KR101667927B1 - 화상형성장치 및 그 동력전달유닛 - Google Patents

Abstract

동력전달구조를 개선한 화상형성장치 및 그 동력전달유닛을 개시한다. 개시된 화상형성장치용 동력전달유닛은, 구동력을 수령하여 피동축으로 전달하는 피동커플러와; 구동축의 상기 구동력을 상기 피동커플러로 전달하는 구동커플러를 포함하며, 상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 어느 하나는, 복수의 피접촉면을 가지며, 상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 다른 하나는, 상기 구동축의 회전축선 방향을 따라 상기 피접촉면을 향해 돌출되며, 회전방향을 따라 상기 복수의 피접촉면에 각각 점접촉하는 복수의 축방향돌기를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

화상형성장치 및 그 동력전달유닛{IMAGE FORMING APPARATUS AND POWER TRANSMISSION UNIT THEREOF}

본 발명은 화상형성장치 및 그 동력전달유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동력전달구조를 개선한 화상형성장치 및 그 동력전달유닛에 관한 것이다.

화상형성장치는 인쇄매체에 화상을 형성하는 장치로서, 화상형성방식에 따라 대전-노광-현상-전사-정착-클리닝 이라는 일련의 프로세스를 거쳐서 인쇄매체 상에 현상제로 화상을 형성하는 전자사진방식, 노즐을 통해 인쇄매체에 잉크를 토출함으로써 화상을 형성하는 잉크젯 방식 및 써멀프린트 헤드를 이용하는 열전사방식이 있다.

한편, 전자사진방식의 화상형성장치의 경우, Y(옐로우), M(마젠타), C(시안), K(블랙) 색상의 토너를 중첩적으로 인쇄매체 상에 도포함으로써 소망하는 칼라화상을 얻을 수 있다. 칼라 전자사진방식의 화상형성장치는 상술한 각 색상에 대응하는 복수의 현상카트리지를 갖는다.

각 현상카트리지는 정전잠상이 표면에 형성되는 감광체, 상기 정전잠상을 각 색상의 토너로 현상하는 현상롤러 및 상기 현상롤러에 상기 색상의 토너를 공급하 는 공급롤러를 포함한다.

상기 현상롤러에 의해 현상된 상기 감광체의 표면에는 소정 색상의 토너로 구성된 가시화상이 형성되는데, 이러한 가시화상들이 정해진 위치에 정확히 도포되어야 칼라화상의 화질이 좋아진다.

칼라화상의 화질은 칼라 레지스트레이션 오차에 따라 영향을 받는데, 칼라 레지스트레이션 오차가 작으면 화질이 우수하다. 칼라 레지스트레이션 오차는 칼라화상 형성에 필요한 4개 색상(Y, M, C, K)의 도트들 간에 발생한 최대이격거리를 의미한다.

여기서, 상기 현상카트리지가 상기 화상형성장치의 상기 본체에 장착되면, 상기 감광체의 회전축 선단에 마련된 피동커플러와 상기 본체의 구동축 선단에 마련된 구동커플러가 서로 맞물려서 상기 감광체로 회전구동력이 전달된다. 그리고, 상기 피동커플러 및 상기 구동커플러는 면대면으로 접촉하여 구동력이 전달된다.

또한, 상기 피동커플러는 복수의 제1접촉평면을 가지고, 상기 구동커플러는 회전방향을 따라 상기 복수의 제1접촉평면과 면대면으로 각각 접촉하는 복수의 제2접촉평면을 갖는다.

그런데, 상기 피동커플러와 상기 구동커플러가 회전방향을 따라 평면 대 평면끼리 접촉하여 동력을 전달하기 때문에 단품 및 조립공차, 진동 등의 사유로 구동축과 상기 감광체의 회전축이 얼라인(align)되지 않은 상태에서 구동될 수 있다. 이때, 상기 제1접촉평면 및 상기 제2접촉평면 간의 접촉부위가 달라지거나 심지어 그 중 일부는 접촉되지 않는 경우가 발생한다. 이에 따라, 상기 감광체가 등속회전 하지 않고 도 1과 같은 주기성을 갖는 패턴으로 그 속도가 변동된다.

도 1은, Y, M, C, K 색상의 라인들을 인쇄매체의 길이방향을 따라 100개의 테스트 포인트에 인쇄하고, 각 테스트 포인트에서 해당 색상라인의 위치오차를 산출한 실험결과이다. 도 1에서 X축은 인쇄매체의 길이방향(부주사방향)이고, Y축은 해당 색상의 도트들의 위치오차이다. 도 1에서 X=0은 인쇄매체의 선단측, X=250은 인쇄매체의 후단측을 각각 의미한다.

도 2는 도 1의 실험에서 각 테스트 포인트별로(X축), 각 포인트에서의 4개 색상라인들 간의 최대이격오차, 즉, 칼라 레지스트레이션 오차를 표시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 칼라 레지스트레이션 오차는 1페이지를 인쇄할 때 주기성을 가지며 변동되는데, 최대 210㎛이고 테스트 포인트 중 41.4%에서 126㎛(600dpi 해상도를 기준으로 3도트에 해당)이상의 칼라 레지스트레이션 오차가 발생한다. 이에 따라, 칼라화상의 화질이 나빠진다.

따라서, 본 발명의 목적은, 칼라 레지스트레이션 오차를 감소시켜 칼라 화상의 화질을 개선시킬 수 있는 화상형성장치 및 그 동력전달유닛을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명의 다른 목적은, 회전체의 속도변동을 줄일 수 있는 화상형성장치 및 그 동력전달유닛을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 화상형성장치용 동력전달유닛에 있어서, 구동력을 수령하여 피 동축으로 전달하는 피동커플러와; 구동축의 상기 구동력을 상기 피동커플러로 전달하는 구동커플러를 포함하며, 상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 어느 하나는, 복수의 피접촉면을 가지며, 상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 다른 하나는, 상기 구동축의 회전축선 방향을 따라 상기 피접촉면을 향해 돌출되며, 회전방향을 따라 상기 복수의 피접촉면에 각각 점접촉하는 복수의 축방향돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛에 의해서 달성될 수 있다.

여기서, 상기 피동축과 상기 구동축이 서로 얼라인되지 않아도 상기 복수의 축방향돌기와 상기 복수의 피접촉면 각각은 접촉상태를 유지될 수 있다.

또한, 상기 구동커플러 및 상기 피동커플러 중 적어도 하나는, 상기 구동축 또는 상기 피동축에 일체 회전 가능하게 결합된 1차커플러와; 상기 1차커플러에 대해 상기 구동축 또는 상기 피동축의 회전축선 방향으로 왕복이동 가능하며, 회전방향을 따라 상기 1차커플러와 점접촉하는 2차커플러를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 1차커플러는, 그 외면에서 상기 2차커플러를 향해 돌출된 복수의 원주돌기를 가지며, 상기 2차커플러는, 상기 복수의 원주돌기에 각각 점접촉하도록 상기 복수의 원주돌기를 수용하는 복수의 수용홈을 가질 수 있다.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 화상형성장치에 있어서, 구동축이 지지되는 프레임과; 상담제체, 상기 상담지체를 현상하는 현상롤러 및 상기 구동축의 구동력을 수령하여 상기 상담지체 또는 상기 현상롤러의 회전축으로 전달하는 피동커플러를 가지며, 상기 화상형성장치의 본체에 착탈 가능한 현상카트리지와; 상기 구동축과 상기 피동커플러 사이에 개재되어 상기 구동축의 구동력을 상기 피동커플 러로 전달하는 구동커플러를 포함하며, 상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 어느 하나는, 복수의 피접촉면을 가지며, 상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 다른 하나는, 상기 구동축의 회전축선 방향을 따라 상기 피접촉면을 향해 돌출되며, 회전방향을 따라 상기 복수의 피접촉면에 각각 점접촉하는 복수의 축방향돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 화상형성장치에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 피동축과 상기 구동축이 서로 얼라인되지 않아도 상기 복수의 축방향돌기와 상기 복수의 피접촉면 각각은 접촉상태를 유지할 수 있다.

또한, 상기 구동커플러 및 상기 피동커플러 중 적어도 하나는, 상기 구동축 또는 상기 피동축에 일체 회전 가능하게 결합된 1차커플러와; 상기 1차커플러에 대해 상기 구동축 또는 상기 피동축의 회전축선 방향으로 왕복이동 가능하며, 회전방향을 따라 상기 1차커플러와 점접촉하는 2차커플러를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 1차커플러는, 그 외면에서 상기 2차커플러를 향해 돌출된 복수의 원주돌기를 가지며, 상기 2차커플러는, 상기 복수의 원주돌기에 각각 점접촉하도록 상기 복수의 원주돌기를 수용하는 복수의 수용홈을 가질 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 화상형성장치 및 그 동력전달유닛에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 칼라 레지스트레이션 오차를 감소시켜 칼라 화상의 화질을 개선시킬 수 있다.

둘째, 회전체의 속도변동을 줄일 수 있다.

셋째, 상기 화상형성장치의 본체에 마련된 구동축에 대해 피동축이 동축선상에 존재하지 않더라도 상기 피동축으로 구동력을 효율적으로 전달할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치 및 그 동력전달유닛을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 화상형성장치(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 화상형성장치(100) 내에 고정 설치된 프레임(101, 103)과; 현상카트리지(200)와; 상기 프레임(101, 103)에 의해 지지되는 구동축(110)의 구동력을 상기 현상카트리지(200)로 전달하는 동력전달유닛(300)을 포함한다.

상기 현상카트리지(200)는 상담제체(210), 상기 상담지체(210)를 현상하는 현상롤러(도 15의 220), 상기 현상롤러(도 15의 220)로 상기 현상제를 공급하기 위한 공급롤러(도 15의 230), 상기 각 현상카트리지(200) 내에 상기 현상제를 저장하는 저장부(미도시) 및 상기 저장부 내의 상기 현상제를 교반시키는 교반기(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 상담지체의 회전축(201, 이하 '상담지체축')은 베어링(220)을 통해 상기 현상카트리지(200)의 카트리지본체(도 3의 201)에 회전 가능하게 지지된다.

상기 화상형성장치(100)는, 칼라화상을 인쇄하기 위해, Y, M, C, K 색상에 대응하여 4개의 현상카트리지(200)를 구비하며, 각 현상카트리지(200)는 상술한 하나의 현상카트리지(200)와 동일한 구성을 가지며, 다만 그 내부에 저장하는 현상제의 색상만 다를 뿐이다. 상기 상담지체(210)는 그 표면이 유기감광물질로 코팅된 감광체일 수 있으며, 미도시된 노광유닛에서 출사된 광에 의해 상기 표면이 노광되면 정전잠상이 형성된다. 상기 현상롤러(미도시)는 상기 정전잠상을 소정 색상의 현상제로 현상한다.

상기 현상카트리지(200)는 상기 화상형성장치의 본체에 착탈 가능하다. 상기 현상카트리지(200)가 상기 본체에 장착되는 때, 상기 후술할 상기 동력전달유닛(310)의 피동커플러(340)와 구동커플러(310)가 서로 맞물려서 상기 구동커플러(310)의 동력이 상기 피동커플러(340)를 통해 상기 현상카트리지(200)로 전달된다. 상기 현상카트리지(200)가 상기 화상형성장치의 본체로부터 탈착되는 때에는, 상기 피동커플러(340)가 상기 구동커플러(310)로부터 맞물림이 해제됨으로써 동력전달이 차단된다.

도 3에서는 편의상 하나의 현상카트리지(200)만을 도시되어 있으며, 도시된 현상카트리지(200)를 주위로 좌우에 미도시된 현상카트리지(200)로 동력을 전달하기 위해 배치된 한 쌍의 구동커플러(C1) 및 두 쌍의 구동커플러(C3, C4)가 도시되어 있다.

즉, 각 현상카트리지(200)는 2개의 구동축(110)으로부터 동력을 수령할 수 있으며, 2개의 구동축(110) 중 하나는 상기 상담지체축(211)을 직접 구동하기 위한 것이고, 나머지 하나는 상기 상담지체를 제외한 다른 회전체- 예를 들어, 현상롤러(도 15의 220), 공급롤러(도 15의 230) 및 교반기(미도시) 등 - 를 구동하기 위한 것이다. 필요에 따라서, 상기 각 현상카트리지(200) 마다 1개의 구동축(110)으로부터 동력을 수령할 수도 있다.

상기 구동축(110)은 구동모터(미도시)의 동력을 기어(103)를 통해 수령하여 구동 회전한다. 제조원가를 절감하기 위해 상기 4개의 현상카트리지(200)를 구동하기 위해 하나의 구동모터를 사용할 수 있다.

한편, 상기 각 현상카트리지(200)로의 동력전달을 위한 구동커플러(C1, C3, C4)는 회전방향을 따라 상기 피동커플러(340)와 면대면으로 접촉하는 방식의 면접촉 구동커플러(120)와, 회전방향을 따라 상기 피동커를러(340)와 점접촉하는 점접촉 구동커플러(330)를 포함한다.

점접촉 구동커플러(330)는 상대적으로 높은 등속성이 요구되는 상담지체(210)의 구동을 위해 사용되고, 면접촉 구동커플러(120)는 상대적으로 낮은 등속성으로도 충분한 다른 회전체(현상롤러, 공급롤러 및 교반기)의 구동을 위해 사용될 수 있다. 필요에 따라서, 상기 다른 회전체를 구동하기 위해 점접촉 구동커플러(330)가 사용될 수 있음은 물론이다.

도 4는 상기 구동축(100)에서 상기 현상카트리지(200)의 상담지체(210)로의 동력전달 경로 상에 배치된 동력전달유닛(300)의 분해사시도이고, 도 5는 도 4의 분해사시도에 도시된 동력전달 경로 상에 배치되는 구성요소들을 조립한 상태의 요부 조립도이다.

상기 피동커플러(340)는 상기 상담지체축(211)의 축단에 마련된 D-컷부(211a)에 결합된다.

상기 피동커플러(340)는 베이스면(341c)에서 상기 구동커플러(310)를 향해 돌출된 복수의 피동돌기(341)를 갖는다.

각 피동돌기(341)는 상기 구동커플러(310)의 후술할 축방향돌기(333)를 상기 피동커플러(340)의 상기 베이스면(341c)을 향해 안내하는 하향경사면(341b)과; 회전방향을 따라 상기 축방향돌기(330)에 접촉하는 피접촉면(341a)을 포함한다.

상기 구동커플러(310)는 면(332)에서부터 상기 구동축(110)의 회전축선(T) 방향을 따라 상기 피접촉면(341a)을 향해 돌출된 복수의 축방향돌기(333)를 포함한다. 여기서, 상기 면(332)의 법선은 상기 구동축(110)의 회전축선(T)에 나란하다.

상기 복수의 축방향돌기(333)는 회전방향(U)을 따라 상기 피동돌기(341)의 상기 복수의 피접촉면(341a)에 각각 점접촉한다.

여기서, 상기 상담지체축(211)과 상기 구동축(110)이 서로 얼라인(align)되지 않더라도, 즉, 각 축의 회전축선이 일치하지 않고 서로 어긋나더라도 상기 복수의 축방향돌기(333)와 상기 복수의 피접촉면(341a) 각각은 접촉상태를 유지 가능하다. 이에 따라, 단품 및 조립공차, 진동 등에 의해 구동축(110) 및 상담지체축(211) 간의 회전축선이 틀어지더라도 상기 복수의 축방향돌기(333)와 상기 복수의 피접촉면(341a)이 서로 점접촉상태를 유지함으로써 안정적으로 회전동력을 전달할 수 있다.

한편, 상기 구동커플러(310)는 도 4 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구동축(110)에 결합되어 상기 구동축(110)과 일체로 회전 가능한 1차커플러(320)와; 상기 1차커플러(320)에 대해 상기 구동축(110)의 회전축선(T)방향으로 왕복이동 가능하며, 회전방향(U)을 따라 상기 1차커플러(320)와 점접촉하는 2차커플러(330)를 포함한다.

상기 복수의 축방향돌기(333)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 2차커플러(330)에 형성될 수 있다.

상기 1차커플러(320)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 그 외면(321)에서부터 상기 2차커플러(330)를 향해 돌출된 복수의 원주돌기(323)를 포함한다.

상기 2차커플러(330)는 도 6, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 원주돌기(323)에 각각 접촉하도록 상기 복수의 원주돌기(323)를 수용하는 복수의 수용홈(335)을 더 포함한다.

이하에서는, 도 4, 도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 상기 구동커플러(310), 정확하게는 상기 2차커플러(330)의 상기 복수의 축방향돌기(333)와 상기 피동커플러(320)의 상기 복수의 피접촉면(341a)이 서로 점접촉하는 구조에 대해서 설명하기로 한다.

상기 복수의 축방향돌기(333)는 각각 상기 복수의 피접촉면(341a)에 점접촉하는 점접촉부(333a)를 포함한다.

상기 점접촉부(333a)는, 상기 축방향돌기(333)의 모든 부분 중에서 상기 복수의 피접촉면(341a)을 향해 가장 돌출된 부분이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 점접촉부(333a)를 지나는 길이방향선(L5)은 상기 피접촉면(341a)에 대해 소정의 길이방향각도(B)만큼 경사져 있다.

여기서, 상기 길이방향각도(B)는 90도 미만 0도를 초과하는 값으로, 예각이다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 점접촉부(333a)를 지나는 평면으로 투영한 반경방향선(L4)은 상기 피접촉면(341a)에 대해 소정각도(K)로 경사져 있다.

여기서, 상기 소정각도(K)는 0도를 초과하고 90도 미만의 값이다.

즉, 상기 점접촉부(333a)가 상기 피접촉면(341a)에 회전방향(U)을 따라 점접촉하기 위해, 상기 점접촉부(333a)가 상기 회전방향(U) 및 상기 회전축선(T) 방향에 대해 상기 피접촉면(341a)을 향해 가장 돌출되도록 마련된 것이다.

여기서, "점접촉"이란 점과 같이 국부적으로 돌출된 부분에 의해 접촉되는 방식을 의미한다. 상기 접촉함에 따라, 선접촉 및 면접촉방식에 비해 접촉부위가 상기 회전축선(T)의 반경방향을 따라 상대적으로 일정하다. 구동커플러(310) 및 피동커플러(340)간의 반경방향으로 접촉부위가 일정하면 구동커플러(310)가 등각속도로 회전하면 피동커플러(340)도 등각속도로 회전 구동된다. 그러나, 구동 중 접촉부위가 일정하지 않고 변경되면 구동커플러(310)가 등각속도로 회전하더라도 피동커플러(340)는 등각속도로 회전구동될 수 없다.

가령, 상기 점접촉부(333a)를 지나는 상기 길이방향선(L5)과 면(332) 사이의 길이방향각도(B)가 10도, 상기 반경방향선(L4)과 상기 피접촉면(341a)간의 각도(K)가 0도인 축방향돌기(333)를 가정하면, 상기 반경방향선(L4)과 상기 피접촉면(341a)은 상기 선(L4)을 따라서 선접촉하게 된다. 즉, 상기 복수의 축방향돌기(333)의 길이방향 에지를 구성하는 반경방향선(L4) 부위와 상기 피접촉면(341a)이 접촉한다. 다시 말해, 상기 복수의 축방향돌기(333)가 상기 2차커플러(330)의 반경방향을 따라 상기 피동커플러(340)의 상기 피접촉면(341a)과 선접촉한다. 따라서, 반경방향을 따라 선접촉함으로써 어느 부위가 접촉하여 동력전달이 될지 알 수 없어 접촉부위가 일정하지 않다.

반대로, 상기 점접촉부(333a)를 지나는 상기 선(L5)과 면(332) 사이의 길이방향각도(B)가 0도, 상기 선(L4)과 상기 피접촉면(341a)간의 각도(K)가 30도인 축방향돌기(333)를 가정하면, 상기 선(L5)과 상기 피접촉면(341a)이 상기 선(L5)을 따라서 선접촉하게 된다. 다시 말해, 상기 복수의 축방향돌기(333)의 반경방향 에지부(L5)가 상기 2차커플러(330)의 길이방향을 따라 상기 피동커플러(340)의 상기 피접촉면(341a)과 선접촉한다. 이 경우, 상술한 반경방향을 따라 선접촉하는 것에 비해 길이방향을 따라 선접촉함으로써 반경방향으로의 접촉부위가 상대적으로 일정하다고 볼 수 있다. 그러나, 상기 구동축(210)과 상담지체축(211)의 얼라인이 맞지 않고 어느 하나가 틀어지게 되면, 접촉부위가 넓게 설정되어 있기 때문에 점접촉에 비해 접촉부위가 달라질 가능성이 높아진다.

본 발명의 상기 점접촉부(333a)는 상기 회전방향(U) 및 상기 회전축선(T) 방향에 대해 상기 피접촉면(341a)을 향해 가장 돌출되도록, 상기 회전방향(U) 및 상기 회전축선(T)방향에 대해 동시에 경사져 있다. 다시 말해, 상기 복수의 축방향돌기(333)는 상기 2차커플러(330)의 상기 면(332)에서부터 트위스트(twist) 되면서 돌출되어 상기 점접촉부(333a)가 상기 피접촉면(341a)을 향해 가장 돌출된다.

한편, 이상에서는 피접촉면(341a) 및 축방향돌기(333)가 각각 피동커플러(340) 및 구동커플러(310, 정확하게는 2차커플러(330))에 형성되는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라서 그 반대로 형성될 수도 있다.

이하에서는, 도 5, 도 8 내지 도 11을 참조하여 상기 2차커플러(330)의 상기 복수의 수용홈(335)과, 상기 1차커플러(320)의 상기 복수의 원주돌기(323)가 서로 점접촉하는 구조에 대해서 설명하기로 한다. 도 8은 도 5의 A-A선에 따른 단면도이다.

상기 복수의 수용홈(335)은 상기 복수의 원주돌기(323)에 각각 접촉하는 피접촉면(335a)을 갖는다.

복수의 원주돌기(323)는 각각 상기 피접촉면(335a)에 점접촉하는 점접촉부(323a)를 포함한다. 상기 점접촉부(323a)는 상기 회전방향(U)을 따라 상기 피접촉면(335a)에 대해 가장 돌출된 부분이다.

이를 위해, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 원주돌기(323)의 상기 점접촉부(323a)를 지나는 반경방향선(L2)과 상기 피접촉면(335a)의 연장선(L1)은 소정각도(C)로 서로 교차한다. 이에 따라, 상기 점접촉부(323a)는 회전방향(U)을 따라 상기 피접촉면(335a)에 점접촉한다. 도 9는 도 8의 요부확대도이다.

여기서, 도 8 및 도 9의 단면도에서 점접촉하는 것으로 도시되어 있더라도, 3차원 공간에서는 상기 점접촉부(323a)가 상기 2차커플러(330)의 길이방향, 즉 상기 회전축선(T) 방향으로 상기 피접촉면(335a)에서 선접촉할 수 있다.

따라서, 상기 회전축선(T) 방향으로도 상기 원주돌기(323)의 상기 점접촉부(323a)가 상기 피접촉면(335a)에 점접촉하기 위해, 상기 원주돌기(323)는 상기 점접촉부(323a)가 상기 회전방향(U)에 대해 돌출되도록 경사진 경사면(323b)을 더 포함한다.

여기서, 상기 경사면(323b)과 상기 회전축선(T) 사이의 경사각(E)은 0도를 초과하는 예각이다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 회전중심점(O)에서부터 상기 1차커플러(320)의 외면(321)까지의 반경(R1)과 상기 회전중심점(O)에서부터 상기 2차커플러(330)의 내면(337)까지의 반경(R2) 사이에는 소정간격이 존재한다.

또한, 상기 원주돌기(323)의 외주면과 상기 수용홈(325)의 내주면 사이에도 소정간격(W)이 존재한다.

이에 따라, 상기 외면(321) 및 상기 내면(337)간의 소정간격(R2-R1) 및 상기 원주돌기(323)과 상기 수용홈(325) 간의 반경방향으로의 소정간격(W)에 의해, 상기 2차커플러(330)는 상기 1차커플러(320)에 대해 3축방향 회전운동이 가능하다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 2차커플러(330)는 상기 회전축선(T)을 중심으로 회전하는 것 외에도, 상기 1차커플러(320)에 의해 간섭되기 전까지 소정각도범위내에서 상기 회전축선(T)에 수직으로 교차하는 회전축선에 대해서도 회전가능하다. 가령, 상기 회전축선(T)을 X축이라고 할 경우, 상기 회전축선(T)에 수직인 동일평면상의 2개의 회전축선을 임의로 Y, Z로 잡을 경우, 상기 2차커플러(330)는 Y, Z방향으로도 상기 소정각도 범위 내에서 회전가능하다. 이에 따라, 상기 2차커플러(330)는 상기 1차커플러(320) 또는 상기 구동축(110)에 대해서 3축방향으로 회전가능하다.

여기서, 상기 2차커플러(330)가 상기 구동축(110)에 대해 3차원 회전이 가능하므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 구동축(110)과 상기 상담지체축(211)간에 얼라인이 맞지 않고 소정각도(J)로 교차하더라도 이를 흡수하여 상기 2차커플 러(330)는 상기 피동커플러(340)와 접촉상태를 유지할 수 있다. 즉, 상기 구동축(110)과 상기 상담지체축(211)이 소정각도(J) 범위내에서 교차하더라도 상기 2차커플러(330)의 상기 복수의 점접촉부(333a)는 상기 피동커플러(340)의 상기 복수의 피접촉면(341a)과 모두 접촉상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 구동커플러(310)에서 상기 피동커플러(340)로 안정적으로 동력전달이 가능할 뿐만 아니라, 상기 점접촉부(333a)와 상기 피접촉면(341a)간의 접촉부위도 대체로 일정하게 유지되어 상담지체(210)의 회전속도 변화를 최소화 할 수 있다.

여기서, 상술한 상기 2차커플러(330)의 상기 복수의 점접촉부(333a)의 상기 길이방향각도(도 6의 B)가 상기 구동축(110)이 상기 상담지체축(211)에 대해 교차하는 상기 각도(J)보다 크게 할 수 있다. 즉, 상기 상담지체축(211)이 상기 각도(J)에 대응하여 상기 점접촉부(333a)의 회전방향(U)으로의 돌출범위를 결정한다.

가령, 교차각도(J)가 5도인 경우 상기 길이방향각도(B)는 5도를 초과하는 7도로 하면, 상기 교차각도(J) 5도만큼 상기 구동축(110)이 상기 상담지체축(211)에 대해 교차하더라도, 상기 구동돌기(310)의 상기 축방향돌기(333)가 더 많이 돌출되어 있기 때문에 상기 축방향돌기(333)가 상기 피동돌기(340)의 상기 피접촉면(341a)에 점접촉상태를 유지할 수 있다.

또한, 상기 구동커플러(310)의 상기 1차커플러(320)와 상기 2차커플러(330)도 상기 교차각도(J) 범위내에서 점접촉상태를 유지할 수 있도록 상기 1차커플러(320)의 상기 경사면(323b)의 상기 경사각(E)은 상기 교차각도(J)보다 큰 것이 바람직하다.

도 4, 도 12를 참조하여 상기 구동축(110), 상기 상담지체축(211) 및 상기 동력전달유닛(300)간의 결합관계를 설명하기로 한다.

상기 구동축(110)에는 후술할 탄성부재(350)를 지지하는 탄성부재지지와셔(363)가 2개소에 배치된다. 상기 탄성부재지지와셔(363)는 상기 구동축(110)에 형성된 홈(110a)에 삽입결합된다.

상기 탄성부재(350)는 상기 동력전달유닛(300)의 상기 2차커플러(330)를 상기 회전축선(T)방향으로 상기 피동커플러(340)를 향해 탄성바이어스 시킨다.

상기 탄성부재(350)의 일단은 상기 탄성부재지지와셔(363)에 지지되고 타단은 상기 2차커플러(330)의 탄성부재안착부(336)에 의해 지지된다.

상기 탄성부재 안착부(336)는 상기 2차커플러(330)의 내주면에서 내측방향으로 돌출될 수 있다.

상기 1차커플러(310)는 상기 구동축(110)의 선단에 형성된 삽입돌기홈(113)에 걸림 결합될 수 있다. 이를 위해, 상기 1차커플러(320)는 도 10 , 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 삽입돌기홈(113)에 걸림 결합되는 걸림결합부(325)를 더 포함한다.

상기 걸림결합부(325)는 상기 내부를 향해 돌출된 삽입돌기(325a)를 더 포함한다. 상기 삽입돌기(315a)는 경사진 하면을 갖는다.

상기 걸림결합부(325)는 상기 1차커플러(320)의 일부 외주면을 절개한 형태일 수 있다. 이에 따라, 상기 1차커플러(310)를 상기 구동축(110)에 삽입하는 경우, 상기 삽입돌기(315a)의 상기 경사진 하면이 상기 구동축(110)의 선단부에 접촉 하여 상기 걸림결합부(325)가 벌어지게 된다.

상기 구동커플러(310)를 상기 구동축(110)에 조립하는 방법을 설명하면, 먼저 탄성부재지지와셔(363)를 상기 구동축(110)의 상기 홈(110a)에 설치한다.

그 다음에, 상기 탄성부재(350)를 상기 구동축(110)에 삽입하여 그 일단이 상기 탄성부재지지와셔(363)에 지지시킨다.

그 다음에, 상기 탄성부재(350)의 타단이 상기 2차커플러(330)의 탄성부재안착부(336)에 지지되도록 하면서 상기 구동커플러(310)의 2차커플러(330)를 상기 구동축(110)에 삽입한다.

그 다음에, 상기 1차커플러(320)의 상기 삽입돌기(325a)가 상기 구동축(110)의 상기 삽입돌기홈(113)에 걸릴 때까지 상기 1차커플러(320)를 상기 구동축(110)에 삽입한다.

상기 2차커플러(330)는 상기 탄성부재(350)에 의해 상기 피동커플링(340) 측으로 탄성바이어스 되나, 상기 2차커플러(330)의 상기 탄성부재안착부(336)가 상기 1차커플러(320)의 외면에 돌출된 상기 원주돌기(323)에 접촉함으로써 이동이 제한된다. 즉, 상기 원주돌기(323)가 상기 2차커플러(330)의 상기 회전축선(T) 방향의 이동을 제한하는 스톱퍼 역할을 한다.

도 13 및 도 14는 각각 본 발명에 따른 화상형성장치(100)에 따른 Y, M, C, K 색상의 칼라위치오차 및 칼라레지스트레이션 오차의 실험결과값이다. 도 13 및 도 14는 상술한 종래 화상형성장치의 테스크결과를 도시한 도 1 및 도 2에 각각 대응된다.

종래 화상형성장치(100)의 칼라레지스트레이션 오차는 도 2에 도시된 바와 같이, 최대치가 210㎛이고, 100개의 테스트 포인트 중 41.4%에서 126㎛(600dpi 해상도를 기준으로 3도트에 해당)이상의 칼라 레지스트레이션 오차가 발생한 바 있다.

본 발명에 따른, 화상형성장치(100)의 경우 상술한 바와 같이, 구동커플러(310) 및 피동커플러(320)간에 서로 점접촉하게 하고, 상기 구동커플러(310)(정확하게는, 제2커플러(330)의 복수의 축방향돌기(333))가 구동축(110)에 대해 3축방향으로 자유롭게 회동할 수 있는 구조를 채용하였다.

이에 따라, 구동축(110)과 피동축인 상담지체축(211)의 회전축선이 일치하지 않고 교차하더라도 그것을 흡수하여 상기 복수의 축방향돌기(333)와 상기 피동돌기(340)의 상기 피접촉면(341a)이 서로 점접촉상태를 유지할 수 있도록 하였다.

그러한 동력전달유닛(300)의 구조개선에 따라 도 14에 도시된 바와 같이, 칼라레지스트레이션 오차가 현저히 개선되었다.

보다 구체적으로 설명하면, 최대 칼라레지스트레이션 오차는 102㎛이고, 126㎛(600dpi 해상도를 기준으로 3도트에 해당)이상의 칼라 레지스트레이션 오차가 발생하는 테스트 포인트는 0%(없음)이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 도 15를 참조하여 상기 화상형성장치(100)의 전체 구성에 대해서 설명하기로 한다.

상기 화상형성장치(100)는 인쇄매체를 장치내부로 공급하는 급지유닛(120); 수동으로 급지하는 수동급지하는 수동급지유닛(130); 노과유닛(130); 중간전사유 닛(400); 전사롤러(500); 정착유닛(600); 배출롤러(127) 및 현상제탱크(800)를 포함한다.

상기 노광유닛(130)은 상기 현상카트리지(200)의 상기 상담지체(210)를 노광시킨다. 즉, 미도시된 제어부에 의해 인쇄하고자 하는 화상에 대응하는 노광신호를 수신하고, 상기 노광신호에 따라 상기 상담지체(210)의 외면을 노광시킨다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 노광유닛(130)은 광을 출사하는 광원(미도시)과; 상기 광원(미도시)에 의해 출사된 광을 상기 상담지체(210) 방향으로 편향시키는 폴리곤미러(131)와; 상기 폴리곤미러(131)를 회전구동하는 구동모터(133)를 포함한다.

상기 노광유닛(130)은 해당 상담지체(210)에 도포될 현상제 색상에 따라 상기 각 상담지체(210)를 노광시킨다. 가령, Y색상의 현상제를 저장하는 현상카트리지(200)의 상담지체(210)는 소망하는 화상에서 옐로우 색상에 대응하는 부분이 노광된다. 이에 따라, 상기 상담지체(210)는 그 내부에 저장된 Y색상의 현상제로 현상되어 그 표면에는 Y색상의 가시화상이 형성된다.

한편, 상기 중간전사유닛(400)의 후술할 중간전사벨트(420)의 진행방향을 따라, 각각 Y, M, C, K 색상의 현상제로 상기 중간전사벨트(420)를 현상하는 4개의 현상카트리지(200)가 배치된다. 물론, 이러한 색상 배치는 변경될 수도 있다.

여기서, 상기 4개의 현상카트리지(200)는 각각 상기 중간전사유닛(400) 상부에 배치된 현상제탱크(800)의 각 현상제카트리지(810)에 저장된 현상제를 미도시된 현상제 공급배관을 통해 공급받는다.

각 현상제카트리지(810)도 상기 현상카트리지(200)의 색상에 따른 배치방향과 동일한 방향을 따라 소정 색상의 현상제를 각각 저장할 수 있다. 상기 각 현상제카트리지(810)는 상기 화상형성장치(100)의 본체에 착탈 가능하다. 상기 각 현상제카트리지(810)에 저장된 현상제가 모두 소비된 경우에는 새 현상제카트리지(810)로 교체하거나, 현상제가 소비된 각 현상제카트리지(810)에 현상제를 보충할 수도 있다.

상기 중간전사유닛(400)은 상기 중간전사벨트(420)를 사이에 두고 상기 상담지체(210)에 대향하는 중간전사롤러(410)와; 상기 중간전사벨트(420)를 구도하는 복수의 구동롤러(401, 402, 403)를 포함한다.

상기 중간전사유닛(400)은 상기 화상형성장치(100)가 고장난 경우 수리를 위해 상기 화상형성장치(100)의 본체에 착탈가능하도록 마련된다.

상기 중간전사롤러(410)는 상기 Y, M, C, K의 순서대로 배치된 상기 현상카트리지(200)의 각 상담지체(210) 표면에 형성되는 Y, M, C, K 색상의 가시화상을 상기 중간전사벨트(420)로 전사한다.

이에 따라, 상기 중간전사벨트(420)에는 Y, M, C, K 색항의 현상제가 중첩됨으로써 소망하는 칼라화상이 형성된다. 여기서, 상기 복수의 상담지체(210)는 상술한 바와 같이, 구동축(도 4의 110)의 상기 동력전달유닛(도 4의 300)에 의해 등속 회전하도록 구동된다.

상기 중간전사벨트(420)로 전사된 상기 칼라화상은, 상기 전사유닛(500)에 의해, 상기 급지유닛(120) 또는 상기 수동급지유닛(130)에 의해 이송된 인쇄매체로 전사된다.

상기 급지유닛(120)은 인쇄매체가 적재되는 녹업플레이트(124); 상기 녹업플레이트(124) 상의 상기 인쇄매체를 픽업하는 픽업롤러(121); 상기 픽업된 인쇄매체를 상기 중간전사유닛(400)과 상기 전사롤러(500)의 사이로 이송하는 복수의 이송롤러(125, 126)를 포함한다.

상기 수동급지유닛(130)은 픽업롤러(132) 및 복수의 이송롤러(131, 133)를 가지며 인쇄매체를 상기 중간전사유닛(400)과 상기 전사롤러(500) 사이로 공급한다.

상기 인쇄매체로 전사된 칼라화상은 상기 정착유닛(600)에 의해 열과 압력으로 인쇄매체에 정착된다. 상기 정착유닛(600)은 열을 발생시켜 상기 인쇄매체 상의 상기 현상제를 용융시키는 가열부(620)와; 상기 인쇄매체(620)를 상기 가열부(620)를 향해 가압하는 가압롤러(610)를 포함한다.

상기 정착유닛(600)을 경유하여 칼라화상이 정착된 인쇄매체는 배출롤러(127)를 통해 기외로 배출된다.

또한, 상기 화상형성장치(100)는 원고의 화상을 스캔하기 위한 스캔모듈(710); 상기 스캔모듈(710)로 상기 원고를 자동으로 공급하는 자동원고공급유닛(720) 및 상기 스캔모듈(710)의 왕복이동을 안내하는 가이드바(730)를 포함한다.

상기 스캔모듈(710)은 광을 출사하는 광원(미도시)과; 상기 출사광이 상기 원고에 의해 반사된 반사광을 전기적신호로 변환하여 상기 원고의 정보를 스캔하는 이미지센서(미도시)와; 상기 반사광을 상기 이미지센서에 결상시키는 결상광학계 (미도시)를 포함한다.

상기 스캔모듈(710)은 상기 자동원고이송유닛(720)에 의해 원고가 이송될 때에는 정지상태에서 상기 이송 중인 원고를 스캔하고, 플라텐(미도시) 상에 원고가 수동으로 놓일 때는 상기 가이드바(730)를 따라 왕복이동함으로써 상기 원고를 스캔한다.

상기 자동원고이송유닛(720)은 원고가 재치되는 재치대(727); 상기 재치대(727) 상의 원고를 픽업하는 픽업롤러(721); 상기 픽업된 원고를 낱장으로 분리하는 중송방지부(723); 상기 낱장으로 분리된 원고가 상기 스캔모듈(710)을 경유하도록 상기 원고를 이송하는 복수의 이송롤러(724, 725, 726)를 포함한다.

한편, 이상에서는 축방향돌기(333) 및 원주돌기(323)의 개수가 4개인 것을 일례로 설명하였으나, 그 개수는 2개 이상이면 충분하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 동력전달유닛(300)은 상담지체(210)에 회전동력을 전달하는 경로 상에 배치한 것으로 설명하였으나, 이는 일례에 불과하고, 등속도 회전이 필요한 화상형성장치(100) 내의 다른 회전체에 구동력을 전달하는 데 상기 동력전달유닛(300)이 채용될 수 있음은 물론이다.

또한, 이상에서는 점접촉방식을 구현하기 위해 축방향돌기(333)를 상기 회전축선(T)방향으로 트위스트하면서 돌출되게 하는 방식과, 원주돌기(323)의 점접촉부(323a) 및 수용홈(335)의 피접촉면(335a)이 회전방향 및 회전축선방향으로 서로 교차하도록 함으로써 상기 점접촉부(323a)가 가장 돌출되게 하는 방식의 2가지를 설명하였다. 그러나, 점접촉방식은 상술한 2가지 방식에 국한되는 것은 아니며 다 양하게 변경될 수 있다.

한편, 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, 종래 화상형성장치의 칼라위치 오차를 도시한 그래프,

도 2는, 종래 화상형성장치의 칼라레지스레이션 오차를 도시한 그래프,

도 3은, 본 발명에 따른 화상형성장치의 요부 사시도,

도 4는, 도 3의 화상형성장치의 상담지체, 구동축 및 그들 사이에 배치된 동력전달유닛의 개략 분해사시도,

도 5는, 도 4의 동력전달유닛 및 그 주변구조물의 조립도,

도 6은, 도 4의 동력전달유닛의 2차커플러의 확대사시도,

도 7a는, 도 6의 2차커플러의 평면도,

도 7b는, 도 6의 2차커플러의 축방향돌기와 도 4의 피동커플러의 피접촉면 간의 상관관계를 설명하기 위한 도면,

도 8은, 도 5의 A-A선에 따른 단면도,

도 9는, 도 8의 요부확대 단면도,

도 10은, 도 4의 동력전달유닛의 1차커플러의 확대사시도,

도 11은, 도 10의 1차커플러의 확대 평면도,

도 12는, 상기 도 5의 조립도의 요부 종단면도,

도 13은, 도 3의 화상형성장치의 칼라위치오차를 도시한 그래프,

도 14는, 도 3의 화상형성장치의 칼라레지스트레이션 오차를 도시한 그래프,

도 15는, 도 3의 화상형성장치의 개략 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 화상형성장치 110: 구동축

110a: 홈 113: 삽입돌기 걸림홈

200: 현상카트리지 210: 상담지체

211: 상담지체축 300: 동력전달유닛

310: 구동커플러 320: 1차커플러

323: 원주돌기 323a: 점접촉부

323b: 경사면 325: 걸림결합부

325a: 삽입돌기 330: 2차커플러

333: 축방향돌기 333a: 점접촉부

335: 수용홈 335a: 피접촉면

336: 탄성부재안착부 340: 피동커플러

341: 피동돌기 341a: 피접촉면

Claims (9)

1. 화상형성장치용 동력전달유닛에 있어서,

   구동력을 수령하여 피동축으로 전달하는 피동커플러와;

   구동축의 상기 구동력을 상기 피동커플러로 전달하는 구동커플러를 포함하며,

   상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 어느 하나는, 복수의 피접촉면을 가지며,

   상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 다른 하나는, 상기 구동축의 회전축선 방향을 따라 상기 피접촉면을 향해 돌출되며, 회전방향을 따라 상기 복수의 피접촉면에 각각 점접촉하는 복수의 축방향돌기를 갖고,

   상기 구동커플러 및 상기 피동커플러 중 적어도 하나는,

   상기 구동축 또는 상기 피동축에 일체 회전 가능하게 결합된 1차커플러와;

   상기 1차커플러에 대해 상기 구동축 또는 상기 피동축의 회전축선 방향으로 왕복이동 가능하며, 회전방향을 따라 상기 1차커플러와 점접촉하는 2차커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 피동축과 상기 구동축이 서로 얼라인되지 않아도 상기 복수의 축방향돌기와 상기 복수의 피접촉면 각각은 접촉상태를 유지 가능한 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 1차커플러는,

   그 외면에서 상기 2차커플러를 향해 돌출된 복수의 원주돌기를 가지며,

   상기 2차커플러는,

   상기 복수의 원주돌기에 각각 점접촉하도록 상기 복수의 원주돌기를 수용하는 복수의 수용홈을 갖는 화상형성장치용 동력전달유닛.
5. 화상형성장치에 있어서,

   구동축이 지지되는 프레임과;

   상담지체, 상기 상담지체를 현상하는 현상롤러 및 상기 구동축의 구동력을 수령하여 상기 상담지체 또는 상기 현상롤러의 회전축으로 전달하는 피동커플러를 가지며, 상기 화상형성장치의 본체에 착탈 가능한 현상카트리지와;

   상기 구동축과 상기 피동커플러 사이에 개재되어 상기 구동축의 구동력을 상기 피동커플러로 전달하는 구동커플러를 포함하며,

   상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 어느 하나는, 복수의 피접촉면을 가지며,

   상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 다른 하나는, 상기 구동축의 회전축선 방향을 따라 상기 피접촉면을 향해 돌출되며, 회전방향을 따라 상기 복수의 피접촉면에 각각 점접촉하는 복수의 축방향돌기를 갖고,

   상기 구동커플러 및 상기 피동커플러 중 적어도 하나는,

   상기 구동축 또는 상기 회전축에 일체 회전 가능하게 결합된 1차커플러와;

   상기 1차커플러에 대해 상기 구동축 또는 상기 회전축의 회전축선 방향으로 왕복이동 가능하며, 회전방향을 따라 상기 1차커플러와 점접촉하는 2차커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 회전축과 상기 구동축이 서로 얼라인되지 않아도 상기 복수의 축방향돌기와 상기 복수의 피접촉면 각각은 접촉상태를 유지 가능한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
7. 삭제
8. 제5항에 있어서,

   상기 1차커플러는,

   그 외면에서 상기 2차커플러를 향해 돌출된 복수의 원주돌기를 가지며,

   상기 2차커플러는,

   상기 복수의 원주돌기에 각각 점접촉하도록 상기 복수의 원주돌기를 수용하는 복수의 수용홈을 갖는 화상형성장치.
9. 화상형성장치용 동력전달유닛에 있어서,

   구동력을 수령하여 피동축으로 전달하는 피동커플러와;

   구동축의 상기 구동력을 상기 피동커플러로 전달하는 구동커플러를 포함하며,

   상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 어느 하나는, 복수의 피접촉면을 가지며,

   상기 피동커플러 및 상기 구동커플러 중 다른 하나는, 상기 구동축의 회전축선 방향을 따라 상기 피접촉면을 향해 돌출되며, 회전방향을 따라 상기 복수의 피접촉면에 각각 점접촉하는 복수의 축방향돌기를 갖고,

   상기 피동축과 상기 구동축은 서로 일정각도 기울어져 얼라인되지 않아도 상기 복수의 축방향돌기와 상기 복수의 피접촉면 각각은 접촉상태를 유지 가능한 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 동력전달유닛.

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