클리닝 블레이드는 레이저 프린터 토너 카트리지에 장착된 감광드럼 표면의 잔류 토너를 제거하는 우레탄 재질의 고무부품이다. 기존에는 고무 블레이드의 클리닝 성능과 수명에 대한 다양한 연구들이 수행되었으나, 본 연구에서는 클리닝 성능과 부품간의 간섭에 대한 구속조건들을 모두 만족하면서 클리닝 블레이드에 발생하는 최대응력을 최소화 하는 클리닝 블레이드의 형상최적설계를 수행하였다. 상용 PIDO 툴인 PIAnO 를 이용하여 클리닝 블레이드의 구조해석절차를 통합하고 자동화하였으며, 최적설계를 위해 PIAnO 에서 제공하는 실험계획법과 근사화기법, 최적화 알고리즘을 사용하였다. 최적설계 결과, 초기 모델 대비 최대응력을 32.6% 감소 시킬 수 있는 최적의 설계안을 도출하였으며, 이를 통해 본 연구에서 수행한 최적설계 방법의 유효성을 확인할 수 있었다.
A cleaning blade is an attachment installed in the toner cartridge of a laser printer for removing the residual toner from an organic photo-conductive drum. There have been many studies on the performance and life of the rubber blade. We focus on optimally designing the blade shape parameters to minimize the maximum stress of the blade while satisfying design constraints on the cleaning performance and part interference. The blade is optimally designed using a design of experiments, meta-models and an optimization algorithm implemented in PIAnO (process integration, automation, and optimization), a commercial PIDO (process integration and design optimization) tool. We integrate the CAE tools necessary for the structural analysis of the cleaning blade, automate the analysis procedure, and optimize the solution using PIAnO. We decreased the maximum stress by 32.6% in comparison with that of the initial design.
