KR100374618B1 - 전자사진 화상형성장치의 정착롤러 장치 - Google Patents

Abstract

전자사진 화상형성장치의 정착롤러장치가 개시된다. 개시된 정착롤러장치는 양단이 밀봉되어 있고, 소정 압력의 진공상태를 유지하는 관상의 내부관과, 내부관의 내부공간에 소정량으로 수용되는 작동유체와, 내부관을 감싸도록 설치되는 정착롤러와, 정착롤러와 내부관의 사이에 설치되며 열을 발생하는 발열부를 포함한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 발열코일과 작동유체를 구비하여 정착롤러의 표면을 빠른 시간 내에 융착에 필요한 목표온도로 가열할 수 있어, 초기 구동시에 필요한 워밍업시간이 필요 없어서, 저소비 전력실현이 가능하다.

Description

전자사진 화상형성장치의 정착롤러 장치{Fusing roller apparatus of electrophotographic image forming apparatus}

본 발명은 전자사진 화상형성장치의 정착롤러장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저 전력소모 및 순간가열이 가능한 전자사진 화상형성장치의 정착롤러 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자사진 현상방식을 이용하는 전자사진 화상형성장치 예를 들어 복사기, 레이저빔 프린터 등은 감광드럼에 인접해 있는 대전롤러(Electrostatic Charging Roller)가 회전하면서 감광드럼의 외주면상에 형성된 감광체를 고루 대전시킨다. 감광체는 노광주사부 (LSU: Laser Scanning Unit)로부터의 레이저 빔에 의해 주어진 패턴으로 노광되고, 이에 의해 감광체의 표면에 원하는 정전잠상(Electrostatic Latent Image)이 형성된다. 현상기는 감광체에 토너를 공급하여 감광체에 형성된 정전잠상을 가시상(Visible Image)인 분말상태의 토너화상(Toner Image)으로 현상한다. 그리고, 감광드럼에 소정의 압력으로 접촉되는 전사롤러(Transfering Roller)와 토너화상이 형성된 감광드럼에 소정의 전사전압이 인가된다. 이 상태에서, 이들 사이를 통과하는 기록매체인 용지가 통과하면 감광체에 형성되어 있는 토너화상이 용지로 전사된다. 정착롤러를 포함하는 정착부는 토너화상이 전사된 용지를 가열하여 분말상태의 토너화상을 일시적인 용융에 의해 용지에 융착시킨다. 일반적으로, 정착부의 열원으로는 할로RPS 램프가 사용되며, 할로겐 램프는 정착롤러 내측에 설치된 상태에서 복사열(Radiant Heat)에 의해 정착롤러의 표면을 정해진 온도로 가열한다.

도 1은 종래 전자사진 화상형성장치의 외부구조의 일례를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면, 종래 전자사진 화상형성장치는 용지인출부(1), 조작부(2), 컨트롤 보드덮개(3), 윗 덮게 열림버튼(4), 용지 표시창(5), 다용도 급지창(6), 용지카세트(7), 옵션 카세트(8), 보조 받침대(9)등을 구비한다.

도 2는 할로겐 램프가 열원으로 적용된 종래 전자사진 화상형성장치의 정착롤러 장치의 개략적인 횡 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 할로겐 램프를 열원으로 적용한 종래 전자사진 화상형성장치의 정착롤러 장치 및 가압롤러의 관계를 나타낸 종단면도이다.

도 2를 참조하면, 종래 정착롤러 장치(10)는 원통상의 정착롤러(11)와 그 내부 중앙에 설치되는 할로겐램프 등의 발열부(12)를 구비한다. 상기 발열부(12)가 정착롤러(11)의 내부에서 열을 발생하고, 상기 정착롤러(11)는 그 내면으로부터 발열부(12)로부터의 복사열에 의해 가열된다.

도 3을 참조하면, 상기 정착롤러(11)의 하부에는 그 표면에 테프론 등에 의한 코팅층(11a)이 형성된 가압롤러(13)가 위치한다. 상기 가압롤러(13)는 스프링장치(13a)에 의해 탄력적으로 지지되어 정착롤러(11)와 가압롤러(13)사이를 통과하는 용지(14)를 정착롤러(11)에 소정의 압력으로 가압한다. 이때, 용지(14)에는 분말상태의 토너화상(14a)이 형성되어 있고, 상기 정착롤러(11)와 가압롤러(13)사이를 통과하면서 소정의 압력과 열에 의해 가압 및 가열된다. 즉, 토너화상(14a)은 상기 정착롤러(11)및 가압롤러(13)에 의한 소정온도의 열과 압력에 의해 상기 용지(14)에 융착된다.

상기 정착롤러(11)의 일측에는 정착롤러(11)의 표면온도를 전기적 신호로 검출하는 써미스터(Thermostor, 15)및 정착롤러(11)의 표면온도가 주어진 임계치가 넘었을 때에는 할로겐 램프 등의 발열부에 대한 전원을 차단하는 써머스탯(Thermostat, 16)이 설치되어 있다. 상기 써미스터(15)는 정착롤러(11)의 표면온도를 검출하여 프린터의 제어부로 전송하며, 제어부는 검출온도에 따라 할로겐 램프(12)에 대한 전원을 제어하여 정착롤러(11)의 표면온도를 주어진 범위 내에서 유지시킨다. 또한, 상기 써머스탯(16)은 상기 써미스터(15) 및 제어부에 위한 상기 정착롤러(11)의 온도조절이 실패하였을 때에 정착롤러(11)및 인접요소들을 보호하기 위한 방지수단이다.

상기와 같이 할로겐램프를 열원으로 적용하는 종래 정착롤러장치는 불필요한 전력소모가 많으며, 특히 전원을 껐다가 화상형성을 위해 전원을 다시 켰을 때 상당히 긴 웜-업시간(Warm-up Time)을 요구한다. 즉, 전원을 인가한 후 정착롤러(11)가 원하는 목표온도에 도달할 때까지 일정시간을 기다려야만 한다. 이러한 시간은 짧게는 수십초에서 길게는 수분이 소요되는 경우가 있다. 특히, 종래 정착롤러장치는 열원으로부터의 복사열에 의해 정착롤러가 가열되기 때문에 열 전달 속도가 느리며, 용지에 접촉하면서 발생되는 온도저하에 따른 온도편차의 보상이 늦으므로 인해서 온도산포의 조절이 어렵다. 또한, 프린트의 동작이 휴지상태인 대기모드에서도 정착롤러의 온도를 일정하게 유지시켜주기 위하여 전력을 열원에 일정한 주기로 인가해야 하기 때문에 불필요한 전력소모가 발생되고, 대기상태에서 화상출력을 위한 동작모드로 전환되는 데에도 상당한 시간이 소요됨으로써 빠른 화상출력을 달성하지 못하는 문제점이 있다.

도 4는 전자사진 화상형성장치에 적용되는 종래 정착롤러장치의 개략적인 종 단면도이다. 도 4를 참조하면, 가요성의 원통형 필름튜브(21)의 내부 하부측에 가열 플레이트(22)가 마련되고, 상기 가열플레이트(22)의 하부측에 가압롤러(23)가 설치되어 있다.

상기 가열튜브(21)는 별도의 회전장치에 의해 회전되며, 상기 가열 플레이트(22)와 가압롤러(23)의 사이의 부분에서 국부적으로 가열하는 방식은 소비전력이 낮은 장점은 있으나, 고속프린트에는 적용하기 어려운 단점을 가진다.

이러한 문제점을 보완하기 위하여 열전도성이 높아 순간 가열이 가능할 뿐만아니라 저소비전력 특성을 가지는 히트파이프를 적용한 정착롤러장치가 일본 특허출원번호 평5-135656호, 평 10-84137호, 평6-29663호, 및 평10-208635호에 개시되어 있다. 이러한 히트파이프를 적용한 정착롤러장치들은 정착영역을 벗어난 정착롤러의 일 측단부에 서로 다른 형태의 열원이 마련되어 있는 구조를 가진다. 이러한 열원의 배치구조에 따르면 정착롤러장치의 전체크기의 비대화가 초래될 수 있으므로, 구조적인 복잡성이 개선될 필요가 있다.

또한, 소58-163836호, 평3-107438호, 평3-136478호, 평6-316435호, 평7-65878호, 평7-105780호 및 평7-244029호에 개시된 정착롤러 장치는 열원이 정착롤러의 내부에 마련되어 있는 구조를 가지기 때문에, 위에서 언급한 바와 같은 전체크기의 비대화는 크게 문제되지 않으나, 정착롤러에 대해 국부적인 히트파이프가 다수 마련되어 있는 구조를 가지기 때문에 가공 및 제조가 매우 복잡한 결점을 가진다. 또한, 히트파이프가 국부적으로 배치되어 있는 구조를 가지기 때문에 히트파이프들 사이의 부분이 히트파이프에 접해 있는 부분에서의 온도편차가 발생하는 결점을 가진다.

본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로서, 정착롤러의 국부적인 온도편차가 극히 저감되어서 전체적인 열적균형이 개선되어, 단 시간내에 상온에서 동작온도로 상승되어 초기 구동에 필요한 웜-업 시간이 필요 없어서 전력소모를 줄일 수 있는 전자사진 화상형성장치의 정착롤러장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 전자사진 화상형성장치의 개략적 사시도,

도 2는 전자사진 화상형성장치에 적용되는 종래 정착롤러 장치의 개략적 단면도,

도 3은 종래 정착롤러장치가 적용된 전자사진 화상형성장치의 정착부의 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 4는 종래 다른 정착롤러장치가 적용된 전자사진 화상형성장치의 정착부의 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 정착롤러장치가 적용된 전자사진 화상형성장치의 정착부의 개략적인 종단면도,

도 6은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 정착롤러 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 부분 단면 사시도,

도 7은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 정착롤러장치의 내부구조를 나타낸 횡단면도,

도 8은 본 발명의 다른 변용예에 따른 정착롤러장치의 내부구조를 나타낸 횡단면도,

도 9는 도 8에 도시된 C부분을 확대 도시한 부분 확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200...정착부 210...정착롤러장치

211...보호층 212...정착롤러

213...발열부 214...내부관

215...작동유체 213'...매개부

217...비도전성캡 218...슬립링

219...동력전달용캡 220...가압롤러

230...써미스터 240...써머스텟

250...용지 251...토너

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 정착롤러장치는 양단이 밀봉되어 있고, 소정 압력의 진공상태를 유지하는 관상의 내부관과; 상기 내부관의 내부공간에 소정량으로 수용되는 작동유체와; 상기 내부관을 감싸도록 설치되는 정착롤러와; 상기 정착롤러와 내부관의 사이에 설치되며 열을 발생하는 발열부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 발열부는 나선형 저항성 발열코일이며, 상기 정착롤러의 양단을 통해서 상기 저항성 발열코일의 양 리드가 인출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 발열부는 상기 내부관의 외면을 따라 직접 접촉하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 발열부는 상기 정착롤러의 내면을 따라 직접 접촉하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 저항성 발열코일의 리드는 슬립링과 전기적 접점부로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 정착롤러와 내부관의 사이에 설치되어 열을 상기 정착롤러에 전달하는 매개부가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 매개부는 상기 발열코일의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 매개부의 높이는 상기 발열부의 높이보다 높게 형성되어, 상기 발열부는 상기 내부관에 직접 접촉되고, 상기 정착롤러에는 접촉되지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 작동유체는 상기 내부관의 내부공간의 체적에 대하여 5 내지 50％의 체적비율을 차지하도록 수용되어 있으며, 5 내지 15％의 체적비율을 차지하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 정착롤러장치가 적용된 전자사진 화상형성장치의 장착부의 개략적인 종단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 정착롤러장치의 구조를 개략적으로 나타낸 부분 단면 사시도이며, 도 7은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 정착롤러장치의 내부구조를 나타낸 횡단면도이며, 도 8은 본 발명의 다른 변용예에 따른 정착롤러장치의 내부구조를 나타낸 횡단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 B부분을 도시한 부분 확대도이다.

도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전자사진 화상형성장치의 정착부(200)는 토너화상(251)이 형성된 용지(250)가 배출되는 방향, 즉 도면에서 시계방향으로 회전하는 정착롤러장치(210)와, 상기 용지(250)를 사이에 두고 대향되게 설치되어 상기 정착롤러장치(210)에 접촉하면서 반 시계방향으로 회전하는 가압롤러(220)를 구비한다.

상기 정착롤러장치(210)는 표면에 테프론 코팅 등에 의한 보호층(211)이 형성된 원통형의 정착롤러(212)와, 상기 정착롤러(212)의 내부에 설치되어 외부 전원공급부(미도시)에 의해서 전달된 전원에 의하여 열을 발생시키는 발열부(213)와, 상기 발열부(213)의 내부에 설치되며, 그 양단이 밀폐되어 있으며 소정압력을 유지하는 내부관(214)을 포함한다. 상기 내부관(213)내에는 소정의 체적비로 수용되는 작동유체(215)가 수용되어 있다.

또한, 상기 정착롤러(212)의 상부에는 상기 보호층(211)에 접촉되어 정착롤러(212)및 보호층(211)이 표면온도를 검지하는 써미스터(230)와, 상기 정착롤러(212)및 보호층(211)의 표면온도가 급격하게 상승하는 경우에 전원공급부의 전원을 차단하여 과열을 방지하는 써머스텟(240)이 설치되어 있다.

상기 발열부(213)는 외부 전원공급부(미도시)로부터 전원을 공급받아 열을 발생시키는 것으로, 상기 정착롤러(212)의 내면 및 내부관(214)의 외면에 접촉되도록 나선형의 저항 발열코일로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 저항 발열코일은 니켈-크롬(Ni-Cr)등으로 이루어진 발열체(213a)가 마련되고, 상기 발열체(213a)를 보호하기 위하여 피복층(213b)이 그 둘레를 감싸고 있다. 상기 피복층(213b)은 스테인레스 스틸(Stainless Steel)로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 발열체(213a)와 상기 피복층(213b)사이에는 절연층(213c)으로 형성되어 있는데, 상기 절연층(213c)은 산화마그네슘(MgO)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 발열체(213a)는 정착롤러(212)의 양단에서 전기적인 접점을 이루도록 상기 피복층(213b)이 입혀져 있지 않은 상태로 있게 되는데, 상기 피복층(213b)의 끝단은 봉인부(213d)로 처리한다. 이는, 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 상기 절연층(213c)이 공기 중에 노출되는 것을 막기 위한 것으로, 상기 봉인부(213d)는 내열성, 내식성 및 내구성이 향상되도록 지르코니아 세라믹(ZirconiaCeramic, ZrO2)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 발열부(213)의 저항은 AC 전원 220V에 대하여 25 내지 40 Ω의 범위 내의 값을 가지고, AC 전원 110V 에 대하여 5 내지 20 Ω의 범위 내의 값을 가지는 것이 바람직하다.

한편, 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 나선형의 저항 발열코일들의 인접하는 이격공간(A)에는 발열부(213) 및 상기 내부관(214)으로부터 열을 전달받아 상기 정착롤러(212)로 전달하는 매개부(213')가 더 구비되어 있다.

상기 매개부(213')의 높이(t1)는 상기 발열부(213)의 높이(t2)보다도 같거나 크도록 마련되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 매개부(213')의 높이(t1)와 발열부(213)의 높이(t2)의 차이에 해당하는 양만큼의 공간부(E)가 형성되게 된다. 상기 공간부(E)는 공기와 접하게 된다. 그러므로, 상기 발열부(213)에서 발생된 열이 공기를 매개체로 하여 상기 정착롤러(212)로 전달된다.

상기 매개부(213')는 상기 이격공간(A)을 채워서 발열코일에서 발생된 열을 직접 전달받거나 상기 내부관(214)으로부터 열을 전달받아 상기 정착롤러(212)로 전달하는 역할을 하는 것이므로, 상기 발열코일만에 의해서 열을 전달하는 것보다 열전달능력이 탁월하며, 또한 상기 정착롤러(212)전체의 온도를 균일하게 목표온도로 올린다.

따라서, 상기 매개부(213')는 열전도성이 좋은 재료를 사용하며, 특히, 10계열의 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 내부관(214)은 관형으로 이루어져 있으며, 그 양단은 밀폐되어 있다.그 내부에는 작동유체(215)가 소정량 수용되어 있다. 상기 내부관(214)의 내면에는 그물모양의 윅(Wick)구조가 마련되는 것이 바람직한데, 이는 상기 발열부(213)로부터 전달된 열이 상기 내부관(214)의 전체에 빠른 시간내에 균일하게 전달되도록 하기 위함이다. 물론, 상기 내부관(214)의 전체에 균일하게 열을 전달할 수 있는 다양한 변용예가 가능하다.

상기 작동유체(215)는 상기 발열부(213)에서 발생된 열을 전달받아 기화되어 그 열을 상기 정착롤러(210)에 전달하여 상기 정착롤러(210)의 표면의 온도편차를 방지하고 빠른 시간 내에 정착롤러(212)전체가 가열되게 하는 열적매체의 역할을 하는 것으로, 이러한 기능을 위하여 상기 내부관(214)의 체적에 대하여 5 내지 50 ％의 체적비를 차지하며, 5 내지 15 ％ 체적비를 차지하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 작동유체(215)가 차지하는 체적비가 약 5% 이하인 경우에는 드라이 아웃(Dry Out)현상이 발생될 가능성이 매우 높으므로 이를 피하는 것이 바람직하다.

상기 작동유체(215)는 상기 내부관(214)의 재질에 따라 선택적으로 사용되어 진다. 즉, 상기 내부관(214)의 재질이 스테인레스 스틸(Stainless Steel)인 경우는 상기 작동유체(215)로서 물 즉, 증류수를 사용하는 것은 바람직하지 않으며, 증류수를 제외한 현재 알려져 있는 대부분의 작동유체를 사용할 수 있으며, 그 중에서도 FC-40(3M)이 가장 바람직하다.

상기 내부관(214)의 재질이 구리(Cu)인 경우는 거의 대부분의 알려진 작동유체가 적용될 수 있는데 그 중에서도 물 즉 증류수가 가장 바람직하다. 물 특히 증류수가 사용될 경우 가격적으로 저렴하며 환경오염을 야기 시키지 않는 등의 이점이 있다.

상기 정착롤러(210)는 상기 발열부(213)에서 발생된 열이 전달되거나, 상기 내부관(214)에 수용되어 있는 작동유체(215)에 의한 기화에 의하여 가열되어 상기 용지(250)에 형성되어 있는 분말상의 토너(251)를 융착하는 역할을 하는 것으로, 그 재질은 스테인레스 스틸(Stainless Steel), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등으로 이루어질 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 정착롤러(212)의 양단에는 비도전성 캡(217)및 슬립링(218)과 동력전달용 캡(219)이 설치되어 있다. 상기 동력전달용 캡(219)은 상기 정착롤러(210)를 회전시키기 위하여 프레임(미도시)에 설치되는 별도의 회전장치에 연결되어 회전될 수 있도록 부가적인 장치를 필요로 한데, 가장 바람직하게 사용될 수 있는 것은 기어장치이다. 따라서, 상기 동력전달용 캡(219)에 기어를 형성하여 별도의 회전장치와의 치합에 의하여 상기 정착롤러(210)가 회전하게 된다.

또한, 상기 정착롤러(212)의 양단에는 링형 전극으로서 슬립 링(218)이 설치되어 있다. 상기 슬립 링(218)에는 상기 발열부(213)의 양단 리드부분(213a)이 전기적으로 연결된다. 상기 슬립링(218)은 외부로부터 전원을 공급받아 상기 발열부(214)에 공급하는 역할을 한다. 상기 슬립링(218)과 발열부(213)의 양단 리드부분(213a)의 전기적인 연결은 도면에 도시하지는 않았지만 손쉽게 실현될 수 있다.

상기와 같은 구성에서, 본 발명에 따른 전자사진 화상형성장치의 정착장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 7, 도8 및 도9를 참조하면, 프레임에 설치되는 전원공급부(미도시)와 연결된 상기 슬립링(218)을 통하여 이에 연결되어 있는 상기 발열부(213)에 전원이 공급되면, 저항 열에 의해서 열이 발생된다. 이때, 발생된 열중 일부는 공간부(E)에 충진되어 있는 공기를 매개체로 하여 열이 상기 정착롤러(212)에 전달된다. 나머지 열은 상기 내부관(214)에 전달되게 되는데, 상기 내부관(214)의 내면에는 그물모양의 윅구조가 설치되어 있으므로 빠른 시간 내에 열을 전체에 전달된다. 상기 내부관(214)에 수용되어 있는 상기 작동유체(215)는 전달된 열에 의하여 가열되어 기화되며, 기체상의 작동유체가 가지는 열은 상기 내부관(214)의 표면에 설치되어 있는 상기 매개부(213')를 통하여 상기 정착롤러(212)에 전달된다.

그러므로, 상기 정착롤러(212)는 상기 발열부(213)에서 발생된 열이 전달되고, 동시에 상기 작동유체(215)의 열이 상기 매개부(213')를 통하여 전달되어 그 표면온도가 상기 용지(250)에 형성되어 있는 분말상의 토너(251)를 융착 하기에 필요한 목표온도까지 빠른 시간 내에 전체에 고르게 도달하게 된다.

따라서, 상기 정착롤러장치(210)와 이에 대향되게 설치되어 있는 가압롤러(220)사이를 통과하는 용지(250)에 형성되어 있는 분말상의 토너(251)는 가열되어 일정한 온도를 가지고 있는 정착롤러(210)에 의하여 용지(250)에 융착된다.

한편, 상기 정착롤러(210)가 상기 토너(251)를 융착함에 따라 열을 빼앗기게 되면, 상기 내부관(214)내에 수용되어 있는 상기 작동유체(215)는 열을 빼앗기게 되어 다시 액화된다. 그러면, 다시 상기 발열부(213)에 의해 열을 전달받은 상기작동유체(215)는 기화되면서 상기 정착롤러(212)의 표면온도를 상기 토너(251)를 융착하기에 적당한 목표온도로 유지할 수 있게 하여 계속적인 작업을 할 수 있게 된다.

정상적인 토너화상의 정착온도가 160 ~ 190 ℃ 일 경우, 본 발명에 따른 정착롤러장치(210)는 약 10초 이내에 목표온도에 도달하게 된다. 그리고, 목표온도에 도달한 후에는 상기 써미스터(230)가 상기 정착롤러(212)의 표면온도를 검지하여 표면온도를 상기 토너(251)를 융착하기에 적당한 소정의 범위 내에서 유지시켜준다. 만약, 상기 써미스터(230)에 의하여 표면온도조절에 실패하여 표면온도가 급상승하게 되면, 상기 써머스텟(240)이 표면온도를 검지하여 이에 연결되어 있는 전원공급부의 전원을 기계적인 작동에 의하여 차단하여 그 표면온도의 급상승을 방지한다. 이러한 전원공급동작은 목표온도에 따라 가변 될 수 있으며, 전원공급도 주기적인 온/오프(0N/OFF) 타임이나 듀티비(Duty Ratio) 혹은 PI등의 제어가 가능하다.

본 발명에 따른 전자사진 화상형성장치의 정착롤러장치의 제작방법을 설명하면 다음과 같다.

A) 정착롤러 및 내부관을 위한 금속제 파이프를 준비하는 단계,

B) 금속제 파이프를 증류수나 휘발성 액체로 세척하는 단계,

C) 나선형의 저항 발열코일을 증류수나 휘발성 액체로 세척하는 단계,

D) 상기 내부관의 외면에 상기 나선형의 저항 발열체를 끼우고, 양단에서 외측으로 리드부를 빼는 단계,

E) 상기 저항 발열체의 사이에 매개부를 설치하는 단계

F) 내부관을 위한 금속제 파이프의 내부를 진공으로 만들면서 동시에 주입부분을 통해 작동유체(FC-40 또는 증류수)를 5 내지 50 Vol %으로 주입하는 단계,

G) 상기 작동유체 주입구를 제외한 나머지 부분을 밀봉하는 단계,

H) 상기 저항발열체의 외면에 테프론 코팅이 되어 있는 정착롤러용 파이프를 끼우는 단계,

I) 상기 정착롤러용 파이프 양단에 비도전성 캡(금속제, 내열성 프라스틱류, 에폭시류)을 삽입하는 단계,

J) 상기 정착롤러의 양단에 슬립링을 삽입하고, 상기 저항 발열체의 양단에 마련되어 있는 리드부에 연결하는 단계,

K) 상기 정착롤러의 양단에 동력전달용 캡을 삽입하는 단계,

상기 F와 G 단계는 H 단계를 먼저 행한 후에 할 수도 있는데, 이때, 내부관을 위한 금속제 파이프의 외면에 저항 발열체를 끼우고, 상기 저항 발열체의 사이에 매개부를 설치하고, 그 위에 정착롤러용 파이프를 끼운다. 그 다음에 상기 내부관을 위한 금속제 파이프의 내면에서 고 압력을 가하여 상기 저항 발열체 및 매개부를 상기 내부관의 외면과 정착롤러용 파이프의 내면에 밀착시킨다. 따라서, 상기 저항발열체 및 매개부는 상기 내부관과 정착롤러에 밀착되어 열 전달이 용이하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정착롤러는 발열코일과 작동유체를 구비하여 정착롤러의 표면을 빠른 시간 내에 융착에 필요한 목표온도로 가열할 수 있어, 초기 구동 시에 필요한 워밍업시간이 필요 없어서, 저소비 전력실현이 가능하다. 또한, 정착롤러의 길이방향으로의 표면온도 편차를 최소로 줄일 수 있다.

그리고, 인쇄 완료 후에 전원이 차단되어도 내부관이 열을 보존하기 때문에 급격한 냉각이 이루어지지 않으므로 정착롤러의 급격한 온도저하를 방지할 수 있다. 따라서, 재 인쇄시 워밍업시간이 필요 없는 상태에서도 최적의 토너정착화상을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (21)

1. 양단이 밀봉되어 있고, 소정 압력의 진공상태를 유지하는 관상의 내부관과; 상기 내부관의 내부공간에 소정량으로 수용되는 작동유체와;

   상기 내부관을 감싸도록 설치되는 정착롤러와;

   상기 정착롤러와 내부관의 사이에 설치되며 열을 발생하는 발열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 발열부는 나선형 저항성 발열코일이며, 상기 정착롤러의 양단을 통해서 상기 저항성 발열코일의 양 리드가 인출되는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 발열부는 상기 내부관의 외면을 따라 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 발열부는 상기 정착롤러의 내면을 따라 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 저항성 발열코일은 피복층으로 감싸여 있는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 저항성 발열코일과 피복층 사이에는 절연층이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 절연층은 봉인부에 의하여 공기와 접촉되는 것이 차단되는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 봉인부는 지르코니아(ZrO2) 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
9. 제 2항에 있어서,

   상기 저항성 발열코일의 리드는 슬립링과 전기적 접점부로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
10. 제 2항에 있어서,

    상기 발열코일의 저항값은 AC 전원 220V 전압에 대하여 25 내지 40Ω 의 범위내인 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
11. 제2항에 있어서,

    상기 발열코일의 저항값은 AC 전원 110V 전압에 대하여 5 내지 20Ω 의 범위내인 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 정착롤러와 내부관의 사이에 설치되어 열을 상기 정착롤러에 전달하는 매개부가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 매개부는 상기 발열코일의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 매개부의 높이는 상기 발열부의 높이보다 높게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 발열부는 상기 내부관에 직접 접촉되어 있고, 상기 정착롤러에는 접촉되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
16. 제 12항에 있어서,

    상기 매개부는 알루미늄으로 제작된 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
17. 제 1항에 있어서,

    상기 작동유체는 상기 내부관의 내부공간의 체적에 대하여 5 내지 50％의 체적비율을 차지하도록 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
18. 제 1항에 있어서,

    상기 작동유체는 상기 내부관의 내부공간의 체적에 대하여 5 내지 15％의 체적비율을 차지하도록 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
19. 제 1항에 있어서,

    상기 작동유체는 증류수인 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
20. 제 1항에 있어서,

    상기 정착롤러는 구리로 제작된 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.
21. 제 1항에 있어서,

    상기 정착롤러는 스테인레스 스틸로 제작된 것을 특징으로 하는 정착롤러장치.