KR20030030406A - 프린터의 급지장치 - Google Patents

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KR20030030406A
KR20030030406A KR1020010062535A KR20010062535A KR20030030406A KR 20030030406 A KR20030030406 A KR 20030030406A KR 1020010062535 A KR1020010062535 A KR 1020010062535A KR 20010062535 A KR20010062535 A KR 20010062535A KR 20030030406 A KR20030030406 A KR 20030030406A
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Abstract

본 발명에 따른 프린터의 급지장치는, 다수매의 용지가 적층된 급지카세트와, 구동원과, 구동원에 의해 회전 구동되는 구동치차와, 구동치차의 회전에 연동 회전하는 종동치차와, 일단은 구동치차의 회전축에 회동 가능하게 설치되며 타단은 종동치차의 회전축에 결합된 제 1 링크와, 종동치차의 회전에 연동 회전하는 픽업치차와, 일단은 종동치차의 회전축에 회동 가능하게 설치되며 타단은 픽업치차의 회전축에 각각 결합된 제 2 링크와, 픽업치차와 동축 결합되며 용지의 상면을 가압한 상태에서 회전함으로써 용지를 한 장씩 프린터 본체의 내부로 급지하는 픽업롤러와, 일단은 픽업롤러의 회전축에 결합되며 타단은 프린터 본체의 일측에 회동 가능하게 설치된 지지암을 포함한다. 본 발명에 의하면 용지적재높이의 변화에 따른 용지접촉각의 변화가 최소화되어 급지에러가 발생하지 않게 된다.

Description

프린터의 급지장치{Paper feeding device for printer}
본 발명은 프린터의 급지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동보상수단을 구비한 프린터의 급지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 프린터에는 프린터 본체에 고정되어 용지를 공급하는 프린터의 급지장치가 구비된다.
프린터의 급지장치는 급지카세트에 적재된 용지를 인쇄신호에 따라 한 장씩 순차적으로 프린터 본체 내부로 공급하게 된다. 용지의 공급은 고무재질로 이루어진 롤러에 수직력을 가하여 용지와 상기 롤러사이의 마찰력을 발생시킴으로써 이루어진다. 그런데, 용지가 프린터 본체로 급지되어 용지의 적재 높이가 낮아짐에 따라 상기 수직력이 변동하게 되고, 마찰력도 따라서 변동하기 때문에 용지의 공급이 원할하게 이루어지지 않게 되므로 수직력의 변동이 일정 범위내에 있도록 할 필요가 있다.
도 1은 상기의 수직력을 보상할 수 있는 자동보상수단을 구비한 종래기술에의한 프린터의 급지장치의 개략적인 구성도를 나타내고 있다. 도 2는 용지가 최대로 적재된 경우와 마지막 용지를 공급할 경우에 자동보상수단이 용지와 이루는 각, 즉 용지접촉각의 변화를 보여주고 있다. 도면을 참조하면, 용지접촉각은 최대 적재시 각 β1에서 한 장만 남은 경우 각 β2로 변화한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 프린터의 급지장치는 구동원(도시되지 않음)회전토크를 전달하는 픽업축(11), 픽업롤러(15)가 마련된 자동보상수단(10), 용지(30)를 수납하는 급지카세트(20), 및 용지(30)의 급지방향으로 상기 급지카세트(20)의 일측에 설치되어 용지(30)를 분리하는 분리벽(23)을 포함하여 구성된다.
자동보상수단(10)은 링크(12)위에 조립된 4개의 동일 치차(13a,13b,13c,13d)로 이루어 진 치차열로써, 일단의 제1치차(13a)는 픽업축(11)의 회전토크(T)을 픽업롤러(15)로 전달할 수 있으며, 또한 용지(30)가 급지되어 적재 높이가 낮아지게 되면 그에 따라 픽업롤러(15)의 접촉위치도 변동할 수 있도록 회동 가능하게 픽업축(11)에 조립되어 있다. 타단의 제4치차(13d) 축에는 픽업롤러(15)가 동축 결합되어 픽업축(11)의 회전에 연동 회전한다.
프린터의 급지장치의 동작을 설명하면, 프린터 본체에 설치된 구동원(도시되지 않음)에 의해 픽업축(11)이 회전하면 제1치차(13a)가 회전하고 이에 의해 제2, 제3의 치차(13b,13c)가 회전하여 제4치차(13d)에 동력을 전달하게 된다. 제4치차(13d)의 치차축에는 픽업롤러(15)가 조립되어 있어 제4치차(13d)가 회전하면 픽업롤러(15)도 연동하여 회전하게 된다. 픽업롤러(15)가 회전하면 픽업롤러(15)와 용지(30) 사이의 마찰력에 의해 급지카세트(20)의 상측에 적재된용지들이 공급방향으로 전진하게 되고, 분리벽(23)에 의해 맨 위에 놓인 용지 1장만이 분리되어 프린터 본체 내부로 공급된다.
용지가 1장씩 낱장으로 분리되기 위해서는 다음 조건을 만족해야 한다.
Fpick> Ffric> Fd> Fdouble
여기서, Fpick은 픽업롤러(15)의 회전에 의한 급지력이며, Ffric은 픽업롤러(15)와 용지(30)의 마찰에 의한 용지의 이송력이며, Fd는 낱장분리를 위한 분리벽(23)에 의해 발생하는 용지 선단의 저항력이고, Fdouble은 첫장이 아닌 2번째 용지가 급지되려는 이송력이다.
먼저, Fpick은 다음식과 같이 계산된다.
Fpick= T/r
여기서, T는 픽업롤러(15)의 회전토크이며, r은 픽업롤러(15)의 반지름이다.
다음으로, Ffric은 다음식과 같이 계산된다.
Ffric= μrollx Ntotal
여기서, μroll은 용지(30)와 픽업롤러(15)와의 마찰계수, Ntotal은픽업롤러(15)가 용지(30)를 가압하는 최대수직력이다.
끝으로, Fdouble은 다음식과 같이 계산된다.
Fdouble= μpaperx Ntotal
여기서, μpaper는 용지와 용지 사이의 마찰계수, Ntotal은 픽업롤러(15)가 용지(30)를 가압하는 최대수직력이다.
이상의 수학식 2 내지 수학식 4에서와 같이, Fpick과 Fd는 픽업축(11)의 회전토크(T), 픽업롤러(15)의 반지름(r), 분리벽(23), 용지(30)의 종류가 결정되면 용지의 적재 높이(h)와 무관하게 일정하므로 상수로 취급할 수 있으나, Ffric과 Fdouble은 용지의 적재높이(h)에 따라 그 값이 변화하는 Ntotal의 함수이므로 변수로 취급한다. 따라서, Ntotal의 값에 따라 수학식 1의 만족여부가 결정된다.
Ntotal은 픽업롤러(15)가 용지(30)를 가압하는 수직력이므로 다른 말로 픽업롤러(15)에 작용하는 수직력이라고 표현할 수 있다.
한편, Ntotal은 다음식과 같이, 픽업롤러(15)의 회전토크에 의한 수직력 NR, 자동보상수단의 링크(12)의 작용에 의한 수직력 NA, 자동보상수단(10) 전체의 자중에 의한 수직력 NW의 합으로 이루어 진다.
Ntotal= NR+ NA+ NW
여기서, 픽업롤러(15)의 회전토크(T)에 의한 수직력 NR은 Fd> Ffric가 되어 급지가 멈추게 되는 순간, 픽업롤러(15)의 회전토크가 수직력을 증가시키는 방향으로 작용하며, 그 최대치는 도 3a를 참조하면, 다음의 식에 의해 산출된다.
여기서, T는 픽업롤러(15)의 회전토크, r은 픽업롤러(15)의 반지름이고, β는 용지접촉각이다.
또한, 자동보상수단의 링크(12)의 작용에 의한 수직력 NA는 역시 픽업롤러(15)에 의한 이송력 Ffric이 급지저항력 Fd과 평형을 이루어 회전을 멈춘 상태에서 발생하며, 그 최대치는 도 3b를 참조하면, 다음의 식에 의해 산출된다.
여기서, L은 자동보상수단의 링크(12)의 길이, T는 픽업롤러(15)의 회전토크, β는 용지접촉각이다.
자동보상수단(10)의 자중에 의한 수직력 NW는 도 3c를 참조하면, 다음의 식에 의해 산출된다.
여기서, W는 자동보상수단(10) 전체의 자중, D는 제1치차(13a)의 중심으로 부터 자동보상수단(10)의 무게중심까지의 거리, L은 자동보상수단의 링크(12)의 길이이다.
따라서, 상기의 수학식 6 내지 수학식 8을 상기 수학식 5에 대입하면, 상기 수학식 5는 다음과 같이 표시된다.
Ntotal은 급지저항 발생시 픽업롤러(15)에 작용하는 최대 수직력으로 수학식 1의 조건을 만족할 때까지 작용한다. 그러나, 실제 대부분의 정상 급지동작에서는 이 최대 수직력이 작용하기 이전에 용지가 진행한다. 그러다가 자중에 의한 수직력(NW)에 의한 픽업롤러(15)의 마찰에 의한 이송력(Ffric)이 급지저항력(Fd)을 넘지 못하게 되면, NR, NA가 작용하여 자동으로 수직력이 점점 증가하게 되고, 수직력이 증가하면 수학식 3에 의해 마찰에 의한 이송력(Ffric)이 증가하게 되므로 결국 수학식 1의 조건을 만족하게 되어 용지가 진행하게 된다.
상기 수학식 9로부터 픽업롤러(15)의 반경 r과 링크(12)의 길이 L을 약 1:5로 설정하면, 용지접촉각 β과 수직력 Ntotal의 관계는 도 4의 그래프와 같은 추세를 보이며, 약 45도 부근에서 최대치를 나타낸다.
탑재된 용지(30)의 가장 위에 있는 한 장의 용지만이 급지되게 하기 위해서는 수학식 1에서 알 수 있는 바와 같이, 픽업롤러(15)에 의한 첫 장의 급지이송력 Ffric과 두번째장 이하의 용지가 급지방향으로 이동되려는 힘, 즉 Fdouble의 사이에 적정한 힘을 선정하여 급지방향으로 진행을 방해하는 저항력 Fd가 작용하도록 하여야 한다.
그런데, 프린터 본체 내부로 용지(30)의 공급이 계속되어 용지의 적재높이(h)가 점차로 낮아지면 자동보상수단의 링크(12)와 용지(30)가 이루는 용지접촉각(β)이 변하게 된다. 즉, 도 2에서 나타낸 바와 같이 용지접촉각은 각 β1에서 각 β2로 변한다.
용지접촉각의 변화량 Δθ(=β2 - β1)는 1)용지 적재높이 h에 비례하고, 2)링크의 길이 L에 반비례하며, 3)용지접촉각 초기설정치 β1 또는 β2에 비례한다.
참고로 도 2에서 β2가 0°~ 90°까지 변할 때, 용지접촉각의 변화량 Δθ는에서으로 큰 폭으로 변하게 된다. 따라서, 일반적으로 β2는 약 7°~ 15°가 되도록 설정한다.
그러나, 이와 같은 용지접촉각의 범위에서는 도 4의 그래프에서 보는 바와 같이 β1과 β2에서 급격한 수직력의 변화를 수반하기 때문에, 급지카세트(20)에최대의 용지(30)가 적재된 경우 첫장의 용지를 급지할 때와 마지막 용지를 급지할 때의 수직력 Ntotal의 차이가 커서 전술한 수학식 1을 만족시키지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, Ffric과 Fdouble의 변화가 커서 수학식 1을 만족시키지 못하여 급지불능이나 두장 이상이 급지되는 급지에러가 발생하게 되는 문제점이 있다.
또한, 전술한 급지저항력 Fd는 용지의 종류 즉, 용지의 강성(stiffness)에 따라 각각 다르게 작용하기 때문에, Ffric과 Fdouble의 변화가 크면 다양한 종류의 용지에 대해 수학식 1을 만족시킬 수 없게 되어 급지에러가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 용지의 적재 높이에 따라 픽업롤러에 작용하는 수직력의 변화량을 최소화함으로써 급지에러가 발생되지 않도록 하고, 다양한 종류의 용지를 사용하는 경우에도 급지에러의 발생 가능성이 적은 프린터의 급지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 의한 프린터의 급지장치를 나타낸 개략적인 구성도,
도 2는 종래기술에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 용지의 적재 높이에 따른 용지접촉각의 변화를 보여주는 도면,
도 3a는 종래기술에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 픽업롤러의 회전토크에 의해 픽업롤러에 작용하는 수직력을 설명하기 위한 간략도,
도 3b는 종래기술에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 자동보상수단의 링크에 의해 픽업롤러에 작용하는 수직력을 설명하기 위한 간략도,
도 3c는 종래기술에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 자동보상수단의 자중에 의해 픽업롤러에 작용하는 수직력을 설명하기 위한 간략도,
도 4는 종래기술에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 용지접촉각의 변화와 수직력과의 관계를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명에 의한 프린터의 급지장치를 나타내는 정면도,
도 6은 본 발명에 의한 프린터의 급지장치의 자동보상수단을 나타내는 사시도,
도 7a는 본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 급지카세트에 용지가 최대로 적재된 경우의 용지접촉각을 나타내는 도면,
도 7b는 본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 급지카세트의 마지막 용지를 급지하는 경우의 용지접촉각을 나타내는 도면,
도 8a는 본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 제 1 링크의 회전에 의해 픽업롤러에 작용하는 수직력을 설명하기 위한 간략도,
도 8b는 본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 제 2 링크의 회전에 의해 픽업롤러에 작용하는 수직력을 설명하기 위한 간략도,
도 8c는 본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 픽업롤러의 회전토크에 의해 픽업롤러에 작용하는 수직력을 설명하기 위한 간략도,
도 8d는 본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 자동보상수단의 자중에 의해 픽업롤러에 작용하는 수직력을 설명하기 위한 간략도,
도 9는 본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 용지접촉각과 수직력과의 관계를 나타내는 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10; 자동보상수단11; 픽업축
13a,13b,13c,13d; 치차15; 픽업롤러
20; 급지카세트23; 분리벽
30; 용지40; 자동보상수단
41; 픽업축42; 제 1 링크
43; 제 1 링크조립체43a; 구동치차
43b,43c; 제1 및 제2연결치차43d; 종동치차
44; 종동치차축45; 제 2 링크조립체
45a; 부구동치차45b; 아이들치차
45c; 픽업치차46; 제 2 링크
47; 픽업롤러49; 지지암(Arm)
β; 용지접촉각
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프린터의 급지장치는, 다수매의 용지가 적층된 급지카세트와, 구동원과, 상기 구동원에 의해 회전 구동되는 구동치차와, 상기 구동치차의 회전에 연동 회전하는 종동치차와, 일단은 상기 구동치차의 회전축에 회동 가능하게 설치되며 타단은 상기 종동치차의 회전축에 결합된 제 1 링크와, 상기 종동치차의 회전에 연동 회전하는 픽업치차와, 일단은 상기 종동치차의 회전축에 회동 가능하게 설치되며 타단은 상기 픽업치차의 회전축에 각각 결합된 제 2 링크와, 상기 픽업치차와 동축 결합되며 상기 용지의 상면을 가압한 상태에서 회전함으로써 상기 용지를 한 장씩 프린터 본체의 내부로 급지하는 픽업롤러와, 일단은 상기 픽업롤러의 회전축에 결합되며 타단은 상기 프린터 본체의 일측에 회동 가능하게 설치된 지지암을 포함하고 있다.
또한, 상기 구동치차와 상기 종동치차 사이에는, 상기 구동치차의 회전토크를 상기 종동치차에 전달하는 복수개의 연결치차가 개재되어 있고, 상기 종동치차와 상기 픽업치차 사이에는, 상기 종동치차의 회전토크를 상기 픽업치차에 전달하는 아이들치차가 개재되어 있다.
또한, 상기 픽업치차, 상기 연결치차, 상기 종동치차, 상기 아이들치차 및 상기 픽업치차는 동일한 형상으로 형성되어 있다.
또한, 상기 급지카세트의 급지측 일단에 설치되어, 상기 용지의 선단과 접촉하는 분리벽을 더 포함하며, 상기 분리벽은 그 상단이 급지방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 프린터의 급지장치에 대하여 설명한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프린터의 급지장치는 제 1 링크조립체(43), 제 2 링크조립체(45), 픽업롤러(47), 지지암(49) 및 급지카세트(20)를 포함하여 구성된다.
제 1 링크조립체(43)는 제 1 링크(42) 위에 조립된 4개의 동일한치차(43a,43b,43c,43d)로 이루어진 치차열로 되어 있으며, 일단의 구동치차(43a)가 픽업축(41)에 결합되어 있어 픽업축(41)이 회전하면 함께 회전하여 제1 및 제2 연결치차(43b,43c)을 통하여 종동치차(43d)에 회전토크를 전달하게 된다.
본 실시예에서는 제 1 링크조립체(43)에 2개의 연결치차(43b,43c)가 사용되었으나 연결치차는 반드시 2개로 제한되는 것이 아니며, 프린터의 크기 등에 따라 적당한 수의 연결치차를 설치할 수 있다.
픽업축(41)은 프린트 본체에 설치된 구동원(도시되지 않음)에 연결되어 구동원의 동력을 구동치차(43a)에 전달한다. 제 1 링크(42)는 픽업축(41)인 구동치차의 축에 회동 가능하도록 설치되어 있어, 급지가 계속되어 용지(30)의 적재 높이가 낮아짐에 따라 픽업축(41)을 중심으로 하향으로 선회하게 된다.
제 2 링크조립체(45)는 제 2 링크(46) 위에 조립된 3개의 동일한 치차(45a,45b,45c)로 이루어진 치차열이며, 일단에 있는 부구동치차(45a)가 제 1 링크(42)의 타단에 설치된 종동치차(43d)의 축(44)과 동축상에 일정 거리 이격되어 설치되어 있다. 따라서 제 1 링크조립체(43)의 종동치차(43d)가 회전하면 제 2 링크조립체(45)의 부구동치차(45a), 아이들치차(45b)를 통하여 픽업치차(45c)가 회전하게 된다.
제 2 링크(46)는 제 1 링크조립체(43)의 종동기어축(44)에 회동 가능하도록 설치되어 있으며, 제 1 링크(42)와 마찬가지로 용지(30)의 적재높이(h)에 따라 종동기어축(44)을 중심으로 하향으로 선회하게 된다.
본 실시예에서는 제 2 링크조립체(45)에 1개의 아이들치차(45b)가 사용되었으나, 아이들치차(45b)가 반드시 1개로 한정되는 것은 아니다. 제 1 링크조립체(43)의 연결치차와 마찬가지로 프린터의 크기 등에 따라 적당한 수의 아이들치차를 설치할 수 있다.
픽업롤러(47)는 제 2 링크(46)의 타단인 픽업치차(45c)와 동축(48)상에 이격되어 조립되어 있어 제 2 링크의 픽업치차(45c)가 회전하면 픽업롤러(47)도 같이 회전하게 된다.
지지암(49)은, 일단은 프린터 본체의 일측에 마련된 선회축(50)을 중심으로 회동 가능하도록 설치되어 있고, 타단은 상기 픽업롤러의 회전축(48)에 회동 가능하도록 설치되어 있다. 따라서 용지(30)가 프린터 본체로 급지됨에 따라 적재 높이 (h)가 낮아지면 이에 따라 지지암(49)도 일단의 선회축(50)을 중심으로 하향 선회하게 되고, 지지암(49)의 타단에 선회 가능하도록 설치된 픽업롤러(47)도 지지암(49)의 선회축(50)을 중심으로 회동하여 낮아지기 때문에 용지(30) 상측에 수직력을 계속적으로 가할 수 있게 된다.
즉, 급지가 계속되어 용지(30)의 적재 높이(h)가 점점 낮아지더라도, 제 1 링크(42)와 제 2 링크(46) 및 지지암(49)의 조합에 의해 픽업롤러(47)가 용지(30)를 계속하여 가압할 수 있게 된다.
급지카세트(20)는 픽업롤러(47)의 하측에 설치되며, 다수매의 용지(30)를 적재한다.
분리벽(23)은 상기 급지카세트(20)의 급지방향에 설치되며 용지(30)가 적재되는 바닥면과 둔각을 이루도록 설치되어 있다.
본 실시예에서는 제 1 링크조립체(43)와 제 2 링크조립체(45)에서 치차열에 의한 동력의 전달을 하도록 하였으나, 다른 실시예로서 동력전달을 치차열이 아닌 타이밍 풀리와 벨트로 행하는 프린터의 급지장치를 구성할 수 있다. 즉, 구동치차(43a)와 종동치차(43d)에 타이밍 풀리를 사용하고 타이밍 벨트로 양 풀리를 연결하여 동력전달을 한다. 부구동치차(45a)와 픽업치차(45c)의 경우도 동일하게 구성한다.
또 다른 실시예로서, 본 실시예의 치차 대신에 마찰차를 사용하여 동력전달을 하는 프린터 급지장치를 구성할 수 있다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 프린터의 급지장치의 작용을 설명한다.
프린터 본체에 설치된 구동원(도시되지 않음)으로부터 동력을 전달 받아 픽업축(41)이 회전하면 픽업축(41)에 설치된 제 1 링크조립체(43)의 구동치차(43a)가 동시에 회전하기 시작한다. 구동치차(43a)의 회전은 치차열을 이루는 제1, 제2 연결치차(43b,43c)를 통해 종동치차(43d)를 회전시킨다. 종동치차(43d)가 회전하면, 종동치차(43d)와 동일 축(44)상에 설치되어 있는 제 2 링크의 부구동치차(45a)도 회전하게 된다. 부구동치차(45a)의 회전은 치차열을 이루는 아이들치차(45b)를 통해 픽업치차(45c)에 전달되어 픽업치차(45c)도 회전하게 된다. 픽업치차(45c)가 회전하면, 픽업치차(45c)와 동일 축(48)상에 설치되어 있는 픽업롤러(47)도 회전하게 된다.
픽업롤러(47)가 회전하면 픽업롤러(47)와 용지(30) 사이의 마찰력에 의해 급지카세트(20)의 상측에 적재된 용지들이 공급방향으로 전진하게 되고, 분리벽(23)에 의해 맨 위에 놓인 용지 1장만이 분리되어 프린터 본체 내부로 공급된다.
이 때, 용지가 1장씩 낱장으로 분리되기 위해서는 상술한 수학식 1 즉,
Fpick> Ffric> Fd> Fdouble을 만족해야 한다.
여기서, Fpick은 픽업롤러(15)의 회전에 의한 급지력이며, Ffric은 픽업롤러(15)와 용지(30)의 마찰에 의한 용지의 이송력이며, Fd는 낱장분리를 위한 분리벽(23)에 의해 발생하는 용지 선단의 저항력이고, Fdouble은 첫장이 아닌 2번째 용지가 급지되려는 이송력이다.
그런데, 상기에서 설명한 바와 같이 픽업롤러(47)의 회전토크에 의한 급지력 Fpick과 급지저항력 Fd는 구동원의 회전토크, 픽업롤러(47)의 반지름과 용지(30)의 강성에 따라 정해지기 때문에, 용지(30)의 적재 높이(h)가 낮아져도 일정한 값을 유지하나, 픽업롤러(47)와 용지(30)의 마찰에 의한 용지이송력 Ffric과 2번째 용지의 이송력 Fdouble은 픽업롤러(15)가 용지(30)를 가압하는 수직력 Ntotal이 변하면 따라서 변하는 변수로 작용한다. 따라서 본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서 용지(30)의 적재 높이(h)가 낮아지는 경우, 픽업롤러(47)가 용지(30)를 가압하는 수직력 Ntotal의 변화를 살펴볼 필요가 있다.
급지카세트(20)에 최대로 적재된 용지(30)는 인쇄가 계속됨에 따라 적재 높이(h)가 낮아지게 된다. 이에 따라 제 1 링크(42)는 픽업축(41)을 기준으로 반시계방향으로, 제 2 링크(46)는 종동치차축(44)을 기준으로 시계방향으로, 지지암(49)은 프린터 본체의 일측에 설치된 선회축(50)을 중심으로 반시계방향으로 각각 회동하게 된다.
도 7a를 참조하면, 각 A1은 픽업축(41)의 중심을 지나며 급지카세트(20)의 바닥면과 평행한 평면과 제 1 링크(42)가 이루는 제1링크각이고, 각 B1은 제 1 링크(43)의 종동치차축(44)의 중심을 지나며 급지카세트(20)의 바닥면과 평행한 평면과 제 2 링크(46)가 이루는 제2링크각이며, 각 β1은 픽업롤러축(48)의 중심을 지나며 급지카세트(20)의 바닥면과 평행한 평면과 지지암(49)이 이루는 각, 즉 용지접촉각으로서 초기 설정값이다. 또한, h는 급지카세트(20)에 용지(30)를 최대로 적재하였을 경우의 용지(30)의 적재 높이이고, L1은 제 1 링크(42)의 길이로서 구동치차(픽업축,41)의 중심과 종동치차축(44)의 중심 간의 거리이다. L2는 제 2 링크(46)의 길이로 종동치차(43d, 또는 부구동치차(45a))의 중심과 픽업치차(45c)의 중심 간의 거리이고, L은 지지암(49)의 길이로 프린터 본체에 설치된 일단의 선회축(50) 중심과 픽업롤러축(48)의 중심 간의 거리이다. T는 구동원이 전달하는 회전토크를 표시한다.
도 7b를 참조하면, 각 A2, B2, β2는 도 7a의 각 A1, B1, β1에 대응하는 각으로 마지막 용지를 공급할 경우의 각도를 나타낸다.
본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서, 픽업롤러(47)가 용지(30)를 가압하는 수직력 Ntotal은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Ntotal= NL1+ NL2+ NR+ NW
여기서, NL1은 제 1 링크(42)의 회전에 의해 발생하는 수직력이며, NL2는 제 2 링크(46)의 회전에 의해 발생하는 수직력이며, NR은 픽업롤러(47)의 회전토크에 의하여 발생하는 수직력이며, NW는 자동보상수단(40)의 자중에 의해 발생하는 수직력이다.
먼저, NL1은 도 8a를 참조하면, 다음식으로 계산할 수 있다.
여기서, L1은 제 1 링크(42)의 길이이고, T는 구동원의 회전토크, A2는 픽업축(41)의 중심을 지나며 급지카세트(20)의 바닥면과 평행한 평면과 제 1 링크(42)가 이루는 제1링크각이다.
다음으로, 제 2 링크(46)의 회전에 의해 발생하는 수직력 NL2는 도 8b를 참조하면, 다음의 식으로 계산할 수 있다.
여기서, L2는 제 2 링크(46)의 길이, T는 구동원의 회전토크, B2는 제 1 링크(42)의 종동치차축(44)의 중심을 지나며 급지카세트(20)의 바닥면과 평행한 평면과 제 2 링크(46)가 이루는 제2링크각이다.
또한, 픽업롤러(47)의 회전토크에 의하여 발생하는 수직력 NR는 도 8c를 참조하면, 다음의 식으로 산출된다.
여기서, T는 구동원의 회전토크, r은 픽업롤러(47)의 반지름, β는 용지접촉각이다.
마지막으로, NW는 자동보상수단(40), 즉 제 1 링크조립체(43), 제 2 링크조립체(45), 지지암(49) 및 픽업롤러(47)의 자중에 의한 수직력으로, 도 8d를 참조하면 자동보상수단(40)의 무게중심이 용지접촉각β의 변화에 따라 거의 수직으로 승강한다고 볼 수 있으므로, 거의 일정한 값을 갖는 상수로 취급할 수 있다.
따라서, 용지(30)의 잔량에 따른 픽업롤러(47)가 용지(30)를 가압하는 수직력 Ntotal의 변화추세는, 수학식 10에서 거의 일정한 값을 갖는 자동보상수단(40)의 자중에 의한 수직력 NW를 생략하여 간단히 나타낼 수 있다.
NW를 생략한 픽업롤러(47)가 용지(30)를 가압하는 수직력 Ntotal을 NΣ라 하면, NΣ는 다음식으로 표현할 수 있다.
여기서, T는 픽업롤러(47)의 회전토크, L1은 제 1 링크(42)의 길이, L2는 제 2 링크(46)의 길이, r은 픽업롤러(47)의 반지름, A는 제1링크각, B는 제2 링크각, β는 용지접촉각이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 곡선①은 용지접촉각 β의 변화에 따른 수직력 NΣ의 변화추세를, 곡선②는 제 2 링크(46)에 의해 픽업롤러(47)에 작용하는 수직력의 변화추세를, 곡선③은 제 1 링크(42)에 의해 픽업롤러(47)에 작용하는 수직력의 변화추세를, 곡선④는 픽업롤러(47)의 회전토크에 의해 픽업롤러(47)에 작용하는 수직력의 변화추세를 나타낸다. 곡선①은 곡선②, 곡선③, 곡선④의 합으로 구할 수 있다.
도 9의 그래프는 수학식 14에서 수직력 NΣ의 변화를 보기 위하여 제 1 링크(42)의 길이(L1)와 제 2 링크(46)의 길이(L2) 및 픽업롤러(47)의 반지름(r)의 비가 일정한 값 즉, L1:L2:r = 3:2:1.5 정도의 비를 갖도록 하고, 제 1 및 제 2 링크조립체(43,45)를 구성하는 치차는 동일한 치차를 사용하여 회전토크 T가 일정하게 작용하도록 하여 얻어진 결과이다. 또한, 지지암(49)과 용지(30)가 이루는 각인 용지접촉각 β의 변화량은 제1링크각 A 또는 제2링크각 B의 변화량의 2배 정도의 각도가 되도록 설정한 조건에서 구한 것이다.
도 9에 도시된 곡선①을 참조하면, 일반적으로 적용되는 용지접촉각(β)의범위인 약 7°~ 15°범위에서 픽업롤러(47)에 작용하는 수직력 NΣ의 변화추세는 거의 일정한 것을 알 수 있다. 이처럼 수직력 NΣ의 변화추세가 일정한 것은 용지높이의 변화에 따는 수직력의 변화가 제 1 링크(42), 제 2 링크(46), 지지암(49) 간에 서로 상쇄되도록 구성되었기 때문이다. 이는 종래 기술에 의한 프린터 급지장치의 픽업롤러(15)에 작용하는 수직력의 변화를 도시한 도 4의 그래프와 비교하면 명백히 알 수 있다.
즉, 도 4의 그래프를 참조하면, β1과 β2에서 프린터 급지장치의 픽업롤러(15)에 작용하는 수직력 Ntotal의 차이가 크기 때문에, 급지카세트(20)에 최대의 용지(30)가 적재된 경우 첫장의 용지를 급지할 때와 마지막 용지를 급지할 때 전술한 수학식 1즉, Fpick> Ffric> Fd> Fdouble을 만족시키지 못하는 경우가 발생할 수 있었다.
그러나, 도 9의 곡선ⓛ을 참조하면, 본 발명에 의한 프린터의 급지장치에 있어서는 용지접촉각 β가 약 7°~ 15°범위에서 변화할 때, 픽업롤러(47)에 작용하는 수직력 NΣ가 비교적 고르게 작용하므로, 수학식 1 즉, Fpick> Ffric> Fd> Fdouble을 만족할 수 있다.
또한, Ffric과 Fdouble의 변화량이 적기 때문에 다양한 종류의 용지를 사용하여도 수학식 1을 만족할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 프린터의 급지장치는, 급지의 계속에 의한 용지적재높이의 변화에 따른 용지접촉각의 변화량을 최소함으로써 프린터의 급지장치의 픽업롤러에 작용하는 수직력의 변화를 최소화하여 급지에러가 발생되지 않도록 하고, 다양한 종류의 용지를 사용하는 경우에도 급지에러가 발생하는 경우가 감소되는 장점이 있다.

Claims (19)

  1. 다수매의 용지가 적층된 급지카세트;
    구동원;
    상기 구동원에 의해 회전 구동되는 구동치차;
    상기 구동치차의 회전에 연동 회전하는 종동치차;
    일단은 상기 구동치차의 회전축에 회동 가능하게 설치되며, 타단은 상기 종동치차의 회전축에 결합된 제 1 링크;
    상기 종동치차의 회전에 연동 회전하는 픽업치차;
    일단은 상기 종동치차의 회전축에 회동 가능하게 설치되며, 타단은 상기 픽업치차의 회전축에 각각 결합된 제 2 링크;
    상기 픽업치차와 동축 결합되며, 상기 용지의 상면을 가압한 상태에서 회전함으로써 상기 용지를 한 장씩 프린터 본체의 내부로 급지하는 픽업롤러;
    일단은 상기 픽업롤러의 회전축에 결합되며, 타단은 상기 프린터 본체의 일측에 회동 가능하게 설치된 지지암;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동치차와 상기 종동치차 사이에는, 상기 구동치차의 회전토크를 상기 종동치차에 전달하는 연결치차가 개재된 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결치차는 복수개인 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 종동치차와 상기 픽업치차 사이에는, 상기 종동치차의 회전토크를 상기 픽업치차에 전달하는 아이들치차가 개재된 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 링크와 상기 제 2 링크는 상기 종동치차의 회전축을 중심으로 상호 소정 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 픽업치차, 상기 연결치차, 상기 종동치차, 상기 아이들치차 및 상기 픽업치차는 동일한 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 링크의 길이는 상기 제 2 링크의 길이 보다 긴 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 링크의 길이는 상기 픽업롤러의 반지름 보다 큰 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 링크의 길이와, 상기 제 2 링크의 길이와, 상기 픽업롤러의 반지름은 3 : 2 : 1.5의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 용지의 급지가 진행됨에 따라서, 상기 픽업롤러가 상기 용지의 상면을 가압하는 수직력은 다음의 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치:
    여기서, NΣ는 상기 픽업롤러가 상기 용지의 상면을 가압하는 수직력이며,
    T는 상기 픽업롤러의 회전토크이며,
    L1은 상기 제 1 링크의 길이이며,
    L2는 상기 제 2 링크의 길이이며,
    r은 상기 픽업롤러의 반지름이며,
    A는 상기 제 1 링크가 상기 용지 상면과 이루는 제1링크각이며,
    B는 상기 제 2 링크가 상기 용지 상면과 이루는 제2링크각이며,
    β는 용지접촉각이다.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 용지접촉각의 변화량은 상기 제1링크각 또는 상기 제2링크각의 변화량의 대략 2 배인 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 용지접촉각의 변화량은 대략 7°∼ 15°인 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 급지카세트의 급지측 일단에 설치되어, 상기 용지의 선단과 접촉하는 분리벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 분리벽은 그 상단이 급지방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  15. 제 1 항내지 제 14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 종동치차와 동축 결합되며, 상기 픽업치차와 치합되는 부구동치차를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터의 급지장치.
  16. 본체;
    다수매의 용지가 적층된 급지카세트;
    구동원;
    상기 구동원에 의해 회전 구동되는 구동치차;
    상기 구동치차의 회전에 연동 회전하는 종동치차;
    일단은 상기 구동치차의 회전축에 회동 가능하게 설치되며, 타단은 상기 종동치차의 회전축에 결합된 제 1 링크;
    상기 종동치차의 회전에 연동 회전하는 픽업치차;
    일단은 상기 종동치차의 회전축에 회동 가능하게 설치되며, 타단은 상기 픽업치차의 회전축에 각각 결합된 제 2 링크;
    상기 픽업치차와 동축 결합되며, 상기 용지의 상면을 가압한 상태에서 회전함으로써 상기 용지를 한 장씩 상기 본체의 내부로 급지하는 픽업롤러;
    일단은 상기 픽업롤러의 회전축에 결합되며, 타단은 상기 본체의 일측에 회동 가능하게 설치된 지지암;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 급지카세트의 급지측 일단에 설치되어, 상기 용지의 선단과 접촉하는 분리벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 분리벽은 그 상단이 급지방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 프린터.
  19. 제 16항내지 제 18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 종동치차와 동축결합되며, 상기 픽업치차와 치합되는 부구동치차를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터.
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