 개략적으로 도시한 것이다. 도면과 같이 상기한 기어 백래쉬 방지장치를 감광드럼(10)의 회전구동에 적용하게 되면, 화상의 현상과 전사작업 시 감광드럼(10)의 회전이 매우 안정적으로 이루어지기 때문에, 화상의 폭방향을 따라 주기적으로 줄이 그어지는 밴딩(banding)현상을 억제할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 기어 백래쉬 방지장치는 회전중량체의 중량과 점성액체의 점성 제동력을 이용하여 백래쉬에 의한 회전 속도 변동을 막을 수 있게 해주며, 또한 장시간 사용 시에도 기능 열화를 충분히 억제해줄 수 있다. 따라서 이것을 화상형성장치용 동력전달장치에 채용할 경우 매우 안정적인 화상형성장치를 구현할 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기 술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims

동력원과 기어연결된 회전대상체의 기어 백래쉬에 의한 회전속도 변동을 방지하는 기어 백래쉬 방지장치에 있어서,

상기 회전대상체 보다 무거운 중량을 지니며, 상기 회전대상체의 회전에 따라서 함께 회전하도록 연결된 중량회전체와,

상기 중량회전체의 회전력을 유체의 점성으로 감쇠시키는 점성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기어 백래쉬 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 중량회전체는 금속재인 것을 특징으로 하는 기어 백래쉬 방지장치.
제1항에 있어서,

상기 점성수단은,

상기 중량회전체에 형성된 결합돌기와,

상기 결합돌기가 회전가능하게 결합되는 레이스가 마련된 고정체와,

상기 레이스에 채워지는 점성유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 백래쉬 방지장치.
제3항에 있어서,

상기 점성유체는 댐핑 그리즈(damping grease)인 것을 특징으로 하는 기어 백래쉬 방지장치.
제3항에 있어서,

상기 레이스의 내벽과 상기 결합돌기 사이에 0.05~0.10mm의 간격이 확보된 것을 특징으로 하는 기어 백래쉬 방지장치.
화상형성장치의 회전구동유니트에 마련된 회전대상체를 구동원의 동력으로 회전시키는 화상형성장치용 동력전달장치에 있어서,

동력원과 상기 회전대상체를 연결하는 구동기어와, 상기 회전대상체의 기어 백래쉬에 의한 회전속도 변동을 방지하는 기어 백래쉬 방지장치를 포함하며,

상기 백래쉬 방지장치는,

상기 회전대상체 보다 무거운 중량을 지니며, 상기 회전대상체의 회전에 따라서 함께 회전하도록 연결된 중량회전체와,

상기 중량회전체의 회전력을 유체의 점성으로 감쇠시키는 점성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달장치.
제6항에 있어서,

상기 중량회전체는 금속재인 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달장치.
제6항에 있어서,

상기 점성수단은,

상기 중량회전체에 형성된 결합돌기와,

상기 결합돌기가 회전가능하게 결합되는 레이스가 마련된 고정체와,

상기 레이스에 채워지는 점성유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달장치.
제8항에 있어서,

상기 점성유체는 댐핑 그리즈(damping grease)인 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달장치.
제8항에 있어서,

상기 레이스의 내벽과 상기 결합돌기 사이에 0.05~0.10mm의 간격이 확보된 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달장치.
몸체 외주면에 화상을 현상하여 용지에 전사하는 감광드럼과, 상기 감광드럼을 동력원과 연결하는 구동기어와, 상기 감광드럼의 기어 백래쉬에 의한 회전속도 변동을 방지하는 기어 백래쉬 방지장치를 포함하는 화상형성장치에 있어서,

상기 백래쉬 방지장치는,

상기 회전대상체 보다 무거운 중량을 지니며, 상기 회전대상체의 회전에 따라서 함께 회전하도록 연결된 중량회전체와,

상기 중량회전체의 회전력을 유체의 점성으로 감쇠시키는 점성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제11항에 있어서,

상기 중량회전체는 금속재인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제11항에 있어서,

상기 점성수단은,

상기 중량회전체에 형성된 결합돌기와,

상기 결합돌기가 회전가능하게 결합되는 레이스가 마련된 고정체와,

상기 레이스에 채워지는 점성유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제13항에 있어서,

상기 점성유체는 댐핑 그리즈(damping grease)인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제13항에 있어서,

상기 레이스의 내벽과 상기 결합돌기 사이에 0.05~0.10mm의 간격이 확보된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.