KR100285076B1

KR100285076B1 - 이미지형성장치

Info

Publication number: KR100285076B1
Application number: KR1019980031673A
Authority: KR
Inventors: 시게아끼 가끼와끼; 도시유끼 다나까; 도오루 오꾸다; 세이이찌 나가또메
Original assignee: 마찌다 가쯔히꼬; 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: EP0896258B1; JPH1152764A; DE69819623D1; JP3492499B2; KR19990023330A; DE69819623T2; EP0896258A1; US6044242A

Abstract

이미지 형성 장치는 회전하여 구동하는 전사 드럼을 포함하는데, 상기 전사 드럼은 본체 드럼, 관성 모멘트를 갖는 관성 파이프로 구성된 동적 진동 감소기, 탄성 특성을 갖는 탄성 부재 및 감쇠 특성을 갖는 감쇠 부재로서 역할을 하는 스폰지 러버를 포함하고, 선정된 주파수 대역에서의 진동은 상기 관성 파이프에 의해 동적으로 감소된다. 이러한 장치에 따르면, 특정 기어의 고유 주파수, 전체 구동 전달 기구의 고유 주파수 등과 같은 선정된 주파수 대역에서의 진동이 동적으로 감소될 수 있어, 피크 진동이 효과적으로 감소되는 것을 가능하게 한다.

Description

이미지 형성 장치{IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 프린터, 복사기 등에서 사용하기 위한, 이미지 형성용 회전 가능 부재(image forming use rotatable member) 및 전사 드럼(transfer drum)이 구비된 전자사진 프린팅 시스템(electrophotographic printing system)의 이미지 형성 장치에 관한 것이다.

도 9는 이미지 형성용 회전 가능 부재 및 전사 드럼이 프린터, 복사기 등에 사용하기 위한 일반적으로 사용되는 전자사진 시스템의 이미지 형성 장치(1)의 구조를 개략적으로 도시하는 전형적인 도면이다. 도 9에 도시된 이미지 형성 장치(1)는 감광체 드럼(photoreceptor drum : 2)(이미지 형성 회전 가능 부재) 및 전사 드럼(3)을 갖추고 있다. 감광체 드럼(2)은 충전기(도시되지 않음), 잠상 형성용 광학 시스템(latent image forming use optical system) 및 현상 장치 등에 의해 토너 이미지(toner image)로 프린트될 이미지를 시각화하기 위해 제공된다. 전사 드럼(3)은 토너 이미지를 퓨저(fuser, 도시되지 않음)에 의해 기록지에 영구적으로 기착될 OHP 시트 등과 같은 기록지에 전사하기 위해 제공된다.

기술된 바와 같이, 전자사진 시스템의 이미지 형성 장치(1)는 이미지 형성 회전 가능 부재, 전사 드럼 등으로서 역할을 하는 감광체 드럼(2)과 같은 회전 가능 부재를 포함한다. 이러한 드럼(2 및 3)은 감광체 드럼(2)의 일단부 및 전사 드럼(3)의 일단부 상에 형성된 각 기어(2a 및 2b)가 각각 서로 연동함에 따라 회전한다. 특히, 모터(5)로부터의 구동력은 예를 들어 벨트, 도르래 및 기어 스트링(도 9의 장치예에서의 벨트 및 도르래)로 구성된 구동 전달 기구(6)을 통해 이러한 드럼(2 및 3, 도 9에 도시된 장치예에서 감광체 드럼(2))의 적어도 어느 하나에 전달되고, 이로서 감광체 드럼(2) 및 전사 드럼(3)의 회전 가능 부재를 회전시킨다.

모터(5)가 구동 회로(7)의 제어하에 구동되고, 회전 가능 부재 구동 수단으로서 역할을 하는 모터(5), 구동 전달 기구(6) 및 구동 회로(7)는 현상기, 퓨저 등(도시되지 않음)과 같은 회전 기구 및 기록지의 기록지 이송 시스템 등을 동시에 구동시키도록 배열될 수 있다.

그러므로, 기어, 도르래 등과 같은 구동 전달 기구 형태에서의 정밀도, 모터(5)의 구동 토크(drive torque)에서의 변화, 회전 기구 또는 이송 기구의 등의 부하에서의 변화와 같은 인자에 따라, 드럼(2 및 3)의 회전 속도에서의 변화들이 발생할 수 있다. 이와 같은 회전 속도의 변화는 이송 방향으로 기록지의 길이에서의 휨을 발생시켜, 이미지 질의 상당한 저하를 초래한다. 이와 같은 문제는 예를 들어 구동 전달 기구(6)의 정밀도 및 강도의 개선 그리고 모터 등의 토크 일탈의 억제를 위해 최적의 설계를 선택함으로써 어느 정도 억제될 수 있다. 그러나, 회전 속도의 변화에 대한 상기 기술한 문제를 제거하는 것은 어렵다.

속도에서의 변화를 억제하기 위한 전형적인 종래 장치는 예를 들어 일본 미심사 특허 공개 번호 120582/1992(특허 공개 4-120582), 일본 미심사 특허 공개 번호 72836/1993(특허 공개 5-72836), 일본 미심사 특허 공개 번호 140841/1995(특허 공개 7-140841) 등에 의해 개시된 것을 포함한다. 상기 종래 기술에서, 동적 진동 감소기는 감광체 드럼을 동축으로 하여 설치되며 속도에서의 변화는 감광체 드럼에 의한 진동을 감소시킴으로써 감소된다.

그러나, 상기 종래 기술에서, 동적 진동 감소기는 주기적으로 교체될 필요가 있는 소모성 감광체 드럼을 필수적으로 갖추고 있다. 이것은 매번 감광체 드럼이 교체됨을 의미하고, 여전히 사용될 수 있는 동적 진동 감소기도 함께 교체되어야 하는데 이는 유지 비용에서의 증가 문제를 일으키게 된다.

반면에, 감광체와는 별도로 동적 진동 감소기를 제공하기 위해, 동적 진동 감소기를 감광체 드럼에 탑재하기 위해 커플링 부재(coupling member)가 요구된다. 이 경우에, 감광체 드럼에 대해 동적 진동 감소기의 작은 강도 및 작은 탑재력을 가진 재료가 커플링 재료로 사용된다면, 속도의 변화를 억제하는 소정의 효과, 즉 진동을 억제하는 것이 달성되지 않을 수 있다. 더욱이 추가적 진동이 커플링 부재의 사용에 의해 일어날 수 있다. 이러한 이유로, 커플링 부재의 재료에 대해 고강도 및 탑재력을 가진 재료가 요구된다. 이러한 요건때문에, 커플링 부재는 크기가 커지고 무게가 무거워져서 용을 증가시킨다. 더욱이, 설계시 커플링 부재의 이러한 추가적인 부재로부터 발생된 진동의 억제를 고려할 필요가 있고, 따라서 이와 같은 장치의 설계 선택이 제한된다.

상기 기술된 문제를 해결하기 위해, 다른 장치가 일본 미심사 특허 공개 번호 287070/1992(특허 공개 4-287070)에 의해 개시되는데, 여기서 진동 감소기 부재가 교체될 필요가 없는 전사 드럼에 제공된다.

도 10은 상기 기술된 진동 감소 구조를 갖는 전사 드럼(11)의 투시도이다. 도 11은 전사 드럼(11)의 축방향으로의 단면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전사 드럼(11)은 탄성 도전성 스폰지(13)가 금속으로 만들어진 본체 드럼(12)의 주변 표면 상에 형성되고, 도전성 러버(rubber : 14)가 도전성 스폰지(13)의 주변 표면 상에 형성되도록 배열된다.

도 11에 도시된 바와 같이, 주 드럼(12)은 본체 드럼(12)의 한 단부에 탑재된 기어(15)의 중심부에 형성된 돌기(boss : 16) 및 다른 단부에 탑재된 단부 플래이트(17)의 중심부에 형성된 돌기(18)를 포함한다. 이러한 돌기(16 및 18)는 이미지 형성 장치 본체의 지지 부재에 의해 회전 가능하게 지지된다. 기어(15)는 감광체 드럼(도시되지 않음)의 한 단부에 형성된 기어와 맞물려 있고, 감광체 드럼 및 전사 드럼(11)은 서로 연동됨에 따라 회전하고, 속도의 변화, 즉 구동 전달 기구로부터 발생된 진동은 도전성 스폰지(13)에 의해 감소되며, 이로서 진동에 기인한 이미지 질의 저하를 억제한다.

그러나, 상기 기술된 종래 기술의 전사 드럼(11)에서, 구동 전달 기구, 모터 등으로부터 발생된 진동은 도전성 스폰지(13)의 탄성 변형 및 점성 감쇠(viscous damping)에 의해 감소된다. 그러므로, 비록 다양한 주파수에서의 진동이 균일하게 억제되더라도, 도 12에 도시된 특정 기어 또는 전체 구동 전달 기구로부터 발생된 고유 주파수 ωo의 피크 진동은 효과적으로 감소될 수 없다.

본 발명의 목적은 전체 구동 기구로부터 발생되는 진동뿐만 아니라 고유 주파수의 진동을 저 비용으로 효과적으로 감소시키는 진동 감소 구조를 갖는 이미지 형성 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제1 이미지 형성 장치는 회전 가능하게 회전 가능 부재를 포함하되, 상기 회전 가능 부재는, 본체; 관성 모멘트를 갖는 관성 부재(inertia member); 탄성 특성(spring property)을 갖는 탄성 부재(elastic element); 및 감쇠 특성(damping property)을 갖는 감쇠 부재를 포함하고, 상기 관성 부재는 상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재에 의해 상기 본체에 탑재되고, 상기 관성 부재는 선정된 주파수 대역에서의 진동을 동적으로 감소시키는 것을 특징으로 한다.

상기 기술된 장치에 따르면, 특정 기어의 고유 주파수, 전체 구동 전달 기구의 고유 주파수 등과 같은 선정된 주파수 대역에서의 진동이 동적으로 감소될 수 있고, 피크 진동이 효과적으로 감소될 수 있다.

더욱이, 탄성 부재, 감쇠 부재 및 관성 부재로 구성된 진동 감소 구조가 회전 가능 부재와 일체로 형성될 수 있기 때문에, 진동 감소 구조가 분리되도록 설계할 필요가 없어 진동 감소 구조의 설계를 단순화할 수 있다.

기술된 바와 같이, 상기 장치는 장치의 크기를 증가시키기 않고 우수한 진동 감소 성능 및 우수한 질의 프린트 출력을 제공하는 이미지 형성 장치를 제공한다.

상기 기술된 제1 이미지 형성 장치는 회전 가능 부재를 구동시키기 위한 구동 기구를 포함하도록 배열될 수 있고, 상기 선정된 주파수 대역은 구동 기구의 고유 주파수를 포함한다.

상기 기술된 장치에 따르면, 이미지 품질을 상당히 저하시키는 벨트, 도르래, 기어 등과 같은 구동 전달 기구 및 모터 등과 같은 구동 수단의 고유 주파수의 진동이 효과적으로 억제될 수 있으며, 개선된 이미지 질이 달성될 수 있다.

상기 기술된 제1 이미지 형성 장치에 기초한 본 발명의 제2 이미지 형성 장치는 이미지 형성용 회전 가능 부재상에 형성된 토너 이미지를 전사 드럼을 통해 기록 매체에 전사하기 위한 전자사진 프린팅 시스템의 이미지 형성 장치이며, 상기 회전 가능 부재는 전사 드럼이다.

상기 기술된 장치에 따르면, 주기적으로 교체될 필요가 있는 이미지 형성 회전 가능 부재에서가 아닌 일반적으로 이미지 형성 회전 가능 부재보다 더 큰 직경을 갖는 전사 드럼에 진동 감소 구조를 제공함으로써, 큰 관성 모멘트를 갖는 진동 감소 부재가 진동 감소 구조용으로 사용될 수 있고, 진동이 보다 효과적으로 감소된다. 그 결과로서, 개선된 진동 감소 성능이 소정의 주파수에 대해 달성될 수 있고, 회전 속도에서의 변화가 효과적으로 억제되며, 이로서 양질의 프린트 출력을 얻을 수 있다.

추가적으로, 탄성 부재 및 감쇠 부재로 구성된 진동 감소 부재를 수용하기 위한 큰 공간이 확보될 수 있기 때문에, 이러한 부재의 정수에 대한 보다 넓은 선택이 달성될 수 있다. 이는 설계시 보다 광범위한 자유도를 제공함에 따라, 보다 큰 진동 감소 효과가 달성될 수 있다. 더욱이, 상기 기술된 기능 및 효과가 장치에서 추가적인 공간을 필요로 하지 않고 달성될 수 있어, 장치 크기의 증가를 회피할 수 있다.

상기 기술된 제2 이미지 형성 장치는 관성 부재가 자유롭게 회전 가능하도록 전사 드럼을 지지하고, 전사 드럼에 탑재된 이동 가능 지지축에 의해 자유롭게 회전 가능하도록 지지되게 배열될 수 있다.

탄성 부재 및 감쇠 부재는 복수개의 탄성 중합체(elastomers)이고, 탄성 부재는 복수개의 탄성 중합체에 의해 전사 드럼의 내부면에 탑재되는 것이 바람직하다.

기술된 바와 같이, 복수개의 탄성 중합체에 의해 관성 부재를 지지함으로써, 강한 탄성 또는 큰 영률을 갖는 재료를 채택할 때 조차도, 탄성 계수가 작게 설정될 수 있다. 다음, 적당한 두께를 갖도록 탄성 중합체를 조정함으로써, 탄성 계수가 재료의 계수에 영향받지 않고 원하는 바대로 큰 범위까지 설정될 수 있다. 유사하게, 감쇠 계수는 원하는 바대로 설정될 수 있는데, 이는 재료의 보다 넓은 선택을 허용한다.

추가적으로, 관성 부재의 무게는 지지축에 의해 지지되기 때문에, 관성 부재, 즉 전사 드럼이 개선된 정밀도로 회전할 수 있고, 그 동안에, 탄성 중합체의 악화가 억제되며, 개선된 내구성이 달성될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점의 완전한 이해를 위해서는, 첨부 도면과 관련하여 다음의 세한 설명을 참조하여야 한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이미지 형성 장치에서 사용하기 위한 전사 드럼의 투시도.

도 2는 도 1에 도시된 전사 드럼의 축 방향으로 자른 단면도.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 전사 드럼을 채택하는 경우 이미지 형성 장치의 진동 모델의 설명도.

도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 전사 드럼의 동적 진동 감소 효과를 설명하는 그래프.

도 5는 동적 감소 효과가 최적화될 때 도 1 및 도 2에 도시된 전사 드럼의 특성을 도시하는 그래프.

도 6은 도1 및 도 2에 도시된 전사 드럼을 채택하는 이미지 형성 장치의 진동 레벨을 도시하는 그래프.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 축 방향으로의 전사 드럼의 단면도.

도 8은 도 7에 도시된 전사 드럼의 축에 직교 방향으로의 단면도.

도 9는 전자사진 프린팅 시스템의 이미지 형성 장치의 전체 구조의 전형적인 도면.

도 10은 전형적인 종래 전사 드럼의 구조를 도시하는 투시도.

도 11은 도 10에 도시된 전사 드럼을 축 방향으로의 단면도.

도 12는 도 10 및 도 11에 도시된 종래 전사 드럼을 채택하는 이미지 형성 장치의 진동 레벨을 도시하는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 이미지 형성 장치

2 : 감광체 드럼

3 : 전사 드럼

5 : 모터

6 : 구동 전달 기구

7 : 구동 회로

21, 31 : 전사 드럼

22, 32 : 본체 드럼

23 : 스폰지 러버

24, 34 : 관성 파이프

25, 36 : 기어

33 : 탄성 중합체(elastomer)

35 : 기준축

다음 설명은 도면을 참조하여 본 발명의 하나의 실시예를 설명한다.

[제1 실시예]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 이미지 형성 장치에 채택된 전사 드럼(21)의 투시도이다. 도 2는 전사 드럼(21)을 축 방향으로 자른 단면도이다. 전사 드럼(21)은 예를 들어 종래 예의 설명에서 채택된 도 9에 도시된 이미지 형성 장치(1)에서 채택된다. 전사 드럼(21)은 이미지 형성 회전 가능 부재로서 역할을 하는 감광체 드럼(2)과 긴밀한 접촉을 유지하면서 회전하도록 그리고 감광체 드럼 상에 토너 이미지를 프린팅 재료에 전사하도록 배열된다.

전사 드럼(21)의 기본 구조는 스폰지 러버 부재(23) 및 관성 파이프(24)를 포함하는 동적 진동 감소기가 본체 드럼(22)에 탑재되어 있다. 특히, 금속으로 만들어진 본체 드럼(22)에서, 링-형태 스폰지 러버 부재(23)는 최대 내부 직경을 갖는 그것의 균일한 내부면에 고착되도록 본체 드럼(22)의 양단부 주위에 형성된다. 더구나, 스테인레스 스틸로 만들어진 관성 파이프(24)는 스폰지 러버 부재(23)의 내부면 상에 접착된다. 상기 기술된 스폰지 러버 부재(23)는 탄성 부재 및 감쇠 부재 모두로서 기능한다. 반면에, 관성 파이프(24)는 탄성 부재로서 기능한다. 감광체 드럼(2)의 기어(2a)와 맞물린 기어(25)가 구동력을 전달하기 위해, 본체 드럼(22)의 한 단부 상에 부착되어 있다. 기어(25)의 중심부 주위에, 돌기(26)가 탑재된다. 본체 드럼(22)의 다른 단부 영역 상에, 단부 플레이트(27)가 탑재된다. 단부 플레이트(27)의 중심부 주위에, 돌기(28)가 탑재된다. 이러한 돌기(26 및 28)는 전사 드럼이 자유롭게 회전할 수 있도록 이미지 형성 장치 본체에 형성된 지지 부재에 의해 지지된다.

상기 기술된 전사 드럼의 이미지 형성 장치는 도 3에 진동 모델로서 도시될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 진동 모델은 선형 동적 시스템에 회전 동적 부재로서 역할을 하는 전사 드럼을 도시한다. 주 발진 시스템은 본체 드럼(22) 및 감광체 드럼(2), 본체 드럼(22)에 연결된 구동력 전달 기구(6)를 일체로 도시한다. 도 3에서, m1은 주 발진 시스템의 등가 질량를 가리키고, k1은 구동력 전달부의 강도에 기초한 스프링 상수를 가리킨다.

반대로, 상기 기술된 동적 진동 감소기는 스폰지 러버(23) 및 관성 파이프(24)로 구성된다. 도 3에서, m2는 관성 파이프(24)의 등가 질량를 가리키고, k2는 스폰지 러버(23)의 스프링 상수를 가리키며, c는 스폰지 러버(23)의 점성 감쇠의 계수를 가리킨다.

도 4는 주 진동 시스템의 진동 진폭을 도시하는 것으로 p는 외력(external force)의 각 주파수를 가리킨다. 도 4에서, y-축은 정적 일탈의 양에 대한 주 진동 시스템의 진동 진폭의 비율로 외력에 의한 정적 일탈의 양에 기초한 주 진동 시스템의 진동 진폭을 가리킨다. x-축은 각 주파수 p 대 고유 각 주파수 ωo의 비율에서 자연 각 주파수 ωo에 기초한 각 주파수 p를 가리킨다.

도 4에서, 곡선 α1은 관성 파이프(24)가 제공되지 않은 상태, 즉 m2=0인 상태를 도시한다. 이 경우에서, 고유 주파수 ωo가 외력의 각 주파수 p와 일치하는 p/ωo = 1.0에서 공진이 일어난다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 주 진동 시스템의 진동 진폭은 무한대가 된다.

반대로, 관성 파이프(24)가 제공되는 경우, 곡선은 다음의 인자에 의해 변한다. ① 동적 진동 감소기 대 주 진동 시스템의 질량 비율, 즉 m2/m1 = β; ② 동적 진동 감소기의 고유 각 주파수 ω2 대 주 진동 시스템의 고유 각주파수 ωo의 비율, 즉 ω2/ωo = δ; ③ 동적 진동 감소기의 감쇠 비율 μ (= c/2m2ωo). 주 발진 시스템의 자연 각 주파수 ωo 및 동적 진동 감소기의 자연 각 주파수 ω2는 다음 수학식 (1) 및 (2)로 각각 표현된다.

도 4에서, 곡선 α2 및 곡선 α3는 β = 1/20 및 δ = 1의 조건하에서 감쇠 인자 μ의 변화에 응답하는 진동 진폭을 가리킨다. 곡선 α2는 감쇠 인자 μ = 0.32인 경우를 도시하고, 곡선 α3은 감쇠 인자 μ = 0.10인 경우를 도시한다. 도 4에 도시된 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 감쇠 인자 μ를 변화시킴으로써, 고유 진동의 레벨이 변한다. 따라서, 본 발명에서 동적 진동 감소 이론을 기초하여, 주파수 비율 δ 및 감쇠 비율 μ은 최적의 동적 진동 감소 효과가 달성될 수 있도록 다음 수학식 (3) 및 (4)에 기초하여 설정된다.

상기 수학식 (3) 및 (4)에서, β = 0.25일 때, 도 5에 도시된 주파수 특성이 달성될 수 있고, 진동이 효과적으로 감소될 수 있다. 그러므로, 도1 및 도 2에 도시된 구조를 갖는 전사 드럼(21)을 채택하는 경우에서, 이미지 형성 장치의 주파수 특성은 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 설정될 수 있다. 도 6에 도시된 특성 및 도 12에 도시된 특성간의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 고유 각 주파수 ω0의 피크 진동이 동적 진동 감소기에 의해 효과적으로 억제될 수 있다.

상기 기술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전사 드럼(21)을 채택하는 이미지 형성 장치에서, 피크 고유 진동이 동적 진동 감소기에 의해 동적으로 제거될 수 있기 때문에, 감광체 드럼 및 전사 드럼(21)에서의 지터(jitter)의 발생이 억제될 수 있으며, 이로서 개선된 이미지 질을 얻을 수 있다. 더욱이, 전사 드럼(21)에서 이미지 진동 감소기를 형성함으로써, 소모성 감광체 드럼에서 동적 진동 감소기를 제공하는 경우와 비교할 때, 운용 비용이 감소될 수 있다. 더욱이, 동적 진동 감소기는 전사 드럼(21)과 일체로 형성되기 때문에, 원하는 바에 따라 동적 진동 감소기가 설치되고 제거되는 것이 가능한 장치와 비교하여, 설계시 제한 및 부담이 감소될 수 있다.

더욱이, 동적 진동 감소기는 본체 드럼(22)과 동축으로 형성되기 때문에, 동적 진동 감소기가 본체 드럼(2)의 단측상에 형성되는 장치와 비교하여, 구조가 단순화되고, 제조 비용이 감소되며, 개선된 신뢰성 및 내구성이 달성될 수 있다. 더욱이, 동적 진동 감소기는 본체 드럼(22)의 내부의 공동부(cavity section) 내에 형성된다. 즉, 동적 진동 감소기는 전체 장치의 크기를 증가시키지 않고 상기 기술된 비활용 공간을 이용하여 제공될 수 있다. 더욱이, 동적 진동 감소기가 본체 드럼(22)의 최대 내부 직경을 갖는 부분에 탑재되기 때문에, 방해받지 않고 그 기능이 예상될 수 있어, 소정의 동적 진동 감소 효과를 얻을 수 있다.

상기 기술된 장치에 따르면, 상기 기술된 스폰지 러버(23)가 스프링 소자 및 감쇠 부재 모두로서 역할을 하기 때문에, 조립 공정에서 개선된 신뢰성 뿐만 아니라 개선된 효율성도 달성될 수 있다. 더욱이, 포밍 스폰지 러버(foaming sponge rubber : 23)를 채택함으로써, 재료의 상수를 탄성 상수 또는 감쇠 상수로 변화시키는 대신 포밍된 비율을 변화시킴으로써 저 비용으로 얻을 수 있는 재료를 사용하여 최적의 동적 진동 감소기가 용이하게 설계될 수 있다.

본 실시예에서, 전사 드럼(21)은 전사 드럼의 양 단부에 탑재되는 두 개의 링-형태 스폰지 러버 부재(23)를 갖추도록 배열된다. 그러나, 본 발명의 전사 드럼은 상기에서 제한되지 않으며, 예를 들어 스프링 러버(23)가 본체 드럼(22)의 전체 내부면 상에 형성되거나, 세개 이상의 링-형태 스폰지 러버(23)가 제공되도록 배열될 수 있다.

본 실시예에서, 스폰지 러버 부재(23)는 스프링 소자 및 감쇠 부재 모두로서 역할을 한다. 그러나, 본 발명은 상기 배열에 제한되지 않고, 별도의 부재로 스프링 소자 및 감쇠 부재를 제공하도록 배열될 수 있으며, 예를 들어 금속으로 만들어진 스프링 및 점성 액체, 또는 점성 레이진 재료가 사용될 수 있으며, 반드시 포밍 재료일 필요는 없다. 더욱이, 관성 파이프(24)용의 적당한 재료는 스테인레스 스틸에 제한되지 않으며, 철, 알루미늄, 황동 등과 같은 덜 비싼 금속이 사용될 수 있다. 작은 질량 m2를 갖는 관성 파이프가 사용될 수 있는 경우에, 레진 등과 같은 재료가 또한 사용될 수 있다.

더욱이, 예를 들어, 스프링 러버(23)의 특성이 작은 범위까지만 변화되도록 허용되고, 파라미터가 수학식 (3) 및 수학식 (4)에 부합하는 값으로 설정될 수 없는 경우에도, 단지 고유 주파수의 진폭을 감소시킴으로써, 동적 진동 감소기 없는 장치와 비교하여 예를 들어 α1에서 α2까지 개선된 이미지 질이 달성될 수 있다.

기술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이미지 형성 장치는, 회전 가능하게 구동되는 전사 드럼(21)을 포함하되, 상기 전사드럼(21)은 본체 드럼(22); 관성 모멘트를 갖는 관성 파이프(24); 및 스프링 특성을 갖는 탄성 부재 및 감쇠 특성을 갖는 감쇠 부재로서 작용하는 스폰지 러버(23)로 구성된 동적 진동 감소기를 포함하고, 상기 관성 파이프(24)는 상기 스폰지 러버(23)에 의해 상기 본체 드럼(22)에 탑재되고, 상기 관성 파이프(24)는 선정된 주파수 대역에서의 진동을 동적으로 감소시키는 것을 특징으로 한다.

상기 기술된 이미지 형성 장치는, 상기 전사 드럼(21)을 구동하기 위한 구동 전달 기구(6)을 더 포함하도록 배열되고, 상기 선정된 주파수 대역은 상기 구동 전달 기구(6)의 고유 주파수를 포함한다.

상기 기술된 장치에서, 스폰지 러버(23)는 상기 전사 드럼(21)과 동축으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 스폰지 러버(23)는 상기 전사 드럼(21)의 내쪽 공동부에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 기술된 장치에서, 상기 스폰지 러버(23)가 상기 전사 드럼(21)에 탑재되는 부분이 최대 내부 직경을 가지는 것이 바람직하다.

상기 기술된 장치에서, 관성 파이프(24)는 자유롭게 회전 가능하도록 전사 드럼(21)을 지지하고, 상기 전사 드럼(24)에 이동 가능하게 탑재된 지지축에 의해 자유롭게 회전 가능하도록 지지되는 것이 바람직하다.

〔제2 실시예〕

다음 설명은 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 축 방향으로의 전사 드럼(31)의 단면도이다. 도 8은 축 방향에 직교 방향으로의 전사 드럼(31)의 단면도이다. 전사 드럼(31)은 관성 파이프(34)가 본체 드럼(32)의 양단부 근처에 탄성 중합체(elastomers : 33)를 통해 본체 드럼의 내부면에 탑재되도록 배열된다. 이러한 장치에서, 세개의 탄성 중합체(33)는 본체 드럼(32)의 각 단부에서 제공된다. 더욱이, 기준 축(35)은 이동 가능하도록 관성 파이프(34)로 삽입되고 본체에 고정된다. 이러한 기준 축(35)에 의해 관성 파이프(34), 즉 전사 드럼(31)이 자유롭게 회전 가능하도록 지지된다. 본체 드럼(32)의 하나의 단측 상에, 감광체 드럼(2)의 기어(2a)와 맞물려 기어(36)가 형성된다.

전사 드럼(31)의 상기 기술된 장치에 따르면, 탄성 중합체(33)는 탄성 부재 및 감쇠 부재 모두로서 기능을 하고, 관성 파이프(34)는 관성 부재로서 기능을 한다. 전술한 방법으로 이러한 요소들의 파라미터를 설정함으로써, 동적 진동 감소 효과가 달성될 수 있다.

상기 기술된 바와 같이, 강한 탄성(strong spring) 및 큰 영률(Young's modulus)을 가지는 재료를 채택할 때 조차도, 복수개의 탄성 중합체(33)에 의해 관성 파이프(34)를 지지함으로써, 탄성 계수 k2가 작게 설정될 수 있다. 다음, 적당한 두께를 갖도록 탄성 중합체(33)를 조절함으로써, 탄성 계수 k2는 재료의 계수에 의해 큰 범위까지 영향받지 않고 원하는 바대로 설정될 수 있다. 유사하게, 감쇠 계수 c가 원하는 바대로 설정될 수 있어 재료의 광범위한 선택을 가능하게 한다.

추가적으로, 관성 파이프(34)의 질량이 기준 축(35)에 의해 지지되기 때문에, 전사 드럼(31)은 개선된 정밀도를 가지고 회전할 수 있는 한편, 탄성 중합체(33)의 악화가 억제될 수 있어 개선된 내구성이 달성될 수 있다.

또한 도 7 및 도 8에 도시된 구조에서, 탄성 중합체(33)는 다른 부분에 또는 서로 다른 수로 제공될 수 있다. 더욱이, 비록 본 발명에서, 탄성 부재 및 감쇠 부재 모두로서 작용하는 탄성 중합체(33)가 채택되더라도, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 판 스프링의 금속 부재가 탄성 부재로 채택될 수 있고, 러버 부재가 감쇠 부재로서 기능하도록 그 위에 적층될 수 있다. 더욱이, 전술한 실시예에 채택된 전사 드럼(21)과 같이, 일반적으로 사용되는 러버, 실리콘 러버 등과 같은 스폰지 러버가 채택될 수 있다.

상기 기술된 바와 같이, 이미지 형성용 회전 가능 부재 상에 형성된 토너 이미지를 전사 드럼을 통해 기록 매체에 전사하기 위한 본 발명에 따른 전자사진 프린팅 시스템의 이미지 형성 장치는 전사 드럼이 관성 모멘트를 갖는 관성 부재, 탄성 특성을 갖는 탄성 부재, 감쇠 특성을 갖는 감쇠 부재를 포함하고, 관성 부재가 탄성 부재 및 감쇠 부재를 통해 본체 드럼에 탑재되어, 선정된 주파수 대역의 진동이 동적으로 감소될 수 있다는 점에서 특징이 있다.

상기 기술된 장치에 따르면, 탄성 부재, 감쇠 부재 및 관성 부재로 구성된 동적 진동 감소기는 주기적으로 교체되는 것이 요구되는 이미지 형성용 회전 가능 부재 상이 아닌 전사 드럼 상에 탑재된다. 그래서, 운용 비용이 감소될 수 있고, 진동을 감소시키는 구조가 전사 드럼과 일체로 형성될 수 있다. 그 결과로서, 설계시 진동을 감소시키기 위해 분리 가능한 구조를 고려할 필요성 및 장비의 설계가 생략될 수 있다.

총체적으로, 위에 프린팅 시트를 이동시키면서 회전하는 전사 드럼의 기능을 고려하여, 그것의 주변 길이가 시트의 길이보다 더 길 필요가 있기 때문에, 전사 드럼은 이미지 형성용 회전 가능 부재보다 더 큰 직경을 가진다. 반면에, 이미지 형성용 회전 가능 부재가 소모성이고 그의 표면 상에 광전도성 재료를 가지기 때문에, 비용을 고려할 때 대형 크기의 이미지 형성 회전 가능 부재를 채택하는 것은 바람직하지 않다.

기술된 바와 같이, 본 발명에서 전사 드럼이 이미지 형성용 회전 가능 부재보다 더 큰 직경을 가지기 때문에, 큰 관성 모멘트의 진동 감소 재료가 진동을 큰 규모로 감소시킬수 있는 동적 진동 감소기로서 사용될 수 있다. 이는 선정된 주파수의 진동에 대해 고 진동 감소 기능을 제공함에 따라, 회전 속도의 진동이 효과적으로 억제되고 고 화질의 프린트 출력이 얻어질 수 있다. 추가적으로, 탄성 부재및 감쇠 부재로 구성된 진동 감소기를 수용하기 위한 큰 공간이 확보됨에 따라, 이러한 부재의 상수의 보다 넓은 선택이 달성될 수 있다. 이는 장비를 설계하는 경우 보다 큰 자유도를 제공함에 따라, 진동을 억제시키는 개선된 효과가 달성될 수 있다. 더욱이, 상기 기능 및 효과가 추가적인 공간을 필요로 하지 않고 달성될 수 있기 때문에, 장치의 크기에서의 증가가 억제될 수 있다.

더욱이, 상기 장치는 선정된 주파수의 진동이 특정 기어의 고유 주파수의 진동, 또는 전체 구동 전달 기구의 고유 주파수의 진동에 대해 동적으로 감소되도록 할 수 있어서, 피크 진동이 효과적으로 감소될 수 있다.

상기 기술된 바와 같이, 상기 장치는 이미지 형성 회전 가능 부재의 내부 또는 근처에 동적 진동 감소기를 형성하는 장치와 비교하여 진동 감소 기능을 개선함으로써 고 품질의 출력을 제공한다.

상기 장치는 선정된 주파수 대역이 이미지 형성 회전 가능 부재를 구동시키기 위한 구동 수단의 고유 주파수를 포함하도록 배열될 수 있다.

상기 기술된 장치에 따르면, 이미지 품질을 상당히 저하시키는 벨트, 도르래, 기어 등과 같은 구동 전달기구 및 모터 등과 같은 구동 수단의 고유 주파수의 진동이 효과적으로 억제될 수 있으며, 개선된 이미지 질이 달성될 수 있다.

상기 기술된 장치는 탄성 부재 및 감쇠 부재가 전사 드럼과 동축으로 형성되도록 배열될 수 있다.

상기 기술된 장치에 따르면, 개선된 신뢰성 및 내구성뿐만 아니라 간략화된 구조 및 비용의 감소가 달성될 수 있다.

상기 장치는 탄성 부재 및 감쇠 부재가 전사 드럼의 내부 공동부에 제공되도록 배열될 수 있다.

상기 기술된 장치에 따르면, 전사 드럼에서의 비활용 공간(dead space)이 효과적으로 이용되고, 전체 장치의 크기를 증가시키지 않고 동적 진동 감소기를 설치할 수 있다.

상기 기술된 장치에서, 탄성 부재 및 감쇠 부재가 탑재된 전사 드럼의 부분은 최대 내부 직경을 가지는 것이 바람직하다.

상기 기술된 장치에 따르면, 동적 진동 감소기의 기능이 효과적으로 달성될 수 있고 우수한 진동 감소 성능이 달성될 수 있다.

상기 기술된 장치는 관성 부재가 자유롭게 회전할 수 있도록 전사 드럼을 지지하고, 전사 드럼에 탑재된 이동가능 지지축에 의해 자유롭게 회전 가능하게 지지되도록 배열될 수 있다.

상기 기술된 장치에 따르면, 관성 부재는 또한 자유롭게 회전 가능하도록 전사 드럼을 지지하기 위한 지지축에 의해 지지되고, 동적 진동 감소기가 고 정밀도로 회전할 수 있다. 한편, 관성 부재의 비중이 장애시에 탄성 부재 및 감쇠 부재에 인가되지 않기 때문에, 개선된 내구성이 달성될 수 있다.

상기 기술된 장치는 탄성 부재 및 감쇠 부재가 단일 부재에 의해 구성되도록 배열될 수 있다.

상기 기술된 장치에 따르면, 단일 부재가 탄성 부재 및 감쇠 부재 모두로서 기능하기 때문에, 비용의 감소 및 개선된 신뢰성 및 조립 효율성이 달성될 수 있다.

상기 장치에서, 탄성 부재 및 감쇠 부재 모두로서 역할을 하는 부재의 재료로서, 러버가 채택될 수 있다.

상기 기술된 장치에 따르면, 합리적인 비용으로 얻을 수 있는 재료를 사용하여 우수한 탄성 특성 및 감쇠 특성이 얻어질 수 있다.

대안으로, 탄성 부재 및 감쇠 부재 모두로서 역할을 하는 부재의 재료로서, 포밍 재료가 채택될 수 있다.

상기 기술된 장치에 따르면, 탄성 계수 및 감쇠 계수가 재료의 계수를 변화시키지 않고 포밍 등급을 변화시킴으로써 원하는 바대로 설정될 수 있다. 그 결과로서, 동적 진동 감소기의 최적의 설계가 간단한 방법으로 달성될 수 있다.

비록 본 발명이 상기와 같이 서술되었지만, 그와 동일한 것이 많은 방법으로 다양화될 수 있다는 것이 자명하다. 이와 같은 변화은 본 발명의 사상과 범위를 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 당 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명하게 되는 것으로서 이와 같은 모든 변형은 다음 청구 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims

이미지 형성 장치에 있어서,

회전 가능하게 구동되는 회전 가능 부재를 포함하되,

상기 회전 가능 부재는,

본체;

관성 모멘트를 갖는 관성 부재(inertia member);

탄성 특성(spring property)을 갖는 탄성 부재(elastic element); 및

감쇠 특성(damping property)을 갖는 감쇠 부재를 포함하고,

상기 관성 부재는 상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재에 의해 상기 본체에 탑재되고, 상기 관성 부재는 선정된 주파수 대역에서의 진동을 동적으로 감소시키는 이미지 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 회전 가능 부재를 구동시키기 위한 구동 기구를 더 포함하되,

상기 선정된 주파수 대역은 상기 구동 기구의 고유 주파수를 포함하는 이미지 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재는 상기 회전 가능 부재와 동축으로 제공되는 이미지 형성 장치.
제3항에 있어서,

상기 회전 가능 부재는 내쪽 공동부(cavity section)를 갖는 드럼 형태를 가지고,

상기 탄성 부재 및 감쇠 부재는 상기 회전 가능 부재의 내쪽 공동부에 제공되는 이미지 형성 장치.
제4항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 감쇠 부재가 탑재된 상기 회전 가능 부재의 일부는 최대 내부 직경을 갖는 이미지 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 관성 부재는 자유롭게 회전 가능하도록 상기 회전 가능 부재를 회전 가능하게 지지하고, 상기 회전 가능 부재에 이동 가능하게 탑재된 지지축에 의해 자유롭게 회전 가능하도록 지지되는 이미지 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 이미지 형성 장치는 이미지 형성용 회전 가능 부재(image forming use rotatable member) 상에 형성된 토너 이미지(toner image)를 전사 드럼을 통해 기록지로 전사하기 위한 전자사진 프린팅 시스템을 채택하고, 상기 회전 가능 부재는 상기 전사 드럼인 이미지 형성 장치.
제7항에 있어서,

상기 전사 드럼과 연동하여 구동되는 상기 이미지 형성용 회전 가능 부재를 구동시키기 위한 구동 수단을 더 포함하되,

상기 선정된 주파수 대역은 상기 구동 수단의 고유 주파수를 포함하는 이미지 형성 장치.
제7항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재는 상기 전사 드럼과 동축으로 제공되는 이미지 형성 장치.
제9항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 감쇠 부재는 상기 전사 드럼의 내쪽 공동부에 제공되는 이미지 형성 장치.
제10항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 감쇠 부재가 탑재된 상기 전사 드럼의 일부가 최대 내부 직경을 가지는 이미지 형성 장치.
제7항에 있어서,

상기 관성 부재는 자유롭게 회전 가능하도록 상기 전사 드럼을 회전 가능하게 지지하고, 상기 전사 드럼에 탑재된 이동 가능 지지축에 의해 자유롭게 회전 가능하도록 지지되는 이미지 형성 장치.
제12항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재는 복수개의 탄성 중합체(elastomers)이고,

상기 관성 부재는 상기 복수개의 탄성 중합체에 의해 상기 전사 드럼의 내부면에 탑재되는 이미지 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재는 단일 부재로 구성되는 이미지 형성 장치.
제14항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재는 러버(rubber)로 만들어진 이미지 형성 장치.
제14항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재는 포밍 재료(foaming material)로 만들어진 이미지 형성 장치.
제7항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재는 단일 부재로 구성된 이미지 형성 장치.
제17항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재는 러버로 만들어진 이미지 형성 장치.
제18항에 있어서,

상기 탄성 부재 및 상기 감쇠 부재는 포밍 재료로 만들어진 이미지 형성 장치.
이미지 형성 회전 가능 부재 상에 형성된 토너 이미지를 전사 드럼을 통해 기록 매체에 전사하기 위한 전자사진 프린팅 시스템의 이미지 형성 장치에 있어서,

상기 전사 드럼은

본체 드럼;

상기 본체 드럼의 내부 공동부에 배치된 관성 부재; 및

탄성 특성을 갖는 탄성요소로의 기능과, 감쇠 특성을 갖는 감쇠 요소로서의 기능을 갖는 탄성/감쇠 부재

를 포함하되,

상기 관성 부재는 상기 탄성/감쇠 부재를 개재하여 상기 본체 드럼의 내면에 장착되어 있으며, 선정된 주파수 대역이 상기 관성 부재에 의해 동적 진동 흡수되는 것을 특징으로 하는 이미지 형성 장치.
제20항에 있어서,

상기 본체 드럼의 일측단부에 회전 구동력 전달을 위한 기어가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 형성 장치.
제20항에 있어서,

상기 관성 부재는 파이프 형상 부재인 것을 특징으로 하는 이미지 형성 장치.
제20항에 있어서,

상기 탄성/감쇠 부재는 상기 본체 드럼의 내주면에 접착된 링형상의 러버재료이고,

상기 관성 부재는 파이프 형상 부재이며, 상기 파이프 형상 부재는 상기 링 형상 러버재료의 내주면에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 형성 장치.
제23항에 있어서,

상기 본체 드럼의 일측 단부에 설치되고, 상기 전사 드럼의 회전 구동력이 전달되는 기어;

상기 본체 드럼의 타측 단부에 형성된 단부 플레이트; 및

상기 기어 및 상기 단판의 각 중심부에 각각 설치된 돌기

를 포함하고,

상기 보스가 이미지 형성 장치 본체에 형성된 지지 부재에 회전 가능하게 지지됨으로써, 상기 전사 드럼이 회전이 자유롭게 지지되는 것을 특징으로 하는 이미지 형성 장치.
제20항에 있어서,

상기 관성 부재는 파이프 형상 부재이고,

상기 탄성/감쇠 부재는 복수의 탄성 중합체이며,

각 탄성 중합체는 그 일단부가 상기 본체 드럼의 내주면에 접속되고, 타단부가 상기 관성 파이프의 외주면에 접속되도록 설치되어 있으며,

상기 파이프 형상 부재는 상기 복수의 탄성 중합체에 의해 상기 본체 드럼의 내부에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 형성 장치.
제25항에 있어서,

상기 파이프 형상 부재 내에 개재되어 설치되고, 상기 이미지 형성 장치 본체에 고정되어 있는 기준축을 포함하며,

상기 파이프 형상 부재 및 상기 전사 드럼은 상기 기준축에 의하여 회전이 자유롭게 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 형성 장치.