열전사 프린터의 인쇄화질에 미치는 플라스틱 기어 정밀도의 영향 분석

Abstract

최근 사진 이미지 출력 전용으로 사용이 널리 확대되고 있는 열전사 프린터(thermal printer)의 주요 문제점은 인쇄 방향에 수직인 진하고 연한 띠의 형태로 나타나는 밴딩(banding) 현상이다. 밴딩을 야기하는 원인들 중, 특히 기어열의 전달오차는 주요한 인자임에도 불구하고, 이것이 밴딩 현상에 얼마나 영향을 미치는지 모른 채 설계가 수행되고 있고, 이로 인한 고정밀도 기어의 사용은 제작 비용과 시간의 증가라는 문제를 발생시키고 있다. 기어열의 전달오차에 미치는 각 기어의 정밀도의 영향을 분석하고, 인쇄화질 기준을 만족시키는 적절한 기어 정밀도 수준을 제안하고, 기어열의 각 기어의 정밀도에 따른 실제 인쇄화질의 수준을 평가하기 위한 추정식을 제안하는 것을 연구의 목적으로 한다. 이러한 목적을 이루기 위해 기어열의 전달오차의 수치적인 계산과 주파수 해석을 위한 프로그램을 개발하였고, 실험계획법(design of experiments, DOE)을 이용하여 개발된 프로그램에 의한 기어열의 전달오차 값과 인쇄된 이미지의 전달오차 값 사이의 상관관계를 분석하였다. 연구 결과로 기어열의 전달오차 값에 미치는 각 기어 정밀도의 영향은 출력 축에 가까울수록 크고, 입력 축에 가까울수록 작으며, 각 기어의 적절한 기어 정밀도 수준은 출력 축의 기어와 맞물리는 기어는JGMA 116-02-1983 규격 기준으로 1등급, 나머지 축의 기어는 4등급 수준이면 인쇄화질 기준을 만족한다는 것을 보여주었다. 또한 상관관계 분석으로 추정된 식을 이용하여 기어 정밀도에 따른 인쇄화질 수준을 예측할 수 있었다.; Nowadays, the main problem of a thermal printer that is used to print a photo image is the banding phenomenon that appears as light and dark bands across the image perpendicular to the process direction. Among causes of banding, specially the transmission error(TE) of a gear train is the main factor, but nevertheless it is not known how much this factor has an influence on the banding phenomenon in practice. Consequently, the use of high accuracy gear to reduce the banding phenomenon causes an increase of cost and time in manufacturing gears. The purpose of this paper is to analyze the effect of the accuracy grade of each gear on the transmission error of gear train and hence to propose the appropriate gear accuracy grade satisfying the image quality specification and finally to recommend the regression equation to approximately estimate the printed image quality according to the gear accuracy. In order to achieve these purposes, a program is developed to calculate the transmission error and to analyze the frequency of gear train. The correlation between the transmission error calculated by the developed program and the transmission error by the printed image is analyzed using the design of experiments(DOE). As the result of this study, the effect of the accuracy of each gear on the transmission error of gear train is the largest at gear of the output shaft and at gear mated with it. For the proper accuracy grade of each gear, gear of output shaft and the mating gear should be more accurate than class 1 of JGMA 116-02-1983 and other gears may be allowed by class 4. Finally, the image quality according to the gear accuracy is approximately estimated using the regression equations achieved by the correlation analysis.