KR101044943B1 - 멀티패스방식 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

개시된 멀티패스방식 화상형성장치는, 고압전원유닛과 복수의 현상기 사이에 설치되는 복수의 스위치와, 복수의 현상기와 구동모터 사이에 설치되는 복수의 클러치와, 캠샤프트와, 캠샤프트에 마련되어 캠샤프트의 회전위상에 따라 복수의 클러치와 복수의 스위치를 선택적으로 작동시키는 복수의 캠을 포함한다.

Description

멀티패스방식 화상형성장치{Multi-pass type image forming apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예의 개략적인 구성도.

도 2는 고압절환과 구동력절환을 위한 장치의 일 예를 도시한 평면도.

도 3은 도 2의 부분 단면도.

도 4는 도 2의 배면 사시도.

도 5는 도 2의 부분분해사시도.

도 6은 슬라이딩허브와 고정허브의 상세사시도.

도 7은 캠샤프트와 캠의 사시도.

도 8은 캠의 평면도.

도 9는 스프링 클러치의 분해사시도.

도 10은 솔레노이드의 사시도.

도 11은 스프링 클로치와 솔레노이드의 작용을 보여주는 도면.

도 12는 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 다른 실시예의 개략적인 구성도.

도 13은 고압절환과 구동력절환을 위한 장치의 다른 예를 도시한 평면도.

도 14는 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 또 다른 실시예의 개 략적인 구성도.

도 15는 도 14에 도시된 화상형성장치에 적용되는 고압절환 및 구동력절환을 위한 캠과 캠샤프트의 일 예를 도시한 사시도.

도 16은 도 14에 도시된 화상형성장치에 적용되는 고압절환 및 구동력절환을 위한 스프링 클러치의 일 예를 도시한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1......감광드럼 1a......감광벨트

2......대전롤러 3......노광기

4......현상기 5......현상롤러

6......중간전사벨트 7......제1전사롤러

8......제2전사롤러 9......정착기

10......구동모터 10s......스테핑모터

20......스위치 21, 22......접점

50......클러치 120......캠샤프트

121, 122.....제1, 제2캠샤프트 131......캠

132......홈포지션 지시부재 140......센서

150......스프링 클러치 151......클러치 기어

152......부싱 157......클러치 허브

158......결합부 158h......홈포지션 결합부

159......클러치 스프링 160.....솔레노이드

본 발명은 전자사진방식 화상형성장치에 관한 것으로서, 특히 멀티패스방식 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진방식을 이용하는 칼라화상형성장치는, 일정한 전위로 대전된 감광체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상을 소정 색상의 토너(toner)로 현상한 후에 현상된 화상을 용지에 전사 및 정착시켜 칼라화상을 형성하는 장치를 말한다. 컬러화상형성장치에 사용되는 토너의 색상은 통상적으로 옐로우(Y;yellow), 마젠타(M;magenta), 시안(C;cyan) 및 블랙(K;black) 이다. 따라서 상기 4가지 색상의 토너를 정전잠상에 부착시키기 위해 4개의 현상기가 필요하다. 현상기에는 토너를 감광체로 부착시키기 위한 현상바이어스, 현상롤러에 토너를 공급하기 위한 공급바이어스 등 수백 내지 수천 볼트 이상의 고전압이 인가된다.

칼라화상을 형성하는 방식에는 각각 4개의 노광기와 감광체을 구비하는 싱글패스(single pass)방식과 하나의 노광기와 감광체를 구비하는 멀티패스(multi-pass)방식이 있다. 싱글패스방식의 칼라화상형성장치는 칼라인쇄시와 흑백인쇄시에 소요되는 시간이 동일하다. 따라서 고속 칼라화상형성장치에 주로 사용된다. 그러나, 4개의 노광기와 4개의 감광체를 구비하여야 하므로 가격이 비싸진다. 이러한 문제로 인해 비교적 저속영역에서 동작하는 칼라화상형성장치는 하나의 감광체와 하나의 노광기를 구비하고 각 색상에 대해 노광, 현상, 전사를 반복하여 중간전사 매체 상에 칼라토너화상을 형성하고 이를 용지로 전사, 정착시키는 멀티패스방식을 채용하고 있다.

멀티패스방식 화상형성장치의 경우에 4개의 현상기가 순차적으로 작동되므로 4개의 현상기에 순차적으로 고압바이어스를 공급하기 위한 장치가 필요하다. 멀티패스방식 화상형성장치는 소호(SOHO)는 물론 가정용 칼라화상형성장치로서 잉크젯 프린터와의 경쟁을 염두에 두고 개발되는 것으로서 소형화 및 저가격화가 매우 중요하다. 종래에는 4개의 액셜타입 솔레노이드(axial type solenoid)를 이용하여 4개의 스위치를 선택적으로 접촉시키는 형태의 고압절환장치가 이용되었다. 이 고압절환장치는 우선 가격이 비싸고 장치가 커지는 문제가 있다. 또, 솔레노이드가 온(ON)될 경우에는 열이 발생되므로 내구성이 낮다는 결점이 있다.

또한, 멀티패스방식 화상형성장치의 경우에 4개의 현상기가 순차적으로 작동되므로 구동모터의 회전력을 4개의 현상기에 순차적으로 전달하기 의한 장치가 필요하다. 이를 위하여, 종래의 화상형성장치는 4개의 전자식 클러치를 채용한다. 이러한 전자식 클러치는 가격이 비싸고 크기도 커진다. 또한, 클러칭 동작에 있어서 슬립이 발생되어 적시에 동력을 단속하지 못하는 불량이 발생한다.

본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로, 현상기로 전달되는 고압바이어스와 동력을 신뢰성있는 단속할 수 있고, 소형화, 저가격화가 가능한 멀티패스방식 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 멀티패스방식 화상형성장치는, 정전잠상이 형성되는 감광체와, 상기 정전잠상을 현상시키는 복수의 현상기와, 상기 복수의 현상기에 고압바이어스를 공급하는 고압전원유닛과, 상기 복수의 현상기를 구동하는 구동모터를 구비하는 멀티패스방식 화상형성장치에 있어서, 고압전원유닛과 복수의 현상기 사이에 설치되는 복수의 스위치; 상기 복수의 현상기와 상기 구동모터 사이에 설치되는 복수의 클러치; 캠샤프트; 상기 캠샤프트에 마련되어 상기 캠샤프트의 회전위상에 따라 상기 복수의 클러치와 상기 복수의 스위치를 선택적으로 작동시키는 복수의 캠;을 포함한다.

일 실시예로서, 상기 캠샤프트는 상기 복수의 현상기를 구동시키는 구동원에 의하여 회전되며, 상기 화상형성장치는, 상기 구동원과 상기 캠샤프트 사이에 개재되며, 상기 복수의 캠과 위상적으로 대응되는 복수의 결합부를 구비하는 스프링 클러치; 상기 복수의 결합부에 선택적으로 결합되어 상기 스프링 클러치를 선택적으로 작동시키는 액추에이터;를 포함한다.

일 실시예로서, 화상형성장치는, 상기 캠샤프트에 마련되는 홈포지션 지시부재; 상기 홈포지션 지시부재를 검출하는 센서; 상기 홈포지션 지시부재와 위상적으로 대응되도록 상기 스프링 클러치에 마련되는 홈포지션 결합부;를 더 구비한다.

일 실시예로서, 화상형성장치는, 상기 캠샤프트를 회전시키는 스탭모터; 상기 캠샤프트에 마련되는 홈포지션 지시부재; 상기 홈포지션 지시부재를 검출하는 센서;를 더 구비한다.

일 실시예로서, 화상형성장치는, 2개의 상기 감광체; 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 색상의 토너가 수용된 4개의 현상기;를 구비하며, 상기 4개의 현상기는 두 개의 그룹으로 구분되고 각 그룹의 현상기는 상기 두 개의 감광체와 각각 대면되고, 상기 복수의 캠은 상기 두 개의 현상기 그룹에 대응되는 두 그룹으로 구분되며 동일한 그룹에 속하는 캠은 위상이 동일하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예의 개략적인구성도이다. 도 1을 보면, 화상형성장치는 감광드럼(1), 대전롤러(2), 노광기(3), 현상기(4), 중간전사벨트(6), 제1전사롤러(7), 제2전사롤러(8), 정착기(9)를 구비한다.

감광드럼(1)은 원통형상의 금속제 드럼의 외주에 광도전성층이 형성된 것이다. 감광드럼(1) 대신에 도 8에 도시된 감광벨트(1a)가 채용될 수도 있다. 대전롤러(2)는 감광드럼(1)을 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전롤러(2)는 감광드럼(1)의 외주면과 접촉 또는 비접촉 상태로 회전하면서 전하를 공급하여 감광드럼(1)의 외주면을 균일한 전위로 대전시킨다. 대전기로서, 대전롤러(2) 대신에 코로나 방전기(미도시)가 채용될 수도 있다. 노광기(3)는 균일한 전위를 가지도록 대전된 감광드럼(1)에 화상정보에 해당되는 광을 주사하여 정전잠상을 형성한다. 노광기(3)로서는 일반적으로 레이저 다이오드를 광원으로 사용하는 LSU(laser scanning unit)가 사용된다.

본 실시예의 화상형성장치는 칼라 화상을 인쇄하기 위하여 시안(C:cyan), 마 젠타(M:magenta), 옐로우(Y:yellow), 블랙(K:black) 색상의 토너를 사용한다. 이하에서는 색상에 따라 각 구성요소를 구분할 필요가 있을 때에는 각 구성요소를 지칭하는 참조부호의 뒤에 Y, M, C, K를 붙여 구분한다.

본 실시예의 화상형성장치는 시안(C:cyan), 마젠타(M:magenta), 옐로우(Y:yellow), 블랙(K:black) 색상의 토너가 각각 수용된 4개의 현상기(4)를 구비한다. 현상기(4)는 현상롤러(5)를 구비한다. 현상기(4)는 현상롤러(5)가 감광드럼(1)과 현상갭만큼 이격되도록 위치되어 비접촉식 현상을 수행한다. 현상갭은 수십 내지 수백 미크론 정도인 것이 바람직하다. 현상기(4)는 현상롤러(5) 이외에도 현상롤러(5)로 토너를 공급하기 위한 공급롤러(미도시), 교반기(미도시) 등을 더 구비할 수 있다.

중간전사벨트(6)는 지지롤러(61)(62)들에 의하여 지지되어 감광드럼(1)의 회전 선속도와 동일한 주행선속도로 주행된다. 중간전사벨트(6)의 길이는 화상형성장치에 사용되는 최대 크기의 용지(P)의 길이와 같거나 적어도 그보다 길어야 한다. 제1전사롤러(7)는 감광드럼(1)과 대면되며, 감광드럼(1)에 현상된 토너화상을 중간전사벨트(6)로 전사시키기 위한 제1전사바이어스가 인가된다. 제2전사롤러(8)는 중간전사벨트(6)와 대면되도록 설치된다. 제2전사롤러(8)는 감광드럼(1)으로부터 중간전사벨트(6)에 토너화상이 전사되는 동안에는 중간전사벨트(6)로부터 이격되어 있다가, 중간전사벨트(6)에 토너화상이 완전히 전사되면 중간전사벨트(6)와 소정 압력으로 접촉된다. 제2전사롤러(8)에는 토너화상을 용지로 전사시키기 위한 제2전사바이어스가 인가된다.

상술한 구성에 의한 화상형성과정을 간략히 설명한다. 대전롤러(2)에 의하여 균일한 전위로 대전된 감광드럼(1)에 노광기(3)로부터 예를 들면 옐로우(Y)색상의 화상정보에 대응되는 광이 조사된다. 감광드럼(1)에는 옐로우(Y) 색상의 화상에 대응되는 정전잠상이 형성된다. 옐로우 현상기(4Y)의 현상롤러(5)에는 현상바이어스가 인가된다. 그러면, 옐로우(Y) 색상의 토너가 정전잠상으로 부착되어 감광드럼(1)에는 옐로우(Y)색상의 토너화상이 현상된다. 옐로우(Y)색상의 토너화상은 제1전사롤러(7)에 인가되는 제1전사바이어스에 의하여 중간전사벨트(6)로 전사된다. 한 페이지 분량의 옐로우(Y) 색상의 토너화상의 전사가 완료되면, 노광기(2)는 예를 들면 마젠타(M) 색상의 화상정보에 대응되는 광을 대전롤러(2)에 의히여 균일한 전위로 재대전된 감광드럼(1)에 주사하여 마젠타(M) 색상의 화상에 대응되는 정전잠상을 형성시킨다. 마젠타 현상기(4M)는 정전잠상에 마젠타(M) 색상의 토너를 공급하여 현상시킨다. 감광드럼(1)에 형성된 마젠타(M) 색상의 토너화상은 먼저 전사되어 있던 옐로우(Y) 색상의 토너화상 위에 중첩되도록 중간전사벨트(6)로 전사된다. 시안(C) 및 블랙(K) 색상에 관하여도 상술한 과정을 수행하면, 중간전사벨트(6)에는 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 토너화상이 중첩된 칼라토너화상이 형성된다. 이 칼라토너화상은 제2전사바이어스에 의하여 중간전사벨트(6)와 제2전사롤러(8) 사이로 통과되는 용지(P)로 전사된다. 정착기(9)는 칼라토너화상에 열과 압력을 가하여 용지에 정착시킨다. 상술한 과정에 의하여 하나의 감광드럼(감광체)(1)과 노광기(3) 및 4개의 현상기(4)를 채용한 멀티패스방식 칼라화상형성장치의 구현이 가능하다.

상술한 바와 같이, 현상롤러(5)에는 토너를 감광드럼(1)에 부착시키기 위한 현상바이어스가, 공급롤러에는 토너를 현상롤러(5)로 공급하기 위한 공급바이어스가 인가된다. 현상바이어스와 공급바이어스는 직류, 직류와 교류가 혼합된 형태일 수 있다. 현상바이어스와 공급바이어스의 전압은 수백 내지 수천 볼트 이상의 고전압이다. 고압전원유닛(10)은 고압 바이어스를 제공한다. 멀티패스방식 칼라화상형성장치는 복수의 현상기(4)가 순차적으로 작동된다. 선택된 현상기(예를 들면, 4Y)의 현상롤러(5)에는 현상바이어스가 인가되고 나머지 현상기(예를 들면 4M, 4C, 4K)의 현상롤러(5)에는 현상바이어스가 인가되지 않는다. 또, 공급바이어스 또한 현상바이어스와 마찬가지로 선택된 현상기(예를 들면, 4Y)의 공급롤러에만 인가되고 나머지 현상기(예를 들면 4M, 4C, 4K)의 공급롤러에는 인가되지 않는다. 또, 선택된 현상기(예를 들면, 4Y)의 현상롤러(5)만이 회전되고 나머지 현상기(예를 들면 4M, 4C, 4K)의 현상롤러(5)는 회전되지 않는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 화상형성장치는 고압절환과 구동력절환을 위한 장치를 구비한다.

구동모터(10)와 4개의 현상기(4) 사이에는 4개의 클러치(50)가 설치된다. 도 2, 3, 4, 5를 보면, 브라켓(100)에 4개의 샤프트(101)가 회전될 수 있게 설치된다. 각 샤프트(101)에는 원통부(102)와 면취부(103)가 마련된다. 원통부(101)에는 슬라이딩허브(104)가 설치된다. 면취부(103)의 일단부에는 고정허브(106)가 설치되고 타단부에는 구동기어(109)가 설치된다. 탄성부재(112)는 슬라이딩허브(104)를 고정허브(106)와 이격되는 방향으로 탄성바이어스시킨다. 슬라이딩허브(104Y)는 구동모터(구동원)(10)와 기어들(11)(12)을 통하여 연결된다. 슬라이딩허브(104Y)와 슬라 이딩허브(104M)은 기어(13)를 통하여 연결된다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 슬라이딩허브(104C)은 다수의 기어들을 통하여 구동모터(10)와 연결된다. 슬라이딩허브(104C)와 슬라이딩허브(104K)은 기어(14)를 통하여 연결된다. 슬라이딩허브(104)와 고정허브(106)는 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 상보적인 형상을 갖는 맞물림부(105)(107)를 각각 구비한다. 따라서, 슬라이딩허브(104)와 고정허브(106)가 맞물리면 구동모터(10)의 구동력이 고정허브(106)까지 전달되고, 샤프트(101)와 구동기어(109)가 회전된다. 구동기어(109)는 현상기(4)에 마련된 종동기어(미도시)와 연결된다. 종동기어는 현상롤러(5)를 비롯하여 현상기(4) 내부에 설치된 구동요소들과 연결된다.

이와 같은 구성에 의하여, 4개의 슬라이딩허브(104)를 선택적으로 슬라이딩시켜 4개의 고정허브(106)와 맞물리도록 함으로써 4개의 현상기(4)를 선택적으로 구동시킬 수 있다. 본 실시예에서는 4개의 슬라이딩허브(104)와 4개의 고정허브(106)가 동축 상에 위치되지만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 화상형성장치는 4개의 푸쉬캡(110)을 구비한다. 캠(131)은 푸쉬캡(110)을 밀어 슬라이딩허브(104)를 슬라이딩시킨다. 물론, 캠(131)은 슬라이딩허브(104)를 직접 밀 수도 있다.

구동기어(109)를 생략하고 고정허브(106)에 종동기어와 맞물리는 기어부(미도시)가 마련되는 것도 가능하다. 4개의 샤프트(101)는 원통부(102)만을 구비하며 브라켓(100)에 고정적으로 설치되고, 종동기어(109)와 맞물리는 기어부(미도시)가 마련된 고정허브(106)가 샤프트(101)에 회전가능하게 설치되는 것도 가능하다. 또, 고정허브(106)가 현상기(4)에 설치되는 것도 가능하다. 이외에도 다양한 구성이 가능하다.

도 2와 도 5를 보면, 고압전원유닛(10)과 4개의 현상기(4) 사이에는 4개의 스위치(20)가 설치된다. 일 예로서, 스위치(20)는 두 개의 접점(21)(22)을 가진다. 두 접점(21)(22)이 서로 접속되면 고압 바이어스가 현상기(4)로 인가되고, 두 접점(21)(22)이 서로 이격되면 고압 바이어스가 차단된다. 접점(22)은 예를 들면 접점(21)로부터 이격되고자 하는 방향의 탄성력을 갖는 도전성 재료로 제조된다. 4개의 스위치(20)는 도 2와 도 5에 도시된 예에 의하여 한정되지 않으며, 다양한 변형예가 가능하다.

4개의 스위치(20)와 4개의 클러치(50)를 선택적으로 작동시키기 위하여 화상형성장치는 캠샤프트(120)와 4개의 캠(131)을 구비한다. 본 실시예에서는 4개의 캠(131)과 캠 샤프트(120)가 플라스틱 사출성형에 의하여 일체로 형성된다. 4개의 캠(131)은 서로 위상이 다르다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 4개의 캠(131)은 90도씩 순차적으로 이격되어 있다. 캠샤프트(120)가 회전되면 4개의 캠(131)이 순차적으로 접점(22)을 밀어 대면된 위치에 있는 접점(21)과 접속시켜, 4개의 스위치(20)를 차례로 온(ON), 오프(OFF)시킨다. 동시에, 4개의 캠(131)은 4개의 슬라이딩허브(104)를 순차적으로 밀어 4개의 클러치(50)를 차례로 ON, OFF한다.

캠(131)은 접점(21)(22)을 서로 부드럽게 접속시키는 한편, 가급적 신속히 서로 이격시킬 수 있는 궤적을 가지는 것이 바람직하다. 또, 캠(131)은 슬라이딩허브(104)가 고정허브(106)와 부드럽게 결합되도록 하는 한편, 이격시킬 때에는 가급 적 신속히 이격시킬 수 있는 궤적을 가지는 것이 바람직하다. 이를 위하여 캠(131)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1, 제2궤적(131a)(131b)을 구비한다. 제1궤적(131a)은 접점(21)(22), 슬라이딩허브(104)와 고정허브(106)를 서로 접속시키기 위한 궤적으로서 그 접선의 구배가 완만하게 변하는 곡선 형태인 것이 바람직하다. 제2궤적(131b)은 그 접선의 기울기가 급격하게 변하는 것이 바람직하다. 그래야만 위상적으로 서로 인접되는 두 쌍의 스위치(예를 들면, 20Y와 20M 또는 20M과 20C 또는 20C와 20K 또는 20K와 20Y))와 클러치(50Y와 50M 또는 50M과 50C 또는 50C와 50K 또는 50K와 50Y)가 동시에 작동되는 일이 발생되지 않는다. 캠(131)이 회전됨에 따라, 접점(22)은 제1궤적(131a)에 밀려서 접점(21)과 접속되며 제2궤적(131b)과 접촉되면 자체의 탄성력에 의하여 접점(21)으로부터 이격되며, 슬라이딩허브(104)는 제1궤적(131a)에 밀려서 고정허브(106)와 연결되며 제2궤적(131b)과 접촉되면 탄성부재(112)의 탄성력에 의하여 고정허브(106)로부터 이격된다.

도 2를 참조하면, 일 실시예로서, 캠샤프트(120)와 4개의 캠(131)을 사이에 두고 4개의 스위치(20)와 4개의 클러치(50)가 마주보게 배치된다. 캠(131YC)는 클러치(50Y)과 스위치(20C)를, 캠(131MK)은 클러치(50M) 및 스위치(20K)를, 캠(131CY)은 클러치(50C) 및 스위치(20Y)를, 캠(131KM)은 클러치(50K) 및 스위치(20M)를 작동시키도록 배치된다.

상술한 바와 같은 구성에 의하여, 캠샤프트(120)를 회전시켜 예를 들면, 캠(131YC)는 클러치(50Y)를 ON시킨다. 이 때, 캠(131CY)에 의하여 스위치(20Y)가 ON된다. 따라서, 현상기(4Y)에 구동력과 고압바이어스가 공급된다. 옐로우(Y) 현상이 완료되면, 캠샤프트(120)를 도 3의 A 방향으로 90도 회전시킨다. 그러면, 클러치(50Y)와 스위치(20Y)가 OFF된다. 캠(131MK)은 클러치(50M)를 ON시키고 동시에 캠(KM)은 스위치(20M)를 ON시켜 현상기(4Y)에 구동력과 고압바이어스를 공급한다. 이와 같은 과정에 의하여 복수의 현상기(4)에 순차적으로 구동력과 고압바이어스를 공급할 수 있다.

상술한 구성에 의하면, 고압절환을 위하여 4개의 솔레노이드를 채용하는 종래의 화상형성장치에 비하여 저렴한 가격의 화상형성장치의 구현이 가능하다. 매우 단순한 기계적인 구조를 채용하고 있으므로 매우 콤팩트한 화상형성장치의 구현이 가능하다. 고압절환과정에서 열이 발생되지 않아 고장의 위험이 적어 신뢰성 높은 고압절환이 가능하다. 또한, 종래의 화상형성장치에 적용되는 솔레노이드는 작동소음이 발생되는데, 본 발명의 화상형성장치는 캠을 이용하므로 작동소음이 거의 발생되지 않는다.

또, 상술한 구성에 의하면, 구동력절환을 위하여 복수의 전자식 클러치를 채용하는 종래의 화상형성장치에 비하여 저렴한 가격의 화상형성장치의 구현이 가능하다. 슬라이딩허브와 고정허브가 서로 상보적인 형상을 가지기 때문에 매우 신뢰성있는 구동력절환이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 현상기로 공급되는 고압절환과 구동력절환을 위하여 공통의 기계적인 구조를 채용하기 때문에 소형화 저가격화된 신뢰성 높은 멀티패스방식 화상형성장치를 구현할 수 있다.

캠 샤프트(120)는 화상형성장치의 다른 구성요소(예를 들면 감광드럼(1), 대 전롤러(2), 중간전사벨트(6), 제1, 제2전사롤러(7)(8), 정착기(9) 중 하나 이상)를 구동하는 구동모터(10)에 의하여 회전된다. 캠샤프트(120)는 고압절환동작과 구동력절환동작을 수행할 때에만 회전된다. 이를 위하여, 화상형성장치는 캠샤프트(120)로 전달되는 구동모터(10)의 회전력을 단속하는 단속수단을 구비한다.

일 실시예로서, 단속수단은, 도 2, 도 5, 도 9, 도 10, 도 11에 도시된 바와 같이, 캠샤프트(120)에 결합되는 스프링 클러치(150)와, 스프링 클러치(150)를 선택적으로 작동시키기 위한 솔레노이드(액추에이터)(160)를 포함한다. 스프링 클러치(150)는 클러치 기어(151), 클러치 스프링(159), 클러치 허브(157), 부싱(152)을 포함한다. 부싱(152)은 캠샤프트(120)의 일단부에 고정되며, 클러치 기어(151)는 부싱(152)에 회전가능하게 결합된다. 물론, 부싱(152)은 캠샤프트(120)와 일체로 형성되는 것도 가능하다. 클러치 스프링(159)은 클러치 기어(151)와 부싱(152)의 원통부(153)(154)에 각각 삽입된다. 클러치 허브(157)는 클러치 스프링(159)을 감싼다. 클러치 허브(157)에는 4개의 캠(131)과 위상적으로 대응되는 4개의 결합부(158)가 마련된다. 본 실시예의 4개의 결합부(158)는 서로 90도씩 이격되어 있다. 클러치 스프링(159)의 일단부(159a)와 타단부(159b)는 각각 부싱(152)과 클러치 허브(157)에 마련된 삽입공(155)(156)에 삽입된다. 클러치 기어(151)는 예를 들어 구동모터(10)에 의하여 회전되는 기어(15)와 연결된다. 구동모터(10)는 클러치 기어(151)를 화살표시(A) 방향으로 회전시킨다. 클러치 스프링(159)은 그 내경이 줄어드는 방향으로 비틀리면서 클러치 기어(151)와 부싱(152)의 원통부(153)(154)를 강하게 조인다. 따라서, 클러치 기어(151)가 A방향으로 회전되면, 클러치 스프링 (159)과 부싱(152)이 회전되고 캠샤프트(120)도 함께 회전된다. 클러치 스프링(159)의 타단부(159b)가 클러치 허브(157)의 삽입공(156)에 삽입되어 있기 때문에 클러치 허브(157)도 회전된다.

도 10에는 솔레노이드(160)의 일 예가 도시되어 있다. 솔레노이드(160)는 코일부(161)와 가동편(162) 및 스프링(163)을 구비한다. 가동편(162)의 단부에는 걸림턱(164)이 마련된다. 코일부(161)에 전류가 공급되면, 가동편(162)은 점선으로 도시된 바와 같이 코일부(161)에 부착되며, 전류가 차단되면 스프링(163)의 탄성력에 의하여 실선으로 도시된 위치로 복귀된다.

도 11을 보면, 코일부(161)에 전류가 공급되지 않는 상태에서는 가동편(162)의 걸림턱(164)은 도 11의 실선으로 도시된 바와 같이 전진되어 결합부(158)에 걸려서 클러치 허브(157)의 회전을 막는다. 클러치 스프링(159)의 타단부(159b)는 클러치 허브(157)의 삽입공(156)에 걸려 있기 때문에, 클러치 허브(157)가 회전되지 않으면 클러치 스프링(159)은 그 내경이 확대되는 방향으로 비틀리게 된다. 그러면, 클러치 스프링(159)이 클러치 기어(151)의 원통부(153)를 조이는 힘이 약해지면서 클러치 스프링(159)의 내경부와 클러치 기어(151)의 원통부(153)가 슬립되어, 클러치 스프링(159), 부싱(152)가 회전되지 않는다. 따라서, 캠샤프트(120)의 회전이 멈춘다. 코일부(161)에 전류가 공급되면, 가동편(162)은 도 11의 점선으로 도시된 바와 같이 코일부(161)에 부착되며, 걸림턱(164)은 결합부(158)로부터 회피된다. 그러면, 상술한 바와 같이 구동모터(10)에 의하여 클러치 기어(151)가 회전되면 캠샤프트(120)가 회전된다.

다시 도 2, 도 5, 도 7을 보면, 캠샤프트(120)의 초기 위치를 확인하기 위하여 캠샤프트(120)에는 홈포지션 지시부재(132)가 마련된다. 센서(140)는 홈포지션 지시부재(132)를 검출한다. 본 실시예에서는 센서(140)로서 광센서를 채용한다. 클러치 허브(157)에는 홈포시젼 지시부재(132)와 위상적으로 대응되는 홈포지션 결합부(158h)가 마련된다. 솔레노이드(160)의 걸림턱(164)이 홈포지션 결합부(158h)에 결합되면, 캠샤프트(120)는 홈포지션에 위치된 상태에서 회전을 멈춘다. 본 실시예에서, 홈포지션은 4개의 현상기(4) 모두에 고압바이어스가 공급되지 않는 상태, 즉, 4개의 스위치(20)가 모두 OFF된 상태를 말한다. 따라서, 홈포지션 결합부(158h)는 4개의 결합부(158)와 위상적으로 중복되지 않는다. 홈포지션 지시부재(132)는 위상적으로 홈포지션 결합부(158h)보다 선행된다. 센서(140)에 의하여 홈포지션 지시부재(132)가 검출된 후에 솔레노이드(160)에 공급되는 전류를 차단하면 가동편(162)은 도 11의 실선으로 도시된 위치가 된다. 캠샤프트(120)가 회전되어 홈포지션 결합부(158h)가 걸림턱(164)에 걸리면 구동모터(10)로부터의 회전력이 차단되고 캠샤프트(120)는 홈포지션에 정지된다.

상술한 구성에 의하여, 4개의 캠(131)을 홈포지션에 위치시킬 수 있다. 화상형성 프로세스에 따라 감광드럼(1)에 예를 들면 옐로우(Y) 색상에 해당되는 정전잠상이 형성된다. 솔레노이드(160)의 코일부(161)에 전류가 공급되면, 걸림턱(164)과 홈포지션 결합부(158h)와의 결합이 해제된다. 그러면, 구동모터(10)의 회전력이 캠샤프트(120)에 전달되어 캠샤프트(120)가 도 11의 화살표시(A) 방향으로 회전된다. 걸림턱(164)과 홈포지션 결합부(158h)와의 결합이 해제된 후에 코일부(161)에 공급 되는 전류를 차단하면 걸림턱(164)은 스프링(163)의 탄성력에 의하여 도 11의 실선으로 도시된 위치로 복귀된다. 캠샤프트(120)가 회전됨에 따라 캠(131YC)은 클러치(50Y)를 ON시켜 구동모터(10)와 현상기(4Y)를 연결한다. 동시에, 캠(131CY)는 스위치(20Y)를 ON시켜 고압바이어스가 현상기(4Y)에 공급되도록 한다. 결합부(158Y)가 걸림턱(164)에 걸리면 스프링 클러치(150)에 의하여 구동모터(10)로부터 캠샤프트(120)로 전달되는 회전력이 차단되고, 캠샤프트(120)의 회전이 멈춘다.

옐로우(Y) 색상에 대한 현상과 중간전사가 완료되면, 다음으로 마젠타(M) 색상에 대한 현상이 수행된다. 솔레노이드(160)의 코일부(161)에 전류가 공급되면, 걸림턱(164)과 결합부(158Y)와의 결합이 해제된다. 그러면, 구동모터(10)의 회전력이 캠샤프트(120)에 전달되어 캠샤프트(120)가 도 11의 화살표시(A) 방향으로 회전된다. 걸림턱(164)과 결합부(158Y)와의 결합이 해제된 후에 코일부(161)에 공급되는 전류를 차단하면 걸림턱(164)은 스프링(163)의 탄성력에 의하여 도 11의 실선으로 도시된 위치로 복귀된다. 캠샤프트(120)가 회전됨에 따라 클러치(50Y)와 스위치(20Y)는 OFF된다. 캠(131MK)은 클러치(50M)를 ON시켜 구동모터(10)와 현상기(4M)를 연결한다. 동시에, 캠(131KM)는 스위치(20M)를 ON시켜 고압바이어스가 현상기(4M)에 공급되도록 한다. 결합부(158M)가 걸림턱(164)에 걸리면 스프링 클러치(150)에 의하여 구동모터(10)로부터 캠샤프트(120)로 전달되는 회전력이 차단되고, 캠샤프트(120)의 회전이 멈춘다. 마젠타 현상기(4M)만이 작동되어 마젠타(M) 색상에 대한 현상 및 중간전사가 수행된다.

시안(C), 블랙(K) 색상에 대하여도 상술한 바와 같은 과정에 의하여 현상 및 중간전사가 수행되고, 중간전사벨트(6)에 전사된 칼라토너화상은 용지로 최종적으로 전사된다. 정착기(9)는 용지에 전사된 칼라토너화상에 열과 압력을 가하여 정착시킨다. 이와 같은 과정에 의하여 멀티패스방식에 의한 칼라인쇄가 수행된다.

상술한 실시예에 따르면, 단속수단을 채용함으로써 캠샤프트(120)와 캠(131)을 화상형성장치의 다른 구성요소를 구동시키는 구동모터(10)를 이용하여 구동시킬 수 있다. 따라서, 화상형성장치의 소형화, 저가격화에 기여할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 캠샤프트(120)를 회전시키기 위하여 별도의 모터(10S)가 채용될 수도 있다. 이 경우에 스프링 클러치(150)과 솔레노이드(160)는 구비될 필요가 없다. 모터(10S)는 스테핑 모터인 것이 바람직하다. 그러면, 일단 센서(140)를 이용하여 홈포지션 지시부재(132)를 검출하여 캠샤프트(120)의 홈포지션을 확인하면, 모터(10S)를 소정의 스텝수만큼 회전시킴으로써 4개의 현상기(4)를 선택적으로 구동시킬 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 두 개의 감광드럼(1YM)(1CK)과 두 개의 노광기(3YM)(3CK)를 구비하는 변형된 형태의 멀티패스방식 화상형성장치가 고려될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 두 개의 감광드럼(1YM)(1CK) 대신에 두 개의 감광벨트가 채용될 수도 있다. 복수의 현상기(4)는 두 개의 그룹으로 구분된다. 예를 들면, 감광드럼(1YM)에는 옐로우(Y), 마젠타 현상기(4Y, 4M)가 대면되고, 감광드럼(1CK)에는 시안(C), 블랙 현상기(4C, 4K)가 대면된다. 노광기(3YM)(3CK)는 각각 감광드럼(1YM)(1CK)에 화상정보에 대응되는 광을 주사한다.

이와 같은 구성에 의한 화상형성과정을 간략히 설명한다. 노광기(3YM)(3CK) 는 감광드럼(1YM)(1CK)에 각각 옐로우(Y), 시안(C) 화상정보에 대응되어 변조된 광을 주사하여 옐로우(Y), 시안(C) 화상의 정전잠상을 형성시키다. 다음으로, 옐로우 현상기(4Y)와 시안 현상기(4C)는 감광드럼(1YM)(1CK)에 각각 옐로우(Y), 시안(C) 토너를 공급하여 옐로우(Y), 마젠타(M) 토너화상을 형성한다. 옐로우(Y), 시안(C) 토너화상은 중간전사벨트(7)로 중첩적으로 전사된다.

옐로우(Y), 시안(C) 토너화상의 전사가 완료되면, 노광기(3YM)(3CK)는 감광드럼(1YM)(1CK)에 각각 마젠타(M), 블랙(K) 화상정보에 대응되어 변조된 광을 주사하여 마젠타(M), 블랙(K) 화상의 정전잠상을 형성시키다. 다음으로, 마젠타 현상기(4M)와 블랙 현상기(4K)는 감광드럼(1YM)(1CK)에 각각 마젠타(M), 블랙(K) 토너를 공급하여 마젠타(M), 블랙(K) 토너화상을 형성한다. 마젠타(M), 블랙(K) 토너화상은 중간전사벨트(6)로 중첩적으로 전사된다. 그러면, 중간전사벨트(6) 상에는 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M), 블랙(K) 색상의 토너화상이 중첩된 칼라토너화상이 형성된다. 이 칼라토너화상은 제2전사바이어스에 의하여 중간전사벨트(6)와 제2전사롤러(8) 사이로 통과되는 용지(P)로 전사된다. 정착기(9)는 칼라토너화상에 열과 압력을 가하여 용지에 정착시킨다.

상술한 과정에 의하여 두 개의 감광드럼(1YM)(1CK)과 두 개의 노광기(3YM)(3CK) 및 4개의 현상기(4)를 채용한 멀티패스방식 칼라화상형성장치의 구현이 가능하다. 이와 같은 구성에 의하면, 도 1과 도 12에 도시된 형태의 화상형성장치에 비하여 칼라인쇄속도가 두 배 빨라진다.

도 14에 도시된 바와 같은 화상형성장치에는 도 2 내지 도 11에 도시된 구동 력과 고압바이어스를 절환하기 위한 장치를 일부 변형함으로써 가능하다. 도 15에 도시된 바와 같이, 복수의 캠(131)을 두 개의 그룹으로 구분한다. 즉, 캠(131YC)(131CY)를 하나의 그룹으로, 캠(131MK)(131KM)를 또 하나의 그룹으로 구분한다. 그리고, 같은 그룹에 속하는 캠(131YC)와 (131CY), 캠(131MK)과 (131KM)의 위상을 동일하게 한다. 또, 도 16에 도시된 바와 같이, 클러치 허브(157)에는 캠(131YC)(131CY)와 캠(131MK)(131KM)에 각각 대응되는 두 개의 결합부(158YC)(158MK)를 마련한다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 도 14에 도시된 화상형성장치에도 도 13에 도시된 바와 같이 단속수단 대신에 스테핑모터(10S)가 채용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 4개의 솔레노이드와 4개의 전자클러치를 채용하는 종래의 화상형성장치에 비하여 저렴하고 신뢰성 높으며 소형화된 멀티패스방식 화상형성장치의 구현이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 정전잠상이 형성되는 감광체와, 상기 정전잠상을 현상시키는 복수의 현상기와, 상기 복수의 현상기에 고압바이어스를 공급하는 고압전원유닛과, 상기 복수의 현상기를 구동하는 구동모터를 구비하는 멀티패스방식 화상형성장치에 있어서,

   고압전원유닛과 복수의 현상기 사이에 설치되는 복수의 스위치;

   상기 복수의 현상기와 상기 구동모터 사이에 설치되는 복수의 클러치;

   캠샤프트;

   상기 캠샤프트에 마련되어 상기 캠샤프트의 회전위상에 따라 상기 복수의 클러치와 상기 복수의 스위치를 선택적으로 작동시키는 복수의 캠;을 포함하는 것을 특징을 하는 멀티패스방식 화상형성장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 캠샤프트는 상기 복수의 현상기를 구동시키는 구동원에 의하여 회전되며,

   상기 구동원과 상기 캠샤프트 사이에 개재되며, 상기 복수의 캠과 위상적으로 대응되는 복수의 결합부를 구비하는 스프링 클러치;

   상기 복수의 결합부에 선택적으로 결합되어 상기 스프링 클러치를 선택적으로 작동시키는 액추에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티패스방식 화상형성장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 캠샤프트에 마련되는 홈포지션 지시부재;

   상기 홈포지션 지시부재를 검출하는 센서;

   상기 홈포지션 지시부재와 위상적으로 대응되도록 상기 스프링 클러치에 마련되는 홈포지션 결합부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티패스방식 화상형성장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 캠샤프트를 회전시키는 스탭모터;

   상기 캠샤프트에 마련되는 홈포지션 지시부재;

   상기 홈포지션 지시부재를 검출하는 센서;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티패스방식 화상형성장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   2개의 상기 감광체;

   옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 색상의 토너가 수용된 4개의 현상기;를 구비하며,

   상기 4개의 현상기는 두 개의 그룹으로 구분되고 각 그룹의 현상기는 상기 두 개의 감광체와 각각 대면되고, 상기 복수의 캠은 상기 두 개의 현상기 그룹에 대응되는 두 그룹으로 구분되며 동일한 그룹에 속하는 캠은 위상이 동일한 것을 특징으로 하는 멀티패스방식 화상형성장치.

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