KR100702973B1

KR100702973B1 - 정착장치 및 그것을 구비한 화상형성장치

Info

Publication number: KR100702973B1
Application number: KR1020050088934A
Authority: KR
Inventors: 정재혁; 설동진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-09-23
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2007-04-06
Also published as: KR20070034344A; CN100472365C; US7447473B2; CN1936732A; US20070071519A1

Abstract

기록매체에 전사된 토너화상을 정착하는 정착장치 및 그것을 구비하는 화상형성장치가 개시된다. 정착장치는 열원에 의해 가열되는 정착롤러; 및 정착롤러에 대향하게 배치되고, 토너화상을 형성한 기록매체를 정착롤러에 대하여 면접촉하도록 가압하는 가압부;를 포함하며, 가압부는, 유동할 수 있게 설치된 지지부재, 정착롤러에 대향하게 지지부재에 설치된 가압부재, 지지부재와 가압부재를 권회하여 회전하도록 설치되고, 가압부재에 의해 가압되어 정착롤러와 면접촉 닙을 형성하는 가압벨트, 가압벨트에 의해 권회되도록 설치되고, 가압벨트를 회전시키는 구동롤러, 및 지지부재 및 구동롤러 중의 적어도 하나를 정착롤러 쪽으로 탄성적으로 가압하는 탄성력인가부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 토너화상이 형성된 기록매체가 통과하는 정착닙의 매체이송방향의 폭을 근원적으로 확대시킬 수 있는 가압부를 구비함으로써, 고속인쇄시 안정한 정착품질을 얻을 수 있다.

정착, 가압, 롤러, 벨트, 닙, 확대, 고속인쇄

Description

정착장치 및 그것을 구비한 화상형성장치{fixing apparatus and image forming device having the same}

도 1은 전자사진방식 화상형성장치에 적용되는 종래의 정착장치를 예시하는 개략 측면도.

도 2은 도 1에 도시한 정착장치에 사용되는 정착롤러의 정단면도.

도 3는 본 발명에 따른 정착장치가 적용된 텐덤형 칼라 화상형성장치를 예시하는 개략도.

도 4는 도 3에 도시한 화상형성장치의 정착장치를 예시하는 부분 측단면도.

도 5은 도 4에 도시한 정착장치의 가압부재의 핀롤러의 설치구조를 예시하는 부분 측단면도.

도 6은 도 3에 도시한 정착장치의 가압부재의 면접촉부의 다른 설치구조를 예시하는 부분 측단면도.

도 7은 도 4에 도시한 정착장치의 가압벨트의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 프린터 111: 정착롤러

112: 할로겐 램프 115: 정착장치

150: 가압부 151: 지지부재

152: 지지몸체 153, 154: 핀롤러 지지부

160: 가압부재 161: 면접촉부

163, 164: 핀롤러 170: 구동롤러

175: 가압벨트 178: 탄성력인가부재

179: 압축스프링

본 발명은 레이저 프린터, 복합기, 복사기 등과 같은 전자사진방식 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기록매체에 전사된 토너화상을 정착하는 정착장치 및 그것을 구비하는 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저 프린터, 복합기, 복사기 등과 같은 전자사진방식 화상형성장치는 대전과정, 노광과정, 현상과정, 전사과정, 및 정착과정으로 이루어지는 일련의 화상형성프로세스를 통해 원하는 화상을 기록매체에 인쇄한다.

정착과정시, 화상형성장치는 정착장치를 통해 기록매체에 전사된 토너화상을 소정의 열과 압력으로 정착시켜 원하는 영구화상을 얻는다. 정착장치는 통상 열원에 의해 가열되는 정착롤러, 및 기록매체를 정착롤러에 대하여 가압하는 가압롤러를 구비한다.

도 1은 전자사진방식 화상형성장치에 적용되는 종래의 정착장치(1)를 도시한다.

이 정착장치(1)는 외부표면에 탄성층(11b)이 형성된 원통형의 금속 코어파이프(11a)로 구성된 정착롤러(11)를 구비한다. 탄성층(11b)의 표면에는 이형층(11c)이 코팅되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 정착롤러(11)의 내부 중앙에는 열원으로 할로겐 램프(12)이 설치되어 있다. 할로겐 램프(12)는 정착롤러(11)의 내부에서 열을 발생하고, 정착롤러(11)는 내부 할로겐 램프(12)로부터의 복사열 에너지에 의해 가열된다.

정착롤러(11)의 하부에는 외부표면에 탄성층(13b)이 형성된 원통형의 금속 코어파이프(13a)로 구성된 가압롤러(13)가 설치된다. 탄성층(13b)의 표면에는 이형층(13c)이 코팅되어 있다.

가압롤러(13)는 스프링 장치(17)에 의해 탄력적으로 지지되어 정착롤러(11)와 가압롤러(13) 사이의 정착닙(nip)를 통과하는 용지와 같은 기록매체(14)를 정착롤러(11)에 대해 소정의 압력으로 가압한다.

따라서, 전사과정 등을 통해 기록매체(14)에 형성된 토너화상(14a)은 정착 롤러(11)와 가압롤러(13) 사이를 통과하면서 소정의 압력과 열에 의해 가압 및 가열된다. 그 결과, 토너화상(14a)은 정착롤러(11)와 가압롤러(13)에 의해 부가되는 소정온도의 열과 압력에 의해 기록매체(14)에 융착된다.

그러나, 이러한 종래의 정착장치(1)는 정착롤러(11)와 가압롤러(13)가 서로 접촉하여 정착닙을 형성하는 구조를 가지므로, 고속인쇄시 정착롤러(11)와 가압롤러(13)의 회전속도가 증가하게 되면 토너화상(14a)을 형성한 기록매체(14)가 정착 롤러(11)와 가압롤러(13) 사이의 정착닙에 체류하는 시간이 감소하게 되는 문제점이 있었다. 기록매체(14)가 정착닙에 체류하는 시간이 감소하면, 정착시 토너화상(14a) 및 기록매체(14)에 충분한 열이 공급되지 못하거나 불균일하게 공급되고, 그 결과 토너화상이 기록매체(14)에 불완전하게 정착되어 화상품질이 저하될 수 있다.

이러한 문제를 방지하기 위하여, 종래의 정착장치(1)는 정착롤러(11)와 가압롤러(13)의 외경을 증가시키거나 탄성층(11b, 13b)의 두께를 크게 하여 고속인쇄시 기록매체(14)의 정착닙 체류시간 감소문제를 해결하였다.

그러나, 정착롤러(11)와 가압롤러(13)의 외경을 증가시킬 경우에는 화상형성장치의 사이즈가 커질 뿐 아니라, 정착롤러(11)의 사이즈 증가에 따라 할로겐 램프(12)의 가열용량 및/또는 정착롤러(11)를 가열하는 웜업시간을 증가시켜야 하므로, 제작코스트가 증가하고 전력소모가 많아지는 단점이 있다.

탄성층(11b, 13b)의 두께를 크게 할 경우에는 정착롤러(11)를 가열하는 웜업시간을 증가시키거나 정착롤러(11)의 가열온도를 탄성층(11b, 13b)이 정착온도를 유지할 수 있는 수준으로 높여야 하므로, 전력소모가 많아진다. 특히, 정착롤러(11)의 가열온도를 높일 경우, 탄성층(11b 13b) 및/또는 탄성층(11b 13b)과 금속 코어파이프(11a, 13a) 사이의 접착부의 열화 및 내구성 악화로 인하여 정착롤러(11)와 가열롤러(13)의 수명이 저하되는 단점이 있다.

또한, 종래의 정착장치(10)는, 고속인쇄시 일정한 정착성능을 확보하기 위한 다른 방법으로, 가압롤러(13)가 정착롤러(11)에 가하는 가압력, 즉 스프링 장치(17)의 탄성력을 높이는 방법이 사용되기도 한다.

그러나, 가압롤러(13)의 가압력을 높이게 되면, 정착롤러(11)와 가압롤러(13)의 탄성층(11b, 13b)은 가압 변형되어 왜곡될 수 있고, 그에 따라 정착시 정착롤러(11)와 가압롤러(13)가 토너화상(14a) 및 기록매체(14)에 인가하는 열과 압력이 불균일하게 되어 기록매체(14)에 정착되는 화상품질이 저하될 수 있다. 또한, 기록매체(14)가 가압력에 의해 원활하게 이동할 수 없으므로, 잼 발생 가능성이 높아지고, 정착롤러(11)를 구동하는 구동토크가 커지므로, 정착롤러(11)를 구동하는 구동모터가 부하증가로 인해 손상될 수도 있다.

따라서, 정착롤러(11)와 가압롤러(13)의 외경 또는 탄성층(11b, 13b)의 두께를 증가시키거나 가압롤러(13)의 가압력을 높이는 방법을 사용하지 않고 고속인쇄시 안정한 정착품질을 얻을 수 있는 새로운 정착장치의 필요성이 증가하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 고속인쇄시 정착성능 향상방법에 따른 제반문제를 발생하지 않도록 토너화상이 형성된 기록매체가 통과하는 정착닙의 매체이송방향의 폭을 근원적으로 확대시킬 수 있는 새로운 정착장치 및 그것을 구비한 화상형성장치를 제공하는 데 있다.

위와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상형성장치의 정착장치는, 열원에 의해 가열되는 정착롤러; 및 정착롤러에 대향하게 배치되고, 토너화상을 형성한 기록매체를 정착롤러에 대하여 면접촉하도록 가 압하는 가압부;를 포함하며, 가압부는, 유동할 수 있게 설치된 지지부재, 정착롤러에 대향하게 지지부재에 설치된 가압부재, 지지부재와 가압부재를 권회하여 회전하도록 설치되고, 가압부재에 의해 가압되어 정착롤러와 면접촉 닙을 형성하는 가압벨트, 가압벨트에 의해 권회되도록 설치되고, 가압벨트를 회전시키는 구동롤러, 및 지지부재 및 구동롤러 중의 적어도 하나를 정착롤러 쪽으로 탄성적으로 가압하는 탄성력인가부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

가압부재는 지지부재의 매체이송방향 상류 및 하류에서 지지부재에 회전할 수 있게 설치되고, 가압벨트를 정착롤러에 대하여 가압시키는 제1 및 제2핀롤러, 및 제1 및 제2핀롤러 사이에서 지지부재에 설치되고, 가압벨트를 정착롤러에 대하여 가압시키는 면접촉부를 구비한다.

제1 및 제2핀롤러는 강성이 좋고 열전도도가 높은 금속으로 형성된 원통체로 형성되고, 약 10mm이하의 반경을 갖는 것이 바람직하다.

면접촉부는 적어도 정착롤러와 대향하는 쪽에 형성된 탄성층을 구비하는 오목판으로 구성될 수 있다. 가압벨트와 접촉하는 탄성층의 표면에는 가압벨트가 쉽게 회전할 수 있도록 윤활제로 코팅된 윤활층 또는 윤활오일이 도포된 오일층이 형성될 수 있다.

또, 오목판은 가압벨트를 정착롤러에 대하여 소정압력으로 가압하도록 지지부재가 탄성력인가부재에 의해 정착롤러 쪽으로 탄성적으로 가압되지 않은 상태에서 정착롤러와 대향하는 제1 및 제2핀롤러상의 두 선을 동심축으로 하는 원주면 궤적보다 정착롤러 쪽으로 미소하게 돌출되게 배치되거나, 지지부재에 설치된 탄성 스프링에 의해 탄성적으로 지지된 것이 바람직하다.

지지부재는 가압부재의 면접촉부가 설치되는 상부 오목면과 구동롤러가 설치되는 하부오목면을 구비하는 지지몸체, 및 제1 및 제2핀롤러가 설치되는 제1 및 제2핀롤러 지지부로 구성될 수 있다. 가압벨트와 접촉하는 제1 및 제2핀롤러 지지부의 표면에는 가압벨트가 쉽게 회전할 수 있도록 윤활제로 코팅된 윤활층 또는 윤활오일이 도포된 오일층이 형성될 수 있다.

가압벨트는 고분자 재료 및 금속 재료 중의 하나로 형성된 기층, 기층위에 형성된 탄성층, 및 탄성층위에 형성된 이형층으로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따른 화상형성장치는, 정착 프레임을 구비하는 본체; 및 정착 프레임에 회전할 수 있게 배치되고, 열원에 의해 가열되는 정착롤러, 및 정착롤러에 대향하게 정착 프레임에 배치되고, 토너화상을 형성한 기록매체를 정착롤러에 대하여 면접촉하도록 가압하는 가압부;를 포함하며, 가압부는, 정착 프레임에 유동할 수 있게 설치된 지지부재, 정착롤러에 대향하게 지지부재에 설치된 가압부재, 지지부재와 가압부재를 권회하여 회전하도록 설치되고, 가압부재에 의해 가압되어 정착롤러와 면접촉 닙을 형성하는 가압벨트, 가압벨트에 의해 권회되도록 정착 프레임 및 지지부재중 하나에 설치되고, 가압벨트를 회전시키는 구동롤러, 및 지지부재 및 구동롤러 중의 적어도 하나를 정착롤러 쪽으로 탄성적으로 가압하는 탄성력인가부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

가압부재는, 지지부재의 매체이송방향 상류 및 하류에서 지지부재에 회전할 수 있게 설치되고, 가압벨트를 정착롤러에 대하여 가압시키는 제1 및 제2핀롤러, 및 제1 및 제2핀롤러 사이에서 지지부재에 설치되고, 가압벨트를 정착롤러에 대하여 가압시키는 면접촉부를 구비한다.

면접촉부는 적어도 정착롤러와 대향하는 쪽에 형성된 탄성층을 구비하는 오목판으로 구성될 수 있다.

또, 오목판은 가압벨트를 정착롤러에 대하여 소정압력으로 가압하도록 지지부재가 탄성력인가부재에 의해 정착롤러 쪽으로 탄성적으로 가압되지 않은 상태에서 정착롤러와 대향하는 제1 및 제2핀롤러상의 두 선을 동심축으로 하는 원주면 궤적보다 정착롤러 쪽으로 미소하게 돌출되게 배치되거나, 지지부재에 설치된 탄성스프링에 의해 탄성적으로 지지된 것이 바람직하다.

지지부재는 가압부재의 면접촉부가 설치되는 상부 오목면과 구동롤러가 설치되는 하부 오목면을 구비하는 지지몸체, 및 제1 및 제2핀롤러가 설치되는 제1 및 제2핀롤러 지지부로 구성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 정착장치 및 그것을 구비하는 화상형성장치를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 정착장치를 구비한 화상형성장치가 개략적으로 도시되어 있다.

본 발명의 화상형성장치는 PC 등의 외부기기로부터 입력된 데이타를 인쇄하여 출력하는 텐덤형 칼라 레이저프린터(100)이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 텐덤형 칼라 레이저프린터(100)는 급지 카세트(110)를 구비한다.

급지 카세트(110)는 장치본체(M)의 하부에 장착된다. 급지 카세트(110)에 적재된 용지와 같은 기록매체(S)는 픽업롤러(112)에 의해 픽업되어 레지스트 롤러(114)에 이송된다.

레지스트 롤러(114)의 매체이송방향 하류측에는 기록매체(Ｓ)를 이송하는 매체이송 벨트(102)가 구동롤러(118), 피동롤러(119), 제1 및 제2텐션롤러(120, 121) 등의 복수의 회전롤러에 의해 매체이송방향(도 3의 상하방향)으로 설치되어 있고, 매체이송방향 최상류측에는 매체이송 벨트(102)를 피동롤러(119)에 압착하는 압착롤러(122)가 배치되어 있다.

압착롤러(122)에는 소정의 바이어스 전압이 인가되고, 이것에 의해 레지스트 롤러(114)에 의해 매체이송 벨트(102)로 이송되는 기록매체(S)가 매체이송 벨트(102)에 흡착되어 이송된다.

매체이송 벨트(102)에 대향하여 도 3의 아래쪽에서 위쪽으로는 소정 칼라, 예컨대 옐로우(Yellow: Y), 마젠타(Magenta: M), 시안(Cyan: C) 및 블랙(K)의 ４개의 감광체(101y, 101m, 101c, 101k)가 수직으로 배설되어 있다.

각 감광체(101y, 101m, 101c, 101k)의 주위에는 대전기(103y, 103m, 103c, 103k), 레이저스캐닝유닛(104y, 104m, 104c, 104k)), 현상기(105y, 105m, 105c, 105k), 및 클리닝 블레이드(106y, 106m, 106c, 106k)가 배치되고 있고, 매체이송 벨트(102)의 내측에는 전사롤러(108y, 108m, 108c, 108k)가 배치되어 있다.

현상기(105y, 105m, 105c, 105k)의 토너용기의 내부에는 해당하는 각 칼라의 토너가 수용되어 있고, 각 칼라의 토너화상이 일련의 화상형성 프로세스에 의해 감광체(101y, 101m, 101c, 101k)에 형성되어 매체이송 벨트(102)에 의해 이송되는 기록매체(S)에 순차적으로 전사되어 토너화상이 형성된다.

토너화상이 형성된 기록용지(S)는 정착장치(115)로 이송되고, 정착장치(115)에 의해 토너화상이 정착된다.

정착장치(115)는 정착롤러(111) 및 가압부(150)를 구비한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 정착롤러(111)는 외부표면에 탄성층(111b)이 형성된 원통형의 코어파이프(111a)로 구성된다. 탄성층(111b)은 실리콘 고무, 우레탄, 또는 발포수지로 형성되고, 코어파이프(111a)는 알루미늄합금, 또는 스테인레스강으로 형성된다.

탄성층(111b)의 표면에는 토너화상과의 이형성을 좋게 하기 위해 테프론 등으로 구성된 이형층(111c)이 코팅되어 있다.

정착롤러(111)의 내부 중앙에는 열원으로 할로겐 램프(112)가 설치된다. 할로겐 램프(112)는 정착롤러(111)의 내부에서 열을 발생하고, 정착롤러(111)는 내부 할로겐 램프(112)로부터의 복사열 에너지에 의해 가열된다.

정착롤러(111)의 양단부에는 코어파이프(111a)를 밀폐하는 제1 및 제2플랜지(도시하지 않음)가 설치된다. 제1 및 제2플랜지에는 각각 정착롤러축(도시하지 않 음)이 형성되고, 정착롤러축 중의 하나에는 정착롤러기어(도시하지 않음)가 형성된다.

정착롤러기어는 장치본체(M)내에 배치된 픽업롤러(111), 구동롤러(118) 등을 구동하는 구동모터(도시하지 않음)와 연결된 동력전달 기어트레인(도시하지 않음)과 연결되어 구동된다. 정착롤러기어와 동력전달 기어트레인의 구성은 일반적으로 공지된 구성과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

가압부(150)는 기록매체(S)를 정착롤러(111)에 대하여 면접촉하도록 가압하는 것으로, 정착롤러(111)에 대향하게 배치된다.

가압부(150)는 지지부재(151), 가압부재(160), 가압벨트(175), 구동롤러(170), 및 탄성력인가부재(178)를 포함한다.

지지부재(151)는 정착롤러(111)의 길이방향을 따라 사다리꼴 형태로 길게 형성되고, 장치본체(M)의 정착 프레임(도시하지 않음)에 탄성력인가부재(178)에 의해 도 4의 상하방향으로 탄성적으로 유동할 수 있게 설치된다.

지지부재(151)는 사다리꼴 직육면체 형태의 지지몸체(152), 및 긴 판형태의 제1 및 제2핀롤러 지지부(153, 154)로 구성된다.

지지몸체(152)의 상부 및 하부에는 각각 후술하는 가압부재(160)의 면접촉부(161)가 설치되는 상부 오목면(152a)과 구동롤러(170)가 설치되는 하부 오목면(152b)이 형성되어 있다.

제1 및 제2핀롤러 지지부(153, 154)는 각각 지지몸체(152)의 매체이송방향 상류 및 하류단부에서 지지몸체(152)와 일체로 형성된다. 도 5에 도시한 바와 같 이, 제1 및 제2핀롤러 지지부(153, 154)의 상부에는 후술하는 제1 및 제2핀롤러(163, 164)를 수용 지지하는 제1 및 제2원호형 지지홈(153a, 154a)이 길이방향으로 형성되어 있다.

제1 및 제2핀롤러 지지부(153, 154)는 제1 및 제2핀롤러(163, 164)를 수용 지지함과 아울러 가압벨트(175)와 접촉하여 가압벨트(175)의 이동을 가이드한다. 이를 위해, 가압벨트(175)와 접촉하는 제1 및 제2핀롤러 지지부(153, 154)의 외측표면에는 가압벨트(175)가 쉽게 회전할 수 있도록 윤활제로 코팅된 윤활층 또는 그리스(grease)와 같은 윤활오일이 도포된 오일층이 형성될 수 있다.

여기서, 제1 및 제2핀롤러 지지부(153, 154)는, 지지몸체(152)와 일체로 형성된 것으로 예시 및 설명하였지만, 제1 및 제2원호형 지지홈(153a, 154a)을 쉽게 형성하기 위하여 지지몸체(152)와 별도로 형성된 후 접착제, 나사 등과 같은 고정수단에 의해 지지몸체(152)에 고정되도록 구성될 수도 있다.

어떤 방식으로 형성되든, 지지부재(151)의 지지몸체(152)와 제1 및 제2핀롤러 지지부(153, 154)는 정착롤러(111)에서 발생하는 고열을 견딜수 있도록 FRP(Fiber reinforced plastics)재, 플라스틱계 복합재와 같은 내열 복합재료, 또는 세라믹과 같은 강성이 우수한 재료로 형성된 것이 바람직하다.

정착롤러(111)와 대향하는 지지부재(151)의 상부, 즉 제1 및 제2핀롤러 지지부(153, 154)와 지지몸체(152)의 상부에는 가압벨트(175)를 정착롤러(111)에 대하여 가압시켜 그 사이에 면접촉하는 정착닙을 형성시키는 가압부재(160)가 설치된다.

가압부재(160)는 제1 및 제2핀롤러(163, 164), 및 면접촉부(161)를 구비한다.

제1 및 제2핀롤러(163, 164)는 제1 및 제2핀롤러 지지부(153, 154)의 제1 및 제2원호형 지지홈(163, 164)에 회전할 수 있게 설치된다.

제1 및 제2핀롤러(163, 164)는 정착롤러(111)와 가압벨트(175) 사이에 형성되는 정착닙의 매체이송방향 상류 및 하류단부에서 가압벨트(175)를 정착롤러(111)에 대하여 소정압력으로 가압시켜 그 사이에 선접촉닙을 형성시킨다.

제1 및 제2핀롤러(163, 164)는 일반탄소강, 스테인레스강, 알루미늄, 또는 알루미늄합금과 같은 강성이 좋고 열전도도가 높은 재료를 형성되고, 열흡수를 최소화하도록 반경 10mm 이하의 원통체로 구성된 것이 바람직하다.

면접촉부(161)는 지지몸체(152)의 상부 오목면(152a)에 길이방향으로 설치된 오목판(161a)으로 구성된다. 오목판(161a)은 접착제, 나사 등과 같은 적당한 고정수단에 의해 상부 오목면(152a)에 고정된다.

오목판(161a)은 지지부재(151)와 마찬가지로, 정착롤러(111)에서 발생하는 고열을 견딜수 있도록 FRP재, 플라스틱계 복합재와 같은 내열 복합재료, 또는 세라믹과 같은 강성이 우수한 재료로 형성된 것이 바람직하다.

오목판(161a)의 전체표면에는 실리콘 고무, 우레탄, 또는 발포수지로 형성된 소정두께의 탄성층(161b)이 형성된다.

선택적으로, 탄성층(도시하지 않음)은 오목판(161a)의 전체표면에 형성되는 대신 정착롤러(111)와 대향하는 상부표면에만 형성될 수 있다.

또, 가압벨트(175)와 접촉하는 탄성층(161b)의 상부표면에는 가압벨트(175)가 쉽게 회전할 수 있도록 윤활제로 코팅된 윤활층 또는 그리스와 같은 윤활오일이 도포된 오일층이 형성될 수 있다.

오목판(161a)은 지지부재(151)가 후술하는 탄성력인가부재(178)에 의해 정착롤러(111) 쪽으로 탄성적으로 가압되지 않은 상태에서 정착롤러(111)와 대향하는 제1 및 제2핀롤러(163, 164)상의 두 점(163a, 164a)을 잇는 원주면 궤적(즉, 지지부재(151)가 탄성력인가부재(178)에 의해 정착롤러(111) 쪽으로 탄성적으로 가압될 때 정착롤러(111)와 접촉하는 가압벨트(175)의 내측면) 보다 정착롤러(111) 쪽으로 미소하게 돌출되게 구성된다. 따라서, 오목판(161a)은 지지부재(151)가 탄성력인가부재(178)에 의해 정착롤러(111) 쪽으로 탄성적으로 가압될 때, 가압벨트(175)를 정착롤러(111)와 선접촉시키는 제1 및 제2핀롤러(163, 164) 사이에서 가압벨트(175)를 정착롤러(111)에 대하여 소정압력으로 가압시킬 수 있게 되고, 그 결과 가압벨트(175)와 정착롤러(111) 사이에는 면접촉닙이 형성된다.

선택적으로, 오목판(161a)은 제1 및 제2핀롤러(163, 164)상의 두 점(163a, 164a)을 잇는 원주면 궤적 보다 정착롤러(111) 쪽으로 미소하게 돌출되게 배치되는 대신, 도 6에 도시한 바와 같이, 길이방향의 양단부에서 제1 및 제2수용홈(190; 하나만 도시함)에 설치된 제1 및 제2지지스프링(191; 하나만 도시함)에 의해 지지되도록 구성될 수도 있다.

가압벨트(175)는 제1 및 제2 핀롤러 지지부(153, 154)의 외측표면, 제1 및 제2핀롤러( 163, 164) 및 오목판(161a)의 상부표면을 권회하여 구동롤러(170)에 의 해 회전하도록 설치되고, 제1 및 제2핀롤러(163, 164)와 오목판(161a)에 의해 가압되어 정착롤러(111)와 면접촉하는 정착닙을 형성한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 가압벨트(175)는 PI(Polyimide), PEEK (Polyether Etherketone)와 같은 고분자재료, 또는 니켈, 니켈합금, 스테인레스강, 알루미늄, 알루미늄합금, 구리, 구리합금과 같은 금속재료 중의 하나로 형성된 기층(175a), 기층위에 실리콘 고무, 우레탄, 또는 발포수지로 형성된 탄성층(175b), 및 탄성층위에 테프론 등으로 형성된 이형층(175c)으로 구성된다.

구동롤러(170)는 가압벨트(175)를 회전시키기 위한 것으로, 구동롤러축(172)의 양단부가 지지몸체(152)의 길이방향의 양단부에서 하부로 돌출된 제1 및 제2축지지부(158; 하나만 도시함)에 회전할수 있게 지지되어 있다.

구동롤러(170)는 외부표면에 탄성층(170b)이 형성된 원통형의 코어파이프(170a)로 구성된다. 탄성층(170b)은 실리콘 고무, 우레탄, 또는 발포수지로 형성되고, 코어파이프(170a)는 알루미늄합금, 또는 스테인레스강으로 형성된다.

선택적으로, 구동롤러(170)는, 가압벨트(175)를 회전시키기만 하면 되기 때문에, 탄성층(170b)이 형성된 원통형의 코어파이프(170a)로 구성되는 대신, 외부표면에 탄성층이 형성되지 않은 원통형의 코어파이프(도시하지 않음)로 구성될 수 있다.

구동롤러축(172)의 일단부에는 구동롤러기어(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 구동롤러기어는 장치본체(M)내에 배치된 픽업롤러(111), 구동롤러(118) 등을 구동하는 구동모터와 연결된 동력전달 기어트레인, 또는 정착롤러기어와 연결된 별 도의 동력전달 기어트레인(도시하지 않음)에 연결되어 구동될 수 있다.

구동롤러축(172)의 양단부는 제1 및 제2축지지부(158)를 통해 구동롤러(170)를 고정한 지지부재(151)를 정착롤러(111) 쪽으로 탄성적으로 가압하는 탄성력인가부재(178)가 설치되어 있다.

탄성력인가부재(178)는 정착 프레임의 제1 및 제2 스프링지지부(181; 하나만 도시함)과 구동롤러축(172)의 양단부의 제3 및 제4 스프링지지부(184; 하나만 도시함) 사이에 각각 설치된 제1 및 제2압축스프링(179; 하나만 도시함)으로 구성된다.

이상에서, 구동롤러(170)는 구동롤러축(172)이 제1 및 제2축지지부(158)를 통해 지지부재(151)에 지지되는 것으로 예시 및 설명하였지만, 그 대신 장치본체(M)의 정착 프레임에 형성된 제1 및 제2축지지부(도시하지 않음)에 지지되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 탄성력인가부재(178)는 정착 프레임의 제1 및 제2 스프링지지부(도시하지 않음)와 지지몸체(152)의 양단부의 제3 및 제4 스프링지지부(도시하지 않음) 사이에 각각 설치된 제1 및 제2압축스프링(도시하지 않음)으로 구성된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 정착장치(115)는 정착롤러(111)의 표면온도를 전기적 신호로 검출하는 써미스터(Thermistor, 194), 및 정착 롤러(111)의 표면온도가 주어진 임계치가 넘었을 때에는 할로겐 램프(112)에 대한 전원을 차단하는 써머스탯(Thermostat, 195)을 더 포함한다.

써미스터(194)는 정착롤러(111)의 표면에 비접촉식으로 설치된다. 선택적으로, 써미스터(194)는 정착롤러(111)의 표면에 접촉식으로 설치될 수도 있다.

써미스터(194)는 정착롤러(111)의 표면온도를 검출하여 도시하지 않은 제어부로 전송하며, 제어부는 검출온도에 따라 할로겐 램프(112)에 대한 전원을 제어하여 정착롤러(111)의 표면온도를 주어진 범위 내로 유지시킨다.

써머스탯(195)은 정착롤러(111)의 표면에 비접촉식으로 설치된다. 선택적으로, 써머스탯(195)은 정착롤러(111)의 표면에 접촉식으로 설치될 수도 있다.

써머스탯(195)은 써미스터(194) 및 제어부에 의한 정착롤러(111)의 온도조절이 실패하였을 때 정착롤러(111)와 인접 구성부품들을 보호하기 위한 과열방지수단으로 작용한다.

여기서, 써미스터(194)와 써머스탯(195)은 정착롤러(111)의 표면에 접촉 또는 비접촉식으로 설치된 것으로 설명하였지만, 그 대신 가압벨트(175) 내측에서 지지부재(160)의 면접촉부(161)에 형성된 고정홈(도시하지 않음)에 가압벨트(175)와 접촉 또는 비접촉식으로 설치될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 레이저 프린터(100)는 정착장치(115)의 용지이송방향 하류에 배치된 배출롤러(116)를 구비한다. 배출롤러(116)는 정착장치(115)에서 토너화상이 정착된 기록매체(S)를 장치본체(M)의 상부에 배치된 배출 트레이(117)위로 배출한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 정착장치(115)는 토너화상이 형성된 기록매체(S)가 통과하는 정착닙의 매체이송방향의 폭를 근원적으로 확대시키는 가압부(150)를 구비함으로써, 고속인쇄시 정착성능을 향상시키기 위해 정착롤러(11)와 가압롤러(13)의 외경 또는 탄성층(11b, 13b)의 두께를 증가시키거나 가압롤러 (13)의 가압력을 높이는 방법을 사용하는 종래의 정착장치(1) 보다 동일한 인쇄속도 조건에서 기록매체(S)의 정착닙 체류시간을 현저히 증가시킬 수 있다. 따라서, 고속인쇄시에도 기록매체(S)가 정착에 충분한 정착닙 체류시간을 유지할 수 있으므로, 안정한 정착품질을 얻을 수 있게 된다. 또, 정착롤러(111)의 정착온도를 보다 저온으로 설정하거나 정착롤러(111)에 가하는 탄성력인가부재(178)의 가압력을 감소시킬 수 있으므로, 웜업시간과 그에 따른 전력소모를 줄이거나 탄성층(111b) 및/또는 탄성층(111b)과 코어파이프(111a) 사이의 접합부의 열화 및 내구성 악화로 인한 정착롤러(111)의 수명저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 정착장치(115)는 가압부(150)가 가압벨트(175)와 비교적 간단한 구조의 가압부재(160)를 사용하는 구조로 구성되므로, 장치의 사이즈와 제작 코스트를 크게 증가시키지 않고 비교적 간단하게 제작될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 정착장치(115)는 텐덤형 칼라 레이저 프린터(100)에 적용된는 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 정착장치(115)는 정착장치를 사용하는 다른 화상형성장치, 예를들면 복사기, 팩시밀리 등과 같은 화상형성장치에서도 동일한 구성과 원리로 적용될 수 있을 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 정착장치(115)가 적용된 텐덤형 칼라 레이저 프린터(100)의 작용을 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 컴퓨터 또는 도시하지 않은 제어판넬을 통해 프린트명령이 입력되면, 급지 카세트(110)에 적재된 기록매체(S)는 픽업롤러(112)에 의해 픽업되어 레지스 트 롤러(114)로 이송된다.

그후, 기록매체(S)가 레지스트 롤러(114)을 거쳐 매체이송 벨트(102)에 도달하면, 기록매체(S)는 압착롤러(122)에서 인가된 바이어스 전압에 의해 구동롤러(170)에 의해 회전 구동되는 매체이송 벨트(102)에 흡착되어 이송된다.

한편, 기록매체(S)가 매체이송 벨트(102)에 흡착되어 이송되는 동안, 각 감광체(101y, 101m, 101c, 101k)의 표면에는 상응하는 대전기(103y, 103m, 103c, 103k), 레이저스캐닝유닛(104y, 104m, 104c, 104k), 현상기(105y, 105m, 105c, 105k) 등에 의한 일련의 화상형성 프로세스에 의해 상응하는 칼라의 토너화상이 형성된다.

각 감광체(101y, 101m, 101c, 101k)에 형성된 토너화상은 매체이송 벨트(102)에 의해 이송되는 기록매체(S)가 각 감광체(101y, 101m, 101c, 101k)와 전사롤러(108y, 108m, 108c, 108k )사이의 전사닙을 통과할 때 전사롤러(108y, 108m, 108c, 108k)에서 인가되는 전사 바이어스 전압에 의해 되는 기록매체(S)에 중첩적으로 전사된다.

토너화상이 중첩 전사된 기록매체(S)는 정착장치(115) 쪽으로 이송된다.

그후, 기록매체(S)가 매체이송 가이드(182)에 의해 정착롤러(111)와 제1 핀롤러(163)사이의 선접촉닙으로 진입하면, 기록매체(S)는 서로 맞물려 회전하는 정착롤러(111)와 가압벨트(175)에 의해 정착롤러(111)와 면접촉부(161) 사이의 면접촉닙, 및 정착롤러(111)와 제2 핀롤러(164)사이의 선접촉닙을 통과한다. 그 결과, 토너화상은 제1 핀롤러(163), 면접촉부(161), 및 제2 핀롤러(164)에서 인가되는 압 력과 정착롤러(111)에서 부가되는 열에 의해 기록매체(S)에 영구화상으로 융착된다.

이때, 정착롤러(111)는 정착과정이 진행됨에 따라 토너화상이 정착되는 기록매체(S)로 열을 빼앗기게 되더라도, 정착롤러(111)의 표면온도를 감지하는 써미스터(194)를 통해 '온' 및 '오프'제어되는 할로겐 램프(112)에 의해 토너화상의 정착에 필요한 정착온도, 예를들면 160∼190℃로 표면온도를 유지한다.

또한, 써미스터(194) 및 제어부에 의해 정착온도 조절이 실패하여 정착롤러(111)의 표면 온도가 급상승하게 되면, 써머스탯(195)은 과열을 방지하기 위해 할로겐 램프(112)에 대한 전원공급을 차단한다.

이와 같이 토너화상이 정착된 기록매체(S)는 배출롤러(116)에 의해 장치본체(M)의 상부에 배치된 배출 트레이(117)위로 배출된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 정착장치 및 그것을 구비하는 화상형성장치는 토너화상이 형성된 기록매체가 통과하는 정착닙의 매체이송방향의 폭를 근원적으로 확대시키는 가압부를 구비함으로써, 고속인쇄시 정착성능을 향상시키기 위해 정착롤러와 가압롤러의 외경 또는 탄성층의 두께를 증가시키거나 가압롤러의 가압력을 높이는 방법을 사용하는 종래의 정착장치 보다 동일한 인쇄속도 조건에서 기록매체의 정착닙 체류시간을 현저히 증가시킬 수 있다. 따라서, 고속인쇄시에도 기록매체가 정착에 충분한 정착닙 체류시간을 유지할 수 있으므로, 안정한 정착품질을 얻을 수 있게 된다. 또, 정착롤러의 가열온도를 보다 저온으로 설정 하거나 정착롤러에 가하는 가압력을 감소시킬 수 있으므로, 웜업시간과 그에 따른 전력소모를 줄이거나 및/또는 탄성층 및/또는 탄성층과 코어파이프 사이의 접합부의 열화 및 내구성 악화로 인한 정착롤러의 수명저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 정착장치 및 그것을 구비하는 화상형성장치는 가압부가 가압벨트와 비교적 간단한 구조의 가압부재를 사용하는 구조로 구성되므로, 장치의 사이즈와 제작 코스트를 크게 증가시키지 않고 비교적 간단하게 제작될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지와 사상을 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능할 것이다.

Claims

열원에 의해 가열되는 정착롤러; 및

상기 정착롤러에 대향하게 배치되고, 토너화상을 형성한 기록매체를 상기 정착롤러에 대하여 면접촉하도록 가압하는 가압부;를 포함하며,

상기 가압부는,

유동할 수 있게 설치된 지지부재;

상기 지지부재의 매체이송방향 상류 및 하류에서 상기 지지부재에 회전할 수 있게 설치되는 제1 및 제2핀롤러와 상기 제1 및 제2핀롤러 사이에서 상기 지지부재에 설치되는 접촉부를 포함하는 가압부재;

상기 지지부재와 상기 가압부재를 권회하여 회전하도록 설치되고, 상기 가압부재에 의해 가압되어 상기 정착롤러와 면접촉 닙을 형성하는 가압벨트;

상기 가압벨트에 의해 권회되도록 설치되고, 상기 가압벨트를 회전시키는 구동롤러; 및

상기 지지부재 및 상기 구동롤러 중의 적어도 하나를 상기 정착롤러 쪽으로 탄성적으로 가압하는 탄성력인가부재;를 포함하고,

상기 지지부재는,

상기 접촉부가 설치되는 상부 오목면과 상기 구동롤러가 설치되는 하부오목면을 구비하는 지지몸체; 및

상기 제1 및 제2핀롤러가 설치되는 제1 및 제2핀롤러 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2핀롤러는 각각 강성이 좋고 열전도도가 높은 금속으로 형성된 원통체로 형성된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2핀롤러는 각각 약 10mm이하의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착장치.
제1항에 있어서, 상기 접촉부는 적어도 상기 정착롤러와 대향하는 쪽에 형성된 탄성층을 구비하는 오목판을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착장치.
제5항에 있어서, 상기 가압벨트와 접촉하는 상기 탄성층의 표면에는 상기 가압벨트가 쉽게 회전할 수 있도록 윤활제로 코팅된 윤활층 및 윤활오일이 도포된 오일층 중 하나가 형성된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착장치.
제5항에 있어서, 상기 오목판은 상기 지지부재가 상기 탄성력인가부재에 의해 상기 정착롤러 쪽으로 탄성적으로 가압되지 않은 상태에서 상기 지지부재가 상기 탄성력인가부재에 의해 상기 정착롤러 쪽으로 탄성 가압될 때 상기 정착롤러와 접촉하는 상기 가압벨트의 내측면 보다 상기 정착롤러 쪽으로 미소하게 돌출되게 배치된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착장치.
제5항에 있어서, 상기 오목판은 상기 지지부재에 설치된 탄성스프링에 의해 탄성적으로 지지된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2핀롤러 지지부는 가압벨트와 접촉하는 외측표면을 구비하며;

상기 외측표면은 상기 가압벨트가 쉽게 회전할 수 있도록 윤활제로 코팅된 윤활층 및 윤활오일이 도포된 오일층 중의 하나가 형성된 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착장치.
제1항에 있어서, 상기 가압벨트는,

고분자 재료 및 금속 재료 중의 하나로 형성된 기층;

기층위에 형성된 탄성층; 및

탄성층위에 형성된 이형층을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착장치.
정착 프레임을 구비하는 본체; 및

상기 정착 프레임에 회전할 수 있게 배치되고, 열원에 의해 가열되는 정착롤러, 및 상기 정착롤러에 대향하게 상기 정착 프레임에 배치되고, 토너화상을 형성한 기록매체를 상기 정착롤러에 대하여 면접촉하도록 가압하는 가압부;를 포함하며,

상기 가압부는,

상기 정착 프레임에 유동할 수 있게 설치된 지지부재;

상기 지지부재의 매체이송방향 상류 및 하류에서 상기 지지부재에 회전할 수 있게 설치되는 제1 및 제2핀롤러와 상기 제1 및 제2핀롤러 사이에서 상기 지지부재에 설치되는 접촉부를 포함하는 가압부재;

상기 지지부재와 상기 가압부재를 권회하여 회전하도록 설치되고, 상기 가압부재에 의해 가압되어 상기 정착롤러와 면접촉 닙을 형성하는 가압벨트;

상기 가압벨트에 의해 권회되도록 상기 정착 프레임 및 상기 지지부재중 하나에 설치되고, 상기 가압벨트를 회전시키는 구동롤러; 및

상기 지지부재 및 상기 구동롤러 중의 적어도 하나를 상기 정착롤러 쪽으로 탄성적으로 가압하는 탄성력인가부재;를 포함하고,

상기 지지부재는,

상기 접촉부가 설치되는 상부 오목면과 상기 구동롤러가 설치되는 하부오목면을 구비하는 지지몸체; 및

상기 제1 및 제2핀롤러가 설치되는 제1 및 제2핀롤러 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
삭제
제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2핀롤러는 강성이 좋고 열전도도가 높은 금속으로 형성된 원통체로 형성되고, 약 10mm이하의 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제12항에 있어서, 상기 접촉부는 적어도 상기 정착롤러와 대향하는 쪽에 형성된 탄성층을 구비하는 오목판을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제15항에 있어서, 상기 오목판은 상기 지지부재가 상기 탄성력인가부재에 의해 상기 정착롤러 쪽으로 탄성적으로 가압되지 않은 상태에서 상기 지지부재가 상기 탄성력인가부재에 의해 상기 정착롤러 쪽으로 탄성 가압될 때 상기 정착롤러와 접촉하는 상기 가압벨트의 내측면 보다 상기 정착롤러 쪽으로 미소하게 돌출되게 배치된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제15항에 있어서, 상기 오목판은 상기 지지부재에 설치된 탄성스프링에 의해 탄성적으로 지지된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
삭제
제12항에 있어서, 상기 가압벨트는,

고분자 재료 및 금속 재료 중의 하나로 형성된 기층;

기층위에 형성된 탄성층; 및

탄성층위에 형성된 이형층을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.