KR100422005B1

KR100422005B1 - 용지 공급롤러 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100422005B1
Application number: KR10-2001-0073960A
Authority: KR
Inventors: 이용현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2004-03-11
Also published as: US20030097945A1; JP2003165638A; US6666136B2; KR20030043004A

Abstract

본 발명에 일치하는 복사기, 프린터, 팩스 등과 같은 사무기기의 용지 공급롤러 및 그 제조방법은 일반 스테인레스 샤프트에 플라스틱 롤러를 형성하고 용지와 접촉하는 플라스틱 롤러의 표면에 세라믹 코팅층을 형성한다. 따라서, 본 발명의 용지 공급롤러는 제작 코스트가 비교적 저렴하게 소요되면서도 비교적 긴 시간 동안 롤러 표면의 열변형이나 마모 등으로 인한 용지의 미끄럼이나 잼을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

용지 공급롤러 및 그 제조방법{paper feed roller and fabrication method therefor}

본 발명은 복사기, 프린터, 팩스 등과 같은 사무기기에 사용되는 복사 또는 인쇄 용지(이하 '용지'라 함)를 공급 또는 배출하는 용지 공급롤러 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제작 코스트가 비교적 저렴하게 소요되면서도 비교적 긴 시간 동안 롤러 표면의 열변형이나 마모 등으로 인한 용지의 미끄럼이나 잼을 방지하는 기능을 유지하게 한 용지 공급롤러 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 복사기, 프린터, 팩스 등과 같은 사무기기에 사용되는 용지 공급롤러는 빠른 속도의 인쇄 출력을 나타내는 사무기기에 대한 필요성의 증가와 함께 용지의 미끄럼이나 잼을 방지하는 기본 기능을 무리없이 수행하면서도 고속으로 용지를 공급, 이송 및 배출하는 것이 필수조건으로 되고 있다.

도 1을 참조하면, 일반적인 용지 공급롤러 조립체(10)가 도시되어 있다. 이 용지 공급롤러 조립체(10)는 샤프트(1), 및 샤프트(1)에 소정의 간격을 두고 형성된 다수의 소롤러(2)로 구성된다. 샤프트(1)는 통상적으로 알미늄이나 스테인레스 등의 금속 재질로 형성되며, 소롤러(2)는 소롤러(2)와 용지간의 접촉 부위에서 미끄러짐이 없이 용지가 잘 이송되도록 하기 위하여 고무와 같이 표면 마찰력이 큰 재료로 형성된다. 고무재료로는 통상적으로 니트릴고무, 우레탄 고무, 에피클로로히드린 고무, 실리콘 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 아크릴 고무, 부틸 고무 등이 많이 사용되고 있다.

그러나, 이와 같이 구성된 고무 롤러(10)는 사용 초기에는 표면 마찰력을 이용하여 용지를 고속으로 공급, 이송 및 배출할 수 있었으나, 롤러를 장시간 동안 사용하거나 롤러의 회전 속도가 빨라지다보면 롤러의 표면에 마찰열이 발생하여 표면이 쉽게 피로해 지고, 그에 따라 마찰력이 떨어져 용지와 롤러사이에 미끄럼 현상이 나타나기 쉽다. 따라서, 이 경우, 용지가 이송 또는 배출되지 못하고 롤러 등에 끼이는 잼 현상이 발생할 수 있었다. 특히, 포터 프린터(photo printer)의 경우, 풀 화상이 인쇄될 때 용지가 미끄러지면, 인쇄되는 화질의 변화가 발생하여, 화질떨림 현상이 발생하는 문제를 야기할 수 있었다.

또한, 종래의 고무 롤러(10)는 표면의 경도가 낮아 표면이 쉽게 마모되기 때문에, 일정 기간, 예를 들면 20,000 페이지 정도 용지를 이송하면 롤러간의 간격이 벌어져 용지를 공급, 이송 및 배출하는 기능을 하지 못하는 경우도 있었다.

이와 같은 고무 롤러(10)의 마찰력 저하와 표면 마모와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 샤프트 대신 스테인레스 또는 탄소강으로 이루어진 파이프를 사용하여 파이프 표면에 세라믹 코팅층을 형성하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이 방법은 롤러의 마찰력 저하와 표면 마모와 같은 종래의 고무 롤러(10)의 단점은 개선되었지만, 샤프트 대신으로 파이프를 사용하기 때문에 롤러에 회전력을 전달하는 기어 또는 기어 트레인 등을 설치하기가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 일반 샤프트에 플라스틱 롤러를 형성하고 용지와 접촉하는 플라스틱 롤러의 표면에 세라믹 코팅층을 형성함으로써, 제작 코스트가 비교적 저렴하게 소요되면서도 비교적 긴 시간 동안 롤러 표면의 열변형이나 마모 등으로 인한 용지의 미끄럼이나 잼을 방지하는 기능을 유지하도록 한 용지 공급롤러 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 용지 공급롤러의 사시도.

도 2는 본 발명에 일치하는 용지 공급롤러의 부분 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1, 1': 샤프트 2, 2': 소롤러

3, 4: 단부 5: 코팅층

6: 모서리 10, 100: 용지 공급롤러 조립체

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 샤프트, 및 샤프트상에 형성된 최소한 하나 이상의 롤러로 구성되는 사무기기의 용지 공급롤러 조립체에 있어서, 롤러는 프라스틱으로 구성되고, 용지와 접촉하는 롤러의 표면에는 세라믹 코팅층이 도포된 용지 공급롤러를 제공한다.

양호한 실시예에 있어서, 샤프트는 스테인레스 강재로 구성되고, 롤러는 ABS, PC, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 염화비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 및 페놀 수지 중의 하나로 구성된다. 세라믹 코팅층은 Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂, SiC, TiC, TaC, B₄C, Cr₂C₂, Si₃N₄, BN, TiN, AlN, TiB₂, ZrB₂, TiO₂, MgF₂, 및 이들의 화합물 중의 하나로 구성되고, 코팅층의 두께는 2,000㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 롤러의 표면의 양가장자리에는 코팅층의 박리를 방지하기 위하여 모서리가 형성되고, 세라믹 코팅층의 표면 마찰계수는 XEROX 4200 용지를 500 ㎜/min 속도로 이송하면서 ASTM D 1894-75 방법으로 측정한 값이 1.1 ±10%인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 금속 샤프트에 최소한 하나 이상의 플라스틱 롤라를 성형하는 단계, 및 프라스틱 롤러의 표면에 2,000㎛ 이하의 두께를 갖는 세라믹 코팅층을 형성하는 단계로 구성되는 용지 공급롤러 제조방법을 제공한다.

양호한 실시예에 있어서, 세라믹 코팅층을 형성하는 단계는 성형된 프라스틱 롤러의 표면을 10^-2-10^-3torr 범위의 진공도, 0.1 W/㎠ 이하의 전압, 및 아르곤 및 산소가스 분위기의 저압 프라즈마에서 음극과 거리를 10-20㎜로 유지하면서 세라믹 재료의 입자를 함유한 공정가스를 분사하는 것으로 이루어진다.

세라믹 재료는 Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂, SiC, TiC, TaC, B₄C, Cr₂C₂, Si₃N₄, BN,TiN, AlN, TiB₂, ZrB₂, TiO₂, MgF₂, 및 이들의 화합물 중의 하나로 구성된다.

또한, 본 발명의 용지 공급롤러 제조방법은 플라스틱 롤러의 표면에 흡착된 이물질을 제거하고 세라믹 코팅층의 증착을 돕기위하여 성형된 프라스틱 롤러의 표면을 2,000㎛ 이하의 평균 거칠기로 연마하는 것을 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 일치하는 용지 공급롤러 및 그 제조방법을 첨부도면에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 일치하는 용지 공급롤러 조립체(100)가 도시되어 있다. 본 발명의 용지 공급롤러 조립체(100)는 샤프트(1'), 및 샤프트(1')상에 형성된 최소한 하나 이상의 소롤러(2') 구성된다.

샤프트(1')는 일단부(3)에는 기어를 조립하기 위한 단이 형성되어 있고, 타단부(4)에는 프린터의 지지 프레임(도시하지 않음)에 회동할 수 있게 고정하기 위한 단이 형성되어 있다. 샤프트(1')는 스테인레스 강재로 형성하는 것이 바람직하다.

소롤러들(2')은 샤프트(1') 상에 소정 간격을 두고 형성된다. 소롤러들(2')은 ABS, PC와 같은 프라스틱으로 구성된다. 이들 재료외에 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 염화비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 및 페놀 수지도 프라스틱 재료로 사용될 수 있다. 각각의 소롤러(2')는 코팅층(5)의 박리를 방지하기 위하여 외부표면의 양 가장자리에 모서리(6)를 형성하고 있다.

용지와 접촉하는 각각의 소롤러(2')의 표면에는 세라믹 코팅층(5)이 도포된다. 세라믹 코팅층(5)은 공정 중에 물이나 기타 수용액을 사용하는 전기분해도금과 같은 습식 도금법을 사용하여 형성할 수 있지만, 이 방법은 비용이 많이 소요되고 환경오염을 유발함으로, 물이나 기타 수용액을 사용하지 않는 건식 도금법, 특히 코팅 물질을 기상(vapor)상태로 전환시켜 증착시키는 진공증착법과 스퍼터링법을 이용하여 플라스틱 소롤러(2')의 표면에 형성된다. 세라믹 코팅층(5)은 Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂, SiC, TiC, TaC, B₄C, Cr₂C₂, Si₃N₄, BN, TiN, AlN, TiB₂, ZrB₂, TiO₂, MgF₂, 및 이들의 화합물 중의 하나로 형성된다. 도면에서, 세라믹 코팅층(5)의 모서리(6)는 코팅층을 형성하지 않는 것으로 도시하였지만, 필요하다면 형성할 수도 있다.

세라믹 코팅층(5)의 두께는 너무 두꺼울 경우 코팅층에 균열이 생긴다든가, 또는 코팅층 자체가 플라스틱 소롤러(2')의 표면으로부터 박리될 가능성이 있기 때문에 2,000㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 세라믹 코팅층(5)의 표면 마찰계수는 XEROX 4200 용지를 500 ㎜/min 속도로 이송하면서 ASTM D 1894-75 방법으로 측정한 값이 1.1 ±10% 인 것이 바람직하다. 세라믹 코팅층(5)의 표면 마찰계수는 진공증착 또는 스퍼터링 공정시 사용되는 공정가스에 포함되는 세라믹 재료의 입자크기를 조절하는 것에 의해 증가 또는 감소될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 용지 공급롤러 제조방법을 설명하기로 한다.

먼저, 스테인레스 강재로 형성된 샤프트(1')가 준비되고, 기계가공을 통해기어를 조립하기 위한 단과 프린터의 지지 프레임(도시하지 않음)에 회동할 수 있게 고정하기 위한 단이 양단부(3, 4)에 각각 형성된다.

그 다음, 도 2에 도시한 것과 같은 형상을 갖는 ABS, PC등과 같은 프라스틱 재질의 다수의 소롤러(2')가 사출성형 또는 모울드성형법에 의해 샤프트(1')의 외부 표면에 소정 간격을 두고 직접적으로 형성된다.

다수의 소롤러(2')가 샤프트(1') 상에 형성된 후, 샤프트(1')는 플라스틱 소롤러(2')의 표면의 잔류응력 제거하거나, 플라스틱 소롤러(2')의 표면 위에 존재하는 이물질(H₂O, CO₂, SO₂등)을 제거하고 세라믹 코팅층(5)의 증착을 돕기위하여, 사출 또는 모울드성형된 프라스틱 소롤러(2')의 표면이 2,000㎛ 이하의 평균 거칠기를 갖도록 연마기 등을 통하여 연마된다. 2,000㎛ 정도의 평균 거칠기는 소롤러(2')의 표면에 세라믹 코팅층(5)이 증착된 후 외관 모양이 제품으로서 가치를 잃게 하지 않는 범위이다.

플라스틱 소롤러(2')의 표면이 연마된 후, 샤프트(1')는 진공증착 및 스퍼터링을 수행하기 위한 공정챔버로 옮겨진다.

공정쳄버에서, 성형된 프라스틱 소롤러(2')의 표면에는, 10^-2-10^-3torr 범위의 진공도, 플라스틱 소롤러(2')의 표면을 열변형 또는 손상시키지 않는 0.1 W/㎠ 이하의 전압, 및 아르곤 및 산소가스 분위기의 저압 프라즈마에서 음극과 거리를 10-20㎜로 유지하면서 세라믹 재료의 입자를 함유한 공정가스를 분사하는 것에 의하여 세라믹 코팅층(5)이 형성된다.

이 때, 공정가스에 포함되는 세라믹 재료는 이형성 및 물리적, 화학적인 내성의 면에서 Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂, SiC, TiC, TaC, B₄C, Cr₂C₂, Si₃N₄, BN, TiN, AlN, TiB₂, ZrB₂, TiO₂, MgF₂, 및 이들의 화합물 중의 하나가 사용된다. 형성되는 세라믹 코팅층(5)의 두께는 2,000㎛ 이하로 형성되도록 조절된다.

세라믹 코팅층(5)이 형성된 소롤러(5)의 표면은 다음의 연마공정시 코팅층의 취성 파괴를 막기 위하여, 에폭시, 왁스등의 유기물을 도포하는 실링 공정이 수행된다. 이 공정에서, 에폭시와 왁스는 세라믹 코팅층(5)내에 있는 기공을 메꾸어 주게된다.

실링공정이 끝난 후, 세라믹 코팅층(5)의 평활도를 높이기 위하여, 평면연마 공정이 수행되고, 용지 공급롤러의 제조공정은 완료된다.

<실시예>

샤프트는 스테인레스 강재를 사용하였고, 소롤러는 ABS, PC와 같은 일반 플라스틱을 사용하였다, 세라믹코팅 재료로는 Al₂O₃와 SiO₂를 사용하였다. 공정쳄버에서, 사출성형된 프라스틱 소롤러(2')의 표면은, 10^-2-10^-3torr 범위의 진공도, 0.1 W/㎠ 이하의 전압, 및 아르곤 및 산소가스 분위기의 저압 프라즈마에서 음극과 거리를 10-20㎜로 유지하였다.

세라믹 코팅층의 표면 마찰계수는 XEROX 4200 용지를 500 ㎜/min 속도로 이송하면서 ASTM D 1894-75 방법으로 측정한 값이 1.1 ±10% 였다. 이 마찰계수는 롤러를 100,000 페이지까지 사용하여도 그대로 유지되었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 용지 공급롤러 및 그 제조방법은 일반 샤프트에 플라스틱 소롤러를 형성하고 용지와 접촉하는 플라스틱 소롤러의 표면에 세라믹 코팅층을 형성함으로써, 제작 코스트가 비교적 저렴하게 소요되면서도 비교적 긴 시간 동안 롤러 표면의 열변형이나 마모 등으로 인한 용지의 미끄럼이나 잼을 방지하는 기능을 유지하도록 하는 효과를 제공한다.

Claims

샤프트, 및 상기 샤프트상에 형성된 최소한 하나 이상의 롤러로 구성되는 복사기, 프린터, 팩스 등과 같은 사무기기의 용지 공급롤러 조립체에 있어서,

상기 롤러는 프라스틱으로 구성되고, 용지와 접촉하는 상기 롤러의 표면에는 상기 롤러의 표면에 세라믹 재료의 입자를 부착하기 위해 상기 롤러의 표면과 상기 세라믹 재료의 입자 사이에 매개 물질을 사용함이 없이 상기 세라믹 재료의 입자를 포함하는 공정가스를 상기 롤러의 표면에 직접 분사하는 진공증착법과 스퍼터링법과 같은 건식도금법에 의해 형성된 세라믹 코팅층이 배치된 것을 특징으로 하는 용지 공급롤러.
제 1항에 있어서,

상기 샤프트는 스테인레스 강재로 구성되고,

상기 롤러는 ABS, PC, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 염화비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 및 페놀 수지 중의 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 용지 공급롤러.
제 2항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂, SiC, TiC, TaC, B₄C, Cr₂C₂, Si₃N₄, BN, TiN, AlN, TiB₂, ZrB₂, TiO₂, MgF₂, 및 이들의 화합물 중의 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 용지 공급롤러.
제 3항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층의 두께는 2,000㎛ 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 용지 공급롤러.
제 3항에 있어서, 상기 롤러의 상기 표면의 양가장자리에는 코팅층의 박리를 방지하기 위하여 모서리가 형성된 것을 특징으로 하는 용지 공급롤러.
제 3항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층의 표면 마찰계수는 XEROX 4200 용지를 500 ㎜/min 속도로 이송하면서 ASTM D 1894-75 방법으로 측정한 값이 1.1 ±10%인 것을 특징으로 하는 용지 공급롤러.
복사기, 프린터, 팩스 등과 같은 사무기기의 용지 공급롤러를 제조하는 방법에 있어서,

금속 샤프트에 최소한 하나 이상의 플라스틱 롤러를 성형하는 단계; 및

상기 성형된 프라스틱 롤러의 표면을 10^-2-10^-3torr 범위의 진공도, 0.1 W/㎠ 이하의 전압, 및 아르곤 및 산소가스 분위기의 저압 프라즈마에서 음극과 거리를 10-20㎜로 유지하면서 세라믹 재료의 입자를 함유한 공정가스를 분사하는 것에 의하여, 상기 프라스틱 롤러의 표면에 2,000㎛ 이하의 두께를 갖는 세라믹 코팅층을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 용지 공급롤러 제조방법.
삭제
제 7항에 있어서, 상기 세라믹 재료는 Al₂O₃, SiO₂, ZrO₂, SiC, TiC, TaC, B₄C, Cr₂C₂, Si₃N₄, BN, TiN, AlN, TiB₂, ZrB₂, TiO₂, MgF₂, 및 이들의 화합물 중의 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 용지 공급롤러 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 플라스틱 롤러의 표면에 흡착된 이물질을 제거하고 상기 세라믹 코팅층의 흡착을 돕기위하여 상기 성형된 프라스틱 롤러의 상기 표면을 2,000㎛ 이하의 평균 거칠기로 연마하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용지 공급롤러 제조방법.