KR20060014974A - 픽업롤러 및 이를 구비한 화상형성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 용지와 접촉 회전하며 그 용지를 픽업하는 것으로, 용지와 접촉하는 표면에는 용지의 두께에 의해 가압되면 그 내경이 확장되는 홀(hole)이 형성된 픽업롤러를 제공한다.
또한, 본 발명은, 용지에 화상을 인쇄하는 인쇄유니트와, 상기 인쇄유니트로 이송할 용지를 픽업하는 용지픽업유니트를 구비한 화상형성장치를 제공하며, 상기 화상형성장치의 용지픽업유니트는 상술한 특징을 갖는 픽업롤러를 구비한다.

Description

픽업롤러 및 이를 구비한 화상형성장치{Pick-up roller and image forming apparatus with the same}
도 1은 종래의 용지픽업유니트의 일 예를 보인 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 종래의 픽업롤러 표면 패턴의 예들을 보인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치를 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 픽업롤러 표면 패턴의 바람직한 실시예들을 보인 평면도이다.
도 8 및 도 9는 도 5의 픽업롤러의 일부분을 확대 도시한 단면도로서, 도 8은 용지와 접촉하기 전 상태를, 도 9는 용지와 접촉한 상태를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ...화상형성장치 110 ...현상장치
115 ...감광매체 117 ...현상롤러
119 ...공급롤러 125 ...전사롤러
127 ...광주사장치 130 ...정착장치
140 ...용지정렬장치 150 ...용지픽업유니트
170 ...픽업롤러 172 ...홀(hole)
본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용지와의 접착력이 향상되도록 구조가 개선된 픽업롤러와, 이를 구비한 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로 프린터나 복사기와 같은 화상형성장치에는, 다수매의 용지를 수납하고 그 수납된 용지를 낱장씩 픽업하여 화상형성장치 본체의 내부로 공급하기 위한 용지픽업유니트가 구비된다. 도 1에는 종래의 용지픽업유니트의 일 예가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 용지픽업장치(10)는 화상형성장치 본체(미도시)에 착탈 가능하게 장착되는 급지카세트(미도시)에 힌지(14) 결합되며 용지(P)가 적재되는 녹업플레이트(knock-up plate, 12)와, 상기 녹업플레이트(12)를 상향으로 탄성 바이어스 하는 스프링(18)과, 화상형성장치 본체(미도시)에 마련되고 상기 녹업플레이트(12)의 위에 위치하는 픽업롤러(pick-up roller, 20)를 구비한다.
상기 픽업롤러(20)는, 상기 회전 동력을 전달하는 샤프트(28)에 체결되어 회전하며, 용지(P) 픽업을 위하여 보통 러버(rubber)로 된 표면부를 구비한다. 상기 픽업롤러(20)는 상기 샤프트(28)에 체결되는 내측부와, 용지(P)와 접촉하는 표면부가 분리 가능하게 결합되어 이루어질 수도 있고, 내측부와 표면부가 러버 재질로 일체로 형성된 것일 수도 있다.
상기 샤프트(28)에는 픽업롤러(20)를 가운데 두고 양측에 한 쌍의 캠(30)이 체결된다. 상기 캠(30)은 인쇄 대기 상태에서 녹업플레이트(12)의 양측을 눌러 용지(P)의 선단부를 픽업롤러(20)에서 이격되게 한다.
화상형성장치(미도시)에 인쇄명령이 입력되면, 샤프트(28)의 회전에 의해 픽업롤러(20)와 캠(30)이 화살표 방향으로 회전하고, 캠(30)에 의해 아래로 눌려있던 녹업플레이트(12)는 상기 캠(30)이 치워지면서 스프링(18)의 탄성에 의해 힌지(14)를 중심으로 회전하여 상기 힌지(14)에서 떨어져 있는 선단부가 상승한다. 이에 의해 녹업플레이트(12)에 적재된 용지(P)의 선단부가 회전하는 픽업롤러(20)에 접촉하고, 상기 픽업롤러(20) 표면부와의 마찰에 의해 픽업되어 화상형성장치 본체(미도시) 내부로 급지된다.
상기 픽업롤러(20)의 표면부는 용지(P)와의 마찰력을 크게 하기 위하여 다양한 방법으로 표면처리되어 있다. 도 2 내지 도 4에는 이와 같은 표면처리에 의해 형성된 종래 픽업롤러의 표면패턴의 예들이 도시되어 있다.
도 2에 도시된 표면패턴은 픽업롤러의 표면을 연마하여 물결 형태의 패턴을 형성한 것이다. 상기 물결 형태의 표면패턴은 패턴의 마모가 심하고, 물결 패턴에 먼지 등의 이물질이 부착되기 쉬워 표면의 마찰력 감소가 빨리 진행되므로, 용지픽업성능이 빨리 저하된다는 문제점이 있다.
도 3에 도시된 표면패턴은 물결 형태의 패턴을 용지의 진행방향에 대해 경사지게 형성한 것으로, 도 2에 도시된 표면패턴에 비해 패턴의 마모를 줄일 수는 있으나, 먼지 등의 이물질이 쉽게 부착되기 때문에 마찰력은 여전히 빨리 감소된다는 문제점이 있다.
도 4에 도시된 표면패턴은 일직선 형태의 패턴을 용지의 진행방향에 대해 수직하게 형성한 것으로, 먼지 등의 이물질이 잘 부착되지 않는다는 장점이 있으나, 상기 일직선 패턴과 용지의 진행방향이 수직하지 않으면 용지픽업성능이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용지픽업성능이 종래보다 오래 유지되는 픽업롤러 및 이를 구비한 화상형성장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 용지와 접촉 회전하며 그 용지를 픽업하는 것으로, 용지와 접촉하는 표면에는 용지의 두께에 의해 가압되면 그 내경이 확장되는 홀(hole)이 형성된 것을 특징으로 하는 픽업롤러를 제공한다.
바람직하게는, 상기 픽업롤러의 홀은 픽업롤러의 회전중심을 향하여 연장될 수 있다.
바람직하게는, 상기 픽업롤러의 용지와 접촉하는 표면은 푸아송비(Poisson's ratio)가 0.1 이상 0.49 이하인 소재로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 픽업롤러의 용지와 접촉하는 표면은 EPDM을 소재로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 픽업롤러의 홀은 복수 개가 마련되고, 상기 복수 개의 홀은 용지와 접촉하는 표면에 규칙적인 패턴으로 분포될 수 있다.
또한, 본 발명은, 용지에 화상을 인쇄하는 인쇄유니트와, 상기 인쇄유니트로 이송할 용지를 픽업하는 용지픽업유니트를 구비한 화상형성장치에 있어서,
상기 용지픽업유니트는, 용지와 접촉 회전하며 그 용지를 픽업하는 것으로, 용지와 접촉하는 표면에는 용지의 두께에 의해 가압되면 그 내경이 확장되는 홀(hole)이 형성된 픽업롤러를 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 픽업롤러의 홀은 픽업롤러의 회전중심을 향하여 연장될 수 있다.
바람직하게는, 상기 픽업롤러의 용지와 접촉하는 표면은 푸아송비(Poisson's ratio)가 0.1 이상 0.49 이하인 소재로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 픽업롤러의 용지와 접촉하는 표면은 EPDM을 소재로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 픽업롤러의 홀은 복수 개가 마련되고, 상기 복수 개의 홀은 용지와 접촉하는 표면에 규칙적인 패턴으로 분포될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 픽업롤러와, 이를 구비한 화상형성장치를 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치를 도시한 단면도이고, 도 6 및 도 7은 도 5의 픽업롤러 표면 패턴의 바람직한 실시예들을 보인 평면도이다. 도 8 및 도 9는 도 5의 픽업롤러의 일부분을 확대 도시한 단면도로서, 도 8은 용지와 접촉하기 전 상태를, 도 9는 용지와 접촉한 상태를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상형성장치(100)는 광(光) 주사에 의해 감광매체의 외주면에 형성된 정전잠상에 현상제인 토너를 공급하여 정전잠상을 가시(可視)화상으로 현상하고, 이를 다시 용지에 전사하고 융착시킴으로써, 원하는 화상을 인쇄하는 소위 전자사진방식 화상형성장치이다. 상기 화상형성장치(100)는 케이스(101)와, 상기 케이스 내부에 착탈 가능하게 장착되는 인쇄유니트인, 현상장치(110)와, 정착장치(130), 전사롤러(125), 및 광(光)주사장치(127)를 구비한다. 또한, 인쇄될 용지(P)를 픽업(pick-up)하는 용지픽업유니트(150)를 구비한다.
상기 현상장치(110)는 현상제인 토너를 수용하는 하우징(111)과, 그 내부에 광(光)주사에 의한 정전잠상을 형성하기 위한 감광매체(115)와, 상기 감광매체(115)를 대전시키기 위한 대전롤러(113)와, 감광매체(115)에 잔존하는 폐토너를 제거하는 폐토너 클리너(114)와, 상기 감광매체(115)의 외주면에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 감광매체(115)의 외주면에 화상을 현상하기 위한 현상롤러(117)와, 상기 현상롤러(117)의 표면에 부착되는 토너의 두께를 규제하는 규제블레이드(118), 및 상기 현상롤러(117)에 토너를 공급하기 위한 공급롤러(119)를 구비한다. 또한, 상기 하우징(111) 내부에는 토너를 굳지 않도록 요동시켜 주는 교반기(121)가 마련된다. 상기 현상장치(110)는 카트리지 형태로 되어 있어, 그 내부의 현상제가 모두 소모되면 새 것으로 교체된다.
상기 전사롤러(125)는 상기 감광매체(115)에 대향되어 접촉하도록 설치되어, 상기 감광매체(115)의 외주면에 현상된 가시(可視)화상이 전사롤러(125)와 감광매 체(115) 사이를 통과하는 용지(P)에 전사되도록 상기 용지(P)를 상기 감광매체(115) 쪽으로 가압한다.
상기 정착장치(130)는, 히트롤러(131), 및 그와 대향되게 위치하는 가압롤러(133)를 구비하여, 가시(可視)화상이 전사된 용지(P)가 히트롤러(131)와 가압롤러(133) 사이를 통과하면 열과 압력을 이용한 열압착에 의해 상기 가시화상이 용지(P)에 정착된다.
상기 용지픽업유니트(150)는 급지카세트(151)에 힌지 결합되고 인쇄될 용지(P)가 적재되는 녹업플레이트(knock-up plate, 153)와, 상기 급지카세트(151)가 화상형성장치(100)에 장착되었을 때 상기 녹업플레이트(153)의 선단부 위에 위치하며 화상형성장치(100) 내부의 구동모터(미도시)의 동력에 의해 회전하는 샤프트(165)와, 상기 샤프트(165)에 체결되어 회전하는 픽업롤러(pick-up roller, 170)를 구비한다. 또한, 상기 녹업플레이트(153)에 적재된 용지(P)의 선단부가 선택적으로 픽업롤러(170)와 접촉되도록 상기 픽업롤러(170)의 회전에 연계하여 녹업플레이트(153)를 승강시키는 승강수단을 구비한다. 상기 승강수단은, 녹업플레이트(153)를 상측으로 탄성 바이어스하는 스프링(157)과, 상기 샤프트(165)에 체결되어 픽업롤러(170)와 동시에 회전하는 캠(미도시)을 구비한다. 상기 캠은 픽업롤러(170)와 함께 회전하며 주기적으로 녹업플레이트(153)의 선단부를 눌러 상기 녹업플레이트(153)에 적재된 용지(P)와 픽업롤러(170)가 접촉하지 못하게 주기적으로 이격한다. 상기 녹업플레이트(153)의 선단부 앞에는 마찰패드(160)가 마련된다. 픽업롤러(170)에 의해 복수 장의 용지(P)가 픽업되더라도 다른 용지들은 마찰패드(160)에 의해 진행이 저지되고, 녹업플레이트(153)에서 가장 위에 적재되었던 용지(P)만이 인쇄유니트(110)를 향해 진행할 수 있다.
또한, 상기 화상형성장치(100)는, 용지픽업유니트(150)에 의해 픽업된 용지(P)에 이송력을 제공함과 아울러, 용지(P)가 감광매체(115)에 도달하기에 앞서 용지(P)의 원하는 부분에 가시화상이 전사될 수 있도록 용지(P)를 가지런히 정렬하는 용지정렬장치(140)를 구비한다. 또한, 원하는 화상이 인쇄된 용지(P)를 케이스(101) 외부의 배지대(102)로 배출하기 위한 배지롤러(135)를 구비한다.
상기한 구성을 갖는 화상형성장치(100)의 작동을 살펴보면 다음과 같다. 상기 감광매체(115)는 상기 대전롤러(113)에 의해 소정 전위로 대전되고, 상기 광주사장치(127)에서 주사된 광빔(L)에 감응하여 그 외주면에 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 정전잠상이 형성된다. 현상장치 하우징(111) 내부의 토너는 공급롤러(119) 및 현상롤러(117)를 통해 정전잠상이 형성된 감광매체(115)에 공급되어, 상기 감광매체(115)의 외주면에 가시화상이 현상된다. 한편, 용지(P)는 용지픽업유니트(150)에 의해 픽업되고, 용지정렬장치(140)에 의해 급지 및 정렬되어 상기 감광매체(115)와 전사롤러(125) 사이를 통과하며, 이 때 상기 용지(P)의 감광매체(115) 대향면에 상기 감광매체(115) 외주면에 현상되었던 가시화상이 전사된다. 상기 용지(P)에 전사된 화상은, 정착장치(130)를 통과하며 열과 압력에 의해 상기 용지(P) 위에 정착되며, 배지롤러(135)에 의해 이송되어 배지대(102)에 적재된다.
상기 픽업롤러(170)는 용지(P)와의 마찰력을 크게 하기 위하여 EPDM을 소재로 하여 형성된다. 다만, 상기 EPDM 외에 NR계, NBR계, 우레탄계, 또는 실리콘계 러버(rubber)도 픽업롤러(170)의 소재로 채용될 수 있다.
한편, 용지(P)와 접촉하는 상기 픽업롤러(170)의 표면에는 용지픽업성능을 향상시키기 위하여 다수 개의 홀(hole, 165)이 형성되어 있다. 각각의 홀(165)들은 픽업롤러(170)의 회전중심인 샤프트(165)를 향한 방향으로 연장되어 있다. 상기 홀(165)들은, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 픽업롤러(170)의 표면 전체에 걸쳐 규칙적인 패턴으로 분포될 수도 있다, 구체적으로 설명하면, 도 6에서는 홀(165)들이 화살표로 표시된 용지(P)의 급지방향과 평행을 이루며 종으로 배열되고 있으며, 도 7에서는 홀(165)들이 화살표로 표시된 용지(P)의 급지방향에 대하여 지그재그를 이루며 종으로 배열되고 있다. 상기 도 6 및 도 7과 달리 상기 홀(165)들은 픽업롤러(170)의 표면 전체에 걸쳐 불규칙적인 패턴으로 분포될 수도 있다. 상기 픽업롤러(170)는 종래의 픽업롤러와 마찬가지로 표면의 마찰력 증대를 위해 물결 형태의 표면패턴을 가질 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 녹업플레이트(153, 도 5 참조)에 적재된 용지(P)가 픽업롤러(170)와 접촉하지 않은 상태에서는 픽업롤러(170)와 그 표면에 형성된 홀(172)들이 원래의 형태를 유지하며, 상기 홀(172) 내부의 압력(Pin)과 외부의 압력(Patm)이 서로 같게 유지된다. 인쇄과정이 시작되어 상기 녹업플레이트(153)가 상승하여 용지(P)가 픽업롤러(170)의 하단부에 접촉하면, 도 9에 도시된 바와 같이 용지(P)에 의해 가압된 픽업롤러(170)의 하단부가 변형되어 그 내경이 D1에서 D2로 확장된다. 상기와 같은 변화는 순간적으로 일어나므로 단열변화과정으로 가정할 수 있고, 상기 홀(172) 내경의 확장은 홀(172) 내부의 부피 확장을 야기한다. 따라서, 공지된 열역학법칙에 따라 홀(172) 내부의 압력(Pin)이 외부의 압력(Patm)보다 작아질 것이며, 이와 같은 압력차에 의해 용지(P)가 픽업롤러(170)의 하단부에 흡착되려는 힘이 발생할 것임을 알 수 있다.
상기 픽업롤러(170)는 푸아송비(Poisson's ratio)가 0.1 이상 0.49 이하인 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 푸아송비는 재료에 응력이 가해졌을 때 그 재료에 생긴 가로변형과 세로변형과의 비를 의미하는 바, 푸아송비가 0.1 보다 작으면 픽업롤러(170)가 딱딱해서 홀(172) 내경의 변화가 미미하며, 푸아송비가 0.49보다 크면 픽업롤러(170)가 물러서 홀(172) 내경이 축소되는 방향으로 변형될 수도 있기 때문이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예컨데. 픽업롤러는 샤프트에 체결되는 플라스틱 브라켓과, 그 외주부에 감겨진 고무밴드를 구비하고, 상기 고무밴드에 홀이 형성된 것일 수도 있다. 상기 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명의 픽업롤러 및 이를 구비한 화상형성장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 픽업롤러가 마찰력 뿐만 아니라 홀의 변형에 의한 흡착력으로 용지를 끌어당기므로, 종래에 비해 용지픽업성능이 향상된다.
둘째, 홀의 변형에 의한 흡착력 증가에 상응하는만큼 픽업롤러의 마찰력을 줄여도 용지픽업성능에는 지장이 없다. 따라서 용지와 픽업롤러의 마찰 강도를 조정하여 픽업롤러의 마모를 줄일 수 있어, 픽업롤러의 내구성이 향상된다.
셋째, 용지와 픽업롤러간의 마찰 강도를 조정하면 아래위에 적재된 용지간의 마찰 강도도 줄어들게 되므로, 용지의 중송을 줄일 수 있다.
넷째, 픽업롤러 표면에 달라붙은 이물질이 홀의 내경이 확장되고 다시 복원되는 과정에서 픽업롤러의 표면에서 쉽게 이탈될 수 있다.

Claims (10)

  1. 용지와 접촉 회전하며 그 용지를 픽업하는 것으로,
    용지와 접촉하는 표면에는 용지의 두께에 의해 가압되면 그 내경이 확장되는 홀(hole)이 형성된 것을 특징으로 하는 픽업롤러.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 홀은 픽업롤러의 회전중심을 향하여 연장된 것을 특징으로 하는 픽업롤러.
  3. 제1 항에 있어서,
    용지와 접촉하는 표면은 푸아송비(Poisson's ratio)가 0.1 이상 0.49 이하인 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 픽업롤러.
  4. 제1 항에 있어서,
    용지와 접촉하는 표면은 EPDM을 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 픽업롤러.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 홀은 복수 개가 마련되고, 상기 복수 개의 홀은 용지와 접촉하는 표면에 규칙적인 패턴으로 분포된 것을 특징으로 하는 픽업롤러.
  6. 용지에 화상을 인쇄하는 인쇄유니트와, 상기 인쇄유니트로 이송할 용지를 픽업하는 용지픽업유니트를 구비한 화상형성장치에 있어서, 상기 용지픽업유니트는,
    용지와 접촉 회전하며 그 용지를 픽업하는 것으로,
    용지와 접촉하는 표면에는 용지의 두께에 의해 가압되면 그 내경이 확장되는 홀(hole)이 형성된 픽업롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 픽업롤러의 홀은 픽업롤러의 회전중심을 향하여 연장된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 픽업롤러의 용지와 접촉하는 표면은 푸아송비(Poisson's ratio)가 0.1 이상 0.49 이하인 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 픽업롤러의 용지와 접촉하는 표면은 EPDM을 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  10. 제6 항에 있어서,상기 픽업롤러의 홀은 복수 개가 마련되고, 상기 복수 개의 홀은 용지와 접촉하는 표면에 규칙적인 패턴으로 분포된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
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